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Fig. 4.1 Diagrama de empuxo passivo em escavação em banqueta
N2
N1
Distribuição de empuxopassivo (nível N2)
Região de transição
A
A' A'' B
B' B''
Distribuição de empuxopassivo (nível N1)
O
O'
θp = 45º − 2φ'
θp = 45º − 2φ'
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N2
A
A'A''
B'
O'
Distribuição de empuxoativo (nível N1)
N1
B''
Distribuição de empuxoativo (nível N2)
Região de transição
2θa = 45º + φ'
2θa = 45º +φ'B
O
Fig. 4.2 Diagrama de empuxo ativo em escavação em banqueta
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A B
Fig. 4.3 (A) Rede de fluxo e (B) diagrama de pressões de água
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k1
k2
k3
H
Pw
Equipotenciais
Distrib
uição
hidr
ostá
tica
de po
ropr
essã
o
Distrib
uição
hidr
ostá
tica
de po
ropr
essã
o
Distrib
uição
hidr
ostá
tica
de po
ropr
essã
o
Distrib
uição
hidr
ostá
tica
de po
ropr
essã
o
k1
k2
k
H
Pw
PwPw
HHk1
k2
3
A
C
B
D
Fig. 4.4 Condições de fluxo para a escavação abaixo do NA: (A) solo homogêneo; (B) solos de diferentes permeabilidades (k1 >> k2); (C) presença de lente de baixa permeabilidade (k3 <<< k1 e k2); (D) presença de bolsão de baixa permeabilidade (k3 <<< k1 e k2)Fonte: modificado de Kaiser e Hewitt (1981).
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NT
∆H
NA
NA
Diagrama líquido de poropressões
Fig. 4.5 Diagrama líquido de poropressão
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Fig. 4.6 Sistema de rebaixamento do lençol d’água
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Fig. 4.7 Geometria do problema e rede de fluxo
3 m
6 m
⇒
kp = 3,0
ka = 0,33φ' = 30ºγ = 23 kN/m3
6 m
cSolo impermeável
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Fig. 4.8 Distribuições de tensões: (A) poropressão; (B) tensão efetiva vertical
NT ≡ NA
NT ≡ NA
Tensão efetiva vertical,com o fluxo
A B
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Fig. 4.9 Diagrama de tensões totais
69,6 kN/m²
42,8 kN/m²
Tensão horizontal resultante
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Fig. 4.10 Distribuição de tensões – análise hidrostática: (A) poropressão hidrostática; (B) diagrama de tensões totais
Tensão efetiva vertical, sem o fluxo
78,0 kN/m²
73,5 kN/m²
Tensão horizontal resultante
A B
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Fig. 4.11 Ruptura por falta de capacidade resistente ao empuxo de terra ativo
Superfície de ruptura
Recalque
Escora
Parede
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Fig. 4.12 Ruptura por levantamento de fundo
Escora
Levantamentode fundo
Superfície de ruptura
Recalque
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He
B B1
45º
B1
d
b ca
B1
a b c
d
B1
ccba a b45º
d d
21 B /B = 21 B/B =
A B
C D
Fig. 4.13 Capacidade de carga do fundo da escavação: (A, B) valores tentativa de B1; (C, D) valor-limite, correspondente à ruptura, segundo Terzaghi (1943)
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Fig. 4.14 Verificação da ruptura de fundo segundo Terzaghi (1943)
H
22B
22B
22
B
45º
B
SUEquilíbrio por
ocasião da rupturaSU
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2B2B
2B
qs
qs qs
qs
a
c
b
D
DD
DD
Argila rija
Argila rija
d
45º
He
He
B
B
Su1
Su1
Su2
Su2
A
B
Fig. 4.15 Análise da ruptura de fundo por Terzaghi e Peck para (A) ≥ BD
2e (B) < BD
2
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B
HcHc
B B1
90º90º
d d
a a b
b c e
A B
Fig. 4.16 Influência do comprimento (A) da ficha profunda e (B) da pequena ficha
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qs qsB
Hc
B1
2B1
Superfície deruptura considerada
Hc
B1
qs qs
B12
qs qs
Hc
A B
C
Fig. 4.17 (A e B) Desenvolvimento da superfície de ruptura até (C) o envolvimento da largura total da escavação
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BHc
1=BL
23∞
0 1 2 3 4 54
5
6
7
8
9
Nc
Fig. 4.18 Fator de capacidade de carga Nc de Skempton (1951)
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5,535
4
3
2
1
0
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,65,536
7
8
9
10
Nc,
s
Nc,
s BD
1,5
1,0
0,1
0,5
0,25
0
0,2
0,3
0,50,4
Hc
D
B
1
2
Perfil de resistência não drenada
1Su2
Su2
Su2
Su1
Su1
Su2
Su1
Su1
Su2
Su1
< 1>
1,5
1,4
1,3
1,2
1,1
1,00 1 2 3 4 5 6
5040
30
20
10
50,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
Nc,s fd
1,2 1,251,45 2,0
3,0
BD
BHc
Se exceder os valores indicados nesta figura, o círculo de ruptura será tangente ao topo da camada inferior.
Su2 Su1
2,5
A
B C
Fig. 4.19 Extensão do método de Bjerrum e Eide (1956): (A) Nc,s para ruptura circular passando por duas camadas; (B) Nc,s para ruptura circular tangenciando o topo da camada inferior; (C) fd modificado pela largura (Navfac, 1982; Reddy; Srinivasan, 1967)
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Fig. 4.20 Escavação escorada num maciço com duas camadas com parâmetros de resistência c' e φ'
γ φ1 1 1 c
γ φ2 2 2c
H
B
b b'
a a'
fQe
c
W
S
x
d
φT
PA
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Fig. 4.21 Escavação escorada em solo argiloso de comportamento não drenado
γ1 1, c , 0
γ2 2, c , 0
H
BW
S
x
xQ
T = c1 H
d a a'
b'f
e
c b
4π
4π
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4π
4π
HBH
z2
z
Solo resistente
H
B
z 2
z2
z2
zH
Solo resistente
γ, c, 022B
22B
A B
≥ BD2
Fig. 4.22 Escavação escorada em solo argiloso de comportamento não drenado: (A) ; (B)>22
z B2
<22
z B2
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γ φ3 3 3 c
H
B
W
S
x
Q
da
f
e
cD
b
g
φ
T
PA
γ φ1 c
1 1
γ φ2 2 2c
Ta
Fig. 4.23 Ficha com penetração D
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H = 6 m
B = 8 m
γ = 17 kN/m³
S = 30 kN/m²u
Fig. 4.24 Geometria do problema
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Fig. 4.25 Caso de solos arenosos
x
W
S
B
PA
Tφ
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Camada 1,permeável
Camada 3,permeável
hCamada 2,
impermeável
Fig. 4.26 Situação a ser verificada na ruptura hidráulica
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1
3
NA
NA
∆H
h
2
Fig. 4.27 Verificação da ruptura hidráulica
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6,0
4,0
NT = NA 0,0
A
γsat= 19 kN/m³
−4,0
Fig. 4.28 Geometria do problema
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∆Η
ΝΑ
ΝΑ∆Η
Fig. 4.29 Situação de fluxo ascendente no fundo da escavação
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z
Solo saturado
A
C
B
H2
H1
2Hhz
h
σ σ'u
sat2w1 HH γ+γ
w1H γ w1H γ
w21 H h)(H γ+ + w2H h γγ' −
0
Fluxo de água ascendente
Fig. 4.30 Tensões totais, poropressão e tensões efetivas em solos arenosos sob a influência de fluxo ascendente
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Fig. 4.31 Verificação no trecho hachurado
∆Hw
Hp
Cortina
Região de rupturahidráulica
Solo impermeável
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Fig. 4.32 Verificação simplificada do fenômeno de ruptura hidráulica (areia movediça)
NANT ≡
NANT ≡∆H l1
l2
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Fig. 4.33 Recalques adjacentes a uma cava em função da distância à face da escavação
00
1,0 2,0 3,0
1
2
3
III
III
4,0
Distância da escavaçãoProfundidade máxima de escavação
%
Reca
lque
Prof
undi
dade
máx
ima
de e
scav
açã o
%
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0,50
1,0
2,0
3,0
1,0
Fator de segurança contra levantamento de fundo
Extremidade fixa
Extremidade livre
Oslo
Oslo
São Francisco
São Francisco
Extremidade livre Extremidade fixa
Boston
ChicagoBowline Pt. N.Y.
1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
Máx
imo
mov
imen
to la
tera
l da
pare
de ∙
∆h m
ax(%
)Pr
ofun
dida
de d
a es
cava
ção
∙ H
∆hmax
Limites
Fig. 4.34 Relação entre o fator de segurança ao levantamento de fundo e o deslocamento máximo da parede em termos adimensionais. Fonte: adaptado de Mana e Clough (1981).
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HV δ=δ
HV 0,5δ=δ
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
00 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
São FranciscoOsloChicago
Deslocamento máximo da paredeProfundidade de escavação
%
Reca
lque
máx
imo
Prof
undi
dade
de
esca
vaçã
o
%
Fig. 4.35 Relação entre o recalque superficial máximo e a máxima movimentação lateral – dados de casos históricos, Manna e Clough (1981)
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H
δmáx
D D
Fim de construçãoEstágios intermediários
Extremidade livre
Extremidade fixaLimites de
campo
Elementos finitos
3,0
2,0
1,0
00 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
E = 300 Su
B = 12 m
D = 30 m
PZ-38 cortina de
Fator de segurança contra levantamento de fundo
Desl
ocam
ento
máx
imo
da p
ared
ePr
ofun
dida
de d
a es
cava
ção
%
Espaçamento entre estroncas = 3,5 mRigidez das estroncas = 2000 t/m por m
estaca-prancha
Fig. 4.36 Relação entre o fator de segurança ao levantamento de fundo e a movimentação lateral máxima da cortina (Mana; Clough, 1981)
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Fig. 4.37 Relação da máxima movimentação horizontal e do máximo recalque superficial com a segurança ao levantamento de fundo (Mana; Clough, 1981)
00
0,5 1,0 1,5 2,52,0 3,0 3,5
10
20
30
Recalques máximos δ vmáx
Deslocamentos máximos da parede δ hmáx
Fator de segurança contra levantamento de fundo
δ hm
áx o
u δ v
máx/P
rofu
ndid
ade
da e
scav
ação
%
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0
0,5
1,0
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
FS = 1,0
FS = 1,5 máxvδvδ
d
H
Distância da escavação, dMáxima profundidade de escavação, H
máxv
v
δδ
Fig. 4.38 Envoltória da bacia de recalques normalizada. Fonte: adaptado de Mana e Clough (1981).
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AIR
d
δvmHp
H
δhm
H2
H1He
F
Fig. 4.39 Definição das variáveisFonte: adaptado de Ou, Hsieh e Chiou (1993).
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Perfil de recalques
ParedeA B
Fig. 4.40 Perfis típicos de recalque, Ou, Hsieh e Chiou (1993)
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245º −φ−
φ
− 245ºAIR = (He + F) tg
He
F
2º3º4º
1º estágio
Fig. 4.41 Relação entre o intervalo de influência aparente e o comprimento da parede, Ou, Hsieh e Chiou (1993)
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0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,00,0 0,2 0,4 0,6 1,00,8 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
vm
v
δδ
(He + F)d
Fig. 4.42 Relação proposta entre os recalques e a distância da parede para o segundo perfil típico de recalque, Ou, Hsieh e Chiou (1993)
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Fig. 4.43 Tipos de perfis de recalque, Hsieh e Ou (1998)
Tipo côncavoTipo spandrel
Parede
He
F
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Fig. 4.44 Método proposto para a previsão do perfil de recalques do tipo spandrel, Hsieh e Ou (1998). Observação: cada linha pontilhada reproduz um caso de obra
b
c
a
d
SuperestimativaEstimativa média
Zona de influência primária
Zona de influência secundária
(d/He)1/2
δ v/δ
vm
0,00,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
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Fig. 4.45 Proposta de Hsieh e Ou (1998) para o perfil do tipo côncavo
4,03,02,02,01,00,50,00,00,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
Zona de influênciaprimária
Zona de influênciasecundária
He
d
vm
v
δδ
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1º estágio Estágio final
Ac = máx(Ac1,Ac2)
Ac1 Ac2
As
Fig. 4.46 Áreas das componentes do primeiro estágio (em balanço) e do estágio final da escavação (Hsieh; Ou, 1998)
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As (m2)
A s = 1
,6 A c
A c (m
2 )c
c
e
9 bbd
d 4f fa
8 2
1
5
73
0,00,0 0,5 1,0
Tipo côncavoTipo spandrel
1,5 2,0 2,5
0,5
1,0
1,5
2,0
Fig. 4.47 Relação entre as áreas As e Ac (Hsieh; Ou, 1998)
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(%)H0
vmδ
δ vm = δ
hm
δ vm = 0
,75 δ hm
δ vm = 0,5 δ hm
(%)H0
hmδ
2,4
2,4
2,0
1,6
1,2
0,8
0,4
0,00,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0
42
819
7
3
56
Mana e Clough (1981)Tipo côncavoTipo spandrel
Fig. 4.48 Relação entre o valor máximo de deslocamento horizontal da parede e o recalque superficial máximo (Hsieh; Ou, 1998)
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