ESTABILIDADE DE TALUDES1) INTRODUO Aplicaes

ENCOSTAS URBANAS

RODOVIAS E FERROVIAS

AplicaesATERRO

ARGILA MOLEATERRO SOBRE SOLO MOLE

BARRAGENS DE TERRA

2) TIPOS DE MOVIMENTOS DE MASSAQUEDA TOMBAMENTO RASTEJO ESCOAMENTO CORRIDA TERRA LAMA DETRITOS

MOVIMENTO DE MASSA

ROTACIONAL ESCORREGAMENTO TRANSLACIONAL COMPOSTO

COMPLEXO

2.1) Queda (Fall) Decorrente da ao da gravidade. Velocidade elevada. No h uma superfcie de ruptura.

BLOCO ROCHOSO

2.2) Tombamento (Toppling) Rotao com basculamento de placas de material rochoso. Causado pela ao da gravidade ou poro-presso em fissuras.

2.3) Escoamento (flow) Movimento contnuo. Material com comportamento viscoso. Existncia ou no de uma superfcie de ruptura definida. Rastejo (creep): Escoamento plstico e lento. Ex: Encosta da Igreja do Carmo Olinda/PE

6 1

CORTE

Corrida: Escoamento fluido-viscoso. Em forma de lngua com espalhamento na base. Pode ser formada por lama, terra ou detritos. Usuais em taludes suaves. Muito rpido e catastrfico. Ex: Corrida de detritos em Petrpolis Dez/2001.

2.4) Escorregamentos (slide) Deslocamento finito. Existncia de uma superfcie de ruptura pr-existente ou em formao. Escorregamento Rotacional: Normalmente ocorre em macios mais homogneos (por exemplo, barragens de terra). No h grandes variaes de resistncia na direo horizontal e vertical. Superfcie de ruptura circular.O O

Obs: Escorregamento Progressivo:

Ex: Encosta do CINDACTA Recife.

Escorregamento Translacional: Geralmente ocorre em macios que possuem anisotropias acentuadas no seu interior (por exemplo, solos residuais). O plano de movimentao condicionado pela zonas de fraqueza (falhas, contato solo-rocha, estratificao). Superfcie de ruptura plana.FENDA

SOLO RESIDUAL

ROCHA ALTERADA

3) AGENTES E CAUSAS DE MOVIMENTOS DE MASSA A causa o modo de atuao de determinado agente, ou seja, um mesmo agente (por exemplo, a gua) pode se expressar por meio de uma ou mais causas. 3.1) Classificao dos Agentes Agentes Pr-disponentes: Condies geolgicas, geomtricas e ambientais do movimento de massa. Representa o pano de fundo do movimento. Dependem apenas de condies naturais, sem ao antrpica. Exemplos: v Geologia v Topografia v Morfologia v Clima v Gravidade v Vegetao

Influncia da Morfologia

Agentes Efetivos: Diretamente responsveis pelo desencadeamento do movimento de massa. A ao antrpica uma importante contribuio. Agentes Efetivos Precipitativos: v Pluviosidade v Eroso pela gua e vento v Congelamento e degelo v Variao de temperatura e dissoluo qumica v Ao de fontes e mananciais v Oscilao de nvel dos lagos, mars e fretico vAo antrpica e de animais v Desmatamento

Agentes Efetivos Imediatos: v Chuva intensa e eroso v Fuso de gelo e neve vTerremotos, ondas e ventos v Ao antrpica

3.2) Tipos de Causas

TENSES CISALHANTES

RESISTNCIA AO CISALHAMENTO

Causas Internas: Provocam uma diminuio cisalhamento do solo. Exemplos: da resistncia ao

v Oscilaes trmicas: macios rochosos v Intemperismo: solos residuaisSOLO RESIDUAL MADURO

INTEMPERISMO

SOLO RESIDUAL JOVEM MACIO ROCHOSO

ROCHA ALTERADA

ROCHA S

Causas Externas: Provocam um aumento das tenses cisalhantes. Exemplos: v Vibraes: terremotos, exploses, trfego, etc. v Tectonismo: influncia a longo prazo. v Mudanas na geometria: cortes e aterros.ATERRO NA CRISTA

CORTE NO P

Causas Mistas: Exemplos: v Elevao do nvel piezomtrico v Elevao do nvel dgua em descontinuidades v Rebaixamento rpido do NA em barragens v Eroso subterrnea (piping)

4) INVESTIGAO GEOTCNICA

uma etapa fundamental para a remediao do movimento de massa. Normalmente envolve ensaios de campo e de laboratrio. 4.1) Etapa de Campo Visita de Inspeo ao Local: Histrico do evento. Inventrio de fissuras, trincas, danos, etc. Medidas emergenciais (remoo, mitigadoras). Levantamento Topogrfico: Plani-altimtrico. Curvas de nvel a cada 0,5 ou 1,0 m. Caracterizao geomtrica da superfcie de ruptura. Mapeamento Geolgico-Geotcnico: Mtodos geofsicos (por exemplo, refrao ssmica). Sondagens (trado, SPT, rotativa). Ensaios in situ (cone, palheta). Coleta de amostras (deformadas e indeformadas). Caracterizao Hidrogeolgica: Sondagens e poos. Piezmetros.

medidas

4.2) Etapa de Laboratrio Ensaios de Caracterizao (amostras deformadas): Granulometria. Umidade natural e densidade real dos gros. Limites de liquidez e plasticidade. Ensaios de Resistncia (amostras indeformadas): Drenado: cisalhamento direto e triaxial. No drenado: compresso simples e triaxial.s1 s1COMPRESSO SIMPLES

s1

t

F=0 s

e1

t

s

d

t

t

F

CCISALHAMENTO DIRETO

d t

s F

s1 s3 s1TRIAXIAL

sd s3 ev

C

s

5) SELEO DOS PARMETROS DE RESISTNCIA 5.1) Critrio de Mohr-Coulomb Resistncia por Atrito:N T

tFatCOMPONENTE DE ATRITO

s

S1

Na iminncia do movimento:

T = Fat = N = N . tan Resistncia por Coeso:

= S1 = ' = ' . tan '

T

N=0

t

s=0

ACOMPONENTE DE COESO

S2

Na iminncia do movimento:

T=A

= S2 = c'

Resistncia Total:

= S1 + S 2 = c ' + ' tan 'ou:

= S1 + S 2 = c ' + ( u ) tan 'tENVOLTRIA DE RESISTNCIA

F

C

sOnde: C = coeso = ngulo de atrito interno do solo

5.2) Tipos de Anlises Tenses Totais:

= c + tan Tenses Efetivas:

= c ' + ' tan ' = c ' + ( u ) tan '

TIPOS DE ANLISES

TIPO DE PROBLEMA

No Drenado

Drenado

TIPO PARMETROS ENSAIOS EXEMPLO DE DE RECOMENDADOS DE ANLISE RESISTNCIA OBRA Tenses Totais C = Su -Compresso simples -Aterro sobre solo mole. = u = 0 (solo -Triaxial UU -Estabilidade saturado) de taludes a Tenses -Triaxial CU C , curto prazo. Efetivas u = f (A, B) Tenses Totais C = Su -Cisalhamento direto -Estabilidade de taludes a = u = 0 (solo -Triaxial CD longo prazo. saturado) -Cisalhamento direto Tenses C , Efetivas -Triaxial CD u 0

6) TIPOS DE MTODOS PARA ANLISE DE ESTABILIDADE DE TALUDES TIPOElsticos

PASSOS NECESSRIOS-Calcular a mxima tenso cisalhante. -Compar-la com a tenso cisalhante admissvel (resistncia ao cisalhamento dividida por um fator de segurana). - idem ao anterior.

CARACTERSTICAS-Hipteses fora realidade. - anti-econmico. da

Teoria da Plasticidade Generalizada

Superfcie de Ruptura

-Admitir vrias superfcies de ruptura prdefinidas. -Calcular para cada uma delas, o fator de segurana atravs do equilbrio limite entre a resistncia ao cisalhamento mobilizada e a tenso cisalhante atuante. -A superfcie de ruptura crtica a que apresenta o menor fator de segurana.

-Pouco difundidos. -Necessidade de um maior nmero de parmetros do solo. -Muito difundidos. -Possibilidade de consideraes de heterogeneidades, poro-presses, etc. -Disponibilidade em pacotes computacionais. -Muito usados na prtica.

7) FATOR DE SEGURANA EM TALUDES 7.1) Conceituao< 1 => INSTVEL

FS

= 1 => RUPTURA > 1 => ESTVEL

S

FS =

S

7.2) Principais Fatores Influentes Eventuais perdas humanas e econmicas. Confiabilidade nas solicitaes e parmetros do solo. Custos envolvidos na remediao. 7.3) Valores Mnimos Recomendados (GeoRio, 2000)Risco de Perda de Vidas Humanas Desprezvel Mdio Alto Risco de Desprezvel 1,1 1,2 1,4 Perdas Mdio 1,2 1,3 1,4 Econmicas Alto 1,4 1,4 1,5 Obs.: i) Fatores de segurana para tempo de recorrncia de 10 anos. ii) Para condies de risco elevado e subsolo mole, os valores podem ser majorados em at 10 % FSmin

8) TALUDES INFINITOS 8.1) Conceituao

Se o talude infinito => En = En+1 . Logo:

8.2) Fator de Segurana

T = w sen mas:

(1)

w = z b T = z b sen b S = f l = f cos mas:(3)

(2)

f = c ' + ( u ) tan '

(4)

w cos ( z b) cos ( z b) cos = = = l l b cos

(5)

= z cos2 (6) em (4):

(6)

f = c ' + ( z cos2 u ) tan '

(7)

S b 1 ' 2 ' FS = = (c + ( z cos u ) tan ) T cos z b sen (8)

Logo:

c ' + ( z cos 2 u ) tan ' FS = z sen cos

(9)

Obs.: Caso particular => c = 0 e u = 0:

tan ' FS = tan

(10)

8.3) Efeito da gua Admitindo-se um fluxo paralelo ao talude:

u = a z w cos2

(11)

Logo:

c ' + ( z a z w ) cos 2 tan ' FS = z sen cos Obs.: Caso particular => c = 0 e zw = z:

(12)

a tan ' FS = 1 tan

(13)

9) TALUDES FINITOS TIPOS DE MTODOS 9.1) Taludes Homogneos baco de Taylor:

d

O

R w

C / FSEquilbrio de momentos em relao ao ponto O:

wd =Logo:

c R R FS

c R 2 FS = wd Mtodo da Espiral Logartmica

9.2) Taludes Heterogneos Mtodo das Fatias

O

R

FATIAS

Desenvolvido originalmente por Fellenius. Anlise esttica do volume de material situado acima de uma superfcie potencial de escorregamento prdefinida. Volume dividido em fatias ou lamelas.

As diferentes hipteses em relao s foras laterais e esforos normais conduzem a diferentes mtodos.

Mtodos mais usuais: v Mtodo Sueco (Fellenius) v Mtodo de Bishop Simplificado v Mtodo de Janbu

10) MTODO DE BISHOP SIMPLIFICADO 10.1) Hipteses Bsicas

Equilbrio de momentos em relao ao Ponto O. En = En+1 (Xn Xn+1) = 0 10.2) Fator de Segurana

FS =Onde:

[c b + ( w u b) tan ] 1 M ' '

(w sen )

tan ' tan M = cos 1 + FS Obs: O clculo do FS deve ser feito atravs de um processo iterativo, ou seja, estimando-se a priori um valor de FS. Em geral, trs iteraes so suficientes.

10.3) Superfcie de Ruptura Crtica Conceituao: aquela que conduz ao menor fator de segurana. Deve ser obtida por tentativas. Obteno: Para um determinado ponto, deve-se fazer variar o raio do crculo de ruptura, para obter o mnimo fator de segurana daquele ponto. Este procedimento deve ser repetido para uma malha de pontos. Atravs do desenho das curvas de mesmo fator de segurana, obtm-se o seu valor mnimo, que corresponde ao ponto da superfcie crtica.x x x x x x x x

x x x x

x x x x

x x x x

x x x x

SUPERFCIE CRTICA (FSmin)

Exemplo: Talude heterogneo com nvel piezomtrico (software Geo-Slope).25

1.464

20

Elevation (m)

15

Upper Soil Layer10

SLOPE/W Example Problem Learn Example in Chapter 3 File Name: Example.slz Analysis Method: Bishop

5

Lower Soil Layer

0 0 10 20 30 40

Distance (m)

10.3) Efeito da gua Peso das Lamelas:

nat

Zsat

Zw

b

w = nat b ( z z w ) + sat b z w Poro-presses: Deve ser traada a rede de fluxo do talude, e obtidos os valores de poro-presses atuantes em cada lamela.

FATIA

Hpa A

Ua

ua = Hpa a

10.4) Planilha de Clculo(1) FATIA (2) c (t/m2) (3) (graus) (4) tan (5) b (m) (6) z (m) (7) W (t/m) (8) (graus) (9) sen (10) (7)x(9) (t/m) (11) (2)x(5) (t/m) (12) u (t/m2) (13) (14) (15) (16) (12)x(5) (7)(13) (14)x(4) (11)+(15) (t/m) (t/m)

=(17) 1/M() FS = (18) (16)x(17) (19) 1/M() FS = (20) (16)x(19) (21) 1/M() FS = (22) (16)x(21) (23) 1/M() FS = (24) (16)x(23)

=FS =

=FS =

=FS =

=FS =

11) INSTRUMENTAO DE TALUDES 11.1) Objetivos Verificar se o talude se comporta dentro dos limites previstos em projeto. Acompanhar e avaliar o comportamento de um talude que j exiba sinais de instabilizao. 11.2) Principais Tipos Marco superficial: Deslocamentos na superfcie do talude. Medio com equipamento topogrfico. Inclinmetro: Deslocamentos horizontais ao longo da profundidade. Auxilia a identificao da superfcie de ruptura. Medidores de Nvel de gua: Furos abertos com tubo de PVC. Possibilita a identificao do movimento da gua subterrnea no talude. Piezmetros: Medio de poro-presses. O tipo mais usado o Casagrande.

Ex: Encostas dos Monumentos Histricos em Olinda

12) ESTABILIZAO DE TALUDES 12.1) Classificao

tSS FS = Aumento da Resistncia ao Cisalhamento: Melhoramento do Solo: v Injees v Tratamentos trmicos v Costura com estacas (ou incruses) Drenagem (diminuio das poro-presses): v Superficial (canaletas, vegetao, selagem de fissuras e trincas, etc) v Interna (poos, cortinas drenantes, drenos subhorizontais, galerias, etc)

Diminuio dos Esforos Cisalhantes: Modificao da Geometria: v Corte na crista v Aterro no p v Diminuio da declividade do talude Obras de Conteno: v Rgidas (muros de concreto) v Semi-flexveis (ancoragens, cortinas, etc) v Flexveis (gabio, cribb-wall, etc) 12.2) Caractersticas Especficas Modificao da geometria: Muito eficaz em movimentos rotacionais. mais eficaz aterrar o p (por exemplo, com bermas), do que cortar a crista do talude. Muitas vezes no h espao disponvel, necessitando haver remoes e desapropriaes.

ATERRO NO P CORTE NA CRISTA

Drenagem Superficial: Diminui substancialmente a quantidade de gua infiltrada no talude. Evita a eroso. A selagem de fissuras e trincas evita a atuao de empuxos horizontais provocados pelo acmulo da gua. A vegetao, alm de aumentar a evapotranspirao, funciona como uma armadura para o solo com suas razes (por exemplo, deslizamentos na Serra do Mar).

Drenagem Subterrnea: Diminui ou elimina as poro-presses atuantes na cunha de ruptura do talude. A execuo de trincheiras drenantes deve ser feita por trechos (no mximo de 2 m), para evitar a instabilizao do talude. Os drenos de pequeno dimetro podem se colmatar com facilidade, o que exige a sua manuteno ou troca peridica.NA (ANTES)

U