Escoramentos de Escavações: Tipos e Elementos

Mecânica dos solos II Prof Msc Rivaildo da Silva Filho ESCORAMENTOS DE ESCAVAÇÕES INTRODUÇÃO Até agora discutimos como atuam os empuxos em maciços de solo e como dimensionar muros de arrimo para conter um reaterro Contudo muitas vezes nas obras de engenharia há a necessidade de se realizar escavações que servirão para execução de alguma estrutura enterrada sistemas de drenagem pluvial sistema de abastecimento de água sistema de esgotos fundações de edificações etc Então para que a realização dessas estruturas seja possível e segura essas escavações devem ser escoradas mas diferente dos muros essas contenções serão temporárias TIPOS DE CONTENÇÕES Provisórias são projetadas apenas para servir durante um determinado período da obra geralmente construídas em madeira ou aço mas também podem ser feitas com perfis de concreto Também chamadas de escoramento Permanentes são projetadas para toda a vida útil da obra Exemplo os diversos tipos de muro de arrimo ELEMENTOS DE CONTENÇÕES PROVISÓRIAS Parede é a parte em contato direto com o solo a ser contido de madeira aço ou concreto Longarina elemento linear longitudinal em que a parede se apoia viga de madeira aço ou concreto armado Estroncas ou escoras são elementos de apoio das longarinas sendo perpendiculares às mesmas São constituídas de barras de aço ou madeira Detém a maior responsabilidade em um escoramento Ficha Parte vertical do escoramento cravada abaixo do fundo da vala Tirantes são elementos lineares introduzidos no maciço de solo a ser contido e ancorados em profundidades por meio de um trecho alargado bulbo TIPOS DE ESCORAMENTO Pontalamento É um escoramento mais simples utilizando apenas pranchas espaçadas e pontaletes Indicada para solos rígidos TIPOS DE ESCORAMENTO Escoramento contínuo É um escoramento que utiliza longarinas em cada linha de pontaletes e pranchas unidas Indicada para solos soltos TIPOS DE ESCORAMENTO Escoramento descontínuo É um escoramento que utiliza longarinas em cada linha de pontaletes porém os pontaletes são intercalados e as pranchas possuem espaçamento MATERIAIS UTILIZADOS Escoramento de madeira MATERIAIS UTILIZADOS Escoramento metálico Pranchas metálicas MATERIAIS UTILIZADOS Escoramento mistometálicomadeira MATERIAIS UTILIZADOS Escoramento misto metálicomadeira MATERIAIS UTILIZADOS Escoramento em concreto estacas justapostas Grandes obras FATORES QUE INFLUENCIAM NO TIPO DE ESCORAMENTO DIMENSIONAMENTO DE ESCORAMENTO PROVISÓRIO PASSO 1 Determinação das tensões horizontais OBTENÇÃO DE Ka e Kp A PARTIR DE Ф e δ 1 CASO ESCORAMENTOS EM BALANÇO Esse método de escoramento é usual para conter escavações de pequena altura até 30 metros 𝐸𝐴2 é o empuxo resultante do diagrama ativo de p5 a p6 Quando p1 for negativo devese adotar p10 𝐸𝐴2 coincide com o ponto de giro O EA2 1 CASO ESCORAMENTOS EM BALANÇO Se o escoramento da escavação for descontínuo as tensões ativas deverão ser calculadas a favor da segurança considerando contínuo porém as tensões passivas devem ser consideradas atuando numa extensão igual à três vezes a largura da mesa 𝜎𝑃𝑑 𝜎𝑃𝑐 3𝑏 𝑒 3𝑏 𝑒 1 DIMENSIONAMENTO DE ESCORAMENTO PROVISÓRIO PASSO 2 Cálculo da ficha f necessária Fazendo σ 𝑀 0 em relação ao ponto O obtêmse o valor de z que é a profundidade a partir da escavação que dá o ponto de giro do escoramento A ficha f é geralmente calculada pela expressão 𝑓 12 𝑧 EXEMPLO 01 Calcular a ficha necessária para que a cortina contínua indicada na figura abaixo suporte a escavação SOLUÇÃO PASSO 1 CÁLCULO DOS COEFICIENTES DE EMPUXO ATIVO E PASSIVO SOLO 𝐾𝐴 𝑡𝑎𝑛245 𝜙 2 𝐾𝑃 𝑡𝑎𝑛245 𝜙 2 SOLO 1 COESIVO ϕ 15 C 10 KPa 059 170 SOLO 2 NÃO COESIVO ϕ 35 𝑐 0 027 370 SOLUÇÃO PASSO 2 CÁLCULO DASTENSÕES HORIZONTAIS ATIVAS Profundidade H 00 m Sobrecarga 𝜎𝐻𝐴𝑞 𝜎𝑉 𝐾𝐴1 2𝑐 𝐾𝐴1 𝑞 𝐾𝐴1 2𝑐 𝐾𝐴1 𝜎𝐻𝐴𝑞 10 059 2 10 059 9 46 𝐾𝑃𝑎 𝐴𝑑𝑜𝑡𝑎𝑟𝑒𝑚𝑜𝑠 𝜎𝐻𝐴𝑞 00 𝐾𝑃𝑎 só para o cálculo do escoramento SOLUÇÃO PASSO 2 CÁLCULO DASTENSÕES HORIZONTAIS ATIVAS Profundidade H30 m Camada solo 1 coesivo 𝜎𝐻𝐴1 𝜎𝑉 𝐾𝐴1 2𝑐 𝐾𝐴1 𝑞 𝐾𝐴1 𝛾1 𝐻1 𝐾𝐴1 2𝑐 𝐾𝐴1 𝑞 𝐾𝐴1 𝜎𝐻𝐴1 17 30 059 2 10 059 10 059 2063 𝐾𝑃𝑎 SOLUÇÃO PASSO 2 CÁLCULO DASTENSÕES HORIZONTAIS ATIVAS Profundidade H 30 m Interface solo 1 solo 2 𝜎𝐻𝐴12 𝜎𝑉1 𝐾𝐴2 𝑞 𝐾𝐴2 𝛾1 𝐻1 𝐾𝐴2 𝑞 𝐾𝐴2 𝜎𝐻𝐴12 17 30 027 10 027 1647 𝐾𝑃𝑎 SOLUÇÃO PASSO 2 CÁLCULO DASTENSÕES HORIZONTAIS ATIVAS Profundidade do ponto de giro O H 30 z 𝜎𝐻𝐴𝑜 1647 𝐾𝑃𝑎 𝜎𝑉2 𝐾𝐴2 𝜎𝐻𝐴𝑜 1647 𝐾𝑃𝑎 19 𝑧 027 𝜎𝐻𝐴𝑜 1647 𝐾𝑃𝑎 513 𝑧 SOLUÇÃO PASSO 2 CÁLCULO DASTENSÕES HORIZONTAIS PASSIVAS Profundidade H 30 m 𝜎𝐻𝑃1 00 𝐾𝑃𝑎 𝜎𝐻𝑃2 𝜎𝑉𝑝1 𝐾𝑃2 𝛾2 𝑧 𝐾𝑃2 Profundidade H 30 z 𝜎𝐻𝑃2 19 𝑧 37 703 𝑧 𝐾𝑃𝑎 SOLUÇÃO PASSO 3 CÁLCULO DASTENSÕES HORIZONTAIS RESULTANTES Profundidade H 30 m 𝜎𝐻 𝜎𝐻𝑃1 𝜎𝐻𝐴12 00 1647 𝐾𝑃𝑎 Profundidade H 30 z 𝜎𝐻 𝜎𝐻𝑃2 𝜎𝐻𝐴𝑂 703 𝑧 1647 𝐾𝑃𝑎 513 𝑧 𝜎𝐻 1647 𝐾𝑃𝑎 𝜎𝐻 7030 𝑧 1647 𝐾𝑃𝑎 513 𝑧 𝜎𝐻 6517 𝑧 1647 𝐾𝑃𝑎 SOLUÇÃO PASSO 4 PONTO ONDE ATENSÃO RESULTANTE SE ANULA z 𝜎𝐻 6517 𝑧 1647 𝐾𝑃𝑎 0 𝑧 1647 6517 025 𝑚 025 𝑚 SOLUÇÃO PASSO 5 DIAGRAMA DETENSÕES HORIZONTAIS 𝐸𝐴1 30 94 𝐾𝑁𝑚 𝐸𝐴2 210 𝐾𝑁𝑚 2063 1647 6517 𝑧 1647 𝐾𝑃𝑎 6517 𝑥 025 1647 𝐾𝑃𝑎 6517 𝑥 018 6517 𝑥 10 𝑚 𝐸𝑃 6517 𝑥² 2 3258𝑥2𝐾𝑁𝑚 𝑜 𝑧 SOLUÇÃO PASSO 5 Cálculo do momento em relação ao ponto O 3868 3094𝑥 036 210𝑥 1086 𝑥³ 0 1086 𝑥3 3304𝑥 3904 0 Resolvendo a equação do terceiro grau teremos 𝑥 225 𝑚 𝑀𝑂 0 3094 125 𝑥 210 017 𝑥 3258𝑥2 𝑥 3 0 SOLUÇÃO PASSO 6 Cálculo da ficha 𝑥 𝑧 025 𝑧 𝑥 025 Logo a ficha deve ser de 𝑓 12 𝑧 12 250 𝑚 30 𝑚 𝑧 225 025 250 𝑚 250 𝑚 𝑜 30 𝑚 EXEMPLO 01 Calcular a ficha necessária para que a cortina contínua indicada na figura abaixo suporte a escavação SOLUÇÃO PASSO 1 CÁLCULO DOS COEFICIENTES DE EMPUXO ATIVO E PASSIVO SOLO 𝐾𝐴 𝑡𝑎𝑛245 𝜙 2 𝐾𝑃 𝑡𝑎𝑛245 𝜙 2 SOLO 1 COESIVO ϕ 25 C 15 KPa 041 246 SOLO 2 NÃO COESIVO ϕ 30 𝑐 0 033 30 SOLUÇÃO PASSO 2 CÁLCULO DASTENSÕES HORIZONTAIS ATIVAS Profundidade H 00 m Sobrecarga 𝜎𝐻𝐴𝑞 𝜎𝑉 𝐾𝐴1 2𝑐 𝐾𝐴1 𝑞 𝐾𝐴1 2𝑐 𝐾𝐴1 𝜎𝐻𝐴𝑞 5 041 2 15 041 17 16 𝐾𝑃𝑎 𝐴𝑑𝑜𝑡𝑎𝑟𝑒𝑚𝑜𝑠 𝜎𝐻𝐴𝑞 00 𝐾𝑃𝑎 só para o cálculo do escoramento SOLUÇÃO PASSO 2 CÁLCULO DASTENSÕES HORIZONTAIS ATIVAS Profundidade H30 m Camada solo 1 coesivo 𝜎𝐻𝐴1 𝜎𝑉 𝐾𝐴1 2𝑐 𝐾𝐴1 𝑞 𝐾𝐴1 𝛾1 𝐻1 𝐾𝐴1 2𝑐 𝐾𝐴1 𝑞 𝐾𝐴1 𝜎𝐻𝐴1 185 27 041 2 15 041 5 041 332 𝐾𝑃𝑎 SOLUÇÃO PASSO 2 CÁLCULO DASTENSÕES HORIZONTAIS ATIVAS Profundidade H 30 m Interface solo 1 solo 2 𝜎𝐻𝐴12 𝜎𝑉1 𝐾𝐴2 𝑞 𝐾𝐴2 𝛾1 𝐻1 𝐾𝐴2 𝑞 𝐾𝐴2 𝜎𝐻𝐴12 185 27 033 5 033 1813 𝐾𝑃𝑎 SOLUÇÃO PASSO 2 CÁLCULO DASTENSÕES HORIZONTAIS ATIVAS Profundidade do ponto de giro O H 30 z 𝜎𝐻𝐴𝑜 1813 𝐾𝑃𝑎 𝜎𝑉2 𝐾𝐴2 𝜎𝐻𝐴𝑜 1813 𝐾𝑃𝑎 19 𝑧 033 𝜎𝐻𝐴𝑜 1813 𝐾𝑃𝑎 627 𝑧 SOLUÇÃO PASSO 2 CÁLCULO DASTENSÕES HORIZONTAIS PASSIVAS Profundidade H 30 m 𝜎𝐻𝑃1 00 𝐾𝑃𝑎 𝜎𝐻𝑃2 𝜎𝑉𝑝1 𝐾𝑃2 𝛾2 𝑧 𝐾𝑃2 Profundidade H 30 z 𝜎𝐻𝑃2 19 𝑧 30 57 𝑧 𝐾𝑃𝑎 SOLUÇÃO PASSO 3 CÁLCULO DASTENSÕES HORIZONTAIS RESULTANTES Profundidade H 30 m 𝜎𝐻 𝜎𝐻𝑃1 𝜎𝐻𝐴12 00 1813 𝐾𝑃𝑎 Profundidade H 30 z 𝜎𝐻 𝜎𝐻𝑃2 𝜎𝐻𝐴𝑂 57 𝑧 1813 𝐾𝑃𝑎 627 𝑧 𝜎𝐻 1813 𝐾𝑃𝑎 𝜎𝐻 57 𝑧 1813 𝐾𝑃𝑎 627 𝑧 𝜎𝐻 5073 𝑧 1813 𝐾𝑃𝑎 SOLUÇÃO PASSO 4 PONTO ONDE ATENSÃO RESULTANTE SE ANULA z 𝑧 1813 5073 036 𝑚 036 𝑚 𝜎𝐻 5073 𝑧 1813 𝐾𝑃𝑎 0 SOLUÇÃO PASSO 5 DIAGRAMA DETENSÕES HORIZONTAIS 𝐸𝐴1 4 48 𝐾𝑁𝑚 𝐸𝐴2 326 𝐾𝑁𝑚 332 5073 𝑧 1813 𝐾𝑃𝑎 5073 𝑥 036 1813 𝐾𝑃𝑎 5073 𝑥 013 5073 𝑥 09 𝑚 𝐸𝑃 5073 𝑥² 2 2536𝑥2𝐾𝑁𝑚 𝑜 𝑧 126 𝑥 𝑧 036 270 m 036 024 𝑥 1813 SOLUÇÃO PASSO 5 Cálculo do momento em relação ao ponto O 564 448𝑥 078 326𝑥 845 𝑥³ 0 845 𝑥3 774𝑥 642 0 Resolvendo a equação do terceiro grau teremos 𝑥 122 𝑚 𝑀𝑂 0 448 126 𝑥 326 024 𝑥 2536𝑥2 𝑥 3 0 036 𝑚 SOLUÇÃO PASSO 6 Cálculo da ficha 𝑥 𝑧 0 36 𝑧 𝑥 036 Logo a ficha deve ser de 𝑓 12 𝑧 12 158 𝑚 190 𝑚 𝑧 122 036 158 𝑚 250 𝑚 30 𝑚 𝑜 DÚVIDAS rivaildofilhofiponlineedubr