UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE - UNESC

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

CHARLES MARCONDES FIAMONCINI

ESTABILIZAO DE TALUDE ATRAVS DA TCNICA DE CORTINA ATIRANTADA ESTUDO DE CASO

CRICIMA, DEZEMBRO DE 2009

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CHARLES MARCONDES FIAMONCINI

ESTABILIZAO DE TALUDE ATRAVS DA TCNICA DE CORTINA ATIRANTADA ESTUDO DE CASO

Trabalho de Concluso de Curso, apresentado para obteno do grau de Engenheiro Civil no curso de Engenharia Civil da Universidade do Extremo Sul Catarinense, UNESC.

Orientador: Prof. MSc. Adalton Antnio dos Santos

CRICIMA, DEZEMBRO DE 2009

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CHARLES MARCONDES FIAMONCINI

ESTABILIZAO DE TALUDE ATRAVS DA TCNICA DE CORTINA ATIRANTADA ESTUDO DE CASO

Trabalho de Concluso de Curso aprovado pela Banca Examinadora para obteno do Grau de Engenheiro Civil, no Curso de Engenharia civil da Universidade do Extremo Sul Catarinense, UNESC, com Linha de Pesquisa em Geotecnia.

Cricima, 07 de dezembro de 2009.

BANCA EXAMINADORA

Prof. M.Sc. Adailton Antnio dos Santos Engenheiro Civil UNESC Orientador

Engo Civil. M.Sc. Rodrigo Andr Hummes UFSC Banca

Engo Civil. Nicholas Alexander Mller Diretor Tcnico Fundasul Ltda Banca

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Aos meus pais, Arnaldo e Dail, pelo muito que fizeram, a minha irm Vera, especialmente minha esposa, Josete Mazon e aos meus filhos Tainan e Charles Filho, por tudo o que eles representam em minha vida.

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AGRADECIMENTOS

Agradeo a Deus, por ter proporcionado determinao e coragem diante dos caminhos os quais optei seguir e enfrentar. Os trabalhos aos quais me dediquei foram profcuos, graas Tua proteo.

Ao Prof. Msc. Adailton Antnio dos Santos.

A todos os professores do Curso de Engenharia Civil da UNESC, em especial a Gisele Tavares, secretria do Departamento de Engenharia.

Aos colegas do curso de Engenharia Civil, por toda amizade e respeito que marcaram para sempre este perodo com eternas lembranas.

A todos os meus familiares que sempre estiveram ao meu lado durante todas as minhas conquistas, colaborando de alguma forma.

Ao, aos meus pais, Arnaldo e Dail, e meus irmos, responsveis por tudo que sou, e que nunca pouparam esforos para possibilitar a realizao dos meus estudos.

E por fim a minha esposa Josete, e meus filhos Tainan e Charles Filho, pelo incentivo e fora de vontade que me transmitiram para poder alcanar meus objetivos. Se hoje consegui alcanar um dos meus objetivos devido a vocs e com muito orgulho que digo essa conquista tambm de vocs.

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RESUMO

As cortinas atirantadas tiveram um grande desenvolvimento no Brasil graas ao trabalho incansvel do professor A. J. da Costa Nunes da Universidade Federal do Rio de Janeiro, que desenvolveu o mtodo Brasileiro de Atirantamento (1957) na empresa Tecnosolo S.A. A aplicao deste mtodo segundo o autor vlida para taludes constitudos por solos homogneos, com superfcie de ruptura plana, sem sobrecargas concentradas e de geometria simples. O objetivo do presente trabalho aplicar o referido mtodo no dimensionamento geotcnico do sistema de atirantamento a ser utilizado na estabilizao de um talude de corte situado no municpio de Florianpolis. A verificao da eficincia do mtodo Brasileiro de Atirantamento (1957) na estabilizao do talude foi feita atravs do mtodo de Bishop Simplificado (1955), utilizando o Software computacional Slide 5.0. Os resultados obtidos nas anlises de estabilidade realizadas atravs do mtodo de Bishop Simplificado (1955) demonstraram a eficincia do mtodo Brasileiro de Atirantamento (1957) na estabilizao do talude analisado. De posse das foras de ancoragem fornecidas pelo mtodo Brasileiro de Atirantamento foi realizado o dimensionamento estrutural da cortina de concreto armado. Por fim, foi desenvolvido o projeto executivo de estabilizao e o estimado custo para implantao do mesmo.

Palavras-chave: Anlise de Estabilidade, Mtodo Brasileiro de Atirantamento, Cortina Atirantada.

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LISTA DE ILUSTRAES

Tabela 1 Classificao dos escorregamentos quanto ao tipo de movimento ......... 21 Tabela 2 Classificao dos escorregamentos quanto s condies de

amolgamento ....................................................................................................... 21 Tabela 3 Classificao dos escorregamentos quanto s condies de poropresso

............................................................................................................................ 22 Tabela 4 Agentes e causas dos escorregamentos ................................................. 24 Tabela 5 Recomendaes para fatores de segurana admissveis ....................... 25 Tabela 6 Coluna estratigrfica da Ilha de Santa Catarina, segundo Caruso Jr.

(1993) .................................................................................................................. 65 Tabela 7 Resultados das amostras ........................................................................ 76 Tabela 8 Fatores de segurana das sees analisadas ........................................ 79 Tabela 9 Valores de e seus respectivos FSmin ..................................................... 87 Tabela 10 Valores de carga dos tirantes ................................................................ 88 Tabela 11 Caractersticas do tricone ...................................................................... 89 Tabela 12 Coeficiente K ......................................................................................... 89 Tabela 13 Tabela de custos estimados .................................................................. 99

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LISTA DE TABELAS

Figura 9 Representao grfica da envoltria da ruptura Mohr-Coulomb .............. 18 Figura 10 Deslizamento de solo ocorrido em 2008 em Blumenau ......................... 18 Figura 1 Superfcie de Ruptura Plana .................................................................... 26 Figura 2 Superfcie de Ruptura Circular ................................................................. 26 Figura 3 Foras atuantes a fatia genrica .............................................................. 28 Figura 4 Grfico para obteno de correo (fo) e FS calculado pelo mtodo

interativo .............................................................................................................. 29 Figura 5 Foras atuantes em uma fatia pelo .......................................................... 29 Figura 6 Foras atuantes em uma fatia .................................................................. 30 Figura 7 - Foras atuantes na cunha de solo ............................................................ 31 Figura 8 Coeficiente de segurana VS. segurana ................................................ 34 Figura 11 Atrito entre dois corpos no instante do deslizamento ............................. 35 Figura 12 Atrito entre materiais granulares deslizamento ...................................... 36 Figura 13 Resistncia ao cisalhamento devido coeso ....................................... 36 Figura 14 Envoltria de resistncia de Mohr-Coulomb ........................................... 37 Figura 15 Grfico Estado 1..................................................................................... 38 Figura 16 Grfico Estado 2..................................................................................... 38 Figura 17 Grfico Estado 3..................................................................................... 38 Figura 18 Grfico Estado 4..................................................................................... 39 Figura 19 Caixa Metlica Bipartida do Ensaio de Cisalhamento Direto ................. 39 Figura 20 Prensa de Cisalhamento Direto.............................................................. 40 Figura 21 (a) Curvas de tenso cisalhante por deformao, (b) curvas variao de

volume por deformao, (c) envoltria de resistncia ......................................... 41 Figura 22 Ensaio de Cisalhamento direto em solos anisotrpicos ......................... 42 Figura 23 Deformao da amostra ......................................................................... 43 Figura 24 Magnitude e direo das tenses principais na ruptura ......................... 44 Figura 25 Cmara triaxial tpica .............................................................................. 45 Figura 26 Curva tenso x deformao axial especfica normal .............................. 45 Figura 27 Diagrama de Mohr aplicado ao ensaio de compresso simples ............ 46 Figura 28 Solo grampeado ..................................................................................... 48 Figura 29 Gabies .................................................................................................. 49

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Figura 30 Cortina cravada ...................................................................................... 49 Figura 31 Aterro reforado ..................................................................................... 50 Figura 32 Retaludamento ....................................................................................... 51 Figura 33 Proteo de talude ................................................................................. 51 Figura 34 Esforo da cortina atirantada ................................................................. 52 Figura 35 Detalhe do dreno e da cabea de proteo ........................................... 53 Figura 36 Detalhe das fases de execuo de uma cortina atirantada .................... 54 Figura 37 Esquema tpico de tirante ....................................................................... 55 Figura 38 Tirante auto-injetvel .............................................................................. 61 Figura 39 Recomendaes para espaamento de ancoragem .............................. 62 Figura 40 Cabeas metlicas em processo de corroso ........................................ 63 Figura 41 Mapa de Santa Catarina e Florianpolis ................................................ 64 Figura 42 Foto area, detalhe da localizao da rea de estudo ........................... 65 Figura 43 Granito ilha ............................................................................................. 67 Figura 44 Planta de localizao dos furos de sondagem. ...................................... 70 Figura 45 Furo de sondagem SP-01 ...................................................................... 71 Figura 46 Furo de sondagem SP-02 ...................................................................... 72 Figura 47 Furo de sondagem SP-03 ...................................................................... 73 Figura 48 Planta de localizao das amostras ....................................................... 75 Figura 49 Laudo de anlise de cisalhamento direto amostra AM-01 ...................... 77 Figura 50 Laudo de anlise de cisalhamento direto amostra AM-02 ...................... 78 Figura 51 Seo 01 do talude natural .................................................................... 80 Figura 52 Seo 02 do talude natural .................................................................... 80 Figura 53 Seo 03 do talude natural .................................................................... 81 Figura 54 Seo 05 do talude natural .................................................................... 81 Figura 55 Seo 04 do talude natural .................................................................... 82 Figura 56 Seo do talude de projeto .................................................................... 83 Figura 57 Definio do Ht ....................................................................................... 83 Figura 58 Diferena entre os mecanismos de transferncia de carga do solo ....... 85 Figura 59 Grfico de determinao do ngulo crtico em funo do FSmin ............. 86 Figura 60 Detalhe do tirante ................................................................................... 90 Figura 61 Geometria e disposio dos tirantes. ..................................................... 90 Figura 62 Adequao do comprimento dos tirantes. .............................................. 91 Figura 63 Seo do talude analisada pelo mtodo de Bishop Simplificado ........... 92

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Figura 64 Modelo estrutural da viga ....................................................................... 93 Figura 65 Diagrama de esforos cortantes............................................................. 93 Figura 66 Diagrama dos momentos fletores........................................................... 93 Figura 67 Laje modelo 6 ......................................................................................... 97 Figura 68 Modelo estrutural das lajes .................................................................... 97 Figura 69 Diagrama de momentos fletores ............................................................ 97

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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas NSPT Nmero de Golpes do Standard Penetration Test (SPT) NBR Normas Brasileiras FS Fator de Segurana IPT Instituto de Pesquisas Tecnolgicas - Tenso Normal - Tenso de Resistncia ao Cisalhamento - ngulo de Atrito Interno efetivo c - Coeso efetiva f0 Fator de Correo - Poropresso - Coeficiente de Poisson MPa Mega Pascal Md Momento de Clculo As rea de Ao

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SUMRIO

1 INTRODUO ....................................................................................................... 14 1.1 Tema ................................................................................................................... 14 1.2 Problema de Pesquisa ...................................................................................... 14 1.3 Objetivos ............................................................................................................ 14 1.3.1 Objetivo Geral ................................................................................................. 14 1.3.2 Objetivos Especficos .................................................................................... 15 1.4 Justificativa ........................................................................................................ 15 2 REFERENCIAL TERICO ..................................................................................... 17 2.1 Resistncia ao Cisalhamento do Solo ............................................................. 17 2.2 Movimentos de Massas .................................................................................... 19 2.2.1 Fatores que Influenciam os Movimentos de Massa. ................................... 19 2.2.2 Tipos de Movimentos de Massa. ................................................................... 20 2.3 Anlises de Estabilidade de Taludes ............................................................... 22 2.3.1 Fatores de Instabilizao de Taludes ........................................................... 23 2.3.2 Coeficiente de Segurana .............................................................................. 24 2.3.3 Superfcie de Ruptura .................................................................................... 25 2.4 Mtodos de Anlise de Estabilidade de Taludes ............................................ 27 2.4.1 Mtodos Determinsticos ............................................................................... 27 2.4.2 Mtodos das Fatias ........................................................................................ 27 2.4.2.1 Mtodo de Janbu Simplificado (1973) ....................................................... 28 2.4.2.2 Mtodo de Morgenstern & Price (1965) ..................................................... 29 2.4.2.3 Mtodo de Spencer (1967) .......................................................................... 30 2.4.2.4 Mtodo de Bishop Simplificado (1955) ...................................................... 30 2.4.2.5 Mtodo Brasileiro de Atirantamento (1957) .............................................. 31 2.4.2.5.1 Taludes Supostos Planos com Forma Geomtrica Simples e Sem Sobrecargas Concentradas .................................................................................... 32 2.4.3 Mtodos Probabilsticos ................................................................................ 33 2.4.4 Atrito ................................................................................................................ 34 2.4.5 Coeso ............................................................................................................ 36 2.4.6 Critrio de Ruptura Mohr-Coulomb .............................................................. 37 2.5 Ensaios para Determinao da Resistncia ao Cisalhamento dos Solos .... 39

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2.5.1 Ensaios de Cisalhamento Direto ................................................................... 39 2.5.1.1 Observaes Importantes .......................................................................... 42 2.5.2 Ensaio Triaxial ................................................................................................ 44 2.5.3 Ensaio de compresso simples .................................................................... 45 2.6 Estabilizao de Taludes .................................................................................. 46 2.6.1 Mtodos de Estabilizao de Taludes .......................................................... 47 2.6.1.1 Solo Grampeado .......................................................................................... 48 2.6.1.2 Gabies ........................................................................................................ 48 2.6.1.3 Cortina Cravada ........................................................................................... 49 2.6.1.4 Aterro Reforado ......................................................................................... 50 2.6.1.5 Retaludamento ............................................................................................ 50 2.6.1.6 Proteo de Talude ..................................................................................... 51 2.6.1.7 Cortina Atirantada ....................................................................................... 52 2.6.1.7.1 Metodologia de Execuo da Cortina Atirantada. ................................. 52 2.6.2 Tirantes ........................................................................................................... 55 2.6.2.1 Princpios de Funcionamento .................................................................... 56 2.6.2.2 Partes do Tirante ......................................................................................... 56 2.6.2.2.1 Cabea ....................................................................................................... 56 2.6.2.2.2 Trecho Livre (Ll) ........................................................................................ 57 2.6.2.2.3 Trecho Ancorado (Lb) ............................................................................... 57 2.6.2.3 Tipos de Tirantes ......................................................................................... 58 2.6.2.3.1 Quanto a Vida til..................................................................................... 58 2.6.2.3.2 Quanto a Forma de Trabalho ................................................................... 58 2.6.2.3.3 Quanto a Constituio ............................................................................. 59 Segue a descrio segundo Joppert Junior (2007): ........................................... 59 2.6.2.3.4 Quanto ao Sistema de Injeo ................................................................ 60 2.6.2.4 Aspecto Geomtrico Quanto a Inclinao ................................................ 61 2.6.2.5 Espaamento de Ancoragem ..................................................................... 61 2.6.2.6 Vantagens e Desvantagens no Uso de Tirantes ....................................... 62 3 METODOLOGIA .................................................................................................... 64 3.1 Localizao da rea de Estudo ........................................................................ 64 3.2 Caracterizao Geolgica ................................................................................. 65 3.2.1 Geologia Geral ................................................................................................ 66 3.2.2 Geologia Local ................................................................................................ 66

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4 APRESENTAO E ANLISE DE DADOS ......................................................... 68 4.1 Geotecnia ........................................................................................................... 68 4.2 Investigaes Geotcnicas .............................................................................. 68 4.3 Anlise de Estabilidade .................................................................................... 74 4.3.1 Definio do Fator de Segurana (FS) .......................................................... 74 4.3.2 Coletas das Amostras em Campo ................................................................ 74 4.3.3 Determinao dos parmetros geotcnicos do solo .................................. 76 4.3.4 Sobrecargas Atuantes ................................................................................... 76 4.3.5 Anlise de Estabilidade Global ..................................................................... 79 4.4 Definio da Seo de Projeto ......................................................................... 82 4.5 Definio do Tipo de Conteno ...................................................................... 85 4.6 Dimensionamento Geotcnico dos Tirantes pelo Mtodo Brasileiro de

Atirantamento (1957) ......................................................................................... 86 4.6.1 Detalhamento dos Tirantes ........................................................................... 90 4.7 Verificao dos Tirantes pelo Mtodo de Bishop Simplificado (1955) ......... 91 5 DIMENSIONAMENTO DO PARAMENTO CORTINA ATIRANTADA ................... 93 5.1 Dimensionamento da Viga dos Tirantes (30 x 50) .......................................... 93 5.2 Dimensionamento das Lajes (Cortina) Pano de 2,00 x 10,00 m ................. 97 5.3 Estimativa de Custos ........................................................................................ 99 6 CONCLUSO ...................................................................................................... 100 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ....................................................................... 101 ANEXOS ................................................................................................................. 105 ANEXO A Perfil Estratigrfico Longitudinal ..................................................... 106 ANEXO B Projeto Estrutural .............................................................................. 108

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1 INTRODUO

1.1 Tema

Estabilizao de Talude atravs da tcnica de Cortina Atirantada.

1.2 Problema de Pesquisa

Os solos, devido a sua estrutura e composio, apresentam uma grande variedade de suas propriedades fsicas e resistncia ao cisalhamento.

As propriedades relativas resistncia ao cisalhamento so fundamentais para manuteno da estabilidade dos taludes de solo, bem como para o dimensionamento geotcnico de estruturas de conteno que visem manter ou melhorar a estabilidade dos mesmos.

A manuteno da estabilidade do talude de solo em reas intensamente urbanizadas de fundamental importncia, uma vez que, as rupturas destes taludes geram invariavelmente perdas materiais e/ou perdas de vidas humanas.

1.3 Objetivos

1.3.1 Objetivo Geral

Elaborar o projeto da estabilizao de um talude situado em uma instituio de ensino, localizado no bairro Centro, na cidade de Florianpolis SC, atravs da tcnica de cortina atirantada e avaliar a eficincia do mtodo Brasileiro de Atirantamento (1957) no dimensionamento geotcnico do sistema de atirantamento da mesma.

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1.3.2 Objetivos Especficos

Levantar dados relativos topografia da rea instabilizada; Estudar a geologia regional e local; Determinar a estratigrafia do talude, atravs de sondagem percusso; Levantar os parmetros de resistncia ao cisalhamento dos solos que

constituem o talude; Analisar a estabilidade do talude antes do corte atravs do mtodo de

Bishop Simplificado (1955); Aplicar o mtodo Brasileiro de atirantamento (1957) no

dimensionamento geotcnico do sistema de atirantamento; Verificar a eficincia do mtodo Brasileiro de Atirantamento (1957),

atravs do mtodo de Bishop Simplificado (1955), com auxlio do software computacional Slide 5.0;

Dimensionar a cortina de concreto armado; Desenvolver projeto executivo para estabilizao do talude; Apresentar oramento estimado para implantao do projeto de

executivo de estabilizao.

1.4 Justificativa

A qualificao acadmica e tcnica uma condicionante fundamental para o sucesso de quem pretende entrar no mercado de trabalho. Logo, a procura por instituies de ensino que propiciem esta qualificao tem exigido a ampliao do espao fsico das mesmas. Diante desta situao, a instituio de ensino onde encontra-se situado o talude estudado foi obrigada a ampliar o seu espao fsico. Para tanto a mesma decidiu utilizar a rea do talude, onde encontrava-se uma arquibancada de um campo de futebol. Esta ampliao gerar um corte vertical no referido talude de at 10 m de altura. Logo surge a necessidade de implantar um sistema de conteno que garanta a segurana dos usurios desse espao. A

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segurana dessa conteno s poder ser avaliada atravs de um mtodo consagrado de dimensionamento, como, por exemplo, o mtodo de Bishop Simplificado (1955) e o mtodo Brasileiro de Atirantamento (1957).

Uma obra de conteno sem os devidos estudos geotcnicos da rea a estabilizar, poder ocasionar diversos problemas, entre eles perdas econmicas e perdas de vidas humanas.

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2 REFERENCIAL TERICO

2.1 Resistncia ao Cisalhamento do Solo

Segundo Das (2007), a resistncia ao cisalhamento de uma massa de solo a resistncia interna por rea unitria que a massa de pode oferecer para resistir a rupturas e a deslizamentos ao longo de qualquer plano no seu interior.

Terzaghi (1950) conseguiu conceituar essa resistncia como conseqncia imediata da presso normal ao plano de ruptura correspondente a presso gro a gro ou presso efetiva. Isto , anteriormente considerava-se a presso total o que no correspondia ao real fenmeno de desenvolvimento de resistncia interna, mas, na nova conceituao, conclui-se que somente as presses efetivas mobilizam resistncia ao cisalhamento, (por atrito de contato gro a gro) assim escrevemos:

r = c + . tg = c + ( - ). tg

Ao analisar argilas sedimentares saturadas, concluiu que nessa situao a coeso (representada na equao por c) funo essencial do teor de umidade e se escreve:

c = f(h)

Logo temos para a mxima tenso de cisalhamento (poder ser representado simplesmente por r):

r = f(h) + ( - ). tg = c + ( - ). tg

Em outras palavras, a expresso acima traduz a situao j afirmada de que os parmetros c e no so caractersticas simples dos materiais, mas, dependem essencialmente do teor de umidade, trajetria das tenses e a velocidade do carregamento. Como as condies de utilizao so variveis, partiu-se para se

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sofisticar os ensaios de laboratrio na tentativa de criar as situaes de ocorrncia/utilizao, procurando considerar o fato de a amostra ter sido retirada do todo e, logicamente perdendo algumas caractersticas originais de comportamento ao natural. A Figura 9 apresenta graficamente a expresso (DAS, 2007).

Figura 1 Representao grfica da envoltria da ruptura Mohr-Coulomb Fonte: Das, 2007

O fenmeno de cisalhamento depende do atrito e da coeso, no qual a resistncia ao cisalhamento dos solos depende predominantemente da tenso normal ao plano de cisalhamento.(DAS, 2007).

A Figura 10 mostra um deslizamento de terra ocasionado pelo excesso de chuvas ocorrido no ms de novembro na cidade de Blumenau.

Figura 2 Deslizamento de solo ocorrido em 2008 em Blumenau Fonte: Autor

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2.2 Movimentos de Massas

Os movimentos de massa tm sido objeto de estudo das mais diversas reas cientficas, no apenas por sua importncia como causador da evoluo das formas de relevo, mas tambm por suas conseqncias prticas e tambm por sua importncia do ponto de vista econmico.

Gelogos, gegrafos e engenheiros geotcnicos so alguns dos profissionais que mais realizaram contribuies ao estudo dos movimentos de massa.

Atualmente, na literatura, existe um extenso acervo voltado e orientado para os mais diversos interesses em aspectos nem sempre coincidentes, o que um reflexo da atuao e interesse de cada um desses profissionais

2.2.1 Fatores que Influenciam os Movimentos de Massa.

De acordo com Sayo (1994), a estabilidade ou instabilidade de uma encosta depende da interao de um conjunto de fatores, dos quais podemos destacar:

ngulo de repouso: O valor deste ngulo varia em funo do tamanho, forma e grau de seleo do material. Natureza do material na encosta: A estabilidade de encostas com materiais consolidados depende de outros fatores, como estrutura da rocha (fraturas, acamamento, etc.) e posio das estruturas em relao ao relevo. Quantidade de gua infiltrada nos materiais: A gua infiltrada reduz a coeso, ou seja reduo das tenses efetivas, entre as partculas da massa de solo. Esse efeito depende, entretanto, da quantidade de gua infiltrada que por sua vez depende da porosidade e permeabilidade dos materiais.

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Inclinao da encosta: A inclinao da encosta um fator de estabilidade muito importante. Isso porque com o aumento da inclinao da encosta aumenta o efeito da fora de gravidade em relao fora de atrito. Presena de vegetao: A presena de vegetao um fator adicional que define a condio de estabilidade das encostas.

2.2.2 Tipos de Movimentos de Massa.

Os tipos de movimento de massa so classificados de acordo com a geometria do movimento, tipo de material envolvido e velocidade do movimento.

De acordo com Augusto Filho e Virgili (1998), as classificaes modernas so baseadas na combinao dos seguintes critrios:

Velocidade, direo e recorrncia dos deslocamentos Natureza do material instabilizado; Textura, estrutura e contedo de gua dos materiais; Geometria das massas movimentadas; Modalidade de deformao do movimento.

A adoo de um sistema nico de classificao destes movimentos est longe de ser atingido, devido s inmeras propostas de classificao.

Os escorregamentos apresentam as seguintes classificaes segundo Georio (2000):

a) Quanto forma ou tipo do movimento;

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Tabela 1 Classificao dos escorregamentos quanto ao tipo de movimento

Fonte: Georio, 2000

b) Quanto ao amolgamento do solo;

Tabela 2 Classificao dos escorregamentos quanto s condies de amolgamento

Fonte: Georio, 2000

c) Quanto s condies de drenagem.

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Tabela 3 Classificao dos escorregamentos quanto s condies de poropresso

Fonte: Georio, 2000

2.3 Anlises de Estabilidade de Taludes

O estudo de anlise da estabilidade de taludes iniciou-se em 1916, depois do escorregamento de um talude no cais de Stigberg, em Gutemburgo, os suecos comearam a desenvolver os mtodos de anlise para a estabilidade de taludes usados at hoje. Baseando-se no conceito de equilbrio-limite, considerando a massa do solo como um todo em superfcie de ruptura circular, ou subdividida em lamelas, linha de ruptura em forma de cunhas ou linha de ruptura plana (GUIDICINI & NIEBLE, 1984).

A anlise da estabilidade de taludes naturais ou artificiais tem como maior objetivo a verificao da condio de segurana, determinada atravs de coeficiente ou fator de segurana. A estrutura ser considerada segura somente quando puder suportar as aes a elas solicitadas durante sua vida til, sem ser impedida de desempenhar as funes para as quais foram concebidas. Com a anlise permitido definir a geometria mais adequada ou mais econmica para garantir a segurana, decorrente de solicitaes naturais ou da ao do homem (GUIDICINI & NIEBLE, 1984).

A anlise geotcnica tradicionalmente avaliada atravs de mtodos determinsticos que utilizam valores absolutos, mas h a utilizao de abordagens probabilsticas que quantificam essas incertezas por meio de um ndice de confiabilidade (CAPUTO, 1987).

Em todos os casos so considerados trs campos de fora, devido ao peso da massa, a percolao de gua e a resistncia ao cisalhamento do solo. Com a presena de gua, a saturao aumenta o peso especfico do material e diminui a

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resistncia ao cisalhamento pelo aumento da presso neutra, provocando o escorregamento dos taludes (CAPUTO, 1987).

2.3.1 Fatores de Instabilizao de Taludes

As primeiras anlises a serem realizadas nos taludes so os possveis fatores instabilizantes que podero atuar ao longo do tempo sobre a sua estrutura. Os processos de instabilizao so controlados por diferentes comportamentos cclicos que tem origem na prpria formao da rocha e na ao geolgica e geomorfolgica subseqente (GUIDICINI & NIEBLE, 1984).

Segundo Terzaghi (1952) as causas so divididas em:

a) Causas Internas so as que atuam reduzindo a resistncia interna do material constituinte do talude, sem que haja mudana no aspecto geomtrico (aumento da presso hidrosttica, diminuio de coeso e ngulo de atrito interno por processo de alterao).

b) Causas Externas so provocadas pelo aumento das tenses de cisalhamento, sem que haja a diminuio da resistncia que igualando ou superando a resistncia intrnseca do solo, levam o macio a condio de ruptura (aumento do declive do talude por processos naturais ou artificiais de decomposio de material na poro superior do talude, abalos ssmicos e vibraes).

c) Causas Intermedirias so as que causam os efeitos de agente externos, no interior do talude (liquefao espontnea, rebaixamento rpido e eroso regressiva - piping).

De acordo com Guidicini & Nieble (1984), as causas de instabilidade so definidas de acordo com o modo de atuao de determinado agente, ou seja, um agente pode acorrer por meio de uma ou mais causas.

Associados s causas esto os agentes de instabilizao, que podem ser predisponentes e efetivos. O agente predisponente um conjunto de condies geolgicas, geomtricas e ambientais que ir fornecer adequao para que o movimento de massa ocorra (complexo geolgico, morfolgico e climtico-hidrolgico, gravidade, calor solar e tipo de vegetao original). J o agente efetivo,

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o conjunto de elementos diretamente responsvel pelo desencadeamento do movimento de massa (ao do homem, eroso por gua ou vento, chuva intensa, fuso do gelo e neve, ondas e terremotos (GUIDICINI & NIEBLE, 1984).

Tabela 4 Agentes e causas dos escorregamentos

Fonte: Guidicini & Nieble, 1984

2.3.2 Coeficiente de Segurana

O coeficiente ou fator segurana (FS) pode ser definido de varias maneiras, cada uma implicando em valores diferentes. Estes coeficientes so definidos na relao entre resistncia ao cisalhamento do solo (S) e a tenso cisalhante atuante () (SAYO, 1994).

Sendo que S, em termos de tenses efetivas, dado por:

S = c + . tg

De acordo com Sayo (1994), as definies mais usuais de FS em anlises de estabilidade de taludes so:

25

RISCO DE PERDA DE VIDAS HUMANAS

Despresvel Mdio ElevadoFS adm

Despresvel

Mdio

Elevado

RISCO

ECONMICASDE PERDAS

1,1

1,2

1,4

1,2

1,3

1,4

1,4

1,4

1,5

Fator de segurana relativo ao equilbrio de momentos: usado em analises de movimentos rotacionais, considerando-se superfcie de ruptura circular, onde Mr o somatrio dos momentos resistentes e Ma o somatrio de momentos atuantes.

FS =

Fator de segurana relativo ao equilbrio de foras: usado em analises de movimentos translacionais ou rotacionais, considerando-se superfcies planas ou poligonais, onde Fr o somatrio de foras resistentes e Fa o somatrio de foras atuantes.

FS =

O valor do fator de segurana admissvel (FSadm) defini-se atravs das possveis conseqncias de ruptura, implicando na perda de vidas humanas e econmicas (Tabela 5). Este fator pode variar com o tempo, conforme facilmente se verifica na prtica, uma vez que um talude pode passar anos sem se destabilizar e em um determinado momento ou situao ter as suas condies de estabilidade alteradas (GEORIO, 2000).

Tabela 5 Recomendaes para fatores de segurana admissveis

Fonte: Georio, 2000

2.3.3 Superfcie de Ruptura

A forma da superfcie de ruptura do talude depende da geometria do

26

problema, da estratigrafia, das caractersticas dos materiais envolvidos e dos mtodos de clculo disponveis para a anlise.(GUIDICINI & NIEBLE, 1984).

Guidicini & Nieble (1984) afirmam que existem trs possveis tipos de ocorrncia de superfcie de rupturas que so:

Superfcie de ruptura plana: desenvolve-se ao longo da fratura ou plano de acamamento, com inclinao () prxima a 90o.

Figura 3 Superfcie de Ruptura Plana Fonte: Hoek, 1972

Superfcie de ruptura circular: uma superfcie em forma de arco e em solos homogneos sua provvel forma circular ou cilndrica. So geralmente as mais utilizadas pela facilidade de clculo.

Figura 4 Superfcie de Ruptura Circular Fonte: Hoek, 1972

Superfcie de ruptura qualquer: maior incidncia em solos que possuem plano de fraqueza e baixa resistncia, sua superfcie formada por vrios segmentos de reta. Mtodos mais rigorosos que utilizam esta superfcie de ruptura tornaram-se tecnicamente e economicamente mais viveis, aps a introduo da informtica.

27

2.4 Mtodos de Anlise de Estabilidade de Taludes

2.4.1 Mtodos Determinsticos

Os mtodos determinsticos de anlises de estabilidade de taludes esto divididos em dois grupos de acordo com Massad (2003) apud Fabrcio (2006):

Mtodo de anlise de deslocamento: baseado no mtodo dos elementos finitos, onde tcnicas numricas so empregadas com auxlio da informtica, considerando as relaes tenso/deformao dos materiais. Mtodo do estado de equilbrio limite: neste mtodo esto incorporadas as seguintes hipteses: a superfcie de ruptura bem definida; a condio de ruptura da massa de solo generalizada (isto , equilbrio limite) e incipiente; o critrio de ruptura de Mohr-Coulomb satisfeito ao longo da superfcie de ruptura; e o fator de segurana ao longo da superfcie potencial de ruptura nico. Este mtodo pode ser dividido em dois subgrupos, (mtodo das fatias e mtodo das cunhas).

2.4.2 Mtodos das Fatias

Consiste basicamente em dividir a massa potencial de ruptura em fatias verticais, mostrada na figura 3, sendo ele circular ou poligonal, aplica-se em cada fatia as seguintes equaes de equilbrio:

Foras horizontais = 0 Foras verticais = 0 Momentos = 0

Aplicando as equaes de equilbrio encontra-se um sistema no qual o

28

nmero de incgnitas maior do que o nmero de equaes, ocasionando alguns problemas para resolv-las. Algumas hipteses simplificadoras so usadas diferenciando os diversos mtodos, considerando assim alguns mais ou menos conservadores.

Figura 5 Foras atuantes a fatia genrica Fonte: Adaptado de USACE, 2003

2.4.2.1 Mtodo de Janbu Simplificado (1973)

O mtodo de Janbu Simplificado admite superfcie de ruptura qualquer. As maiores dificuldades da utilizao de superfcie no circular encontrar um nico ponto em que atuem todas as foras, para efetuar o equilbrio de momentos. Por este motivo o mtodo considera apenas o equilbrio entre foras verticais e horizontais, constituindo-se em um mtodo de equilbrio de foras.

Assim o Mtodo de Janbu Simplificado considera que a resultante das foras entre as fatias age na horizontal e aplica um fator de correo (f0) ao coeficiente de segurana a fim de minimizar os erros gerados pelas hipteses adotadas. O valor de f0 obtido por grfico e depende do tipo de solo e da forma da superfcie de deslizamento.

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Figura 6 Grfico para obteno de correo (fo) e FS calculado pelo mtodo interativo Fonte: Adaptado de Fabrcio, 2006

2.4.2.2 Mtodo de Morgenstern & Price (1965)

O mtodo de Morgenstern e Price um mtodo rigoroso de anlise de estabilidade de taludes, que admite superfcie de ruptura qualquer e satisfaz todas as condies de equilbrio esttico.

Nesse mtodo, a massa potencialmente instvel dividida em fatias infinitesimais e se faz necessrio o uso de ferramenta computacional para execuo dos clculos.

A Figura 5 apresenta todas as foras consideradas pelo mtodo, inclusive a poropresso que includa nas foras entre as fatias.

Figura 7 Foras atuantes em uma fatia pelo Mtodo Morgenstern & Price Fonte: Chowdhury, 1978

30

2.4.2.3 Mtodo de Spencer (1967)

O mtodo de Spencer foi inicialmente desenvolvido para superfcies de rupturas circulares, e em seguida adaptado para superfcies de deslizamentos com formas regulares. considerado um mtodo rigoroso, os clculos so repetidos por diversas vezes at atender todas as equaes de equilbrio de foras e de momentos atravs de procedimento de uso de ferramenta computacional.

2.4.2.4 Mtodo de Bishop Simplificado (1955)

Este mtodo considera a superfcie de ruptura de forma circular e a resultante das foras entre as fatias horizontal. O equilbrio das foras feito na vertical o que faz com que o mtodo alm de satisfazer o equilbrio de momentos, satisfaa a mais uma condio de equilbrio, o equilbrio das foras verticais.

O mtodo de Bishop Simplificado (1955) fornece resultados mais prximos aos dos mtodos mais rigorosos, quando comparado com o mtodo de Fellenius.

O esquema das foras atuantes em uma fatia qualquer apresentado na Figura 6 e o fator de segurana pela equao 1.

Figura 8 Foras atuantes em uma fatia Fonte: Massad, 2003

31

H

B

D

C

A

F R

P

c . l

PLANO DE

ANCORAGE

M (P)

l

i cr

eq. ( 1 )

Onde: c e ' = coeso e ngulo de atrito para o solo do centro da base da fatia l = comprimento da base da fatia P = peso da fatia u = poropresso no centro da base da fatia x = espessura da fatia = inclinao da base da fatia

2.4.2.5 Mtodo Brasileiro de Atirantamento (1957)

Cerqueira (1978) descreve este mtodo que baseia-se na hiptese de que a ruptura ocorre ao longo de um plano que passa pelo p do talude (Figura 7), a nica fora que tende instabilizar o peso da massa de solo (cunha) e as foras c . l e R so de reao.

Figura 9 - Foras atuantes na cunha de solo Fonte: Tecnosolo, 1978

32

CRi + =

2

CR= P . sen ( - ) FSmin

c . l . cos

=

sen (i - )FSp

. sen i . cos2 . c

. H. sen ( - )

2.4.2.5.1 Taludes Supostos Planos com Forma Geomtrica Simples e Sem Sobrecargas Concentradas

Consiste que para uma seo genrica do talude, a superfcie plana, pode ser determinada atravs das seguintes equaes (CERQUEIRA, 1978):

ngulo do plano de deslizamento mais provvel;

Onde: i - a inclinao do talude com a horizontal - ngulo de atrito do material constituinte do macio CR - ngulo formado pela horizontal com plano crtico de deslizamento (plano de menor coeficiente de segurana ao deslizamento)

Coeficiente de segurana mnimo (FSmin);

Onde: c coeso do material constituinte do macio I comprimento da linha de maior declive do plano crtico de deslizamento P peso da cunha mais provvel de deslizamento com dimenso transversal unitria

Coeficiente de segurana (FSp);

33

=

F

- 1. Pp . CR

sen ( - ) cos ( - )

Onde: ngulo formado pela horizontal com plano de ancoragem (estimado) FSp - coeficiente de segurana estimado em relao ao ngulo , 1,5

Fora de ancoragem necessria (F);

Onde: - relao entre o fator de segurana obtido com as foras de pretenso e o fator de segurana mnimo relativo ao plano crtico de deslizamento - ngulo formado pelos tirantes com plano crtico de deslizamento Pp Peso da cunha obtido atravs do novo plano de ruptura (plano de ancoragem)

2.4.3 Mtodos Probabilsticos

Os mtodos de anlises probabilsticos usados na engenharia geotcnica so baseados em alguns princpios dos mtodos determinsticos (equilbrio limite) para seus clculos. Atravs deste mtodo possvel calcular a probabilidade de ruptura e a confiabilidade a ser usado na sua execuo. Sua maior vantagem que podem ser quantificadas as incertezas inerentes (HACHICH, 1998).

Conforme Hachich (1998) este mtodo permite adotar variao dos parmetros geotcnicos envolvidos influenciando mais significativamente o problema. Em sntese as anlises probabilsticas de rupturas de taludes primeiramente definem os dados para obteno da funo de probabilidade representativa de cada parmetro que representa uma incerteza ou influenciam muito no resultado final. Por fim os parmetros de probabilidade so integrados para estimar o fator de segurana. Podem ser divididos em trs grupos:

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Mtodos analticos: a funo de densidade de probabilidade das variveis de entrada na anlise expressa matematicamente. integrado analiticamente num modelo de estabilidade de talude para poder desenvolver uma expresso matemtica da funo de densidade do fator de segurana. Constitu de uma matemtica complexa e no muito pratica. Mtodos aproximados: baseado em verses modificadas do mtodo do segundo momento de 1 ordem (FOSM), e mtodos das estimativas pontuais (EP). Nestes dois mtodos necessrio o conhecimento do valor mdio, desvio padro de todas as variveis de entrada e a funo de performance, que so as variveis de entrada (propriedade dos solos), para a definio do fator de segurana. Mtodo do segundo momento de 1 ordem: o objetivo deste mtodo expressar a funo de performance (fator de segurana) como uma funo de diferentes variveis aleatrias consideradas na anlise estatstica. Mtodo das estimativas pontuais: constitui de uma aproximao numrica de tcnicas de integrao, utilizando a distribuio de probabilidades de cada varivel aleatria, representadas por dois pontos x+ e x., com concentrao de probabilidade P+ e P.,

Figura 10 Coeficiente de segurana VS. segurana Fonte: Hachich, 1998

2.4.4 Atrito

O atrito a funo de interao entre duas superfcies na regio de contato. A parcela da resistncia devido ao atrito pode ser simplificadamente

35

demonstrada pela analogia com o problema de deslizamento de um corpo sobre uma superfcie plana horizontal.

Figura 11 Atrito entre dois corpos no instante do deslizamento Fonte: Feuerj, 2009

A resistncia ao deslizamento () proporcional fora normal aplicada (N), segundo a relao:

T = N . f

Onde f o coeficiente de atrito entre os dois materiais. Para solos, esta relao escrita na forma:

= . tg

Onde o ngulo de atrito interno do solo, a tenso efetiva e a tenso de cisalhamento. Nos materiais granulares (areias), constitudas de gros isolados e independentes, o atrito um misto de escorregamento (deslizamento) e de rolamento, afetado fundamentalmente pela entrosamento ou embricamento dos gros. Tal fato no invalida a aplicao da equao anterior a materiais granulares. Enquanto no atrito simples de escorregamento entre os slidos o ngulo de atrito praticamente constante, o mesmo no ocorre com os materiais granulares, em que as foras atuantes, modificam sua compacidade e acarretam variao do ngulo de atrito , num mesmo solo. Assim o ngulo de atrito interno do solo depende do tipo de material, e para um mesmo material depende de diversos fatores (densidade, rugosidade, forma, etc.). Por exemplo, para uma mesma areia o ngulo de atrito desta no estado compacto maior do que no estado fofo ( densa > fofa).

36

Medianamente fofa Compacta

Figura 12 Atrito entre materiais granulares deslizamento Fonte: Feuerj, 2009

2.4.5 Coeso

A resistncia ao cisalhamento dos solos granulares essencialmente devido ao atrito. Entretanto, a atrao qumica entre partculas (potencial atrativo de natureza molecular e coloidal), principalmente no caso de estruturas floculadas e a cimentao de partculas (cimento natural, xidos, hidrxidos e argilas) podem provocar a existncia de uma coeso real (VARGAS, 1977).

Segundo Vargas (1977) a coeso aquela resistncia que a frao argilosa empresta ao solo, pelo qual ele se torna capaz de se manter coeso em forma de torres ou blocos, ou pode ser cortado em formas diversas e manter esta forma. Os solos que tm essa propriedade chamam-se coesivos. Os solos no-coesivos, que so areias puras e pedregulhos, esborroam-se facilmente ao serem cortados ou escavados. Utilizando a mesma analogia empregada no item anterior, suponha que a superfcie de contato entre os corpos esteja colada, conforme esquema da Figura 13.

Nesta situao quando N = 0, existe uma parcela da resistncia ao cisalhamento entre as partculas que independente da fora normal aplicada. Esta parcela definida como coeso verdadeira.

Figura 13 Resistncia ao cisalhamento devido coeso Fonte: Santos, 2004

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A coeso de acordo com Vargas (1977) uma caracterstica tpica de solos muito finos (siltes plsticos e argilas) e tem-se constatado que ela aumenta com:

A quantidade de argila e atividade coloidal (Ac); Relao pr adensamento; Diminuio da umidade. A coeso verdadeira ou real definida anteriormente deve ser distinguida

de coeso aparente. Esta ltima a parcela da resistncia ao cisalhamento de solos midos (parcialmente saturados), devido tenso capilar da gua (presso neutra negativa), que atrai as partculas. No caso da saturao do solo a coeso aparente tende a zero.

2.4.6 Critrio de Ruptura Mohr-Coulomb

O diagrama de Mohr citado por Velloso et al, (1998) apresenta o estado de tenses em torno de um ponto da massa de solo. Para determinar-se a resistncia ao cisalhamento do solo (), so realizados ensaios com diferentes valores de 3, elevando-se 1 at a ruptura. Cada crculo de Mohr representa o estado de tenses na ruptura de cada ensaio. A linha que tangncia estes crculos definida como envoltria de ruptura de Mohr. A envoltria de Mohr geralmente curva, embora com freqncia ela seja associada a uma reta. Esta simplificao deve-se a Coulomb, e permite o clculo da resistncia ao cisalhamento do solo conforme a expresso j definida anteriormente: ( = c + . tg )

Figura 14 Envoltria de resistncia de Mohr-Coulomb Fonte: Velloso, 1998

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Para melhor compreenso do conceito de envoltria de ruptura, Santos (2004) descreve quatro estados de tenses associados a um ponto.

Estado 1 - A amostra de solo est submetida a uma presso hidrosttica (igual em todas as direes). O estado de tenso deste solo representado pelo ponto 3 e a tenso cisalhante nula.

Figura 15 Grfico Estado 1 Fonte: Santos, 2004

Estado 2 - O crculo de Mohr est inteiramente abaixo da envoltria. A tenso cisalhante () no plano de ruptura menor que a resistncia ao cisalhamento do solo () para a mesma tenso normal. No ocorre ruptura.

Figura 16 Grfico Estado 2 Fonte: Santos, 2004

Estado 3 - O crculo de Mohr tangncia a envoltria de ruptura. Neste caso atingiu-se, em algum plano a resistncia ao cisalhamento do solo e ocorre a ruptura. Esta condio ocorre em um plano inclinado a um ngulo " crtico" com o plano onde atua a tenso principal maior.

Figura 17 Grfico Estado 3 Fonte: Santos, 2004

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Estado 4 - Este crculo de Mohr impossvel de ser obtido, pois antes de atingir-se este estado de tenses j estaria ocorrendo ruptura em vrios planos, isto , existiriam planos onde as tenses cisalhantes seriam superiores resistncia ao cisalhamento do solo.

Figura 18 Grfico Estado 4 Fonte: Santos, 2004

2.5 Ensaios para Determinao da Resistncia ao Cisalhamento dos Solos

2.5.1 Ensaios de Cisalhamento Direto

O ensaio de cisalhamento direto executado em uma caixa metlica bipartida (Figura 19), deslizando-se a metade superior do corpo de prova em relao inferior (DAS, 2007).

Figura 19 Caixa Metlica Bipartida do Ensaio de Cisalhamento Direto Fonte: Marangon, 2005

O corpo de prova inicialmente comprimido pela forca normal N,

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seguindo-se a aplicao da forca cisalhante T. O deslocamento horizontal imposto a amostra a fora cisalhante. Para cada tenso normal aplicada ( = N/A), obtm-se um valor de tenso cisalhante de ruptura ( = Tcis/A), permitindo o traado da envoltria de resistncia (DAS, 2007).

A Figura 20 apresenta a prensa de cisalhamento direto. As curvas de tenso cisalhante por deformao, variao de volume por deformao e a envoltria de resistncia esto representadas na Figura 21, itens a, b e c, respectivamente.

Figura 20 Prensa de Cisalhamento Direto Fonte: Santos, 2009

O ensaio de cisalhamento direto sempre drenado, devendo ser executado lentamente para impedir o estabelecimento de excessos de presses neutras nos poros da amostra. A relao entre altura e o dimetro ou largura do corpo de prova deve ser pequena, possibilitando uma completa drenagem em menores espaos de tempo. A condio drenada implica na total dissipao de poropresses durante o cisalhamento. Nas areias, devido alta permeabilidade isto automtico e em solos argilosos necessrio reduzir a velocidade de deformao para aumentar o tempo de ensaio (DAS, 2007)

O principal problema a ser apontado neste ensaio a imposio de uma superfcie de ruptura, principalmente em solos homogneos. O solo no rompe segundo o plano de maior fraqueza, mas ao longo do plano horizontal XX. Este problema mais complexo quando analisa-se a restrio de movimentos imposta s

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extremidades da amostra no plano de ruptura. Esta restrio provoca uma complexa heterogeneidade de tenses e deslocamentos no corpo de prova e uma conseqente inclinao do plano de cisalhamento (DAS, 2007).

Figura 21 (a) Curvas de tenso cisalhante por deformao, (b) curvas variao de volume por deformao, (c) envoltria de resistncia Fonte: Pinto, 1993

Neste ensaio, as tenses normais e de cisalhamento so conhecidas somente no plano de ruptura, impedindo a determinao dos outros planos. As principais vantagens do ensaio so a simplicidade de operao, facilidade de moldagem das amostras, baixo custo e a possibilidade de realizao de ensaios em grandes dimenses (PINTO, 1998).

Segundo Pinto (1998), o ensaio de cisalhamento direto pode, em principio, ser do tipo: ensaio rpido, ensaio adensado rpido e ensaio lento.

Ensaio de cisalhamento direto rpido: esse se caracteriza pela aplicao simultnea inicial da tenso normal () constante e cisalhante () que dever aumentar gradativamente at a ruptura do corpo de prova. Ensaio de cisalhamento direto adensado rpido: aplica-se a tenso normal () e aps a estabilizao das deformaes verticais devido a essa tenso que ser mantida constante sobre o corpo de prova, aplica-se a tenso cisalhante (), crescente at a ruptura. Ensaio de cisalhamento direto lento: a tenso normal () aplicada e,

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aps o adensamento da amostra, a tenso cisalhante () aplicada, gradativamente, at a ruptura (permitindo dissipao das presses neutras), com uma diferena fundamental dos ensaios rpido e adensado rpido, a velocidade de aplicao da tenso cisalhante () e/ou a velocidade de deformao do corpo de prova devem ser mnimas, da ordem de 6,7x10-4(%/s).

2.5.1.1 Observaes Importantes

De acordo com Gusmo (1986) o ensaio de cisalhamento direto apresenta como principais vantagens sua simplicidade e facilidade de execuo. Como desvantagens tm-se:

Plano de ruptura: A ruptura ocorre em um plano pr-determinado. Esta desvantagem favorece a realizao de ensaios para verificao do grau de anisotropia, uma vez que pode-se moldar os corpos de prova de forma que o plano de ruptura fique paralelo ou perpendicular direo da orientao das partculas.

Figura 22 Ensaio de Cisalhamento direto em solos anisotrpicos Fonte: Gusmo, 1986

Controle de drenagem: Uma deficincia importante do ensaio de cisalhamento direto a impossibilidade de controle da drenagem no corpo-de-prova, pois a caixa no tem um sistema de vedao adequado. Mesmo que fossem usadas placas impermeveis no topo e no fundo da amostra, seria impossvel impedir a sada de gua, pois logo que se inicia o ensaio o deslocamento de uma parte da caixa sobre a outra provoca

43

uma abertura entre elas, permitindo a drenagem. Com isso, as tenses efetivas seriam alteradas, tornando difcil a anlise dos resultados. Por estas razes, a nica soluo conduzir o ensaio em condies totalmente drenadas, mantendo nulas as poropresses. Isto feito controlando-se a velocidade de ensaio (ensaio lento). Deformaes no uniformes: Uma vez iniciada a aplicao da fora T, o campo de deformao passa a ser desuniforme, ou seja, diferente para cada ponto considerado no interior do corpo de prova. As deformaes especficas lineares ou distorcionais no podem ser determinadas a partir de observaes na superfcie da amostra. O modo deformao da amostra no permite a determinao da deformao axial, que por definio est associada a uma variao de uma determinada dimenso em relao dimenso original, isto :

eq. ( 2 )

No ensaio a dimenso horizontal da amostra permanece inalterada (l = 0). Por outro lado, no se aplica uma condio de cisalhamento puro, como mostra a Figura 23b.

Figura 23 Deformao da amostra Fonte: Gusmo, 1986.

Uma vez iniciado o cisalhamento no se tem qualquer informao sobre o estado de tenso ou de deformaes da amostra, sendo impossvel saber quais as trajetrias de tenses e deformaes e obter mdulos de deformao, como o de Young e o coeficiente de Poisson () (GUSMO, 1986).

As nicas informaes obtidas so os deslocamentos no plano de ruptura. Assim, o resultado do ensaio de cisalhamento direto de um corpo de prova

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somente um ponto no diagrama de Mohr, pelo qual podem ser traados vrios crculos.(GUSMO, 1986).

Tenses em outros planos: As tenses, normal e cisalhante so determinadas exclusivamente no plano, horizontal que ocorre ruptura. A determinao dos estados de tenso em outros planos s possvel aps o traado da envoltria de ruptura, conforme mostra a Figura 24. Observa-se que o ensaio provoca rotao das tenses principais.

Figura 24 Magnitude e direo das tenses principais na ruptura Fonte: Gusmo, 1986.

2.5.2 Ensaio Triaxial

O ensaio triaxial, o mais verstil ensaio para a determinao da resistncia ao cisalhamento do solo. O equipamento consiste basicamente de uma cmara cilndrica transparente e resistente assentada sobre uma base de alumnio, no interior da qual colocado um corpo de prova cilndrico revestido por uma membrana de borracha impermevel sob um pedestal, atravs do qual h uma ligao com a base da clula. Entre o pedestal e amostra utiliza-se uma pedra porosa para facilitar a drenagem. A cmara preenchida com gua, cuja finalidade e transmitir presso amostra (GUSMO, 1986).

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Figura 25 Cmara triaxial tpica Fonte: Marangon, 2005

2.5.3 Ensaio de compresso simples

um caso especial do ensaio triaxial, onde a tenso confinante nula (c = 3 = 0). Este ensaio utilizado para determinar a resistncia no drenada de solos argilosos (Su ou Cu). A tenso confinante nula, e o valor da tenso que provoca a ruptura do corpo de prova denominado de resistncia compresso simples (RCS). A Figura 26 apresenta a curva obtida de tenso cisalhante (carga / rea da amostra) por deformao axial especfica (a).

Figura 26 Curva tenso x deformao axial especfica normal Fonte: Santos, 2004

Em solos puramente coesivos, a coeso (Su) igual metade da resistncia compresso simples obtida do diagrama de Mohr, conforme est

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representado na Figura 27.

Figura 27 Diagrama de Mohr aplicado ao ensaio de compresso simples Fonte: Santos, 2004

Atravs do ensaio de compresso simples em argilas pode-se definir a sua sensibilidade, isto , a maior ou menor perda de resistncia de uma argila, que ocorre pelo amolgamento (perda da estrutura). A sensibilidade (St) definida como a relao entre a resistncia compresso simples no estado indeformado e a resistncia compresso simples no estado amolgado (GUSMO, 1986).

2.6 Estabilizao de Taludes

Segundo Vargas (1981), para que uma obra de estabilizao de taludes tenha sucesso, necessrio seguir alguns preceitos bsicos:

Estudos de investigao: uma fase que exige muita ateno, recursos e prazo, pois fundamental que se entenda as causas do problema para se elaborar as solues mais adequadas; Elaborao do projeto: as solues adotadas devem tratar diretamente as causas de instabilizao, no sendo superdimensionadas ou subdimensionadas. Raramente duas obras similares admitem o mesmo projeto, assim importante avaliar cada projeto para atender suas necessidades; Execuo das obras: nas condies de campo podem surgir alteraes que exigem a modificao do projeto e a deciso difcil em alguns momentos, assim importante que o engenheiro de campo esteja inteirado de todos os estudos prvios e dos detalhes do projeto, para que

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tenha condies de tomar as decises mais acertadas. De acordo com Guidicini & Nieble (1984), as tcnicas de melhoria da

estabilidade de talude resumem-se em quatro grupos bsicos:

Mudana na geometria do talude: trata-se da diminuio da altura ou do ngulo de inclinao do talude. Drenagem de guas subterrneas: A drenagem de guas subterrneas sempre melhorar a estabilidade do talude, sendo que a forma mais simples e barata de drenagem consiste na diminuio de gua que infiltra no topo e na face do talude. Reforo do macio: A utilizao de reforo em taludes rochosos , em geral, economicamente vivel em taludes pequenos, pois necessrio aplicar-se 20% do peso total da massa instvel no reforo considerado. Geralmente, a utilizao do reforo se torna vivel se o mesmo for utilizado como parte integrante de um projeto de retaludamento. Controle de desmonte: Trata-se no exatamente de um meio para se estabilizar taludes, mas uma tcnica utilizada em taludes rochosos, quando no seu corte, a mesma consiste em fazer um desmonte controlado.

2.6.1 Mtodos de Estabilizao de Taludes

A realizao de obras de conteno se faz necessria em diversos tipos de projetos, como subsolos de edificaes, abertura de vala para instalaes de dutos, canalizaes, estradas, estabilizao de encostas e etc. (GUIDICINI & NIEBLE, 1984).

Conteno todo elemento ou estrutura destinado a contrapor-se a empuxos ou tenses geradas em macio cuja condio de equilbrio foi alterada por algum tipo de escavao, corte ou aterro. A conteno feita pela introduo de uma estrutura ou de elementos estruturais compostos que apresentam rigidez distinta daquela do terreno que conter (RANZINI et al., 1998).

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2.6.1.1 Solo Grampeado

O termo vem do ingls soil nailing e a tcnica foi aprimorada na Frana, entre 1985 e 1989, durante o Project National Clouterre, no entanto, no se atingiu um consenso. menos dispendioso que a cortina atirantada e passivo, ou seja, s atua quando o terreno movimenta-se (ABRAMENTO et al, 1998).

aplicvel apenas em solos firmes em razo de a terra escorrer por entre os grampos. A seqncia de etapas inicia-se com o corte parcial, seguido da perfurao e insero da barra de ferro. Centralizada no furo, fixada pela injeo de nata de cimento e diferentemente das cortinas, a ancoragem feita em toda a extenso do chumbador, e no apenas no nicho final (ABRAMENTO et al, 1998).

Figura 28 Solo grampeado Fonte: Tchne, 2004

2.6.1.2 Gabies

O muro funciona da mesma maneira que o muro de arrimo, em que as gaiolas so preenchidas com pedra britada a fim de garantir que a estrutura seja drenada e deformvel. Durante a execuo importante a disposio das pedras, de modo que o arranjo fique denso e a proteo da estrutura metlica pode ser feita com PVC ou por argamassamento da superfcie externa (LOTURCO, 1983).

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Figura 29 Gabies Fonte: Autor

2.6.1.3 Cortina Cravada

Indicada para alturas menores suscetvel flexo, so deformveis e, em geral, utilizadas de forma provisria. Consiste de estacas ou perfis metlicos cravados no solo justapostos ou descontnuos, no segundo caso, o vo fechado com pranches de madeira ou placas de concreto armado (LOTURCO, 1983).

Figura 30 Cortina cravada Fonte: Tchne, 2004

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2.6.1.4 Aterro Reforado

O prprio solo reforado com geotxtil ou geogrelha a base para essa estrutura. Apresenta proporo entre altura e base de 0,4 a 0,7. O geotxtil deve resistir aos esforos de trao desenvolvidos no macio sendo indispensvel proteo na face externa da manta, que deteriorada pela radiao solar. Todos os mtodos tradicionais de conteno podem ser aplicados no caso de aterros. Entretanto, o aterro reforado e a terra armada so mais usuais, superam alturas maiores que os muros convencionais e se valem da colocao gradual de terra para estruturar o terreno (LOTURCO, 1983).

Figura 31 Aterro reforado Fonte: Tchne, 2004

2.6.1.5 Retaludamento

Trata-se de uma soluo no-estrutural, simples e de baixo custo, aplicvel para qualquer tipo de solo ou rocha e adaptvel a todas as situaes de esforos. De acordo com o "Manual de Geotecnia - Taludes de Rodovias", elaborado pelo IPT em parceria com o DER-SP (Departamento de Estradas de Rodagem de So Paulo), "sempre existir uma condio geomtrica que oferecer estabilidade ao macio".

Para o retaludamento so feitos cortes no terreno de modo que a inclinao seja abrandada. invivel quando o espao escasso ou a vegetao

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no pode ser retirada devendo ser previstas canaletas de coleta e escadas hidrulicas para descarte da gua com recobrimento vegetal a fim de evitar a eroso (LOTURCO, 1983).

Figura 32 Retaludamento Fonte: Tchne, 2004

2.6.1.6 Proteo de Talude

A proteo superficial de taludes uma soluo simples e eficiente para manter a estabilidade do macio evitando a eroso e o deslizamento do mesmo por ao das guas incidentes. A aplicao manual de fcil execuo e indicada para o revestimento de pequenas reas ou quando o local a ser tratado for de difcil acesso para as mquinas de projeo (LOTURCO, 1983).

Figura 33 Proteo de talude Fonte: Tchne, 2004

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2.6.1.7 Cortina Atirantada

um dos mtodos mais modernos de conteno valendo-se de tirantes protendidos e chumbadores para dar sustentao ao terreno. Sua principal vantagem a possibilidade de aplicao sem a necessidade de cortar nada alm do necessrio. Com as cortinas atirantadas possvel vencer qualquer altura e situao e as desvantagens so: o alto custo, seguido da demora para a execuo. (LOTURCO, 1983).

2.6.1.7.1 Metodologia de Execuo da Cortina Atirantada.

Em trechos de corte a execuo deve sempre que possvel, ser colocada por meio de placas pr-moldadas sustentadas pelos tirantes e providas de ferros de espera para complementao posterior da cortina com enchimento entre as placas de concreto moldado in loco (JOPPERT JUNIOR, 2007).

Para que haja uma boa aderncia entre as partes de concreto da cortina, a emenda deve ser chanfrada, devendo-se apicoar a parte existente. Em trechos de aterro, taludes irregulares ou instveis que exijam pronta concretagem, concreta-se in loco parte da cortina e executa-se posteriormente os tirantes em alguns casos a cortina pode ser totalmente pr-fabricada (JOPPERT JUNIOR, 2007).

Figura 34 Esforo da cortina atirantada Fonte: Ehrlich, 2002

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O conjunto de fixao do tirante estrutura (chapa de ancoragem, arruelas, calos e porcas) deve ficar protegido contra corroso por uma cobertura de concreto moldada no local ou constituda de uma caixa pr-moldada preenchida com argamassa ou pasta de cimento. Antes da execuo desta proteo indica-se injeo de cimento complementar de tirante para total envolvimento do mesmo, aps protenso (JOPPERT JUNIOR, 2007).

As cortinas podero ser fechadas totalmente ou com janelas, estas ltimas possveis em terrenos muito coesivos ou reforos de muros existentes. A cortina do tipo fechada deve conter furos de drenagem, em casos especiais podero ser necessrios drenos profundos.(JOPPERT JUNIOR, 2007).

Figura 35 Detalhe do dreno e da cabea de proteo Fonte: Autor

No caso de protenso de encontro para estruturas pr existentes, deve-se verificar em cada caso, se a estrutura capaz de resistir sem danos fora de protenso do conjunto de tirantes. Devem ser previstas juntas de dilatao para trechos de cortina com extenso superior a 12 m, obedecendo-se ao detalhe do projeto. Os tirantes so mantidos retilneos e as cargas aos mesmos aplicadas rigorosamente axiais, sendo previstas peas especiais de ancoragem na cortina (JOPPERT JUNIOR, 2007).

Em todas as etapas descritas acima sempre recomendvel o uso de instrumentao especfica com a finalidade de avaliar o comportamento da estrutura em execuo como tambm de construes adjacentes tais como:

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FASE 1 - Escavao de nichos paracolocao dos tirantes alternados (1 fileira)

CORTE FRENTE

FASE 2 - Perfurao, colocao do tirante, colocao da placa, protenso com esforo de ensaio, ancoragem da placa com esforo de incorporao

CORTE FRENTE

FASE 3 - Repetio das operaes das 1 e 2, com relao s placas restantes da 1 fileira

CORTE FRENTE

FASE 4 - Concretagem da cortina na faixa relativa a 1 fileira. Repetio das fases 1 e 2 com relao s placas alternadas da 2 fileira

CORTE FRENTE

FASE 5 - Repetio das operaes da 3 fase com relao s placas da 2 fileira, concretagem da cortina na faixa relativa 2 fileira

CORTE FRENTE

FASE 6 - Prosseguimento dos trabalhos da mesma maneira at a concluso da cortina

CORTE FRENTE

Controle de recalque; Determinao da carga residual das ancoragens; Medies de deslocamentos e etc. A figura a seguir mostra as fases de chumbamento dos tirantes, bem

como as escavaes em nichos do talude e a execuo da cortina em placas.

Figura 36 Detalhe das fases de execuo de uma cortina atirantada Fonte: Tecnosolo, 1978

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2.6.2 Tirantes

No Brasil as primeiras aplicaes de tirantes foram em obras de contenes realizadas nas estradas Rio-Terespolis e Graja-Jacarpagu em Copacabana no Rio de Janeiro. Aps as chuvas catastrficas neste Estado em 1966 e 1967, esta tcnica teve um grande desenvolvimento sendo os tirantes utilizados em contenes de taludes para as obras de restaurao das encostas da cidade e estradas vizinhas (NUNES, 1987).

Tirantes so elementos lineares capazes de transmitir esforos de trao entre suas extremidades. Nas aplicaes geotcnicas de tirantes a extremidade que fica fora do terreno a cabea de ancoragem e a extremidade que fica enterrada conhecida por trecho ancorado e designada por comprimento ou bulbo de ancoragem (Lb). O trecho que liga a cabea ao bulbo conhecido por trecho livre ou comprimento livre (Ll) (JOPPERT JUNIOR, 2007).

A Norma Brasileira "NBR-5629/77 - Estruturas Ancoradas no Terreno, Ancoragens Injetadas no Terreno", assim como a sua reviso a "NBR-5629/96 - Estruturas de Tirantes Ancorados no Terreno", apresentam basicamente o conceito acima exposto, conforme pode ser visto na Figura 37.

Figura 37 Esquema tpico de tirante Fonte: Incotep, 2008

Sabe-se que o elemento de resistncia a trao utilizada na engenharia e de sua grande eficincia o ao, assim grande parte dos tirantes constitudo do

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mesmo, seja em fios, cordoalhas e o mais utilizado em barra. Com o desenvolvimento da engenharia, outros materiais j esto sendo empregados (polmeros) com alta capacidade de carga a trao e resistente a corroso, mas o uso destes ainda pouco difundido e pouco confivel (JOPPERT JUNIOR, 2007).

2.6.2.1 Princpios de Funcionamento

Yassuda & Dias (1998) descrevem que o tirante tem como funo bsica transmitir esforos externos de trao para o terreno atravs do bulbo. O atrito tolerado no trecho livre limitado e praticamente toda a carga transmitida para o bulbo feita atravs da barra de ao. O ao constituinte do tirante deve suportar os esforos com uma segurana adequada em relao ao escoamento e ter uma proteo contra corroso, conforme especificados na norma brasileira.

O bulbo deve garantir os esforos por arrancamento sem deformar em demasia devido s cargas de longa durao por efeito de fluncia tendo uma margem de segurana adequada. Os Valores do fator de segurana da NBR-5629/96 so de 1,75 e 1,5 com relao ao arrancamento para tirantes definitivos e provisrios respectivamente, e de 1,5 para fluncia (YASSUDA & DIAS, 1998).

2.6.2.2 Partes do Tirante

2.6.2.2.1 Cabea

Segundo Yassuda & Dias (1998) a cabea a parte do tirante que suporta a estrutura. Ela composta pelos seguintes componentes:

Placa de apoio: tem como funo distribuir as tenses sobre a estrutura e constituda por uma ou mais chapas metlicas. Sobre a estrutura de concreto a chapa deve ter um tamanho que produza sobre a mesma,

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tenses de compresso aceitveis, condicionando o clculo de puno. Cunha de grau: um elemento empregado para dar alinhamento adequado ao eixo do tirante em relao cabea. Os aos aplicados em tirantes tm alta resistncia trao, mas resistncia limitada flexo. O bloco de ancoragem onde o ao preso deve ficar prximo de 90 graus com relao ao eixo longitudinal do ao. Conforme a NBR 5629/96 denomina-se de bloco de ancoragem as peas que prendem o elemento tracionado na regio da cabea. Na prtica existem 3 tipos principais, por porcas e contra porca, por clavetes dentados ou cunhas e por botes.

2.6.2.2.2 Trecho Livre (Ll)

a parte do tirante onde o ao encontra-se isolado da calda de injeo. Os fios ou cordoalhas so normalmente engraxados, envoltos individualmente por tubos plsticos e em algumas situaes especiais o conjunto ainda protegido no interior de um tubo adicional para garantir proteo extra. Na transio entre os trechos livre e ancorado os tubos so vedados com massa plstica para no permitir o contato da calda de cimento com o tirante no trecho livre.(YASSUDA & DIAS, 1998).

2.6.2.2.3 Trecho Ancorado (Lb)

Encarregado de transmitir os esforos do tirante para o terreno, constitudo pela injeo de calda de cimento na proporo 0,5 entre os pesos de gua e cimento. Apresentam caractersticas diferentes, tanto de dimenses como de aderncia, devem ser considerados separadamente o comprimento necessrio para ancorar o ao na calda de cimento e o comprimento para ancorar a calda de cimento ao terreno (YASSUDA & DIAS, 1998).

Conforme a NBR 5629/96, o ao deve ter proteo dupla anticorrosiva no trecho ancorado e para solos muito agressivos a mesma prev a utilizao de uma

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bainha de proteo at mesmo no trecho ancorado. Para que o ao receba um envolvimento completo de calda no trecho ancorado so empregados espaadores plsticos, que mantm cada elemento um distanciamento mnimo com o solo, o qual varia entre 3 a 5 mm.

2.6.2.3 Tipos de Tirantes

2.6.2.3.1 Quanto a Vida til

Conforme a norma brasileira os tirantes podem ser divididos em 2 grupos quanto a sua vida til, os permanentes, destinado para obras com durao superior a 2 anos e os provisrios, destinados a obras com durao inferior a 2 anos. Para os tirantes provisrios que operarem com durao acima de 2 anos, a norma passa ao proprietrio as providencias para resguardar a segurana da obra.

2.6.2.3.2 Quanto a Forma de Trabalho

Os tirantes podem ser classificados como ativos e passivos, ativos so aqueles que esto permanentemente sob carga, independente de deformaes do terreno e da estrutura aos quais esto ligados, resumidamente so os tirantes protendidos. Os passivos so aqueles que no so colocados sob carga no incio de sua operao, portanto no protendido. A carga a qual foi dimensionado o tirante s comea a atuar quando o macio onde se ancora ou a estrutura a qual est ligado submetido a esforos. Na prtica raramente encontraremos um tirante trabalhando de forma passiva.bUma variao dos tirantes passivos os chumbadores, ou o grampo (soil-nailing) que so instalados sem pretenso (YASSUDA & DIAS, 1998).

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2.6.2.3.3 Quanto a Constituio

Segue a descrio segundo Joppert Junior (2007): Tirante monobarra: barra nica como elemento principal do tirante, usado freqentemente no final da dcada de 60 incio dos anos 70, com barras de CA-50A ou CA-60A, com tenses de escoamento de 500 MPa ou 600 MPa e com dimetros de 3/4 e 1.1/4. Com o passar dos anos surgiram no mercado barras de ao especial, com tenso de escoamento na ordem de 850 MPa e dimetros de 19 a 32 mm, com mossas em forma de filetes protuberantes, que funcionam como rosca e permitem tanto a emenda de luvas especiais, como a fixao de porca junto a cabea. Tirante de mltiplas barras: tirante com mais de uma barra compondo a parte resistente. De pouca utilizao no Brasil, sua concepo praticamente igual de mltiplos fios ou cordoalhas, a diferena est no bloco de ancoragem, pois o tirante de barras requer um bloco auxiliar com um sistemas de roscas e porcas que permitem a pretenso e a posterior incorporao do tirante. Tirantes de fios: so normalizados pela NBR-5629/77, nas quais os elementos devem ter uma rea mnima de 50 mm2, correspondente a uma barra de 8 mm. Comercialmente encontramos fios com dimetro de 8 mm e 9 mm, ao 150RN, 150RB, 160RN e 160RB (RN=relaxao normal e RB=relaxao baixa). A carga de trabalho do tirante proporcional a quantidade de fios que coloca-se montando de forma adequada, instalando-o em furos suficientemente largos. Na prtica o dimetro utilizado para tirantes de fios so executados em furos de dimetros prximos a H (93 mm=dimetro externo de uma coroa para rocha, ou 115 mm=dimetro externo de um revestimento para solo). A quantidade limite de fios da ordem de 12, o que atinge uma carga de 419 kN por tirante de trabalho permanente. Tirantes de Cordoalhas: tem o elemento resistente a trao formada por cordoalhas de ao. Comercialmente existem vrios tipos de cordoalhas, normalizadas na NBR-7483 e na EB-781/90, mas somente as de dimetros 11, 12,7 e 15,2 mm tem seo maior que 50 mm2, e podem

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ser encontradas nas categorias 175RN, 175RB, 190RN, 190RB. No Brasil ela est centrada sobre a cordoalha 12,7 mm de dimetro, com ao CP 190RB. Tirantes de materiais sintticos: fabricados com novos materiais como fibras de vidro, fibras de carbono, fibras de polister, so resistentes corroso e com elevada resistncia trao.

2.6.2.3.4 Quanto ao Sistema de Injeo

De acordo com Yassuda & Dias (1998) o sistema de injeo pode ser: Injeo em estgio nico: faz-se por ocasio do trmino da perfurao e instalao do tirante. Procedimento nos casos que o bulbo situa-se em material de boa capacidade de suporte, como as rochas ou utilizado para tirantes de barra que no sejam solicitados por cargas elevadas. Injeo em estgios mltiplos: Tirantes que dispem de um sistema auxiliar de injeo. Constitudo por um tubo de PVC, com dimetro usual entre 32 a 40 mm, com vlvula manchete a cada 0,5 m e 2,0 m. A vlvula uma borracha flexvel que recobre alguns pequenos furos abertos no tubo. aplicada uma calda com presso pela parte interna do tubo, fazendo com que a vlvula se abra (a borracha se levanta e deixa a calda passar), fechando automaticamente quando a presso cessa. A vlvula pode ser reinjetada a qualquer tempo, bastando que o tubo seja mantido limpo. Nos tirantes injetveis de estgios mltiplos, a injeo sempre feita em pelo menos em dois estgios bem distintos. O primeiro faz-se apenas um preenchimento do furo no terreno, com a injeo de calda a baixa presso com o objetivo de expulsar a gua acumulada no interior da perfurao, estgio conhecido como injeo de bainha; no segundo estgio, aps a pega da bainha (cerca de 10 horas), cada vlvula manchete injetada individualmente, at atingir a presso desejada ou o volume de calda mximo. Caso a presso no seja atingida, os estgios so repetidos com intervalos de tempo de 10 horas. Em solos de compacidade e consistncia medianas no necessrio mais que os

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estgios primrios e secundrios.

Figura 38 Tirante auto-injetvel Fonte: Incotep, 2008

2.6.2.4 Aspecto Geomtrico Quanto a Inclinao

De acordo com Fernandes (1990), em relao aos tirantes, o ideal seria que fossem na horizontal, na qual a componente eficaz de ancoragem a trao.

Problemas relacionados com execuo de furos e a introduo da calda de cimento tornam inconvenientes inclinaes menores que 10 com a horizontal. H certos casos que a inclinao chega a ser maior, em torno de 20 a 45 devido presena de obras nas vizinhanas da cortina que condicionam a inclinao da ancoragem. No Brasil a inclinao mxima para execuo de tirantes = 30.

2.6.2.5 Espaamento de Ancoragem

Segundo Ortigo (2000), o espaamento entre ancoragens deve ser tal que elimine a interao entre os bulbos ancorados e tambm em funo do dimensionamento estrutural da parede de concreto armado. Pinelo (1980) utilizou o mtodo dos elementos finitos para estudar a interao entre bulbos e recomendou utilizar espaamentos indicados na Figura 39 para eliminar este efeito.

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> 5 m

> 6 D (> 1 m)

min 0,15 H

H

Figura 39 Recomendaes para espaamento de ancoragem Fonte: Pinelo, 1980

2.6.2.6 Vantagens e Desvantagens no Uso de Tirantes

O grande mrito do tirante obter elevadas cargas com peas de pequeno porte. Esta vantagem da carga elevada comprovada nas provas de cargas de alta capacidade dos tirantes, usado para suporte de escoramento, apresenta uma limitao na carga imposta pela espessura da estrutura.(JOPPERT JUNIOR, 2007).

Na dcada de 60, era comum utilizar tirantes em contenes com cargas em torno de 200 kN, e com espaamento de 3 m, em placas de concreto armado de at 20 cm de espessura. Com o passar do tempo a tecnologia vem aprimorando estes itens, com uma tendncia em aumentar o espaamento entre tirantes, e conseqentemente elevao de sua carga, inclusive com a elevao da espessura e resistncia das estruturas de suporte. Outra vantagem a simplicidade construtiva, alm de que ele autoportante, ou seja, sempre possvel se construir tirantes de tal forma que a estrutura atirantada no requeira detalhes complexos de fundao (JOPPERT JUNIOR, 2007).

Quanto ao funcionamento, podemos usar o tirante aplicando-lhe uma carga ativa e todos podem ser testados individualmente (ensaios de recebimento), ou seja, um teste de 100% dos elementos construdos, representando uma garantia

D = dimetro do bulbo

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de qualidade a respeito das cargas (JOPPERT JUNIOR, 2007). Por outro lado a sua utilizao d-se na grande maioria a suporte de

paredes de arrimo (cortina atirantada), construdo muito prximos horizontal sua ancoragem feita por trs da parede. Considerando que o comprimento livre deve ser superior a 3 m e que os bulbos usualmente tm 5m ou mais, fica claro que o tirante avanar e penetrar no terreno vizinho, em grande parte dos casos. Outro aspecto que os tirantes so injetados sob presses superiores a 1 - 1,5 MPa, o que pode ocasionar elevadas deformaes ao solo, no trecho da ancoragem. Nos casos de atirantamento com mltiplas linhas de tirantes, podem causar deformaes acumulativas, levantando o terreno prejudicando obras existentes (JOPPERT JUNIOR, 2007).

Tirantes muito longos tendem a apresentar algum desvio, ocasionando riscos do desenvolvimento de atrito no trecho livre cujos valores podem superar os admitidos por norma, e por ser constitudos de ao, ocorre o risco da corroso. Finalizando o aspecto tcnico-econmico, tratando-se de um servio especializado, necessita-se equipe, equipamentos, tcnica e controle especial, o que deve ser avaliado sob o aspecto custo-benefcio (YASSUDA & DIAS, 1998).

Figura 40 Cabeas metlicas em processo de corroso Fonte: Solotrat, 2006

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3 METODOLOGIA

Este estudo caracterizou-se como uma pesquisa descritiva do tipo estudo de caso, que segundo Thomas e Nelson (2007), o tipo de pesquisa que envolve estudo profundo de um ou poucos objetos, de maneira que permita seu amplo e detalhado conhecimento.

3.1 Localizao da rea de Estudo

O talude objeto de estudo est localizado no bairro Centro, municpio de Florianpolis - SC, nas coordenadas geogrficas: longitudinal W -48.556611 e latitude S -27.589639o.

Figura 41 Mapa de Santa Catarina e Florianpolis Fonte: bevilaqua, 2008

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Figura 42 Foto area, detalhe da localizao da rea de estudo Fonte: Google Earth, 2009

3.2 Caracterizao Geolgica

A caracterizao geolgica do municpio de Florianpolis foi desenvolvida com base na coluna estratigrfica adotada na elaborao do mapa geolgico desenvolvido por Caruso Jr. (1993), na escala 1:100.000, conforme mostra a tabela 6.

Tabela 6 Coluna estratigrfica da Ilha de Santa Catarina, segundo Caruso Jr. (1993)

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3.2.1 Geologia Geral

Segundo Santos (1997), a geologia da Ilha de Santa Catarina pode ser descrita como um conjunto de rochas cristalinas, granitides e vulcanitos associados, representando o Ciclo Tectnico Brasiliano, cortados localmente por diques de diabsio de idade Juro-Cretcia, sobrepostos por coberturas sedimentares recentes, relativas aos eventos Tercirios / Quaternrios. As rochas cristalinas (gneas) constituem os morros, formando um conjunto de elevaes grosseiramente alinhadas na direo NE, ao longo de toda a ilha, conferindo a esta, um aspecto alongado como de uma cunha. Esses morros servem como anteparos para acmulo de material sedimentar, comumente retrabalhados, muitas vezes derivados dos prprios morros. Os granitides afloram sob a forma de mataces de mdio e grande porte e lajeados, usualmente apresentando uma alterao superficial bastante pronunciada.

3.2.2 Geologia Local

A rea objeto de estudo est inserida na Formao Sute Intrusiva Pedras Grandes, cuja rocha predominante o Granito Ilha (Figura 43). Segundo Caruzo Jr (1993), a maior parte das rochas da Ilha de Santa Catarina so compostas por esse granitide, ocupando aproximadamente 90% das ocorrncias rochosas da Ilha. O Granito Ilha apresenta granulao mdia a grosseira. Mineralogicamente constitudo por plagioglsio, k-feldespato, quartzo e biotita. Os modelos geomorfolgicos apresentados pelo Granito Ilha so de morros altos, fortemente dissecados, com encostas ngremes, onde afloram principalmente mataces de mdio a grande porte. Os afloramentos mais extensos ocorrem nas encostas, junto ao mar e nos topos dos morros. Esses afloramentos apresentam-se intensamente alterados, o que dificulta a amostragem dessas rochas. A cor sempre rosa ou cinza claro.

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Figura 43 Granito ilha Fonte: Santos, 1997

3.3 Procedimento da Pesquisa

Em um primeiro momento pesquisou-se todas as informaes necessrias execuo de estabilizao de taludes em literatura especializada para a produo do referencial terico.

Aps ter sido feito o embasamento terico, foi realizado o levantamento de informaes disponveis especficos sobre a geologia e geotecnia da rea em estudo, reunindo dados referentes para descrio. Os materiais usados nesta pesquisa foram amostras de solo coletadas em um talude do Colgio Catarinense, onde estava localizada a arquibancada do campo de futebol.

Para a anlise de estabilidade do talude em estudo, foram aplicados dois mtodos Mtodo Brasileiro de Atirantamento (1957) e Mtodo de Bishop Simplificado (1955), j descritos anteriormente.

Aps o dimensionamento dos tirantes pelo mtodo Brasileiro de Atirantamento (1957) realizou-se a verificao do mesmo utilizando para comparao o mtodo de Bishop Simplificado (1955).

De posse dos valores de fora de ancoragem dos tirantes, iniciou-se a etapa de dimensionamento da cortina atirantada e detalhamento da mesma, bem como o levantamento de custos para execuo.