21- Solo reforado: terra armada

a) Componentes

Solo de aterro arenoso ( passandona peneira #200).

Elementos de reforo: tiras metlicas co-nectadas aos elementos de face, estendendoat o interior do macio.

Elementos de face: placas de concreto. Nopossuem funo estrutural. Impedem insta-bilizaes locais e eroso da face.

b) Vantagens

Fcil adaptao a vrios tipos de taludes

Estrutura flexvel, suporta grandes deforma-es da fundao

Acabamento da face pode ser adaptado paraatender requisitos de aparncia.

c) Princpio de funcionamento

Incorporao de elementos resistentes tra-o ao solo

Transferncia de esforos se d por atritoentre o solo e o reforo

Resulta num material composto com maiorresistncia que pode ser definido como co-esivo anisotrpico.

no aterroTensesTenses

no macio

F

F

13

3

1

3

Equilbrio do elemento: tenso de cisalha-mento na interface:

onde b a largura da tira de reforo e T afora de trao atuante.

A mxima tenso de cisalhamento que podeser desenvolvida funo da tenso normal

sobre o reforo e do ngulo de atrito na in-terface.

Para que ocorra a mobilizao total de necessrio que haja um deslocamento rela-tivo entre o solo e o reforo.

d) Comportamento

O macio reforado se divide em duas zo-nas: zona ativa e zona resistente.

O solo na zona ativa est na iminncia deruptura. A ruptura impedida pelo reforo.

O solo na zona resistente atua como anco-ragem do reforo.

A linha divisria entre as duas zonas corres-ponde superfcie potencial de ruptura.

Zona ativa Zona deancoragem

T

T

L

H

Linha de T

max

0

al

max

e) Atrito solo-reforo

O atrito entre o solo e o reforo depende de:

ngulo de atrito interno do solo

Coeficiente de atrito entre o solo e o metal

Dilatncia do solo sob efeito do cisalha-mento

Coeficiente de atrito aparente:

onde o aumento da presso verticaldevido dilatncia.

O valor de depende de:

Compacidade do solo: maior compacidade,maior .

Superfcie das tiras de metal: tiras comnervuras resultam

maior que tiras li-sas.

Sobrecarga: quanto maior , menor .

Tipo do solo: areias mais finas apresen-tam menor dilatncia.

f) Dimensionamento

Estabilidade externa: solo + reforo age comomuro de gravidade. Verificaes de escor-regamento, tombamento, presses na fun-dao e ruptura global.

Estabilidade interna: cada camada de re-foro verificada quanto ruptura do re-foro e quanto ao seu arrancamento atravsdo equilbrio local.

Pr-dimensionamento:

paraestruturas convencionais;

paraestruturas especiais.

Ficha ou

T

T

0,6H

K

z

6 m

K K0a

max

0

0,3H

L

H0,2H

Esforo de trao mximo atuante:

onde o coeficiente de empuxo, oespaamento vertical do reforo (em geral

).

calculado pelo equilbrio do bloco de

solo-reforo acima do nvel analisado, con-siderando seu peso prprio e o empuxo ativosobre esse bloco.

varia entre no topo do macio a

na profundidade de . A partir da

(valores experimentais).

O nmero de fitas por unidade de compri-mento:

onde a resistncia trao da fita e

a 2 o coeficiente de segu-rana.

Esforo necessrio para o arrancamento dafita:

onde a distncia entre a face e a super-fcie potencial de ruptura. Assim:

O valor de varia desde na superfcieat a 6 m de profundidade (valoresexperimentais).

Coeficiente de segurana contra o arranca-mento da fita:

22- Solo reforado comgeotxtil

Pode-se tambm utilizar mantas geotxteis (te-cidas ou no tecidas) como material de reforodo macio.

O dimensionamento semelhante ao usado nosolo reforado com tiras metlicas.

Supe-se uma superfcie potencial de rupturaplana separando a zona ativa da zona resis-tente.

qzona ativa

zona resistente

sup. potencial de ruptura

H

L

45 + /2

La

0

A tenso horizontal atuante sobre a face hi-pottica do muro dada por:

onde

o coeficiente de empuxo ativo de Rankine e

o valor da sobrecarga uniforme atuante sobreo macio.

No caso de paramentos inclinados:

O coeficiente de segurana contra a ruptura doreforo dado por:

onde a fora de trao admissvel noreforo e o espaamento vertical.

O coeficiente de segurana contra o arranca-mento do reforo dado por:

onde o comprimento de ancoragem e o ngulo de atrito entre o solo e o reforo.

necessrio calcular tambm o comprimentosuplementar de manta para o envelope de solo

na extremidade externa:

O comprimento mnimo .

23- Taludes reforados com geo-txteis

a) Taludes ngremesPara taludes com grande inclinao ( )o dimensionamento segue o mesmo roteiro deuma conteno em solo reforado com geotx-til

b) Taludes suavesPara taludes suaves, considera-se a ruptura aolongo de superfcies curvas, normalmente cir-culares. Pode-se utilizar o mtodo das lamelas,adicionado-se uma fora horizontal , corres-pondente ao esforo de trao admissvel namanta, agindo na lamela.

12

3

n

O

Rc

Sup. de ruptura

Td

y

A fora o mnimo entre a resistncia rup-tura da manta e a resistncia ao arrancamento.O coeficiente de segurana contra a ruptura dotalude :

onde o nmero de lamelas e o nmerode camadas de reforo. Como ,

24- Solo grampeado

Nesse tipo de estrutura, o reforo constitudopor barras metlicas fixadas no macio por meiode escavao de um furo e injeo de calda decimento.

O revestimento externo executado normalmenteem concreto projetado sobre tela metlica.

O dimensionamento pode ser feito de modo se-melhante ao utilizado no solo reforado com ti-ras metlicas.

A resistncia ao arrancamento dada por:

onde

o coeficiente de empuxo.

Deve-se notar que no caso do solo grampeadoo reforo em geral no horizontal. Tem umainclinao de

Um mtodo mais indicado utiliza pesquisa desuperfcie de ruptura crtica como nas anlisesde estabilidade de taludes.

Alguns mtodos consideram tambm a contri-buio do reforo na resistncia ao cisalhamentoao longo da superfcie potencial de ruptura.

H muita controvrsia sobre o mtodo de di-mensionamento mais confivel. Em muitos ca-sos o dimensionamento feito de forma emp-rica.

25- Cortinas

a) Caractersticas

Estruturas planas embutidas no solo de fun-dao, submetidas a esforos de flexo eforas cortantes.

O desnvel formado geralmente por esca-vao em um dos lados da estrutura.

A estabilidade fornecida, ao menos parci-almente, pela poro da estrutura embutidano solo abaixo da escavao.

Podem estar associadas a um sistema desuporte adicional, como escoramento ou ati-rantamento.

b) Tipos de cortinas

Estacas-prancha: perfis metlicos cravadosno terreno, formando uma estrutura cont-nua.

Perfil pranchado: Estacas metlicas de per-fil H cravadas no solo espaadas e em li-nha, antes da escavao. medida que aescavao avana, so colocadas pranchasde madeira entre as estacas.

Estacas justapostas: estacas de concretomoldadas in loco, uma ao lado da outra, for-mando uma parede contnua.

Parede diafragma: painis de concreto ar-mado, moldadas in loco, em furos execu-tados no terreno por equipamentos especi-ais. As placas so executadas em seqn-cia, formando uma parede contnua.

26- Cortinas em balano

As cortinas em balano resistem ao empuxo devidoao seu engastamento no solo. necessrio existiruma fixa mnima para garantir a sua estabilidade.

Centro de rotao

Empuxo ativo

Empuxo passivo Contraempuxo

Distribuio simplificadaDistribuio de pressesDeslocamento da cortina

A determinao da fixa mnima pode ser feita pelomtodo simplificado de Blum, atravs da verificaode tombamento da cortina.

Presses ativasPresses passivas

EcR

H

O

f

0,2 f

G

Essa determinao feita em passos:

Determinar, por tentativas, a posio do pontoR, pelo coeficiente de segurana contra o tom-bamento definido como

onde o momento resultante das presseslaterais ativas at o ponto O, em relao a R;e

o momento resistente lquido entre oponto O e o ponto R.

Ao ponto R somar a fim de prover umcomprimento de ficha capaz de mobilizar o con-tra empuxo .

Para se determinar o mximo momento atuante nacortina:

Determina-se o ponto G, onde a fora cortante nula, a rea da poro do diagrama direitase iguala ao da esquerda.

Calcula-se o momento resultante das presseslaterais at esse ponto.

27- Cortina atirantada

Para se vencer alturas maiores, associam-se as cor-tinas a estruturas de apoio intermedirias, tais comotirantes. No caso de cortinas com apenas um nvelde tirantes necessrio determinar a carga atuanteno tirante e a ficha mnima.

H dois modelos estticos bsicos usados no di-mensionamento: extremidade inferior apoiada e ex-tremidade inferior engastada.

a) Extremidade apoiada:

Presses ativasPresses passivas

H

T

P

Ala

lp

A ficha mnima determinada por tentativas

atravs do coeficiente de segurana contra ogiro em torno do ponto de fixao do tirante:

onde e so as resultantes das presseslaterais direita e esquerda da cortina.A fora horizontal aplicada no tirante obtidapelo coeficiente de segurana contra o deslo-camento:

Deve-se lembrar que os tirantes so em geralinclinados e a fora total no tirante deve ser talque fornea uma componente horizontal iguala

.

b) Extremidade engastada.Neste caso considera-se que ficha suficientepara prover um engastamento da cortina na suaextremidade inferior. Assim, haver um pontode inflexo na elstica da cortina abaixo da su-perfcie da escavao. Nesse ponto o momentofletor na cortina nulo.

Presses ativasPresses passivas

H

T

P

Ala

lp

P1

T

B

x

HtLW

t

Presses laterais Vigas equivalentes

O dimensionamento utiliza o mtodo da vigaequivalente que divide a cortina em dois tre-chos: um abaixo e outro acima do ponto deinflexo. So executados os passos:

Determinar o comprimento at o ponto deinflexo, onde o momento nulo. O valor de

depende do ngulo de atrito do solo

Determinar o vo da viga equivalente superiorentre o ponto de fixao do tirante e o ponto deinflexo:

Determinar a carga total sobre o vo, pelarea do diagrama de presses laterais.

Calcular o momento mximo, como viga sim-plesmente apoiada e carga no centro:

Calcular a fora cortante no ponto de infle-xo por equilbrio de momentos em relao aoponto de fixao do tirante.

Calcular a ficha total utilizando:

Calcular a fora necessria no tirante pelocoeficiente de segurana contra o deslocamento:

28- Cortina com vrios apoios

Para grandes desnveis pode-se utilizar dois ou maisnveis de tirantes no suporte da cortina.

Bulbo de ancoragem

CaboCortina

Nesse caso, os deslocamentos no solo no so su-ficientes para mobilizar toda a resistncia ao cisa-lhamento disponvel.

O dimensionamento da cortina e dos tirantes feitoutilizando diagramas de presso empricos basea-dos na medio das foras atuantes nos apoios dacortina. Esses diagramas so envoltrias aparen-tes das medies feitas em escavaes escoradas.

Areias Argilas moles a mdias Argilas rijas

0,25 H

0,75 H

0,25 H

0.5 H

0,25 H

h h h

A presso lateral mxima dada por:

Areias:

Argilas moles a mdias:

,

onde para argilas plsticas e

se

e se houver argila mole abaixo dofundo da escavao.

Argilas rijas:

A fora aplicada nos tirantes determinada atravsde reas de influncia atribudas a cada ponto deapoio.

29- Tirantes

Tirantes so elementos de apoio formados por umcabo ancorado a grande distncia do ponto de fixa-o por um bulbo de ancoragem. O bulbo de anco-ragem em solo executado atravs da injeo decalda de cimento.

Os componentes de um tirante so:

Cabea: parte do tirante que suporta a estru-tura, onde aplicada a fora de proteno.

Trecho livre: a parte do cabo livre da calda deinjeo.

Trecho ancorado: a parte do tirante que trans-mite os esforos ao terreno. A transferncia decarga se d por atrito ao longo do bulbo de an-coragem.

O dimensionamento dos tirantes consta de:

Determinao da fora de trabalho aplicada

Determinao do comprimento necessrio dobulbo de ancoragem:

onde o dimetro do furo, o compri-mento do bulbo,

a aderncia entre a caldade cimento e o solo (pode ser tomado comoigual coeso do solo), a profundidade docentro do bulbo e o aumento da tenso

normal devido presso residual de injeo (5a 10 vezes ).

Determinao do comprimento livre, de tal formaque o bulbo de ancoragem fique fora da cunhaativa.

30- Estacas-raiz e microestacas

So estacas de pequeno dimetro injetadas no ter-reno em grupo, formando em conjunto com o soloum bloco coeso. So usadas em estabilizao detaludes e como estruturas de reforo do terreno.

a) Estacas-raiz: so estacas moldadas in loco emfuros revestidos, em que se aplicam injeesde ar comprimido no topo da estaca logo apsa moldagem. Ao mesmo tempo o revestimento extrado.

b) Microestacas: so estacas executadas com atecnologia de execuo de bulbos de ancora-gem de tirantes injetados. Aps a perfuraodo terreno inserido um tubo de injeo no furoe o espao circundante preenchido com ar-gamassa de cimento e areia. Aps a cura docimento executada a injeo de calda de ci-mento atravs de vvulas existentes no tubo deinjeo.

As principais caractersticas desses dois tipos deestaca so:

Podem ser executadas com inclinaes de 0 a

.

Geralmente possuem maior densidade de ar-madura que as estacas normais.

A transferncia de carga se d principalmentepor atrito lateral. Assim, podem ser usadastanto em compresso com em trao.

Na estabilizao de taludes, essas estacas podemser executadas em grupos formando estruturas dearrimo que interceptam a parte instvel do talude. Otopo das estacas pode ser ligado por um reticuladode concreto, que d maior rigidez ao conjunto.

Estacas injetadas

Viga de coroamento

Outra forma de emprego como reforo do solo,quando as estacas agem como armadura para osolo, interceptando a superfcie potencial de rup-tura.