Empuxos de Terra e Estabilidade de Taludes - Teoria e Análise

14062022 MECÂNICA DOS SOLOS Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Curitiba Empuxos de Terra e Estabilidade de Taludes Teoria de Empuxos de Terra Análise de Estabilidade de Taludes Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Oficina de textos 2022 Poenarco 2022 1 2 14062022 Teoria de Empuxos de Terra Empuxo esforço exercido pela terra contra o muro ou do muro contra a terra pode ser ativo ou passivo caso o solo não apresente deslocamentos laterais o coeficiente de empuxo é denominado coeficiente de empuxo ao repouso Ko Empuxo passivo Kp Empuxos de terra Teoria de Empuxos de Terra Empuxo esforço exercido pela terra contra o muro pode ser ativo ou passivo Empuxo ativo Ka Empuxos de terra 3 4 14062022 Teoria de Empuxos de Terra Empuxo esforço exercido pela terra contra o muro pode ser ativo ou passivo Empuxos de terra Marangon 2018 Teoria de Empuxos de Terra Causas do empuxo de terra corte do terreno primeira fendas início da manifestação do empuxo deslizamento de uma cunha de terra ação do empuxo total Empuxos de terra 5 6 14062022 Teoria de Empuxos de Terra Causas do empuxo de terra corte do terreno primeira fendas início da manifestação do empuxo deslizamento de uma cunha de terra ação do empuxo total Condição teórica para que não haja ruptura 𝝎 𝝋 solo sem coesão Empuxos de terra Teoria de Empuxos de Terra Causas do empuxo de terra aterro compensação do corte C depositando o solo em A o solo depositado em A procura o estado de repouso que poderá ocorrer em parte e o restante atuará como carga no muro empuxo Empuxos de terra 7 8 14062022 Teoria de Empuxos de Terra Cálculo do Empuxo Coulomb 1773 e Rankine 1856 Teorias modernas Teoria da Elasticidade recomendações de Terzaghi Empuxos de terra Teoria de Empuxos de Terra Teoria de Coulomb Hipóteses o esforço exercido no paramento do muro é proveniente da pressão do peso parcial de uma cunha de terra que desliza pela perda de resistência ao cisalhamento ou atrito O deslizamento ocorre frequentemente ao longo de uma superfície de curvatura em forma de espiral logarítmica casos práticos substituir esta curva por uma superfície plana plano de ruptura Empuxos de terra 9 10 Empuxos de terra Teoria de Empuxos de Terra Teoria de Coulomb Solo homogêneo e isotrópico Várias cunhas escolha do pior caso Admitese como conhecida a direção do empuxo E O empuxo E faz com a normal ao paramento do lado da terra um ângulo φ₁ cuja tangente é igual ao coeficiente de atrito entre a terra e o muro Empuxos de terra Teoria de Empuxos de Terra Teoria de Coulomb A direção da componente Q do peso da cunha forma com a normal ao plano de ruptura um ângulo φ cuja tangente é igual ao ângulo de atrito do terreno Tg φ₁coeficiente de atrito terra contra muro Tg φcoeficiente de atrito terra contra terra Empuxos de terra Teoria de Empuxos de Terra Teoria de Coulomb E pode ser considerada uma pressão distribuída ao longo da altura do muro Diagrama de tensões linear simplificação analogia proveniente da pressão hidrostática 14062022 Teoria de Empuxos de Terra Teoria de Coulomb Empuxo de terra para solos coesivos A coesão é considerada uma carga negativa reduz o valor do empuxo 𝑬𝑨 𝟏 𝟐 𝜸𝑲𝑨𝒉𝟐 𝒄 𝑯 𝑲𝑨 c coesão do solo H altura da camada de solo Empuxos de terra Teoria de Empuxos de Terra Teoria de Coulomb Empuxo passivo E𝑷 P𝑷 𝟏 𝟐 𝜸𝒌𝑷𝒉𝟐 KP coeficiente de empuxo passivo ou de Coulomb atrito entre as partículas do solo rugosidade do muro e inclinação do terreno com a horizontal Empuxos de terra Matera e Romanel 2022 17 18 14062022 Teoria de Empuxos de Terra Teoria de Coulomb Empuxo passivo Solos coesivos 𝑬𝑷 𝟏 𝟐 𝜸𝒌𝑷𝒉𝟐 𝒄 𝑯𝒌𝑷 Empuxos de terra Matera e Romanel 2022 Teoria de Empuxos de Terra Teoria de Rankine Hipóteses Solo homogêneo e sem coesão Terrapleno horizontal sem inclinação e sem sobrecarga Atrito entre o terrapleno e o paramento nulo Ponto de aplicação segundo as hipóteses 13 da altura do muro Empuxos de terra 19 20 14062022 Teoria de Empuxos de Terra Teoria de Rankine Empuxo de terra passivo de Rankine KA Empuxos de terra C 0 𝑬𝑨 𝟏 𝟐 𝜸𝑲𝑨𝒉𝟐 Teoria de Empuxos de Terra Teoria de Rankine Empuxo de terra passivo de Rankine KA Empuxos de terra C 0 𝑬𝑨 𝟏 𝟐 𝜸𝑲𝑨𝒉𝟐 21 22 Empuxos de terra Teoria de Empuxos de Terra Teoria de Rankine Empuxo de terra passivo de Rankine KA caso de solo com coesão EA 12 γ KA h2 2 c h KA Empuxos de terra Teoria de Empuxos de Terra Teoria de Rankine Empuxo de terra passivo de Rankine C 0 Ep 12 γ kp h2 Empuxos de terra Teoria de Empuxos de Terra Teoria de Rankine Empuxo de terra passivo de Rankine caso de solo com coesão EA 12 γ KA h2 2 c h KA b Kp 300 sendo φ 30º Ep 12 x 14 x 300 x 5² 525 km Localização do Ep Z 53 167 m Empuxos de Terra e Estabilidade de Taludes Exemplo 1 14062022 Teoria de Empuxos de Terra Estabilidade das estruturas de arrimo Condições de equilíbrio Deslizamento Tombamento Capacidade de carga Ruptura global Empuxos de terra Matera e Romanel 2022 Teoria de Empuxos de Terra Estabilidade das estruturas de arrimo Condições de equilíbrio deslizamento Empuxos de terra Gerscovich 2022 31 32 14062022 Teoria de Empuxos de Terra Estabilidade das estruturas de arrimo Condições de equilíbrio tombamento Empuxos de terra Gerscovich 2022 Teoria de Empuxos de Terra Estabilidade das estruturas de arrimo Condições de equilíbrio Capacidade de carga Empuxos de terra FS 3 Gerscovich 2022 33 34 14062022 Teoria de Empuxos de Terra Estabilidade das estruturas de arrimo Condições de equilíbrio ruptura global ver Estabilidade de Taludes Bishop Fellenius Spencer Jambu Empuxos de terra Gerscovich 2022 Teoria de Empuxos de Terra Estabilidade das estruturas de arrimo Drenagem a partir do NA e permeabilidade do solo Drenos verticais e drenos inclinados Redes de fluxo em muros hidráulica dos solos Empuxos de terra 35 36 14062022 Teoria de Empuxos de Terra Estabilidade das estruturas de arrimo Programas computacionais MacSTARS maccaferri Empuxos de terra Talude superfície inclinada que delimita um maciço terroso ou rochoso Composição de um talude crista ou topo o talude propriamente dito o pé do talude ou base Estabilidade de Taludes topo base 37 38 14062022 Talude de corte natural e de aterro Estabilidade de Taludes IPT 2022 Tipos de escorregamentos de taludes a Rotacional slump b translacional c limitado por camada resistente d condicionado por camada fraca Corridas de massa e corrida de lama Rastejo Outros Tombamento f rocha Estabilidade de Taludes 39 40 14062022 Estabilidade condições de equilíbrio Força cisalhante versus Resistência ao cisalhamento Forças Instabilizadoras isto é forças Cisalhantes componente da gravidade outras forças água Forças Resistentes isto é Resistência ao cisalhamento atrito e coesão do solo ou rocha Estabilidade de Taludes Estabilidade condições de equilíbrio Fator de segurança FS FS Forças Resistentes Forças Instabilizadoras Se FS 1 inclinação segura ou talude estável Se FS 1 inclinação insegura ou encosta instável FS 1 Equilíbrio limite Estabilidade de Taludes 41 42 14062022 Tipos de análise de Estabilidade condições de equilíbrio Determinísticas BISHOP FELLENIUS SPENCER JAMBU Probabilísticas Estabilidade de Taludes Tipos De Análise Determinísticas Método das Fatias Estabilidade de Taludes 43 44 14062022 Tipos De Análise Método das Fatias Bishop simplificado iterativo Fs nos dois lados da equação Estabilidade de Taludes Tipos De Análise Método das Fatias Spencer soluciona todas as equações de equilíbrio computacional Estabilidade de Taludes Ferreira 2012 45 46 14062022 Tipos De Análise Método das Fatias Computacional Slope W GeoSlope Estabilidade de Taludes Ferreira 2012 47