OBRAS DE TERRA – EXERCICIOS DE FIXAÇÃO DE CONTEÚDO 03102017 Revisao de conteudo NP1 2017 2

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OBRAS DE TERRA – EXERCICIOS DE FIXAÇÃO DE CONTEÚDO 03/10/2017 
 
ESTABILIDADE DE TALUDES 
Sempre que há um desnível entre dois pontos de um terreno, há uma tendência natural 
de deslocamento de massas de terra do ponto mais alto para o de cota inferior. 
As causas mais importantes desses deslocamentos são as componentes da forca de 
gravidade na direção do deslocamento e das forcas de percolação da água que circula no 
maciço. 
Outra ação da água é aumentar o peso específico do solo de natural para saturado, 
aumentando a referida componente da força da gravidade. 
A água poderá também agir desfavoravelmente na estabilidade de um corte pela erosão 
superficial: a água de chuva descendo um talude alcança velocidades que podem erodir 
o pé do talude tornando-o mais íngreme ou ainda de maior altura, diminuindo 
consequentemente a sua segurança. 
Outro fator de ruptura dos taludes são as ações cíclicas climatéricas (chuva, calor, etc), 
cujo efeito sobre os solos é o de diminuir a sua resistência ao cisalhamento, 
paulatinamente. 
Em resumo, as causas de ruptura de taludes podem ser devidas: ao aumento da 
solicitação do maciço, à diminuição gradativa ou temporária da resistência de 
cisalhamento do solo ou ainda um conjunto desses dois fatores. 
 
Resumindo: A instabilidadde de um talude é causada pela redução da resistência interna 
do solo que se opõe ao movimento da massa deslizante e/ou por um acréscimo das 
solicitações externas aplicadas ao maciço. 
 
Desmoronamento do solo 
Os desmoronamentos são movimentos rápidos, resultantes da ação da gravidade sobre a 
massa de solo que se destaca do restante do maciço e rola talude abaixo. Há um 
afastamento evidente da massa que se desloca em relação à parte fixa do maciço. 
 
 
 
Escorregamentos circulares (rotacionais) do solo 
 
a) Os escorregamentos decorrem da separação de uma cunha de solo que se movimenta 
em relação ao resto do maciço segundo uma superfície bem definida. O movimento é 
ainda rápido, mas não há uma separação efetivo dos corpos. 
 
 
Rastejo ou fluimento do solo 
 
b) Os rastejos (ou fluimentos) são movimentos bastante lentos que ocorrem nas camadas 
superiores do maciço devido principalmente às ações cíclicas de calor-frio e 
encharcamento-secamento. Diferem dos escorregamentos, pois nos rastejos não existe 
uma linha que separa de forma nítida a porção que se desloca e a parte remanescente, 
estável, do maciço. 
 
CAUSAS DAS INSTABILIDADES DOS TALUDES (CLASSIFICACAO DE TERZAGHI) 
 
a) causas externas: são aquelas devidas a ações externas que alteram o estado de tensão 
atuante sobre o maciço. Esta alteração resulta num acréscimo das tensões cisalhantes 
que igualando ou superando a resistência intrínseca do solo leva o maciço à condição de 
ruptura, são elas: 
• aumento da inclinação do talude; 
• deposição de material ao longo da crista do talude; 
• efeitos sísmicos. 
b) causas internas: são aquelas que atuam reduzindo a resistência ao cisalhamento do 
solo constituinte do talude, sem alterar o seu aspecto geométrico visível. Podem ser: 
• aumento da pressão na água intersticial (água contida nos poros do solo); 
• decréscimo da coesão. 
 
c) causas intermediárias: são as que não podem ser explicitamente classificadas em uma 
das duas classes anteriormente definidas: 
• liquefação espontânea; 
• erosão interna; 
• rebaixamento do nível d’água. 
 
FATOR DE SEGURANÇA 
 
1) Por fator de segurança (FS) entende-se o valor numérico da relação estabelecida 
entre a resistência ao cisalhamento disponível do solo para garantir o equilíbrio do 
corpo deslizante (s = c’ + (σ - u) tgφ’) e a tensão de cisalhamento mobilizada (Sm), 
pelo efeito dos esforços atuantes: 
 
 FS = forças resistentes (resistência ao cisalhamento disponível) FS = (S / (Sm) 
 forças atuantes (resistência mobilizada) 
 
A resistência ao cisalhamento disponível, que se desenvolve ao longo da superfície de 
ruptura pode ser explicitada através das forças resultantes de coesão e atrito, Rc e Rφ 
respectivamente, que são o produto dos parâmetros de resistência pela área (A) da 
superfície onde se desenvolve essa resistência. 
 S = Rc + Rφ S = s . A S = c’ . A + ( σ - u ).tgφ’ . A 
 
De acordo com a definição de fator de segurança proposta, a resistência mobilizada (Sm) 
ou necessária para manter o equilíbrio do corpo potencialmente deslizante será: 
 
 Sm = S = Rc + Rφ = Rc + Rc = Rcm + Rφm 
 FS FS FS FS 
 
 onde : Rcm – coesão mobilizada 
 Rφm – atrito mobilizado 
 
 
2) As solicitações que provocam o deslizamento dos maciços, dentre elas a força peso, 
 serão designadas através de suas resultantes FA. Certos métodos de 
 estabilização atestam o equilíbrio dos taludes através da somatória de forças 
 que atuam sobre eles, resistindo ( Rc + Rφ) ou provocando seus deslizamento ( FA ), o 
 coeficiente de segurança é definido como: FS = ∑ forças resistentes FR 
 ∑ forças atuantes FR 
3) Em outros processos o fator de segurança será tomado como a razão entre os 
momentos devido às forças que atuando sobre a cunhas tendem a mantê-la em 
equilíbrio (Mr) e os momentos das forças que tendem a instabilizá-la (Ma). 
 
 Estes momentos são tomados em relação a um ponto situado fora do talude. 
 Assim, tem-se: FS = ∑ mR 
 ∑ Ma 
 
Um valor de FS > 1 implica em estabilidade do maciço, ou seja, os esforços atuantes são 
menores do que os esforços resistentes. 
 
O conceito e o significado do fator de segurança teria um significado maior (mais amplo e 
adequado) se fosse definido em termos probabilístico, em que se teriam condições de 
definir os períodos de recorrência e um intervalo de confiança para o cálculo (esta forma 
de abordagem começa agora a ser estudada com mais intensidade no Brasil) 
 
 Isto posto, conclui-se que a avaliação da estabilidade de um talude não pode ser 
concretizada se não se conhecerem os fenômenos que podem induzir situações críticas 
e que, além disso, é necessário quantificar as condicionantes quanto à estabilidade, o 
que nem sempre é fácil ou possível. 
 
 
Cálculo do Fator de Segurança (Fellenius, cisalhamento) 
 
1) Determinar o fator de segurança para encosta esquematizada na figura abaixo, 
considerando um círculo de raio 8,2 m. Empregar o método de Fellenius. O solo 
apresenta γ = 17 kN/ m³ e a Coesão c = 15kPa e ângulo de atrito φ = 25º. 
 
 
Detalhamento das fatias 
 
 
 
 
 
Empuxo ativo e passivo
1) Determine o valor do empuxo ativo e 
abaixo: 
Empuxo ativo e passivo 
Determine o valor do empuxo ativo e passivo do perfil geotécnico 
 
 
 
passivo do perfil geotécnico 
 
 Ka = 0,27 Kp = 3,00 
 
Ea = 0,27 x 18 x 12 x 12 / 2 = 349,92 = 350 kN/m 
Ep = 3 x 20 x 3 x 3 / 2 = 270 kN/m 
 
Obras de contenção 
 
A realização de uma obra de fundações quase sempre envolve estruturas de contenção. É 
frequente a criação de subsolos para estacionamentos em edifícios urbanos, de 
contenções de cortes ou aterros, contenção por muros de arrimo, contenção para a 
criação de plataformas a instalação de dutos de utilizadas em valas escoradas, etc. Obras 
de contenção de terrenos estão muito presentesem projetos de estradas, pontes, 
estabilização de encostas, de canalizações, de saneamento, de metrôs, etc. 
 
A contenção é feita pela introdução de uma estrutura ou de elementos estruturais 
compostos, que apresentam rigidez distinta daquela do terreno que a conterá. 
 
Contenção é um elemento ou estrutura destinado a contrapor-se a empuxos ou tensões 
geradas em maciço cuja condição de equilíbrio foi alterada por algum tipo de escavação, 
corte ou aterro. 
 
Escoramentos são estruturas provisórias executadas para possibilitar a construção de 
outras obras. São utilizados mais comumente para permitir a execução de obras 
enterradas ou o assentamento de tubulações embutidas no terreno. 
 
Cortinas são contenções ancoradas ou apoiadas em outras estruturas, caracterizadas 
pela pequena deslocabilidade. 
 
Reforços do terreno são construções em que um ou mais elementos são introduzidos no 
solo com a finalidade de aumentar sua resistência para que possa suportar as tensões 
geradas por um desnível abrupto. Nesta categoria enquadram-se o Solo Reforçado, a 
terra armada e o Solo grampeado. 
 
Muros 
 
Muros são estruturas corridas de contenção construídas de parede vertical ou quase 
vertical, apoiada numa fundação rasa ou profunda. Podem ser construídos em alvenaria 
(de tijolos ou de pedra) ou em concreto (simples ou armado) ou ainda de elementos 
especiais. 
 
Muros de gravidade são estruturas corridas, massudas, que se opõem aos empuxos 
horizontais pelo peso próprio. Em geral são empregadas para conter desníveis pequenos 
ou médios, inferiores a 5 metros. 
 
Muros atirantados são estruturas mistas em concreto e alvenaria de blocos de concreto 
ou tijolos. 
 
Tirantes são barras quase horizontais contidas em planos verticais perpendiculares ao 
paramento do muro, amarrando o paramento a outros elementos embutidos no 
maciço, como blocos, vigas longitudinais ou estacas. 
São construções de baixo custo utilizadas para alturas até cerca de 3 metros. 
São estruturas a serem construídos somente se os tirantes (armaduras envolvidas em 
concreto) não sejam obstáculos potenciais para obras futuras. 
Dependendo das condições do solo de fundação e da altura do arrimo, podem apoiar-se 
em sapata corrida, estacas ou brocas. 
 
Atirantamento 
 
Muros de flexão são estruturas mais esbeltas, com seção transversal em forma de “L” 
para manter-se em equilíbrio. Destinam-se a conter terraplenos que devem ser 
compactados adequadamente sobre a sapata ou bloco de fundação. Normalmente são 
construídos em concreto armado, tornando-se em geral antieconômicos para alturas 
acima de 5 a 7 metros. 
Exigem espaço para a execução das fundações, cuja largura no caso de se tratar de 
sapata corrida é, em media, da ordem de 40% da altura a ser arrimada. 
Com fundação direta, em geral a condição critica de equilíbrio é a relativa à translação, o 
que pode exigir a construção de um dente vertical na fundação para mobilizar uma 
parcela maior de resistência a esse deslocamento. 
Podem ser apoiados em estacas verticais e ou inclinadas, dependendo das características 
do solo de fundação. 
 
Muros mistos são muros com características intermediárias entre os supra citados, que 
funcionam portanto,parcialmente pelo peso próprio e parcialmente a flexão, utilizando 
parte do terrapleno como peso para atingir uma condicao global de equilíbrio. 
Muros de contrafortes são os que possuem elementos verticais de maior porte, 
chamados contrafortes ou gigantes, espaçados em planta de alguns metros e destinados 
a suportar os esforços de flexão pelo engastamento na fundacao. 
 
Muros de gabiões são muros de gravidade construídos pela superposição de “gaiolões” 
de malhas de arame galvanizado cheios com pedras de mão cujos diâmetros mínimos 
devem ser superiores à abertura da malha das gaiolas. Sobre eles, podemos afirmar: 
São empregados para alturas da mesma ordem de grandeza das dos muros de gravidade. 
Uma de suas principais características é a flexibilidade, que permite a acomodação da 
estrutura a recalques diferenciais. 
Uma de suas principais características é a permeabilidade. 
São construídos posicionando-se os gabiões no local em que deverão ficar em definitivo, 
enchendo-os com pedras de mão para formar as sucessivas fiadas que formarão o arrimo 
de gravidade. 
 
Muros tipo fogueira - crib wall – (parede de engradados) são estruturas formadas por 
elementos pré-moldados de concreto armado ou de madeira ou aço, que são montados 
no próprio local na forma de “fogueiras” justapostas e interligadas longitudinalmente, 
cujo espaco interno é cheio de material granular graúdo (brita grossa ou pedras de mão). 
 
Muros de gravidade 
 
São construídos quando há espaço para acomodar sua seção transversal cuja largura é da 
ordem de 40% da sua altura 
São mais comumente construídos para conter cortes verticais no terreno 
Podem ser construídos para conter terraplenos devendo nesse caso ser executados 
 integralmente para receber o maciço ao final de sua construção ou à medida em que 
 forem sendo construídos. 
Devido ao fato de serem estruturas pesadas são, quase sempre escolhidos quando se 
dispõe de terreno de boa capacidade de carga. 
 
Sobre os muros de contrafortes pode-se se dizer que o paramento do muro é formado 
por lajes verticais que se apoiam esses contrafortes. Pode-se dizer ainda que: 
como nos muros de flexão, o equilíbrio externo da estrutura é conseguido tirando-se o 
proveito do próprio peso do maciço arrimado, o qual se apoia sobre a sapata corrida ou 
laje de fundação. 
Os gigantes ou contrafortes podem ser construídos para o lado externo do paramento 
vertical ou embutidos no terrapleno arrimado. 
 
INFLUÊNCIA DA ÁGUA 
 
Conforme visto nas aulas de revisão sobre empuxo ativo e passivo, a influência da água é 
marcante na estabilidade de uma estrutura de arrimo ou contenção. Basta dizer que o 
acumulo de água por deficiência de drenagem pode chegar a duplicar o empuxo atuante. 
Diante dessa constatação, podemos afirmar que: 
O efeito da água pode ser direto, resultante do acumulo de água junto ao tardoz interno do 
arrimo e do encharcamento do terrapleno (pela saturação do solo) 
O efeito da água pode ser indireto, produzindo uma redução da resistência ao cisalhamento 
do maciço 
O efeito direto é o de maior intensidade, podendo ser eliminado ou bastante atenuado por 
um sistema eficaz de drenagem, que deve dar escoamento a precipitações excepcionais 
com folga. 
A escolha do material drenante deve evitar a colmatação ou entupimento futuro. 
 
O sistema de drenagem deve se ater aos seguintes princípios básicos: 
Impedir o acumulo de água junto ao tardoz interno do arrimo 
O sistema drenante deve ser também filtrante para afastar o perigo de colmatação ou 
entupimento que resultariam em perda parcial ou total da eficiência do sistema de 
drenagem impedindo também o carreamento do maciço através dos barbacãs ou 
buzinotes. 
Procurar separar o sistema de coleta e desvio das águas superficiais das infiltradas 
internamente ao maciço, de maneira a evitar vazões elevadas e o carreamento de detritos 
para o sistema interno de drenagem. 
 
ESCORAMENTOS 
 
Os escoramentos aplicados aos sistemas de contenção são classificados em: 
 
Parede: é a parte em contato direto com o solo a ser contido; Geralmente é vertical e 
formada por materiais como madeira, aço ou concreto; Quando formada por pranchas de 
madeira, pode ser continua ou descontinua. 
Longarina: é um elemento linear longitudinal em que a parede se apoia. Em geral é disposta 
horizontalmente e pode ser constituída de vigas de madeira,aço ou concreto armado. 
Estroncas ou escoras: são elementos de apoio às longarinas. São dispostas, portanto no 
plano horizontal das longarinas, sendo perpendiculares às mesmas. Podem ser constituídas 
de barras de madeira ou de aço. 
Tirantes são elementos lineares introduzidos no maciço contido e ancorados em 
profundidade por meio de um trecho alargado, denominado bulbo. Trabalhando a tração, 
podem suportar as longarinas em lugar de estroncas, quando essa solução for mais 
adequada ou econômica. 
 
 
Sobre os escoramentos de madeira, pode-se dizer que: 
 
São mais comumente usados para contenção de paredes de valas destinadas ao 
assentamento de tubulações de redes de água ou esgotos. 
Não é comum sua u lização em profundidades superiores a 3 ou 4 metros. 
Podem ser construídos com pranchas verticais ou horizontais, dependendo do solo a 
ser contido e da profundidade a ser atingida. 
Nas paredes com pranchas verticais, as pranchas vao sendo cravadas à medida em 
que a escavação avança, de modo a manter uma ficha para apoio, abaixo do fundo da 
escavacao. 
 
A partir de uma profundidade de escavação acima da qual as pranchas não podem 
mais suportar a flexão devida aos empuxos laterais do terreno, colocam-se longarinas 
que são peças longitudinais dispostas de cada lado da vala num plano horizontal e que 
dão suporte às pranchas verticais. 
 
As longarinas e estroncas são mantidas em posição apenas pelo atrito no contato com 
as pranchas verticais, desenvolvido pelo encunhamento das estroncas contra as 
longarinas permitindo que as pranchas verticais sejam “cravadas” individualmente à 
medida que a escavação avança. 
 
 Em caso de solos finos (siltes) ou não coesivos (areias) em que haja a necessidade de 
evitar o carreamento de material, as pranchas verticais podem ter encaixes “macho-
femea”. 
 
As pranchas verticais podem ser cravadas manualmente, com auxilio de marreta ou 
com o emprego de martelete pneumático. 
 
Quando na horizontal, as pranchas de madeiras são encaixadas entre abas de perfis 
“I” metálicos verticais. 
 
 
 
 
 
 
 
Sobre os escoramentos do tipo Metálico-madeira, pode-se dizer que: 
 
São escoramentos constituídos de perfis verticais “I” de aço, cravados ao longo dos 
planos das faces laterais das valas antes do inicio da escavação. 
 
A abertura da vala é feita até atingir uma determinada profundidade que possa ser 
contida pelos perfis verticais, funcionando em balanço e pelas pranchas horizontais 
encaixadas em suas abas. 
Nessa profundidade são instaladas, correndo paralelamente, de cada lado da vala, 
junto aos perfis verticais, pecas horizontais denominadas longarinas que passam a 
suportar os perfis verticais e são mantidas em posição escoradas por outras pecas 
horizontais perpendiculares as faces da vala encunhadas contra as longarinas, 
denominadas estroncas. 
 
 
As pranchas devem manter contato íntimo com o maciço arrimado sendo forçadas 
por meio de cunhas contra o solo para evitar vazios responsáveis por deslocamentos 
do maciço com consequente abatimento da superfície do terreno vizinho à escavação. 
 
As estroncas devem ser encunhadas contra as longarinas também para reduzir 
qualquer possibilidade de deslocamento horizontal 
 
As Estacas-prancha podem ser usadas como escoramentos provisórios ou definitivos. 
 
Sobre elas, pode-se dizer que: 
São perfis de aço laminado com seções planas em forma de U ou de Z com encaixes 
longitudinais ou de concreto com encaixes do tipo macho-femea que permitem 
construir paredes continuas pela justaposição das peças que vão sendo encaixadas e 
cravadas sucessivamente. 
Formam paredes cuja estanqueidade é limitadas pela permeabilidade das próprias 
juntas. 
 
Sobre as dificuldades de execução dos vários tipos de escoramento, pode-se dizer 
que: 
a principal dificuldade comum aos vários tipos de escoramento é a eventual 
impossibilidade de se conseguir ficha suficiente, o que leva à necessidade de se criar 
apoios horizontais (estroncas provisórias) para contrabalançar os empuxos atuantes 
nas varias fases da escavação. 
 
 CORTINAS 
 
 Cortinas são contenções que, pelo fato de serem ancoradas ou acopladas a outras 
 estruturas, mais rígidas, apresentam menor deslocabilidade. Assinale V OU F 
 
Ancoragens de cortinas são barras ou tirantes embutidos no próprio maciço a ser 
arrimado, localizadas em planos perpendiculares à cortina funcionando à tração com 
um comprimento que lhe confira a capacidade de se contrapor aos empuxos gerados 
por esse maciço, servindo, na extremidade livre, de apoio à própria cortina. 
 
No caso de cortinas de contenção de cortes que interceptam o nível do lençol 
freático, deve-se utilizar drenagem profunda, que consistem em tubos horizontais 
perfurados de pequeno diâmetro envolvidos por uma tela filtrante, introduzidos em 
um furo horizontal aberto por meio de uma sonda rotativa. Seu comprimento, em 
caso de cortinas pode chegar a algumas dezenas de metros, com o objetivo de 
rebaixar o lençol freático, reduzindo o efeito da pressão hidrostática sobre a 
cortina. 
 
O dimensionamento de uma estrutura de contenção depende também dos esforços 
gerados pela presença da água no subsolo. A análise com água deve ser feita em 
termos de tensões efetivas. São considerados os empuxos da água e o peso total do 
solo (saturado e submerso). 
 
Outra classe de esforços que afeta o dimensionamento de uma estrutura de 
contenção são os empuxos laterais provocados por carregamentos externos, 
acidentais ou permanentes provocados por carregamentos externos, acidentais ou 
permanentes (por exemplo, as cargas de veículos e edificações vizinhas). 
 
 
 PAREDES DIAFRAGMA 
 
São paredes contínuas de concreto armado, concretadas em painéis antes do inicio 
da escavação. Sua espessura pode variar entre 0,40 e 1,00 m ou mais, constituindo 
uma estrutura bastante rígida. 
 
São utilizadas quando as escavações devem ser realizadas nas proximidades de 
construções que não podem sofrer recalques diferenciais excessivos, podendo 
constituir as paredes de estrutura definitiva. Geralmente a obra pode ser executada 
sem rebaixamento do lençol freático. Os painéis são escavados por meio de 
ferramentas especiais, a partir da superfície do terreno atingindo profundidades 
superiores a 40 metros. 
 
A largura dos painéis pode variar de 2,0 a 4,0 metros, podendo ser executados em 
sequencia ou alternados. A estabilidade das paredes dos painéis escavados é 
garantida com o preenchimento de uma lama que é introduzida quando é atingido o 
lençol freático ou quando há perigo de ocorrerem deslocamentos. Essa lama, 
constituída de uma mistura de água e bentonita criteriosamente dosada, tem 
propriedades tixotrópicas, isto é, pode adquirir certa consistência quando em 
repouso e perde-la quando agitada, o que faz com que ela permaneça dentro do 
painel escavado quando o solo está sendo removido de seu interior. Após a 
escavação final de um painel, no seu interior é colocada uma malha dupla de 
armação dimensionada para absorver os esforços previstos no projeto. Antes de ser 
executada a concretagem é colocada uma forma em uma das faces para proporcionar 
melhor ligação entre dois painéis adjacentes. A concretagem é feita através de uma 
tubulação que desce até o fundo do painel. Antes de ser iniciada a concretagem é 
colocada dentro do tubo uma bucha que pode ser uma bola de borracha, com o 
mesmo diâmetro do tubo. O concreto lançado sobre a bucha não se mistura com a 
lama que vai sendo expulsa de dentro do tubo à medida que se vai acrescentando 
mais concreto. Ao chegar aofundo, a bucha se desprende do tubo e emerge para a 
superfície. 
 
A concretagem prossegue de baixo para cima utilizando-se concreto plástico, 
levantando-se gradativamente o tubo, de forma que sua extremidade inferior fique 
sempre imersa no concreto. A lama é esgotada à medida que o concreto é lançado. 
 
 
 
 PAREDES DE ESTACAS JUSTAPOSTAS 
Quando uma parede diafragma deve ser construída muito próxima à sapata de 
fundação de uma construção vizinha, deve-se diminuir o comprimento dos painéis ou 
executar a parede através de estacas justapostas de concreto. 
 
A escavação das estacas pode ser executada por equipamentos rotativos, utilizando-
se lama ou camisa metálica para evitar desmoronamento. A camisa metálica é 
recuperada logo após a concretagem da estaca. 
 
Após o endurecimento do concreto é escavada outra estaca, adjacente à primeira e 
assim repete-se o processo até a conclusão da parede. A seguir, à medida que a 
escavação vai sendo realizada, pode-se melhorar o contato entre as estacas através 
de um argamassamento entre as paredes, precedidas da colocação de uma tela 
metálica. 
 
 
 PAREDES DE ESTACAS SECANTES 
 
O processo de execução é semelhante ao das estacas justapostas. Antes que se dê o 
endurecimento do concreto de uma estaca, a sua vizinha é escavada, cortando-se 
parte da seção de concreto já executado, garantindo-se assim melhor contato entre 
as estacas.