Capítulo 7 ESTRUTURAS DE SUPORTE DE TERRAS · Geotecnia e Fundações, Arquitectura Estruras de...

Capítulo 7

ESTRUTURAS DE SUPORTE DE

TERRAS

Geotecnia e Fundações, Arquitectura

1. Tipos de estruturas de suporte


Há necessidade de construir uma

estrutura de suporte sempre que se pretende um desnível de terreno com

altura h e o terreno não tem resistência

suficiente para manter a geometria.

Na natureza os desníveis ocorrem

com uma dada inclinação α(taludes). Contrói-se uma estrutura

de suporte sempre que há

necessidade de minimizar a inclinação do terreno.

h

h

α


Existem dois tipos de estruturas de suporte:

• Estruturas de suporte rígidas – Quando a

estrutura não se deforma. Comporta-se como um

corpo rígido (muros de betão armado pouco

esbeltos, muros de gabiões).

• Estruturas de suporte flexíveis – Há que ter

em conta a flexibilidade da estrutura no seu dimensionamento (cortinas de betão ou de aço,

paredes moldadas, paredes de Berlim).


Estruras de suporte rígidas:

Muro de gravidade Muro em consola

Muro com contrafortes

contraforte


Cortina encastrada

Estruras de suporte flexíveis:

Cortina ancorada

Múltiplos níveis de

ancoragens

ficha

Cortina escorada

ancoragem

escora

tirante

Bolbo de selagem

2. Impulsos de terras

Convenciona-se que a direcção vertical

e a horizontal são direcções principais

σV=σI

σV=σI

σH=σIIσH=σII

z

Superfície do terreno Na ausência de carregamento,

num ponto à profundidade z, as tensões

são devidas ao peso do solo:

Tensões

verticais:

Tensões

horizontais:

zhV γσ =

zkk hVH γσσ ==

k – coeficiente de impulso (há várias

expressões para o seu cálculo)

Convenciona-se

k0= 1- sinφ’

Coeficiente de impulso em repouso


Estruturas de suporte rígidas

Movimento do muro

Há alívio das

tensões horizontaisHá acréscimo das

tensões horizontais

LADO ACTIVOLADO PASSIVO


σ’

τ

σ’H,aσ’V

τRotura

A B

a) Coeficiente de impulso activo

Cφ’

90º-φφφφ’

diminuição de σH

σHa (lado activo) é o valor mínimo

que σH pode ter

Envolvente de rotura de Mohr Coulomb

(Hip: solo puramente friccional)

A tensão horizontal vai diminuir até o círculo ficar tangente à envolvente de rotura de Mohr Coulomb (no ponto C)

A tensão vertical (peso próprio) éconstante no momento em que o muro se

começa a mover

H

V

σ’V

σ’H

σ’H

σ’V

A

B

H

V

σ’V

σ’H

σ’H

σ’V

A

B

VHa ''sin1

'sin1' σ

φ

φσ

+

−=

'sin1

'sin1

φ

φ

+

−=ak

ka - Coeficiente de impulso activo

σ’H,i


σ’

τ

σ’Hpσ’V

τRotura

AB

Cφ’

90º-φφφφ’

σHp (lado activo) é o valor máximo

que σH pode ter

Envolvente de rotura de Mohr Coulomb

(Hip: solo puramente friccional)

A tensão horizontal vai aumentar até o círculo ficar tangente à envolvente de rotura de Mohr Coulomb (no ponto C)

A tensão vertical (peso próprio) éconstante no momento em que o muro se

começa a mover

H

V

σ’V

σ’H

σ’H

σ’V

A

B

H

V

σ’V

σ’H

σ’H

σ’V

A

B

VHp ''sin1

'sin1' σ

φ

φσ

−

+=

'sin1

'sin1

φ

φ

−

+=pk

kp - Coeficiente de impulso passivo

σ’H,i


b) Coeficiente de impulso passivo aumento de σH

A distribuição das tensões horizontais

é linear porque éigual à distribuição das tensões verticais devidas ao peso próprio

VHp ''sin1

'sin1' σ

φ

φσ

−

+=

tensões horizontaistensões horizontais

LADO ACTIVOLADO PASSIVO

σ’H=kpσ’V σ’H=kaσ’V

Ip

Ia

h h3

H3

H

2

2

1hkI pp γ=

2

2

1HkI aa γ=

VHp ''sin1

'sin1' σ

φ

φσ

−

+= VHa '

'sin1

'sin1' σ

φ

φσ

+

−=

c) Impulso de terras



• Lado passivo

O coeficiente de impulso calcula-se tal como anteriormente

mas a envolvente de rotura de Mohr- Coulomb incluí o

termo da coesão

d) Solos coerentes

ppp khchkI '22

1 2 += γ


• Lado activo

Profundidade da

fenda de tracção:2

0)(

2

1zHkI aa −= γ

ak

cz

γ

'20

=

s

Ia

Ias

H/3

H/2


a) Carregamento uniforme

kaγH kas

3. Acção de forças exteriores

sHkHkI aatotala += 2

,2

1γ

Ia Ias


b) Carga pontual


c) Carga em linha


d) Carga em faixa

Impulso no muro:

4. Verificação da segurança


Como se admite que os muros de suporte rígidos se

comportam como um corpo rígido, a verificação da segurança é feita considerando movimentos de

corpo rígido:

• Deslizamento (movimento de translação)

• Derrubamento (movimento de rotação)

Na verificação da segurança vê-se se podem ocorrer

este movimentos admitindo que têm o sentido

correspondente à instabilidade da estrutura de suporte.

IaH3

H2 1/3Ip h=1,5mh

3

H=6,0m

Ias

Sentido do movimento

em caso de instabilidade

Fa

W

a) Deslizamento

Fa=Wtgδ

δ - ângulo de atrito solo-muro


Ia+Ias-Ip/3 < Fa

nForças instabilizantes< nForças estabilizantes

s

IaH3

H2 Ip h=1,5mh

3

H=6,0m

Ias Sentido do momento

instabilizanteW


b) Derrubamento

M(Ia)+M(Ias)-M( Ip/3) < M(W)

MO( Forças instabilizantes)< MO(Forças estabilizantes)

O

s

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