Resumo - Estabilidade de Taludes - 2023-2

Mecânica dos Solos II – Estabilidade de Taludes 38 SUPERFÍCIES DE RUPTURA CIRCULARES MÉTODO BISHOP SIMPLIFICADO ➔ Considera que a resultante das forças que atuam nos lados de uma fatia tem direção horizontal ➔ Considera o equilíbrio de forças na direção vertical ➔ Considera o equilíbrio de momentos idem ao método de Fellenius ➢ Somatório das forças, segundo a direção vertical  Fvertical = 0 0 .cos .cos . = − − − i i i i i i i U N T sen P    (5) i i i l u U  = . ➢ Tendo em vista (3) ) . .( . 1 i i i i i N tg l c F T    + = , Substituindo na equação (5) e isolando i N , tem-se que:  Mecânica dos Solos II – Estabilidade de Taludes 39 F sen tg F x tg c x u P N     . cos . . .  +  −   − = (6) ➢ Que substituída na fórmula do cálculo do coeficiente de segurança deduzida para o Método de equilíbrio limite, tem-se que:  M = 0    +  = ) . ( ) . . (   sen P N tg c l F (equilíbrio limite)         +  −   − +  = ) . ( . / . cos / . . . .       sen P tg F sen tg F x tg c x u P l c F (7) ou     = =   − +   = n i i i i n i i i i i i i sen P M tg x u P x c F 1 1 . / ). . ( .   (8)        + = arbitrado i i i i F tg tg M    . . 1 cos (9) ➢ O cálculo de FBM é feito de maneira interativa, ou seja, arbitra-se um F e calcula-se a expressão obtendo-se FS. ➢ Repetir até que F = FS Mecânica dos Solos II – Estabilidade de Taludes 40 ➢ Método 1. Arbitrar a superfície de ruptura potencial 2. dividir em fatias (15-30 fatias) 3. medir i 4. calcular os pesos nat e sat 5. Determinar: ▪ Área de cada fatia (calcular o peso) ▪ Calcular ui na base de cada fatia ▪ Calcular o comprimento da base de cada fatia 6. Calcular F ▪ Arbitrar um valor de F (Fellenius) ▪ Deteminar F com equação (8) e (9) ▪ Caso Fcalculado  Farbitrado, repetir até a igualdade 7. Repetir para outros círculos de ruptura potencial, com diferentes O e R, até obter Farbitrado=Fcalculado. 8. Para os problemas correntes, basta obter uma precisão decimal no valor de F ➢ Tabela: 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Fatia c’i xi (m) c’i.xi Pi i Piseni Picosi ui ui.xi tgi (5- 10)*11 Mi (4+12)/ 13 1 n   Dificuldades do método: ➢ Na região do pé do talude,  pode ser negativo, e consequentemente, o denominador de N também pode ser negativo ou nulo ➢ Se F for menor que 1, e se a poro pressão for suficientemente grande, o denominador de N pode se tornar negativo ➢ Usar outro método! Idem ao método de Fellenius Mecânica dos Solos II – Estabilidade de Taludes 41 Exemplo: Calcular o FS pelo método de Bishop Simplificado, dados: sat = 20 kN/m3 c’ = 18 kN/m2 xi = 5,5m (largura da fatia) ’ = 23 Farbitrado = 1,3 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Fatia c’i xi (m) c’i.xi Pi i Piseni Picosi ui ui.xi tgi (5- 10)*11 Mi (4+12)/13 1 18 5,5 99 429 46 309 298 0 0 0,424 182,1 0,93 302,3 2 18 5,5 99 699 34 391 579 37 203,5 0,424 210,3 1,01 306,3 3 18 5,5 99 759 22 284 704 62 341 0,424 177,4 1,05 263,3 4 18 5,5 99 704 10 122 693 66 363 0,424 144,7 1,04 234,4 5 18 5,5 99 528 -1 -9 528 49 269,5 0,424 109,7 0,99 210,8 6 18 5,5 99 259 -11 -49 254 24 132 0,424 53,9 0,92 156,5  1048  1473,5 4,1 1048 1473 5, = F = Mecânica dos Solos II – Estabilidade de Taludes 42 FORMAS DE CONSIDERAR AS PORO PRESSÕES 1. Nível d’água estático, sem fluxo: u = w. Z 2. Em uma estrutura onde existe fluxo instalado, usamos as redes de fluxo para determinar a poro pressão: u = w. hp ➢ Considera-se a pressão neutra atuando na face da lamela e o Psat do solo; ou ➢ A análise pode ser feita supondo que o solo esteja submerso, e incluir as forças de percolação na equação de equilíbrio 3. Em final de construção de uma barragem de terra, ou então logo após o lançamento de aterro sobre solos moles (as poro pressões ainda não se dissiparam, ou o regime de fluxo ainda não se instalou) ➢ A poro pressão pode ser determinada em qualquer ponto, a uma profundidade z, pelo parâmetro B ➢ v u B  = ➢ Este parâmetro pode ser obtido através de ensaios especiais de laboratório, onde são simuladas as condições de carregamento e drenagem de campo. Mecânica dos Solos II – Estabilidade de Taludes 43 4. Talude com submersão parcial: levar em conta a pressão da água ao longo de MLD, cuja resultante atua como força estabilizadora a um eventual escorregamento. ou ➢ O mesmo pode ser feito de uma forma indireta, ignorando-se as pressões ao longo de MLD, mas tomando parte do peso das lamelas como sendo submerso. ➢ A pressão neutra a considerar deve ser ue, ou o excesso em relação ao nível de submersão   +   + = .sen ) ( ) . . ( 1   sub P P N tg c l F CONDICIONANTES GEOTÉCNICOS PROJETOS DE BARRAGENS A resistência ao cisalhamento do solo, dada por    =  + tg c S . , depende de fatores tais como: ➢ O valor da tensão normal efetiva ( ) ➢ As condições de drenagem ➢ A trajetória de tensões (seqüência de carregamento) ➢ A história de tensões (pressão de pré adensamento) ➢ A estrutura e outras características dos solos. Considerando uma barragem de terra homogênea, construída com solo argiloso, de baixa condutividade hidráulica, apoiada em terreno de fundação mais resistente que o maciço compactado. Mecânica dos Solos II – Estabilidade de Taludes 44 Existem três situações no tempo de vida útil da barragem que precisam ser analisadas: 1. Em final de construção de uma barragem. Em função da baixa condutividade hidráulica do solo da barragem, as poro pressões geradas durante a construção demoram a dissipar. ➢ Ensaios de laboratório mais usados para obtenção dos parâmetros de resistência: Ensaios não drenados: UU → SU (Resistência ao cisalhamento não drenada) ➢ Análise em termos de tensões totais:  = Su e  = 0 Poro pressão ucampo = ulaboratório (hipótese) ➢ Condição de campo  condição de laboratório. 2. Para uma barragem em operação. Funcionando com NA máximo, onde houve tempo para que a rede de fluxo se instalasse no maciço em regime permanente, assim como o processo de adensamento do solo compactado, a montante e a jusante, tenha terminado. ➢ Talude crítico: jusante (forças de percolação) ➢ Ensaios de laboratório mais usados para obtenção dos parâmetros de resistência:  Consolidado Drenado (CD) – para o caso em que o filtro esteja funcionando corretamente: u hidrostático ou em regime permanente (rede de fluxo) Mecânica dos Solos II – Estabilidade de Taludes 45  Consolidado não drenado (CU) – caso em que o filtro possa vir a colmatar ou drenagem insuficiente: u = u0+u ➢ Análise em termos de tensões efetivas:     = + tg c . Rede de fluxo instalada em reservatório com dreno de pé 3. Rebaixamento rápido do NA. Neste caso, a rede de fluxo que se instala gera forças de percolação quase paralelas ao talude, na direção de um eventual escorregamento. ➢ Mudança de regime de fluxo gera u elevado (forças de percolação) ➢ Ensaios de laboratório: Consolidado Drenado (CD) ➢ Análise em termos de tensões efetivas:     = + tg c . Mecânica dos Solos II – Estabilidade de Taludes 46 GENERALIZANDO: Cada tipo de problema deve ser abordado com a resistência ao cisalhamento adequada:  Resistência não drenada (Su): adequada em problemas que envolvam materiais de baixa condutividade hidráulica em problemas de curto prazo. Ex: aterros rodoviários sobre solos moles, final de construção de barragens Aterro em argilas NA Ponto crítico: final da construção  Resistência drenada (c’,’): resistência de pico (solos indeformados); solos que ainda não romperam  Resistência de solos não saturados: influência da sucção em solos residuais com grau de saturação 0,30 < S < 0,95  Resistência drenada a grandes deformações (c’cv,’cv): aplica-se para solos que já sofreram deformações grandes (ou rupturas). Há o caso especial onde a resistência cai a valores de residual H u FS  ’n Sucção crescente Mecânica dos Solos II – Estabilidade de Taludes 47 EXUMAÇÃO DE SUPERFÍCIE DE RUPTURA PRÉ EXISTENTE