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os Sistemas de Contenção Parte1, Notas de estudo de Engenharia Civil

Apostilas de Engenharia Civil sobre os Sistemas de Contenção, Aspectos Tecnologicos da estabilidade de escavações, Contenções provisórias, Contenções definitivas, Muros de arrimo, Proteções de taludes.

Tipologia: Notas de estudo

2013
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Compartilhado em 04/12/2013

Luiz_Felipe
Luiz_Felipe 🇧🇷

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Baixe os Sistemas de Contenção Parte1 e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Civil, somente na Docsity! ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE CONSTRUÇÃO CIVIL PCC - 2435: Tecnologia da Construção de Edifícios I SISTEMAS DE CONTENÇÃO Prof. Dr. Francisco Ferreira Cardoso Revisão de Texto: Júlio Yukio Shimizu • FEVEREIRO / 2002 SUMÁRIO 1 . I NTRODUÇÃO ................................................................................................................... ...................1 2 . A SPECTOS TECNOLOGICOS DA ESTABILIDADE DE ESCAVAÇOES....................................3 3 . C ONTENÇÕES PROVISÓRIAS........................................................................................................ ..5 4 . C ONTENÇÕES DEFINITIVAS ....................................................................................................... ..15 5 . A TIRANTAMENTOS........................................................................................................... ...............21 6 . M UROS DE ARRIMO............................................................................................................... ..........26 7 . PROTEÇÕES DE TALUDES .............................................................................................................28 8 . C OMENTÁRIOS FINAIS ................................................................................................. ..................30 BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR ..................................................................................................31 3 estruturas mais pesadas de caráter definitivo. Por fim, o trabalho se encerra tratando de alguns aspectos sobre a proteção de taludes não contidos. Antes, porém, apresentamos alguns aspectos gerais sobre a estabilidade de escavações, que servirão de base para os itens seguintes. 2. ASPECTOS TECNOLOGICOS DA ESTABILIDADE DE ESCAVAÇOES Um dos primeiros aspectos a discutirmos refere-se ao ângulo de talude natural de diferentes tipos de solo. Por "talude" entendemos qualquer superfície inclinada que limita um maciço de solo. Podem ser naturais, caso das encostas, ou artificiais, como os taludes de corte ou aterro. A Figura 2 ilustra um talude e sua terminologia. Figura 2 - Talude e sua terminologia. Assim, o ângulo de talude natural é o maior ângulo de inclinação para um determinado tipo de solo exposto ao tempo, obtido sem ruptura do equilíbrio do maciço. Nos solos não coesivos – areias – esse ângulo praticamente coincide com o ângulo de atrito interno. Nos solos coesivos – argilas –, que são bastante impermeáveis, teoricamente equivale a 90°. No entanto, a presença de fissuras devidas à retração por molhagem e secagem acabam permitindo a entrada de água no corpo do talude, que leva à sua instabilização, como mostra a Figura 3. Figura 3 - Instabilidade de solos coesivos devida a fissuração e conseqüente penetração d'água (fonte: Harris). 4 Como conseqüência, o ângulo de talude natural de solos coesivos situa-se em torno dos 40°. O ângulo de talude natural é afetado pela presença de água, como ilustra a Ta bela 1, que apresenta valores para diferentes tipos de solos. Os valores apresentados são apenas indicativos. O valor real de cada solo depende das condições locais especificas, como grau de compactação, homogeneidade do solo, permeabilidade da camada superficial, presença de vibrações, existência de escavações circunvizinhas, presença de sobrecargas adicionais, etc. Em termos práticos, o angulo de talude natural fornece o angulo limite a partir do qual as escavações devem obrigatoriamente ser escoradas ou contidas. Aã subestimarmos os riscos desse limite podemos causar acidentes como os provenientes dos escorregamento:s ilustrados na Figura 4, muito critico na execução de valas. Tabela 1- Ângulo de talude natural para diferentes tipos de solos Angulo do talude natural das terras em relação a um plano horizontal Tipo de terreno Terreno seco Terreno submerso Rocha dura 8 0 º a 90º 8 0 º Rocha mole (podre) 55º 55 º Escombros rochosos, pedras 45º 40º Terra vegetal 45º 30 º Terra forte (misto de areia e argila) 45º 30º Argila 40º 20º Pedregulho 35º 30º Areia fina 30º 20 º Fonte: Rousselet. Além do escorregamento, um outro movimento de SOlo deve ser evitado, o despreendimento ou colapso da crista do talude, como ilustra a Figura 5. Figura 4- Escorregamento de taludes: 5 (a) em escavações abertas; (b) em valas ou trincheiras (fonte: Carson). Como já mencionamos, técnicas para se melhorar a eficiência e a segurança das escavações em talude serão discutidas no item 7. Figura 5- Despreendimento da crista do talude (fonte: Rousselet e Carson). 3. CONTENÇÕES PROVISÓRIAS Como vimos, as contenções provisórias são aquelas de caráter transitório, sendo preferencialmente removidas cessada a sua necessidade. Nelas, são principalmente empregados três processos executivos:  contenções de madeira;  contenções com perfis cravados e madeira;  contenções com perfis metálicos justapostos. Todos os três métodos resultam em contenções flexíveis, podendo ou não ser escoradas. O mais simples deles, d contenção de madeira, encontra-se ilustrado na Figura 6. 8 Figura 10- Contenção por perfis de aço e pranchas de madeira (fonte: Carson). O conjunto perfis + pranchões forma então uma contenção flexível, já que os pranchões estão apenas encunhados, permitindo que perfis sucessivos possam se deslocar na horizontal de forma diferenciada e mesmo que os pranchões sofram deformações, trazendo como conseqüência os problemas anteriormente comentados. Nesse tipo de contenção o "peso do terreno" age horizontalmente sobre os pranchões, que por sua vez transferem a carga para os perfis, que acabam funcionando como vigas em balanço engastadas no solo, como ilustra a Figura 11. .Dai a importância dos perfis terem um comprimento maior do que a profundidade da escavação, sendo esse comprimento adicional chamado de "Ficha". Figura 11- Funcionamento estrutural simplificado de uma contenção. 9 Se observarmos a Figura 11, podemos concluir que a força resultante do "peso do terreno" tem que ser equilibrada pela força resultante da reação do solo na parte enterrada do perfil. Acontece que a força do peso do terreno é função da distância entre os perfis – da ordem de 1,5 m – enquanto que a força de equilíbrio e função da largura do perfil, que e da ordem de 15 cm, como ilustra a Figura 12. Figura 12- Ação sobre a parede e reação do solo contra o perfil. Isso faz com que as tensões de contato entre a face enterrada do perfil e o solo sejam muito elevadas, mesmo que a ficha seja grande, existindo uma tendência do perfil "rasgar" o solo, acabando com o equilíbrio estático do sistema, não importando se o perfil em si é ou não capaz de resistir ao momento fletor que nele atua. Esse fato, associado às grandes deformações que surgem no topo do perfil por ele funcionar em balanço, faz com que escavações de médias e grandes profundidades tenham que ter seus perfis escorados em um ou mais ponto, como ilustra a Figura 13. Figura 13- Contenções escoradas: (a) por duas escoras horizontais ou estroncas; (b) por uma escora inclinada; (c) por atiramento. As alternativas ilustradas na Figura 13 são algumas das possíveis soluções. Assim, no caso de escavações de valas ou trincheiras podemos escorar os perfis com um ou mais níveis de estroncas (a). No caso de escavações de maiores dimensões as estroncas são substituídas por escoras inclinadas (b). Em ambos os casos, podemos eliminar as 10 escoras, executando tirantes protendidos como o ilustrado em (c). Tal técnica será melhor caracterizada no item 5. É importante observarmos que nas situações ilustradas na Figura 13 e ,usual ligarmos horizontalmente os perfis sucessivos por meio de viga também de aço, de maneira que os mesmos passem a ter uma certa vinculação entre si. Perfis sucessivos podem assim "ajudar-se" mutuamente a absorver esforços localizados, bem como diminuindo as suas deformações. Em qualquer das alternativas, após executados os serviços dentro da escavação, esta e novamente reaterrada em camadas. As cunhas dos pranchões inferiores, assim como esses, são retirados e o solo recolocado, num processo cíclico, ate se atingir o nível do terreno natural. Também as vigas horizontais e as estroncas são retiradas a medida que o reaterro atinge a sua cota. Terminando o reaterro, os perfis são sacados do solo através de guindastes, podendo-se inclusive utilizar extratores vibratórios que facilitam a sua retirada. Desse modo, todos os componentes – perfis, pranchões, cunhas, estroncas e vigas horizontais- podem ser reaproveitados num outro trecho da escavação ou em novas escavações. A única exceção são escoramentos feitos com tirantes, nos quais esses não podem ser reaproveitados. Uma outra possibilidade é utilizarmos a contenção por perfis e pranchões para executarmos uma contenção definitiva. Nesse caso, utilizamos os pranchões como fundo de uma forma para a execução de uma parede de concreto armado, como ilustra a Figura 14. Nessa técnica os pranchões são perdidos e apenas os perfis recuperados. Num primeiro instante, quando da execução da obra, o equilíbrio da contenção é garantido pela ficha e pelo atirantamento. Após a execução da parede e das lajes de piso e de c.obertura, podemos retirar os perfis: a laje de piso substitui a ficha e a de cobertura auxilia os tirantes. Os pranchões de madeira, de caráter provisório, deixam de ser considerados e tanto eles, quanto a parte não enterrada dos perfis são, do ponto de vista estrutural, substituídos pela parede de concreto. Figura 14- Uso dos pranchões como fundo de forma para execução de parede de concreto armado.
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