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1 Capítulo 8 TALUDES Geotecnia e Fundações, Arquitectura 1. Tipos de taludes Geotecnia e Fundações, Arquitectura Um talude é uma superfície de terreno exposta que faz um dado ângulo α com a horizontal. Taludes naturais Taludes de escavação Taludes de aterro α Pode haver fenómenos de instabilidade associados a deslocação do solo para a base do talude (ravinamentos, derrocadas, deslizamentos de terras, etc) Tipos de taludes: 2 Geotecnia e Fundações, Arquitectura Geotecnia e Fundações, Arquitectura 3 Geotecnia e Fundações, Arquitectura Geotecnia e Fundações, Arquitectura 4 Geotecnia e Fundações, Arquitectura Geotecnia e Fundações, Arquitectura 2. Tipos de instabilidade de taludes 5 Geotecnia e Fundações, Arquitectura Geotecnia e Fundações, Arquitectura 6 Geotecnia e Fundações, Arquitectura Geotecnia e Fundações, Arquitectura 7 A profundidade da superfície de rotura e a velocidade de deslizamento permitem classificar o tipo de escorregamento: Geotecnia e Fundações, Arquitectura Extremamente lento v ≤ 0,06 m/ano Muito Lento 0,06 m/ano < v ≤ 1,5 m/ano Lento 1,5 m/ano < v ≤ 1,5 m/mêsFluimento Moderado 1,5 m/mês < v ≤ 1,5 m/dia Rápido 1,5 m/dia < v ≤ 0,3 m/minEscorregamento Muito rápido 0,3 m/min < v ≤ 3 m/s Extremamente rápido v > 3 m/sDesmoronamentoVelocidade SD ≥ 20,0 mMuito Profundos 5,0 ≤ SD < 20,0 mProfundos 1,5 ≤ SD < 5,0 mPouco profundos SD < 1,5 mSuperficiaisProfundidade da superfície de deslizamento Causas de instabilidade de taludes: Geotecnia e Fundações, Arquitectura Efeitos do congelamento da água no terreno e consequente aumento do seu volume Diminuição da resistência dos terrenos Aumento das tensões de origem tectónica. Aumento das pressões intersticiais, com a consequente redução da resistência ao corte. Causas internas Liquefacção do solo. Erosão interna, provocada pela circulação de água no interior do talude. Rebaixamento rápido do nível das águas exteriores.Causas intermédias Efeito da vegetação do talude que constitui uma sobrecarga e que pode causar perda de resistência quando se dá o apodrecimento das raízes. Erosão superficial Abalos sísmicos ou vibrações induzidas nos terrenos. Variação sazonal da temperatura e humidade, podendo conduzir à abertura de fendas superficiais de retracção no solo, que favorecem a infiltração de água nos terrenos. Aplicação de sobrecargas no talude, em particular na sua parte superior. Aumento da altura do talude, através da escavação no pé ou da construção de um aterro no topo Aumento da inclinação dos taludes, por escavação ou por erosão provocada pela água ou pelo vento. Causas externas 8 Taludes infinitos α Taludes circulares α A geologia (estratificação), a presença de água, fenómenos de erosão e as acções exteriores podem ser responsáveis pela instabilidade de taludes. Superfície de rotura plana Superfície de rotura circular Geotecnia e Fundações, Arquitectura Casos considerados no estudo da instabilidade de taludes: Para os dois tipos de taludes, a análise de estabilidade considera as equações de equilíbrio estático admitindo a plastificação do solo acima da superfície de deslizamento. Geotecnia e Fundações, Arquitectura A escolha entre condições drenadas (análise em tensões efectivas) e não drenadas (análise em tensões totais) depende de ser ou não necessário considerar pressões intersticiais na superfície de rotura. Nesta superfície mobiliza-se a totalidade da resistência ao corte, seja a análise feita em condições drenadas como não drenadas. 9 Independentemente da geometria da superfície de deslizamento, só há estabilidade quando a acção S (peso e sobrecargas) for inferior à resistência R mobilizada na superfíce de rotura idealizada. S<R Geotecnia e Fundações, Arquitectura Para o cálculo das acções S considera-se o peso da massa de solo em rotura e das sobrecargas que têm efeito desfavorável. Para o cálculo da resistência R considera-se que se está a mobilizar a tensão de rotura dada pela envolvente de rotura na totalidade da superfície de deslizamento. Em dimensionamento de taludes considera-se um Factor de segurança FS (em taludes, FS=1,5): S R > FS Consideram-se taludes infinitos sempre que a superfície de deslizamento é plana. S – Acção instabilizadora R – Resistência mobilizada Forças actuantes numa fatia de largura B apenas devido à acção do peso W: W R Nβ N=W cosβ R=N tanφ’=Fa S=Wsinβ Hip: solo puramente friccional a) Taludes infinitos β S Geotecnia e Fundações, Arquitectura 10 Apenas devido à acção do peso, e para solos puramente friccionais, através do equilíbrio de forças numa fatia de talude chega-se à relação tanβ < tanφ’ Forças actuantes na base de uma fatia de talude: W R Nβ N=W cosβ R=N tanφ’=Fa S=Wsinβ Hip: solo puramente friccional β S Geotecnia e Fundações, Arquitectura h Caso genérico para condições drenadas: Caso genérico para condições não drenadas: S = γh sinβ cosβ R = c’ + σ’n tanφ’ = c’+ γh cos2β tanφ’ S = γh sinβ cosβ R = Cu Consideram-se taludes circulares sempre que a superfície de deslizamento é finita. A geometria circular da superfície de deslizamento tem geometria semelhante à observada em solos aproximadamente homogéneos. Há várias abordagens possíveis para o cálculo de estabilidade e que dependem de se considerar condições drenadas ou não drenadas. A análise mais simples é feita em condições não drenadas, para solos puramente coesivos. b) Taludes circulares Geotecnia e Fundações, Arquitectura 11 • Talude homogéneo em solo puramente coesivo Geotecnia e Fundações, Arquitectura RCuLM ADest = rinst WbM =O W A B C D R Cu br Este método é o mais simples. A dificuldade reside na identificação da superfície de rotura mais desfavorável. • Método das fatias Geotecnia e Fundações, Arquitectura Este é um dos vários métodos existentes para analisar a estabilidade de taludes em solos friccionais (análise em condições drenadas). Consiste em dividir em fatias a massa de solo limitada inferiormente pela superfície de rotura circular e resolver as equações de equilíbrio entre as várias fatias. Os vários métdos (Fellenius, Bishop, Bisho modificado, etc) diferem essencialmente na forma em como se consideram as forças no contacto entre as fatias. 12 Geotecnia e Fundações, Arquitectura Geotecnia e Fundações, Arquitectura 3. Verificação da segurança A forma mais simples de verificar a segurança é considerar que a relação entre as acções (S) e a resistência mobilizada no terreno (R) verifica uma margem de segurança dada por um factor de segurança (FS). S R > FS =1.5 No caso de taludes infinitos, S e R são forças ou tensões a actuar na base da fatia. No caso de taludes circulares, S e R são os momentos provocados pelas forças actuantes na massa instável de solo. 13 Geotecnia e Fundações, Arquitectura 4. Estabilização de taludes É necessário proceder à estabilização de taludes para aumentar a segurança nestes taludes. Há vários métodos para aumentar a segurança de taludes: • Alteração da geometria • Introdução de sobrecargas na base • Introdução de sistemas de drenagem (cortinas, trincheiras, esporões, ...) • Pregagens • Construção de estruturas de suporte (muros de betão, estacas, cortinas ancoradas, ...) Geotecnia e Fundações, Arquitectura 14 Geotecnia e Fundações, Arquitectura Geotecnia e Fundações, Arquitectura
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