Projeto de Cortinas Atirantadas

8/19/2019 Projeto de Cortinas Atirantadas

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Tomaz Turcarelli

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Departamento de Engenharia Civil

da Universidade Federal de São Carlos como parte dos requisitos para a conclusão da

graduação em Engenharia Civil

Orientador !ro"# Dr# $oberto Chust Carvalho

São Carlos Dezembro de %&'(


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( DED)C*T+$)*

*o ,rande *rquiteto do Universo e aos que en-ergam na engenharia civil uma arte

e-pressa atrav.s da t.cnica

/ *,$*DEC)0E1TOS

*o !ro"# Dr# Chust por ter aceitado ser orientador de um tema desa"iador e por mostrar

de "orma simples a beleza da engenharia de estruturas nas disciplinas de concreto

armado e protendido# * !ro"a# Dra# Teresinha por ter apresentado de "orma clara e

"ascinante a engenharia geot.cnica durante a graduação e pelas valorosas e longas

conversas# *o !ro"# Dr# 2asson3 por ter aceitado participar da banca em um momento

de necessidade e de "orma tão receptiva# *o !ro"# Dr# Fernando !ortelinha3 pelassugest4es3 conversas e bibliogra"ia disponibilizada#

*os meus pais3 irmãos3 amigos e colegas que direta e indiretamente tornaram poss5vel

a conclusão da graduação em engenharia civil#

6 $ESU0O

1este trabalho são desenvolvidos os principais aspectos necess7rios para e-ecução epro8eto de cortinas atirantadas# *s cortinas atirantadas são um tipo especial de

contenção que di"ere das contenç4es comuns3 pois os tirantes interagem diretamente

com o solo3 "azendo com que esse participe como elemento resistente# )nicialmente .

"ornecida uma visão geral e . caracterizado os tirantes3 para que3 nos cap5tulos a

"rente possa ser tratado de maneira mais detalhada o m.todo e-ecutivo3 o processo

de pro8eto e o estudo do comportamento dessas estruturas#

!alavras9chave Tirantes3 Cortinas *tirantadas3 Contenç4es#

: *;ST$*CT

)n this "or pro8ect e-ecution and cable9sta>ed

contentions are developed# The Tied9bac= ?alls are a special t>pe o" restraints that

di""ers "rom the common retaining because the anchor interacts directl> an overvie< is provided and is characterized

anchors3 so that in the chapters "or o" the behavior o" thesestructures#


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@e>9


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SU0Q$)O /#:#/ 1Pmero de n5veis de escoramentoRatirantamento e sua in"luncia no

empu-o # 6 /#K#% C7lculo !r7tico das solicitaç4es J Qrea de

in"luncia ######################################### K/

/#K#( C7lculo !r7tico das solicitaç4es J C7lculo hiperest7tico K6/# Dimensionamento da seção de aço K

/# Dimensionamento do bulbo de *ncoragem %

/##' 0.todo da 1;$ 6:%%&&: (

/##% 0.todo de Costa 1unes /

/#'& Dimensionamento da cortina LENU e ENSM 6

/#'' Heri"icação da punção Lna cortinaM :

6 *SSU1TOS CO0!NE0E1T*$ES K

6#' Ensaios nos tirantes K

6#% Ensaios de !rotensão

6#%#' !rocedimento do ensaio de U*N)F)C*ABO

6#%#% *presentação dos resultados do ensaio

6#%#( *ceitação do tirante %

6#%#/ !rocedimento do ensaio de $ECE;)0E1TO %

6#%#6 *presentação dos resultados do ensaio /

6#%#: *ceitação do tirante 6

6#%#K !rocedimento do ensaio de FNU1C)* 6

6#%# *presentação dos resultados do ensaio :

6#%# *ceitação do tirante K

6#( !rocessos construtivos da cortina

6#/ Uso do subsolo e problemas com vizinhança '&'

6#6 Durabilidade e !roteção dos tirantes '&%

6#: !atologias e !roblemas e-ecutivos '&6

: CO1CNUSES E SU2ESTES DE !ESU)S* '&

K $EFE$1C)*S ;);N)O,$QF)C*S ''&

;);N)O,$*F)* CO0!NE0E1T*$ ''%

*!1D)CE ' J *!$ESE1T*ABO DO TCC V CO0)SSBO 2UN,*DO$* ###############''/

Figura '9 Cortina *tirantada para contenção de corte de talude em

estrada':

Figura %9 Cortina *tirantada para contenção de "ace de tPnel 'K

Figura ( 9 Cortina *tirantada para contenção de subsolo em edi"5cio 'K

Figura / J Cortina atirantada em encontro de viaduto 'K

Figura 6J Esquema dos componentes de um tirante '

Figura : 9 Tirante monobarra e tubo de in8eção com v7lvulas manchete %'Figura K 9 Cabeça e emenda em tirante monobarra %'


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Figura 9 Tirantes de "ios ou cordoalhas %'

Figura 9 Tirante *uto9)n8et7vel %

Figura '& 9 Solo ,rampeado e Terra *rmada %(

Figura ' 9 Comparação entre os m.todos de Contenção %/

Figura '% 9 0ontagem de cordoalhas %:Figura '( 9 $ecobrimento m5nimo de terreno %K

Figura '/ 9 !er"uração %K

Figura '6 J !er"uração de um tirante *utoin8et7vel %

Figura ': 9 Tirante *uto9)n8et7vel pronto %

Figura 'K 9 )nstalação do tirante dentro do "uro %

Figura ' 9 Tirante monobarra de in8eção Pnica (&

Figura ' 9 Tirante de "ios ou cordoalha com sistema para mPltiplas

in8eç4es(&

Figura %& 9 $esumo do processo e-ecutivo de tirantes ('Figura %' 9 !rotensão do tirante (%

Figura % J 0odos de ruptura das cortinas atirantadas (/

Figura %( J Concepção e pr.9dimensionamento (K

Figura %/J 0.todo de Culman /&

Figura %6J 0.todo de Costa 1unes e Helloso L':(M /%

Figura %: 9 0.todo ;rasileiro de *tirantamento /%

Figura %K J Cunha de ruptura na instabilidade local ou interna /

Figura % J *ncoragem com placa /6

Figura % J 0.todo de @ranz /6Figura (& J 0.todo de @ranz Lsituação '9aM /:

cM Figura (' J 0.todo de @ranz Lsituação '9bM /K

Figura (% J 0.todo de @ranz Lsituação %9a e %9bM /K

Figura ( J 0.todo de @ranz Lsituação (9aM /

Figura (/ J 0.todo de @ranz Lsituação (9bM /

Figura (6 J 0.todo de @ranz Lsituação (9cM /

Figura (: J 0.todo de @ranz Lsituação /9aM 6&

Figura (K J 0.todo de @ranz Lsituação /9bM 6&

Figura ( J 0.todo de @ranz Lsituação /9cM 6'

Figura ( 9 Comprimento livre insu"iciente L7 esquerdaM e su"iciente L7

direitaM6%

Figura /& J Super"5cies potenciais de ruptura no maciço 6%

Figura /' 9 !rocesso e-ecutivo da escavação 6:

Figura /%9 Estabilização da base da escavação atrav.s de ;ermas 6K

Figura /( 9 Comportamento da Cortina com o avanço da escavação 6

Figura / 9 Comportamento da Cortina com o avanço da escavação 6

Figura /6 J diagrama de empu-o para paramentos r5gidos ou "le-5veis!aramento

em


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balanço :'

:'

Figura /: J diagrama de empu-o para paramentos "le-5veis J ' n5vel de tirante ou

estronca

estroncas nas "ases intermedi7rias da obra :%

Figura /K diagrama de empu-o para paramentos "le-5veis J v7rios n5veis de tirantes ou

Figura / diagrama de empu-o para paramentos "le-5veis J v7rios n5veis de tirantes ou

estroncas na "ase "inal da obra ########################################################################################

:%

Figura / J E"eito arco ou arqueamento :(Figura 6& J Diagramas de tensão para contenç4es multiescoradas LcorteM :/

Figura 6' J Diagramas de tensão para contenç4es multiescoradas LplantaM :/

"inal da obra :6

'& Figura 6%9 diagrama de empu-o para paramentos r5gidos 9 v7rios n5veis de tirantes

na "ase

"ases intermedi7rias da obra :

Figura 6(9 diagrama de empu-o para paramentos r5gidos 9 v7rios n5veis de tirantes nas

protensão :K

Figura 69 diagrama de empu-o aparente em areia 9 Terzaghi9!ec= L':KM :K

Figura 6:9 diagrama de empu-o aparente em areia 9 Tschebotario"" L'6'M :

Figura 6K9 diagrama de empu-o aparente em argilas moles e m.dias :

Figura 69 diagrama de empu-o aparente em argilas ri8as e "issuradas :

Figura 69 diagrama de empu-o aparente em argilas ri8as9 Tschebotario"" L'6'M :

Figura :&9 diagrama de empu-o aparente em argilas m.dia 9 Tschebotario"" L'6'M :

Figura :'9 diagrama de empu-o aparente em argilas moles 9 Tschebotario"" L'6'M :balanço K&

Figura :( J diagrama de empu-o para paramentos "le-5veis J ' n5vel de tirante K&

"ases intermedi7rias da obra K'

Figura 6/9 diagrama de empu-o ara cortinas atirantadas J com consideração dos

e"eitos de Figura :% J diagrama de empu-o para paramentos r5gidos ou "le-5veis J

paramento em Figura :/ diagrama de empu-o para paramentos "le-5veis J v7rios

n5veis de tirantes nas

"inal da obra K'


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Figura :6 diagrama de empu-o para paramentos "le-5veis J v7rios n5veis de tirantes na

"ase

"inal da obra K%

Figura :9 diagrama de empu-o para paramentos r5gidos 9 v7rios n5veis de tirantes na"ase

"ases intermedi7rias da obra K%

Figura : J De"inição da malha da cortina K(

Figura : J C7lculo dos es"orços por Qrea de )n"luncia dos tirantes K/

Figura K&9 C7lculo dos es"orços atrav.s de duas vigas cont5nuas K6

Figura K'9 C7lculo dos es"orços atrav.s de pWrticos equivalentes K:

Figura K% J Dois n5veis de tirantes K

Figura K( J Dois n5veis de tirantes K

Figura K/ J Trs ou mais n5veis de tirantes K

Figura K6 J Cortinas com "icha K

Figura K: 9 ,r7"icos do Ensaio de uali"icação

Figura K 9,r7"icos para o Ensaio de $ecebimento /

Figura K9 ,r7"ico deslocamento - Tempo K

Figura K 9 ,r7"icos do Ensaio de Fluncia K

Figura & 9 !rocesso construtivo da Cortina

Figura ' 9 Cortina em situação de corte e aterro Figura % 9 Cortina em ,relha

Figura ( J 0.todo brasileiro Lde cima para bai-oM '&&

Figura / J Seção do trecho livre de tirantes de "ios ou cordoalhas J 'I Opção '&(

Figura 6 J Seção do trecho livre de tirantes de "ios ou cordoalhas J %I Opção '&/

Figura : 9 corrosão de cabeças de tirantes '&:

Figura :K9 diagrama de empu-o para paramentos r5gidos 9 v7rios n5veis de tirantes nas

Figura K 9 percolação de 7gua sobre o capacete da cabeça do

tirante ############################## '&:

'#' *!$ESE1T*ABO DO !$O;NE0*

' )1T$ODUABO

*s cortinas atirantadas são um tipo especial de contenção3 contenç4es são estruturas

destinadas a suportar es"orços horizontais3 tais como empu-os de solo3 assim toda a

base t.cnico9cient5"ica que norteia o pro8eto de uma cortina atirantada est7 relacionada

aos aspetos "undamentais da geotecnia e da engenharia de estruturas#


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Cortinas atirantadas são tamb.m denominadas Cortinas *ncoradas e participam de

um con8unto particular de contenção3 que são aquelas que al.m de resistirem ao

empu-o atuam tamb.m re"orçando o maciço de solo ou de rocha# Dentre as principais

estruturas com esse princ5pio destacam9se trs o Xsolo armadoY3 o Xsolo grampeadoY e

a Xcortina atirantadaY#

1esse trabalho . abordado alguns aspectos importantes que devem ser levados em

conta na "ase de pro8eto e de construção das cortinas atirantadas# Utilizando os

conhecimentos cl7ssicos de mecnica dos solos3 "undaç4es3 estruturas met7licas e

estruturas de concreto armado3 pode9se a partir de algumas modi"icaç4es ser

elaborado um pro8eto de uma cortina atirantada e proceder sua e-ecução# O mais

importante no que tange a esse trabalho . o entendimento do comportamento desse

tipo de estrutura e onde sua aplicação . vi7vel#

'#'#' )0!O$TZ1C)* DO !$O2ETO 1O CO1TETO *TU*N

*s grandes obras de in"raestrutura com rodovias3 "errovias3 tPneis e pontes e-igem

que grandes volumes de cortes e aterros se8am e-ecutados3 e como consequncia

direta que os cortes se8am contidos# uando o corte possui altura elevada 7s t.cnicas

correntes de contenç4es se tornam invi7veis economicamente3 e mesmo tecnicamente

impratic7veis# Com isso t.cnicas mais avançadas devem ser lançadas3 e a ancoragem

do terreno por tirantes . uma delas#

Com os planos de aceleração do crescimento do governo "ederal e o grande volume

de obras de in"raestrutura de transportes as cortinas atirantadas tendem a ser cada

vez mais usadas# 1o entanto dada ao pouco destaque que essas estruturas recebem

nos cursos de "ormação de engenheiros o nPmero de pro"issionais capacitados para

e-ecutar e principalmente para pro8etar essas estruturas . limitado3 tornando9se assim

um campo altamente ".rtil para pesquisa acadmica para o desenvolvimento

pro"issional#

'#% O;2ET)HOS

Organizar o procedimento de pro8eto de Cortinas *tirantadas de "orma pr7tica e

descrever sobre assuntos que são indispens7veis para a concepção e pro8eto dessas

contenç4es3 levando9se em conta os aspectos geot.cnicos3 estruturais e tecnolWgicos#

'#%#' DET*N[*0E1TO DOS O;2ET)HOS


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De maneira mais detalhada esse trabalho estuda 'M Orientaç4es para concepção e

comportamento de cortinas atirantadas

LnPmero de tirantes3 espaçamento entre tirantes3 comprimento e ngulo de

embutimentoM#

%M Traçar os 0.todos e-ecutivos e aspectos de durabilidade#

(M Sistematizar os aspectos geot.cnicos e estruturais a serem veri"icados ou

dimensionados

/M Comentar sobre o uso do subsolo e a relação com a vizinhança 6M Descrever os

Ensaios !ertinentes e suas aplicaç4es :M Descrever as !atologias mais comuns

'#( 2UST)F)C*T)H*

* necessidade de estabilizar encostas3 taludes de estradas3 escavaç4es de subsolo de

edi"5cios3 portais de tuneis "azem com que se8a cada vez mais crescente a utilização

de contenç4es3 que devem o"erecer um desempenho adequado quando submetidas a

es"orços horizontais3 devendo apresentar pequenos deslocamentos3 segurança quanto

\ estabilidade de corpo r5gido3 quanto \ ruptura do solo e dos elementos estruturaisLcortina e tirantesM# Em muitos desses casos as cortinas ancoradas com tirantes

representam a solução t.cnica mais adequada "rente a outras opç4es dispon5veis3

permitindo vencer grandes alturas com razo7vel viabilidade econ]mica#

*s contenç4es em cortinas atirantadas3 apesar de serem "acilmente vistas em obras

de contenção de taludes rodovi7rios3 são pouco e-ploradas nos cursos de graduação

em engenharia civil e carecem de estudos e publicaç4es nacionais3 tornando

pertinente um estudo mais apro"undado dos m.todos de e-ecução e das

peculiaridades de pro8etos dessas estruturas3 o que . poss5vel se alcançar em certon5vel em um trabalho de conclusão de curso#

'#/ 0ETODONO,)*

Com o intuito de atingir os ob8etivos desse trabalho ele "oi dividido em duas categorias

de atividades3 a primeira "oi a coleta de in"ormaç4es t.cnicas e acadmicas que

envolvem o pro8eto3 e-ecução e o comportamento de Cortinas *tirantadas3 a segunda

consiste na elaboração do corpo do trabalho dividido em quatro partes quesistematizam o assunto3 respectivamente os cap5tulos %3 (3 / e 6 desse trabalho que


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"azem a revisão bibliogr7"ica e mostram o estado da arte do assunto Cap5tulo %

*spectos gerais sobre Cortinas *tirantadas trata dos aspectos importantes que devem

ser levados em consideração para a concepção da estrutura e . "eito comparaç4es

com outros tipos de contenção Cap5tulo ( !rocesso E-ecutivo dos Tirantes 1esse

cap5tulo . e-plicada detalhadamente a metodologia e-ecutiva dos tirantes# Cap5tulo /!ro8eto de Cortinas *tirantadas e-plica os processos de veri"icaç4es e

dimensionamentos de pro8eto# Cap5tulo 6 *ssuntos Complementares ̂ "eito

consideraç4es a respeito de assuntos indispens7veis3 mas que "icariam deslocados

dentro dos temas principais3 ou os dei-aria muito e-tensos# uest4es como o uso do

subsolo3 ensaios3 durabilidade3 comportamento da estrutura durante a escavação3

e-ecução das cortinas e patologias são tratadas nesse cap5tulo# $evisão bibliogr7"ica

realizada para organizar os conhecimentos e-istentes sobre o tema e para "ornecer

embasamento teWrico3 esse trabalho consiste em um estudo de revisão bibliogr7"ica

com o ob8etivo de reunir in"ormaç4es e sistematizar o assunto e est7 distribu5da aolongo dos quatro cap5tulos mencionados acima L%3 (3 / e 6M# O estudo da revisão

bibliogr7"ica ocorreu ao mesmo tempo a todo desenvolvimento do corpo do trabalho#

!ara o desenvolvimento do pro8eto de Trabalho de Conclusão de Curso "oi elaborado

um cronograma onde . poss5vel visualizar as seguintes atividades previstas#

*# De"inição dos ob8etivos e 8usti"icativas# ;# $evisão ;ibliogr7"ica# C# Desenvolvimento

da metodologia D# Elaboração do corpo do trabalho E# De"esa do Trabalho deConclusão de Curso#

Cronograma de *tividades#

*tividade %&'(

% *S!ECTOS ,E$*)S SO;$E CO$T)1*S *T)$*1T*D*S

O uso de contenç4es ancoradas . produto de desenvolvimento da segunda metade do

s.culo 3 e . uma t.cnica utilizada para obter a melhoria das caracter5sticas

mecnicas do terreno# Segundo _assuda e Dias L'M as primeiras obras e-ecutadas

com essa t.cnica ocorreram no ;rasil e na *lemanha no "inal da d.cada de cinquenta#

*tualmente no ;rasil3 a 1;$6:% %&&: J XE-ecução de tirantes ancorados no soloY

regulamenta e direciona os pro8etos de cortinas atirantadas# Segundo essa norma o

tirante . o elemento cu8a "unção . a de transmitir es"orços de tração entre suas

e-tremidades# !odese dizer que as cortinas atirantadas são "ormadas de doiselementos principais o paramento3 que . a cortina propriamente dita3 cu8a "unção . a


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de conter o maciço de solo ou de rocha3 o segundo elemento . o tirante3 cu8a "unção .

transmitir os es"orços para o maciço# Dessa "orma3 pro8etar uma estrutura de

contenção em cortina atirantada passa pela veri"icação da estabilidade global da

contenção e pela de"inição e dimensionamento do paramento Lla8eM3 do tirante3 da

ligação entre o paramento e o tirante3 e da ancoragem Lligação entre o tirante e omaciçoM#

Diversas são as possibilidades de aplicação das ancoragens3 usualmente os diversos

autores sobre o tema L*NHES3 %&&(` C*!UTO3 '(` 0O$E %&&(` _*SSUD* E D)*S3

%&&M dão destaques sobre aplicação de ancoragens em contenç4es3 que . o ob8eto

desse trabalho# 0ais detalhes sobre as aplicaç4es podem ser obtidas em _assuda e

Dias L'M3 as principais aplicaç4es enunciada por esse autor são Combate a

Empu-os de Terra3 Chumbadores em 0aciços $ochosos3 $eação em !rovas de

Carga3 Combate 7 Subpressão e Es"orços de tração direta# Essa Pltima se re"ere a

es"orços oriundos de estruturas como torres de alta tensão e ancoragens para vigas

de equil5brio em "undaç4es de divisa# Os maciços rochosos não raramente possuem

descontinuidades3 que são unidas pelos chumbadores que "azem o papel de

Xpara"usosY# O combate a subpressão . comum em escavaç4es como piscinas e

reservatWrios enterrados3 onde o n5vel da escavação . mais bai-o do que o do lençol

"re7tico# *s estruturas de reação são utilizadas principalmente para a realização de

provas de carga em estacas e sapatas# !or "im3 a principal aplicação dos tirantes . na

contenção e encostas e escavaç4es combatendo o empu-o de terra#

Esse Pltimo caso em especial contribui de diversas "ormas para a contenção3

_assuda e Dias L'M evidenciam os seguintes "atores

9 * e-ecução pode ser "eita \ medida que as escavaç4es vão sendo realizadas3

trazendo segurança durante a "ase de e-ecução#

9 * reação . obtida dentro do maciço 9 * e-ecução não e-ige que ha8a escavaç4es

al.m da que se procura obter para a obra3 isto .3 não h7 necessidade de se escavar

espaços para a e-ecução que tenham de ser reaterrados# 9 a aplicação da proteção3

quando "or o caso3 minimiza as de"ormaç4es no maciço Essas vantagens inerentes \s

cortinas atirantadas tornaram essa t.cnica cada vez mais usual` no ;rasil seu uso .

mais corrente em contenç4es de estradas para estabilização de taludes de cortes3

contenç4es de "aces de tPneis e de subsolo para garagens em edi"5cios como pode

ser visto na Figura '3 Figura %3 Figura ( e Figura /#


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Da mesma "orma h7 aspectos negativos que tamb.m devem ser citados 9 não .

poss5vel sua reutilização como acontece com as estroncas

9 pode se tornar uma inter"erncia para a implantação de obras "uturas nos vizinhos

9 e-ige mão de obra e equipamentos especializados3 não podendo ser e-ecutado por

qualquer tipo de mão9de9obra e empresa# O custo consequentemente pode ser

signi"icativo "rente a outras t.cnicas de contenção# 9 podem causar de"ormaç4es

consider7veis na super"5cie do terreno devido a "ormação do bulbo3 esse problema .

mais comum em terrenos argilosos quando h7 uma linha vertical alinhada de tirantes# 9

risco de corrosão do elemento tracionado do tirante3 principalmente na região do

trecho livre e da cabeça#

Figura '9 Cortina *tirantada para contenção de corte de talude em estrada

Fonte *utor L$odovia $aposo Tavares J S! %K&M

'K Figura %9 Cortina *tirantada para contenção de "ace de tPnel#

Fonte *utor L$odovia dos )migrantes J S! ':&M Figura ( 9 Cortina *tirantada para

contenção de subsolo em edi"5cio


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Fonte ,eo"i- Fundaç4es httpRR


14/32

Fonte ,eo"i- Fundaç4es httpRR


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tempo pega da in8eção anterior prossegue9se com a prW-ima LF),U$* 'M# Segundo

_assuda e

Dias L'M o intervalo entre uma in8eção e outra costuma ser por volta de '&h# *

pressão de in8eção nas "ases subsequentes ao preenchimento da bainha variam entre% a ( 0!a#

Figura ' 9 Tirante de "ios ou cordoalha com sistema para mPltiplas in8eç4es

Fonte httpRR


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Fonte httpRR


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Segundo 2oppert 2r# L%&&KM a cabeça do tirante . a parte mais sens5vel de toda a

contenção no que diz respeito \ ação das intemp.ries3 assim deve se garantir que

ha8a uma proteção para ela#

*pWs a incorporação deve ser "eita a limpeza das partes met7licas e 7 aplicação detinta anticorrosiva3 normalmente . usado tintas base de resinas epW-icas3 em

seguida prossegue9se com a e-ecução da capa de argamassa Lcom traço "orte de

cimento e areiaM garantindo um recobrimento m5nimo de % cm para todas as partes

met7licas#

/ !$O2ETO DE CO$T)1*S

/#' )1T$ODUABO

Um pro8eto de cortina atirantada deve contemplar3 sobretudo3 dois aspectos a serem

considerados nas veri"icaç4es e dimensionamentos3 o primeiro . o da estabilidade do

terreno veri"icação da estabilidade global e-terna por meio da avaliação do plano de

ruptura do talude3 veri"icação da estabilidade global interna por meio da veri"icação da

ruptura da cunha solicitada pelo tirante e estabilidade do "undo da escavação quando

"or o caso# O segundo aspecto importante . o dimensionamento das partes

constituintes da cortina atirantada "undação3 cortina3 tirante e ancoragem#

[7 ainda situaç4es especiais como a de"ormaçãoRruptura da cortina na primeira "ase

de escavação antes que o primeiro tirante tenha sido incorporado ao paramento caso

a estrutura não tenha uma "icha m5nima insu"iciente3 a de"ormaçãoRruptura da cortina

devido a "icha insu"iciente causando pouco empu-o passivo e permitindo grande

deslocamento na base e de"ormaçãoRruptura da cortina devido a protensão insu"iciente

do tirante# Esses principais modos de ruptura são apresentados na Figura %#

Figura % J 0odos de ruptura das cortinas atirantadas


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Fonte adaptado de 0ore L%&&(M e de Strom e Ebeling L%&&%M citados em 0endes

L%&'&M#

!ara qualquer que se8a o caso se "az necess7rio uma investigação do maciço3 com

ob8etivo de conhecer o terreno em questão Ltipos de solo3 nPmero e espessura de

camadas3 plano de ruptura pr.9e-istente3 n5vel d7guaM e de se obter parmetros

geot.cnicos Lngulo de atrito e coesãoM que são necess7rios nos c7lculos e

concepção do pro8eto#

Diversos autores cl7ssicos da mecnica dos solos L;UE1O E H)N*$3 %&&K`

C*!UTO3 '(` H*$,*S3 'K` C$*),3 %&&KM tratam dos m.todos de c7lculo

consagrados de estabilidade de taludes3 de "orma geral esses m.todos podem ser

usados para avaliar o problema em questão3 de maneira mais espec5"ica podem ser

encontrados de "orma aplicada \s cortinas atirantadas3 . o caso de 0endes L%&'&M

que elaborou em estudo de caso na cidade de FlorianWpolis aplicando o 0.todo

;rasileiro de *tirantamento proposto por 1unes que de acordo com Fiamoncini3 %&&considera uma super"5cie de ruptura plana e veri"ica a estabilidade interna de uma

cunha de ruptura "ormada devido a protensão do tirante3 mesmo assim . preciso

veri"icar a estabilidade global se todo o sistema3 como e-emplo de aplicação de

m.todos de estabilidade em cortinas atirantadas . "eito por 0ore L%&&(M que utiliza do

m.todo dos elementos "initos para tecer an7lises do comportamento da contenção e

utiliza o 0.todo das Fatias como o de ;ishop Simpli"icado cu8o plano de ruptura

considerado . curvo#

!or outro lado a an7lise da estrutura da contenção propriamente dita . "eita por partes# *s cortinas atirantadas são "ormadas de dois elementos principais o paramento3 que .


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a cortina propriamente e o tirante# O paramento pode ser pro8etado como la8e lisa ou

com vigas enri8ecendo suportadas pelos tirantes impedindo o deslocamento

translacional e rotacional aliada a uma "undação na região in"erior3 que contribui no

combate aos es"orços de empu-o3 mas que tem como "unção principal transmitir o

peso prWprio da cortina ao solo3 a "undação pode ser por sapatas3 mas . mais usualnesses casos o uso de estacas Lestacas 8ustapostas3 secantes3 estacas prancha e

parede dia"ragmaM "ormado uma "icha que contribui com a estabilidade3 com a

limitação dos deslocamentos L;UE1O E H)N*$3 %&&K` C$*),3 %&&K` [*C[)C[ e

outros3 '3 ;O?NES3 ':3 2O!!E$T 2$3 %&&KM# 0endes

L%&'&M resolve em seu trabalho um e-emplo completo onde . calculada a la8e da

cortina3 no caso o autor "ez uso de uma cortina enri8ecida com vigas3 tornando o

pro8eto da mesma no dimensionamento da la8e e das vigas3 que . um procedimento

usual em estruturas de edi"icaç4es e em estruturas de arrimo com contra"ortes3 a

teoria de dimensionamento de estruturas de la8es e vigas de concreto armado são

encontradas em diversos autores tais como Carvalho e Figueiredo Filho L%&&KM e

Carvalho e !inheiro L%&''M3 e devem seguir as recomendaç4es da 1;$:''%&&(#

O tirante . dimensionado con"orme o tipo escolhido3 _assuda e Dias L'M traçaram

os principais aspectos a serem considerados em cada tipo3 e evidencia que a

capacidade de carga do tirante . regulada pela capacidade resistente do elemento

tirante Lgovernada pela tensão resistente do cabo3 "io ou barra usado e pela 7rea daseçãoM e pela capacidade de transmissão de es"orços do trecho de ancoragem

Lcapacidade do sistema tirante9maciçoM para o maciço sem atingir o limite de

resistncia do solo ao cisalhamento na inter"ace entre o bulbo e o solo#

H7rias são as propostas para o c7lculo da ancoragem3 2oppert 2r L%&&(M prop]s um

m.todo pr7tico de c7lculo da capacidade de c7lculo para tirantes autoin8et7veis3 em

0ore L%&&(M são apresentados alguns m.todos de c7lculo dos quais merecem

destaque o 0.todo de Costa 1unes L'KM3 o 0.todo da 1;$ 6:% %&&: e o 0.todo

de Osterma>er L'K/M#

*ntes3 por.m de qualquer veri"icação ou c7lculo3 com e-ceção dos problemas de

estabilidade3 . necess7rio que se8am determinados os es"orços decorrentes do

empu-o no paramento e em seguida calcular os es"orços solicitantes nos elementos

da estrutura# *ssim3 com o ob8etivo principal de sistematizar uma rotina para pro8eto de

cortinas atirantadas3 seguem os tWpicos abai-o que "oram organizados de maneira que

o dado obtido de um tWpico alimente o a entrada de dados do seguinte# !or "im3 não h7

um Pnico procedimento de pro8eto3 algumas veri"icaç4es podem ser "eitas antes ou


20/32

depois de outras3 como . o caso da estabilidade global e-terna e interna3 o que se

pretende aqui . montar um procedimento pr7tico e did7tico para pro8eto#

/#% CO1CE!ABO E !$^9D)0E1S)O1*0E1TO

Seguindo as orientaç4es de 0atos Fernandes L'&M citado em 0ore L%&&(M3 0ore

L%&&(M3 0endes L%&'&M3 !inelo L'&M citado em Fiamoncini L%&&M pode ser traçado

as seguintes consideraç4es ilustradas na F),U$* %(

Zngulo de embutimento do tirante LiM

i'&I Levitar que nata de cimento retorne pelo "uroM i(&I Lcomponente horizontal deve

ser predominantemente maior que a vertical para absorção dos es"orços de tração dacortina# )nclinação entre %&f e (&f são usadas quando h7 necessidade de desvio

devido a obst7culos ou para gaantir embutimento no terrenoM#

Comprimento do trecho livre e ancorado LNlivre3 NancoradoM

Nlivre6m Lo bulbo deve estar al.m da super"icie de ruptura do talude3 acoselhado

ainda que este8a &3'6h dessa super"icie3 alem disso quanto mais comprido melhor . a

distribuição do es"orço de protençãoM Nancorado6m Lgarantor que durante averi"icação do comprimento ancorado se8a a resistncia da ligação soloRnata este8a

prW-ima do dese8ado

Distncia entre tirantes

Distncia entre tirantes '36m L* 1;$ 6:%%&&: recomenda no m5nimo '3( buscado

evitar diminuição de carga em um tirante devido a protensão do tirante vizinhoM

!ro"undidade de embutimento do "uro Lembutimento

Embutimento6m Levitar problemas de levantamento ou saida de nata na super"5cie3

garantir uma boa distribuição de tens4es no terrenoM

Distancia de inter"erncias


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Dinter"erncia(m Levitar problemas de entrada de nata em tubulaç4es3 deslocamento

do solo podendo romper tubulaç4es3 deslocamento do solo abai-o de "undaç4es

super"iciais e ao lado de "undaç4es pro"undas#

Figura %( J Concepção e pr.9dimensionamento

Fonte *utor Espessura do paramento

E '&cm L *ssunto controv.rso3 em "unção da espessura a contenção . mais "le-ivel

ou mais r5gida# Concreto pro8etado ou cortinas "eitas com "]rmas costumam ter

espessuras entre '6 e /& cm# !aredes dia"ragma3 que são escavadas com Clam Shellcostumam ter espessuras entre (& e '%& cmM

Dimetro do "uro

36 cm '6 cm L ^ comum ainda se usar dimetros entre '6 e (& cm quando h7

argila dura e o bulbo não se "orma com a pressão3 devendo o bulbo ser "eito com o

dimetro do "uroM#

*ço do tirante monobarra

de ' ou (% m 3 com aço de ">=6& 0!a3 deve9se consultar catalogos de

"abricantes como a D*?)D*,#

*ço do tirante de "ios : a '% mm por tirante3 com aço C!'6&$; L">= '(6& 0paM

*ço do tirante de cordoalhas / a '% '%36 m por tirante3 com aço C!'&$; L">='K&& 0!aM


22/32

*ço do tirante autoin8etavel

de (&3/&36& e :% m 3 deve9se consultar catalogos de "abricantes como a )1COTE!

*inda na "ase de concepção deve ser previsto e detalhado um sistema de drenagem

t5pico para qualquer contenção3 os sistemas de drenos super"iciais e enterrados

aumentam a vida Ptil da contenção e diminuem a probabilidade de in"iltração e

corrosão do tirante3 al.m desses "atores minimizam o empu-o devido \ 7gua no solo#

/#( HE$)F)C*ABO D* EST*;)N)D*DE ,NO;*N LOU ETE$1* DO 0*C)AOM

* primeira in"ormação que se tem quando da concepção de uma contenção . o talude

que deve ser contido3 sendo assim de imediato pode9se partir para a veri"icação daestabilidade global3 generalizada ou e-terna do talude# Dessa an7lise se obt.m a

super"5cie cr5tica de menor coe"iciente de segurança# Essa estabilidade consiste na

ruptura generalizada do talude pode ser analisada pelos m.todos de estabilidade de

talude baseados na teoria do Equil5brio Nimite L;ishop Simpli"icado3 ;ishop3 Culmam3

2ambu3 Spencer3 0orgenstern9!rice3 etc#M#

1o entanto cabe aqui "azer uma ressalva que não pode passar despercebida3 a 1;$

6:%%&&: no seu item /#6 que trata da estabilidade global menciona que deve se

"azer duas veri"icaç4es de estabilidade3 uma primeira vez para veri"icar a estabilidade

do talude sem a consideração dos tirantes3 e uma segunda vez levando9se em conta a

inter"erncia dos tirantes3 para as duas situaç4es o coe"iciente de segurança m5nimo

deve ser maior do que '36#

'I veri"icação Litem /#6#' da normaM sem considerar e"eitos de protensão deve resultar

FS'36#

%I veri"icação Litem /#6#( da normaM considerando e"eitos de protensão deve resultarFS'36#

* norma não dei-a claro o motivo da e-igncia da primeira veri"icação# Caso na 'I

veri"icação FS'36 então não haveria necessidade do bulbo ser posicionado al.m da

super"5cie de ruptura3 87 que o talude estaria est7vel3 se na 'Iveri"icação FS'36 a

norma não prop4e solução3 no entanto naturalmente um dos ob8etivos do

atirantamento . a estabilização do maciço sendo de "ato importante que a segunda

situação resulte um FS'36 tornando desnecess7ria a primeira veri"icação# 1o entanto

podemos entender que a norma e-i8a a primeira veri"icação a "im de estabelecer o


23/32

comprimento m5nimo do trecho livre e assim ser poss5vel veri"icar o equil5brio do talude

com os e"eitos de protensão#

*s obras de mecnica dos solos costumam dar en"oque3 no que tange o equil5brio de

taludes3 para as situaç4es de taludes sem contenç4es ou para contenç4es semancoragem LchumbadoresRgramposRtirantesM# ;aseado em ,urgel L%&'%M3 no caso de

tirantes3 onde o bulbo esta na e-tremidade enterrada da ancoragem trs são situaç4es

poss5veis em "unção da posição do centro de gravidade do bulbo LC,M

'Isituação o C, do bulbo se encontra dentro da super"5cie de ruptura da

'Iveri"icação nesse caso Lnão permitido pela normaM o tirante esta dentro da

super"5cie de ruptura3 não participandoRcolaborando para a estabilidade global#

%Isituação o C, do bulbo se encontra sobre ou al.m LprW-imoM da super"5cie de

ruptura nesse caso os e"eitos de protensão nos tirantes colaboram com a estabilidade

do talude e esses es"orços estabilizadores devem ser contemplados no equil5brio de

"orças do m.todo de estabilidade de talude escolhido3 isso pode ser "eito por meio da

adição no pol5gono de "orças ou por meio alg.brico#

(Isituação o C, do bulbo se encontra al.m Lmuito al.mM da super"5cie de ruptura

nesse caso o e"eito dos es"orços originados no bulbo não in"luencia signi"icativamente

a super"5cie de ruptura3 pois as tens4es oriundas do bulbo vão se dissipando com adistncia#

!or "im3 dentre os m.todos de c7lculo de estabilidade de taludes3 os de mais "7cil

resolução são aqueles que consideram a super"5cie de deslizamento plana como no

0.todo das cunhas3 quando . estabelecida apenas uma cunha tem9se o 0.todo de

Culman#

Ferreira L':M citado em Tei-eira L%&''M mostra uma adaptação desse m.todo parataludes com ancoragens desenvolvido pelo !ro"essor Costa 1unes em '6K

denominada 0.todo ;rasileiro de *tirantamento# Em 0ore L%&&(M . citado o 0.todo

de Costa 1unes e Helloso L':(M que consiste na aplicação direta do m.todo de

Culman e que di"ere um pouco de citado em Tei-eira# !ara ambos os casos a

vantagem esta no "ato de que se os tirantes possu5rem todos o mesmo ngulo de

embutimento e sendo a super"5cie plana Linclinação constanteM pode9se calcular o

equil5brio do talude como se houvesse um tirante representativo de todos os tirantes

na vertical#

/#(#' 0^TODO DE COST* 1U1ES E HENNOSO L':(M


24/32

1o m.todo de Culmam pode9se encontrar a super"5cie de menor "ator de segurança

LF),U$* %/M utilizando as equaç4es abai-o

Figura %/J 0.todo de Culman

Onde FS J "ator de segurança c J coesão N J comprimento das super"5cies potncais

1 J "orça normal que ha8e sobre as super"5cies potnciais

J ngulo de atrito T J "orça tangncial que atua sobre as super"5cies potnciais ? J

!eso da cunha "ormada acima das super"5cies potenciais mais acrescimo devido a

carregamento distribuido LqM sobre o talude

J ngulo "ormado entre as super"icies potenciais e a horizontal i J ngulo "ormado

entre o Tardoz e a horizontal

Hariando9se o valor de q . encontrada a super"5cie cr5tica de menor FS LFSm5nM# Se

FS'36 o talude est7 est7vel e seguro pelas suas prWprias caracter5sticas#

Uma "orma de se estimar a super"5cie cr5tica . atrav.s da seguinte equação


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/#6 Onde

cr J . o ngulo "ormado entre a super"5cie cr5tica a horizontal

Dessa "orma o "ator de segurança pelo m.todo de Culman . calculado diretamente# O

m.todo proposto por Costa 1unes e Helloso adiciona ao sistema de equil5brio de

"ormas a "orça de protensão do tirante3 essa "orça gera duas componentes3 uma

normal que colabora com o equil5brio do talude3 uma vez que a "orça de atrito . "unção

da "orça normal aplicada sobre a super"5cie3 a outra componente . a tangencial de

mWdulo muito menor que a primeira3 e que dependendo do ngulo "ormado pela

super"5cie cr5tica e o tirante pode aumentar ou diminuir a resultante das "orças

tangenciais que instabilizam o talude3 normalmente3 para tirantes em que o ngulo deembutimento não ultrapassa (&I ela sempre colabora para a estabilidade# *dicionando

essas componentes nas equaç4es acima . obtido

/#: Figura %6J 0.todo de Costa 1unes e Helloso L':(M

Fonte adaptado de $odrigues L%&''M /#(#% 0^TODO ;$*S)NE)$O DE

*T)$*1T*0E1TO L'6KM

1esse m.todo a curva tamb.m . uma super"5cie plana que passa pelo p. do

paramento "ormando um ngulo com a horizontal como mostra a Figura %: abai-o

Figura %: 9 0.todo ;rasileiro de *tirantamento


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Fonte *daptado de $odrigues L%&''M

Segundo $odrigues L%&''M primeiramente deve9se encontrar o "ator de segurança

m5nimo pela seguinte equação

/#K Onde a ngulo da super"5cie cr5tica mais prov7vel continua sendo

Em seguida deve9se encontrar um coe"iciente FSp3 que . o "ator de segurança obtido

com as "orças de protensão3 . calculado a partir do valor do ngulo do plano de

ancoragem de tal "orma que resulte FS'36

De onde se consegue e-trair uma relação entre FS e FSmin /#'&

* "orça necess7ria para estabilizar o talude .

Onde Tp J "orça de protensão necess7ria para estabilizar o talude3 essa "orça

corresponde a soma das "orças de todos os tirantes em uma linha vertical ? J peso

da cunha "ormada acima do plano de ancoragem

*ssim o talude estar7 estabilizado se a "orça de protensão "or maior ou igual a Tp3

*lguns autores L$OD$),UES3 %&''` TE)E)$*3 %&''M utilizam a "orça Tp resultante

para pro8etar os tirantes3 de "ato se a "orça Tp . a m5nima necess7ria os tirantes


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devem ser dimensionados para ela caso Tp se8a maior que a solicitação transmitida

pela cortina devido ao empu-o#

/#/ HE$)F)C*ABO D* EST*;)N)D*DE NOC*N LOU )1TE$1* DO 0*C)AOM

* estabilidade local3 tamb.m chamada de estabilidade interna . caracterizada pela

ruptura em cunha3 cu8a super"5cie passa pelo C, do tirante3 caso a cortina não possua

"icha a super"5cie passa pelo p. do talude3 caso possua "icha a super"5cie passa pela

ponta in"erior da cortina

* ruptura por esse modo ocorre de modo particular para as estruturas atirantadas e .

devida a protensão da ancoragem que e-erce um es"orço adicional no maciço3 esse

es"orço incita o maciço a se comportar de "orma semelhante a um corpo r5gido"ormando um sistema Xtirante9soloY que deve ser veri"icado# * "orça oriunda do bulbo

tende a cisalhar o terreno3 a parcela do maciço in"luenciada pelas tens4es de

protensão Xdese8amY permanecer nesse

Xcorpo r5gidoYLcunhaM enquanto o resto do maciço XpretendeY permanecer no seu

estado natural LF),U$* %KM

Figura %K J Cunha de ruptura na instabilidade local ou interna

Fonte Ferreira e outros L%&&:M

/#/#' 0^TODO DE @$*1

!roposto por @ranz em '6( para cortinas de estacas prancha ancoradas por placas

suportadas pelo empu-o passivo do solo3 apWs o surgimento da t.cnica de tirantes

com bulbo de ancoragem LF),U$* %M esse sistema caiu em desuso L0ore3 %&&(M#

O m.todo de @ranz3 no entanto persistiu e . utilizado para veri"icação da estabilidade

local3 o modo de ruptura . em cunha e a super"5cie . pr.9de"inida passando pelo p. do

paramento3 pelo centro de gravidade da ancoragem e posteriormente subindo


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verticalmente at. a super"5cie# Segundo 0ore L%&&(M m.todo "oi a princ5pio concebido

para uma Pnica linha de ancoragens e posteriormente adaptado por 2eline= e

Osterma>er L':KM e $an= e Osterma>er L':M para mPltiplas linhas de ancoragem

protendidas#

/6 Figura % J *ncoragem com placa

Fonte adaptado de 0ore L%&&(M

O sistema da Figura % abai-o pode ser resolvido atrav.s do pol5gono de "orças e ser7

considerado est7vel o maciço cu8o "ator de segurança LFSM se8a maior que '36

'36 /#'%

*ssim a "orça de trabalho deve ser no m7-imo uma vez e meia menor que a "orça

m7-ima que o tirante pode ser submetido sem instabilizar o maciço#

Figura % J 0.todo de @ranz

Fonte EC9&('& !ara uma Pnica linha de ancoragem podem ser usadas as

equaç4es da EC9&('&

M ν9ϕj# tg LδErh k, 9 LEah J E'hM # tg /#'(

J

Tma-

Onde


29/32

Tma- 9 m7-ima "orça poss5vel no tirante sem que ha8a ruptura da cunha J reação

sobre a super"5cie potencial de ruptura no trecho inclinado da cunha

, J !eso da cunha3 quando 3 deve ser considerada qualquer eventual sobrecarga

sobre a cunha

Eah J Empu-o ativo atuante na cortina desde o topo at. o centro de rotação da "icha

E'h J Empu-o ativo aplicado sobre o trecho vertical da cunha

Erh J Força horizontal resultante devido a resistncia Lngulo de atritoM do solo J

ngulo de atrito solo9paramento

J ngulo de inclinação LembutimentoM do tirante J ngulo de atrito interno do solo Jngulo entre a super"5cie inclinada da cunha e a horizontal

* maior parte das cortinas atirantadas possui mais de um n5vel de tirantes3 o m.todo

de @ranz generalizado trabalha com v7rias linhas de tirantes3 nesse caso pode surgir

diversas cunhas de ruptura e cada uma deve ser analisada# Trs situaç4es são

poss5veis3 ilustrado nas "iguras a seguir#

'I situação Os tirantes in"eriores são mais compridos que os superiores aM $uptura e"ator de segurança do tirante superior

Figura (& J 0.todo de @ranz Lsituação '9aM

Fonte adaptado de EC9&('& '36 /#'6 bM $uptura e "ator de segurança do tirante

in"erior cM Figura (' J 0.todo de @ranz Lsituação '9bM


30/32

'36 /#':

Fonte adaptado de EC9&('&

%I situação Os tirantes in"eriores são um pouco mais curtos que os superiores3 uma

parte do bulbo dos tirantes superiores esta na cunha do tirante in"erior * veri"icação .

idntica ao caso anterior#

Figura (% J 0.todo de @ranz Lsituação %9a e %9bM

Fonte adaptado de EC9&('&

'36 /#'

aM $uptura e "ator de segurança do tirante superior

'36 /#%&

bM $uptura e "ator de segurança do tirante in"erior

(I situação Os tirantes superiores são mais compridos que os superiores aM $uptura

e "ator de segurança do tirante in"erior

Figura ( J 0.todo de @ranz Lsituação (9aM


31/32

Fonte adaptado de EC9&('& '36 /#%( bM $uptura e "ator de segurança do tirante

superior Figura (/ J 0.todo de @ranz Lsituação (9bM

'36 /#%/

Fonte adaptado de EC9&('& cM $uptura e "ator de segurança do con8unto de

tirantes Figura (6 J 0.todo de @ranz Lsituação (9cM

'36 /#%6

/I situação Os tirantes in"eriores são muito mais curtos que os superiores aM $uptura

e "ator de segurança do tirante superior

Figura (: J 0.todo de @ranz Lsituação /9aM


32/32

'36 /#%

Fonte adaptado de EC9&('& bM $uptura e "ator de segurança do tirante in"erior

Figura (K J 0.todo de @ranz Lsituação /9bM

Fonte adaptado de EC9&('& '36 /#%

Documents

Projeto de Cortinas Atirantadas