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SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ..............................................................................................................................................1
2. INFORMAÇÕES INICIAIS ..........................................................................................................................2
2.1. Conceitos importantes ............................................................................................................................2
2.2. Identificação do talude ...........................................................................................................................2
2.3. Caracterização da geometria do talude ................................................................................................5
2.4. Parâmetros dos Materiais ......................................................................................................................6
2.5. Definição das solicitações .......................................................................................................................7
2.5.1. Talude sem sobrecarga ...................................................................................................................7
2.5.2. Talude com sobrecarga ..................................................................................................................7
2.5.3. Talude com presença de água ........................................................................................................7
3. ANÁLISE DA ESTABILIDADE ..................................................................................................................8
3.1. Parâmetros da análise ............................................................................................................................8
3.2. Resultados da análise .............................................................................................................................8
3.3. Análise do talude sem sobrecarga .........................................................................................................9
3.4. Análise do talude com sobrecarga ...................................................................................................... 10
3.5. Análise do talude com presença de água ........................................................................................... 11
4. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ................................................................................................. 13
4.1. Acréscimo de carga no pé do talude ................................................................................................... 14
4.2. Retaludamento ..................................................................................................................................... 15
4.3. Diminuição da inclinação .................................................................................................................... 16
4.4. Consideraçãoes finais .......................................................................................................................... 17
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................... Erro! Indicador não definido.
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1. INTRODUÇÃO
Este trabalho tem como objetivo analisar a estabilidade de um talude. Caso este não seja
estável nas condições em que se encontra serão propostas alternativas para estabilização que possam
ser executadas no local onde se encontra sem prejuízo no espaço e financeiros.
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2. INFORMAÇÕES INICIAIS
Para a análise de um talude são necessárias algumas informações iniciais. É necessário ter
conhecimento sobre conceito de talude, estabilidade de talude e rompimento de talude. Também é
necessária uma correta identificação do talude, sua geometria e o parâmetro dos materiais que o
compõe.
2.1. Conceitos importantes
Talude pode ser definido como qualquer superfície inclinada que delimita um maciço terroso
ou rochoso.
Um talude pode ser classificado como estável ou instável. Alguns mecanismos podem levá-lo
à ruptura através do aumento dos esforços atuantes ou diminuição da resistência do material que
compões o talude ou o maciço rochoso.
O material que compõe um talude tem a tendência natural de escorregar sob a influência da
força da gravidade, entre outras que são suportadas pela resistência ao cisalhamento do próprio
material.
Desta maneira a ruptura é caracterizada pela formação de uma superfície de cisalhamento
contínua na massa de solo. Existe, portanto, uma camada de solo em torno da superfície de
cisalhamento que perde suas características durante o processo de ruptura, formando a zona cisalhada.
A estabilidade de um talude ficará comprometida quando as tensões cisalhantes mobilizadas se
igualarem à resistência ao cisalhamento.
Um talude pode ser levado à ruptura por diversos fatores como; remoção de massa( erosão,
escorregamentos, cortes), sobrecarga (peso da água da chuva, acúmulo natural de material, peso da
vegetação, construção de estruturas), solicitações dinâmicas (terremotos, ondas, vulcões, explosões,
tráfego, sismos induzidos), pressões laterais (água em trincas, congelamento, material expansivo),
características inerentes ao material, intemperismo, etc.
É importante e necessária a análise de taludes, pois o rompimento de taludes podem gerar
grandes prejuízos materiais, econômicos e ambientais.
2.2. Identificação 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 inclinação de 48,37o e uma
distribuição de solos que pode ser visualizada no perfil de sondagem da Figura 1:
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Figura 1: Perfil de sondagem
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Como pode ser observado, o talude é composto por uma argila areno-siltosa, de coloração
marrom avermelhada escura e de consistência variável de rija a muito rija e uma argila arenosa com
presença de pouco silte, com coloração marrom escura e a consistência dura.
Também, de acordo com o perfil de sondagem, não de verifica a existência de lençol freático
no talude em estudo.
As figuras 02 e 03 mostram imagens do talude.
Figura 2: Vista 1 do talude
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Figura 3: Vista 2 do talude
2.3. Caracterização da geometria do talude
O talude possui um comprimento aproximado de 1 km e a inclinação é levemente variável ao
longo dele. Para efeito de análise, as dimensões foram obtidas no ponto médio desse talude com
utilização de uma fita métrica.
A altura do talude é de 9 metros e a inclinação é de 48,37o como pode ser observado no
esquema de figura 4.
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9.00
8.00
15.00
15.00
48.37°
Figura 4 Dimensões do tadule
2.4.Parâmetros dos Materiais
Para realizar a análise foi necessária a utilização de software chamando GeoSlope 2007. Este
software possui um tutorial desenvolvido por Felipe Fuscaldi, da Universidade Federal de Minas
Gerais.
Este tutorial apresenta valores típicos de parâmetros de resistência para solos, e foram esses os
dados utilizados na análise da estabilidade do talude. Sendo assim temos:
Argila areno-siltosa (rija a muito rija)
γ = 18KN/m3
c = 20 KPa
φ = 15o
Argila arenosa (dura)
γ = 17KN/m3
c = 15 KPa
φ = 20o
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2.5.Definição das solicitações
Para a análise do talude três hipóteses foram desenvolvidas de maneira a considerar várias
condições que poderão estar presentes no talude.
2.5.1. Talude sem sobrecarga
A primeira hipótese analisada considera o talude da maneira como se encontra, sem
sobrecarga e sem presença de lençol freático.
2.5.2. Talude com sobrecarga
A segunda hipótese analisada considera o talude com uma sobrecarga uniforme de 1KN/m2
aplicada em toda a superfície e sem presença de lençol freático.
2.5.3. Talude com presença de água
A terceira hipótese analisada considera o talude com presença de uma fina lâmina de água
proveniente, por exemplo, de chuvas.
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3. ANÁLISE DA ESTABILIDADE
Para a análise da estabilidade foi utilizado o software chamado GeoSlope 2007 e GeoSlope
2004.
Alguns parâmetros necessários à análise os resultados estão descritos a seguir.
3.1.Parâmetros da análise
Os parâmetros de entrada do programa GeoSlope, comum a todas as hipóteses, foram:
Grid de 12 X 10
Precisão de cálculo de 001 até 2000
Ruptura circular
5 possíveis superfícies de ruptura
A análise realizada é uma análise drenada (análise de longo prazo) onde ocorre a dissipação de
todos os excessos de poropressão gerados no processo.
3.2.Resultados da análise
Foram analisados os taludes para três métodos de análise: Bishop, Janbu e Morgenstern-Price,
todos consideram uma análise por fatias.
A análise resultou em um talude estável sempre que o FS (Fator de Segurança) apresentou
valores maiores que 1,5. Não foi possível adotar números menores, pois os parâmetros de solo
utilizados foram definidos a partir de uma análise realizada pela Universidade Federal de Minas Gerais
e não são parâmetros obtidos no local onde o talude se encontra, apesar de o tipo de solo e a presença
de lençol freático ter sido determinada a partir de perfil de sondagem no local.
Sobre os métodos de análise podemos fazer algumas considerações:
Bishop: Considera o equilíbrio de forças e momentos entre as fatias e a resultante das forças
entre as fatias é nula. É um método muito usado na prática e é recomendado para projetos simples.
Janbu: Método que satisfaz o equilíbrio de forças e momentos em cada fatia, porém despreza
as forças verticais entre as fatias. Possui grande utilização prática.
Morgenstern-Price: Satisfaz todas as condições de equilíbrio estático. Resolve o equilíbrio
geral do sistema e é um método rigoroso. Bastante utilizado em estudos e análises detalhadas.
O resultado que vamos considerar para comparar ao fator de segurança requerido é o método
de Bishop, pois o talude trata-se de um projeto simples e não requer análises muito detalhadas.
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3.3. Análise do talude sem sobrecarga
A análise do talude sem sobrecarga e sem lençol freático resultou em FS menores do que 1,5
como podem ser observados na tabela a seguir.
Fatores de segurança – hipótese1
MÉTODOS
FATOR DE SEGURANÇA OBTIDO
Bishop 1.394
Janbu 1.395
Morgenstern-Price 1.395
Com esses valores pode-se considerar o talude como instável e com necessidade de algum
método de correção da estabilidade.
A representação das superfícies de ruptura pode ser visualizada na figura 5.
Figura 5: Análise no GeoSlope para hipótese 1
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Essa figura nos mostra uma área verde que caracteriza a superfície de ruptura e uma área
vermelha que caracteriza a superfície de segurança. Além disso nos mostra que a ruptura ocorrerá
acima do nível do pé do talude.
3.4.Análise do talude com sobrecarga
A análise do talude com sobrecarga de 1KN/m2 e sem presença de lençol freático resultou em
Fatores de Segurança expressos na tabela abaixo.
Fatores de segurança – hipótese 2
MÉTODOS
FATOR DE SEGURANÇA OBTIDO
Bishop 1.281
Janbu 1.267
Morgenstern-Price 1.280
Pode-se observar que a sobrecarga aplicada diminuiu o fator de segurança obtido e o talude
ainda é considerado instável, pois fatores de segurança são menores que 1,5.
A representação da superfície de ruptura dessa hipótese pode ser visualizada na figura 6.
Figura 6: Análise no GeoSlope para hipótese 2
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Pode-se observar, para essa hipótese, que não há superfície de segurança, apenas superfície de
ruptura e que a ruptura ocorrerá abaixo do nível do pé do talude.
3.5. Análise do talude com presença de água
A análise do talude sem sobrecarga e com presença de água resultante, por exemplo, de
chuvas forneceu os seguintes Fatores de Segurança.
Fatores de segurança – hipótese 3
MÉTODOS
FATOR DE SEGURANÇA OBTIDO
Bishop 1.149
Janbu 1.112
Morgenstern-Price 1.150
A tabela nos mostra que a presença de água também reduz o fator de segurança e o talude
também não pode ser considerado como estável. Dessa maneira, temos que todos os taludes analisados
necessitam de medidas de correção do fator de segurança.
A representação para este talude pode ser visualizada na figura 7.
Figura 7: Análise no GeoSlope para hipótese 3
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O talude nessas condições também não apresenta estabilidade e nem superfície de segurança.
A superfície de ruptura passa aproximadamente pelo pé do talude.
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4. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
A partir da análise das 3 hipóteses de talude pudemos perceber que nenhum apresentou
estabilidade ao comparar o fator de segurança obtido com o fator de segurança requerido (FS ≥ 1,5).
Nesse caso se faz necessária a utilização de técnicas de estabilização de taludes para aumentar o Fator
de Segurança.
Algumas técnicas de estabilização de taludes são descritas abaixo:
Tratamento Superficial: é uma medida preventiva a fim de evitar que material do maciço seja
perdido, através de erosão da face e/ou que a água em demasia infiltre no terreno. Pode ser
executado com vegetação rasteira, telas (geossintéticos), argamassa ou concreto jateado.
Solo Reforçado: Consiste na introdução de elementos resistentes na massa de solo, com a
finalidade de aumentar a resistência do maciço como um todo. Esses elementos podem ser tiras
metálicas, que recebem tratamento especial anti-corrosão ou geossintéticos.
Solo Grampeado: Consiste na introdução de barras metálicas, revestidas ou não, em maciços
naturais ou aterros. Os grampos não são protendidos, sendos solicitados somente quando o
maciço sofre pequenos deslocamentos.
Muros de Arrimo: São 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, através dos quais o maciço é
perfurado, sendo introduzidas nos furos barras metálicas (tirantes). Após o posicionamento
dessas barras, é introduzida nata de cimento a alta pressão, que penetra nos vazios do solo,
formando um bulbo e ancorando as barras metálicas.
Drenagem: retirada de água do interior do talude para reduzir os efeitos que a água pode
exercer sobre um maciço de solo como: aumento do peso específico do material, aumento da
poro-pressão, diminuição da pressão efetiva, forças de percolação, subpressão, etc.
Diminuição da Inclinação: consiste em reduzir o peso do talude através da suavização do seu
ângulo de inclinação.
Retaludamento: consiste no corte do talude em patamares intermediários, podendo ou não
manter a inclinação original.
O grupo realizou a análise do mesmo talude após a execução de três medidas de contenção
diferentes para verificar se o Fator de Segurança foi atingido. As medidas escolhidas são acréscimo de
cargas no pé do talude, retaludamento e diminuição da inclinação.
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4.1.Acréscimo de carga no pé do talude
Uma quarta hipótese sobre o talude foi analisada. Desta vez destina-se a estabilizar o talude
que apresentou Fator de Segurança menor que 1,5.
A técnica utilizada foi a colocação de blocos de enrocamento no pé do talude. Esses blocos
possuem os seguintes parâmetros:
Bloco de enrocamento
γ = 21KN/m3
c = 2 KPa
φ = 50o
As dimensões dessa camada são 3 metros de altura e 4 metros de comprimento paralelos à
superfície do talude. Os resultados do fator de segurança estão demonstrados na tabela abaixo:
Fatores de segurança – hipótese 4
MÉTODOS
FATOR DE SEGURANÇA OBTIDO
Bishop 1.656
Janbu 1.631
Morgenstern-Price 1.672
Pode-se obervar que o fator de segurança obtido ficou acima do fator de segurança requerido,
então o talude com essa técnica de estabilização pode ser considerado estável.
A representação dessa técnica está disponível na figura 8.
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Figura 8: Análise no GeoSlope da hipótese 4
A superfície de ruptura passa longe do pé do talude, como pode ser observado na figura.
4.2.Retaludamento
Outra técnica avaliada foi a execução de retaludamento ao longo de toda a superfície do
talude, a inclinação adotada para os novos taludes é 45o. Os fatores de segurança resultantes são:
Fatores de segurança – hipótese 5
MÉTODOS
FATOR DE SEGURANÇA OBTIDO
Bishop 1.856
Janbu 1.703
Morgenstern-Price 1.854
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Essa técnica também apresentou valores de Fator de Segurança maiores que 1,5, portanto o
talude também se encontra estável com essa técnica. Segue representação dessa solução.
Figura 9: Análise no GeoSlope da hipótese 5
A figura apresenta a superfície de ruptura que ocorre antes do pé do talude.
4.3.Diminuição da inclinação
A diminuição do talude também é uma maneira de estabilizar o talude. Foi analisado o talude
com inclinação de 45º e os resultados dos fatores de segurança estão apresentados na tabela a seguir:
Fatores de segurança – hipótese 6
Pode-se observar que essa solução não foi bem sucedida, pois os Fatores de Segurança obtidos
foram menores que 1,5. Seria necessário um ângulo de inclinação menor que 45º, porém isso
necessitaria uma área maior para a ocupação do talude.
A representação dessa solução está apresentada abaixo.
MÉTODOS
FATOR DE SEGURANÇA OBTIDO
Bishop 1.411
Janbu 1.393
Morgenstern-Price 1.411
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Figura 10: Análise no GeoSlope da hipótese 6
4.4.Consideraçãoes finais
Apesar do retaludamento ter apresentado bons fatores de segurança essa solução não pode ser
utilizada pois necessita de uma grande área para implantação e, no local do talude, essa área é utilizada
com estacionamento.
O acréscimo de carga é uma ótima solução, pois aumenta o Fator de Segurança com utilização
apenas de mais 4 metros no terreno.
A diminuição da inclinação também é uma solução, desde que se opte por uma inclinação
menor daquela utilizada na análise.
A escolha entre acréscimo de carga e diminuição de inclinação deve ser realizada com base
em outros fatores como custo, prazo de execução, etc.
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