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Dimensionamento de Cortina Atirantada em Taludes com Diferentes Tipos de Solo, Manuais, Projetos, Pesquisas de Engenharia Civil

Análise comparativa do dimensionamento de cortinas atirantadas em taludes com diferentes tipos de solo. O estudo aborda a técnica de contenção de solo atirantado, explorando a interação entre os tirantes e o maciço, bem como o impacto das propriedades do solo no dimensionamento da estrutura. Os resultados indicam que o solo areno-argiloso apresenta desempenho mais eficiente, requerendo menor número de tirantes e estrutura de contenção mais econômica, em comparação ao solo arenoso.

Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas

2021

Compartilhado em 10/05/2024

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samantha-pavan 🇧🇷

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
CAMPUS DO SERTÃO
FABRÍCIA ANGELINO ROSENDO SILVA
ANÁLISE COMPARATIVA DO DIMENSIONAMENTO DE CORTINA ATIRANTADA
APLICADA EM CASOS DE TALUDES COM SOLOS DIFERENTES
Delmiro Gouveia - AL
Dezembro/2017
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Baixe Dimensionamento de Cortina Atirantada em Taludes com Diferentes Tipos de Solo e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Engenharia Civil, somente na Docsity!

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

CAMPUS DO SERTÃO

FABRÍCIA ANGELINO ROSENDO SILVA

ANÁLISE COMPARATIVA DO DIMENSIONAMENTO DE CORTINA ATIRANTADA

APLICADA EM CASOS DE TALUDES COM SOLOS DIFERENTES

Delmiro Gouveia - AL Dezembro/

FABRÍCIA ANGELINO ROSENDO SILVA

ANÁLISE COMPARATIVA DO DIMENSIONAMENTO DE CORTINA ATIRANTADA

APLICADA EM CASOS DE TALUDES COM SOLOS DIFERENTES

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Colegiado do Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal de Alagoas como parte dos requisitos para obtenção do título de Engenheiro Civil. Orientadora: Profª. DSc. Rafaela Faciola Coelho de Souza. Delmiro Gouveia - AL Dezembro/

AGRADECIMENTOS

Primeiramente agradeço à Deus, que me concedeu forças em todas as horas difíceis, sendo o maior responsável por essa conquista. À minha família, base de tudo, que sempre me apoiou nessa longa caminhada. Em especial agradeço aos meus pais Angela Angelino e José Eudes, por todo amor, esforço e dedicação, à minha avó Neide Araujo por todo o incentivo. Ao meu noivo agradeço pela parceria e paciência nos momentos que precisei me ausentar. Agradeço aos meus colegas e amigos que construí durante o curso. Aos meus professores que contribuíram com todo aprendizado adquirido na graduação. Em especial a minha orientadora Rafaela, por todo acompanhamento, disponibilidade e orientação.

ABSTRACT

Containment structures are used to stabilize slopes. The curtain is an example of a technique of containment that is widely used in the world, for the practicality, security and speed of execution. The method consists of inserting tie rods in the soil mass and the anchorage is verified by the interaction at the soil-bulb interface, which increases the normal and effective forces of the mass, the stability coefficient and the shear strength of the soil, making the structure active to withstand the slope. This work reflects on the dimensioning of the curtain containment technique applied to slopes with the same geometric characteristics, however, constituted by different soils. In the first situation, the structure was designed for soil of clayey sand, and in the second situation the structure was dimensioned for a slope composed of sand. The slope presents height of 7 meters, length of 14 meters, and slope of 84.29º, while the massif has parameters different from the ground, which resulted in different behaviors when submitted to the technique of containment. The slope presents height of 7 meters, length of 14 meters, and slope of 84.29º, while the massif has parameters different from the ground, which resulted in different behaviors when submitted to the technique of containment. Thus, because the sandy soil only contained frictional forces, it required a greater anchoring force to resist the efforts and to guarantee the stability when compared to the clay sand soil. In addition, the curtain anchored in sandy soil had a higher work cost than clay sand due to the higher amount of steel used. Keywords: slopes, cable-stayed curtain, tie rods, anchoring bulb.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 - Representação gráfica dos movimentos tipo: queda (a), tombamento (b), escorregamento rotacional, em cunha e planar ou translacional (c1, c2 e c3), Figura 17 - Valores para resistência ao cisalhamento não drenado do solo argiloso ..

Figura 5 4 - Faces da laje de concreto armado onde serão distribuídas as armaduras

Tabela 20 - Momentos máximos nas vigas horizontal e vertical por faixa de largura

  • rastejo ou fluência (f). espalhamento (d), corrida lenta de terra, de areia seca e de detritos (e1, e2, e3) e
  • Figura 2 - Envoltória de Mohr – Coulomb e fator de segurança
  • Figura 3 - Método de Fellenius- Forças aplicadas a uma fatia de solo
  • irregular Figura 4 - Forças atuantes para um método de fatias aplicado para uma superfície
  • Figura 5 - Muro de peso ou gravidade
  • Figura 6 - Solo reforçado
  • Figura 7- Superfície de ruptura e esforços de tração em solo grampeado
  • Figura 8 - Mecanismos de transferência de cargas em ancoragens
  • Figura 9 - Elementos do tirante
  • Figura 10 - Detalhes do sistema de injeção e sequência executiva esquemática
  • Figura 11 - Modos de ruptura em cortinas atirantadas
  • Figura 12 - Diagramas empíricos de Terzaghi e Peck (1967)
  • Figura 13 - Método de Culmann
  • Figura 14 - Polígono de forças do método brasileiro
  • Figura 15 - Polígono de forças do método brasileiro
  • Figura 16 - Plano ancorado definido pelo ângulo de ancoragem
  • Figura 18 - Faixas de lajes para distribuição dos esforços nos pórticos múltiplos
  • Figura 19- Geometria da punção
  • Figura 20 - Planta baixa da construção da galeria de lojas
  • Figura 2 1 - Análise da estabilidade do talude com areia argilosa
  • Figura 2 2 - Análise da estabilidade do talude com areia
  • Figura 2 3 - Características geométricas da cunha de ruptura
  • Figura 2 4 - Área da cunha de ruptura
  • Figura 2 5 - Ângulo de ancoragem em solo de areia argilosa
  • os tirantes Figura 2 6 - Modelo do painel adotado para a face da cortina e os espaçamentos entre
  • Figura 5 3 - Diagrama do momento fletor da viga vertical do talude arenoso
  • do talude arenoso.....................................................................................................
  • Figura 5 5 - Armadura da face livre do talude arenoso
  • Figura 5 6 - Armadura da face em contato com o solo do talude arenoso
  • Figura 5 7 - Cunha de ruptura em talude de areia argilosa
  • Figura 5 8 - Cunha de ruptura de talude de areia pura
  • Tabela 1 - Características dos métodos de estabilidade de taludes LISTA DE TABELAS
  • Tabela 2 - Ancoragens mais utilizadas no Brasil
  • Tabela 3 - Coeficientes de ancoragem
  • Tabela 4 - comprimento do bulbo de ancoragem × carga de trabalho do tirante
  • Tabela 5 - Características do solo de areia argilosa
  • Tabela 6 - Características do solo de areia pura
  • Tabela 7 - Características do talude em estudo.
  • Tabela 8 - Ângulos de ancoragem (𝜃′) obtidos
  • Tabela 9 - Momentos máximos das vigas horizontal e vertical
  • Tabela 10 - Distribuição dos momentos na viga horizontal por faixa de largura.
  • Tabela 11 - Distribuição dos momentos na viga vertical por faixa de largura
  • Tabela 12 - Momentos máximos das vigas horizontal e vertical
  • Tabela 13 - Parâmetros de dimensionamento do aço na viga horizontal
  • Tabela 14 - Parâmetros de dimensionamento do aço na viga vertical
  • argiloso Tabela 15 - Quantidade de barras na laje da cortina atirantada em solo areno-
  • Tabela 16- Ângulos de ancoragem (𝜃′) obtidos
  • Tabela 17 - Momentos máximos das vigas horizontal e vertical.
  • talude arenoso.......................................................................................................... Tabela 18 - Distribuição dos momentos na viga horizontal por faixa de largura no
  • arenoso Tabela 19 - Distribuição dos momentos na viga vertical por por faixa de largura
  • Tabela 21- Cálculo do aço na viga horizontal do talude arenoso
  • Tabela 22 - Cálculo do aço na viga vertical do talude arenoso.
  • Tabela 23- Quantidade de barras na laje da cortina atirantada em solo arenoso
  • Tabela 24 - Massa de aço na horizontal da laje do talude areno-argiloso
  • Tabela 25 - Massa de aço na vertical da laje do talude areno-argiloso
  • Tabela 26 - Massa de aço na horizontal da laje do talude arenoso
  • Tabela 27 - Massa de aço na vertical da laje do talude arenoso..............................
  • Tabela 28 - Custo da cortina atirantada em talude com solo areno-argiloso
  • Tabela 29 - Custo da cortina atirantada em talude com solo arenoso
    1. INTRODUÇÃO SUMÁRIO
  • 1.1. Conteúdo do trabalho
    1. 2 Objetivos
  • 1.2.1. Objetivo geral
  • 1.2.2. Objetivo específico
    1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
  • 2.1. Taludes
  • 2.2. Movimentos de Massas
  • 2.2.1. Fatores que influenciam os movimentos de massas
  • 2.2.2. Tipos de movimentos de massas
  • 2.3. Análise de estabilidade de taludes
  • 2.3.1. Coeficiente de segurança
  • 2.3.2. Métodos para cálculo de estabilidade de taludes
  • 2.3.2.1. Método de Fellenius (1927)
  • 2.4. Estruturas de Contenção
  • 2.4.1. Muro de Gravidade
  • 2.4.2. Solo reforçado
  • 2.4.3. Solo reforçado com geossintético
  • 2.4.4. Solo grampeado
  • 2.4.5. Cortina atirantada
  • 2.4.5.1. Componentes do tirante
  • 2.4.5.2. Metodologia de execução
  • 2.4.5.3. Tipos de ruptura
  • 2.4.5.4. Empuxo em cortina atirantada
  • 2.4.5. 5 Vantagens e desvantagens da cortina atirantada
  • 2.5. Dimensionamento da cortina atirantada
  • 2.5.1. Estabilidade de ancoragem pelo método de Costa Nunes (1957)
  • 2.5.2. Dimensionamento geotécnico..................................................................
  • 2.5.3. Dimensionamento dos tirantes
  • 2.5.4. Dimensionamento estrutural da cortina atirantada
    1. METODOLOGIA
    1. AVALIAÇÃO DE ESTABILIDADE
  • DE AREIA ARGILOSA 5. DIMENSIONAMENTO DE CONTENÇÃO EM CORTINA ATIRANTADA EM SOLO
  • 5 1 Dimensionamento geotécnico
  • 5.2. Dimensionamento dos tirantes
  • 5.3. Dimensionamento estrutural da cortina atirantada
  • ARENOSO 6. DIMENSIONAMENTO DE CONTENÇÃO EM CORTINA ATIRANTADA EM SOLO
  • 6.1. Dimensionamento geotécnico
  • 6.2. Dimensionamento dos tirantes
  • 6.3. Dimensionamento estrutural da cortina atirantada
    1. RESULTADOS E DISCUSSÃO
  • 7.1. Análise superfície de ruptura..........................................................................
  • 7.2. Análise do fator de segurança........................................................................
  • 7.3. Análise da força de ancoragem
  • 7.4. Análise da face da cortina atirantada
  • 7.5. Levantamento dos custos.
    1. CONCLUSÃO
    1. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
  • ANEXO

1.1. Conteúdo do trabalho Este trabalho consiste no dimensionamento de estruturas de contenção aplicadas a taludes com mesmas características geométricas, porém, compostos por solos diferentes. Serão abordados durante o trabalho os temas de: movimentos de massas, tipos de contenções, aspectos construtivos e dimensionamento de cortina atirantada a partir de métodos reconhecidos na Engenharia. No dimensionamento das estruturas é feito uma análise para determinar se há a necessidade de conter os taludes e, em seguida, é apresentado todo o procedimento de cálculo para análise comparativa. Logo após, é apresentado os resultados da comparação dos dois taludes compostos por solos diferentes e levantamento de custos. 1.2. Objetivo 1.2.1. Objetivo geral Realizar um estudo comparativo do comportamento de cortina atirantada em solo areno-argiloso e em solo puramente arenoso a partir do seu dimensionamento para a estabilização de um talude vertical fictício. Em seguida, fazer um levantamento da viabilidade financeira, para distinguir qual dos solos em estudo apresenta vantagem para uso do método de contenção. 1.2.2. Objetivo específico

  • Dimensionamento da cortina atirantada;
  • Estudo comparativo do solo que apresentou o melhor resultado;
  • Levantamento dos custos.

2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.1. Taludes Taludes podem ser definidos como superfícies inclinadas cujo substrato é de natureza terrosa, rochosa ou mista, também conhecidos como encostas naturais que são originadas por diferentes processos geológicos e geomorfológicos. Essas estruturas podem apresentar modificações de origem antrópica como cortes, desmatamentos, introdução de cargas etc. (CARNEIRO & PINOTTI, 201 3 ). Os taludes naturais referem-se àqueles formados pelos fatores geológicos (litologia, estruturação e geomorfologia) ou pela ação dos fatores ambientais (clima, vegetação e topografia). Enquanto que, os taludes artificiais são aqueles construídos pelo homem. 2.2. Movimentos de Massas Movimento de massas corresponde a movimentação do solo ou rocha ao longo do talude sob a ação da gravidade. Segundo Freu ( 2012 ), a gradativa alteração do relevo é causada principalmente pelos movimentos de massas. Esses, juntamente com os processos erosivos, transportam materiais das áreas mais elevadas como as montanhas e os depositam nas planícies resultando no recuo das encostas. Existem diversos motivos pelos quais ocorrem o movimento de maciços terrosos em encostas, assim como também há várias classificações para esses fenômenos. Entender cada processo de movimentação de massas em áreas íngremes é fundamental para analisar a estabilidade dessas regiões e prever a necessidade de inserção de contenções, de modo a evitar danos que afetem negativamente o meio ambiente e as pessoas. 2.2.1. Fatores que influenciam os movimentos de massas Alguns dos principais fatores responsáveis por movimentos de massas em encostas correspondem a: geometria do talude, presença ou não da vegetação, nível

de desprendimento de massas de solo ou rochas é bem maior que em regiões secas devido as alterações do nível da água no terreno, que provoca o aumento da força de percolação, elevação da poropressão, saturação do solo e diminuição da coesão aparente. (CANEPARO; PASSOS; PINTO, 2014). 2.2.2. Tipos de movimentos de massas Segundo, Mattos (2009), as classificações dos movimentos de massas dependem da grande variedade de materiais e processos envolvidos. Dessa forma, deve-se levar em consideração os parâmetros de velocidade e mecanismos do movimento, características dos materiais, modo de deformação, geometria do movimento e quantidade de água envolvida. Os tipos de movimentação de massa podem ser por queda, tombamento, escorregamento ou deslizamento, espalhamento, corrida, fluência e rastejo (Figura 1). Quedas são deslocamentos de massas devido a fragmentação de rochas em queda livre que se desprendem de taludes íngremes, sendo caracterizada por movimentos rápidos. Tombamentos ocorrem quando o bloco rochoso sofre movimentação de rotação frontal para fora do talude. Escorregamentos correspondem a deslocamentos finitos numa superfície definida de deslizamento preexistente ou de uma nova formação. (MATTOS, 2009). Espalhamento é o movimento prolongado lateral, distribuída em massa fraturada (BRUNSDEN E PRIOR, 1984, apud AGUIAR, 2008). Corridas constituem os movimentos rápidos, em que o deslocamento da massa se comporta como um material viscoso, com os movimentos inter-granulares predominando em relação aos movimentos de superfície de cisalhamento. (BRUNSDEN E PRIOR, 1984, apud AGUIAR, 2008). Fluência e rastejo são escorregamentos lentos e contínuos podendo englobar grandes áreas e são ocasionados pela ação da gravidade e efeitos causados pela temperatura e umidade. (GERSCOVICH, 2009).

Figura 1 - Representação gráfica dos movimentos tipo: queda (a), tombamento (b), escorregamento rotacional, em cunha e planar ou translacional (c1, c2 e c3), espalhamento (d), corrida lenta de terra, de areia seca e de detritos (e1, e2, e3) e rastejo ou fluência (f) (TURNER & SCHUSTER, 1996 apud AGUIAR, 2008). 2.3. Análise de estabilidade de taludes Os deslocamentos de massas em taludes são provocados quando as tensões solicitantes ultrapassam a resistência ao cisalhamento do solo, neste caso, o talude apresenta-se instável e inseguro. Essa condição de estabilidade é definida pelo fator de segurança (FS), que consiste na relação entre as forças resistivas, que tentam impedir os deslocamentos do maciço e as forças cisalhantes, que provocam uma movimentação nos sedimentos. Para valores de FS maior que 1, indica que o maciço