Muros de Arrimo: Estabilidade, Tipos e Aplicações na Engenharia

OBRAS DE TERRA Os muros de arrimo são estruturas corridas de contenção em parede vertical ou quase vertical que são apoiadas em uma fundação do tipo rasa ou profunda Esta é uma forma adotada na engenharia para contenções de solo garantindo uma maior estabilidade nas cargas atuantes e chegando mais próximo ao valor do empuxo para que o soloestrutura permaneçam em repouso Para prevenir assim que o solo sofra inclinação Sua aplicação é muito encontrada principalmente em áreas urbanas estradas pontes e de estabilidade de encosta e taludes São adequados para locais em que há falta de espaço disponível comparado às técnicas naturais de estabilização de taludes como a diminuição da inclinação do talude com suavização em por exemplo bermas Lembrando que assim como na estabilização de taludes se faz necessário o controle da água prevendo técnicas eficientes de drenagem a fim de evitar que o peso da água exerça a poro pressão no solo e aumente o empuxo atuante O muro de arrimo pode ser classificado em gravidade grande peso próprio ou flexão com ou sem contraforte Os muros de arrimo de flexão utilizam parte do peso próprio do maciço que se apoia sobre a base para manterse em equilíbrio Os muros de arrimo de flexão são estruturas mais esbeltas com seção transversal em forma de L que resistem aos empuxos por flexão utilizando parte do peso próprio do maciço que se apoia sobre a base do L para manterse em equilíbrio Em geral são construídos em concreto armado ou protendido tornando se pouco econômicos para alturas acima de 5 a 7 m já que podem contabilizar esforços resistentes de flexão garantindo a estabilidade no peso da estrutura A laje de base em geral apresenta largura entre 50 e 70 da altura do muro Necessitam ser implantados em terrenos com boas características de fundação ou sobre fundações profundas Agem como muros convencionais apresentando mesma proporção entre base e altura Geralmente aplicados em aterro ou reaterros Umas das análises para estabilidade de muro de arrimo é a de ruptura global que considera o muro como parte integrante de um maciço de solo A partir daí a estabilidade é calculada da mesma forma quando se analisa estabilidade de talude sendo usual adotar os métodos de Fellenius e Bishop Simplificado De acordo com esses dois métodos responda a Qual a diferença entre os métodos e qual é mais preciso para cálculo de fator de segurança b Existem softwares que auxiliam na determinação do fator de segurança de taludes como é o caso do software Geostudio e da ferramenta Geoslope SlopeW Entretanto essa análise pode ser feita em um único ponto por meio dos métodos citados Explique como é feita a análise de estabilidade de talude por meio do método de Bishop Simplificado A explicação deve ter pelo menos 10 linhas OBRAS DE TERRA 11 A Teoria de Rankine é um método clássico de cálculo no equilíbriolimite ou seja admite que o deslocamento que a parede irá desenvolver é no estado limite plástico Assim na ruptura do solo ocorrem infinitos planos de ruptura e a plastificação de todo o maciço Considerando o solo em estado de equilíbrio plástico são adotadas algumas condições para a aplicação desta teoria Solo homogêneo e nãocoesivo Ocorre deformação uniforme em todos os pontos do maciço Superfície plana do terreno A estrutura de contenção em contato com o solo é vertical Não considera atrito soloestrutura ou seja estrutura totalmente lisa Obedece ao critério de ruptura de Mohr Além disso o ponto de aplicação do empuxo está a 13 da altura da contenção isto em relação ao solo De acordo com o texto e com o que foi aprendido em aula explique o porquê de não se considerar a ocorrência de solos coesivos nesse método Baseie sua resposta nos conceitos vistos em todas as aulas e na Mecânica dos Solos clássica OBRAS DE TERRA Os muros de arrimo são estruturas corridas de contenção em parede vertical ou quase vertical que são apoiadas em uma fundação do tipo rasa ou profunda Esta é uma forma adotada na engenharia para contenções de solo garantindo uma maior estabilidade nas cargas atuantes e chegando mais próximo ao valor do empuxo para que o soloestrutura permaneçam em repouso Para prevenir assim que o solo sofra inclinação Sua aplicação é muito encontrada principalmente em áreas urbanas estradas pontes e de estabilidade de encosta e taludes São adequados para locais em que há falta de espaço disponível comparado às técnicas naturais de estabilização de taludes como a diminuição da inclinação do talude com suavização em por exemplo bermas Lembrando que assim como na estabilização de taludes se faz necessário o controle da água prevendo técnicas eficientes de drenagem a fim de evitar que o peso da água exerça a poro pressão no solo e aumente o empuxo atuante O muro de arrimo pode ser classificado em gravidade grande peso próprio ou flexão com ou sem contraforte Os muros de arrimo de flexão utilizam parte do peso próprio do maciço que se apoia sobre a base para manterse em equilíbrio Os muros de arrimo de flexão são estruturas mais esbeltas com seção transversal em forma de L que resistem aos empuxos por flexão utilizando parte do peso próprio do maciço que se apoia sobre a base do L para manterse em equilíbrio Em geral são construídos em concreto armado ou protendido tornando se pouco econômicos para alturas acima de 5 a 7 m já que podem contabilizar esforços resistentes de flexão garantindo a estabilidade no peso da estrutura A laje de base em geral apresenta largura entre 50 e 70 da altura do muro Necessitam ser implantados em terrenos com boas características de fundação ou sobre fundações profundas Agem como muros convencionais apresentando mesma proporção entre base e altura Geralmente aplicados em aterro ou reaterros Umas das análises para estabilidade de muro de arrimo é a de ruptura global que considera o muro como parte integrante de um maciço de solo A partir daí a estabilidade é calculada da mesma forma quando se analisa estabilidade de talude sendo usual adotar os métodos de Fellenius e Bishop Simplificado De acordo com esses dois métodos responda a Qual a diferença entre os métodos e qual é mais preciso para cálculo de fator de segurança RESOLUÇÃO Diferença entre os métodos de Fellenius e Bishop Simplificado Os métodos de Fellenius e Bishop Simplificado são ambos métodos de equilíbrio limite para o cálculo do fator de segurança de muros de arrimo No entanto existem algumas diferenças importantes entre os dois métodos Método de Fellenius Considera a distribuição de tensões no solo ao longo de todo o plano de ruptura É mais preciso do que o método de Bishop Simplificado mas também é mais complexo e requer mais cálculos Método de Bishop Simplificado Considera a distribuição de tensões no solo apenas em dois pontos do plano de ruptura É menos preciso do que o método de Fellenius mas também é mais simples e requer menos cálculos Qual é mais preciso para cálculo de fator de segurança O método de Fellenius é mais preciso do que o método de Bishop Simplificado Isso ocorre porque o método de Fellenius considera a distribuição de tensões no solo ao longo de todo o plano de ruptura enquanto o método de Bishop Simplificado considera apenas dois pontos No entanto o método de Fellenius também é mais complexo e requer mais cálculos Portanto o método de Bishop Simplificado pode ser uma boa opção para casos em que a precisão não é tão importante ou quando o tempo ou os recursos para cálculos mais complexos são limitados Em geral o método de Fellenius é recomendado para casos em que O muro de arrimo é alto ou tem um plano de ruptura inclinado O solo é heterogêneo ou possui propriedades complexas É necessário um alto nível de precisão no cálculo do fator de segurança O método de Bishop Simplificado por sua vez é recomendado para casos em que O muro de arrimo é baixo ou tem um plano de ruptura horizontal O solo é homogêneo e possui propriedades simples É necessário um cálculo mais rápido e simples b Existem softwares que auxiliam na determinação do fator de segurança de taludes como é o caso do software Geostudio e da ferramenta Geoslope SlopeW Entretanto essa análise pode ser feita em um único ponto por meio dos métodos citados Explique como é feita a análise de estabilidade de talude por meio do método de Bishop Simplificado A explicação deve ter pelo menos 10 linhas RESOLUÇÃO Método de Bishop Simplificado para análise de estabilidade de talude O método de Bishop Simplificado é um método de equilíbrio limite para o cálculo do fator de segurança de taludes O método é baseado na seguinte equação FS WRWS Ws Onde FS é o fator de segurança WR é a resultante das forças resistentes WS é a resultante das forças solicitantes O método de Bishop Simplificado considera a distribuição de tensões no solo apenas em dois pontos do plano de ruptura Esses pontos são chamados de pontos de verificação O método pode ser dividido em duas etapas 1 Construção da figura de equilíbrio Nesta etapa é construída uma figura que representa o talude e o plano de ruptura A figura deve conter as forças solicitantes e resistentes 2 Cálculo do fator de segurança Nesta etapa o fator de segurança é calculado usando a equação acima As forças resistentes são calculadas a partir das propriedades do solo e do plano de ruptura As forças solicitantes são calculadas a partir do empuxo de terra O método de Bishop Simplificado é um método simples e rápido de calcular o fator de segurança de taludes No entanto o método é menos preciso do que o método de Fellenius que considera a distribuição de tensões no solo ao longo de todo o plano de ruptura Aplicações do método de Bishop Simplificado O método de Bishop Simplificado pode ser aplicado para análise de estabilidade de taludes em uma variedade de condições incluindo Taludes com planos de ruptura inclinados Taludes com planos de ruptura horizontais Taludes com solo homogêneo Taludes com solo heterogêneo O método também pode ser aplicado para análise de estabilidade de muros de arrimo OBRAS DE TERRA 11 A Teoria de Rankine é um método clássico de cálculo no equilíbriolimite ou seja admite que o deslocamento que a parede irá desenvolver é no estado limite plástico Assim na ruptura do solo ocorrem infinitos planos de ruptura e a plastificação de todo o maciço Considerando o solo em estado de equilíbrio plástico são adotadas algumas condições para a aplicação desta teoria Solo homogêneo e nãocoesivo Ocorre deformação uniforme em todos os pontos do maciço Superfície plana do terreno A estrutura de contenção em contato com o solo é vertical Não considera atrito soloestrutura ou seja estrutura totalmente lisa Obedece ao critério de ruptura de Mohr Além disso o ponto de aplicação do empuxo está a 13 da altura da contenção isto em relação ao solo De acordo com o texto e com o que foi aprendido em aula explique o porquê de não se considerar a ocorrência de solos coesivos nesse método Baseie sua resposta nos conceitos vistos em todas as aulas e na Mecânica dos Solos clássica RESOLUÇÃO A Teoria de Rankine é um método de cálculo do empuxo de terra que se baseia no equilíbrio limite do maciço Esse método é baseado em algumas simplificações como a consideração de um solo homogêneo não coesivo e com superfície plana A coesão é uma propriedade do solo que representa a resistência ao cisalhamento entre as partículas do solo mesmo na ausência de atrito A presença de coesão no solo altera a distribuição das tensões no maciço e consequentemente a magnitude do empuxo Para entender melhor como a coesão afeta o empuxo é importante lembrar que o empuxo é uma força resultante de duas forças opostas a força de atrito entre o solo e a estrutura e a força de resistência ao cisalhamento do solo Em solos não coesivos a força de resistência ao cisalhamento é proporcionada apenas pelo atrito Portanto a magnitude do empuxo depende apenas do ângulo de atrito interno do solo Todavia em solos coesivos a força de resistência ao cisalhamento é proporcionada pela coesão e pelo atrito Portanto a magnitude do empuxo depende do ângulo de atrito interno da coesão e da inclinação do plano de ruptura A Teoria de Rankine considera que o plano de ruptura é horizontal Nesse caso a coesão não tem efeito sobre a magnitude do empuxo Isso ocorre porque em um plano horizontal a força de atrito entre o solo e a estrutura é perpendicular à superfície do solo Portanto a coesão que é uma força paralela à superfície do solo não contribui para a força de resistência ao cisalhamento Para planos de ruptura inclinados a coesão tem efeito sobre a magnitude do empuxo Isso ocorre porque em um plano inclinado a força de atrito entre o solo e a estrutura não é perpendicular à superfície do solo Portanto a coesão que é uma força paralela à superfície do solo pode contribuir para a força de resistência ao cisalhamento A consideração da coesão no cálculo do empuxo torna o cálculo mais complexo e impreciso Isso ocorre porque é necessário considerar a inclinação do plano de ruptura que é uma variável desconhecida e de difícil determinação Para solos coesivos é necessário utilizar métodos mais complexos que considerem a coesão do solo Esses métodos geralmente são baseados no equilíbrio limite mas também podem ser baseados em outros critérios como o equilíbrio de energia Alguns exemplos de métodos que consideram a coesão do solo são Teoria de Coulomb esse método é semelhante à Teoria de Rankine mas considera a coesão do solo Teoria de Terzaghi esse método é mais complexo que a Teoria de Coulomb e considera a coesão do solo o atrito entre o solo e a estrutura e a inclinação do plano de ruptura Método de Bishop esse método é o mais complexo dos métodos mencionados e considera a coesão do solo o atrito entre o solo e a estrutura a inclinação do plano de ruptura e a deformação do solo A escolha do método de cálculo do empuxo deve ser feita de acordo com as características do solo e da estrutura de contenção