Aula 08 GEO602 Contencoes

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Mecânica dos Solos II – GEO602 
Prof. Adinele Gomes Guimarães 
adinele@unifei.edu.br 
Empuxo de Terra e 
Estruturas de Arrimo 
Aula 08 
2 
Estruturas de Contenção 
Obras 
•Edificações com subsolos 
•Plataformas (cortes ou aterro) 
•Estabilização de encostas 
•Construções subterrâneas (metrôs) 
•Pontes 
•Canalizações 
 
Contenção 
Introdução de uma estrutura ou elementos 
estruturais compostos, que apresentam 
rigidez distinta daquela do terreno que 
conterá 
 
Dimensionamento 
Resistir à esforços horizontais provenientes 
de empuxos do solo 
Resistir à cargas verticais provenientes das 
obras que venham a apoiar na estrutura 
3 
Figura 01 – Ilustração de uma obra de 
contenção 
Tipos de Estruturas de Contenção 
 Concreto 
 Fogueira (crib-wall)
 Muros de Peso Pedra 
 Muros de arrimo Pneu 
 Solo Reforçado 
 
 
 Muros de Flexão Sem Contraforte 
 Com contraforte 
 
 
 Cortinas Atirantadas 
 
 Cortinas Escoradas 
 
 
 
Tipos Comuns de Estruturas de 
Arrimo 
 
(a) Muros de gravidade: construídos com concreto 
simples ou alvenaria, dependem basicamente do 
seu peso para manter a estabilidade, suas 
dimensões são de tal ordem que não se 
desenvolvem tensões de tração em nenhuma 
seção. 
 
(b) Muros de semigravidade: pequena quantidade 
de aço é usada para a construção dos muros de 
gravidade, minimizando o tamanho das seções do 
muro. 
 
(c) Muros de arrimo de flexão: feitos em concreto 
armado e consistem em uma fina haste e uma laje 
base, econômico para altura da ordem de 6 a 8 m. 
 
(d) Muros de arrimo com contraforte: semelhantes 
aos de flexão, em intervalos regulares possuem 
placas finas de concreto verticais, conhecidas como 
contrafortes, que se prendem ao muro e a placa da 
base juntos , para reduzir o cisalhamento e os 
momentos fletores. 
 
Muros de Gravidade construídos com emprego de outros materiais: 
 
Crib-walls (muro de fogueira) : compostos de tarugos de madeira, aço ou concreto armado pré-moldado, 
formando gaiolas que são preenchidas posteriormente por solo. 
 
Gabiões: rede metálica em forma de gaiola e cheia de pedras de mão, colocados superpostos formando 
paredes verticais, capazes de suportar grandes deformações e proporcionar boa drenagem do solo 
arrimado. 
 
Muros de solo estabilizado mecânicamente (Terra armada): material que conjuga solo e uma armadura de 
tração (tiras metálicas, fios, fibra de vidro, geotêxteis). Por mecanismo de atrito cria-se uma pseudo-
coesão que garante estabilidade ao maciço. Revestimento tem por finalidade impedir que o solo situado 
entre armaduras escoe e também proporcionar estética à estrutura. 
 
 
 
 
7 
Muros tipo Fogueira (crib-wall) 
8 
Muros tipo Gabião 
9 
Muro de Solo Reforçado 
10 
Muro de peso de Pneu 
Estacas Prancha: 
 
São peças de madeira, concreto armado ou aço que se cravam formando por justaposição as cortinas e 
se prestam para estruturas de retenção de água ou solo, podem ser utilizadas tanto em obras temporárias 
quanto definitivas. 
 
Se diferem estruturalmente dos muros de sustentação, por serem flexíveis e terem peso próprio 
desprezível em face das demais forças atuantes. 
 
O emprego de estacas de madeira encontram-se hoje limitada a obras temporárias devido ao reduzido 
comprimento que apresentam e a pouca resistência a ciclos de umedecimento e secagem. As estacas de 
concreto apresentam maior resistência que as de madeira, no entanto os problemas de cravação também 
tornam seu uso restrito, o que contribui cada vez mais para a utilização em larga escala das estacas de 
aço. As vantagens das estacas de aço são: maior facilidade de cravação e recuperação, maior 
regularidade, melhor estanqueidade, grandes comprimentos (emenda). Um dos problemas das estacas 
metálicas em obras definitivas é a corrosão; requer que sejam efetuados estudos da agressividade da 
água subterrânea e do solo envolvido. 
 
 
 
 
 
De forma geral, as estacas prancha são cravadas até a profundidade fixada em projeto e em seguida procede-se à 
escavação em estágios, quando vão sendo colocadas os elementos de suporte adicionais (estroncas, tirantes, etc.) 
 
Quanto ao método construtivo tem-se: 
- Estacas prancha em balanço: profundidade de cravação é suficiente para suportar os esforços laterais, se aplica a 
desníveis pequenos 
- Cortinas ancoradas: maiores profundidades, permite uma redução das deformações laterais, dos momentos 
solicitantes e da profundidade de cravação da estaca. Para o método de cálculo pode-se ter cortinas de extremidade 
livre ou de extremidade fixa. 
 
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Cortinas Atirantadas 
14 
Cortinas Provisórias x Definitivas 
Paredes Diafragma: 
 
São construídas em painéis alternados com dimensões situadas entre 50 x 250cm e 90 x 400 cm; a escavação é feita com 
caçamba tipo “clam-shell” e a concretagem é submersa afastando-se a lama bentonítica que estabiliza o furo. Completada 
a concretagem, dá-se início à escavação e a profundidade pré-determinadas acrescentam-se as estruturas adicionais 
(estroncas, etc.). tendo em vista os inconvenientes que o sistema de escoramento provoca dentro da vala, tem-se optado, 
alternativamente, pelo uso de tirantes ancorados. 
 
 
 
 
 
17 
DIMENSIONAMENTO DE MUROS DE ARRIMO 
Forças atuantes: 
P = peso do muro e da cunha de material que 
está sobre ele 
E = empuxo de terra sobre o muro 
R = reação normal do solo sob o muro 
F = força de atrito na base do muro 
Dados: 
 do solo: peso específico, ângulo de atrito interno e coesão. 
 do muro: material constituinte: características e peso específico. 
PRÉ – DIMENSIONAMENTO 
DO MURO DE ARRIMO 
VERIFICAÇÃO DAS 
CONDIÇÕES DE ESTABILIDADE 
18 
20 
Segurança contra: 
 (1) Tombamento 
 (2) Escorregamento 
 (3) Deformação (ruptura) excessiva do terreno de fundação 
 (4) Ruptura total do conjunto muro – solo . 
(3) (1) 
(2) 
(4) 
21 
(1) Segurança Contra o Tombamento 
O momento do peso do muro deve ser maior que o momento do empuxo total, 
ambos tomados em relação a extremidade externa da base. A resultante de todas 
as forças atuantes deve passar pelo núcleo central (terço médio da seção) da 
base do muro. 
0,25,1Re 


M
M
Tombamento
sistenteFS
FS = Coeficiente de segurança 
22 
/3)H.(.cosP
.b.senPMM
 FS
.b.senP.bPM
verticais forças às devido momento M
solo do peso ao devido momento M
muro do peso ao devido momento 
 pequeno muito 
cos
)3/(
A
ASM
AVV
V
S







 


 




M
VSMR
P
Ah
hT
M
MMMM
P
PP
HPM
23 
(2) Segurança contra o Escorregamento 
Esta condição fica satisfeita quando: ∑H < ∑V tg ϕ ' 
onde : 
ϕ ' = ângulo de atrito entre o muro e o solo 
∑H = somatório das forças horizontais 
∑V = somatório das forças verticais 
5,1
tan
Re 


F
F
tesSolici
sistentesFS
24 







cos.
..
cos.
..
..R
 b.
base na tocisalhamen ao resitência de tensão S
resistente força 
...)1)(.(.
22
22
22
2222
A
P
AhS
PR
P
PtgVbc
FS
PPF
PtgVbcF
tgVbc
V
R
tgbbcbxtgcASR









PA 
Pv 
Ph 
25 
(3) Segurança Contra Ruptura e Deformação Excessiva do Terreno de 
FundaçãoEsta condição é satisfeita quando a maior das pressões é menor do que a 
pressão admissível do terreno. 
0,3
max

q
q
FS u
qu= capacidade de carga (ruptura) do solo de fundação 
26 
Quando a força R cair no núcleo central da base, o diagrama de pressões no solo 
será – o que é uma aproximação – um trapézio; o terreno estará, pois, submetido 
apenas a tensões de compressão. 
 
As duas equações do equilíbrio serão: 
 
 
(carga aplicada no terço médio para evitar tensões de tração no concreto) 
 
Reordenando as equações: Ou ainda: 


















b
e
b
V
q
b
e
b
V
q
.6
1
.6
1
min
max
eV
b
b
qq
Vb
qq
.
6
..
2
.
2
minmax
minmax




 
 
2minmax
minmax
..6
2
1
2
1
b
eV
qq
b
V
qq




27 
N = índice de penetração do solo, menor índice encontrado, considerando-se 
todas as camadas do solo que ficarão abaixo da base do muro. 
Tipo de Solo Tensão admissível de 
compressão do solo 
Arenoso N/3 
Argilo-arenoso N/4 
Argiloso N/5 
Tensão admissível de compressão do solo (qu) 
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(4) Segurança Contra Ruptura do Conjunto Muro – Solo 
É analisada a possibilidade de ruptura total por cisalhamento do terreno segundo 
uma superfície de escorregamento. 
São analisadas várias superfícies de ruptura ABC até o FS mínimo ser atingido. 
Calcular uma superfície de ruptura usando o Método de Bishop. Normalmente, a 
superfície deve passar pelo ponto interno da base. 
Fator de segurança mínimo entre 1.3 e 2 dependendo da importância do muro. 
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Exemplo 
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Verificar a estabilidade, quanto ao tombamento, ao deslizamento e a capacidade 
de carga do terreno de fundação, do muro de contenção de concreto, com peso 
específico = 23,58 kN/m3.