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Aula 11 – Técnicas de estabilização de encostas - Introdução

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO

CAMPUS DE SINOP

FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGIAS

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

GEOTECNIA III

Eng. Civil Augusto Romanini (FACET – Sinop)

Sinop - MT

2016/1

26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 2

INTRODUÇÃO

CONCEITOS BÁSICOS

ENCOSTAS NATURAIS

CARACTERIZAÇÃO DE ESCORREGAMENTOS

CÁLCULO DA ESTABILIDADE

ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS


INTRODUÇÃO


CONCEITOS BÁSICOS

Solos:

– Materiais que resultam do intemperismo das rochas, por desintegração mecânica

ou decomposição química. (CAPUTO, 1988)

a) Solos Residuais – são os que permanecem no local da rocha de

origem, observando-se uma gradual transição do solo até a rocha.

b) Solos Sedimentares – são os que sofrem a ação de agentes transportadores,

podendo ser aluvionares (transportados pela água), eólicos (pelo vento),

coluvionares (pela ação da gravidade)

c) Solos de Formação Orgânica – são os de origem essencialmente orgânica, seja

de natureza vegetal (plantas, raízes), seja animal (conchas).


CONCEITOS BÁSICOS

Rocha:

– materiais naturais consolidados, duros e compactos, da crosta terrestre ou

litosfera.

a) Rochas Magmáticas – são as resultantes do resfriamento e consolidação de

material fundido ou “magma”. Se formadas a grandes profundidades são

chamadas de intrusivas, e de extrusivas quando se formam na superfície

através do resfriamento de “lava”.

b) Rochas Sedimentares – formadas pela deposição de detritos oriundos da

desagregação de rochas preexistentes.

c) Rochas Metamórficas – provêm da transformação ou metamorfismo das rochas

magmáticas ou sedimentares.


CONCEITOS BÁSICOS

Taludes:

– compreende-se quaisquer superfícies inclinadas que limitam um maciço de terra, de rocha ou de terra e rocha. Podem ser

naturais, casos das encostas, ou artificiais, como os taludes de cortes e aterros.


Taludes Rochosos Taludes de Solo

CONCEITOS BÁSICOS


CONCEITOS BÁSICOS

Taludes Naturais Taludes Artificiais


ENCOSTAS NATURAIS Taludes Naturais

As encostas naturais são os taludes que estão em condição natural, ou seja, não

sofreram nenhum tipo de intervenção humana. Estes elementos estão sujeitos a

situações de escorregamentos naturais ou ocasionados pela ação antrópica.

A causa dos escorregamentos naturais está relacionada devido a tendência da

natureza ao processo de peneplanização, este comportamento significa que o solo

das encostas tendem a descer até que atinjam o nível da base.


CARACTERIZAÇÃO DE ESCORREGAMENTOS Rastejo

O rastejo também pode ser chamado de creep e é caracterizado por um

movimento lento das camadas superficiais do solo que se acelera em períodos

chuvosos e se estabiliza em épocas de seca. Normalmente não causam

problemas ou desastres , mas podem geram empuxos em estruturas, como

pilares de pontes e viadutos. Nestes casos faz –se estrutura de proteção para

garantir que estas ações não previstas no projeto, não ocorram.

O movimento pode ser detectado pela inclinação de postes ou árvores na

direção do talude. O rastejo pode evoluir para um escorregamento verdadeiro ,

portanto deve –se monitorar os movimentos anormais.


CARACTERIZAÇÃO DE ESCORREGAMENTOS Rastejo

O monitoramento do

rastejo pode ser

realizado através da

instalação de marcos

superficiais ou

inclinômetros ou

acompanhamento da

abertura de uma

trinca.


CARACTERIZAÇÃO DE ESCORREGAMENTOS Escorregamento verdadeiro

O escorregamento verdadeiro é o deslizamento de volume de solo ao longo de

uma superfície de ruptura bem definida que pode ser planar ou circular, ou em

cunha.


CARACTERIZAÇÃO DE ESCORREGAMENTOS Escorregamento verdadeiro

Este tipo de movimento é o único que pode ser estudado, de maneira rigorosa, a partir da análise de

estabilidade utilizando os métodos de equilíbrio limite: Bishop, Fellenius ou Método das cunhas

São causas principais dos escorregamentos verdadeiros:

• Alteração na geometria do talude, tais como deslocamentos de pé, escavações,

cortes ou retaludamento.

• Colocação de sobrecarga no topo da encosta.

• Infiltração da água da chuva, que diminui a resistência efetiva do solo devido

aumento da poropressão.

• Desmatamento dos taludes, causando aumento de escoamento superficial e efeito

das raízes.

• Rebaixamento do nível da água.

• Erosão interna

• Plantar vegetação desfavorável. ( Bananeiras)


CARACTERIZAÇÃO DE ESCORREGAMENTOS Deslizamento de tálus

O Tálus é como denomina –se o solo transportado por meio de ação

gravitacional e que se concentra no pé de um talude, é composto de solo e

bloco de rocha.

Esse solo, quando saturado escoa como se fosse um fluido viscoso, sem a

existência de uma linha de ruptura definida, esse movimento é associado a

altura do talude ( ação gravitacional) e a pressão neutra.


CARACTERIZAÇÃO DE ESCORREGAMENTOS Deslocamento de blocos

É a queda livre de um bloco de rocha em razão da erosão e solapamento do

apoio da base, pode ser associado ação antrópica.


CARACTERIZAÇÃO DE ESCORREGAMENTOS Avalanche de detritos

Também conhecidas como fluxo de detritos ou Debris Flows, são fenômenos

classificados como desastres naturais pelo seu alto poder de destruição.

Desenvolvem –se em períodos muito curto de tempo, tem elevadas velocidade

de 5 a 20 cm/s e alta capacidade de erosão e grandes pressões de impacto.

São caracterizados pelo transporte de detritos por grande distâncias, mesmo

que a declividade seja baixa. Ocorrem normalmente após grandes períodos

chuvosos e se originam a partir de um escorregamento de uma massa de solo

e rocha formando um canal com água ( semelhante a um rio), este canal vai

sendo ampliado e o teor de sólido aumenta com a evolução da avalanche.





20%

50%

70%

1,3 m/s

3,0 m/s



Os métodos de cálculo expeditos para a estabilidade de taludes naturais são

aplicados somente para escorregamentos verdadeiros , onde se tem uma

superfície de ruptura bem definida. São utilizadas o método de talude infinito e o

método de Culmann.



O método de talude infinito aplica – se a taludes naturais com extensão grande em relação a

espessura do solo. A superfície de ruptura ( plana) normalmente é o contato do solo com a

rocha ou solo de alteração e paralela ao terreno.



a) Solo não coesivo e não saturado

𝐹𝑆 =𝑆

𝑇=𝑁 ∙ 𝑡𝑔𝜑 + 𝑐

𝑃 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖=𝑁 ∙ 𝑡𝑔𝜑 + 0

𝑃 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖=𝑃 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝑖 ∙ 𝑡𝑔𝜑 + 0

𝑃 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖=𝑡𝑔𝜑

𝑡𝑔𝑖

𝑭𝑺 =𝒕𝒈𝝋

𝒕𝒈𝒊



b) Solo coesivo e não saturado

𝐹𝑆 =𝑆

𝑇=𝑁 ∙ 𝑡𝑔𝜑 + 𝑐 ∙ 𝑙

𝑃 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖=𝑁 ∙ 𝑡𝑔𝜑

𝑃 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖+

𝑐 ∙ 𝑙

𝑃 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖=𝑡𝑔𝜑

𝑡𝑔𝑖+

𝑐 ∙ 𝑙

𝑃 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖

=𝑡𝑔𝜑

𝑡𝑔𝑖+

𝑐 ∙ 𝑙

𝑙 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝑖 ∙ ℎ ∙ 𝛾 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖=𝒕𝒈𝝋

𝒕𝒈𝒊+

𝒄

𝒄𝒐𝒔𝒊 ∙ 𝒉 ∙ 𝜸 ∙ 𝒔𝒆𝒏𝒊

𝑭𝑺 =𝒕𝒈𝝋

𝒕𝒈𝒊+

𝒄

𝒄𝒐𝒔𝒊 ∙ 𝒉 ∙ 𝜸 ∙ 𝒔𝒆𝒏𝒊



c) Solo não coesivo e saturado

𝐹𝑆 =𝑁′ ∙ 𝑡𝑔𝜑

𝑃 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖=(𝛾𝑠𝑎𝑡 ∙ ℎ ∙ 𝑏 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝑖 − 𝛾𝑤 ∙ ℎ ∙ 𝑏 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝑖) ∙ 𝑡𝑔𝜑

𝛾𝑠𝑎𝑡 ∙ ℎ ∙ 𝑏 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖=𝛾𝑠𝑢𝑏 ∙ 𝑡𝑔𝜑

𝛾𝑠𝑎𝑡 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖

𝑭𝑺 =𝜸𝒔𝒖𝒃 ∙ 𝒕𝒈𝝋

𝜸𝒔𝒂𝒕 ∙ 𝒔𝒆𝒏𝒊



d) Solo coesivo e saturado

𝐹𝑆 =𝑁′ ∙ 𝑡𝑔𝜑 + 𝑐 ∙ 𝑙

𝑃 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖=

𝛾𝑠𝑎𝑡 ∙ ℎ ∙ 𝑏 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝑖 − 𝛾𝑤 ∙ ℎ ∙ 𝑏 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝑖 ∙ 𝑡𝑔𝜑 + 𝑐 ∙ 𝑙

𝛾𝑠𝑎𝑡 ∙ ℎ ∙ 𝑏 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖

=𝛾𝑠𝑢𝑏 ∙ ℎ ∙ 𝑐𝑜𝑠𝑖

2 ∙ 𝑡𝑔𝜑 + 𝑐

𝛾𝑠𝑎𝑡 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝑖 ∙ ℎ

𝑭𝑺 =𝜸𝒔𝒖𝒃 ∙ 𝒉 ∙ 𝒄𝒐𝒔𝒊

𝟐 ∙ 𝒕𝒈𝝋 + 𝒄

𝜸𝒔𝒂𝒕 ∙ 𝒔𝒆𝒏𝒊 ∙ 𝒄𝒐𝒔𝒊 ∙ 𝒉



𝑭𝑺 =𝑵 ∙ 𝒕𝒈𝝋

𝑷 ∙ 𝒔𝒆𝒏𝒊



𝐹𝑆 =𝑁′ ∙ 𝑡𝑔𝜑′ + 𝑐 ∙ 𝐴𝐷

𝑃 + 𝑄 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝜃 + 𝐹𝑤 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝜃

𝑭𝑺 =𝑷 + 𝑸 ∙ 𝒄𝒐𝒔𝜽 − 𝑼 − 𝑭𝒘 ∙ 𝒔𝒆𝒏𝜽) ∙ 𝒕𝒈𝝋′ + 𝒄 ∙ 𝑨𝑫

𝑷 + 𝑸 ∙ 𝒔𝒆𝒏𝜽 + 𝑭𝒘 ∙ 𝒄𝒐𝒔𝜽


ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS

Estabilizar uma encosta significa:

Prevenir, ou seja aumentar o fator de segurança contra possíveis movimentos.

Corrigir, ou seja frear o movimento e monitorar os movimentos para evitar o

deslizamento.

Drenagem superficial

Retaludamento

Drenagem profunda

Impermeabilização

Cortinas atirantadas

Solo reforçado


ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS Drenagem superficial

O objetivo da drenagem é diminuir a infiltração de águas pluviais, captando as e

escoando – as por canaletas dispostas longitudinalmente, na crista do talude e

em bermas, e , transversalmente, ao longo de linhas de maior declividade do

talude. Para declividades grandes, pode ser necessário recorrer a escadas de

água, para minimizar a energia de escoamento das águas.

Esta solução é de baixo custo e a mão de obra utilizada não precisa ser

especializada.


ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS Drenagem superficial


ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS Drenagem profunda

A ideia principal da drenagem profunda é abaixar o nível do lençol freático e

reduzir as pressões neutras que atuam sobre o talude , e assim aumentar a

resistência e estabilidade do talude.


ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS Retaludamento

Os retaludamentos consistem em alterar a geometria do talude, quando houver

espaço disponível, fazendo – se um jogo de pesos, de forma a alivia-los junto a

crista e acrescenta – los junto ao pé do talude.

Assim, uma escavação ou corte feito junto a crista do talude diminui uma parcela

do momento atuante; analogamente, a colocação de um contrapeso junto ao pé

do talude tem um efeito contrário, estabilizador.

A técnica possibilita aumentar a estabilidade sem remover e substituir o material

que constitui o talude.


ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS Retaludamento


MECÂNISMOS QUE LEVAM A RUPTURA

São aqueles que levam a um aumento dos esforços atuantes ou a uma diminuição da resistência do material que compõe o

talude ou do maciço como um todo.

O material que compõe um talude tem a tendência natural de escorregar sob a influência da força da gravidade, entre outras

que são suportadas pela resistência ao cisalhamento do próprio material.

Causas externas:

i. Mudança da geometria do talude (inclinação e/ou altura), devido a cortes ou aterros, no talude ou em terrenos adjacentes;

ii. Aumento da carga atuante ;

iii. Atividades sísmicas, e outras...

Causas internas:

i. i. Variação do nível de água (N.A.), que pode gerar:

ii. a) Aumento do peso específico do material;

iii. b) Aumento da poro-pressão diminuição da pressão efetiva;

iv. c) A saturação em areias faz desaparecer a coesão fictícia;

v. d) Rebaixamento rápido do NA;

vi. c)Diminuição da resistência do solo.


QUAIS AS CONSEQUÊNCIAS DE UM ESCORREGAMENTO?

Cada vez mais, o estudo dos processos de estabilização de taludes e suas formas de contenção tornam-se necessários,

devido a desastrosas conseqüências que os escorregamentos acarretam. Pode-se dizer que a ocorrência dos mesmos deve

aumentar, devido principalmente a:

i. Aumento da urbanização e do desenvolvimento de áreas sujeitas a escorregamentos;

ii. Desflorestamento contínuo destas áreas;

iii. Aumento das taxas de precipitação causadas pelas mudanças de clima.


QUAIS AS CONSEQUÊNCIAS DE UM ESCORREGAMENTO?

É obvio que os escorregamentos geram custos, que podem ser classificados como diretos e indiretos. Os custos diretos

correspondem ao reparo de danos, relocação de estruturas e manutenção de obras e instalações de contenção.

Pode-se dizer que os custos indiretos são ainda maiores, podendo ser citados:

a) Perda de produtividade industrial, agrícola e florestal, bem como potencial turístico devido aos danos locais e interrupção de

sistemas de transporte;

b) Perda de valor de propriedades, bem como de impostos referenciados por ele;

c) Perda de vidas humanas, invalidez física ou trauma psicológico em moradores

de locais afetados por escorregamentos.


COMO ESTABILIZAR AS ENCOSTAS?

NBR 11682 - Estabilidade de encostas

Esta Norma prescreve as condições exigíveis no estudo e controle da estabilidade de encostas naturais e de taludes resultantes de cortes e

aterros realizados em encostas. Abrange, também, as condições para projeto, execução, controle e observação de obras de estabilização.

O objetivo principal das técnicas de estabilização de taludes é aumentar a segurança dos mesmos.

Procedimentos

PreliminaresInvestigações Projeto



Procedimentos Preliminares

Investigações

Visam o conhecimento das características do local, a consulta a mapas e levantamentos disponíveis, a

verificação de restrições legais e ambientais, a elaboração de laudo de vistoria, a avaliação da

necessidade de implantação de medidas emergenciais e a programação de investigações geotécnicas e

geológicas

Incluem investigações geotécnicas, geológicas e outras, inclusive geomorfológicas, topográficas e

geohidrológicas.

Abrangem levantamentos locais, coleta de dados, ensaios “in situ” e de laboratório, bem como o uso de

instrumentação adequada para estabelecer um modelo geotécnico-geológico.



Projeto

Embora exista uma norma para os projetos de estabilização de taludes, devemos lembrar que cada problema é

único, tendo-se em vista a natureza dos solos (materiais naturais) e o local onde se encontram.

Portanto, para se poder projetar adequadamente um talude que seja estável, deve-se levar em consideração

os procedimentos contidos na norma (dados de investigação de campo, ensaios de laboratório, análises de

estabilidade efetuadas, a forma de execução da obra e sua manutenção), e, principalmente, o engenheiro deve

utilizar seu bom senso.


TÉCNICAS DE ESTABILIZAÇÃO

Retaludamento: Intervenções para estabilização de taludes, através da mudança de sua geometria,

particularmente através de cortes nas partes mais elevadas, visando regularizar a superfície e, sempre que

possível, recompor artificialmente condições topográficas de maior estabilidade para os materiais que as

compõem.

Fonte: www.proventionconsortium.org



Tratamento Superficial: É uma medida preventiva a fim de evitar que material do maciço seja perdido,

através da erosão da face e/ou que água em demasia infiltre no terreno.

Para tal, faz-se o recobrimento da superfície do talude geralmente com:

Vegetação rasteira;

Telas (geossintéticos);

Argamassa ou concreto jateado.









Solo Reforçado:

Consiste na introdução de elementos resistentes na massa de solo, com a finalidade de aumentar a

resistência do maciço como um todo. O método de execução é o chamado “Down-Top” (de baixo para cima).

Durante a execução do aterro a ser reforçado, a cada camada de solo compactado executada, faz-se o

intercalamento com uma camada de elementos resistentes.

Geralmente, a face do talude reforçado recebe um revestimento, para que problemas, como erosão, possam

ser evitados.

Cortinas e muros de solo reforçado.


REFERÊNCIAS

ALONSO. U. R. Rebaixamento temporário de aquíferos. São Paulo, SP. Oficina de texto, 162p, 2007.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 12266: Projeto e execução de valas para assentamento

de tubulação de água, esgoto ou drenagem urbana. Rio de Janeiro, RJ, 1992 a. 17 p.

______ NBR 9061: Segurança de escavação a céu aberto. Rio de Janeiro, RJ, 1985b. 31 p.

HACHICH, W. ET AL (ED.). FUNDAÇÕES, TEORIA E PRÁTICA. SÃO PAULO: PINI, 751P, 1998.

MASSAD, F. Escavações a céu aberto em solos tropicais. São Paulo, SP. Oficina de textos, 96p,2005.


Obrigado pela atenção.

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