Como verificar a estabilidade dos taludes através do Método de Fellenius

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O cálculo da estabilidade de taludes é um assunto abordado em disciplinas de graduação, geralmente com o nome de Obras de Terra. Diversos são os métodos de cálculo disponíveis para essa verificação na mecânica dos solos, sendo muitas vezes uma escolha do engenheiro e calculista qual deles utilizar. Na prática de escritórios de engenharia são utilizados softwares que facilitam o cálculo e nesse artigo vamos tratar sobre um dos métodos empregados  e citar softwares utilizados em escritórios de geotecnia.

O método de Fellenius juntamente com o método de bishop são chamados de métodos das fatias, sendo os mais utilizados para o estudo da estabilidade de taludes. O método de fatias consiste em:

  • Dividir o talude em fatias de base com material único.
  • As tensões da base são geradas pelo peso da fatia.
  • calcula-se o equilíbrio do conjunto pela equação de equilíbrio em relação ao centro do círculo.

A Importância do Fator de Segurança para Estabilidade de Taludes

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Os taludes são superfícies de solo que formam um ângulo com o plano horizontal, e podem ser tanto naturais quanto artificiais. Essas superfícies estão sujeitas a alguns tipos de rupturas, sendo elas por queda, por tombamento ou por escorregamento.

  • Ruptura por Queda (Fall): Ocorre devido o desprendimento do solo ou fragmentos de rochas dos taludes.
  • Tombamentos (Topples): É o movimento de rotação da massa de solo ou rochas no eixo abaixo do centro de gravidade.
  • Escorregamento (Slide): É o movimento descendente da massa de solo que ocorre na superfície de ruptura. A Figura 1 ilustra o escorregamento.

Conheça a Terra Armada e suas Vantagens para Contenção de Solos

A contenção por terra armada, também conhecida como solo reforçado, foi desenvolvido e patenteado, em 1963, pelo arquiteto-engenheiro francês Henry Vidal. A técnica de reforço de solo é composta por um maciço contido por placas pré moldadas de concreto, chamadas também de escamas, que funcionam como face da contenção. A pressão do sistema é distribuída em tiras ou fitas metálicas, as quais podem ou não ser nervuradas, presas nas placas. Essas tiras, colocadas dentro do solo na medida em que este é compactado durante a execução, resistem aos esforços por conta do atrito desenvolvido no maciço. A Figura 1 ilustra a Terra Armada.

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Figura 1 – Terra Armada. Fonte: http://cimentoitambe.com.br/

Conheça a Estaca Prancha para Contenção de Solos

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Fonte: https://redav.com.br

A Estacas Prancha é um método de contenção que pode ser utilizado tanto para contenções provisórias como definitivas. O método consiste em uma cortina de perfis, normalmente metálicos, que ficam justapostos e são cravados no solo. As estacas pranchas, assim como as cortinas, são dimensionadas encontrando o comprimento da ficha que garante a estabilidade da estrutura.  Um determinado trecho da estaca fica cravado abaixo do nível de escavação de forma a manter a estrutura estável contra a ação do empuxo de solo. 

Conheça o Muro de Alvenaria de Pedra

Os muros de alvenaria de pedra são os mais antigos muros de arrimo utilizados. Entretanto, com o passar dos anos, esse método foi perdendo sua utilização devido ao elevado custo e o emprego da alvenaria ser menos frequente, principalmente em muros com grandes desníveis. No caso de muro de pedras arrumadas manualmente, a resistência do muro é função do travamento entre blocos. Dessa forma a dimensão das pedras para estes travamentos são de extrema importância, exigindo dimensões regulares. A Figura 1 ilustra a contenção.

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Figura 1 – Muro de Pedra. Fonte: https://casaeconstrucao.org

Muros de Gabião e Tipos de Gabião para Contenção

Os Muros de gabião são estruturas de contenção por gravidade e são construídos pela sobreposição de “gaiolões” de malha de arames recozidos. Essas gaiolas são preenchidos com pedras cujos diâmetros mínimos devem ser superiores à abertura de malha para que não ocorra a saída das pedras pelos vazios. Estas gaiolas são empilhadas conforme o projeto, portanto são estruturas que demandam grandes dimensões para sua utilização. O método é executado “in loco” e empregado para faixas de altura da mesma ordem de grandeza das dos muros de gravidade. A Figura 1 ilustra aplicação de Gabião.

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Figura 1 – Aplicação de Gabião. Fonte: MACAFERRI (2012)

Como dimensionar uma contenção em Solo Grampeado

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Fonte: http://www.solotrat.com.br

Dando continuidade ao Solo Grampeado, trataremos agora sobre o seu dimensionamento. Segundo Zirlis e Pitta (1992) analisa-se o solo grampeado como um grande muro de gravidade limitado pela dimensão do chumbador. Dessa forma, o solo grampeado deve resistir ao tombamento e escorregamento resultante dos empuxos de solo. Existem diversos métodos para o dimensionamento do solo grampeado, os quais baseiam-se em modelos de equilíbrio limite e de tensão e deformação.

Conheça o Solo Grampeado e sua execução

O solo grampeado é uma técnica de contenções de solos desenvolvida em 1945 pelo professor Ladislaw Von Rabcewics, denominada de NATM – New Austrian Tunneling Method. O método consiste em após a escavação, onde o solo fica submetido a esforços do peso do material e tensões confinadas, estabilizar com a inserção de “grampos” e posterior aplicação de concreto projetado.

O concreto projetado é aplicado em conjunto com telas metálicas ou fibras de aço para melhorar a resistência aos esforços. A denominação de solo grampeado se deu em anos posteriores com o teste do NATM em diferentes tipos de solos. A execução de solos grampeados consiste no reforço com elementos semirrígidos que devem resistir a flexão composta, denominados de grampos. A Figura 1 ilustra o método.

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Figura 1 – Solo Grampeado. Fonte: http://www.costafortuna.com.br

Como dimensionar Cortinas para Contenção de Solos

O Dimensionamento da cortina consiste na determinação do comprimento do trecho enterrado da cortina, denominado de ficha, o qual é o comprimento necessário para garantir a estabilidade. O projeto de contenção deve avaliar as condições de carregamento drenado e não drenado para o cálculo de empuxos. Dessa forma a Tabela 1 resume as análises a serem realizadas com base nos tipos de solo e tipo de escavação.

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Tabela 1 – Resumo de Análises. Fonte: GERSCOVICH; DANZIGER; SARAMAGO (2016)

Conheça a contenção de solos em Cortinas

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Fonte: Autor desconhecido

As Cortinas são estruturas de contenção consideradas como estruturas esbeltas. Esse tipo de estrutura é recomendado quando não se dispõe de área suficiente para abrigar a base do muro, ou quando é necessário conter um desnível superior a 5 metros.

As cortinas são muito utilizadas em escavações para a utilização em projetos de fundação e de obras subterrâneas, como por exemplo, o Metrô, galerias, tubulações enterradas ou subsolos de edifícios.

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