Estabilidade de Taludes - Grupo 4

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS ESCOLA DE ENGENHARIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES E GEOTECNIA

MECANICA DOS SOLOS II “ESTABILIDADE DE TALUDES”

Bárbara Ribeiro Alves Abreu Eder Ribeiro Rosa Janaina Aguiar Park Marcos Vinicius Rezende Amaral Pedro Henrique Souto Correa da Costa Wagner Fernando Dias

Belo Horizonte

2010

Mecânica dos Solos 2 – Curso de Engenharia Civil - Escola de Engenharia da UFMG

2

2010


2

07 de julho de 2010 Bárbara Ribeiro Alves Abreu Eder Ribeiro Rosa Janaina Aguiar Park Marcos Vinicius Rezende Amaral Pedro Henrique Souto Correa da Costa Wagner Fernando Dias

ESTABILIDADE DE TALUDES: Métodos de Análise Análise paramétrica utilizando o GeoSlope Tipos de obras e ações utilizadas Diagnóstico de uma situação real Professor: Lúcio Villar Turma: B


6

SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS.......................................................................................................................................VIII LISTA DE TABELAS.........................................................................................................................................XI LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS................................................................................XII 1 MÉTODOS DE ANÁLISE..................................................................................................................................1 1.1 MÉTODO DE MORGENSTERN E PRICE .....................................................................................................................1 1.2 MÉTODO BISHOP................................................................................................................................................2 1.3 MÉTODO DE SPENCER ..........................................................................................................................................2 1.4 MÉTODO DE JANBU.............................................................................................................................................3 1.5 MÉTODO DE FELLENIUS.......................................................................................................................................4

2 ANÁLISE PARAMÉTRICA UTILIZANDO O GEOSLOPE.........................................................................5 2.1 TABELA COM OS VALORES TÍPICOS DE DENSIDADE E PARÂMETROS DE RESISTÊNCIA.........................................................5 2.2 COMPARAÇÃO DA VARIAÇÃO DO FATOR DE SEGURANÇA PARA DIFERENTES MÉTODOS......................................................5 2.3 GRÁFICO COMPARATIVO ENTRE OS FATORES DE SEGURANÇA.......................................................................................6 2.4 FIXANDO A GEOMETRIA E INVESTIGANDO A VARIAÇÃO DO FS....................................................................................7 2.4.1 Variação do FS mantendo o valor do intercepto de coesão constante e variando o valor de (Φ):......7 2.4.2 Variação do FS mantendo o valor de (Φ) constante, e variando o valor do intercepto de coesão (c): .......................................................................................................................................................................10 2.4.3 Variação do FS mantendo os parâmetros de resistência e a geometria constantes e variando o valor da densidade do solo (y):..............................................................................................................................12

2.5 FIXANDO A DENSIDADE E OS PARÂMETROS DE RESISTÊNCIA DO SOLO E VERIFICANDO A INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA NA FS....................................................................................................................................................14

VARIAÇÃO DO

2.5.1 Variando o ângulo de inclinação (i), com altura constante:...............................................................14 2.5.2 Variando a altura (h), com inclinação constante:...............................................................................16

2.6 I NFLUÊNCIA DE CAMADAS COM RESISTÊNCIAS DIFERENTES AO LONGO DO PERFIL DO TALUDE..........................................18 2.7 COMPARAÇÃO DOS RESULTADOS..........................................................................................................................21 2.8 COMPARAÇÃO ENTRE AS ANÁLISES.......................................................................................................................21 2.9 CONCLUSÃO.....................................................................................................................................................23

3 TIPOS DE OBRAS E AÇÕES UTILIZADAS NA ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS..........................24 3.1 SOLUÇÕES PARA ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS.......................................................................................................24 3.1.1 Retaludamento .....................................................................................................................................24 3.1.2 Proteção Superficial.............................................................................................................................25 3.1.3 Estruturas de Alvenaria ou Concreto...................................................................................................28 3.1.4 Estabilização de blocos........................................................................................................................30

3.2 PROJETOS DE DRENAGEM DE ENCOSTAS.................................................................................................................30

4 DIAGNÓSTICO DE UMA SITUAÇÃO REAL..............................................................................................35 4.1 CONTEXTUALIZAÇÃO.........................................................................................................................................35 4.2 TIPO LITOLÓGICO PREDOMINANTE NA REGIÃO.........................................................................................................37 4.3 PRECIPITAÇÃO MÉDIA DA REGIÃO .........................................................................................................................39 4.4 FOTOS DO GRUPO NO LOCAL...............................................................................................................................41 4.5 POSSÍVEIS CAUSAS E INDÍCIOS DE INSTABILIZAÇÃO..................................................................................................42 4.6 PLANILHA DE LAUDO TÉCNICO ...............................................................................................................................1 4.7 SOLUÇÃO PROPOSTA PELO GRUPO..........................................................................................................................1

5 REFERÊNCIAS...................................................................................................................................................5


vii

LISTA DE FIGURAS FIGURA 1 - ESFORÇOS CONSIDERADOS EM UMA FATIA PELO MÉTODO DE MORGENSTERN E PRICE...................................................................................................................................................................1 FIGURA 2 - ESFORÇOS CONSIDERADOS PELO MÉTODO BISHOP.......................................................2 FIGURA 3 - ESFORÇOS CONSIDERADOS EM UMA FATIA PELO MÉTODO DE SPENCER.............3 FIGURA 4 – ESFORÇOS CONSIDERADOS EM UMA FATIA PELO MÉTODO DE JANBU..................3 FIGURA 5 - ESFORÇOS CONSIDERADOS PELO MÉTODO DE FELLENIUS.........................................4 FIGURA 6- TALUDE DE ARGILA ARENOSA. FONTE: GEOSLOPE.........................................................6 FIGURA 7 – GRÁFICO COMPARATIVO ENTRE OS FATORES DE SEGURANÇA...............................7 FIGURA 8 - TALUDE MODELADO NO GEOSLOPE COM Φ = 25°............................................................8 FIGURA 9 - TALUDE MODELADO NO GEOSLOPE COM Φ = 17,25°.......................................................8 FIGURA 10 - TALUDE MODELADO NO GEOSLOPE COM Φ = 15°..........................................................9 FIGURA 11 – TALUDE MODELADO NO GEOSLOPE COM Φ = 10°..........................................................9 FIGURA 12 - TALUDE MODELADO NO GEOSLOPE COM C = 0 KPA...................................................10 FIGURA 13 - TALUDE MODELADO NO GEOSLOPE COM C = 17,00 KPA............................................11 FIGURA 14 - TALUDE MODELADO NO GEOSLOPE COM C = 20,00 KPA............................................11 FIGURA 15 - TALUDE MODELADO NO GEOSLOPE COM C = 30,00 KPA............................................12 FIGURA 16 - TALUDE MODELADO NO GEOSLOPE COM Y = 16,7 KN/M³..........................................12 FIGURA 17 - TALUDE MODELADO NO GEOSLOPE COM Y = 17,25 KN/M³........................................13 FIGURA 18 - TALUDE MODELADO NO GEOSLOPE COM Y = 17,25 KN/M³........................................13 FIGURA 19 - TALUDE MODELADO NO GEOSLOPE COM Y = 18,00 KN/M³........................................14 FIGURA 20 - TALUDE MODELADO NO GEOSLOPE COM I = 37,9%.....................................................14 FIGURA 21- TALUDE MODELADO NO GEOSLOPE COM I = 35,0%......................................................15 FIGURA 22 - TALUDE MODELADO NO GEOSLOPE COM I = 45,0%.....................................................15 FIGURA 23 - TALUDE MODELADO NO GEOSLOPE COM I = 51,8%.....................................................16 FIGURA 24- TALUDE MODELADO NO GEOSLOPE COM H=15M.........................................................16 FIGURA 25 - TALUDE MODELADO NO GEOSLOPE COM H=16M........................................................17 FIGURA 26 - TALUDE MODELADO NO GEOSLOPE COM H=13M........................................................17 FIGURA 27 - TALUDE MODELADO NO GEOSLOPE COM H=12M. .................................................................................................................................................................................18 FIGURA 28 - TALUDE 1 COM CAMADAS DIFERENTES. FONTE: GEOSLOPE. .................................................................................................................................................................................18 FIGURA 29 - TALUDE 2 COM CAMADAS DIFERENTES. FONTE: GEOSLOPE. .................................................................................................................................................................................19 FIGURA 30 - TALUDE 3 COM CAMADAS DIFERENTES. FONTE: GEOSLOPE. .................................................................................................................................................................................19 FIGURA 31 - TALUDE 4 COM CAMADAS DIFERENTES. FONTE: GEOSLOPE. .................................................................................................................................................................................20


viii

FIGURA 32 - TALUDES DE CORTE, SITUADO NA AVENIDA CRISTIANO MACHADO. OBRA DA LINHA VERDE.....................................................................................................................................................24 FIGURA 33 - TALUDE DE ATERRO SITUADO NA MINA DE BRUCUTU, PRÓXIMA A BARÃO DE COCAIS.................................................................................................................................................................25 FIGURA 34 - PROTEÇÃO E REVESTIMENTO DE TALUDE COM MATERIAIS NATURAIS – MINA DE CONCEIÇÃO - ITABIRA.............................................................................................................................26 FIGURA 35 – REVESTIMENTO COM CIMENTADO - MG-020.................................................................27 FIGURA 36 - GEOSSINTÉTICO PREENCHIDOS COM SOLO PARA CONTENÇÃO DE TALUDE SOBRE O RIBEIRÃO DO ONÇA......................................................................................................................27 FIGURA 37 - MURO DE ARRIMO NA AVENIDA DAS INDÚSTRIAS - SANTA LUZIA........................28 FIGURA 38 - MURO DE SOLO-PNEU NA AVENIDA DAS INDÚSTRIAS EM SANTA LUZIA............28 FIGURA 39 - GABIÕES PARA CONTENÇÃO DE TALUDE SOBRE O RIBEIRÃO DO ONÇA. MG020, ESTRADA BELO HORIZONTE-SANTA LUZIA, BAIRRO MONTE AZUL.....................................29 FIGURA 40 - CONTENÇÃO EM TERRA ARMADA – ESTAÇÃO PRIMEIRO DE MAIO.....................29 FIGURA 41 – CONTENÇÃO UTILIZANDO TELA METÁLICA – MG-020..............................................30 FIGURA 42 - BARBACÃS EM TALUDE DA MG-020, ESTRADA BELO HORIZONTE-SANTA LUZIA....................................................................................................................................................................30 FIGURA 43 - DISSIPADOR DE ENERGIA. AVENIDA CRISTIANO MACHADO EM FRENTE AO MINAS SHOPPING..............................................................................................................................................31 FIGURA 44 - CAIXAS DE PASSAGEM EM TALUDE NA AVENIDA CRISTIANO MACHADO EM FRENTE AO MINAS SHOPPING.....................................................................................................................32 FIGURA 45 - CANALETAS DE PÉ DE TALUDE. MG-020, ESTRADA BELO HORIZONTE-SANTA LUZIA....................................................................................................................................................................33 FIGURA 46 - CANALETA DE CRISTA. TALUDE NA AVENIDA CRISTIANO MACHADO EM FRENTE AO MINAS SHOPPING.....................................................................................................................33 FIGURA 47 - BUEIROS DE GREIDE. DRENAGEM DE ÁGUAS PROVENIENTES DE TALUDE LOCALIZADO NA MG-020 BAIRRO MONTE AZUL..................................................................................34 FIGURA 48 - LOCALIZAÇÃO DO TALUDE, DO PRÉDIO CONSTRUÍDO E DA REGIÃO DE MINERAÇÃO. FONTE: GOOGLE EARTH....................................................................................................35 FIGURA 49 - FOTO AÉREA DA REGIÃO EM 31.05.08. FONTE: GOOGLE EARTH.............................36 FIGURA 50 - FOTO AÉREA DA REGIÃO EM 14.06.09. FONTE: GOOGLE EARTH.............................37 FIGURA 51 - MAPA GEOLÓGICO DE BELO HORIZONTE. FONTE: PLANO DIRETOR DE BH.....38 FIGURA 52 - GRÁFICO DAS PRECIPITAÇÕES MÉDIAS MENSAIS E PRECIPITAÇÕES MÁXIMAS EM 24 HORAS EM BELO HORIZONTE NO PERÍODO DE 1961 A 1990..................................................40 FIGURA 53 - GRUPO NA REGIÃO ONDE HOUVE O DESLIZAMENTO DO TALUDE........................41 FIGURA 54 - FOTO DO GRUPO PRÓXIMO AO MURO DE ARRIMO EM FASE DE CONTRUÇÃO E PRÓXIMO À REGIÃO DE MINERAÇÃO.......................................................................................................41 FIGURA 55 - TALUDE INSTÁVEL, PRÓXIMO AO PRÉDIO CONSTRUÍDO PELA WTORRE PARA A VALE................................................................................................................................................................. .42 FIGURA 56 - CRISTA DO TALUDE, ONDE JÁ OCORREU UM ESCORREGAMENTO.......................43 FIGURA 57 - TRINCA ENCONTRADA NA CRISTA DO TALUDE............................................................43 FIGURA 58 - TRINCA ENCONTRADA NA PARTE INFERIOR DA CALHA DE CRISTA DO TALUDE................................................................................................................................................................44 FIGURA 59 - BSTC QUE CORTA O TALUDE ESTUDADO........................................................................44 FIGURA 60 - PLANILHA DE LAUDO TÉCNICO............................................................................................2 Mecânica dos Solos 2 – Curso de Engenharia Civil - Escola de Engenharia da UFMG

ix

FIGURA 61 - DESENHOS ESQUEMÁTICOS DA SOLUÇÃO PROPOSTA PELO GRUPO......................1 FIGURA 62 - EXEMPLO DE CORTINA ATIRANTADA................................................................................2 FIGURA 63 - PERFIL DE SOLO GRAMPEADO..............................................................................................3 FIGURA 64 - PERFIL TÍPICO DE UM BARBACAN.......................................................................................3 FIGURA 65 - EXECUÇÃO DE SOLO GRAMPEADO......................................................................................4 FIGURA 66 - SOLO GRAMPEADO....................................................................................................................4


x

LISTA DE TABELAS

TABELA 1- VALORES TÍPICOS DE PARÂMETROS DE RESISTÊNCIA DOS SOLOS MAIS COMUNS.................................................................................................................................................................5 TABELA 2- COMPARAÇÃO DO F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE.........................................................6 TABELA 3 - F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE PARA Φ = 25°....................................................................8 TABELA 4 - F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE PARA Φ = 17,25°...............................................................8 TABELA 5 - F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE PARA Φ = 15°....................................................................9 TABELA 6 - F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE PARA Φ = 10°....................................................................9 TABELA 7 - F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE PARA C = 0 KPA............................................................10 TABELA 8 - F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE PARA C = 17,00 KPA.....................................................11 TABELA 9 - F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE PARA C = 20,00 KPA.....................................................11 TABELA 10 - F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE PARA C = 30,00 KPA...................................................12 TABELA 11 - F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE PARA Y = 16,70 KN/M3...............................................12 TABELA 12 - F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE PARA Y = 17,25 KN/M3...............................................13 TABELA 13 - F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE PARA Y = 17,50 KN/M3...............................................13 TABELA 14 - F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE PARA Y = 18,00 KN/M3...............................................14 TABELA 15- F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE PARA I = 37,9%.............................................................14 TABELA 16 - F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE PARA I = 35,0%............................................................15 TABELA 17 - F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE PARA I = 45,0%............................................................15 TABELA 18 - F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE PARA I = 51,8%............................................................16 TABELA 19 - F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE PARA H = 15M..............................................................16 TABELA 20 - F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE PARA H = 16M..............................................................17 TABELA 21 - F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE PARA H = 13M..............................................................17 TABELA 22 - F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE PARA H = 12M..............................................................18 TABELA 23- F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE PARA TALUDE 1 COM CAMADAS DIFERENTES. .................................................................................................................................................................................18 TABELA 24- F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE PARA TALUDE 2 COM CAMADAS DIFERENTES. .................................................................................................................................................................................19 TABELA 25- F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE PARA TALUDE 3 COM CAMADAS DIFERENTES. .................................................................................................................................................................................20 TABELA 26- F.S DE 4 MÉTODOS DE ANÁLISE PARA TALUDE 4 COM CAMADAS DIFERENTES. .................................................................................................................................................................................20 TABELA 27 - TABELA COMPARATIVA DE TODOS OS RESULTADOS................................................21


xi

LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS

FS – Fator de Segurança c – Intercepto de coesão Φ – Ângulo de atrito do solo i – Ângulo de inclinação do talude h – Altura do talude y – Peso específico do solo


xii

1 MÉTODOS DE ANÁLISE Neste trabalho serão apresentados cinco métodos para cálculo de estabilidade de taludes aplicados à análise de escorregamentos. Foram escolhidos métodos determinísticos que utilizem de fatias, sendo que, para cada método foram citadas pelo menos três das principais hipóteses que eles fazem. Além disso, é feita a identificação de quais métodos consideram o equilíbrio de força e quais consideram o equilíbrio de momentos. 1.1

Método de Morgenstern e Price

Considera a superfície não circular, com as poropressões também nas laterais das fatias além dos esforços laterais. A relação entre os esforços laterais verticais e horizontais é dada por uma função. Faz-se o equilíbrio de forças nas direções normal e tangencial à base de cada fatia bem como o equilíbrio de momentos com relação também à base. Por iteração encontrase o FS. É um método rigoroso e complexo que resolve o equilíbrio geral do sistema, para tanto, exige cálculos (realizados por interações) com o computador. Este método é recomendado para projetos que requerem análises mais detalhadas (retroanálises).

Figura 1 - Esforços considerados em uma fatia pelo Método de Morgenstern e Price.


1

1.2

Método Bishop

Supõe-se que a ação das forças laterais atuantes em cada fatia são anuladas. São considerados os efeitos dos empuxos e cisalhamento ao longo das faces laterais das fatias e analisa-se o equilíbrio dos momentos resistentes e atuantes e equilíbrio das forças que agem em cada lamela. Serve apenas para rotula circular e aplicável a taludes em solos homogêneos, heterogêneos ou estratificados. Requer a aplicação de interações, até que o valor do fator de segurança admitido convirja com o que é calculado.

Figura 2 - Esforços considerados pelo Método Bishop

1.3

Método de Spencer

O método de Spencer foi desenvolvido inicialmente para superfícies de ruptura de formas circulares, e depois adaptado para superfícies de deslizamento com formas irregulares. O estado de deformação plana é comum a todos. A resultante das forças laterais passa pelo ponto médio da base, onde atuam as demais forças. O FS pode ser encontrado por convergência utilizando equações derivadas do equilíbrio das forças laterais e dos momentos atuantes em cada fatia.


2

Figura 3 - Esforços considerados em uma fatia pelo Método de Spencer

1.4

Método de Janbu

O método considera superfície não circular e admite estado de deformação plana comum a todos. A resultante dos esforços normais à base passa pelo ponto médio da base, onde atuam os demais esforços. Considera esforços laterais e a posição dos esforços laterais horizontais é conhecida. O equilíbrio realizado para encontrar o FS é o de forças.

Figura 4 – Esforços considerados em uma fatia pelo Método de Janbu


3

1.5

Método de Fellenius

Esse método admite uma superfície de ruptura circular e o fator de segurança do talude é calculado unicamente através de equilíbrio de momentos, não levando em consideração as forças tangenciais e normais às paredes das fatias. Desprezando as forças nas laterais das fatias, considerando que a componente sísmica é nula, aplicando o equilíbrio de momentos em relação ao centro do círculo de ruptura, e o equilíbrio de forças na direção perpendicular à superfície de ruptura pode-se determinar o fator de segurança.

Figura 5 - Esforços considerados pelo Método de Fellenius


4

2 ANÁLISE PARAMÉTRICA UTILIZANDO O GEOSLOPE 2.1

Tabela com os valores típicos de densidade e parâmetros de resistência Tabela 1- Valores típicos de parâmetros de resistência dos solos mais comuns Fonte: Fundamentos de Engenharia Geotécnica, Braja M. Das

Tipo de Solo Areia Argila Arenosa Silte Areia Argilosa Argila

2.2

y (kN/m³) 16,70 17,00 17,25 17,50 18,00

c (KPa) 0 15,00 17,00 20,00 30,00

Φ (º) 25,00 20,00 17,25 15,00 10,00

Comparação da variação do fator de segurança para diferentes métodos

Foram fixados a geometria (altura e inclinação), a densidade do solo (y) e parâmetros de resistência (c e Φ) baseados na tabela 1. A figura a seguir representa um talude de argila arenosa analisado no programa GeoSlope por 4 métodos apresentados anteriormente neste trabalho. Em seguida, uma tabela comparando os fatores de segurança encontrados.


5

1.082

19 18 17 16 15 14 13 12 n 11 o i t 10 a v 9 e l 8 E 7

Argila Arenosa

6 5 4 3 2 1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance

Figura 6- Talude de Argila Arenosa. Fonte: GeoSlope. Tabela 2- Comparação do F.S de 4 métodos de análise Fellenius Bishop Morgerstern-Price

Tipo de Solo Argila Arenosa (F.S)

2.3

1.051

1.085

1.082

Janbu

1.040

Gráfico comparativo entre os fatores de segurança

Através do gráfico 1, pode-se perceber que Janbu e Fellenius avaliaram fatores de segurança próximos e menores por não considerarem forças horizontais que atuam nas fatias. Já os outros dois métodos, Morgenstern-Price e Bishop, obtiveram valores maiores e mais próximos entre si por exatamente utilizarem forças horizontais para o equilíbrio da fatia do talude.


6

Figura 7 – Gráfico comparativo entre os fatores de segurança

1 2 3 4

2.4

Fellenius Bishop Morgerstern-Price Janbu

Fixando a geometria e investigando a variação do FS

2.4.1 Variação do FS mantendo o valor do intercepto de coesão constante e variando o valor de (Φ): •

Φ = 25°


7

1.243

19 18 17 16 15 14 13 12 n 11 o i t 10 a v e 9 l

E 8

Argila Arenosa

7 6 5 4 3 2 1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance

Figura 8 - Talude modelado no GeoSlope com Φ = 25°.

Tabela 3 - F.S de 4 métodos de análise para Φ = 25° Fellenius Bishop Morgerstern-Price


•

1.202

1.248

1.243

Janbu

1.109

Φ = 17,25° 0.998

19 18 17 16 15 14 13 12 n 11 o i t 10 a v 9 e l E 8 7

Argila Arenosa Arenosa

6 5 4 3 2 1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance

Figura 9 - Talude modelado no GeoSlope com Φ = 17,25°. Tabela 4 - F.S de 4 métodos de análise para Φ = 17,25° Fellenius Bishop Morgerstern-Price

Tipo de Solo Argila Arenosa (F.S) •

0.972

1.000

0.998

Janbu

0.962

Φ = 15°


8

0.925

19 18 17 16 15 14 13 12 n 11 o i t 10 a v 9 e l E 8 7

Argila Arenosa Arenosa

6 5 4 3 2 1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance

Figura 10 - Talude modelado no GeoSlope com Φ = 15°.



0.884

0.928

0.925

Janbu

0.874

Φ = 10° 0.759

19 18 17 16 15 14 13 12 n 11 o i t a 10 v e 9 l E 8

Argila Arenosa

7 6 5 4 3 2 1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance

Figura 11 – Talude modelado no GeoSlope com Φ = 10°.



0.735

0.760

0.759

Janbu

0.729


9

2.4.2 Variação Variação do FS mantendo mantendo o valor de (Φ) constante constante,, e variand variandoo o valor valor do do intercepto de coesão (c):

•

c = 0 kPa 0.418

19 18 17 16 15 14 13 12 n 11 o i t 10 a v 9 e l E 8

Argila Arenosa

7 6 5 4 3 2 1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance

Figura 12 - Talude modelado no GeoSlope com c = 0 kPa.

Tabela 7 - F.S de 4 métodos de análise para c = 0 kPa Fellenius Bishop Morgerstern-Price


•

0.416

0.421

0.418

Janbu

0.416

c = 17,00 kPa


10

1.150

19 18 17 16 15 14 13 12 n 11 o i t 10 a v 9 e l E 8

Argila Arenosa

7 6 5 4 3 2 1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance

Figura 13 - Talude modelado no GeoSlope com c = 17,00 kPa.

Tabela 8 - F.S de 4 métodos de análise para c = 17,00 kPa Fellenius Bishop Morgerstern-Price


1.119

1.153

1.150

Janbu

1.108

c = 20,00 kPa 1.245

19 18 17 16 15 14 13 12 n 11 o i t 10 a v 9 e l E 8

Argila Arenosa

7 6 5 4 3 2 1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance


Tabela 9 - F.S de 4 métodos de análise para c = 20,00 kPa Fellenius Bishop Morgerstern-Price


1.195

1.249

1.245

Janbu

1.181

c = 30,00 kPa


11

1.538

19 18 17 16 15 14 13 12 n 11 o i t 10 a v 9 e l E 8

Argila Arenosa

7 6 5 4 3 2 1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance


Tabela 10 - F.S de 4 métodos de análise para c = 30,00 kPa Tipo de Solo Fellenius Bishop Morgerstern-Price

Argila Arenosa (F.S)

1.489

1.541

1.538

Janbu

1.481

2.4.3 Variação do FS mantendo os parâmetros de resistência e a geometria constantes e variando o valor da densidade do solo (y): •

y = 16,7 kN/m³ 1.091

19 18 17 16 15 14 13 12 n 11 o i t 10 a v 9 e l E 8

Argila Arenosa

7 6 5 4 3 2 1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance

Figura 16 - Talude modelado no GeoSlope com y = 16,7 kN/m³.

Tabela 11 - F.S de 4 métodos de análise para y = 16,70 kN/m 3 Tipo de Solo Fellenius Bishop Morgerstern-Price

Janbu


12

Argila Arenosa (F.S) •

1.060

1.094

1.091

1.049

y = 17,25 kN/m³ 1.074

19 18 17 16 15 14 13 12 n 11 o i t 10 a v 9 e l E 8

Argila Arenosa

7 6 5 4 3 2 1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance

Figura 17 - Talude modelado no GeoSlope com y = 17,25 kN/m³.

Tabela 12 - F.S de 4 métodos de análise para y = 17,25 kN/m 3 Tipo de Solo Fellenius Bishop Morgerstern-Price

Argila Arenosa (F.S) •

1.043

1.078

1.074

Janbu

1.033

y = 17,50 kN/m³ 1.067

19 18 17 16 15 14 13 12 n 11 o i t 10 a v 9 e l E 8

Argila Arenosa

7 6 5 4 3 2 1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance

Figura 18 - Talude modelado no GeoSlope com y = 17,25 kN/m³. Tabela 13 - F.S de 4 métodos de análise para y = 17,50 kN/m 3 Tipo de Solo Fellenius Bishop Morgerstern-Price


1.036

1.071

1.067

Janbu

1.026


13

•

y = 18,00 kN/m³ 1.054

19 18 17 16 15 14 13 12 n 11 o i t 10 a v 9 e l E 8

Argila Arenosa

7 6 5 4 3 2 1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance

Figura 19 - Talude modelado no GeoSlope com y = 18,00 kN/m³. Tabela 14 - F.S de 4 métodos de análise para y = 18,00 kN/m 3 Tipo de Solo Fellenius Bishop Morgerstern-Price


2.5

1.022

1.057

1.054

Janbu

1.012

Fixando a densidade e os parâmetros de resistência do solo e verificando a influência da geometria na variação do FS

2.5.1 Variando o ângulo de inclinação (i), com altura constante: •

i = 37,9% 1.166

19 18 17 16 15 14 13 12 n 11 o i t 10 a v 9 e l E 8

Argila Arenosa

7 6 5 4 3 2 1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance

Figura 20 - Talude modelado no GeoSlope com i = 37,9% Tabela 15- F.S de 4 métodos de análise para i = 37,9%. Fellenius Bishop Morgerstern-Price


1.103

1.171

1.166

Janbu

1.083


14

•

i = 35,0% 1.244

19 18 17 16 15 14 13 12 n 11 o i t 10 a v e 9 l E 8

7

Argila Arenosa

6 5 4 3 2 1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance

Figura 21- Talude modelado no GeoSlope com i = 35,0%

Tabela 16 - F.S de 4 métodos de análise para i = 35,0%. Fellenius Bishop Morgerstern-Price


1.167

1.249

1.244

Janbu

1.147

i = 45,0% 1.116

19 18 17 16 15 14 13 12 n 11 o i t 10 a v e 9 l E 8

Argila Arenosa

7 6 5 4 3 2 1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance

Figura 22 - Talude modelado no GeoSlope com i = 45,0%



1.044

1.120

1.116

Janbu

1.035

i = 51,8%


15

0.947

19 18 17 16 15 14 13 12 n 11 o i t 10 a v e 9 l E 8

Argila Arenosa

7 6 5 4 3 2 1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance

Figura 23 - Talude modelado no GeoSlope com i = 51,8%.



0.908

0.948

0.947

Janbu

0.917

2.5.2 Variando a altura (h), com inclinação constante: •

h = 15m 1.012

19 18 17 16 15 14 13 12 n 11 o i t 10 a v 9 e l 8 E

Argila Arenosa

7 6 5 4 3 2 1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance

Figura 24- Talude modelado no GeoSlope com h=15m.

Tabela 19 - F.S de 4 métodos de análise para h = 15m. Fellenius Bishop Morgerstern-Price


0.985

1.016

1.012

Janbu

0.976


16

•

h = 16m 0.986

19 18 17 16 15 14 13 12 n 11 o i t 10 a

v 9 e l E 8 7

Argila Arenosa

6 5 4 3 2 1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance

Figura 25 - Talude modelado no GeoSlope com h=16m.



•

0.941

0.991

0.986

Janbu

0.934

h = 13m 1.085

19 18 17 16 15 14 13 12 n 11 o i t 10 a v 9 e l E 8

Argila Arenosa

7 6 5 4 3 2 1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance

Figura 26 - Talude modelado no GeoSlope com h=13m.



1.054

1.088

1.085

Janbu

1.045


17

•

h = 12m 1.131 19 18 17 16 15 14 13 12 n 11 o i t 10 a v 9 e l E 8 7

Argila Arenosa

6 5 4 3 2 1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance

Figura 27 - Talude modelado no GeoSlope com h=12m. Tabela 22 - F.S de 4 métodos de análise para h = 12m. Fellenius Bishop Morgerstern-Price


2.6

•

1.101

1.134

Janbu

1.131

1.091

Influência de camadas com resistências diferentes ao longo do perfil do talude

Talude 1 0.906

19 18

Areia

17

16,7 kN/m³ 0 KPa 25º Topo do Talude

16 15 14 13 12 n 11 o i t 10 a v 9 e l E 8

Argila Arenosa 17,0 kN/m³ 15 KPa Meio talude (2) 20º

7 6 5

Argila 18,0 kN/m³ 30 KPa 10º

4 3 2

Fundação

1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance

Figura 28 - Talude 1 com camadas diferentes. Fonte: GeoSlope. Tabela 23- F.S de 4 métodos de análise para Talude 1 com camadas diferentes.

Tipo de Solo

Fellenius

Bishop

Morgerstern-Price

Janbu

Areia /Argila Arenosa /Argila

0.848

0.928

0.906

0.841

(F.S) Mecânica dos Solos 2 – Curso de Engenharia Civil - Escola de Engenharia da UFMG

18

•

Talude 2 1.126

19 18

Argila 18,00 kN/m³ 30 KPa Topo do Talude 10º

17 16 15 14 13 12 n 11 o i t 10 a v 9 e l E 8

Argila Arenosa 17,00 kN/m³ 15 KPa 20º

7

Meio talude (2)

6 5

Areia 16,7 kN/m³ 0 KPa 25º

4 3 2 1

Fundação

0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance


Tipo de Solo

Fellenius

Bishop

Morgerstern-Price

Janbu


1.119

1.127

1.126

1.132

(F.S)

•

Talude 3 0.961

19 18

Argila Arenosa 17,00 kN/m³ 15 KPa Topo do Talude 20º

17 16 15 14 13 12 n 11 o i t 10 a v 9 e l E 8

Argila 18,00 kN/m³ 30,00 KPa 10º

7 6 5

Meio talude (2)

Areia 16,7 kN/m³ 0 KPa 25º

4 3 2 1

Fundação

0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance

Figura 30 - Talude 3 com camadas diferentes. Fonte: GeoSlope.


19

Tabela 25- F.S de 4 métodos de análise para Talude 3 com camadas diferentes.

Tipo de Solo

Fellenius

Bishop

Morgerstern-Price

Janbu


0.924

0.952

0.961

0.908

(F.S)

•

Talude 4 1.012

19 18

Argila 18,00 kN/m³ 30,00 KPa Topo do Talude 10º

17 16 15 14 13 12 n 11 o i t 10 a v 9 e l E 8

Areia 16,7 kN/m³ 0,00 KPa 25º

7 6 5

Meio talude (2)

Argila Arenosa 17,00 kN/m³ 15 KPa 20º

4 3 2 1

Fundação

0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Distance


Tipo de Solo

Fellenius

Bishop

Morgerstern-Price

Janbu


1.033

1.040

1.012

1.070

(F.S)


20

2.7

Comparação dos resultados Tabela 27 - Tabela comparativa de todos os resultados

Parâmetros variável y=17,00 kN/m³; c=15,00kPa; Φ=20 º; i=41,2%; h=14m

Fellenius Bishop Valores Iniciais 1.051

1.085

Morgerstern-Price

Janbu

1.082

1.040

Variando o valor de (Φ) 25 º 1.202 1.248 1.243 17,25º 0.972 1.000 0.998 15º 0.884 0.928 0.925 10º 0.735 0.760 0.759 Variando o valor do intercepto de coesão (c) 0 kPa 0.416 0.421 0.418 17,00 kPa 1.119 1.153 1.150 20,00 kPa 1.195 1.249 1.245 30,00 kPa 1.489 1.541 1.538 Variando o valor da densidade do solo (y) 3 16,70 kN/m 1.060 1.094 1.091 3 17,25 kN/m 1.043 1.078 1.074 3 17,50 kN/m 1.036 1.071 1.067 3 18,00 kN/m 1.022 1.057 1.054 Variando a inclinação (i) 37,9 % 1.103 1.171 1.166 35,0 % 1.167 1.249 1.244 45,0 % 1.044 1.120 1.116 51,8 % 0.908 0.948 0.947 Variando a altura (h) 15 m 0.985 1.016 1.012 16 m 0.941 0.991 0.986 13 m 1.054 1.088 1.085 12 m 1.101 1.134 1.131 Camadas com resistências diferentes Areia /Argila Arenosa /Argila 0.848 0.928 0.906 Argila /Argila Arenosa /Areia 1.119 1.127 1.126 Argila Arenosa /Argila /Areia 0.924 0.952 0.961 Argila /Areia/Argila Arenosa 1.033 1.040 1.012

2.8 •

1.109 0.962 0.874 0.729 0.416 1.108 1.181 1.481 1.049 1.033 1.026 1.012 1.083 1.147 1.035 0.917 0.976 0.934 1.045 1.091 0.841 1.132 0.908 1.070

Comparação entre as análises

Análise por tensões totais

Análises em termos de tensão total, podem ser realizadas em situações de Solo saturado ou Análise a curto prazo ou final de construção, em que a condição não drenada corresponde ao instante critico da obra. Os parâmetros de resistência em termos totais são obtidos em ensaios


21

não drenados UU, em laboratório, ou em ensaios de campo. Nestes casos, a envoltória de resistência em termos de tensão total se caracteriza por:

c = Su ou Cu Φ=0 •

Análise por tensões efetiva

Análise simples para a estabilidade de taludes, envolvendo um plano de escorregamento e forças que atuam sobre uma massa de solo. É importante conhecer o peso total do solo acima (incluindo a água), e a pressão da água nos poros, no plano do deslizamento, admitindo que está agindo como uma camada confinada. Quantificar algumas incertezas inerentes ao fator de segurança FS obtido por métodos determinísticos. •

Análise de Risco

Análise de Risco é o uso sistemático de informação disponível para determinar quão freqüentemente eventos especificados podem ocorrer e a magnitude de suas conseqüências. Riscos são tipicamente definidos como eventos negativos, como perder dinheiro em um investimento. Entretanto, o processo de análise de risco também pode considerar resultados potenciais positivos. Explorando o espaço completo de resultados possíveis para uma dada situação, uma boa análise de risco pode identificar tanto as armadilhas quanto apontar novas oportunidades.

•

Análise Determinística

Análise determinística é quando todas as informações necessárias para resolver o problema está disponível, portanto, o efeito de qualquer variável pode ser calculado com segurança. Como por exemplo, estabelece-se um determinado valor para o FS. Mecânica dos Solos 2 – Curso de Engenharia Civil - Escola de Engenharia da UFMG

22

•

Análise Probabilística

Em uma análise probabilística, você pode definir as distribuições estatísticas de parâmetros de entrada. Como por exemplo, orientação comum, a resistência ao cisalhamento ou nível da água etc. Os métodos probabilísticos também permitem quantificar algumas incertezas inerentes ao fator de segurança FS obtido por métodos determinísticos.

2.9

Conclusão

O fator de segurança será maior quanto maiores forem os parâmetros de resistência do solo como o intercepto de coesão e ângulo de atrito. já para os valores de densidade do solo, altura do talude e inclinação do talude, menor será o fator de segurança, quanto maiores forem os valores dessas três variáveis. O talude, com as mesmas características geométricas, parâmetros de resistência e densidade do solo, apresentará diferentes valores para o fator de segurança de acordo com o método de análise escolhido para resolver o problema, isso ocorre devido a diferenças particulares de cada método, uns são maios rigorosos, tendem a retornar um valor de segurança menor, outros mais conservadores, tendem a retornar um valor de segurança maior, de acordo com as considerações feitas no cálculo da estabilidade, como a interação ou não entre as fatias. Para solos compostos por diversas camadas o comportamento do talude muda, ou seja, o FS muda, de acordo com a posição das camadas de resistências diferentes em posições diferentes do maciço.


23

3 TIPOS DE OBRAS E AÇÕES UTILIZADAS NA ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS 3.1

Soluções para estabilização de encostas

3.1.1 Retaludamento Segundo a norma NBR 11682:2001, retaludamento é uma obra de mudança da inclinação original de um talude, objetivando melhorar as suas condições de estabilidade. Têm-se dois tipos de solução para estabilização de encostas que envolvem o retaludamento. 3.1.1.1 Cortes É realizada uma mudança de geometria do talude através cortes que são executados na parte mais elevada, visando regularizar a superfície e, sempre que possível, recompor artificialmente condições topográficas de maior estabilidade para o material que as constitui. Os cortes podem ser contínuos (se a altura for inferior a 5 m) ou escalonados (se a altura for superior a 5 m).

Figura 32 - Taludes de corte, situado na Avenida Cristiano Machado. Obra da Linha Verde.

3.1.1.2 Aterros Compactados A inclinação dos taludes de aterros varia com a natureza dos solos utilizados e as condições locais. Nas encostas, é conveniente não ultrapassar a declividade 1:2.


24

A execução de aterros, de um modo geral, envolve a preparação preliminar do terreno a ser aterrado (desmatamento, deslocamento e limpeza), seguida das operações de descarga, espalhamento, homogeneização, umedecimento e compactação.

Figura 33 - Talude de aterro situado na Mina de Brucutu, próxima a Barão de Cocais

3.1.2 Proteção Superficial 3.1.2.1 Proteção superficial com materiais naturais O revestimento natural tem varias funções: atenuar o choque das chuvas sobre o solo, contendo erosão; reduzir a infiltração das águas, fazendo-as escoar em grandes partes sobre suas folhas; proteger a parte superficial do solo da erosão, contribuir para amenizar a temperatura local e criar um ambiente visualmente agradável.


25

Figura 34 - Proteção e revestimento de talude com materiais naturais – Mina de Conceição - Itabira.

3.1.2.2 Proteção superficial com materiais artificiais Os revestimentos artificiais para impermeabilização de encostas mostram melhor rendimento e vida útil quando executados juntamente com retaludamento e microdrenagem, tratando o talude de modo completo. A escolha do tipo de revestimento depende da natureza do material (rocha, solo ou sedimento) e da declividade do talude: solos mais argilosos respondem melhor à fixação das telas que os arenosos; lajotas em taludes verticalizados podem provocar acidentes, quando ocorre o seu descolamento.

3.1.2.2.1 Revestimento com cimentado

O cimentado para revestimento de taludes é constituído por uma mistura de cimento Portland, areia e água, usando o traço 1:3. A mistura deve ser aplicada sobre o talude, a partir do pé para a sua crista, de forma a se obter a seção projetada. No caso de execução de revestimento em degraus ou bermas, serão utilizadas formas de madeira, nas quais será lançada a mistura.


26

Figura 35 – Revestimento com cimentado - MG-020

3.1.2.2.2 Revestimento com geomanta e gramíneas Constituídas de materiais sintéticos que não degradam, a geomanta tem aparência de uma manta extremamente porosa que oferece ancoragem adequada para as raízes após o crescimento da vegetação. Essa solução apresenta vantagens para a implantação da cobertura vegetal, e/ou quando a inclinação do talude dificulta solução como plantio de gramíneas.

Figura 36 - Geossintético preenchidos com solo para contenção de talude sobre o Ribeirão do Onça.


27

3.1.3 Estruturas de Alvenaria ou Concreto 3.1.3.1 Muros de arrimo Muros de arrimo de gravidade ou de peso é uma estrutura em que o fator estabilizante é, principalmente, o peso próprio da estrutura. Estes podem ser construídos com pedra rachão, concreto, gabião, bloco de concreto articulado, solo-pneu, entre outros materiais.

Figura 37 - Muro de arrimo na Avenida das Indústrias - Santa Luzia

Figura 38 - Muro de Solo-Pneu na Avenida das Indústrias em Santa Luzia.


28

Figura 39 - Gabiões para contenção de talude sobre o Ribeirão do Onça. MG-020, estrada Belo HorizonteSanta Luzia, Bairro Monte Azul.

3.1.3.2 Terra armada Os elementos de reforço são tiras metálicas, que recebem tratamento especial anticorrosão. Estas tiras são presas a blocos de concreto que protegem a face, para que se evite deslocamento excessivo das mesmas. Cabe lembrar aqui que estes blocos de concreto não possuem função estrutural.

Figura 40 - Contenção em terra armada – Estação Primeiro de Maio


29

3.1.4 Estabilização de blocos 3.1.4.1 Retenção com tela metálica e tirante Esse tipo de proteção deve ser adotado em taludes de maciços rochosos, passíveis de queda de blocos pequenos, que causem, em conseqüência, o deslocamento e instabilização de partes mais altas da encosta.

Figura 41 – Contenção utilizando tela metálica – MG-020

3.2

Projetos de drenagem de encostas 3.6

Barbacãs

Figura 42 - Barbacãs em talude da MG-020, estrada Belo Horizonte-Santa Luzia. Mecânica dos Solos 2 – Curso de Engenharia Civil - Escola de Engenharia da UFMG

30

São drenos curtos cuja função é retirar a água acumulada atrás de um muro de arrimo ou de qualquer obra que esteja em contato com o solo. Em geral o barbacã tem um comprimento pouco maior do que a espessura do muro onde está instalado, e sua extremidade interna pode estar envolta por algum material poroso (areia, pedrisco, brita, cascalho, etc) que torne mais efetiva sua ação. Num projeto de estabilização de encosta, os drenos, em especial os barbacãs, tem um papel importante de eliminar possíveis pressões na obra, causadas pelo acúmulo da água de infiltração. 3.6

Dissipadores de energia

Figura 43 - Dissipador de energia. Avenida Cristiano Machado em frente ao Minas Shopping.

Os dissipadores de energia dissipam a energia do fluxo d´água, reduzindo a velocidade, o que diminui as possibilidades de erosão do solo ou até o desgaste do revestimento das sarjetas e


31

valetas, principalmente quando estas são de cobertura vegetal. Os dissipadores de energia classificam-se localizados e contínuos. 3.6

Caixas de passagem

Figura 44 - Caixas de passagem em talude na Avenida Cristiano Machado em frente ao Minas Shopping.

As caixas de passagem ficam nos locais onde houver necessidade de mudanças de dimensão, declividade, direção ou cotas de instalação de um bueiro.


32

3.6

Canaletas de pé de talude

Figura 45 - Canaletas de pé de talude. MG-020, estrada Belo Horizonte-Santa Luzia.

Canaleta (V.) construída longitudinalmente na base ou "pé" de talude natural ou de corte, o que contribui para evitar erosão, escorregamento e assoreamento. 3.6

Canaletas de crista

Figura 46 - Canaleta de crista. Talude na Avenida Cristiano Machado em frente ao Minas Shopping.


33

Canaleta construída em encostas retaludadas em sistema de talude/berma, disposta longitudinalmente sobre a superfície da berma superior, com o objetivo de captar as águas pluviais provenientes de montante e evitar que escoem pela superfície do talude superior, conduzindo-as com velocidade e energias reduzidas para jusante, o que contribui para evitar erosão, escorregamento e assoreamento. 3.6

Bueiros de greide

Figura 47 - Bueiros de greide. Drenagem de águas provenientes de talude localizado na MG-020 Bairro Monte Azul.

Os bueiros de greide são dispositivos que levam as águas captadas pelas caixas coletoras até um deságüe adequado. São semelhantes aos bueiros de transposição de talvegues, só difere da fonte das águas que, nesse caso, provém de outros sistemas de drenagem e não dos cursos d’água dos talvegues.


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4 DIAGNÓSTICO DE UMA SITUAÇÃO REAL 4.1

Contextualização

O talude visitado encontra-se na estrada que faz o acesso de Belo Horizonte com Nova Lima, na Av. de Ligação, 1805 – Mina de Águas Claras – Nova Lima / MG. No local, é encontrado um prédio já construído da WTorre. Este prédio encontra-se em fase de acabamento e será posteriormente entregue a Vale. A Progeo é a empresa de geotecnia contratada para executar a obra de contenção do talude que sofreu deslizamentos de solo para dentro do estacionamento do prédio construído. O local é um aterro de material inerte, no qual a Vale depositou resíduos da mineração realizada próxima ao local como será mostrado em fotos tiradas pelo grupo. Observa-se que no local existem vários pontos que apresentam trincas e rachaduras, mostrando que o talude continua instável.

Figura 48 - Localização do Talude, do prédio construído e da região de mineração. Fonte: Google Earth


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As imagens a seguir mostram o local do prédio construído e do talude instável em diferentes épocas. A primeira imagem data de 31 de maio de 2008, e nela observa-se apenas estradas de terra abertas no local. Essas estradas provavelmente foram abertas para atender à usina ali próxima, hoje abandonada. A segunda imagem data de 14 de junho de 2009 e mostra o talude construído e a obra do prédio em fase de fundação. Nesta época o talude ainda se encontrava estável.

Figura 49 - Foto aérea da região em 31.05.08. Fonte: Google Earth


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Figura 50 - Foto aérea da região em 14.06.09. Fonte: Google Earth

4.2

Tipo litológico predominante na região

O talude visitado encontra-se próximo à regional centro-sul de Belo Horizonte, na divisa do município de Belo Horizonte com o município de Nova Lima. De acordo com o mapa geológico de Belo Horizonte, essa região encontra-se no Domínio das Seqüências Metassedimentares.


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Figura 51 - Mapa Geológico de Belo Horizonte. Fonte: Plano diretor de BH.

O Domínio das Seqüências Metassedimentares tem como suas mais notáveis características a diversidade litológica e o relevo acidentado principalmente na serra do Curral que vem a ser o limite sul do município de Belo Horizonte. Abarca ainda uma sucessão de camadas de rochas de composição variada, representadas por itabiritos, dolomitos, quartzito, filitos e xistos diversos, de direção geral nordeste-sudoeste e mergulho para sudeste.


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Sua Geomorfologia é parte integrante do Quadrilátero Ferrífero, tendo sua fisiografia serrana estreitamente ligada a uma relação entre os atributos geológicos (litologia + estrutura) e as formas de relevo. As camadas de itabirito da Formação Cauê, protegidas da erosão pelo seu laterito, formam a crista e a parte superior da escarpa sub-vertical da serra do Curral, possuindo altitudes que podem chegar a 1500m. Em sua parte inferior a serra é predominada por dolomitos e filitos dolomíticos da Formação Gandarela - rochas menos resistentes ao intemperismo - originando áreas mais aplainadas com espessa cobertura laterítica. 4.3

Precipitação média da região

A precipitação média anual em Belo Horizonte é de 1600mm, sendo que 89% do volume das chuvas são distribuídos entre os meses de outubro e março e as grandes chuvas se concentram nos meses de dezembro e janeiro. Conseqüentemente, no período correspondente entre dezembro e janeiro, estão concentrados os maiores problemas decorrentes do escoamento inadequado da água. Chuvas muito fortes e em grandes volumes agravam problemas relacionados à erosão de encostas e podem acarretar também alagamentos em alguns pontos da cidade. No gráfico da Figura a seguir são apresentados dados do volume de água decorrente das chuvas em Belo Horizonte durante o ano, bem como dados das precipitações máximas em 24 horas registradas na cidade.


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Figura 52 - Gráfico das precipitações médias mensais e precipitações máximas em 24 horas em Belo Horizonte no período de 1961 a 1990.

Podemos inferir que a intensidade de chuva é um fator importante nos processos de instabilização de encostas, como exemplo real, tivemos o deslizamento da área estudada, talude 2, o qual o trabalhador da serralheria relatou que o deslizamento ocorreu na época chuvosa em janeiro de 2009.


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4.4

Fotos do grupo no local

Figura 53 - Grupo na região onde houve o deslizamento do talude.

Figura 54 - Foto do grupo próximo ao Muro de Arrimo em fase de contrução e próximo à região de mineração.


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4.5

Possíveis causas e indícios de instabilização

O talude já foi encontra-se em uma área próxima a construção de um prédio que está em fase de acabamento e sendo entregue à VALE pela Construtora WTorre. A localização é na Avenida de ligação, 1805, Mina de Águas Claras, Nova lima MG. Na área de estudo,foi feito a extração de minério pela VALE em anos anteriores. Logo após a inviabilidade da extração, a mineradora realizou um aterro em parte da área extraída (O talude estudado encontra-se na área aterrada.). Na crista e no pé do talude a mineradora realizou a construção de uma calha. Porém com a construção do prédio mostrado na figura acima, foi necessário realizar um corte no pé do talude, e a calha localizada no pé do mesmo foi retirada.

Figura 55 - Talude instável, próximo ao prédio construído pela WTorre para a Vale.

A Construtora WTorre nos informou a ocorrência de um escorregamento recentemente, onde não ocorreu nenhum tipo vítima, apenas gerou transtornos aos trabalhos da sua equipe. Ainda foram encontradas várias trincas e rachaduras na berma de acesso, como mostra as figuras abaixo.


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Figura 56 - Crista do talude, onde já ocorreu um escorregamento

Figura 57 - Trinca encontrada na crista do talude.


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Figura 58 - Trinca encontrada na parte inferior da calha de crista do talude.

O talude estudado é cortado por uma manilha de concreto usada para drenagem de água pluvial, o que reduz ainda mais o seu fator de segurança pois existe há possibilidade de vazamento da manilha.

Figura 59 - BSTC que corta o Talude estudado

Após a análise dos dados fornecidos no texto acima, fica evidente a instabilidade do Talude estudado.


44

4.6

Planilha de laudo técnico


1

Figura 60 - Planilha de Laudo Técnico.


2

Figura 60 - Planilha de Laudo Técnico.


4.7

Solução Proposta pelo grupo

A solução encontrada pelo grupo é a construção de uma cortina atirantada, com fundação em tubulão, que consiste numa parede de concreto armado, através dos quais o maciço é perfurado, sendo introduzidas nos furos barras metálicas (tirantes). Após o posicionamento destas barras, é introduzida nas perfurações nata de cimento a alta pressão, que penetra nos vazios do solo, formando um bulbo, e ancorando as barras metálicas. Passado o tempo de cura da nata de cimento, os tirantes são protendidos e presos na parede de concreto, o que faz com que esta estrutura seja “empurrada” contra o maciço. Todos os tirantes necessários da cortina serão protentidos seguindo todas as recomendações da norma. Nos locais em que há duas linhas de tirantes, a linha inferior será executada somente após a execução dos tirantes da linha superior. O projeto ainda conta com um sistema de drenagem que contem, Dreno Horizontal Profundo (DHP), canaleta de topo, canaleta de pé e uma terceira canaleta mostrado no perfil da Figura 61.

2

4.7

Solução Proposta pelo grupo

A solução encontrada pelo grupo é a construção de uma cortina atirantada, com fundação em tubulão, que consiste numa parede de concreto armado, através dos quais o maciço é perfurado, sendo introduzidas nos furos barras metálicas (tirantes). Após o posicionamento destas barras, é introduzida nas perfurações nata de cimento a alta pressão, que penetra nos vazios do solo, formando um bulbo, e ancorando as barras metálicas. Passado o tempo de cura da nata de cimento, os tirantes são protendidos e presos na parede de concreto, o que faz com que esta estrutura seja “empurrada” contra o maciço. Todos os tirantes necessários da cortina serão protentidos seguindo todas as recomendações da norma. Nos locais em que há duas linhas de tirantes, a linha inferior será executada somente após a execução dos tirantes da linha superior. O projeto ainda conta com um sistema de drenagem que contem, Dreno Horizontal Profundo (DHP), canaleta de topo, canaleta de pé e uma terceira canaleta mostrado no perfil da Figura 61.

Figura 61 - Desenhos esquemáticos da solução proposta pelo grupo Mecânica dos Solos 2 – Curso de Engenharia Civil - Escola de Engenharia da UFMG

1

Figura 62 - Exemplo de Cortina Atirantada

Outra solução seria o grampeamento de solo. Este processo consiste na execução de chumbadores no solo com injeção de calda de cimento no mesmo e posterior aplicação de concreto sobre uma tela metálica (ou fibras metálicas) soldada associado a um sistema drenagem no talude. O projeto ainda consta com o auxilio de barbacans.


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Figura 63 - Perfil de solo grampeado

Figura 64 - Perfil típico de um barbacan.


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Figura 65 - Execução de solo grampeado

Figura 66 - Solo grampeado


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Estabilidade de Taludes - Grupo 4

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