Lesson 1

PEF 2502 Obras subterrâneas

Projeto e Método Construtivo

Prof. Carlos Eduardo M. Maffei Profa. Heloísa Helena S. Gonçalves

Prof. Pedro Wellington G. N. Teixeira

Valas escoradas (2a. Aula)

Ações a considerar

Empuxos de terra;

Empuxos de água;

Empuxos de sobrecargas decorrentes de edifícios nas zona de influência;

Empuxos decorrentes de depósitos de materiais, veículos e equipamentos.

A escavação do maciço irá provocar deslocamentos para o lado interno da vala. Na figura, uma ilustração obtida com modelo elástico linear de uma vala não escorada. Na vala escorada, a distribuição dos deslocamentos (e tensões) irá depender da vinculação e da rigidez da parede, do tipo de solo e da interface solo-contenção.

Vala escorada Parede rígida rotação em torno da base (Caso

R-1)

As tensões que atuam na parede distribuir-se-ão de forma triangular

Parede rígida – translação (Caso R-2)

Forma de tensões normais à parede é conforme figura acima;

ho entre 0,4H e 0,5H;

Se o estado ativo for alcançado, o valor de E difere de 5% a 10%.

Parede rígida – rotação em torno do topo (Caso R-3)

Redistribuição das tensões conforme figura acima;

Admite-se preservada a resultante E;

Resultados teóricos e de medições indicam aumento de 20% em relação ao empuxo ativo triangular ideal;

Comentários

Os casos R-1, R-2 e R-3 fornecem indicações para paredes rígidas e com apoio e fichas indefinidos (condições pouco realísticas com relação à base);

Se as paredes forem flexíveis, haverá outras redistribuições por:

Deslocamentos adicionais por flexão da parede;

Arqueamento do solo;

Os deslocamentos globais incrementados geralmente sugerem adotar Ea no dimensionamento.

Parede flexível – rotação em torno da base (caso F-1)

pf = com flexão; p = sem flexão;

Parede flexível: topo e bases fixos (Caso F-2)

Parede flexível – topo fixo (Caso F-3)

pf = com flexão; p = sem flexão;

Caso F-2 associado com rotação em torno da base

Caso F-2 associado com rotação em torno do topo

Caso F-2 associado com rotação em torno do topo e da base

Considerações adicionais

Admite-se que as condições acima possam ser generalizadas, com ajustes criteriosos, para a maioria dos casos da prática – embora advenham de observações de casos específicos;

Se o solo não tem condições de arquear, tendem a prevalecer as distribuições do tipo geoestático;

Após cálculo é possível verificar se a deformada corresponde ao carregamento;

Estacas prancha e paredes diafragma geralmente comportam-se como sistemas flexíveis;

Apenas com severas restrições de deslocamentos as paredes comportam-se como rígidas.

Empuxos

Métodos de cálculo dos empuxos

Coulomb – superfície de ruptura plana;

Método de Rankine;

É o mais utilizado;

Usa Círculo de Mohr e envoltória de resistência do solo;

Método de equilíbrio limite;

As diferenças entre os diversos métodos normalmente é pequena para empuxo ativo (~10%).

Casos especiais

Empuxo ativo-repouso:

Quando os valores de deslocamentos da parede de contenção não forem suficientes para a mobilização total do empuxo ativo – o que corresponde à utilização de paredes mais rígidas para limitar deslocamentos – deverão ser considerados valores intermediários entre o empuxo ativo e o empuxo em repouso.

Empuxo assimétrico;

Paredes em balanço

Aplica-se o denominado Método de Blum, que consiste em aplicar as equações de equilíbrio, conforme carregamentos indicados anteriormente;

O momento de todas as forças atuantes é nulo em relação ao ponto R;

Admite-se a existência de um contraempuxo, Ec, que equilibre o sistema e atue no centro de rotação, não afetando o equilíbrio de momentos;

Admite-se comprimento adicional de 0,2f (f=profundidade do centro de rotação em relação ao ponto de tensão nula);

O coeficiente de segurança “CS” aplicado apenas às tensões efetivas, deve ser: 1,5 para obras temporárias; 2,0 para obras definitivas;

Paredes com um nível de estroncas

A ficha mínima é determinada pelas condições de equilíbrio, admitindo-se mobilizado o passivo do lado da escavação;

O coeficiente de segurança “CS” aplicado apenas às tensões efetivas, deve ser: 1,5 para obras temporárias; 2,0 para obras definitivas; Eventualmente 3,0 para limitar deslocamentos em caso de

solo muito deformável;

A utilização de ficha maior que a mínima pode ser necessária para: reduzir os deslocamentos; para maior capacidade de carga vertical; E, no caso mais geral, corresponde à segunda fase de

escavação de parede multiestroncada – nesse caso, pode-se reduzir “CS” desde que os esforços na parede sejam aceitáveis;

Paredes com vários níveis de estroncas

Os métodos de cálculo podem ser classificados em Evolutivo e Não evolutivo;

De maneira geral, é preferível a aplicação de método evolutivo, pois este representa melhor o comportamento do sistema de contenção: acumulam-se em cada fase as tensões e deformações das fases anteriores;

Quando se deseja apenas verificar a estabilidade, não havendo necessidade de avaliar deslocamentos, pode-se usar Método não Evolutivo, sendo os mais usuais: Método Empírico: fornece os esforços solicitantes a partir de resultados

de valas instrumentadas – pode ser utilizado em condições que satisfaçam as hipóteses propostas;

Método da viga contínua: considera em cada fase da escavação uma viga contínua para representar a parede e apoios indeslocáveis para representar as estroncas; abaixo do fundo de escavação adota-se engaste, admitindo-se que a parede é flexível o suficiente para mobilizar parte do empuxo passivo;

Paredes com vários níveis de tirantes

Alguns fatores específicos demandam considerações adicionais, quais sejam:

A carga de instalação dos tirantes induz tensões no solo e na parede que devem ser considerados no cálculo;

Os deslocamentos finais das paredes são limitados, o que implica em considerações adicionais sobre o diagrama de empuxo ativo;

Em geral, devem ser usados métodos evolutivos, o que é demonstrado pela experiência;

Verificações adicionais: Efeito da água;

Fases de reaterro;

Estabilidade da ficha descontínua;

Estabilidade geral;

Estabilidade do fundo da vala;

Ruptura hidráulica;

Deslocamentos;

Capacidade de suporte de cargas verticais da parede;

Efeito de temperatura;

Efeito de pré-compressão;

Força limite de protensão dos tirantes;

Dimensionamento estrutural dos elementos do escoramento;

Estudo de caso