Mestrado em Geotecnia Disciplina: Estabilidade de Taludes Docente: Juan Flix Rodrgues Rebolledo Discente: Thas Guimares dos Santos

LISTA DE EXERCCIOS #31.- Leia: James Michael Duncan, State of the Art: Limit Equilibrium and Finite-Element Anlisis of Slopes, Journal of Geotechnical Engineering, July, 1996. Fazer um resumo e incluir seus comentrios.

2.- Leia: Robert V. Whitman, Organizing and Evaluating Uncertainty in Geotechnical Engineering, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, July 2000. Fazer um resumo e incluir seus comentrios.

RESUMO DO ARTIGOOrganizando e Avaliando as incertezas em engenharia geotcnica

Existem muitas incertezas em se tratando de projetos geotcnicos. papel dos engenheiros lidar com as incertezas nos projetos e identificar riscos, perigos e suas consequncias e possveis aes corretivas. Em termos probabilsticos, perigo expressa a probabilidade de que algum evento ocorrer. Risco expressa a probabilidade de que alguns perda ocorrer. Logo, muitas vezes preciso analisar a probabilidade de uma perda dado que o perigo de ocorrer.O pensamento probabilstico implica uso de teorias de probabilidade, confiabilidade, estatsticas, etc., e, possivelmente, o uso real de algumas ferramentas tericas.Mtodos probabilsticos em engenharia geotcnicaDiferentes mtodos so comumente usadas para diferentes tipos de projetos: deslizamentos de terra, fundao de barragens, problemas ambientais, etc. Diferentes tipos de anlise so adequados para as vrias etapas de um projeto. Segundo o autor, divide-se um projeto em quatro etapas: (1) avaliao do local e caracterizao; (2) avaliao do projeto; (3) tomada de deciso , e (4) controle de construo.A escolha do mtodo para a avaliao da confiabilidade de um projeto depende tanto sobre a disponibilidade dos dados referentes ao local e sobre a maneira pela qual se estabelece o risco aceitvel. Avaliao do local e caracterizao

Existem muitos mtodos probabilsticos que podem ser utilizados nesta fase. Alguns, como procurar por '' falhas '' e construo de perfis, pode ser o fim do uso de mtodos probabilsticos para o projeto; outros podem visar a fornecer dados especficos necessrios para posterior anlise probabilstica.Na deteco por descontinuidades no local, a natureza dos materiais locais so identificados. Nesta fase muito importante estabelecer uma adequada explorao para detectar e revelar a extenso de quaisquer falhas que possam apresentar possvel problemas no projeto ou, eventualmente, tornar o local imprprio para algumas finalidades. Furos de sondagem nos locais da anlise so de muita importncia para identificao dos tipos de solos nos perfis. Mtodos estatsticos so de muita valia nesta etapa, para estimas os locais nas quais so foram realizados os furos. Entre os mtodos utilizados, destaca-se a Krigagem. Variabilidade espacial das propriedades do solo, tanto horizontal como verticalmente, um problema particularmente importante.A tarefa clssica de engenharia geotcnica a escolha do valor de um parmetro do solo a ser utilizado em algumas anlises. Para as anlises de confiabilidade, no mnimo necessrio estimar o mdia e desvio padro (ou varincia) para os parmetros-chave.Existem vrios tipos diferentes de incertezas quanto as propriedades do solo como medido quer no campo ou no laboratrio, sendo eles: disperso de dados, que consiste da variabilidade espacial real e erros de testes aleatrios. erros sistemticos, resultantes de (1) erros, pois na verdade, no se consegue medir com preciso o parmetro desejado, e (2) tambm alguns testes calculam a mdia de erros de testes aleatrios.Existem tcnicas para lidar com todos estas dificuldades de forma sistemticaAvaliao de RiscoNo h metodologia de avaliao de risco que seja adequada para todos os tipos de projetos. A escolha de mtodo depende do tipo de projeto, os dados disponveis, o grau de dependncia das escolhas subjetivo, e os critrios que sero utilizados para julgar se ou no o risco aceitvel.Anlise de confiabilidadeA anlise de confiabilidade avalia a probabilidade de que a capacidade, por exemplo, capacidade de carga, superior demanda,por exemplo, carga, onde um ou ambos capacidade e demanda so incertas. Esta probabilidade chamado de confiabilidade. Probabilidade de falha = (1 - confiabilidade)Anlise de eventoVrios fatores com suas propabilidades, do para o caso a probabilidade global. A anlise de rvore de eventos uma tima forma anlise de confiabilidade, pois permite que a cada etapa do projeto possam ser detectados possveis incertezas e problemas que resultem em um fracasso.

Riscos associados com tremores de terra

Mtodos probabilisticas desempanham papel muito importante para caracterizao de quao forte o tremor, para detectar se vai alm do esperado.

Problemas ambintais

A palavra-risco, sob a forma de informaes relativas probabilidade de que um determinado grau de exposio a uma substncia far com consequncias prejudiciais nos seres humanos comummente-encontrou quando se lida com os problemas ambientais.No entanto, os engenheiros geoambientais avaliao de sites ou projetardepsitos de resduos em geral deve seguir muito prescritivaregras com pouca oportunidade para a aplicao probabilsticametodologias.

Erros humanos

Um exame adicional revelou que a maioria das falhas so o resultado de erro humano , por exemplo , estruturas no construdo de acordo com os planos , os materiais no cumprir a especificao , alguns carregamento no considerados na anlise de confiabilidade , etc. A resposta que engenheiros querem ter certeza de que a probabilidade de falha a partir de coisas sob o seu controlo bem menor do que o fracasso probabilidade associada com coisas que no podem controlar .

Controle de construo

Quanto utilizar as anlises probabilsticas

'' Ns vemos engenharia geotcnica como o desenvolvimento em dois um pouco diferentes entidades: uma parte ainda lidam com a tradicional problemas tais como fundaes, barragens e estabilidade de taludes,e outra parte lidar com os problemas do terremoto,taludes naturais, e, mais recentemente, geotecnia ambiental.Profissionais na primeira parte no prontamente adotadasteoria da confiabilidade, em grande parte porque os mtodos tradicionaistm sido geralmente bem sucedido e engenheiros so confortveiscom eles. Em contraste, os profissionais em meio ambientegeotecnia e at certo ponto em engenharia offshore requeremavaliaes mais recentes e mais rigorosas de confiabilidade queexigem uma abordagem diferente.

. Por uma questo de simplificao,Vou dividir problemas de engenharia geotcnica em duas grandescategorias.

1. Aqueles em que o cliente depende de cdigos, regulamentos, e '' prtica aceita '' para garantir que ele recebe um produto satisfatrio. Esta categoria inclui a grande maioria dos "projetos" "rotina".

2. Aqueles em que o cliente, e / ou um regulador, est ativa em uma discusso sobre os riscos potenciais e, finalmente, assume amenos a maioria de qualquer risco est implcito na escolha finalde design. Tais projetos so caracterizados por um ou outroimpossibilidade de eliminar completamente os riscos ou por uma muitoalto custo de reduzir os riscos para um nvel insignificante. assim do interesse do cliente para tornar-se ativamente engajadona tomada de decises. Projetos deste tipo so menoscomum, e normalmente so em grande escala ou envolver incomumtipos de edifcios ou instalaes, ou ambos. Contudo,no h nenhuma razo para que mtodos probabilsticos no pode serutilizado em problemas tradicionais-se acredita que um clienteisso pode ser um benefcio potencial.

Quando envolvido no primeiro tipo de projeto, um engenheiro pouco provvel que faa uso de anlise de risco, ou quantificada de probabilsticapensando ou estatsticas, exceto possivelmente em conexocom detalhes de planejamento de explorao local e caracterizaoou durante a construo controle. No entanto, a anlise probabilsticapode ser til no desenvolvimento de requisitos de cdigos eregulamentos.Envolvimento no segundo tipo de projeto certamente vai exigirum engenheiro para se engajar em pensamento probabilstico. Em algunscasos, o risco aceitvel pode ser especificada em termos numricos, eo engenheiro deve escolher um projeto e demonstrar que oespecificao for atendida. Mesmo aqui o cliente, ou, pelo menos, um regulador,estaro envolvidos de forma significativa, uma vez que raramente vaihaver procedimentos claros, aceites que abrangem todos os aspectos doavaliao de risco. Mais provavelmente, uma srie de esquemas de designser discutida pelo engenheiro e cliente, at que o cliente(e provavelmente a companhia de seguros cientes) satisifed queh um equilbrio aceitvel entre custo e risco. Avaliaode risco, seja em termos quantitativos ou meramente por palavras,torna-se um importante meio de comunicao entre o clientee engenheiro.

Promover USO DE PROBABILSTICOMETODOLOGIAS

O relatrio do NRC tambm pede que os grandes projetos geotcnicos deve envolver um especialista probabilidade como parte da equipe do projeto proporcionar oportunidades para uma interaco estreita entre esse do perito e dos outros membros da equipe. Na sequncia do pensamentos no ltimo pargrafo, eu recomendaria que, em vez um especialista em gesto de risco deve ser includo como um membro da equipe. claro que este especialista deve ser bem fundamentada na teoria da probabilidade e sua aplicao.Tendo feito esses argumentos, eu certamente concordo que geotcnicaengenheiros como um todo deve tornar-se melhor versado emos conceitos bsicos importantes da teoria da probabilidade, confiabilidadeteoria e anlise de risco. O relatrio do NRC contm, em anexo,uma excelente cartilha sobre estas matrias. No meuTerzaghi Palestra (Whitman 1984), exortei a necessidade de exemplosmostrando como o risco pode ser quantificado e utilizado para decisofazer. Como foi notado acima, um nmero de taisexemplos j foi publicado. Este um bom comeo, masmais so necessrios, especialmente aqueles que ilustra claramente o papeldesempenhado por mtodos probabilsticos na tomada de deciso real.A disponibilidade imediata de exemplos ir percorrer um longo caminho em despertandoo interesse da prtica de engenheiros.Talvez a questo fundamental que pode ser feito a jurosclientes em projetos com base em raciocnio probabilstico em vez deabordagens tradicionais? Eu acredito que um cliente ir sempre tornar-seinteressado em diferentes abordagens se parece que h potencialpara obter benefcios financeiros, para satisfazer os reguladores, ou mesmo para o pblicofins de relaes. Um cliente pode receber tais estmulos devrias fontes, mas um estimulador chave o engenheiro para oprojeto. Uma frase no meio do resumo do Peck detm o-chave: mtodos tradicionais so usados '' porque os engenheiros estoconfortvel com eles. '' evidente que continuaro a serprojetos que esto melhor projetados usando abordagens tradicionais.Um desafio desta conferncia identificar os tipos de projetosonde o '' spillback '' predita por Peck deve comear a ocorrerno futuro prximo.H pelo menos dois desenvolvimentos relativamente recentes queconduzir inevitavelmente a uma utilizao mais generalizada de avaliao de risco.Um deles a crescente preocupao sobre edifcios e infra-estruturas existentesque no cumprem as normas modernas de projeto comque diz respeito aos perigos naturais. Os principais exemplos so barragens concebidaspara passar fluxos de inundao bem menos do que o necessrio hoje e com poucaou nenhuma considerao para os efeitos potenciais de terremotos. Sermuito caro para '' correo '' todas essas barragens, e alguns representam maiores riscos que outros. Priorizando aces correctivas uma necessidade.O Bureau of Reclamation e organizaes emCanad e Austrlia comearam a desenvolver procedimentos paralidar com esses problemas (Nota: A rica literatura comeoua aparecer desde a Conferncia. Por exemplo, veja Bowleset ai. (1998) e outros papis no processo dessa reunio),e parece claro que haver, pelo menos, algum papelpara avaliao quantitativa do risco.Em engenharia ssmica, no est comeando a ser destaqueem cima do projeto baseado em desempenho, tendo em conta a probabilidadeterremotos de significativas. Cada vez mais h a construo deproprietrios que querem entender os riscos que a suainvestimentos pode ficar danificada e no-funcionais. Potencialfalhas do site e movimentos da fundao, muitas vezes, ser partedos problemas potenciais.

CONSIDERAES FINAISEngenheiros tradicionais, com razo, preocupam-se que demasiada nfasena anlise pode conduzir o julgamento de engenharia e conduzirpara projetos insatisfatrios. Wu et al. (1975) h muito tempo previstoum exemplo de como um pensativo anlise probabilstica pode irerrado: uma inclinao que contm um plano de fraqueza, mas assumidopara ser homognea quando a realizao de uma anlise estatsticade dados para a fora. Este problema existe com potencialqualquer anlise, se determinstica ou probabilstica, at que sejabem calibrado a experincia. por isso que tenho enfatizadoa importncia de erros de modelo. Probabilistas pensativo sempreenfatizar que mtodos probabilsticos no substituir as tradicionaismtodos. Em vez disso, mtodos probabilsticos so ferramentas que podem efetivamentecomplementar os mtodos tradicionais de engenharia geotcnicaprojetos, proporcionando melhores insights sobre as incertezase proporcionar uma melhor base para a interao entreengenheiros e tomadores de deciso.Tudo isto particularmente verdadeiro a respeito de uma metodologia especialmentepopular no momento: anlise de confiabilidade. Christian et ai.(1994) oferecem algumas informaes valiosas a respeito deste instrumento:'' Anlise de confiabilidade especialmente til na criao de projetoOs valores para o fator-de-segurana que representam riscos consistentespara diferentes tipos de falhas. . . . As aplicaes mais eficazesde mtodos probabilsticos so aqueles que envolvem relativaprobabilidades de falha ou iluminando os efeitos deincertezas nos parmetros. ''Perspectivas similares so necessrios a respeito de tudo do existentee ainda a ser desenvolvidos mtodos probabilsticos.Espero ter ajudado voc aprecia, em termos gerais, comoa quantificao da incerteza pode desempenhar um til e importantepapel em projetos de engenharia. Eu tambm espero ter estimuladovoc aprender sobre os exemplos disponveis de aplicao prtica.Com Peck, concordo que mtodos probabilsticos so agoradesempenhando papis importantes numa srie de problemas de engenharia,e que no haver aumento spillover em problemas agoramanipulado atravs de mtodos tradicionais. O desafio continuadopara reconhecer os problemas em que o pensamento probabilstico pode contribuireficazmente para a engenharia de soluo-no enquantomesmo tempo, no tentando forar essas novas abordagens para problemasmelhor engenharia com mtodos tradicionais e pontos de vista.

COMENTRIO SOBRE A PUBLICAOEm geotecnia, ao contrrio de outras reas de estudo, o principal objeto de estudo so os materiais da crosta terrestre, necessariamente como eles se comportam e como os engenheiros geotcnicos podem atuar com maneiras corretivas ou preventivas. Entretanto, existem muitos erros associados as anlises de estabilidades e riscos ambientais. Os erros so provenientes de muitas fontes, como incerteza de dados, incerteza na obteno destes dados, incerteza nos testes, incertezas de mtodos, incertezas no controle da execuo, alm de erros em que j fogem do controle dos profissionais. Para cada etapa, existem mtodos estatsticos para diminuio das incertezas, o que vai depender da natureza do projeto. Erros muitas vezes podem surgir na execuo das anlises, que normalmente so simplificados a solos homogneos e sem descontinuidades, o que no ocorre na prtica com frequncia.Projetos possuem erros aceitveis, ou seja, um limite de erros que podem ocorrem e que no prejudique o projeto, portanto, caso os erros ultrapassem o permitido, ocorrer fracasso no projeto.

3.- Leia: Captulo 5 (Anlise da estabilidade de taludes em solo) do Manual de Encostas da GeoRio. Fazer um resumo e explique as bases tericas das tabelas 4 (recomendao para fatores de segurana admissveis) e 5 (fatores de segurana recomendados para remediao de escorregamentos existentes) em base a o mencionado em o artigo do ponto 2. Inclua tambm seus comentrios respeito a ditas tabelas.

RESUMO DO CAPTULO 5 - GEORIOAnlise de estabilidade de taludes em solo

Usualmente, a estabilidade de taludes aferida fazendo uso do fator de segurana (FS). Estas anlises objetivam avaliar a segurana do taludes e assim poder intervir com medidas corretivas e/ou preventivas.

H tambm a possibilidade de se fazer a retroanlise do talude em que j houve o movimento de massa, e assim possvel conhecer os mecanismos de ruptura e parmetros geotcnicos do material. Como j houve a desarticulao do material, o FS estipulado sendo 1, conhecendo a geometria inicial do talude e nvel de gua, ficando ento determinados os parmetros de resistncia do material.

Em uma analise de estabilidade de taludes, por segurana, faz-se uma analise conservadora.

Classificao dos escorregamentos

Causas de escorregamento

Os escorregamentos so deflagrados quando a resistncia ao cisalhamento diminui, ou ocorre o aumento de tenses solicitantes, de maneira geral, envolvendo tanto agentes internos quanto externos ao talude.

Tipos de anlise de estabilidade

Os tipos de analise de estabilidade de taludes so em termos de tenses totais e em termos de tenses efetivas. Este segundo tipo de analise leva em considerao a presena de gua, que como conhecido, provoca diminuio na resistncia mecnica dos solos, sendo esta a anlise mais importante anlise.

Definio do fator de segurana

O FS usualmente definido por:a) Fator de segurana relativo ao equilibro de momentos. Ou seja, razo entre o somatrio de momentos resistentes e o somatrio de momentos solicitantes. Tal FS utilizado em movimentos de taludes rotacionais.b) Fator de segurana relativo ao equilbrio de foras. O FS expresso como sendo a relao de foras resistentes e foras solicitantes, podendo este modelo ser aplicado tanto em movimentos rotacionais quanto em translacionais.

Apesar de matematicamente FS = 1 ser considerado estvel pelo equilbrio, na prtica no se adotam taludes com esse fator. Isto se deve a incerteza de dados e simplificaes dos mtodos. O FS a ser utilizado vai depender do tipo de projeto, se provisrio ou no e das consequncias casa haja ruptura do talude, como mostra a tabela a seguir.

Tcnicas de anlise

Equilbrio limite: a tcnica de analise baseada no mtodo de equilbrio limite admite que a superfcie de ruptura conhecida ou arbitrria, a massa de solo est em equilbrio de foras, ou momentos, o critrio de Mohr-Coulomb satisfeita em toda a superfcie de ruptura e o FS nica ao longo da mesma.

O mtodo do equilbrio limite subdividido em dois grupos:a) Mtodo das fatias: a poro de solo instvel seccionada em fatias verticais e a anlise feita por fatia. Admite-se que a superfcie de ruptura pode ser rotacional ou poligonal. b) Mtodos de cunhas: o material dividido em cunhas ou lamelas com inclinaes variveis nas interfaces a superfcie de ruptura poligonal.

E maneira mais simples, os taludes pode ser analisados por bacos e grficos, entretanto, devido a simplicidade do mtodo, tal mtodo deve ser utilizado para taludes de materiais homogneos e de inclinao constante. Havendo mais de um material, deve-se estimar os valores geotcnicos e conhecer aproximadamente a superfcie potencial de ruptura.

Em geral, os bacos relacionam o FS com parmetros geomtricos do talude e parmetros geotcnicos dos materiais que constituem o talude.

Mtodos probabilsticos

Este mtodo, quando aplicado para estabilidade de taludes, tem o objetivo de mensurar incertezas inerentes ao FS obtido pelos mtodos determinsticos. Com o mtodo, determina-se o ndice de confiabilidade do fator de segurana. Com o valor deste ndice e de uma hiptese sobre a distribuio da frequncia do FS, pode-se estimar a probabilidade de ruptura do talude.

Anlises de estabilidade de taludes

Modos de rupturaA escolha do mtodo de analise deve levar em considerao o modo provvel de ruptura de acordo com os tipos de material do talude e a presena de gua.

Dados de entradaa) Topografiab) Geologia: conhecer a geologia dos perfis crticos. Alm disto, deve-se identificar perfil de intemperismo, presena de colvios e aterros, descontinuidades e afloramentos.c) Parmetros do material: determinados em laboratrios de acordo com o mtodo de anlise utilizadod) gua subterrnea: identificao de lenis freticos e variao de nveis de precipitao de chuva local. Sempre utilizar anlises conservadoras. e) Cargas externas

Escolha do mtodo de anlise

Em projetos preliminares e com riscos desprezveis, as analises detalhadas no se justificam, podendo ento ser utilizados mtodos rpidos e simples.Para projetos de riscos mdios recomenda-se mtodos mais rigorosos de anlise de estabilidade.

Software

Os softwares auxiliam na anlise de estabilidade de casos mais complexos, como condies variadas de presso de gua, camadas de materiais distintos e carregamentos externos.

Referncia

GeoRio 2000. Manual Tcnico de Encostas. Anlise e Investigao, Rio de Janeiro, GeoRio, 253p