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ESTABILIDADE DE TALUDES E ENCOSTAS

Aula 3

Departamento de Engenharia Civil

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

Prof: Leonardo Guimarães

ANÁLISE DE ESTABILIDADE

Análise da Estabilidade

O objetivo do engenheiro geotécnico ao analisar a estabilidade de encostas é

determinar o fator de segurança.

A partir de um fator de segurança pré-fixado pode-se calcular as alturas

máximas de corte ou aterro para um projeto a ser executado com um

determinado ângulo de inclinação.

Entende-se como ruptura de um talude o deslizamento de um porção de terra

sobre o restante do maciço.

A análise da estabilidade de um talude é feita correlacionando as forças

atuantes com as resistentes.

Nota-se a importância dessas análises nas encostas localizadas nas

margens das rodovias e próximas das edificações.


As tensões estabilizadoras que asseguram a integridade dos taludes são

provenientes do atrito e da coesão existentes entre as partículas do solo.

A análise de estabilidade apresentará um fator de segurança:

• FS<1: Situação de ruptura – instável;

• FS=1: Situação limite;

• FS>1: Situação frágil - pouco estável;

• FS>>1: Situação estável.

FS =𝑇𝑒𝑛𝑠õ𝑒𝑠 𝐸𝑠𝑡𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒𝑣𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑜 𝐴𝑡𝑟𝑖𝑡𝑜 𝑒 𝐶𝑜𝑒𝑠ã𝑜 𝑑𝑜 𝑆𝑜𝑙𝑜

𝑇𝑒𝑛𝑠õ𝑒𝑠 𝑎𝑡𝑢𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠

FS =𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑀é𝑑𝑖𝑎 𝑎𝑜 𝐶𝑖𝑠𝑎𝑙𝑕𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑜

𝑇𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑑𝑒 𝐶𝑖𝑠𝑎𝑙𝑕𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑎𝑡𝑢𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑎𝑜 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑜 𝑑𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓í𝑐𝑖𝑒 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑟𝑢𝑝𝑡𝑢𝑟𝑎


DEFINIÇÃO: significa verificar se o talude é estável,

através da determinação do fator de segurança

associado a uma superfície potencial de deslizamento

crítica.

FATOR DE SEGURANÇA:

forma numérica de quantificar a estabilidade do talude:

FS = grandezas resistentes que ocorrem na ruptura

grandezas resistentes necessárias ao equilíbrio


ASPECTOS IMPORTANTES:

• FS / tempo crítico

• análise em tensões totais ou efetivas

• tipo de resistência a ser utilizada

• peso específico a ser utilizado

• poro pressão.

FATORES DE SEGURANÇA

In c e r te z a n a m e d id a d e r e s is tê n c iaC u s to s e c o n s e q u ê n c ia s

n u m a r u p tu r a d o ta lu d e P e q u e n o1

G r a n d e2

C u s to s d e re p a ra ç ã o

c o m p a rá v e l a o d e

c o n s tru ç ã o . N e n h u m p e r ig o

a v id a s h u m a n a s o u a o u t ro s

b e n s s e o ta lu d e ro m p e r .

1 .2 5 1 .5

C u s to s d e re p a ra ç ã o m u ito

m a io re s d o q u e o c u s to d e

c o n s tru ç ã o . P e r ig o a v id a s

h u m a n a s o u p re ju íz o a

o u tro s b e n s s e o ta lu d e

ro m p e r .

1 .5 2 .0 o u m a io r

1 as incertezas nas medidas de resistência são pequenas, se as

condições do solo forem uniformes e os parâmetros de resistência

obtidos dos ensaios forem consistentes e de elevada qualidade.

2 as incertezas nas medidas de resistência são grandes, se as

condições do solo forem complexas e os parâmetros de resistência

obtidos dos ensaios não forem consistentes.

VARIAÇÃO DO FATOR DE SEGURANÇA COM O TEMPO


Marinho, 2009

Métodos de Equilíbrio Limite

Problema Básico


Hipóteses Básicas




(S) esSolicitant Forças

(R) sResistente Forças=FS

Taludes estáveis FS > 1

Para c = 0 tem-se

Forças Resistentes = P cos i tg

Forças Solicitantes = P sen i

FS = 1 (Equilíbrio Limite) quando = i

F S = P c o s i t g

P s e n i

= t g

t g i


CARGAS ATUANTES:

• CARGAS EXTERNAS;

• PESO PRÓPRIO (W);

• PRESSÃO DA ÁGUA (u);

• RESISTÊNCIA DO SOLO (t).

RUPTURAS

• Não Circular

• Circular

Marinho, 2009

INFORMAÇÕES MÍNIMAS NECESSÁRIAS A UMA ANÁLISE DE ESTABILIDADE

• Geometria do talude (inclinação, altura, forma)

• Perfil geotécnico

• Parâmetros geotécnicos dos materiais

• Hidrologia superficial e subterrânea

• Poro pressões

• Estudo da pluviometria

• Condições de carregamento (externo e interno)

• Escolha do método de cálculo

• Definição da (s) superfície (s) potencial (ais) de ruptura

• Obtenção do FSmin


MÉTODOS DE ANÁLISE DE ESTABILIDADE

PRINCIPAIS MÉTODOS DE CÁLCULO

• MÉTODOS LINEARES:

- Método do momento p/ = 0

- Taludes infinitos

- Método de Culmann

- Método de Rendulic

- Método do círculo de atrito




• MÉTODOS NÃO LINEARES :

-Método Sueco ou das fatias

-Método de Bishop

-Método de Fellenius

- Método de Bishop Modificado

SUPERFÍCIE CIRCULAR:




• MÉTODOS NÃO LINEARES :

- Método de Spencer

- Método de Morgenstern e Price

- Método de Janbu

- Método de Sarma

- Método de Blocos

SUPERFÍCIE QUALQUER:


HIPÓTESES:

1) O solo se comporta como material rígido-plástico. Ou seja, rompe bruscamente.

2) As equações de equilíbrio da estática são válidas até a iminência da ruptura, após este ponto o processo é dinâmico.

3) O coeficiente de segurança(F) é constante ao longo da superfície de ruptura, ou seja, ignora-se a existência ruptura progressiva.

Marinho, 2009

MÉTODOS DE ANÁLISE POR EQUILÍBRIO LIMITE


Tipos de Análise

RESITÊNCIA AO CISALHAMENTO DRENADO

t = c + tg

Solos: Argila arenosa, Solo residual, Solo não saturado, etc.

RESITÊNCIA AO CISALHAMENTO NÃO-DRENADO

Solo argiloso

t = Su


Tensões Totais x Tensões Efetivas

Caso general

• c=c’, =’

• Ruptura a largo plazo

Caso c=Su, =0

• Ruptura corto plazo

• Permeabilidad reducida

k≤10-4 cm/s

F=4Su/gH

Métodos de Equilíbrio Limite Corte Verical


Métodos de Análise


Método das Fatias das Análises de Estabilidade


Considerações:

• Superfície circular (centro O e raio r)

• A massa de solo é subdividida em lamelas (largura b)

• A base da lamela é uma reta.

• Cada base de lamela possui apenas um tipo de solo.

• A inclinação da base com a horizontal é .

• A altura da lamela é medida no centro (h)

MÉTODO SUECO (LAMELAS)


Nos estudos da estabilidade de taludes define-se o coeficiente de segurança (F) como sendo a relação entre a resistência ao cisalhamento do solo(s) e a resistência mobilizada (t).

mobilizada

disponível

MS

S

S

SF

tgcSM

.

S = resistência ao cisalhamento do solo ao longo da superfície de ruptura

(resistência disponível)

SM = Tensão cisalhante atuante (resistência mobilizada) – f (c’,’)


– Pesquisa da superfície crítica (tentativas)

No caso de superfície não predefinida:



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