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Conceitos sobre Estabilidade de Taludes Fernando A. M. Marinho Escola Politécnica da USP 2010 Conceitos Básicos U.S. Department of the Interior USGS Fact Sheet 2004-3072 Mecanismos de ruptura U.S. Department of the Interior USGS Fact Sheet 2004-3072 Mecanismos de ruptura causados pela água Winter, Macgregor & Shackman (2005) Deterioração do F.S. ao Longo de uma Encosta Winter, Macgregor & Shackman (2005) http://www.geonet.org.nz/landslide/glossary.html Classificação dos Escorregamentos Classificação dos Escorregamentos http://pubs.usgs.gov/fs/2004/3072/fs-2004-3072.html Creep ou RastejoCreep ou Rastejo EscorregamentosEscorregamentos corte no pé do talude aterro • Alteração da geometria • colocação de sobrecarga • infiltração de água • desmatamento e poluição ambiental α1 α2 α2 > α1 mudança de inclinação Análise de Estabilidade de Taludes Duncan & Wright (2005) Resistência ao Cisalhamento Duncan & Wright (2005) Envoltória de Resistência Duncan & Wright (2005) Orientação da Tensões na Ruptura Sucção Wood (2009)Efeito da Sucção na Resistência τ sFS = Fator de Segurança Resistência ao cisalhamento disponível Resistência ao cisalhamento de equilíbrio 1FS s se =⇒=τ ' '' tan FS c FS s φσ τ + == ' ' tan)(tan FS sucçãoc FS s bφφσ τ ++ == O Fator de Segurança representa a posição de um determinado sistema em relação as cargas aplicadas a ele Fator de Segurança “Calling the final factor the cause is like calling the match that lit the fuse that detonated the dynamite that destroyed the building the cause of the disaster” Sowers (1979). Popescu (2002) Desenvolvimento do Fator de Segurança de um Talude “Calling the final factor the cause is like calling the match that lit the fuse that detonated the dynamite that destroyed the building the cause of the disaster” Sowers (1979). Desenvolvimento do Fator de Segurança de um Talude já próximo da ruptura circular (Bishop) planar Talude “Infinito” Talude “Infinito” β β cosWN WsenS = = βγ coslzW = βγ ββγ 2cos cos lzN senlzS = = Forças Tensão βγσ ββγτ 2cos cos z senz = = 1*l÷ ββγ φβγ senz zcFS cos tancos2+ = Duncan & Wright (2005) ββγ φβγ senz zcFS cos tancos2+ = Em termos de tensão efetiva a expressão é: ββγ φβγ senz uzcFS cos tan)cos( '2' −+ = Em um solo arenoso (sem coesão): β φ tan tan ' =FS α φ α −+ α = tg 'tg cos B1 2sen N2F 2 _ H 'cN γ = H uB _ γ = Número de Estabilidade de Taylor Parâmetro de Pressão Neutra α φ αγ tg tg Hsen cSF '' 2 2 .. += o 3 25' kPa40'c m/kN20 =φ = =γ PosiPosiçção da Linha Crão da Linha Crííticatica αγ=σ ααγ=τ 2 n cosH cossenH 2m 1m 2m o 3 30' kPa10'c m/kN20 =φ = =γ o 3 30' kPa0'c m/kN20 =φ = =γ o 3 35' kPa5'c m/kN20 =φ = =γ 1 2 3 0 10 20 30 40 50 60 σ, τ,σ, τ,σ, τ,σ, τ, s (kPa) 0 1 2 3 4 5 P r o f u n d i d a d e ( m ) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Fator de Segurança ττττ s F σσσσn Fmin subsolo heterogêneo Casos EspeciaisCasos Especiais Talude seco Solo não coesivo α H α α φ = tg 'tgF 0B0u _ =⇒= α φ α −+ α = tg 'tg cos B1 2sen N2F 2 _ Casos EspeciaisCasos Especiais Fluxo paralelo ao talude Solo não coesivo α γ γ = αγ= 2w _ 2 w cosB cosHu α φ γ γ −= tg 'tg]1[F w A w u γ α φ α −+ α = tg 'tg cos B1 2sen N2F 2 _ α H α αcosH maciço impermeável Casos EspeciaisCasos Especiais Fluxo vertical - talude drenado Solo não coesivo 0B 0u _ = = α φ = tg 'tgF α φ α −+ α = tg 'tg cos B1 2sen N2F 2 _ α H α αcosH maciço permeável Casos EspeciaisCasos Especiais Fluxo horizontal - talude drenado Solo não coesivo γ γ = γ= w _ w B Hu α φ = 2tg 'tgF α φ α −+ α = tg 'tg cos B1 2sen N2F 2 _ α H α αcosH maciço permeável Wa clrFS = Superfície circular (φ = 0): Duncan & Wright (2005) Superfície Circular e o Método “Sueco” (φφφφ = 0) Wa lcr FS ii∑ ∆= )( Superfície circular (φ = 0 e c variável): Duncan & Wright (2005) Superfície Circular Método “Sueco” (φφφφ = 0) com segmentos ∑= iid aWM Método das Lamelas (Geral) Duncan & Wright (2005) ii rsena α= ∑= id WsenrM α Momento Atuante ∑= ir SrM ∑ ∆= iir lrM τ ∑ ∆ = FS lS rM iir Momento Resistente ∑ ∑ ∑ ∑ ∆+ = ∆ == α φσ α Wsen lc senW lS M MFS ii ii d r )tan()( Método das Lamelas (Geral) Método de Fellenius Duncan & Wright (2005) ∑ ∑ +∆ = α φα Wsen Wlc FS )tancos( l W ∆ = α σ cos ∑ ∑ ∆−+∆ = α φα Wsen luWlc FS )]tan)cos([( '' Tensões Efetivas Método de Bishop Simplificado ∑ ∑ + ∆−+∆ = α φαα φαα Wsen FSsen luWlc FS /)tan(cos )tan)cos(cos( ' '' Tensões Efetivas Duncan & Wright (2005) Lambe & Whitman (1969) F.S. = 1,30 Duncan & Wright (2005) ∑ ∑ + ∆−+∆ = α φαα φαα Wsen FSsen luWlc FS /)tan(cos )tan)cos(cos( ' '' Retro-Análise Estabilização e Reparos Principais Medidas Mitigadoras 1.Drenagem 2.Abatimento do Talude 3.Estruturas de Contenção 4.Reforço Interno Rupturas Típicas em Taludes Acima e Abaixo de Estradas. Como atuar na reconstrução? Medidas de Remediação Modificação da Geometria do Talude Drenagem Estruturas de Contenção Reforço Interno do Talude • Remover material da área que induz a ruptura • Adicionar material na área que fornece estabilidade • Reduzir o ângulo do talude • Drenagem superficial. • Trincheiras preenchidas com material drenante. • Poços verticais auto-drenantes ou com bombeamento. • Drenos sub-horizontais. • Muros de gravidade • Crib-wall • Gabião • Estacas • Aterros reforçados • Redes de contenção • Tirantes • Solo grampeado • Colunas de solo/cimento GeoRio (2000) Drenagem Superficial “Crib Wall” Contenção, Drenagem e Proteção Superficial Muro de Gravidade Retaludamento com controle de erosão e drenagem http://www.terrasolenvironment.ca/erosion/bioengineering.html Tirantes H.B Fleming Pranchas Metálicas Proteção provisória Superfície de Talude com boa manutenção Superfície de Talude sem manutenção http://hkss.cedd.gov.hk/hkss/eng/slope_main/layman/2_1.htm “Our chances for prediction of the stability of a natural slope are perhaps best if the area under study is an old slide zone which has been studied previously and may be reactivated by some human operations such as excavating into the toe of the slope.” Peck (1967)
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