OBRAS DE TERRA

2° SEMESTRE, 2015

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SINAIS DE INSTABILIDADE

Embarrigamento da Face do Talude

Usualmente de difícil detecção (vegetação, magnitude)

Deformações lentas

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SINAIS DE INSTABILIDADE

Trincas ou Fissuras na Cristatrincas

Remediação imediata: fechamento das trincas.

Surgimento de tensões negativas

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SINAIS DE INSTABILIDADE

Perda de Verticalidade (Prumo) de Árvores, Postes, etc.

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SINAIS DE INSTABILIDADE

Água Minando no Talude com Partículas de Solo

carreamento de partículas

Remediação imediata: sistema filtro-drenante.

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OBJETIVOS DA ANÁLISE DE ESTABILIDADE

Determinar as condições de estabilidade do talude (Margem de estabilidade)

Investigar os mecanismos potenciais de ruptura

Determinar a susceptibilidade do talude a diferentes mecanismos de ativação

Definir a efetividade das possíveis soluções

Projetar taludes ótimos nos aspectos de segurança, confiabilidade e economia.

Ferramentas: Ábacos, cálculos manuais, planilhas de cálculo, software.

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MÉTODOS DE ANÁLISE

MÉTODOS ANALÍTICOS:

Equilíbrio Limite, Análise Limite, Linhas de Deslizamentos, entre outros;

MÉTODOS NUMÉRICOS:

Elementos Finitos, Diferenças Finitas, Elementos de Contorno, e outros;

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MÉTODOS DE ANÁLISE

Independentemente da geometria da superfície de deslizamento, só há estabilidade quando a ação for inferior à resistência mobilizada na superfície de rotura idealizada.

Solicitações atuantes < Resistência

Resistência ao cisalhamento ∑ de momentos∑ de Forças

Resistência

Solicitações atuantes Peso da massa de solo em rotura Sobrecargas → efeito desfavorável

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METODOS DE ANÁLISE

Em dimensionamento de taludes considera-se um fator de segurança FS = 1,5.

FS → Não é constante, pode variar com o tempo

FATOR DE SEGURANÇA (FS)

𝐹𝑆=∑ 𝐹𝑅𝐸𝑆𝐼𝑆𝑇𝐸𝑁𝑇𝐸𝑆

∑ 𝐹 𝐴𝑇𝑈𝐴𝑁𝑇𝐸𝑆

𝐹𝑆=∑𝑀𝑅𝐸𝑆𝐼𝑆𝑇𝐸𝑁𝑇𝐸𝑆

∑𝑀 𝐴𝑇𝑈𝐴𝑁𝑇𝐸𝑆

Superficies de ruptura planas Superficies de ruptura circulares

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MÉTODOS DE ANÁLISE

FATOR DE SEGURANÇA (FS)

O fator de segurança também pode ser determinado a partir da resistência ao cisalhamento:

𝐹𝑆=𝜏𝐷𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛 í 𝑣𝑒𝑙

𝜏𝑀𝑜𝑏𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎

=𝑐+𝜎 𝑡𝑔𝜑𝜏𝑚

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MÉTODOS DE ANÁLISE

MÉTODOS DE EQUILÍBRIO LIMITE

Avalia as condições de equilíbrio da massa de solo num estado de ruptura iminente.

HIPÓTESES BÁSICAS:

Superfície de ruptura → Predefinida e de geometria qualquer

Talude em condição de ruptura iminente: Equações de equilíbrio estático são válidas, ruptura brusca

Validade do critério de ruptura (Mohr – Coulomb) ao longo da superfície de ruptura considerada

FS é constante ao longo de toda a superfície de ruptura considerada

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MÉTODOS DE ANÁLISE

A análise é feita comumente em 2D, considera a seção mais crítica (ex. seção de altura máxima), desconsidera efeitos de confinamento (análise 3D)

MÉTODOS DE EQUILÍBRIO LIMITE

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MÉTODOS DE ANÁLISE

Limitações das análises de EQUILÍBRIO LIMITE que são:

Nenhum bloco pode rotar ou deslizar simultaneamente. Só as colunas continuas podem ser analisadas. Não é

permitido o deslizamento das juntas ou derrubamento dos blocos individuais, definidos pelas juntas na coluna de rocha.

Os blocos de rocha são rígidos (não deformável). A ubicação e mergulho do plano basal de ruptura devem

ser assumidos prévio à análise. O método não considera para a tensão não linear de

deslocamento, ao longo das juntas. A geometria do talude é restrita aos passos da análise e à

largura do bloco.

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MÉTODOS DE ANÁLISE

Casos considerados no estudo da instabilidade de taludes:

Taludes infinitos Taludes circulares

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MÉTODOS DE ANÁLISE

EQUILÍBRIO LIMITE (Método do talude infinito):

Talude infinito → A relação entre as suas grandezas geométricas, extensão e espessura for muito grande.

A linha potencial de ruptura é paralela à superfície do terreno. Eles podem ser maciços homogêneos ou estratificados → estratos devem ter os planos de acamamento paralelos à superfície do talude.

A determinação de FS é feita a partir do critério de resistência, considerando-se as tensões atuantes na base de uma fatia vertical genérica ABCD de largura unitária, no caso geral de NA qualquer (admitido paralelo à superfície do terreno – NT e à superfície de ruptura - SR).

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MÉTODOS DE ANÁLISE

EQUILÍBRIO LIMITE (Método do talude infinito):

H

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MÉTODOS DE ANÁLISE

Forzas atuantes numa fatia de largura L, devido apenas à ação do peso (W)

EQUILÍBRIO LIMITE (Método do talude infinito):

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MÉTODOS DE ANÁLISE

EQUILÍBRIO LIMITE (Método do talude infinito):

O peso W pode ser decomposto em:

Na = W cos b= g LH cos b

Força perpendicular ao plano AB = Na

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MÉTODOS DE ANÁLISE

EQUILÍBRIO LIMITE (Método do talude infinito):

O peso W pode ser decomposto em:

Ta = W sen b = W g LH sen b.

Força paralela ao plano AB = T. → força que tende a causar o deslizamento ao longo do plano.

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MÉTODOS DE ANÁLISE

EQUILÍBRIO LIMITE (Método do talude infinito):

Tensão normal efetiva

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MÉTODOS DE ANÁLISE

EQUILÍBRIO LIMITE (Método do talude infinito):

Tensão de cisalhamento efetiva

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MÉTODOS DE ANÁLISE

EQUILÍBRIO LIMITE (Método do talude infinito):

Para solos granulares, c' = 0, e o fator de segurança, se toma igual a (tg f')/(tg b) → Em um talude infinito em areia, o valor F é independente da altura H e o talude permanece estável enquanto b < f'.

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MÉTODOS DE ANÁLISE

EQUILÍBRIO LIMITE (Método do talude infinito):

Se um solo possui coesão e atrito, a profundidade do plano ao longo do qual o equilíbrio critico ocorre pode ser calculada substituindo-se FS = 1 e H = Hcr.

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MÉTODOS DE ANÁLISE

EQUILÍBRIO LIMITE (Método do talude infinito):

Se houver um estado constante de percolação através do solo e a lâmina de água no solo coincidir com a superfície do solo.

gsat → Peso específico saturado do solog' = gsat - gw → Peso específico submerso do solo

MÉTODOS DE ANÁLISE

EQUILÍBRIO LIMITE (Método do talude infinito):

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MÉTODOS DE ANÁLISE

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MÉTODOS DE ANÁLISE

EXEMPLO: Para o talude infinito em mostrado, determine:a) O fator de segurança contra deslizamento na interface

solo-rocha.b) A altura, H, que fornecerá um fator de segurança de 2

contra deslizamentos ao longo da interface solo-rocha.

estado de percolação constante