ATUALIZAÇÃO DAS SOLUÇÕES DE ENGENHARIA DO …Projeto de Contenções. A presente Minuta é constituída dos volumes descritos a seguir: ... ATUALIZAÇÃO DAS SOLUÇÕES DE ENGENHARIA

ATUALIZAÇÃO DAS SOLUÇÕES DE ENGENHARIA DO PROJETO EXECUTIVO DE ENGENHARIA PARA RECUPERAÇÃO E

RESTAURAÇÃO DO PAVIMENTO DA ESTRADA UNIÃO E INDÚSTRIA

Rodovia: Estrada União Indústria

Trecho: Município de Petrópolis – Divisa RJ/MG

Sub-trecho: Trevo de Acesso à Petrópolis (entr. Rua 13 de Maio) – Entr. Acesso a Pedro do Rio

Segmento: km 0,00 ao km 24,70

Extensão: 24,70km

Código SNV: 040BRJ9600 a 040BRJ9650

Lote: Único

VOLUME 3B – MEMÓRIA DE CÁLCULO DE ESTRUTURAS

JULHO /2018

REPÚBLICA FEDERATIVA DO BRASIL

MINISTÉRIO DOS TRANSPORTES, PORTOS E AVIAÇÃO CIVIL DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTE – DNIT

SUPERINTENDÊNCIA REGIONAL DO DNIT NO ESTADO DO RIO DE JANEIRO

ATUALIZAÇÃO DAS SOLUÇÕES DE ENGENHARIA DO PROJETO EXECUTIVO DE ENGENHARIA PARA RECUPERAÇÃO E

RESTAURAÇÃO DO PAVIMENTO DA ESTRADA UNIÃO E INDÚSTRIA

Rodovia: Estrada União Indústria


Sub-trecho: Trevo de Acesso à Petrópolis (Entr. Rua 13 de Maio) – Entr. Acesso a Pedro do Rio


Extensão: 24,70km

Código SNV: 040BRJ9600 a 040BRJ9650

Lote: Único

VOLUME 3B – MEMÓRIA DE CÁLCULO DE ESTRUTURAS

Supervisão: Diretoria de Planejamento e Pesquisa

Coordenação: Coordenação Geral de Desenvolvimento e Projetos / Coordenação de Projetos

Fiscalização: Superintendência Regional do DNIT no Estado do Rio de Janeiro

Elaboração: JDS Engenharia e Consultoria Ltda

Contrato: SRRJ/DNIT-0001/2018-00

Processo Nº: 50607.001251/2017-15

Edital RDC Eletrônico Nº: 366/2017-07

JULHO /2018

REPÚBLICA FEDERATIVA DO BRASIL

MINISTÉRIO DOS TRANSPORTES, PORTOS E AVIAÇÃO CIVIL DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTE – DNIT

SUPERINTENDÊNCIA REGIONAL DO DNIT NO ESTADO DO RIO DE JANEIRO

ATUALIZAÇÃO DAS SOLUÇÕES DE ENGENHARIA DO PROJETO EXECUTIVO DE ENGENHARIA PARA RECUPERAÇÃO E RESTAURAÇÃO

DO PAVIMENTO DA ESTRADA UNIÃO E INDÚSTRIA VOLUME 3B

-1-

1. SUMÁRIO



-2-

SUMÁRIO

2. APRESENTAÇÃO .............................................................................................................. 4

3. MEMÓRIA DE CÁLCULO DE ESTRUTURAS ................................................................. 10

3.1 MEMÓRIA DE CÁLCULO NOVAS CONTENÇÕES ......................................................... 10

3.2 MEMÓRIA DE CÁLCULO DAS CONTENÇÕES DO PROJETO ORIGINAL ................... 39

4. TERMO DE ENCERRAMENTO ....................................................................................... 46



-3-

2. APRESENTAÇÃO



-4-

2. APRESENTAÇÃO

A JDS Engenharia e Consultoria Ltda., apresenta à consideração do Departamento Nacional

de Infraestrutura de Transportes – DNIT, através da Superintendência Regional do DNIT no Estado do Rio de Janeiro, o Volume 3B – Memória de Cálculo de estruturas, referente aos serviços de “Atualização das Soluções de Engenharia do Projeto Executivo de Engenharia para Recuperação e Restauração do Pavimento, da Estrada União e Indústria”, considerando:

Rodovia: Estrada União e Indústria


Subtrecho: Trevo de Acesso à Petrópolis (Entrº. Rua 13 de Maio) - Entr. Acesso a Pedro do Rio


Extensão: 24,7 km

Código do SNV: 040BRJ9600 a 040BRJ9650

N° do Contrato: SRRJ/DNIT-00001/2018-00

N° Processo: 50607.001251/2017-15

Prazo Contratual: 180 dias consecutivos

Data da Assinatura do Contrato: 11/01/2018

Data de Publicação no DOU: 12/01/2018

Data da Ordem de Serviço: 15/01/2018

Vigência do Contrato: 15/01/2018 a 13/07/2018

O objeto do presente projeto contempla a atualização das soluções de Engenharia através de

levantamentos a serem realizados no pavimento, nos dispositivos de drenagem, dispositivos de

sinalização e nos taludes da rodovia, em consonância com o item 3.1 do Termo de Referência

do Edital RDC Eletrônico nº 366/2017-07.

A atualização envolveu alterações nos itens a seguir listados: Levantamento Histórico

Cadastral do Pavimento Existente, Estudos de Tráfego, Estudos Geotécnicos, Estudos

Topográficos, Estudos Hidrológicos, Vistoria de Obras–de-Arte Especiais, Estudos Ambientais,

Projeto de Drenagem, Projeto de Reabilitação do Pavimento Existente, Projeto de Sinalização,

Projeto de Obras Complementares, Projeto de Contenções (novas contenções), Orçamento e

Plano de Execução das Obras do projeto existente.

Vale ressaltar, que a extensão do trecho da Rodovia originalmente apresentada no Projeto

Executivo de Recuperação e Restauração da Estrada União e Indústria de 24,3km, passou

para 24,7km, em virtude da necessidade de realizar ajustes no estaqueamento do projeto

original, resultando também em uma nova materialização em campo. Todos os projetos foram

adequados ao novo estaqueamento.



-5-

Para a elaboração da adequação das soluções foi consultado o Projeto Executivo de

Recuperação e Restauração da Estrada União e Indústria aprovado pela SRERJ/DNIT

pela portaria nº 035 de 11/04/2014.

A seguir está descrito, na íntegra, o objeto do presente Projeto:

a) Atualização dos levantamentos envolvendo:

Novas pesquisas de tráfego;

Novos levantamentos topográficos (nos dois novos locais de contenção de encostas);

Atualização do levantamento histórico cadastral do pavimento existente;

Novos levantamentos das condições funcionais e estruturais do pavimento;

Novas sondagens e ensaios do subleito e pavimento existente (onde necessário caso

alguma das novas soluções requeira);

Novos levantamentos e cadastros dos dispositivos de drenagem (de grota, superficial e

profunda);

Novas sondagens à percussão/rotativas (nos dois novos locais com problemas de

estabilidade);

Atualização da Vistoria das Obras-de-Arte Especiais e;

Atualização do levantamento cadastral da sinalização vertical e horizontal existente.

b) Atualização das soluções do Projeto envolvendo:

Atualização das soluções do projeto de Reabilitação do Pavimento;

Atualização das soluções constantes no projeto de Drenagem (superficial e profunda) e

OACs. Inclui ainda os estudos/adequação de Drenagem Urbana;

Inclusão do Projeto de 02 Contenções;

Atualização das soluções das Obras-de-Arte Especiais;

Atualização das soluções da sinalização horizontal e vertical existente.

Atualização do Componente Ambiental.

Conforme descrito no edital, item 4.4.1, alguns itens de projeto serão reeditados

obedecendo as soluções do projeto original, a reedição englobará somente o

georreferenciamento no datum horizontal SIRGAS 2000 e a adequação ao novo

estaqueamento.

Os itens que serão reeditados são os a seguir listados:

Estudos de Segurança de Trânsito;

Estudos Topográficos (Contenções e Interseções);



-6-

Projeto Geométrico;

Projeto de Terraplenagem;

Projeto de Interseções e

Projeto de Contenções.

A presente Minuta é constituída dos volumes descritos a seguir:

Volume 1 – Relatório do Projeto e Documentos para Licitação (Tomos I e II)

Este Volume tem a finalidade de dar uma visão geral do projeto, constituindo-se basicamente

em seu extrato e destina-se a fornecer um conhecimento geral a técnicos e firmas construtoras,

na execução da obra. Para tanto ele reúne todos os elementos necessários à elaboração da

proposta para a concorrência de obras, bem como as instruções para sua elaboração.

É apresentado em formato A4.

Volume 2 – Projeto de Execução (Tomos I a IV)

Este Volume contém as plantas, perfis, seções transversais-tipo, desenhos, quadros e demais

elementos gráficos necessários à execução dos projetos.

É apresentado em formato A3, A2 e A1.

Volume 3 – Memória Justificativa (Tomos I, II e III)

Este Volume contém as memórias justificativas dos estudos e projetos elaborados, com a

exposição das metodologias adotadas e os resultados obtidos em cada etapa dos estudos e de

cada projeto específico.


Volume 3A – Estudos Geotécnicos e de Avaliação do Pavimento (Tomos I e II)

Este Volume contém os elementos obtidos nos estudos geotécnicos, tais como boletins de

sondagens e resultados dos ensaios do subleito, além da pesquisa de matérias para

pavimentação da mesma, contendo as características das pedreiras, areais e jazidas.


Volume 3B – Memória de Cálculo de Estruturas

Este Volume contém as memórias de cálculo dos projetos de estruturas.


Volume 3C – Memória de Cálculo dos Volumes e Notas de Serviço de Terraplenagem

Este volume contém as memórias de cálculo dos volumes de terraplenagem e respectivas

notas de serviço.




-7-

Volume 3E – Relatório de Avaliação Ambiental

Este Volume se constitui no documento básico para os entendimentos do DNIT com o órgão

ambiental competente, para proceder ao licenciamento do empreendimento.


Volume 4 – Orçamento e Plano de Execução da Obra (Tomos I e II)

Este Volume apresenta a metodologia e critérios utilizados para obtenção dos preços dos

serviços para elaboração do Orçamento da Obra e contém os quadros resumos,

demonstrativos, DMT’s e as composições de custo unitário dos itens constantes na tabela de

preços do DNIT.

Volume 4A – Orçamento e Plano de Execução da Obra sem desoneração (Tomos I e II)

Este Volume apresenta a metodologia e critérios utilizados para obtenção dos preços dos

serviços para elaboração do Orçamento da Obra sem desoneração e contém os quadros

resumos, demonstrativos, DMT’s e as composições de custo unitário dos itens constantes na

tabela de preços do DNIT. É apresentado em formato A4.


JDS Engenharia e Consultoria LTDA

Apresenta-se a seguir o mapa de situação.



-8-

Figura 2.2-1 – Mapa de Situação



-9-

3. MEMÓRIA DE CÁLCULO DE ESTRUTURAS



-10-

3. MEMÓRIA DE CÁLCULO DE ESTRUTURAS

3.1 MEMÓRIA DE CÁLCULO NOVAS CONTENÇÕES

As soluções apresentadas neste capítulo referem-se aos locais definidos no Edital (estacas 70

e 71) que apresentam problema de estabilidade de encosta. Foram definidas diferentes

soluções para cada trecho a montante e a jusante. O detalhamento das soluções do projeto de

contenção será descrito a seguir.

Os estudos avaliaram a estabilidade das problemáticas identificadas em campo, buscando-se

soluções que garantissem um fator de segurança considerado satisfatório. Como fator de

segurança satisfatório foi adotado 1,5, conforme preconiza a norma NBR 11682/2009-

Estabilidade de Encostas para a situação em que deseja-se nível de segurança contra danos a

vidas humanas como alto e contra danos e materiais como médio.

As análises de estabilidade global e local das cortinas atirantadas e solo grampeado foram

realizadas pelo Método de Spencer, através do software SLOPE/W da GEO-SLOPE

International Ltda e/ ou Método de Costa Nunes (Método Brasileiro). Este último método

estabelece qual o fator de segurança atual sem as ancoragens e com as ancoragens, levando

em conta que as ancoragens ativas (tirantes) devem ser ancoradas para além de uma

superfície cujo fator de segurança seja de 1,5 em relação à cunha crítica de ruptura.

Foi considerado nos cálculos sobrecarga mínima de 20kPa para as estruturas de contenção a

jusante da pista.

Os parâmetros geotécnicos considerados são apresentados ao longo dos dimensionamentos.

Estes foram adotados considerando as investigações conduzidas, a bibliografia existente, a

experiência da equipe técnica envolvida e as retroanálises das situações atuais, considerando

as rupturas ocorrentes na face dos taludes de montante, de ocorrência relatada mediante

precipitações intensas típicas da região, e as trincas existentes na pista, indícios da

instabilidade de jusante. A rocha foi adotada como impenetrável nas análises de equilíbrio

limite.

As tensões de aderência calda/maciço de solo ou rocha foram estimados com base nas

recomendações da NBR 5629, Fundação GeoRio e bibliografia existente. No início da

execução das soluções devem ser realizados ensaios de arrancamento para aferir as tensões

de aderência utilizadas.

Os elementos de contenção do maciço rochoso foram dimensionados por equilíbrio de forças,

levando em conta as condições geométricas das feições rochosas e suas descontinuidades,

bem como a condição crítica de alteração da descontinuidade.

O sistema composto por tela metálica, grampos e cabos de aço para proteção superficial do

maciço rochoso, nos pontos com susceptibilidade a queda de blocos e lascas, foi realizada

pelo programa MacRo Studio 3.0, de domínio público, que leva em conta a presença de uma

espessura intemperizada da superfície do maciço, capaz de individualizar elementos que se

desprendem e podem vir a cair.



-11-

3.1.1. Cortina Atirantada Montante

Parâmetros

Tabela 1 – Parâmetros utilizados no dimensionamento

Solo

Peso

Específico

(kN/m³)

Coesão

(kPa)

Ângulo de

Atrito (°)

Tensão de

aderência

barra-maciço

(kPa)

Solo 25 20 35 240

Características dos materiais

Tirantes em barras de aço ∅25mm com rosca em toda a extensão, carga de trabalho de 280kN

e carga de ensaio de 490kN, confeccionadas em aço com tensão de escoamento de 670MPa e

tensão de ruptura de 800MPa



-12-

20 kPa H = altura da cunha ativa

35 o a = inclinação da barra de ancoragem

25 kN/m3i = inclinação da face do muro

15 kN/m3d = inclinação do terreno

b = ângulo entre a ancoragens e a superfície de deslizamento

H (m)= 6.3 Segmentos da cunha crítica qanc = plano de ancoragem

i (º) = 90 BD (m)= 2.91 AB (m)= 6.30 qcrít . = inclinação da superfície de deslizamento

d (º)= 50 AD (m)= 5.59 BC (m)= 13.44 q = sobrecarga

b ()= 83 DC (m)= 13.12 AC (m)= 18.71 kh = coeficiente de aceleração sísmica horizontal

qcrít . ()= 62.5 kv = coeficiente de aceleração sísmica vertical

a ()= 20 Coef. de aceleração FSproy = Fator de segurança do projeto

FSproy = 1.5 s/ sismo sísmica no solo FSmín = Fator de segurança mínimo sem ancoragem

FSproy = 1 c/ sismo kh = 0 s = espacamento entre tirantes

q (kPa)= 0 kv = 0 Fanclaje = Força na ancoragem

Qtrab= Carga de trabalho da ancoragem

27.21 m2 l = Comprimento da superfície de deslizamento

Peso da cunha crítica= 680.34 kN/m D = diâmetro do furo

Peso devido a sobrecarga (PQ)= 0.00 kN/m d = diâmetro da barra de ancoragem

Peso total sem sismo (Pt)= 680.34 kN/m qs = adêrencia nata de ciemento - rocha

Peso total com sismo (Ps)= 680.34 kN/m la = Comprimento da ancoragem

Força total horizontal com sismo (Fhorsismo)= 0.00 kN/m fy k (Mpa)= Tensão de fluência da barra de ancoragem

Força vertical total com sismo (Fsismov ertical)= 0.00 kN/m fmin = fator de minoração para resistência do aço

Força de coesão na cunha crítica (C')= 374.20 kN/m fred = fator de redução de aderência do aço

fck (MPa)= Resistência característica do concreto

fminconcreto = fator de minoração para resistência do concreto

tub (MPa)= Esforço de aderência

Sem ancoragem: FSmín = c x l cos (qcrít) = 0.976 S/sismo

P x sen(qcrít - f) 0.976 C/sismo

l = FSproy = 1.54 S/sismo

FSmín 1.02 C/sismo

Força mínima na ancoragem Fanc = (l - 1) x P x sen(qcrít - f) = 162.5 kN/m S/sismo

l x cos(b-f)

Fanc = (l - 1) x [ P x sen(qcrít - f) + Fhorsismo x cos(qcrít - f) ] = 11.3 kN/m C/sismo

l x cos(b-f)

Qtrab (kN)= 280 s = 3.45 m ev 3.50

n = 2 175.0 kN/m 2 Balanços 1.40

Qtrabtotal (kN)= 560 s Adotado = 3.20 m Verificação: Ok!

.

FSancoragem =

q FS

46 1.57 OK!

qanc = 46

Ancoragem nata de cimento - rocha

D (m)= 0.1 la = Qensaio = 6.5 m

qs (kN/m²)= 240 D*p*qs

Qensaio (kN)= 490

Ancoragem barra - nata de cimento

d (m)= 0.032 la > d*fy k*fred = 0.63 m

fy k (Mpa)= 800 4*fmin tub

fmin = 1.93

fred = 1

fck (MPa)= 20

fminconcreto = 1.4

tub (MPa)= 5.3

CORTINA ATIRANTADA MONTANTE

Parâmetros do solo atrás da face do muro

Coesão efetiva(c') =

Ángulo de atrito interno efetivo(j') =

Peso específico natural (gnat) =

Peso específico submerso (g'sub) =

Área da cunha crítica=

Carga por coluna:

Plano de ancoragem

c /g x H

(0,5x sen(i-q) x sen(q-f))/ sen(i)*cos(f)

Comprimento da ancoragem

q

a b

d



-13-

3.1.2. Contrafortes Atirantados


Tirantes em barras de aço f25mm com rosca em toda a extensão, carga de trabalho de 280kN


tensão de ruptura de 800MPa.

DADOS

4.0 53.0 15.0

2.5 35.0 4.0

6.0 0.0 280.0

60.0

27.0

1620.0

Onde:

-->Forças do bloco -->Forças do Tirante

= 1293.8 kN = 419.6 kN

= 682.7 kN = 727.1 kN

= 0.0 kN

-->No equilíbrio temos:

1.6

596.9 kN

Volume (m3)

gr (kN/m3)

P (kN)

FS

L (m) d ( 0

) n (und)

B (m) c (kPa) Ct (kN)

ESTABILIDADE DE BLOCOS ROCHOSOS

Bloco Talude-Solo Tirante

H (m) a ( 0

) b ( 0

)

H - Altura do bloco;L - Largura do bloco;B - Base do bloco;

gr - Peso específico do material do bloco;P - Peso do bloco;

a - Inclinação do talude;

d - Ângulo de atrito entre o bloco e o solo ou rocha;c - Coesão entre o bloco e o solo ou rocha;

b - Inclinação do tirante;n - Número de tirantes;Ct - Carga de trabalho dos tirantes;T - Força necessária para estabilização do bloco (FS=1,0);FS1 - Fator de Segurança sem tirante.FS2 - Fator de Segurança com tirante.



-14-

3.1.3. Grelha Atirantada 1





DADOS

10.0 31.0 15.0

3.0 35.0 12.0

20.0 0.0 280.0

600.0

27.0

16200.0

Onde:


= 8343.6 kN = 2334.1 kN

= 9723.2 kN = 1692.4 kN

= 0.0 kN


1.90

-1151.2 kN



H (m) a ( 0

) b ( 0

)

L (m) d ( 0

) n (und)


Volume (m3)

gr (kN/m3)

P (kN)

FS








-15-

Neste caso, o número de tirantes foi definido não só em função do fator de segurança mínimo,

mas também da distribuição geométrica dos mesmos na encosta.

3.1.4. Grelha Atirantada 2





DADOS

13.0 32.0 15.0

3.0 35.0 12.0

18.0 0.0 280.0

702.0

27.0

18954.0

Onde:


= 10044.1 kN = 2291.5 kN

= 11255.1 kN = 1720.7 kN

= 0.0 kN


1.67

Volume (m3)

gr (kN/m3)

P (kN)

FS

L (m) d ( 0

) n (und)




H (m) a ( 0

) b ( 0

)








-16-

3.1.5. Solo grampeado verde

Parâmetros


Solo Peso

Específico (kN/m³)

Coesão (kPa)

Ângulo de Atrito (°)

Tensão de aderência

(kPa)

Aterro Solo/ Matacões

18 15 35 80


Grampos

Grampos em barras de aço f25mm com rosca em toda a extensão, carga de trabalho de

160kN, confeccionadas em aço com tensão de escoamento de 550MPa e tensão de ruptura de

750MPa.

Geomanta (trecho apenas de solo)

Geomanta reforçada composta por filamentos de polipropileno e reforço metálico em tela de

aço, tipo 8x10cm com recobrimento adicional em PVC mínimo de 0,40 mm em malha

hexagonal de dupla torção (NBR 10514).

Estabilidade – Condição Atual - Retroanálise

1.0

Distância

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38

Ele

vação

660

670

680

690



-17-

Estabilidade – Condição Futura

3.1.6. Sistema com tela metálica cabos verticais e grampos

Sistema de tela metálica, cabos verticais e grampos

Tela metálica composta de malha hexagonal de dupla torção do tipo 8x10 cm com diâmetro do

arame 2,7 mm, associada a cabos de aço de 6 mm, revestido com PVC, dispostos

longitudinalmente a cada 50 cm a resistência longitudinal à tração do conjunto tela + cabos

verticais deve ser ≥89 kN/m diâmetro total do cabo com revestimento de PVC é de 8 mm.

Os cabos verticais que estão associados a tela deverão ter uma resistência nominal à tração

na ruptura de 1770 N/mm² e carga mínima de ruptura de 22,8 kN.

Os cabos de aço para ancoragem horizontal inferior e superior deverão ter resistência nominal

do aço 1770 N/mm², galvanizado - (6x19), 16 mm de diâmetro, carga de ruptura ≥160 kN.

Grampos de fixação

Grampos em barras de aço f25mm com rosca em toda a extensão, carga de trabalho de

160kN, confeccionadas em aço com tensão de escoamento de 550MPa e tensão de

escoamento de 750MPa, instalados em furos ∅63mm em rocha ou em furos de ∅100mm em

solo.

1.5

Distância

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38

Ele

vação

660

670

680

690



-18-



-19-



-20-

3.1.7. Cortina Atirantada Jusante

Parâmetros


Solo Peso

Específico (kN/m³)

Coesão (kPa)

Ângulo de Atrito (°)

Tensão de aderência

barra-maciço (kPa)

Aterro Solo/ Matacões

19 5 35 -

Rocha Impenetrável 400kPa




tensão de ruptura de 800MPa

Estabilidade – Condição Atual - Retroanálise

1.1

Distância

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

Ele

va

çã

o

650

660

670

680

Material

Aterro

Rocha



-21-

Estabilidade – Condição Futura

Detalhamento

A estrutura da Cortina Atirantada de Jusante é composta de estacas do tipo raíz com diâmetro

de 400mm nos primeiros 10 metros de profundidade e em seguida fixada na rocha 1,5metros

com Diâmetro de 285mm. Estas estacas são coradas com uma viga de 50cm x 50cm de seção

transversal na sua parte superior.

As estacas são espaçadas de 1,45 metros de distância entre eixos.

Entre as estacas são aplicadas cargas estabilizantes por meio de tirantes que trabalharão

submetidos a 280kN de força. A carga de teste destes tirantes é de 490kN.

As cargas serão transferidas dos tirantes para as estacas por meio de duas linhas de vigas de

50cm x 50xm de seção transversal.

A estrutura da cortina, portanto, estabiliza o terreno por meio das cargas dos tirantes que

transferem força e tensão para as estacas por meio das duas linhas de vigas.

Referências Normativas

Os cálculos estruturais, verificações de segurança bem como concepção do projeto levou me

conta as recomendações e considerações das seguintes referencias normativas:

ABNT NBR 6118 – Projeto de Estruturas de Concreto – Procedimento;

ABNT NBR 8681 – Ações e Segurança nas Estruturas - Procedimento;

1.6

Distância

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

Ele

vação

650

660

670

680

Material

Aterro

Rocha



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ABNT NBR 14934 – Execução de Estruturas de Concreto – Procedimento;

AASHTO LRFD – Bridge Design Specification – American Association of State Highway

and Transportation Official.

Materiais e Especificações gerais

Concreto fck ≥ 30MPa;

Modulo de Elasticidade Secante = 26838 MPa

Cobrimento = 4,0cm

Aço CA50A, fyk ≥ 500MPa

Módulo de Elasticidade Aço = 210 GPa

Desenhos

O projeto concebeu os seguintes desenhos de arranjo e forma:



-23-



-24-

Análise

As análises e cálculos dos esforços de Momento Fletor, Cortante e Carga Axial foram feitas

com uso do programa de elementos fintos SAP2000. Foram simulados as piores condições de

carregamento nas estruturas das estacas e vigas considerando a condição de contorno do solo

contido e engastamento na rocha.

Um modelo foi feito com uso do software com elementos de barras simulando comportamento

das estruturas lineares de vigas e estacas.

As estacas foram consideradas engastadas na rocha. Ao longo de sua altura foram aplicadas

molas, de acordo com as características do terreno demonstrado nas sondagens, para simular

a restrição elástica ao deslocamento proporcionado pelo solo nas estacas. O coeficiente de

mola utilizado para o terreno foi de k=1575 kN/m a cada 0,5 metro linear das estacas.

Modelo

O modelo utilizado no calculo dos esforços é demostrado na figura abaixo:



-25-

Carregamentos

As cargas consideradas na estrutura foram:

. Peso Próprio dos Elementos estruturais - Calculados pelo programa a partir das

seções transversais atribuída aos elementos e considerando o peso específico

do concreto armado com 25kN/m³;

. A carga de trabalho de 280kN foi aplicada no modelo sob a forma de

componentes verticais e horizontais já que os tirantes estão previsto de serem

inclinados com ângulo de 25º. Sendo assim:

Ftrab, tirante, y = 280.sen25 = 118,3 kN

Ftrab, tirante, x = 280.cos25 = 253,8 kN



-26-

. A carga de Teste de 490kN também foi aplicada no modelo sob a forma de

componentes verticais e horizontais já que os tirantes estão previsto de serem

inclinados com ângulo de 25º. Sendo assim:

Fteste, tirante, y = 490.sen25 = 207,1 kN

Fteste, tirante, x = 490.cos25 = 444,4 kN

Para determinação dos esforços de cálculo foi considerada a ação das forças combinadas

sendo:

Comb1 = Pp+Ftrab,tir

Comb2 = Pp+Fteste,tir

Os esforços de Carga axial, Esforço Cortante e Momento Fletor mais combinados mais

desfavoráveis foram extraídos das combinações de carregamentos e foram usados para o

dimensionamento das estruturas.

Esforços Solicitantes

São mostrados a seguir os esforços nas estacas:

Momento Fletor



-27-

M22 (kN.m)

M33 (kN.m)



-28-

Esforço Cortante

V22 (kN)

V33 (kN)



-29-

Carga Axial (kN)

Para as vigas atirantadas foram encontrados os seguintes esforços mais desfavoráveis:

Momento Fletor

M22 (kN.m)



-30-

M33 (kN.m)

Esforço Cortante

V22 (kN)



-31-

V33 (kN)

Força Axial (kN)



-32-

Para a viga de coroamento sobre as estacas foram encontrados os seguintes esforços mais

desfavoráveis:

Momento Fletor

M22 (kN.m)

M33 (kN.m)



-33-

Esforço Cortante

V22 (kN)

V33 (kN)



-34-

Cargas Axial (kN)

Dimensionamento

O dimensionamento das armaduras das estacas foi feito levando em conta a flexão composta

obliqua e os mais desfavoráveis resultados concomitantes obtidos.

Estacas trecho f400mm:

Na mesma localidade da estaca obteve-se:

M22 = 229 kN.m => M22d = 321 kN.m

M33 = 0,3 kN.m => M33d = 0,98 kN.m

F = - 235 kN (Compressão) => Fd1 = -235kN (A compressão agindo favoravelmente na flexão

composta aliviando esforço de tração) e Fd2 = -330kN (Compressão piorando a condição de

compressão no concreto)



-35-

Estacas trecho f285mm:

Na mesma localidade da estaca obteve-se:

M22 = 91,5 kN.m => M22d = 128 kN.m

M33 = 1 kN.m => M33d = 1,4 kN.m

F = - 456 kN (Compressão) => Fd1 = -456kN (A compressão agindo favoravelmente na flexão

composta aliviando esforço de tração) e Fd2 = -639kN (Compressão piorando a condição de

compressão no concreto)



-36-

Esforço cortante na Estaca

O esforços cortantes máximos para o trecho f400mm:

V22= 3kN

V33 = 266kN => Vd = 372,4kN Asw = Estribos helicoidais f10mm com passo de 10cm.

O esforços cortantes máximos para o trecho f285mm:



-37-

V22= 1kN

V33 = 61kN => Vd=85,4kN Asw = Estribos helicoidais f10mm com passo de 10cm

Viga Atirantada

Momentos Fletores Máximos e Esforço Axial

M22 = 252kN.m => Md = 352,8kN.m

M33 = 60kN.m => Md = 84kN.m

Fmáx = 31kN => Fd= 43,4kN

Asadotado = 25,12cm² ou 8 f20mm em cada face, já considerado o efeito de fissuração.

Esforço Cortante

V22 = 114 kN => Aswnec = 8,0 cm²/m => f8c12,5 estribos simples (dois ramos)

V33 = 251 kN => Aswnec = 8,0 cm²/m => f8c12,5 estribos simples (dois ramos)

Viga Coroamento

Momentos Fletores Máximos

M22 = 107kN.m => Md = 149,8kN.m

M33 = 23kN.m => Md = 32,2 kN.m



-38-

Fmáx = -33kN => Fd = - 33kN ou Fd = - 46,2kN

Asadotado = 10cm² ou 5 f16mm em cada face, já considerado o efeito de fissuração.

Esforço cortante

V22 = 30 kN => Aswmín = 5,8cm²/m => f8c15 estribos simples (dois ramos)

V33 = 33 kN => Aswmín = 5,8cm²/m => f8c15 estribos simples (dois ramos)

3.1.1 Conclusão

Os resultados obtidos através das análises e verificações realizadas e descritas nesta memória

de cálculo mostram que a estrutura está satisfatoriamente dimensionada e adequada ao

carregamento proposto para a sua utilização.

Podemos concluir, então, que as estruturas, manterão sob as condições analisadas sua

integridade com segurança no pleno uso de suas instalações.



-39-

3.2 MEMÓRIA DE CÁLCULO DAS CONTENÇÕES DO PROJETO ORIGINAL

A seguir apresenta-se a memória de cálculo geotécnico e estrutural das cortinas atirantadas

realizadas pela Empresa Engesur, demonstrada para a seção–típica da maior altura da cortina,

igual a 4,50m. Segue a identificação e localização (novo estaqueamento) das contenções

projetadas pela Engesur:

CO-01 - E96+13,30 A E100+17,30;

CO-02 – E545+9,10 A E547+5,10;

CO-03 – E558+18,00 A E561+6,00

3.2.1. Perfil Geotécnico

O perfil geotécnico local se caracteriza pela ocorrência de uma capa de aterro superficial de

altura máxima da ordem de 3m seguido de solo residual de compacidade ou consistência

média conforme ilustram os resultados apontados pelos respectivos relatórios de sondagens

executadas em cada um dos locais.

A cortina, nesta obra terá espessura de 25cm.

Para melhor compatibilização com os procedimentos construtivos, esta memória de cálculo da

seção de maior altura terá, como premissa, a distribuição pré-estabelecida de 2 linhas verticais

de tirantes espaçadas a cada 2,5m, com balanço de 1,0m.

3.2.2. Seção Típica de Cálculo das Cortinas, com Definição do Perfil Geotécnico Médio Representativo Local e Parâmetros Geotécnicos Principais

O terreno natural, na posição das cortinas, não está recebendo, na prática, nenhum acréscimo

de pressão em relação à sua situação primitiva, pois a geometria de projeto não acrescenta

altura de terra acima do greide da rodovia. Portanto as obras não despertarão pressões, no

terreno de fundação, acima do já solicitado.

De qualquer modo, até porque há ocorrência de manto rochoso em alguns casos, próximo à

superfície do terreno, pode-se atribuir um mínimo de Pressão Admissível no solo de menor

consistência da ordem de 2,0kg/cm2, podendo alcançar um valor acima de 4,0kg/cm2 nos

pontos de ocorrência de alteração de rocha.

Como a altura útil de obra de contenção não alcança 5m de terra, se atribuirmos um valor de

1,8kg/m3 para o peso especifico aparente deste solo, a pressão solicitante permanente média

não ultrapassa 5,0 x 1,8 = 9,0 t/m2 ou 0,9kg/cm2, bem abaixo da menor taxa do solo.

A carga distribuída Q=2,5t/m2, atribuída à sobrecarga decorre de uma avaliação numérica

simples e conservadora de se admitir o Trem Tipo Rodoviário atual de 45t distribuído, na pior

hipótese, na área de projeção do trem tipo ( 3,0m x 6,0m). Logo, Q = 45t /(3 x 6) = 2,5t/m2.



-40-

O ângulo de declividade dos tirantes foi instruído como 1,0V:4,0H para obrigar os tirantes a um

mergulho da ordem usualmente praticada de ~15º., de modo a garantir a não interferência dos

tirantes mais superiores com alguma instalação ou rede de serviços existente na rodovia

A Figura 3.2-1, da folha seguinte, representa os croquis da seção típica de cálculo das

cortinas. Foram adotados, como parâmetros geotécnicos de cálculo, os equivalentes aos de

um aterro em repouso, desprezada a coesão (se for adotada coesão para uma altura baixa da

cortina, os empuxos ficarão bastante reduzidos, contra uma posição mais conservadora a ser

adotada para cortina baixa).

Aterro em repouso com desprezo da coesão:

Fi = ângulo de atrito interno aparente equivalente = 26º

C= coesão aparente = 2,0t/m2 (desprezada a coesão, a favor da segurança)

G = peso específico aparente saturado =2,0tf/m3

Ka = coeficiente de empuxo ativo = ~0,39 √Ka=0,62

Q = sobrecarga na plataforma de topo = 2,5t/m3

Não há registro de ocorrência de lençol d’ água de subsolo, na altura de influência da cortina,

acrescentando-se o fato da cortina dispor de drenos para dissipação de eventual saturação

extraordinária. Admitiu-se, por outro lado, a favor da segurança, que o peso específico do solo

corresponda ao estado de saturação.



-41-

Figura 3.2-1 - Diagrama de empuxo



-42-

3.2.3. Empuxos Horizontais Solicitantes sobre a Cortina pelo Maciço Terroso, com Influência da Sobrecarga Admitida

Pressão horizontal:

Ph = Q.Ka + G. Z . Ka – 2.C. √Ka , ou

Ph = 2,5 x 0,39 + 2,0 x 0,39 x Z – 0, ou

Ph = (0,78Z + 0,98) t/m²

Sendo Z a profundidade tomada em cada ponto de avaliação da pressão horizontal.

Considerando os 2 pontos notáveis de manifestação das pressões horizontais o nível mais

superior e o nível mais inferior da cortina, seus valores serão:

Ph 1 (Z=0,00) = 0,98 tf/m2/m

Ph 2 (Z=4,50) = 0,98 + 0,78 x 4,5 = 4,49tf/m2/m

3.2.4. Empuxo Resultante

Empuxo total horizontal = Eh total = (Ph1+ Ph2)/2 x 4,50 = 5,47/2 x 4,50 = 12,31tf/m

Logo, em cada 2,5m de espaçamento de tirantes, o empuxo total será da ordem de

Eh total = 12,31 x 2,5 = ~31tf/2,5m

Com 2 tirantes combatendo este empuxo e considerando que a solicitação da reação destes

tirantes se desenvolva numa proporção crescente com a profundidade, vamos admitir que a

ponderação de carga absorvida pelos tirantes de cada linha vertical corresponda a:

1º. Tirante (superior) = 34%

2º. Tirante (inferior) = 66%

Representa dizer que o tirante mais solicitado deverá ter capacidade para absorver uma carga

máxima de trabalho igual a 66% x 31tf = 20,46tf.

Admitida como carga nominal máxima de tirante neste projeto o valor de 24tf.

3.2.5. Tirantes

Foram adotados tirantes Ø 32mm ST 85/105, que admite carga de trabalho nominal de até 35tf.

Por medida preventiva, nosso projeto limita a carga de trabalho até 24tf.

Logo, para efeito de dimensionamento estrutural da cortina, será adotada a carga

uniformemente distribuída na hipótese mais desfavorável de que todos os tirantes venham a

ser solicitados para a carga de 24tf. Na menor área de influência de um tirante, na zona inferior

da cortina, que corresponde a 2,25m x 2,50m = 5,625m2, a carga uniformemente distribuída

alcança o valor de:

q = 24tf / 5,625m2 = ~4,3 tf/m², a ser aplicada no cálculo estrutural da cortina.



-43-

3.2.6. Cálculo Estrutural Expedito

A Figura 3.2-2 apresenta o resumo do cálculo estrutural da cortina, que privilegia a direção

horizontal como preferencial para a resistência estrutural, mais adequado ao processo

construtivo da cortina, e/ou a concretagem dos panos, em faixas horizontais de cima para baixo

ou de baixo para cima.

Figura 3.2-2



-44-

Os serviços quantificados por este projeto foram mantidos, sendo as quantidades apresentadas

nos Volumes 1 e 2.

No Volume 2 - Projeto de Execução, são apresentadas as plantas com as contenções

utilizadas no projeto.

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-45-

4. TERMO DE ENCERRAMENTO



-46-

4. TERMO DE ENCERRAMENTO

Este Volume relativo ao Volume 3B – Memória de Cálculo de Estruturas, referente à

“Atualização das Soluções de Engenharia do Projeto Executivo de Engenharia para

Recuperação do pavimento da Estrada União e Indústria”, de acordo com o Edital RDC

Eletrônico Nº: 366/2017-07, possui 46 (quarenta e seis) folhas numericamente ordenadas,

incluindo esta.

Rio de Janeiro, 13 de julho de 2018.

JDS Engenharia e Consultoria Ltda

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ATUALIZAÇÃO DAS SOLUÇÕES DE ENGENHARIA DO …Projeto de Contenções. A presente Minuta é constituída dos volumes descritos a seguir: ... ATUALIZAÇÃO DAS SOLUÇÕES DE ENGENHARIA