AULA 6 - Dimensionamento de Taludes - Muros de arrimo

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UNIDADE 6 - MUROS DE ARRIMO
6 – Muros de arrimo
6.1 – Tipos de muros
6.2 – Dimensionamento
1 DEFINIÇÃO
São paredes que servem para conter massas de terra. Podem ser de
diversos tipos e funcionar de diferentes maneiras.
1 DEFINIÇÃO
Muros de arrimo
São estruturas corridas de contenção de parede vertical ou quase
vertical, apoiadas em uma fundação rasa ou profunda. Podem ser
construídos em alvenaria (tijolos ou pedras) ou em concreto (simples ou
armado). Ou ainda, de elementos especiais.
Os muros de arrimo podem ser de vários tipos, gravidade (construídos de
alvenaria, concreto, gabiões ou pneus). De flexão (com ou sem
contraforte) e com ou sem tirantes.
6.1 – Tipos de muros
2 TIPOS DE MURO
2.1 Muro de Gravidade
São estruturas corridas que se opõem aos empuxos horizontais pelo
peso próprio. São utilizadas para conter desníveis pequenos ou médios,
inferiores a cerca de 5m.
Os muros de gravidade podem ser construídos de pedra ou concreto
(simples ou armado), gabião ou ainda, pneus usados.
2 TIPOS DE MURO
2.2 Muros de concreto ciclópico ou concreto gravidade
São economicamente viáveis apenas quando a altura é superior a cerca
de 4m.
O muro de concreto ciclópico é uma estrutura construída mediante o
preenchimento de uma fôrma com concreto e blocos de rocha de
dimensões variadas. Devido a impermeabilidade deste muro, é
imprescindível a execução de um sistema adequado de drenagem.
2 TIPOS DE MURO
2.2 Muros de concreto ciclópico ou concreto gravidade
A seção transversal é usualmente trapezoidal, com largura da base,
50% da altura do muro;
Os furos de drenagem (barbacãs) devem ser posicionados de modo a
minimizar o impacto visual devido as manchas que o fluxo de água
causam na faixa frontal do muro.
2 TIPOS DE MURO
2.3 Muros de gabião
São constituídos por gaiolas metálicas preenchidas com pedra arrumada
manualmente e construídas com fios de aço galvanizado em malha
hexagonal com dupla torção.
As dimensões usuais são: 2m de seção transversal quadrada com 1m de
aresta.
Flexibilidade- permite que a estrutura se acomode a recalques
diferenciais e a permeabilidade.
2 TIPOS DE MURO
2 TIPOS DE MURO
2.4 Muros em fogueira
Crib Walls são estruturas formadas por elementos pré-moldados de
concreto armado, madeira ou aço, que são montados no local, em forma
de “fogueiras” justapostas e interligadas longitudinalmente, cujo espaço
interno é preenchido com material granular graúdo.
Acomodam a recalques das fundações e funcionam como muros de
gravidade.
2 TIPOS DE MURO
2.5 Muros de sacos de solo-cimento
São constituídos por camadas formadas por sacos de poliéster ou
similares, preenchidos por uma mistura cimento-solo da ordem de 1:10
a 1:15 (em volume).
2 TIPOS DE MURO
2 TIPOS DE MURO
2.6 Muros de pneus
São construídos a partir do lançamento de camadas horizontais de
pneus, amarrados entre si com corda ou arame e preenchidos com solo
compactado.
Funcionam como muros de gravidade e apresentam como vantagens o
reuso de pneus descartados e a flexibilidade.
2 TIPOS DE MURO
2.7 Muros de flexão
São estruturas mais esbeltas com seção transversal em forma de
“L” que resistem aos empuxos por flexão, utilizando parte do peso
próprio do maciço, que se apoia sobre a base do “L”, para manter-se em
equilíbrio.
2 TIPOS DE MURO
2.7 Muros de flexão
Em geral são construídos em concreto armado, tornando-se
anti-econômico para alturas acima de 5 a 7m. A laje de base em geral
apresenta largura entre 50 e 70% de altura do muro. A face trabalha à
flexão e se necessário pode empregar vigas de enrijecimento, no caso
alturas maiores.
Barbacã
2 TIPOS DE MURO
2.7 Muros de flexão
Para muros com alturas superiores a cerca de 5m, é conveninte
a utilização de contraforte (ou nervuras), para aumentar a estabilidade
contra o tombamento. Tratando-se de laje de base interna, ou seja, sob
o retroaterro, os contrafortes devem ser adequadamente armados para
resistir a esforços de tração. No caso de laje externa ao retroaterro, os
contrafortes trabalham na compressão. A configuração é menos usual,
pois acarreta perda de espaço útil a jusante da estrutura de contenção.
Os contrafortes são em geral espaçados de cerca de 70% de altura do
muro.
3 INFLUÊNCIA DA ÁGUA
Grande parte dos acidentes envolvendo muros de arrimo está
relacionada ao acúmulo de água no maciço. A existência de uma linha
freática no maciço é altamente desfavorável, aumentando
substancialmente o empuxo total.
O acúmulo de água, por deficiência de drenagem, pode duplicar
o empuxo atuante.
A resistência ao cisalhamento dos solos é expressa pela
equação:
3 INFLUÊNCIA DA ÁGUA
3.1 Sistemas de drenagem
Para um comportamento satisfatório de uma contenção, é
fundamental um sistemas eficientes de drenagem.
Podem ser superficiais ou internos. Em geral, os projetos
combinam com dispositivos de proteção superficial do talude.
Sistemas de drenagem superficial devem captar e conduzir as
águas que incidem na superfície do talude, considerando-se não só a
área da região estudada como toda a bacia de captação.
Diversos dispositivos (canaletas transversais, canaletas
longitudinais de descida (escada), dissipadores de energia, caixas
coletoras etc.).
3 INFLUÊNCIA DA ÁGUA
Canaleta transversal
Canaleta çongitudinal
Caixa de passagem
3 INFLUÊNCIA DA ÁGUA
3.1 Sistemas de drenagem
Sistemas de proteção de talude têm como função reduzir a
infiltração e a erosão, decorrentes da precipitação de chuva sobre o
talude.
A proteção superficial pode ser classificadas em dois grupos:
proteção com vegetação e proteção com impermeabilização.
3 INFLUÊNCIA DA ÁGUA
3.1 Sistemas de drenagem
Processos de infiltração decorrentes da precipitação de chuva
podem alterar as condições hidrológicas do talude, reduzindo as sucções
e/ou aumentando a magnitude das poropressões.
Em ambos os casos, estas mudanças acarretam uma redução na
tensão efetiva e, conseqüentemente, uma diminuição da resistência ao
cisalhamento do material, tendendo a causar instabilidade.
Em taludes localizados em áreas urbanas, mudanças nas
condições hidrológicas podem ocorrer também devido a infiltrações
causadas por vazamentos em tubulações de água e/ou esgoto.
3 INFLUÊNCIA DA ÁGUA
3.1 Sistemas de drenagem
Sistemas de drenagem subsuperficiais têm como função
controlar as magnitudes de pressões de água e/ou captar fluxos que
ocorrem no interior dos taludes
Exemplos: drenos horizontais, trincheiras drenantes longitudinais,
drenos internos de estruturas de contenção, filtros granulares e
geodrenos).
Estes sistemas tendem a causar rebaixamento do nível
piezométrico, sendo o volume de água que flui através dos drenos
diretamente proporcional ao coeficiente de permeabilidade e ao
gradiente hidráulico.
3 INFLUÊNCIA DA ÁGUA
3 INFLUÊNCIA DA ÁGUA
3.1 Sistemas de drenagem
Durante a construção da estrutura de arrimo, a execução dos
drenos deve ser cuidadosamente acompanhada, observando o
posicionamento do colchão de drenagem e garantindo que durante o
lançamento do material não haja contaminação ou segregação.
Barbacã
6.2 – Dimensionamento
4 DIMENSIONAMENTO DE MUROS
4.1 - Pré-dimensionamento:
Devem ser considerados alguns critérios:
4 DIMENSIONAMENTO DE MUROS
4.1 - Pré-dimensionamento:
Devem ser considerados alguns critérios:
4 DIMENSIONAMENTO DE MUROS
4.1 - Pré-dimensionamento:
Perfil ratangular:
4 DIMENSIONAMENTO DE MUROS
4.1 - Pré-dimensionamento:
Perfil trapezoidal:
4 DIMENSIONAMENTO DE MUROS
4.1 - Pré-dimensionamento:
Perfil trapezoidal:
4 DIMENSIONAMENTO DE MUROS
4.1 - Pré-dimensionamento:
Perfil escalonado:
4 DIMENSIONAMENTO DE MUROS
4.2 – Definição dos esforços atuantes:
Hipóteses:
 Empuxos laterais são limitados a paredes verticais;
 Empuxos laterais variam linearmente com a profundidade;
 A pressão resultante é encontrada a 1/3 da altura (acima da
base da parede)
 A força resultante do empuxo é paralela a superfície do terreno
4 DIMENSIONAMENTO DE MUROS
4.2 – Definição dos esforços atuantes:
Cálculo dos empuxostotais:
4 DIMENSIONAMENTO DE MUROS
4.2 – Definição dos esforços atuantes:
Cálculo dos empuxos totais:
4 DIMENSIONAMENTO DE MUROS
4.2 – Definição dos esforços atuantes:
Cálculo do peso do muro e momentos:
Características do material de construção dos muros, exemplo:
Muro de concreto armado ou ciclópico (ɣconcreto = 22kN/mᶟ);
Dividir o muro em áreas para cálculo de peso e momentos:
4 DIMENSIONAMENTO DE MUROS
4.3 – Verificação das condições de estabilidade:
Na verificação de um muro de arrimo, seja qual for sua seção,
devem ser investigadas as seguintes condições de estabilidade:
4.3.1-Tombamento
4.3.2-Deslizamento da base; e
4.3.3-Capacidade de carga.
4 DIMENSIONAMENTO DE MUROS
4.3.1 Segurança contra o Tombamento 
Para que o muro não tombe em torno da extremidade externa (ponto A da
Figura), o momento resistente deve ser maior do que o momento solicitante. O
momento resistente (Mres) corresponde ao momento gerado pelo peso do
muro. O momento solicitante (Msolic) é definido como o momento do empuxo
total atuante em relação ao ponto A.
O coeficiente de segurança contra o tombamento é definido como a razão:
4 DIMENSIONAMENTO DE MUROS
4.3.2 Segurança contra o Deslizamento 
A segurança contra o deslizamento consiste na verificação do
equilíbrio das componentes horizontais das forças atuantes, com a aplicação de
um fator de segurança adequado:
4 DIMENSIONAMENTO DE MUROS
4.3.2 Segurança contra o Deslizamento 
O valor de S é calculado pelo produto da resistência ao cisalhamento
na base do muro vezes a largura; isto é :
4 DIMENSIONAMENTO DE MUROS
4.3.2 Segurança contra o Deslizamento 
O deslizamento pela base é, em grande parte dos casos, o fator
condicionante. A figura a seguir ilustra as medidas que permitem obter
aumentos significativos no fator de segurança:
a) base do muro é construída com uma determinada inclinação, de modo a
reduzir a grandeza da projeção do empuxo sobre o plano que a contém;
b) muro prolongado para o interior da fundação por meio de um “dente”; dessa
forma, pode-se considerar a contribuição do empuxo passivo.
4 DIMENSIONAMENTO DE MUROS
4.3.3 Capacidade de carga
A capacidade de carga consiste na verificação da segurança contra a
ruptura e deformações excessivas do terreno de fundação. A análise
geralmente considera o muro rígido e a distribuição de tensões linear ao longo
da base.
Se a resultante das forças atuantes no muro localizar-se no núcleo
centra da base do muro, o diagrama de pressões no solo será
aproximadamente trapezoidal. O terreno estará submetido apenas a tensões de
compressão.
4 DIMENSIONAMENTO DE MUROS
4.3.3 Capacidade de carga
A Figura abaixo apresenta os esforços atuantes na base do muro. A
distribuição de pressões verticais na base do muro apresenta uma forma
trapezoidal e esta distribuição não uniforme é devida à ação combinada do
peso W e do empuxo E sobre o muro. As equações de equilíbrio serão:
4 DIMENSIONAMENTO DE MUROS
4.3.3 Capacidade de carga
A excentricidade é calculada pela resultante de momentos em relação
ao ponto A:
Deve-se garantir, que a base esteja submetida a tensões de
compressão (σmin > 0) a resultante deve estar localizada no terço
central; ou seja, e < B / 6 , para evitar pressões de tração na base do
muro.
5 EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO
Dimensionar um muro considerando talude inclinado. O atrito
solo-muro na base será desprezado, portanto vale a teoria de
Rankine:
5 EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO
Solução:
5 EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO
Solução:
5 EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO
Solução:
5 EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO
Solução:
5 EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO
Solução:
Verificar a estabilidade, considerando-se um aumento da base do muro em
0,40m:
NO MAIS, SAUDADES.....
6 EXERCÍCIO PROPOSTO
6.1 – Dimensionar um muro conforme a figura considerando que o solo
é não coesivo:
6 EXERCÍCIO PROPOSTO
6.2 – Dimensionar um muro conforme a figura considerando que o solo
é coesivo:
6 EXERCÍCIO PROPOSTO
6.3 - Dimensionar um muro conforme a figura considerando que o solo é 
coesivo:
6 EXERCÍCIO PROPOSTO
6.4 – Dimensionar um muro de suporte em betão armado encastrado na
fundação e livre no topo, destinada a realizar um desnível de 3,5m e
sujeito a sobrecargas do tipo pavimento rodoviário. A largura do muro é
de 30m. Material B20/A400.
Características do solo: (silte arenoso): ɣ=18kN/mᶟ; Ka=0,30; Ө=35⁰;
σsolo,sd=300kPa