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Fonte/Material de Apoio:
Aulas e material disponibilizado pelo professor Ricardo Bonfim;
Apostila de “Obras de Terra” – Profº Paulo Moura;
Material disponibilizado pela “BIDIM”;
Material disponibilizado pela “MACCAFERRI”
Taludes
• Ou “encostas” são superfícies inclinadas de maciços terrosos, rochosos, ou mistos que podem apresentar modificações antrópicas (corte, desmatamento, carregamento..)
• Podem ser criados para vencer desníveis sem a necessidade de implantar muros de arrimo;
• Quando há um consultor geotécnico envolvido no projeto, ele é quem deve informar qual será a inclinação máxima dos taludes da obra.
Fatores que Condicionam a Erosão e Instabilização do Solo
• Condições climáticas – principalmente pluviométricas;
• Arranjo do material distribuído nas encostas;
• Geomorfologia (formato) das encostas (retilíneo, côncavos e convexos);
• Hidrografia;
• Interferências antrópicas (do homem), tais como sobre carregamento, cortes e aterros, percolação de água...
Classificação dos Movimentos Erosivos Quedas e Rolamentos: • Ocorre principalmente com rochas, quando as lamelas se rompem devido às
tensões tangenciais, ou blocos inteiros se soltam do maciço; • Pode acontecer com pedaços de solo que se soltam do maciço.
Erosão – em sulcos: • Assim, como a laminar, porém em solos inclinados;
• A água da chuva escorre pelo talude, formando “caminhos” ao longo dele.
Erosão – Voçoroca: • Fenômeno onde a água da chuva percola sob o maciço, transladando-o
unicamente, ou em faixas;
Erosão – Interna (Piping): • Semelhante à erosão por sulcos, porém, sendo canalizado internamente ao
solo;
Rastejo: • Fenômeno muito lento de acomodação da superfícíe do solo; • Os limites são indefinidos, e os efeitos aparecem ao longo do tempo na
paisagem; • Estabilização envolve drenagem profunda e impermeabilização da
superfície;
Tipos de Ruptura de Taludes Circular - ruptura rotacional, característica de solos naturais estratificados (mistos), tendo a região central mais aprofundada que as bordas; Planar - ruptura translacional que ocorre em determinado plano dentro do talude, geralmente acontece em solos homogêneos e em taludes artificiais; Em cunha – equivalente à planar, apenas que ocorre no encontro de dois planos de talude; Tombamento – quando a encosta se projeta sobre a própria base – mais comum em taludes extremamente inclinados, ou com inclinação negativa;
Técnicas de Proteção e Reforço de Taludes
Até a década de 80, a maior parcela dos gastos relacionados às estruturas estavam nas fundações. Com o crescimento populacional e também pela mudança da visão de mercado, começou-se a aproveitar mais o subsolo das edificações; além da expansão de estradas, ferrovias; da necessidade de um melhor aproveitamento de terrenos... enfim, estes fatores contribuíram para que na grande maioria das obras que envolvem contenções de maciços, esta etapa vem a ser a mais dispendiosa do empreendimento. Por isso, foram inseridas no mercado diversas técnicas envolvendo o tratamento de taludes para melhorar a relação custo X benefício - principalmente para o caso de grandes maciços de terra a serem protegidos/estabilizados.
Reforço de Taludes por Geossintéticos • Geossintéticos são produtos poliméricos com alta resistência à tração e altamente
permeáveis;
• São utilizados para: reforço de taludes, reforço de pavimentos, filtro, drenagem, impermeabilização, controle de erosão e separação de materiais;
• Possuem um custo acessível e não exigem M-D-O especializada para aplicação;
• Como são materiais sintéticos, garantem performance a longo prazo;
• Não requer equipamentos específicos para a aplicação (geralmente se resolve com escavadeiras, caminhões e compactadores);
• Método executivo rápido;
• Deve prever drenagem e proteção no acabamento do talude.
Cuidados no Armazenamento:
Apesar de não exigir M-D-O especializada, sua aplicação requer certos cuidados tais como:
• Não resvalar em elementos pontiagudos; • Não apresentar dobras indesejáveis; • Estar protegido de elementos químicos nocivos; • O produto deve estar mantido em sua embalagem até o momento de sua
utilização - caso não seja possível, deve estar protegido contra a ação de raios UV (dependendo do material, pode enrijecer e ficar quebradiço);
• O material deve estar protegido contra absorção de água, óleo, solventes... sempre estocado em paletes para evitar contato com o solo.
Aplicação:
1. Posicionar forma; 2. Desenrolar o geossintético deixando sobra sobre a forma. A sobre deve permitir uma sobreposição de cerca de 1m sobre a camada compactada; 3. Aterrar a camada compactando-a , porém, deixando uma lombada na extremidade para que a ponta do geossintético seja aterrada;
Espessura de compactação ≠ Espessura da camada
4. Completar a camada de aterro, reposicionar/colocar outra forma e repetir a sequência.
Estudo de Caso – Recomposição de Talude (disponibilizado no site da BIDIM):
Corte esquemático da solução
Estudo de Caso – Recomposição de Talude (disponibilizado no site da BIDIM):
1. Talude rompido;
2. Primeira camada de BIDIM;
5. Aplicação da penúltima camada do geotêxtil;
6. Reforço do talude concluído – aguardando proteção frontal;
Reforço de Taludes por Solo Grampeado • Trabalha na contenção dos maciços de terra através de chumbadores – com
posterior acabamento em concreto projetado e drenagem;
• Os furos possuem entre ∅75 e 125mm de diâmetro e devem ser instaladas barras de aço CA50 com uma inclinação que varia de 5 a 30º com a horizontal, para que o furo não desabe e haja total preenchimento da calda de cimento;
• Os chumbadores podem ser também tubos e cantoneiras metálicas cravados;
• Neste caso, a função dos chumbadores é fazer o maciço trabalhar em conjunto, transferindo as tensões geradas pelo deslizamento/escorregamento na forma de cisalhamento para os grampos – diferente do reforço por atirantamento;
• Como todo o maciço se sustenta, trabalhando em conjunto para não romper, a proteção no faceamento não é robusta;
• Pode ser feito com o faceamento inclinado ou totalmente vertical.
Execução do chumbador:
1. Posicionar perfuratriz que pode ser manual ou com equipamentos especializados
como a “crawler” (pneumática) ou a “wagon drill” (mecânica) – no caso de perfuação mecanizada, deve ser utilizado fluido de perfuração, que pode ser água, ar ou lama;
2. Perfurar com fluidos de perfuração (ar, lama ou água) e instalar a barra do chumbador com espaçadores; 3. Injetar calda de cimento através do tubo de injeção; 4. Executar o teste de carga; 5. Executar a proteção do talude e dar acabamento no chumbador.
Teste de carga:
Antes de dar o acabamento no chumbador, deve-se fazer um ensaio de carga, para confirmação da eficiência do chumbador. Carga máxima do ensaio:
Tmáx = 0,9 . fy . As Onde: fy = resistência característica do aço chumbado; As = Área de aço chumbada
VÍDEO – SOLOTRAT
Solotrat - Solo Grampeado.mp4
Reforço de Taludes por Atirantamento
• Trabalham através de ancoragens re-injetáveis e protendidas;
• Transferem cargas para o maciço através da reação provocada pela cordoalha protendida - logo, é calculado através de empuxo passivo;
• Diferente dos chumbadores, o preenchimento de calda de cimento é parcial, apenas na região do final do tubo, denominada bulbo, possibilitando a posterior pretensão da cordoalha;
• Toda a carga deve ser transferida diretamente para o bulbo, por isso, ao longo da cordoalha, deve ser colocado algum material que não crie atrito com a calda de cimento, tais como mangueira, fita, ou utilizar cordoalha engraxada;
• A proteção superficial possui função estrutural e sempre que possível deve ser executada com formas
• O ensaio de carga dos tirantes deve ser feito com valores entre 1,2 e 1,75 vezes a carga de projeto, de acordo com o parecer geotécnico;
• O bulbo não pode sofrer fluência (por relaxação) e nem arrancamento imediato;
Proteção Superficial com Concreto Projetado
• Camada protetora executada com concreto com agregados muito finos sobre armadura de aço; ou misturado com fibras;
• No caso dos atirantamentos, a proteção possui função estrutural;
• Podem ser executados por:
• Mistura seca - quando os materiais aditivos em pó, aditivos e agregados são misturados à agua no bico da projetora;
• Mistura úmida - quando os materiais são misturados antes da aspersão;
• Dosagem:
• Aditivo acelerador de pega entre 0 e 5% do peso de cimento
• Fator água/cimento entre 0,35 e 0,45;
• Cura úmida do concreto durante 24h após o lançamento, e posteriormente
após 7 dias, até que seja alçada resistência mínima.
Proteção Superficial com Revestimento Vegetal
• Deve ser feita proteção do solo com elemento geossintético antes da colocação da cobertura vegetal;
• O plantio deve ser feito com espécies que se adaptem bem às condições climáticas da região;
• Para taludes menores, com uma inclinação inferior a 60°, recomendasse plantio com grama, em placas a partir de 30cm de largura sobre solo vegetal com pelo menos 10cm de espessura;
• Ou, no caso de áreas mais íngremes e maiores, plantio por hidrosemeadura - mistura aquosa de sementes, fertilizantes e fibras - na proporção de 50 kg/ha
Critério para Dimensionamento de Reforço de Taludes com Manta Geotêxtil
Método desenvolvido por Jewell (1991) utilizando os ábacos de Jarret e McGown (1988). Serve tanto para geotêxteis como para geossintéticos. • 1º Passo: Cálculo do ângulo de atrito de projeto;
∅𝑑 = tan−1(tan ∅𝑝
𝐹𝑆)
Onde: ∅p = ângulo de atrito interno do solo; ∅d = ângulo de atrito de projeto; FS = fator de segurança – normalmente 1,3.
• 2º Passo: Com o ângulo de atrito de projeto (∅d) e o ângulo do talude final (β), entrar no ábaco de Jarret e McGow (1988) para determinar o coeficiente de empuxo ativo requerido (Kreq):
• 3º Passo: Cálculo da tração requerida no geotêxtil:
𝑇𝑟𝑒𝑞 = 𝑒𝑣 . 𝐾𝑟𝑒𝑞 . 𝛾 . 𝐻
Onde: Treq = Tração atuante na manta; ev = espessura entre camadas; Kreq = Coeficiente de empuxo ativo requerido – extraído do ábaco; 𝛾 = Peso específio do solo; H = altura do maciço; • 4º Passo: Cálculo da resistência de catálogo do geotêxtil:
𝑇𝑚á𝑥 ≥ 𝑇𝑟𝑒𝑞 . 𝐹𝑅𝑇
Onde: Tmáx = Resistência do geotêxtil à tração; FRT = Fator de segurança da manta (para deformações, contato entre materiais, intempéries...) – normalmente 2,2.
• 5º Passo: Com o ângulo de atrito de projeto (∅d) e o ângulo do talude final (β), entrar nos ábacos de Jarret e McGow (1988) referentes à estabilidade para determinar a relação (LR/H) – LR se refere ao comprimento do reforço.
Ábaco para verificação à estabilidade global – (LR/H)OVR :
Ábaco para verificação ao escorregamento – (LR/H)ds : Importante: • Comprimento mínimo para a crista do talude: LR,OVR; • Comprimento mínimo para a base do talude: o maior entre LR,OVR e LR,ds; • Caso entre as duas verificações, o escorregamento foi preponderante, pode-se
graduar os comprimentos da base até a crista do talude; • Caso contrário, o comprimento das mantas deverá ser constante.
• 6º Passo: Cálculo do comprimento de cada faixa reforço:
𝐿𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐿𝑅 + 𝑒𝑣 + 𝑑𝑜𝑏𝑟𝑎 As mantas são fornecidas usualmente em bobinas de 100m de comprimento, com largura variável entre fabricantes (2,15m / 3,00m / 4,15m...).
Em uma determinada obra (uma fazenda), há um talude com inclinação de 30º. Junto à divisa de uma rodovia. O proprietário requer que este talude seja acentuado a fim de ganhar espaço útil no terreno. O proprietário não sabe ao certo quanto a obra custará para ele, e solicitou um estudo de viabilidade para quatro situações: Reforço do talude com ângulos finais de 50/60/70/80º. Dados da obra: Solo areno-argiloso Øp = 39º; 𝛾𝑠𝑜𝑙𝑜 = 18 kN/m3; FS = 1,3; FRT = 2,2; Dobra da manta = 1,00m; Distância da obra até o local de empréstimo: 60 km Sobreposição entre mantas: 50 cm Extensão do talude: 150 m Dados do parecer geotécnico: Espessura máxima entre camadas, para efeitos de compactação, não pode ser superior a 60cm; Fator de redução do solo: 95%; Fator de empolamento: 1,30 Talude provisório permitido: 0,75:1,00 (H:V) – Toda a superfície do talude existente deverá ser escavada e apicoada.
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