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
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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).
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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.
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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.
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Taludes Rochosos Taludes de Solo
CONCEITOS BÁSICOS
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CONCEITOS BÁSICOS
Taludes Naturais Taludes Artificiais
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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.
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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.
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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.
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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.
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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)
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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.
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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.
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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.
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CARACTERIZAÇÃO DE ESCORREGAMENTOS Avalanche de detritos
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CARACTERIZAÇÃO DE ESCORREGAMENTOS Avalanche de detritos
20%
50%
70%
1,3 m/s
3,0 m/s
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CÁLCULO DA ESTABILIDADE
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.
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CÁLCULO DA ESTABILIDADE
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.
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CÁLCULO DA ESTABILIDADE
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
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CÁLCULO DA ESTABILIDADE
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
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CÁLCULO DA ESTABILIDADE
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
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CÁLCULO DA ESTABILIDADE
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
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CÁLCULO DA ESTABILIDADE
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
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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
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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.
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ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS Drenagem superficial
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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.
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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.
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ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS Retaludamento
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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.
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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.
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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.
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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
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COMO ESTABILIZAR AS ENCOSTAS?
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.
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COMO ESTABILIZAR AS ENCOSTAS?
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.
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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
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TÉCNICAS DE ESTABILIZAÇÃO
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.
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TÉCNICAS DE ESTABILIZAÇÃO
Fonte: www.proventionconsortium.org
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TÉCNICAS DE ESTABILIZAÇÃO
Fonte: www.proventionconsortium.org
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TÉCNICAS DE ESTABILIZAÇÃO
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.
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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.