Mecânica dos Solos - Seminário

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ANDERSON PEDROSA BARSANTE
FABIANO POMOCENO
FRANCISCO ANTUNES GUIMARÃES RODRIGUES
LISSA AMARAL RIOS
MARIA ELISA DE LIMA CASTRO
SAMIR VASCONCELOS RACHID
Março/2021
ESTUDO DE CASO – RUPTURA EM TALUDE DE ATERRO 
RODOVIÁRIO
TÓPICOS ABORDADOS
1. Introdução 
2. Diagnóstico do Problema
3. Soluções Propostas
4. Metodologia
5. Resultados
6. Considerações Finais
1 - INTRODUÇÃO
No período chuvoso de 2020, precipitações intensas extraordinárias atingiram Minas Gerais. Essas
chuvas trouxeram consequências inconvenientes, tendo contribuído significativamente na gênese de
passivos, por terem atuado instabilizando taludes em diversas regiões do Estado.
No presente Estudo, para avaliar os efeitos dessas chuvas e os fenômenos resultantes, tomou-se como
base um talude rodoviário aleatório submetido à ruptura em eventos de chuvas contínuas e intensas
que ocorreram principalmente no período entre janeiro em março de 2020.
1 - INTRODUÇÃO
O talude foi estudado e, para a sua recuperação, foram consideradas as seguintes etapas:
• Visitas técnicas;
• Contratação de empresa especializada para elaboração dos estudos e projetos;
• Levantamentos Topográficos;
• Realização de Sondagens à Percussão;
• Caracterização Geológica, Geomorfológica e Geotécnica;
• Análise de Estabilidade do talude em condições críticas de resistência e saturação;
• Elaboração do Projeto Executivo de Estabilização com o dimensionamento da solução;
• Elaboração de Projeto Executivo de Drenagem;
• Contratação da Obra.
2 - DIAGNÓSTICO DO PROBLEMA
O referido talude submetido a processo de ruptura, cuja seção se dá em aterro, está situado em seção
tipo mista, sendo corte à montante e aterro íngreme à jusante da plataforma rodoviária. No maciço de
jusante, após os eventos extremos supramencionados, trincas de ruptura progressivas surgiram e
instabilizaram o maciço.
2 - DIAGNÓSTICO DO PROBLEMA
Em regiões vizinhas do talude, ainda na mesma área de influência, há diversas cicatrizes de rupturas de
períodos anteriores, o que supõe estarem condicionadas aos fatores intrínsecos locais, sobretudo
relacionados às águas abundantes, superficiais e subterrâneas.
Além das cicatrizes, há no prolongamento da diretriz da ruptura uma cortina atirantada contendo o
maciço. Esta não foi impactada com o movimento de ruptura vizinho.
2 - DIAGNÓSTICO DO PROBLEMA
O talude de montante é um corte rochoso e íngreme. O talude de jusante é um aterro íngreme em solo
residual, onde foi executada, à época da implantação da rodovia, a cortina atirantada mencionada.
2 - DIAGNÓSTICO DO PROBLEMA
Em resumo, tem-se as seguintes características que motivaram o diagnóstico do problema.
• O talude tem aproximadamente 35 metros de altura;
• O talude de montante da plataforma rodoviária é rochoso e não apresenta qualquer indício de
instabilidade
• O maciço do talude de jusante estava instável e foi submetido a trinca de tração que gerou
superfície de ruptura. Ele é composto predominantemente por camadas de aterro de base da pista
e solo residual maduro e residual jovem;
• Trata-se de uma trinca de tração longa e aberta, com abatimento reduzido, indicando uma
progressão recente da superfície de ruptura.
2 - DIAGNÓSTICO DO PROBLEMA
• No maciço instável a trinca evolui até o acostamento da plataforma rodoviária. Verificou-se que o
padrão da trinca recente é análogo às diversas rupturas ocorridas no passado, identificadas no
maciço por sequência de cicatrizes e abatimentos significativos.
• No maciço instável, percebeu-se também danos no sistema de drenagem. Trata-se de sistema de
bueiros de transposição de talvegue, cujo deságue estava comprometido, fazendo com que um
fluxo concentrado de águas superficiais atingissem pontos frágeis do talude.
2 - DIAGNÓSTICO DO PROBLEMA
• Na porção estável, correspondente ao prolongamento longitudinal do talude instável, demonstrado
nas imagens na abrangência da cortina atirantada existente, a cortina existente se encontra em
boas condições estruturais.
• Apesar da estabilidade deste trecho, foram identificados pontos isolados de erosão na base da
cortina, causada por escoamento indisciplinado das águas superficiais.
2 - DIAGNÓSTICO DO PROBLEMA
RESUMO DO DIAGNÓSTICO DOS PROBLEMAS
Diante das análises procedidas, tem-se que as principais instabilidades e problemas identificados no
talude rompido são:
1. Ruptura do tipo escorregamento rotacional de talude de solo residual maduro e jovem a jusante
da rodovia;
2. Processos erosivos superficiais e profundos da encosta;
3. Sistemas de drenagem pouco eficientes e avariados.
3 – SOLUÇÕES PROPOSTAS
1. Execução de cortina atirantada para estabilização do terreno com desenvolvimento de ruptura;
2. Terraplenagem corretiva para conformação e estabilização do trecho com sequência de cicatrizes
e abatimentos expressivos resultantes das rupturas pretéritas;
3. Implantação de sistema de drenagem profunda com linhas de DHPs (drenos horizontais
profundos) sistemáticos;
4. Melhorias das áreas de deságue na base da cortina atirantada antiga;
5. Otimização do sistema de drenagem na área das cicatrizes de ruptura, tanto a recente quanto as
pretéritas.
4 – METODOLOGIA
A Metodologia que motivou a proposição das soluções, levou em consideração:
1. Levantamento Topográfico;
2. Elaboração de Plano de Sondagem;
3. Execução de Sondagens à Percussão – 10 furos;
4. Caracterização Geológica e Geomorfológica;
5. Caracterização Geotécnica;
6. Análises de estabilidade;
7. Detalhamento da Solução - Cortina Atirantada;
8. Detalhamento da Solução - Terraplenagem;
9. Detalhamento da Solução - Drenagem Superficial e de Obras de Arte Correntes.
4 – METODOLOGIA
4.1 – Levantamento Topográfico
Foi definida a área de influência necessária para os levantamentos topográficos. As equipes de campo
realizaram os levantamentos através de estação total, trabalharam os dados de campo em escritório
e geraram desenhos com curvas de nível e cadastro planimétrico.
4.2 – Elaboração de Plano de Sondagem
Foram definidos os pontos representativos para realização das sondagens. Esses pontos foram
georreferenciados e locados em campo pela equipe de topografia.
4 – METODOLOGIA
4.3 – Execução de Sondagem à Percussão
Foram executados 10 furos. Os boletins de sondagem subsidiaram as análises de estabilidade.
4.4 – Caracterização Geológica e Geomorfológica;
Foi feita caracterização da área com destaque para as principais estruturas geológicas, tipos litológicos
e modelado do relevo.
4 – METODOLOGIA
4.5 – Caracterização Geotécnica
As camadas do talude foram caracterizadas e foram definidos parâmetros geotécnicos com base nos
resultados das sondagens. Foram definidas as resistências ao arrancamento. Foi elaborado perfil
geológico-geotécnico nas seções de interesse.
4.6 - Análises de estabilidade
Foram procedidas considerando-se a importância da rodovia, os impactos na trafegabilidade, o nível
de segurança associado à perda de vidas humanas e danos materiais/ambientais.
• Foi adotado fator de segurança mínimo = 1,5.
4 – METODOLOGIA
• Foi utilizado o Método de Equilíbrio Limite, através do Método de Spencer, por meio do
programa numérico Slope/W da Geostudio.
• Foi considerada sobrecarga de 20kPa, conforme preconiza a NBR 11682.
• Foram considerados os seguintes parâmetros dos materiais do talude:
4 – METODOLOGIA
• Foram verificadas quatro condições: Condição Natural (Retroanálise), Condição Estabilizada
Drenada e Condição Estabilizada Não Drenada com NA de sondagem, Condição Estabilizada
Não Drenada com NA elevado.
4.6.1 – Condição Natural (Retroanálise)
• Representada pelo talude sem qualquer intervenção em condição drenada, sem água e com
nível d’água inferido a partir das sondagens;
4.6.2 – Condição Estabilizada Drenada
• Representada pelas obras de contenção a serem executadas em condição drenada, sem
presença de nível d’água.
4 – METODOLOGIA
4.6.3 – Condição Estabilizada Não Drenada com NA de sondagem
• Representadapelas obras de contenção a serem executadas em condição não drenada, com
nível d’água inferido pelas sondagens.
4.6.4 – Condição Estabilizada Não Drenada com NA elevado
• Representada pelas obras de contenção a serem executadas em condição não drenada, com
nível d’água em cota superior ao identificado pelas sondagens, na camada mais superficial do
maciço.
4 – METODOLOGIA
4.7 – Detalhamento da Solução – Cortina Atirantada
• A cortina atirantada foi dimensionada. Os painéis foram calculados como lajes planas, sujeitas
a carga aplicada correspondente à carga de trabalho dos tirantes. Foi considerado que as
cargas dos tirantes são resistidas uniformemente pelo terreno. O cálculo dos esforços de
flexão dos painéis foi realizado adotando-se o método de modelagem por elementos finitos
no programa SAP2000.
• A análise da capacidade de carga das estacas escavadas foi realizada através do método Aoki-
Velloso (1975), modificado por Monteiro (Velloso e Lopes, 2002). Trata-se de um método
semi-empírico, baseado em estudos comparativos entre resultados de ensaios de
carregamento e ensaios SPT
4 – METODOLOGIA
• As sondagens executadas no local foram consideradas para a verificação da capacidade de
carga das estacas. Os valores de NSPT foram limitados a 30 golpes.
4.8 – Detalhamento da Solução – Terraplenagem
• O detalhamento da terraplenagem foi procedido com base na seção crítica representativa do
trecho. Foram elaborados desenhos em planta, perfil e seções transversais gabaritadas de
forma a representar as superfícies de terraplenagem. Ademais, foram elaboradas tabelas com
os volumes correspondentes a cada seção.
4 – METODOLOGIA
4.9 – Detalhamento da Solução - Drenagem Superficial e de Obras de Arte Correntes.
• Foram delimitadas as bacias de contribuição.
• Foram definidas as descargas de projeto com base nos tempos de recorrência preconizados
pelo DNIT.
• O encaminhamento da drenagem foi rearranjado, de forma a reposicionar o seu lançamento,
evitando-se o deságue no ponto crítico do talude.
• Foi projetada bacia de detenção para amenizar as velocidades do fluxo superficial nos
deságues em encosta íngreme.
• Foi projetada descida d´água em degrau no lançamento para reduzir o impacto das águas
superficiais no talude.
4 – METODOLOGIA
• Foi projetada sarjeta de crista de aterro para evitar que as águas da pista atinjam os pontos
críticos de ruptura.
5 – RESULTADOS
Os Resultados dos estudos e análises se materializaram através do Projeto Executivo de Estabilização do
Talude (Contenção e Terraplenagem) e do Projeto Executivo de Drenagem.
A seguir são apresentados alguns recortes relevantes desses resultados.
5 – RESULTADOS
5.1 – Projeto Executivo de Estabilização de Talude (Contenção e Terraplenagem)
5.1.1 – Perfil Geológico-Geotécnico – Seção Crítica
5 – RESULTADOS
5.1.2 – Análise da Condição Natural - Retroanálise
5 – RESULTADOS
5.1.3 – Análise da Condição Estabilizada
5 – RESULTADOS
5.1.4 – Resumo da Intervenção Geotécnica
• Execução de terraplenagem;
• Execução de cortina atirantada em concreto armado com 30,0cm de espessura, composta por 2
painéis e 2 linhas de tirantes com carga de trabalho igual a 350kN e executados com barras de aço
tratadas contra a corrosão de diâmetro de 32,0mm em furo de 100,0mm de diâmetro e com
comprimentos ancorados de 5,0m e 13,0m, para rocha e solo respectivamente. Os comprimentos
livres dos tirantes são iguais a 12,0m para a primeira linha e 7,0m para a segunda linha;
• Execução de estacas escavadas, para apoio da cortina, com 200mm de diâmetro e 3,0m de
comprimento com espaçamento horizontal de 1,95m;
• Execução de DHP´s.
5 – RESULTADOS
5.2 – Projeto Executivo de Drenagem Superficial e de Obras de Arte Correntes - Resumo
• Implantação de sistema de drenagem superficial com saída para fora da área da cortina atirantada
e do retaludamento com o objetivo de reduzir os efeitos erosivos do deságue dos bueiros
atualmente existentes na região da antiga cortina e na área de implantação da nova cortina. O
novo sistema de drenagem é composto por canal com dimensões de 1,5 x 1,5m, canaleta tipo VCP-
03, descidas hidráulicas e dissipadores de energia, com saída para área de mata, vizinha ao trecho
de retaludamento.
• Eliminação dos bueiros nas áreas de implantação da nova cortina atirantada e de retaludamento;
5 – RESULTADOS
• Disposição de enrocamento lançado nos 2 pontos de erosão provocada pelo deságue dos
dispositivos de drenagem na crista e na base da antiga cortina atirantada;
• Execução de sarjeta, junto ao bordo, próximo à crista do aterro, em continuidade com a mureta
existente no trecho de encontro da pista principal com a pista antiga, evitando o fluxo de águas de
chuvas para o maciço.
6 – CONSIDERAÇÕES FINAIS
• Na região do sinistro, ocorre fenômeno peculiar, intrínseco às condições geológicas,
geomorfológicas e pedológicas locais, que ocasionam instabilidade nos taludes rodoviários de
jusante (aterro);
• Do lado de montante, há um corte rochoso, onde é possível ver claramente água aflorando na
superfície das rochosas, sendo este um indicativo de campo que corrobora o NA subterrâneo
elevado;
• As precipitações extraordinárias do período chuvoso do ano de 2020 contribuíram para acelerar o
processo de ruptura do talude rodoviário.
6 – CONSIDERAÇÕES FINAIS
• O sistema de drenagem existente danificado e mal concebido, contribuiu substancialmente com a
aceleração do processo de ruptura, sobretudo diante de chuvas contínuas e intensas do período.
• As análises de estabilidade demonstraram que somente a cortina atirantada não traria resultado
satisfatória, sendo o uso de DHP´s fundamentais para aumentar o fator de segurança.
• A solução conjunta proposta trouxe um Fator de Segurança adequado de 1,50, mesmo na condição
crítica de eventual ascensão abrupta de NA nas camadas inferiores.