Trabalho Estabilidade de Taludes

Estabilidade de Taludes

Jean Henrique

Jhayson Carvalho

Lucas José Borges

Marcelo Roque

As análises de estabilidade têm

por objetivo avaliar a possibilidade

de ruptura de taludes através de

cálculos envolvendo o estado de

carregamento e a resistência ao

longo da superfície de ruptura.

Introdução

Os métodos baseiam-se na

hipótese de haver equilíbrio numa

massa de solo, tomada como corpo

rígido-plástico, na eminencia de

entrar em um processo de

escorregamento.

Tipos de métodos

Os métodos estão divididos,

em dois grupos, os que se baseiam

em analises de deslocamentos e os

que se baseiam em estado de

equilíbrio limite.

Tipos de métodos

No primeiro grupo destaca-se o método de elementos finitos no qual complexas técnicas numéricas são empregadas com o auxilio de computadores levando em consideração as relações tensão deformação dos diversos materiais. O segundo grupo pode ser dividido em três subgrupos

Tipos de métodos

Métodos que consideram massa

rompida com um corpo único.

Métodos que dividem essa massa

rompida em cunhas.

E métodos que divide a massa

rompida em fatias.

Métodos de equilíbrio - limite

A superfície de ruptura é bem definida.

A condição de ruptura da massa de solo é

generalizada e incipiente.

O critério de Mohr- Coulomb e satisfeito

ao longo da superfície potencial de

ruptura.

O fator de segurança ao longo da

superfície potencial de ruptura é único

Hipóteses básicas consideradas nos

métodos de equilíbrio limite:

Método de fatias

Este método consiste em dividir a superfície

potencial de ruptura em fatias, aplicando-se cada

uma delas as seguintes equações de equilíbrio:

Ʃ forças horizontais = 0

Ʃ forças verticais = 0

Ʃ momentos = 0

Método de fatias

Definição dos limites

𝑀𝑒𝑠𝑡 = r ∗ Σ𝑇𝑓,𝑖 ∗ 𝑙𝐴𝐵,𝑖 𝑀𝑖𝑛𝑠𝑡 = 𝑟 ∗ Σ𝑊𝑖 ∗ 𝑠𝑖𝑛𝛼𝑖

Em que M est é o momento das forças estabilizadoras (aquelas que se opõem ao deslizamento), 𝑙𝐴𝐵,𝑖 o comprimento do segmento reto que une os pontos A e B da base de uma fatia genérica i, e M inst o

momento da força instabilizada (aquelas que favorecem o deslizamento).

O método de Fellenius é utilizado para casos onde se tem ruptura circular.

É o mais simples de todos, pois é o único que estabelece uma equação linear para determinação do fator de segurança, não sendo, por isso, necessário qualquer processo iterativo.

Método de Fellenius

Assume que as forças de interação entre fatias são paralelas à base das mesmas, o que, dessa forma, permite dispensá-las do cálculo. De fato, esta simplificação não é verdadeira, pois as forças resultantes, sendo, segundo o método, paralelas à base, não podem ter a mesma inclinação em todas as fatias.


Quando se passa para a análise

da fatia seguinte, a inclinação

muda. Desta forma, o princípio da

ação-reação de Newton não é

satisfeito.


A reação normal na base das fatias pode ser obtida através do equilíbrio de forças segundo a direção perpendicular à base ou através das equações de equilíbrio segundo a vertical e a horizontal. A equação do fator de segurança deriva de uma equação de momentos


O Método de Fellenius é muito

conservador e pode apresentar erros de

até 50%, quando utilizado em análise de

taludes suaves com poro pressões

elevadas. No caso de ausência de poro

pressões, erros são da ordem de até 10%.


- u= poro pressão média na base da fatia;

- c’= coesão efetiva do solo;

- ф= ângulo de atrito efetivo do solo;

Fator de segurança

Faz-se o equilíbrio das forças

na direção da normal à base da

lamela (direção do raio do círculo

de ruptura);

Despreza-se as forças de

atrito entre as faces das lamelas

vizinhas (X = 0)

Características do método

Pode gerar grandes

erros, pois não leva em

conta as forças resultantes

das pressões neutras

atuantes nas faces das

lamelas. Estas resultariam

em componentes na direção

normal N.

Características do método

Através aplicação do método

de fellenius, será considerado o

coeficiente de segurança de um

talude artificial seco com os

seguintes dados:

Aplicação prática do

Método Fellenius

Método de fellenius




b

P

b/2

b/2

?

y

x Sistema de

coordenadas para o equilíbrio

de forças

b

h

LD

LN

LT

LE

Topo da Lamela

Face

Ve

rtic

al d

e

Inte

raçã

o e

ntr

e

Lam

ela

s

Fatia

(n)

Altura

Média

(h)

Largura da

Faixa

(Dx)

Largura da

Base

(l)

Inclinação

da Fatia

(θ) °

Ângulo

Atrito

(Φ)

Coesão do

Solo

(c)

Peso

Específico (g)

Solo

Peso Fatia

(P)

Poropressão

(u)c*l (P*cos(θ) - u*∆x*sec(θ))*tg(Φ) P*sen(θ)

1 0,765 0,6 0,65 16 25 15 17 7,803 0 9,75 3,50 2,15

2 2,27 0,6 0,67 21 25 15 17 23,154 0 10,05 10,08 8,30

3 3,72 0,6 0,69 26 25 15 17 37,944 0 10,35 15,90 16,63

4 5,105 0,6 0,73 31 25 15 17 52,071 0 10,95 20,81 26,82

5 6,12 0,6 0,77 36 25 15 17 62,424 0 11,55 23,55 36,69

6 6,185 0,6 0,83 41 25 15 17 63,087 0 12,45 22,20 41,39

7 5,57 0,6 0,92 47 25 15 17 56,814 0 13,80 18,07 41,55

8 4,795 0,6 1,07 54 25 15 17 48,909 0 16,05 13,41 39,57

9 3,755 0,6 1,37 63 25 15 17 38,301 0 20,55 8,11 34,13

10 1,575 0,6 3,21 79 25 15 17 16,065 0 48,15 1,43 15,77

n = número da fatia h = altura da fatia l = largura da fatia Soma = 406,572 Soma = 163,65 137,06 263,00

c = coesão do solo θ = ângulo de inclinação da fatia ou ângulo da normal à fatia 1,143Φ = ângulo de atrito do solo

APLICAÇÃO DO MÉTODO DE FELLENIUS

Fator de Segurança - FS =

O valor de F quando calculado pelo

método de felenius é geralmente utilizado

como “chute” inicial para o método de

Bishop simplificado.

O valor de F pelo método de fellenius é

cerca de 10 a 15% que o calculado por

Bishop.

Conclusão

O método de fellenius é conservador a

favor da segurança.

O método de fellenius não deve ser usado

quando existem forças externas

horizontais.

Conclusão

Obras de terra, Faiçal Massad;

Estabilidade de taludes naturais e de escavação,

Guido Guidicini e Carlos M. Nieble;

Tópicos em Geotecnia e Obras de Terra Prof. M.

Marangon

Referências

Documents

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