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02/12/2018 1 ESTABILIDADE DE TALUDES Introdução Talude: Toda superfície inclinada que separa o maciço geotécnico do meio externo. Os maciços sob aspecto genético podem ser agrupados em duas categorias: Naturais e Artificiais. Artificiais exibem uma homogeneidade mais acentuada que os maciços naturais, adequando-se melhor às teorias desenvolvidas para as análises de estabilidade. Os taludes naturais possuem uma estrutura particular que só é conhecida através de um criterioso programa de prospecção; A vida geológica do maciço natural está intimamente ligada ao histórico de tensões sofrido por ele – erosão, tectonismo, intemperismo, etc. ESTABILIDADE DE TALUDES Processos práticos de Estabilização: - Elementos do Talude 02/12/2018 2 ESTABILIDADE DE TALUDES Processos práticos de Estabilização: - Implantação de Vegetal ESTABILIDADE DE TALUDES Processos práticos de Estabilização: - Execução do talude 02/12/2018 3 ESTABILIDADE DE TALUDES Processos práticos de Estabilização: - Alteração da Inclinação do Talude ESTABILIDADE DE TALUDES Processos práticos de Estabilização: - Execução de Patamares 02/12/2018 4 ESTABILIDADE DE TALUDES Processos práticos de Estabilização: - Drenagem em Taludes ESTABILIDADE DE TALUDES Processos práticos de Estabilização: - Drenagem interna de Taludes 02/12/2018 5 ESTABILIDADE DE TALUDES Processos práticos de Estabilização: - Drenagem interna de Taludes ESTABILIDADE DE TALUDES Processos práticos de Estabilização: - Revestimento com material impermeabilizante (Asfalto, Concreto Projetado, etc) - Injeção de Nata de cimento para fechamento de fissuras (diminui a permeabilidade e aumenta a resistência) Soluções mais Eficientes: - Execução de Ancoragens: 02/12/2018 6 ESTABILIDADE DE TALUDES Processos práticos de Estabilização: - Construção de Muros de Arrimo: ESTABILIDADE DE TALUDES Processos práticos de Estabilização: - Execução de Bernes de Equilíbrio: 02/12/2018 7 ESTABILIDADE DE TALUDES Causas de Deslizamento/Escorregamentos: - Alteração do Sistema: aumento da sobrecarga, e/ou diminuição da resistência. Tipos de Instabilidades: Classificação quanto à velocidade: - Desmoronamento: o bloco solta do maciço e cai em queda livre (muito rápido); - Deslizamento ou Escorregamento: definição de uma superfície de ruptura; - “Crup” ou fluência (ou rastigo): velocidade muito baixa ESTABILIDADE DE TALUDES Escala de Vernes: Escala de Vernes Extremamente Rápido Desmoronamento 3 m/s Muito Rápido 0,3 m/min Rápido Deslizamento 1,5 m/dia Moderado 1,5 m/mês Lento Crup (Rastejo) 1,5 m/ano Muito lento 0,3 m/5anos Extremamente Lento 02/12/2018 8 ESTABILIDADE DE TALUDES Causas Externas para escorregamentos: - Aumento da inclinação do talude; - Deposição de material no topo do talude; - Efeitos sísmicos (terremotos, vibrações de máquinas, explosões). Causas Internas para escorregamentos: • Aumento da pressão neutra 𝜏 = 𝐶ᇱ + 𝜎 − 𝜇 × tan ∅; • Decréscimo da Coesão. Causas Intermediárias para escorregamentos: • Rebaixamento do lençol freático; • Erosão Interna; • Liquefação interna. ESTABILIDADE DE TALUDES Fator de Segurança: - Fator de Segurança: O valor numérico da relação estabelecida entre a resistência ao cisalhamento, disponível, do solo (S = 𝐶ᇱ + 𝜎 − 𝜇 × tan ∅′) e a resistência ao cisalhamento mobilizado (𝑆) para garantir o equilíbrio do corpo deslizante, sob o efeito dos esforços atuantes. - A resistência ao cisalhamento, s, que se desenvolve ao longo da superfície de ruptura pode ser explicitada através das forças resultantes de coesão e atrito, 𝑅 e 𝑅∅ respectivamente, que são o produto dos parâmetros de resistência pela área (A) da superfície onde se desenvolve essa resistência. 02/12/2018 9 ESTABILIDADE DE TALUDES Fator de Segurança: - As solicitações que provocam o deslizamento dos maciços, dentre elas a força peso, serão designadas através de suas resultantes. O coeficiente de segurança é definido como: 𝐹𝑆 = ∑ 𝑓𝑜𝑟ç𝑎𝑠 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 ∑ 𝑓𝑜𝑟ç𝑎𝑠 𝑎𝑡𝑢𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 - Um valor de FS > 1 implica em estabilidade do maciço, ou seja, os esforços atuantes são menores do que o seu valor teria um significado maior se fosse definido em termos probabilísticos, onde se pudesse, inclusive definir os períodos de recorrência e um intervalo de confiança. ESTABILIDADE DE TALUDES Método do Talude Infinito: - Um talude é denominado infinito quando a relação entre as suas grandezas geométricas, extensão e espessura, for muito grande. Nestes taludes a linha potencial de ruptura é paralela à superfície do terreno. Eles podem ser maciços homogêneos ou estratificados, neste caso, porém os estratos devem ter os planos de acamamento paralelos à superfície do talude. - Quando submetidos a um regime de percolação, admitir-se-á neste trabalho, que as linhas de fluxo serão paralelas à superfície do terreno. Esta ressalva é feita pois tem-se notado até mesmo fluxo vertical dirigido a estratos profundos. - A análise deste problema através do método do equilíbrio limite admite que a cunha potencial de deslizamento movimenta-se como um corpo rígido. Para a analise das forças que atuam sobre um elemento de solo do interior deste corpo 02/12/2018 10 ESTABILIDADE DE TALUDES Modelo de Analise de Estabilidade: - Analise de Equilíbrio Limite: F.S. =1,0 Uma porção do maciço, prisma se desloca segundo uma superfície de ruptura qualquer (circular, plana, espiral – logarítmica, elíptica ou parabólica); A porção do maciço acima da superfície de ruptura comporta-se como um “corpo rígido” (aplica-se as equações de equilíbrio da mecânica). Considere a Figura no próximo Slide, na qual se representa o caso mais genérico do talude saturado e o nível de água atingindo a superfície do terreno. Os esforços sobre uma lamela genérica ABCD estão representados na Figura b. ESTABILIDADE DE TALUDES Método do talude Infinito - As tensões induzidas pelo peso da cunha ABCD sobre a face CD tem como força resultante W, que atua verticalmente no ponto médio do segmento CD. A esta força se opõe a reação do resto do maciço sobre a cunha, R, que por ser a única força vertical deve ter também o mesmo ponto de aplicação de W. As forças iguais e ter linha de ação coincidente. 02/12/2018 11 ESTABILIDADE DE TALUDES Método do talude Infinito ESTABILIDADE DE TALUDES Método do talude Infinito - O Fator de Segurança é definido como a relação entre as forças resistentes e atuantes: - 𝐹𝑆 = ிோ ி = ௦×బ ் = ା(ఙିఓ)×୲ୟ୬ ∅ ್బൗ = ା(ఊೞೌିఊೈ)×× ୡ୭ మ×୲ୟ୬ ∅ ఊೞೌ××ୱ୧୬ ×ୡ୭ୱ - 𝐹𝑆 = ା(ఊ ᇲ)×× ୡ୭ୱ మ×୲ୟ୬ ∅ ఊೞೌ××ୱ୧୬ ×ୡ୭ୱ Obs.: 𝛾ᇱ = 𝛾௦௧ − 𝛾ௐ - Esta é uma expressão geral que fornece o valor de FS para a situação mais completa. As soluções particulares podem ser obtidas a partir dela fazendo nulos os termos não particulares, ou substituindo adequadamente os termos. No caso de talude não saturado: 𝛾ᇱ por 𝛾 e 𝛾௦௧ por 𝛾௧. 02/12/2018 12 ESTABILIDADE DE TALUDES Exercício de Prova - Um maciço com talude infinito constituído de solo silto-arenoso rompeu após uma chuva intensa em virtude de ter ficado totalmente saturado e de ter perdido a sua parcela de resistência devida à coesão. Calcular o coeficiente de segurança que existia antes da chuva, quando o NA estava abaixo do topo da rocha, admitindo que a ruptura se deu com coeficiente de segurança unitário (1,0). - Dados : Antes da chuva - 𝛾 = 1,7 ௧ య 𝑐 = 2 ௧ మ - Após a Chuva - 𝛾௦௧ = 1,9 ௧ య c = 0 - 𝐹𝑆 = ା(ఊ ᇲ)×× ୡ୭ୱ మ×୲ୟ୬ ∅ ఊೞೌ××ୱ୧୬ ×ୡ୭ୱ Obs.: 𝛾ᇱ = 𝛾௦௧ − 𝛾ௐ Após a chuva: FS = 1,0 ESTABILIDADE DE TALUDES Exercício de Prova - Dados : Antes da chuva - 𝛾 = 1,7 ௧ య 𝑐 = 2 ௧ మ - Após a Chuva - 𝛾௦௧= 1,9 ௧ య c = 0 - 𝐹𝑆 = ା(ఊ ᇲ)×× ୡ୭ୱ మ×୲ୟ୬ ∅ ఊೞೌ××ୱ୧୬ ×ୡ୭ୱ - Obs.: 𝛾ᇱ = 𝛾௦௧ − 𝛾ௐ Após a chuva: FS = 1,0 02/12/2018 13 ESTABILIDADE DE TALUDES Exercício de Prova Se rompeu após a chuva (primeiro passo descobrir o ângulo de atrito do solo: 1º Passo: Calculo do ângulo de atrito do solo, que não foi dado; - 𝑖 = tanିଵ ଵ ଷ,ହ ≅ 16° - 𝐹𝑆 = ା(ఊ ᇲ)×× ୡ୭ୱ మ×୲ୟ୬ ∅ ఊೞೌ××ୱ୧୬ ×ୡ୭ୱ → 𝐹𝑆 = 1,0 = ା(ଵ,ଽିଵ,)×ସ× ୡ୭ୱ ଵ° మ×୲ୟ୬ ∅ ଵ,ଽ×ସ×ୱ୧୬ ଵ°×ୡ୭ୱ ଵ° - tan ∅ = ଶ,ଵସ ଷ,ଷଵ = 0,605 →∴ ∅ = tanିଵ 0,605 → ∅ = 31° - Obs.: 𝛾ᇱ = 𝛾௦௧ − 𝛾ௐ Após a chuva: FS = 1,0 ESTABILIDADE DE TALUDES Exercício de Prova 2º Calculo do valor de FS para antes da chuva, sem saturação do solo, fazendo uso do valor do angulo de atrito do solo determinado anteriormente: - 𝑝𝑎𝑟𝑎 o calculo de FS será utilizado o 𝛾 ao invés de 𝛾ᇱ, uma vez que o solo não se encontra saturado. - 𝐹𝑆 = ା(ఊ)×× ୡ୭ୱ మ×୲ୟ୬ ∅ ఊೞೌ××ୱ୧୬ ×ୡ୭ୱ → 𝐹𝑆 = ଶା(ଵ,)×ସ× ୡ୭ୱ ଵ° మ×୲ୟ୬ ଷଵ° ଵ,×ସ×ୱ୧୬ ଵ°×ୡ୭ୱ ଵ° - 𝐹𝑆 ≅ 3,2>>>>> 𝐹𝑆í = 1,5
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