aula 04 - Estruturas de contenção

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ESCOLA DE ENGENHARIAS E TI
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
Obras de Terra e Contenções (2019.1)
Aula 04 – Estruturas de Contenção
OBJETIVOS
Ao final desta aula, o aluno deverá:
Identificar a definição de estruturas de contenção;
Verificar o emprego de estruturas de contenção em casos de obras;
Classificar as diversas estruturas de contenção e identificar suas principais características.
Prof. Ray de Araujo Sousa
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Introdução
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Introdução
Princípio Básico de Obras de Contenção: 
“Toda obra de contenção deve garantir estabilidade em seu contorno em todas as fases de sua execução, ou seja, desde o início da sua execução, até sua conclusão e utilização.”
Aumento na velocidade de desenvolvimento → exigência de soluções mais eficientes;
Além disso, as questões ambientais devem ser observadas: 
Consumo de energia;
Poluição;
Descarte , etc.
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Introdução
A escolha do tipo de contenção ideal é um processo criterioso, em função de diversos fatores:
Físicos: Altura da estrutura; espaço disponível para sua implantação; dificuldade de acesso; sobrecargas;
Geotécnicos: Tipo de solo a conter; presença de lençol freático; capacidade de suporte do solo de apoio;
Econômicos: Disponibilidade de materiais; mão-de-obra qualificada para a construção da estrutura; tempo de execução; clima local; custo final da estrutura.
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Definições
Elementos e Classificação de Estruturas de Contenção
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Definições
Elementos e Classificação de Estruturas de Contenção
Termos Base para os componentes da engenharia de contenções:
Contenção → todo 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;
Muro → estruturas corridas de contenção constituídas de parede vertical ou quase vertical apoiada numa fundação rasa ou profunda;
Escoramento → estruturas provisórias executadas para possibilitar a construção de outras obras;
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Definições
Elementos e Classificação de Estruturas de Contenção
Termos Base da engenharia de contenções:
Cortina → contenções ancoradas ou apoiadas em outras estruturas, caracterizadas pela pequena deslocabilidade;
Reforço do Terreno → construções cm 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.
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Definições
Elementos e Classificação de Estruturas de Contenção
As estruturas de contenção se classificam de 03 maneiras principais:
Existência ou não de contenção em si:
Contidas
Taludes
Permanência da contenção:
Provisórias
Definitivas
Funcionamento estrutural
Rígidas;
Flexíveis;
FOCO DA DISCIPLINA
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Definições
Elementos e Classificação de Estruturas de Contenção
Quanto ao funcionamento estrutural, temos as estruturas de contenção se classificando em 02 grupos:
Estruturas Rígidas → Estruturas que não permitem grandes deformações para absorver solicitações;
Estruturas Flexíveis → Estruturas que permitem grandes deformações antes de absorver solicitações;
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Definições
Elementos e Classificação de Estruturas de Contenção
Contenções Rígidas:
Peso próprio exerce uma contribuição significante para a estabilidade da estrutura (No caso de Muros);
Rigidez do material ou presença de elementos de escoramento geram elementos rígidos sem peso próprio influente;
Sujeita apenas a deslocamento de translação e de rotação, sem apresentar praticamente deformações por flexão;
Exigem bom terreno de fundação e elementos de suporte pois não aceitam recalques ou assentamento;
Necessitam de um eficiente sistema de drenagem;
Em geral, o aterro não pode ser feito antes da total conclusão da estrutura.
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Definições
Elementos e Classificação de Estruturas de Contenção
Contenções Flexíveis:
“Estruturas delgadas, com elevada resistência à flexão, onde o peso próprio é insignificante para estabilidade do sistema” (EUROCODE 7)
Apresentam deformação do paramento antes da Estabilização de esforços;
Flexibilidade da estrutura leva à redistribuição do empuxo;
Diferenças de deslocamentos ao longo da altura da parede induzem ao mecanismo de arqueamento do solo. Aumentando as pressões de terras nas zonas com menores deslocamentos e reduzindo nas zonas com maiores deslocamentos;
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Definições
Elementos e Classificação de Estruturas de Contenção
Check-List do que considerar quando selecionar o modelo de Contenção:
Altura da escavação;
Características do solo a escavar (especialmente coesão e ângulo de atrito);
Posição do nível freático;
Caráter temporário ou definitivo da contenção;
Distância entre a estrutura e as edificações vizinhas;
Magnitude dos deslocamentos permitidos;
Espaço para movimentação de máquinas;
Tempo disponível para realização da escavação;
Materiais e equipamentos disponíveis.
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Tipos de Estruturas de Contenção
Definições
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Tipos de Estruturas de Contenção
Definições
Os modelos mais comumente adotados de sistema de contenção incluem:
Muro de gravidade;
Muro de flexão;
Gabião;
Cortina em estaca;
Cortina em prancha;
Cortina atirantada;
Cortina em estaca barrete ou parede diafragma;
Solo grampeado;
Terra armada;
Solo reforçado;
AULA DE HOJE
PRÓXIMA AULA OU SEMINÁRIOS
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Tipos de Estruturas de Contenção
Definições
Muro de Gravidade:
Estruturas corridas, massudas, que se opõe aos empuxos horizontais pelo peso próprio;
Execução extremamente simples, facilitando sua adoção;
Em geral são empregadas para conter desníveis pequenos ou médios, inferiores a cerca de 5m;
Podem ser construídos de concreto simples, ciclópico ou com pedras, argamassadas ou não;
Requerem grande espaço para sua execução (50% da altura), e terreno com boa capacidade de carga;
Grande consumo de material, mesmo que barato, eleva o custo;
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Tipos de Estruturas de Contenção
Definições
Muro de Gravidade:
Processo Executivo:
Locação de nível e alinhamento;
Escavação do solo (nesta etapa deve-se garantir a estabilidade do terreno, podendo utilizar bermas ou cortes parciais do solo);
Execução de lastro de concreto magro;
Execução da estrutura do muro, intercalando material ligante e pedra, ou concreto.
Acabamento do muro
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Tipos de Estruturas de Contenção
Definições
Muro de Gabião:
Modelo de muro de gravidade que utiliza gaiolas de arame galvanizado preenchido com pedras;
Executado com o preenchimento das gaiolas com pedras soltas (sem argamassa);
Viável até 5m de altura;
Permite deformações maiores que os muros de gravidade comuns, aceitando leves recalques;
Dispensa a adoção de sistema de drenagem. 
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Tipos de Estruturas de Contenção
Definições
Muro de Flexão:
Modelo mais esbelto do muros de gravidade;
Executado em concreto armado, dimensionado como uma laje na vertical sobre uma fundação;
Aproveita o peso do maciço arrimado para estabilidade; 
Viáveis até 7m, para alturas maiores de 4 metros, pode-se utilizar contrafortes (atingindo alturas maiores que 8m ou grandes cargas);. 
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Tipos de Estruturas de Contenção
Definições
Cortina Estaqueada:
Mais conhecido como “pirulitos”;
Constituído de estacas posicionadas lado a lado;
Não ocupa espaço interno à obra;
Possui uma viga de coroamento, unindo o topo das Estacas;
As estacas podem estar posicionadas equiespaçadas, justapostas ou secantes:
Equiespaçadas: e = 2 a 3xD
Justapostas: e = 5 a 10cm
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Tipos de Estruturas de Contenção
Definições
Cortina Estaqueada:
Processo Executivo:
Locação das estacas;
Posicionamento do equipamento;
Escavação do furo;
Confecção e colocação da armadura;
Concretagem;
Execução da viga de coroamento;
Escavação do solo (corte);
Execução da alvenaria e acabamento(se necessário)
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Tipos de Estruturas de Contenção
Definições
Cortina Estaqueada:
Vantagens:
Cortinas de rápida execução;
Executadas em áreas que possam ter cortes e aterros;
Ocupam pequenos espaços junto a área a ser executada;
Pequenas deformações no maciço;
Pode ser executado juntamente com outro tipo de contenção para atingir desníveis maiores.
Desvantagens:
Não podem ser executadas abaixo do nível d’ água;
Para desníveis grandes e executadas isoladamente, podem causar deformações excessivas (fissuras no vizinho). 
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Tipos de Estruturas de Contenção
Definições
Cortina em Prancha:
Estrutura de contenção do tipo flexível com perfis segmentados unidos;
São uma das formas mais antigas de contenção usadas em escavações profundas.
Executada em perfis metálicos, madeira ou de concreto, intercalados por elementos de fixação (estacas metálicas, de concreto ou madeira);
Perfis verticais espaçados de 1,0 a 3,0 metros e entre eles pranchas de madeira ou pré-moldadas de concreto.
Processo Executivo:
Locação, alinhamento e verificação das cotas;
Cravação dos perfis metálicos rigorosamente em prumo;
Escavação gradual do solo com colocação das placas;
Acabamento do muro. 
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Tipos de Estruturas de Contenção
Definições
Cortina em Prancha:
Vantagens:
Solução relativamente econômica dada a facilidade de construção;
Não exige grande área para a instalação nem pessoal e tecnologia muito especializados;
Permite simultaneamente a execução da contenção e a realização da escavação;
Atinge desníveis superiores a 10 metros.
Desvantagens:
Mau desempenho para níveis freáticos elevados devido ao arrastamento dos finos por percolação e à erosão interna do solo pois a água passa livremente entre as pranchas;
Exige terrenos com boa coesão para que se auto sustentem enquanto se colocam as pranchas em cada fase de escavação;
Existe uma limitação em termos de profundidade (pode usar tirantes);
A cravação dos perfis metálicos pode produzir vibrações indesejáveis;
Pode ser afetada por imprecisão da verticalidade na cravação dos perfis metálicos.
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Tipos de Estruturas de Contenção
Definições
Cortina Atirantada:
Combinação do sistema de contenção por estaca prancha de concreto e tirantes protendidos;
Tirantes estabilizam o maciço com o atrito lateral do elemento estrutural com o próprio maciço;
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Cortina Atirantada:
Tirantes:
Elementos estruturais dimensionados para trabalhar a tração.
São implantados no terreno por perfuração, com consolidação por injeção de nata de cimento e posterior protenção;
Tirantes ≠ Grampos:
Tirantes são protendidos, enquanto os chumbadores não são;
Chumbadores aderem ao solo ao longo de todo seu comprimento;
A densidade de aplicação de cada grampo na face do talude é muito superior aos tirantes, entre 0,5 e 6,0 unidades por m², não induzindo a grandes riscos a falha de uma unidade.
Risco de puncionamento por tirantes;
Tirantes são 3 a 5 vezes mais compridos que grampos;
Adotados em conjuntos com estacas pranchas para contenção de escavações ou em lajes de subpressão;
Tipos de Estruturas de Contenção
Definições
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Cortina Atirantada:
Tirantes:
Os componentes de um tirante incluem:
Tipos de Estruturas de Contenção
Definições
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Cortina Atirantada:
Processo Executivo
A execução de cortinas Atirantadas se divide em 02 etapas principais sucessivos e repetidos: 
Escavação & Posicionamento do Paramento;
Execução de Tirantes;
Escavação e Posicionamento do Paramento:
Uso do “Método Descendente”:
Execução de linhas sucessivas de cortina, de cima para baixo;
A execução de uma linha só é iniciada quando a linha imediatamente acima estiver finalizada;
Dentro de uma dada linha, o atirantamento é executado em nichos alternados de modo que o nicho não executado sirva de suporte para aquele em execução.
Tipos de Estruturas de Contenção
Definições
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Cortina Atirantada:
Processo Executivo
Escavação e Posicionamento do Paramento:
Tipos de Estruturas de Contenção
Definições
1)
2)
3)
4)
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Cortina Atirantada:
Processo Executivo
Atirantamento:
Tipos de Estruturas de Contenção
Definições
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Tipos de Estruturas de Contenção
Definições
Cortina Atirantada:
Vantagens:
Obtenção de elevadas cargas de resistência em peças de pequeno porte;
Simplicidade construtiva e de manejo;
Sistema autoportante;
Trabalham ativamente;
Garantia de qualidade por serem 100% testados;
Desvantagens
Invasão de terrenos vizinhos quando feitos em limites de propriedade;
Risco de levantamento do terreno no ato de injeção;
Risco de corrosão do tirante;
Risco de ruptura do elemento completo;
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Obrigado!
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Referências
Contenções: teoria e aplicações em obras. GERSCOVICH, Denise; DANZIGER, Bernadete Ragoni; SARAMAGO, Robson. São Paulo: Oficina de Textos.
Fundações: Teoria e Prática. Hachich et al. (eds). Pini. 751p.
Velloso, D.A; Lopes, F.R. (2010). Fundações. Vol. 1 e Vol.2. Oficina de Textos. 569p.
Straub, H. (1964). A history of civil engineering. Cambridge, Mass. 258 p.
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