gotecnia formatado 2003

UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO

FACULDADE DE ENGENHARIA E ARQUITETURA

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

ANLISE DE ESTABILIDADE DE TALUDE

Acadmicos:

Camila Jamaica

Joicimar Maggioni

Neila Salete Bolzan

Professor(a): Pedro Domingues Marques Pietro

Disciplina: Geotecnia III

Passo Fundo, Junho de 2012.

SUMRIO

1. INTRODUO............................................................................................................. 3

2. INFORMAES INICIAIS.........................................................................................4

2.1. Conceitos importantes4

2.2. Identificao do talude............................................................................................5

2.3. Caracterizao da geometria do talude7

2.4. Parmetros dos Materiais......................................................................................8

2.5. Definio das solicitaes.......................................................................................9

2.5.1. Talude sem sobrecarga......................................................................................9

2.5.2. Talude com sobrecarga......................................................................................9

2.5.3. Talude com presena de gua...........................................................................10

3. ANLISE DA ESTABILIDADE.................................................................................11

3.1. Parmetros da anlise.............................................................................................11

3.2. Resultados da anlise..............................................................................................11

3.3. Anlise do talude sem sobrecarga.........................................................................12

3.4. Anlise do talude com sobrecarga.........................................................................13

3.5. Anlise do talude com presena de gua..............................................................15

4. CONCLUSES E RECOMENDAES....16

4.1. Acrscimo de carga no p do talude..18

4.2. Retaludamento.....19

4.3. Diminuio da inclinao...20

4.4. Consideraoes finais.............................................................................................22

5. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS.........................................................................22

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Perfil de sondagem 5

Figura 2 Vista 1 do talude 6

Figura 3 Vista 2 do talude 7

Figura 4 Dimenses do talude 8

Figura 5 Analise no GEOSLOPE para Hiptese 1 12






3

1. INTRODUO

Este trabalho tem como objetivo analisar a estabilidade de um talude. Caso este no

seja estvel nas condies em que se encontra sero propostas alternativas para estabilizao

que possam ser executadas no local onde se encontra sem prejuzo no espao e financeiros.

4

2. INFORMAES INICIAIS

Para a anlise de um talude so necessrias algumas informaes iniciais.

necessrio ter conhecimento sobre conceito de talude, estabilidade de talude e rompimento de

talude. Tambm necessria uma correta identificao do talude, sua geometria e o parmetro

dos materiais que o compe.

2.1. Conceitos importantes

Talude pode ser definido como qualquer superfcie inclinada que delimita um macio

terroso ou rochoso.

Um talude pode ser classificado como estvel ou instvel. Alguns mecanismos

podem lev-lo ruptura atravs do aumento dos esforos atuantes ou diminuio da

resistncia do material que compes o talude ou o macio rochoso.

O material que compe um talude tem a tendncia natural de escorregar sob a

influncia da fora da gravidade, entre outras que so suportadas pela resistncia ao

cisalhamento do prprio material.

Desta maneira a ruptura caracterizada pela formao de uma superfcie de

cisalhamento contnua na massa de solo. Existe, portanto, uma camada de solo em torno da

superfcie de cisalhamento que perde suas caractersticas durante o processo de ruptura,

formando a zona cisalhada.

A estabilidade de um talude ficar comprometida quando as tenses cisalhantes

mobilizadas se igualarem resistncia ao cisalhamento.

Um talude pode ser levado ruptura por diversos fatores como; remoo de massa(

eroso, escorregamentos, cortes), sobrecarga (peso da gua da chuva, acmulo natural de

material, peso da vegetao, construo de estruturas), solicitaes dinmicas (terremotos,

ondas, vulces, exploses, trfego, sismos induzidos), presses laterais (gua em trincas,

congelamento, material expansivo), caractersticas inerentes ao material, intemperismo, etc.

importante e necessria a anlise de taludes, pois o rompimento de taludes podem

gerar grandes prejuzos materiais, econmicos e ambientais.

5

2.2. Identificao do talude

O talude a ser analisado encontra-se localizado na Rodovia RS 324, Km 123,6,

Bairro Valinhos, Passo Fundo, RS. Possui uma altura de 9 metros e uma inclinao de 48,37o

e uma distribuio de solos que pode ser visualizada no perfil de sondagem da

Figura:

Figura 1 Perfil de sondagem, ( clique na imagem para visualizar maior).

6

Como pode ser observado, o talude composto por uma argila areno-siltosa, de

colorao marrom avermelhada escura e de consistncia varivel de rija a muito rija e uma

argila arenosa com presena de pouco silte, com colorao marrom escura e a consistncia

dura.

Tambm, de acordo com o perfil de sondagem, no de verifica a existncia de lenol

fretico no talude em estudo.

As figuras 02 e 03 mostram imagens do talude.

Figura 2 Vista 1 do talude.

7

Figura 3 Vista 2 do talude.

2.3. Caracterizao da geometria do talude

O talude possui um comprimento aproximado de 1 km e a inclinao levemente

varivel ao longo dele. Para efeito de anlise, as dimenses foram obtidas no ponto mdio

desse talude com utilizao de uma fita mtrica.

A altura do talude de 9 metros e a inclinao de 48,37o como pode ser observado

no esquema de figura 4.

8

9.00

8.00

15.00

15.00

48.37

Figura 4 Dimenses do talude (clique na figura para ver detalhes).

2.4. Parmetros dos Materiais

Para realizar a anlise foi necessria a utilizao de software chamando GeoSlope

2007. Este software possui um tutorial desenvolvido por Felipe Fuscaldi, da Universidade

Federal de Minas Gerais.

Este tutorial apresenta valores tpicos de parmetros de resistncia para solos, e

foram esses os dados utilizados na anlise da estabilidade do talude. Sendo assim temos:

Argila areno-siltosa (rija a muito rija)

= 18KN/m3

c = 20 KPa

= 15o

Argila arenosa (dura)

= 17KN/m3

9

c = 15 KPa

= 20o

2.5. Definio das solicitaes

Para a anlise do talude trs hipteses foram desenvolvidas de maneira a considerar

vrias condies que podero estar presentes no talude.

2.5.1. Talude sem sobrecarga

A primeira hiptese analisada considera o talude da maneira como se encontra, sem

sobrecarga e sem presena de lenol fretico.

2.5.2. Talude com sobrecarga

A segunda hiptese analisada considera o talude com uma sobrecarga uniforme de

1KN/m2 aplicada em toda a superfcie e sem presena de lenol fretico.

2.5.3. Talude com presena de gua

A terceira hiptese analisada considera o talude com presena de uma fina lmina de

gua proveniente, por exemplo, de chuvas.

10

3. ANLISE DA ESTABILIDADE

Para a anlise da estabilidade foi utilizado o software chamado GeoSlope 2007 e

GeoSlope 2004. Alguns parmetros necessrios anlise os resultados esto descritos a

seguir.

3.1. Parmetros da anlise

Os parmetros de entrada do programa GeoSlope, comum a todas as hipteses,

foram:

Grid de 12 X 10

Preciso de clculo de 001 at 2000

Ruptura circular

5 possveis superfcies de ruptura

A anlise realizada uma anlise drenada (anlise de longo prazo) onde ocorre a

dissipao de todos os excessos de poropresso gerados no processo.

3.2. Resultados da anlise

Foram analisados os taludes para trs mtodos de anlise: Bishop, Janbu e

Morgenstern-Price, todos consideram uma anlise por fatias.

A anlise resultou em um talude estvel sempre que o FS (Fator de Segurana)

apresentou valores maiores que 1,5. No foi possvel adotar nmeros menores, pois os

parmetros de solo utilizados foram definidos a partir de uma anlise realizada pela

Universidade Federal de Minas Gerais e no so parmetros obtidos no local onde o talude se

encontra, apesar de o tipo de solo e a presena de lenol fretico ter sido determinada a partir

de perfil de sondagem no local.

Sobre os mtodos de anlise podemos fazer algumas consideraes:

Bishop: Considera o equilbrio de foras e momentos entre as fatias e a resultante

das foras entre as fatias nula. um mtodo muito usado na prtica e recomendado para

projetos simples.

11

Janbu: Mtodo que satisfaz o equilbrio de foras e momentos em cada fatia, porm

despreza as foras verticais entre as fatias. Possui grande utilizao prtica.

Morgenstern-Price: Satisfaz todas as condies de equilbrio esttico. Resolve o

equilbrio geral do sistema e um mtodo rigoroso. Bastante utilizado em estudos e anlises

detalhadas.

O resultado que vamos considerar para comparar ao fator de segurana requerido o

mtodo de Bishop, pois o talude trata-se de um projeto simples e no requer anlises muito

detalhadas.

3.3. Anlise do talude sem sobrecarga

A anlise do talude sem sobrecarga e sem lenol fretico resultou em FS menores do

que 1,5 como podem ser observados na tabela a seguir.

Fatores de segurana hiptese1

MTODOS

FATOR DE SEGURANA OBTIDO

Bishop 1.394

Janbu 1.395

Morgenstern-Price 1.395

Com esses valores pode-se considerar o talude como instvel e com necessidade de

algum mtodo de correo da estabilidade.

A representao das superfcies de ruptura pode ser visualizada na figura 5.

12

Figura 5 Anlise no GeoSlope para hiptese 1

Essa figura nos mostra uma rea verde que caracteriza a superfcie de ruptura e uma

rea vermelha que caracteriza a superfcie de segurana. Alm disso nos mostra que a ruptura

ocorrer acima do nvel do p do talude.

3.4. Anlise do talude com sobrecarga.

A anlise do talude com sobrecarga de 1KN/m2 e sem presena de lenol fretico

resultou em Fatores de Segurana expressos na tabela abaixo.

Fatores de segurana hiptese 2

13

MTODOS


Bishop 1.281

Janbu 1.267


Pode-se observar que a sobrecarga aplicada diminuiu o fator de segurana obtido e o

talude ainda considerado instvel, pois fatores de segurana so menores que 1,5.

A representao da superfcie de ruptura dessa hiptese pode ser visualizada na

figura 6.


Pode-se observar, para essa hiptese, que no h superfcie de segurana, apenas

superfcie de ruptura e que a ruptura ocorrer abaixo do nvel do p do talude.

14

3.5. Anlise do talude com presena de gua

A anlise do talude sem sobrecarga e com presena de gua resultante, por exemplo,

de chuvas forneceu os seguintes Fatores de Segurana.


MTODOS


Bishop 1.149

Janbu 1.112


A tabela nos mostra que a presena de gua tambm reduz o fator de segurana e o

talude tambm no pode ser considerado como estvel. Dessa maneira, temos que todos os

taludes analisados necessitam de medidas de correo do fator de segurana.

A representao para este talude pode ser visualizada na figura 7.


15

O talude nessas condies tambm no apresenta estabilidade e nem superfcie de

segurana. A superfcie de ruptura passa aproximadamente pelo p do talude.

16

4. CONCLUSES E RECOMENDAES

A partir da anlise das 3 hipteses de talude pudemos perceber que nenhum

apresentou estabilidade ao comparar o fator de segurana obtido com o fator de segurana

requerido (FS 1,5). Nesse caso se faz necessria a utilizao de tcnicas de estabilizao de

taludes para aumentar o Fator de Segurana.

Algumas tcnicas de estabilizao de taludes so descritas abaixo:

Tratamento Superficial: uma medida preventiva a fim de evitar que material do

macio seja perdido, atravs de eroso da face e/ou que a gua em demasia infiltre no

terreno. Pode ser executado com vegetao rasteira, telas (geossintticos), argamassa

ou concreto jateado.

Solo Reforado: Consiste na introduo de elementos resistentes na massa de solo,

com a finalidade de aumentar a resistncia do macio como um todo. Esses elementos

podem ser tiras metlicas, que recebem tratamento especial anti-corroso ou

geossintticos.

Solo Grampeado: Consiste na introduo de barras metlicas, revestidas ou no, em

macios naturais ou aterros. Os grampos no so protendidos, sendos solicitados

somente quando o macio sofre pequenos deslocamentos.

Muros de Arrimo: So paredes que servem para conter massas de terra. Podem ser de

diversos tipos e funcionar de diferentes maneiras.

Cortina Atirantada: consiste numa parede de concreto armado, atravs dos quais o

macio perfurado, sendo introduzidas nos furos barras metlicas (tirantes). Aps o

posicionamento dessas barras, introduzida nata de cimento a alta presso, que

penetra nos vazios do solo, formando um bulbo e ancorando as barras metlicas.

Drenagem: retirada de gua do interior do talude para reduzir os efeitos que a gua

pode exercer sobre um macio de solo como: aumento do peso especfico do material,

aumento da poro-presso, diminuio da presso efetiva, foras de percolao,

subpresso, etc.

Diminuio da Inclinao: consiste em reduzir o peso do talude atravs da

suavizao do seu ngulo de inclinao.

Retaludamento: consiste no corte do talude em patamares intermedirios, podendo ou

no manter a inclinao original.

17

O grupo realizou a anlise do mesmo talude aps a execuo de trs medidas de

conteno diferentes para verificar se o Fator de Segurana foi atingido. As medidas

escolhidas so acrscimo de cargas no p do talude, retaludamento e diminuio da

inclinao.

4.1. Acrscimo de carga no p do talude

Uma quarta hiptese sobre o talude foi analisada. Desta vez destina-se a estabilizar o

talude que apresentou Fator de Segurana menor que 1,5.

A tcnica utilizada foi a colocao de blocos de enrocamento no p do talude. Esses

blocos possuem os seguintes parmetros:

Bloco de enrocamento

= 21KN/m3

c = 2 KPa

= 50o

As dimenses dessa camada so 3 metros de altura e 4 metros de comprimento

paralelos superfcie do talude. Os resultados do fator de segurana esto demonstrados na

tabela abaixo:


MTODOS


Bishop 1.656

Janbu 1.631


Pode-se observar que o fator de segurana obtido ficou acima do fator de segurana

requerido, ento o talude com essa tcnica de estabilizao pode ser considerado estvel.

A representao dessa tcnica est disponvel na figura 8.

18

Figura 8 Anlise no GeoSlope da hiptese 4

A superfcie de ruptura passa longe do p do talude, como pode ser observado na figura.

4.2. Retaludamento

Outra tcnica avaliada foi a execuo de retaludamento ao longo de toda a superfcie

do talude, a inclinao adotada para os novos taludes 45o. Os fatores de segurana

resultantes so:


MTODOS


Bishop 1.856

Janbu 1.703


19

Essa tcnica tambm apresentou valores de Fator de Segurana maiores que 1,5,

portanto o talude tambm se encontra estvel com essa tcnica. Segue representao dessa

soluo.


A figura apresenta a superfcie de ruptura que ocorre antes do p do talude.

4.3. Diminuio da inclinao

A diminuio do talude tambm uma maneira de estabilizar o talude. Foi analisado

o talude com inclinao de 45 e os resultados dos fatores de segurana esto apresentados

na tabela a seguir:

20


Pode-se observar que essa soluo no foi bem sucedida, pois os Fatores de

Segurana obtidos foram menores que 1,5. Seria necessrio um ngulo de inclinao menor

que 45, porm isso necessitaria uma rea maior para a ocupao do talude.

A representao dessa soluo est apresentada abaixo.


MTODOS


Bishop 1.411

Janbu 1.393


21

4.4. Consideraes finais

Apesar do retaludamento ter apresentado bons fatores de segurana essa soluo no

pode ser utilizada pois necessita de uma grande rea para implantao e, no local do talude,

essa rea utilizada com estacionamento.

O acrscimo de carga uma tima soluo, pois aumenta o Fator de Segurana com

utilizao apenas de mais 4 metros no terreno.

A diminuio da inclinao tambm uma soluo, desde que se opte por uma

inclinao menor daquela utilizada na anlise.

A escolha entre acrscimo de carga e diminuio de inclinao deve ser realizada

com base em outros fatores como custo, prazo de execuo, etc.

22

5. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

GIL, Antnio Carlos. Como elaborar projetos de pesquisa. 4 edio. So Paulo: Editora

Atlas, 2002

LAKATOS, Eva Maria; MARCONI, Maria de Andrade. Fundamentos de metodologia

cientfica. 6 edio. So Paulo: Editora Atlas, 2008

ROGRIO, Paulo r. Calculo da estabilidade de taludes pelo mtodo de Bishop

simplificado.So Paulo: Editora Edgard blucher, 1977

FAIAL, Massad. Obras de Terra, Curso Bsico de Geotecnia. So Paulo: Editora Oficina de

Textos, 2003

http://www.4shared.com/document/vQoE5lH4/Tutorial_GeoSLOPE717-filipe-fu.html.

Acessado em 20/05/2012.

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