Capítulo+I+-+Muros+de+Suporte
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5/14/2018 Capítulo+I+-+Muros+de+Suporte - slidepdf.com
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Universidade Politécnica/ Apolitécnica
Jorge Pindula, Engº Civil Capítulo I - Muros de Suporte.doc - 0/12
CCaappííttuulloo 11
AANNÁÁLLIISSEE EE DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMEENNTTOO DDEE MMUURROOSS DDEE SSUUPPOORRTTEE
ÍÍnnddiiccee TTeemmááttiiccoo
1. Introdução ...................... ..................... ...................... ..................... ..................... ............. 1
1.1. Definição ..................................................................................................................................... 1
1.2. Tipos de Muros de Suporte ...................................................................................................... 1
1.3. Soluções Construtivas............................................................................................................... 3
1.4. Classificação ............................................................................................................................... 5
1.4.1. Quanto à fundação ............................................................................................................. 5
1.4.2. Quanto à altura ................................................................................................................... 5
1.5. Critérios de dimensionamento ................................................................................................ 5
2. Muros de Betão Armado ......................................................................................................... 6
2.1. Tipos e Classificação ................................................................................................................. 6
2.2. Acções e Solicitações ................................................................................................................. 6
2.3. Dimensionamento ................................................................................................................... 10
2.3.1. Verificação da estabilidade Externa .............................................................................. 10
2.3.2. Dimensionamento Interno .............................................................................................. 11
Exemplo ........................................................................................................................................... 11
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Eng.ª Civil/Apontamentos Betão Pre - Esforcado
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1. Introdução
1.1. Definição
Um muro de suporte é em geral uma obra de retenção de terras apoiadas em uma fundação
superficial ou profunda usado em encontros de pontes, nos taludes, nas caves de edifícios,
etc. São usados também para ligar uma Estrada e uma ponte pela parte inferior da Estrada.
Os muros de suporte são geralmente constituídos de elementos verticais, terrapleno e ainda
elementos horizontais. Podem ser construídos em alvenaria (tijolos ou pedras) ou em betao
(simples ou armado), ou ainda, de elementos especiais.
Figura - Constituiçao dum muro de suporte
1.2. Tipos de Muros de Suporte
Existem diversos tipos de Muros de Suporte, à saber:
a) Muros de Gravidade
Os muros de gravidade são estruturas de suporte de
terras, em geral de pedra ou de betão (simples ou
armado), nas quais o peso próprio, ou este
combinado com o de parte de terras suportadas,
desempenha um papel fundamental na respectiva
estabilidade.
Estes muros são de grande rigidez sendo
desprezáveis as deformações por flexão, a estimativados impulsos é então baseada nas teorias clássicas.
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A inclinação mínima de 2% na parede jusante do muro deve-se ao facto de para mobilizar o
impulso activo ter de existir uma ligeira rotação pela base, não ficando o muro com um
aspecto de desaprumado.
b) Muro de Gabiões
Os muros de gabiões são constituídos por caixas com forma paralelipipédica, executadas em
rede de aço galvanizado, preenchidas por pedra de pequena dimensão, e constituem a
versão moderna dos muros de alvenaria.
O seu uso está a ser implementado principalmente nas redes viárias, visto ter um bom
enquadramento na paisagem.
A geometria do muro em gabião é variada sendo as mais correntes as representadas na fig.
c) Muros de terra armada
A terra armada é um processo de contenção de solos que consiste na sustentação dos
mesmos através de pequenos painéis de betão, ou em chapa de aço galvanizado, amarradas
por armaduras metálicas embebidas no terreno que serão colocadas horizontalmente,
devendo mobilizar os esforços de atrito terreno/armadura que darão a estabilidade ao
conjunto.
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Para este tipo de muro é então essencial o atrito entre armadura e terreno, por isso não é
aconselhável utilizar este tipo de contenção em terrenos de baixo coeficiente de atrito, não
sendo mesmo possível, a sua utilização em solos argilosos.
Este sistema de contenção obriga a uma remoção completa da terra a montante do muro com
uma extensão significativa, sendo por isso aconselhável apenas nas obras de elevação
artificial do terreno sujeito à contenção, como por exemplo acesso a viadutos ou elevação da
cota de estradas, etc.
d) Muros de Betão Armado (objecto de estudo)
São os muros constituídos por betão simples e armadura compondo o betão armado no qual
esta combinação dos material desempenhe a fundamentais estabilidades interna e externa.
1.3. Soluções Construtivas
Normalmente os muros de suporte são formados por uma Cortina de betão armado o qual
pode ter vários aspectos conforme as acções actuantes e a estética que se pretende.
Um muro de suporte pode resistir ao impulso das terras pelo seu próprio peso ou
"mobilizando" um certo peso de terras que funcionará solidário com o seu próprio peso.
Para grandes Alturas a laje vertical ("alma") do muro viria com grande espessura e por isso
se costuma optar por um muro com nervuras transversais (estabilizadores) ou contrafortes
convenientemente espaçados.
Neste caso a laje vertical de retenção, (a "alma") apoia, "continuamente" nos contrafortes.
Para garantir a aderência ao terreno, os muros L (e os contrafortes) têm algumas vezes um
"tacão" que garante a mobilização de todo o atrito terras-terras na base do muro.
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Quando o muro de suporte é um muro-cais ou está em área permanentemente submersa não
são de admitir ou não são, pelo menos, recomendáveis obras de retenção de betão armado
dada a possibilidade da rápida oxidação das armaduras. Por isso se usam sempre que
possível muros de blocos de betão simples que são justapostos e formam um muro de
gravidade.
Outro tipo de obra de retenção de terras são os encontros de ponte. Estes podem ser simples
muros de betão armado (ou de alvenaria) com uma mesa de apoio para receber as vigas que
constituem a estrutura principal da ponte, ou encontros do tipo "cofre" que como o nome
indica são "caixas" com quatro muros de retenção: o da frente ou muro de "testa" que recebe
os apoios das vigas principais; o muro de "tardós" que recebe os impulsos das terras do
aterro; e os muros de "ala" que retêm os cones laterais de aterro.
As dimensões de um muro são obtidas de início a partir de obras já existents estáveis.
Seguidamente são feitos cálculos de estabilidade "exterior" ou "global" e "interior" ou "local"
para confirmação e avaliação de armaduras no caso dos muros de betão armado.
Os muros muito compridos devem ser feitos por fases e intercalando as betonagens. Isto por
causa dos problemas de retracção do betão. Na zona de união é conveniente usar juntas deborracha incorporados no betão de modo a evitar infiltração.
Nos muros devem também ser colocados sistemas de drenagem usualmente denominados
barbacãs, filtros e/ou geotéxteis pois o impulso hidrostático devido à estas águas retidas é
fortemente desfavorável à estabilidade. Assim, esses drenos terão de ter granulometria
apropriada, isto é, têm de satisfazer as "condições de filtro, pois de outro modo serão
obstruídos.
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Legenda:
1-dreno
2-filtro geotextil
3-camada drenante (brita)
4-barbacãs
1.4. Classificação
1.4.1. Quanto à fundação
- Muro de suporte com sapata atrás
- Muro de suporte com sapata à frente
- Muro de suporte com sapata em ambos lados
1.4.2. Quanto à altura
- Com altura, h até 1.5m: muros pequenos com cortinas de espessura constante fina ou
espessas
- 1,5 < h ≤ 4,0m: cortinas geralmenete de espessura variável
- 4,0 < h ≤ 4,0m: cortinas com contrafortes ou com estabilizador traseiro
- h ≥ 8,0m: muros grandes combinação de contraforte e estabilizadores
1.5. Critérios de dimensionamento
Na elaboração dos projectos de contenção é necessário:
- Verificar a resistência orgânica de todos os elementos estruturais (estabilidade
interna), tanto na fase definitiva da obra como nas fases de execução, não esquecendo
verificações respeitantes à fissuração dos betões, deformações do mesmo ou esforços
adicionais provenientes de assentamentos.
- Verificação do equilíbrio estático do conjunto da obra e também de cada um dos
conjunto parcelares que a compõem.- Verificação da estabilidade dos maciços (sejam eles activos ou passivos)
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- Finalmente, e não descursando a necessidade de outros critérios aqui não
mencionados, consoante a observação das características do terreno poderá ser
necessário verificar os efeitos de uma possível percolação subterrânea com
arrastamento de partículas dos maciços, que provocarão inevitáveis assentamentos; apresença de camada mole no fundo da fundação; inclinações de estratos favorecendo
o escorregamento; grandes gradientes de escoamento da camada aquífera, que
exigem um correcto dimensionamento para a estabilidade geral da obra.
2. Muros de Betão Armado
2.1. Tipos e Classificação
- Muros armados verticalmente: h ≤ 3,5m
- Muros armados horizontalmente: h > 3,5m
- Muros armados em cruz
2.2. Acções e Solicitações
De um modo geral as solicitações a considerar no dimensionamento de um muro são:
- Determinação dos impulsos activos e passivos, não esquecendo a força de percolação
quase sempre presente e geralmente favorável ao impulso activo e desfavorável ao
impulso passivo, isto é, contra a segurança
- Pressão directa da água;
- Cargas e sobrecargas, actuando directa ou indirectamente na obra, e não esquecendo
ainda as sobrecargas previstas durante a execução da obra;
- Reacções de tirantes e escoramentos;
- Reacções do terreno após a libertação de escoramentos ou ancoragens provisórias;
No caso de haver tráfego há que considerar cargas concentradas das rodas dos veículos no
topo do terrapleno, as quais algumas vezes são substituídas por cargas distribuídas
"estaticamente equivalentes".
Por outro lado, nos muros-cais há que contar sempre com uma diferença de níveis de água
dentro e fora do aterro, devida ao efeito da maré.
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No caso dos encontros de ponte há que contar com todas essas forças e ainda com as
reacções dos aparelhos de apoio que além de forças normais (verticais) têm forças
horizontais: frenagem, lacete e forças do vento no tabuleiro e no combóio.
2.2.1. Impulso do terreno
22
2h
k h
k h I t aat a ××=×××= γ γ
2
2h
k I t p p ××= γ
Onde, γt - Peso específico do terreno
O impulso passivo é eventual e só deve ser considerado em caso de confiança no terreno
existente à frente do muro (não remexido pelo movimento de terras quando do seu fabrico).
Também, se:
( ) ( )δ δ γ coscos2
2
at aah I h
k I =××=
( ) ( )δ δ γ cos2
2
at pav I senh
k I =××=
De qualquer modo, é do lado da segurança admitir sempre: I av= 0 e I ah= I a . Por outro lado,
sendo sempre muito pequeno, não hà prejuízos económicos com significado nesta
simplificação.
2.2.2. Impulso das águas
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2
2
22
h I O H O H ×= γ
É conveniente recordar a igualdade entre o impulso horizontal e peso da água (efeito
hidrostático), distinguindo com o que se passa com o terreno (efeito não hi drostático), ou
seja, o peso do terreno é uma grandeza distinta do seu impulso sobre o paramento (na
verdade é o peso do terreno multiplicado pelo seu coeficiente de impulso horizontal, seja
activo, passivo ou neutro).
Na generalidade dos casos, é mais gravoso o impulso da água que o do próprio terreno, no
que respeita ao impulso activo, já que o seu coeficiente assume valores entre 0.2 e 0.4,
normalmente.
2.2.3. Impulso de sobrecargas uniformemente distribuídas
hqk I aah ××=
Há que verificar se o efeito da sobrecarga resulta num benefício para a estabilidade do muro,
caso em que não deve ser considerada, já que a mesma pode nem sempre está presente. Na
verdade, a acção da sobrecarga sobre o terreno propaga-se até à sapata, pelo que este efeito
pode ser mais favorável que o do impulso horizontal que a mesma provoca, sendo, então, do
lado da segurança não a contabilizar.
Contudo, se esta sobrecarga tiver características de carga permanente, terá que ser tida em
conta, mas não majorada de for positiva.
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2.2.4. Peso do terreno
t t t V P γ ×=
2.2.5. Peso da água
Deve-se ter o cuidado se considerar se a presença da água no terreno irá actuar como uma
acção favorável ou desfavorável.
Assim, se a água não descer ab aixo do nível inferior da sapata e estiver sempre presente,deverá ser considerada pois é desfavorável. Contudo, se tiver algum efeito ascendente
(existir abaixo da face inferior da sapata) poderá ter resultante favorável, dado o efeito de
imersão da sapata (tendo-se que retirar ao peso próprio do betão armado o da água), e terá
que se verificar se deverá entrar no cálculo, salvaguardando a segurança.
No caso do seu efeito ser desfavorável a presença da água surge, em termos de
quantitativos, no peso do terreno admitindo este como saturado.
sat t t sat t V P,,
γ ×=
2.2.6. Peso da estrutura
eee V P γ ×=
2.2.7. Peso da sobrecarga
it g AV P ×=
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Este peso será eventual, pois só deverá ser considerado se estiver sempre presente no
terreno em cima da sapata do muro (ver impulso da sobrecarga).
2.3. Dimensionamento
2.3.1. Verificação da estabilidade Externa
Designa-se por estabilidade "exterior" a estabilidade do muro como um todo. No âmbito da
estabilidade exterior uma das verificações a realizar refere-se à segurança contra o
"derrubamento" ou rotação.
Há ainda um impulso Ip oposto ao primeiro devido ao facto de que o muro tem, em geral, a
sua base enterrada a certa profundidade. Não é, porém, recomendável contar com esse
impulso uma vez que por via de regra essas terras na frente do muro podem ser removidas
por exemplo para instalação de canalizações ou logo aquando da construção do muro ter
sido feito o aterro no tardós do muro antes de se aterrar na frente como seria de boa regra
construtiva.
Os momentos devidos ao peso próprio e terras aderentes (Me) dizem-se "estabilizadores" e
os momentos devidos ao impulso activo, ao impulso da água no tardós e gradientes
hidráulicos, dizem-se "derrubadores".
O coeficiente Fsd de segurança ao derrubamento define-se pelo coeficiente:
∑∑
=d
e
sd M
M
F
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onde
Ʃ Me é a soma dos momentos estabilizadores e
Ʃ Md é a soma dos momentos derrubadores (em relação à aresta A).
Em geral para haver estabilidade ao derrubamento exige-se que Fsd > 1,5 ou 2.0
2.3.2. Dimensionamento Interno
A estabilidade interior diz respeito às armaduras (e dimensões mínimas nas espessuras) se o
muro é de betão armado. Se o muro é de alvenaria diz respeito às tensões nas alvenarias
que, em geral, terão de ter de compressão, podendo em condições excepcionais, admitir-seredução na secção desde que a tensão na aresta mais comprida continue suficientemente
baixa.
Exemplo
Dimensionar um muro de Suporte em betão armado
encastrado na fundacao e livre no topo, destinada a
realizar um desnível de 3,5metros e sujeito asobrercargas do tipo pavimento rodoviário. A largura
do muro e de 30metros. Material: B20/A400
Caracteristicas do solo (silte arenoso): γ=18kN/m3;
ka=0,30; θ=(30º - 35º); σsolo,sd=300kPa