projeto de uma cortina ancorada para estabilizar um muro de arrimo rompido

137 Pages·2014·4.72 MB·Portuguese

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
ESCOLA POLITÉCNICA
Curso de Engenharia Civil

PROJETO DE UMA CORTINA ANCORADA PARA ESTABILIZAR UM MURO DE
ARRIMO ROMPIDO

Matheus Marques da Silva Leal

Projeto de Graduação apresentado ao Curso de Engenharia Civil
da Escola Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro,
como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de
Engenheiro.

Orientador: Leonardo De Bona Becker.

Rio de Janeiro
Março de 2014
PROJETO DE UMA CORTINA ANCORADA PARA
ESTABILIZAR UM MURO DE ARRIMO ROMPIDO

Matheus Marques da Silva Leal

PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE
ENGENHARIA CIVIL DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL
DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A
OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO CIVIL.

Examinado por:

Prof. Leonardo De Bona Becker, D.Sc.

Prof. Marcos Barreto de Mendonça, D.Sc.

Prof. Maurício Ehrlich, D.Sc.

Eng. Gustavo Vaz de Mello Guimarães, M.Sc.

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL
Março de 2014
ii
Leal, Matheus Marques da Silva

Projeto de uma cortina ancorada para estabilizar um
muro de arrimo rompido / Matheus Marques da Silva Leal. –
Rio de Janeiro: UFRJ/Escola Politécnica, 2014.

XIII, 124 p.: il.; 29,7 cm.
Orientador: Leonardo De Bona Becker
Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/ Curso

de Engenharia Civil, 2014.

Referências Bibliográficas: p. 108-111.

1. Estabilidade de Taludes, 2. Cortina Ancorada, 3.

Ancoragens, 4. Tirantes.
I. Becker, Leonardo De Bona. II. Universidade Federal

do Rio de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia

Civil, III. Título.

Projeto de Graduação – UFRJ/POLI/Curso de
Engenharia Civil, 2013.
1. Pré-moldado. 2. Ligação viga-pilar. 3. Ligação semi-
rígida. 4. Modelo Numérico I. Judice, Flávia Moll de Souza .
III. Universidade Federal do Rio de Janeiro, UFRJ,
Engenharia Civil. IVII. Título.

iii
Agradecimentos
Aos meus pais, meus ídolos e exemplos, por providenciarem todas as formas de apoio
para que pudesse me manter em outra cidade. Agradeço por depositarem toda sua confiança
em mim e por serem responsáveis diretos por quem eu sou.
A Bianca, minha namorada, amiga, companheira, meu refúgio. Agradeço pela
paciência e confiança durante esses anos de amadurecimento ao meu lado, me fazendo uma
pessoa melhor.
Agradeço aos amigos que encontrei na faculdade por todo o companheirismo e todas
as horas de estudo, descontração, conversas edificantes ou não e, acima de tudo, pela alegria
de saber que os levarei para toda a vida. Alexandre Leite, Bruno Pedrosa, Igor Cardoso, Luis
Fernando, Mauro Moura, Nelson Cavalcante, Thiago Sessa, Vitor Colimodio e tantos outros
que tornaram mais fáceis esses anos.
Ao meu professor orientador, Leonardo Becker, pela disponibilidade e atenção
depositadas nesse projeto construído a muitos e-mails e folhas rasuradas, além de todo o
conhecimento compartilhado ao longo da elaboração do mesmo.
Aos meus irmãos de longa data e um pouco mais distantes, porém sempre presentes,
Pedro, Bernardo e Murilo por serem quem são e estarem, sempre que possível, ao meu lado.
Aos amigos da Redav – Serviços de Engenharia, sempre solícitos e dispostos a ajudar
com todo seu conhecimento tanto prático quanto teórico, permitindo o início do meu
crescimento profissional. Agradeço, ainda, pela disponibilização dos documentos e dados
utilizados neste trabalho.

iv
Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/UFRJ como parte dos
requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.

PROJETO DE UMA CORTINA ANCORADA PARA ESTABILIZAR UM MURO DE
ARRIMO ROMPIDO

Matheus Marques da Silva Leal

Março/2014

Orientador: Leonardo De Bona Becker

Curso: Engenharia Civil

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um projeto de uma cortina ancorada
como alternativa de estrutura de contenção para a recuperação e estabilização de um talude
rompido.
O trabalho aborda diferentes alternativas de estruturas de contenção, assim como
métodos de análise de estabilidade de taludes reforçados. Para solução em cortina ancorada
apoiada em microestacas foram realizados: dimensionamento das ancoragens através de
métodos existentes na literatura técnica, análises de estabilidade de talude com o uso de
programas computacionais e dimensionamentos estrutural e da fundação da cortina.

Palavras-chave: Estabilidade de taludes, cortina ancorada, ancoragens, tirantes.
v
Abstract of Undergraduate Project presentend to Escola Politécnica/UFRJ as a partial
fulfillment of the requirements for the degree of Engineer.

DESIGN OF AN ANCHORED WALL IN ORDER TO STABILIZE A DISRUPTED
RETAINING WALL

Matheus Marques da Silva Leal

March/2014

Advisor: Leonardo De Bona Becker

Course: Civil Engineering

This work presents the development of an anchored wall project for the recovery and
stabilization of a slope failure.
Several options of retaining structures are presented, as well as methods of stability
analysis of reinforced slopes. The design of an anchored wall supported on piles is shown.
The anchors were calculated by Coulomb’s and Spencer’s Methods. Slope stability analysis
with the use of computer programs and structural and foundation dimensioning of the wall are
also shown.

Keywords: Slope Stability, anchored wall, anchors.
vi
ÍNDICE
1 Introdução ......................................................................................................................... 1
2 Métodos de análise de estabilidade de taludes ............................................................... 3
2.1 Análise por equilíbrio limite ........................................................................................ 3
2.1.1 Método das Fatias ................................................................................................. 4
2.1.2 Método de Bishop (1955) ..................................................................................... 7
2.1.3 Método de Spencer ............................................................................................... 8
2.2 Método de Coulomb .................................................................................................... 9
3 Obras de contenção ........................................................................................................ 13
3.1 Muros de arrimo ........................................................................................................ 13
3.1.1 Muros de gravidade ............................................................................................ 13
3.1.2 Muros de gabiões ............................................................................................... 15
3.1.3 Muros de concreto armado (flexão) ................................................................... 16
3.2 Solo grampeado ......................................................................................................... 17
3.3 Cortina Ancorada ....................................................................................................... 18
4 Descrição do caso ............................................................................................................ 25
5 Dimensionamento da cortina ancorada ........................................................................ 28
5.1 Obtenção dos parâmetros geotécnicos ....................................................................... 28
5.1.1 Levantamento Topográfico ................................................................................ 28
5.1.2 Sondagens à percussão realizadas ...................................................................... 31
5.2 Definição dos parâmetros do solo ............................................................................. 36
5.3 Escolha do tipo de contenção .................................................................................... 50
5.4 Especificações do material para reaterro ................................................................... 51
5.5 Descrição da cortina ancorada ................................................................................... 51
5.6 Dimensionamento da estrutura de contenção ............................................................ 59
5.6.1 Geometria das seções em análise ....................................................................... 59
5.6.2 Dimensionamento dos tirantes ........................................................................... 60
5.7 Análises Computacionais .......................................................................................... 65
5.8 Dimensionamento estrutural ...................................................................................... 75
5.8.1 Cálculo da armadura longitudinal ...................................................................... 75
5.8.2 Verificação do concreto à punção ...................................................................... 92
5.9 Dimensionamento da fundação ................................................................................. 95
6 Sistema de drenagem ................................................................................................... 100
vii
7 Detalhamento da cortina ancorada ............................................................................ 102
8 Conclusões ..................................................................................................................... 106
Referências bibliográficas .................................................................................................... 108
Anexos ................................................................................................................................... 112
ANEXO I ............................................................................................................................ 112
ANEXO II .......................................................................................................................... 115
ANEXO III ......................................................................................................................... 118
ANEXO IV ......................................................................................................................... 121
ANEXO V .......................................................................................................................... 124

ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1 - Fatia típica utilizada no método das fatias (adaptado de BISHOP, 1960) ............. 5
Figura 2.2 – Forças atuantes em uma fatia n segundo o método de Bishop (adaptado de
LAMBE & WHITMAN, 1969) .................................................................................................. 7
Figura 2.3 – Forças atuantes em uma fatia n segundo o método de Spencer (adaptado de
LAMBE & WHITMAN, 1969) .................................................................................................. 8
Figura 2.4 – Forças atuantes na massa de solo potencialmente instável segundo o método de
Coulomb (adaptado de LAMBE E WHITMAN, 1969) ............................................................. 9
Figura 2.5 - Configuração em meio homogêneo, sem aquifero, com parede vertical e ruptura
passando pelo pé (GEO-RIO, 2014) ........................................................................................ 10
Figura 2.6 – Polígono de forças atuantes na massa de solo potencialmente instável segundo o
método de Coulomb (adaptado de LAMBE E WHITMAN, 1969) ......................................... 11
Figura 3.1 – Mecanismos potenciais de ruptura (GEO-RIO, 2000) ......................................... 14
Figura 3.2 – Muros de gravidade (GEO-RIO, 2000) ............................................................... 14
Figura 3.3 – Configuração de um muro de gabiões (MOLITERNO, 1994) ............................ 15
Figura 3.4 – Exemplo de muro de flexão típico e com contrafortes (adaptado de RANZINI,
1996) ......................................................................................................................................... 16
Figura 3.5 – Exemplo de aplicação de grampos no solo .......................................................... 17
Figura 3.6 – Fases de construção de uma estrutura de solo grampeado (adaptado de ............. 18
Figura 3.7 – Cortina ancorada (CARVALHO et al., 1991) ..................................................... 19
Figura 3.8 – Exemplo de cortina ancorada (adaptado de GEO-RIO, 2000) ............................ 20
viii
Figura 3.9 – Componentes de um tirante tipo monobarra típico (www.dywidag.com.br) ...... 21
Figura 3.10 – Elementos de um sistema de ancoragem permanente típica (GEO-RIO, 2000) 21
Figura 3.11 – Emprego de microestacas de suporte na cortina atirantada ............................... 22
Figura 3.12 – Etapas da execução de uma cortina ancorada pelo método descendente
(adaptado de HACHICH et al, 1996) ....................................................................................... 23
Figura 4.1 - Foto de satélite do Cemitério Municipal de Saquarema, tirada em 23/02/2010 .. 25
Figura 4.2 - Indicação da área do cemitério submetida ao deslizamento ................................. 26
Figura 4.3 - Foto frontal após o deslizamento .......................................................................... 27
Figura 4.4 - Foto no nível do cemitério após deslizamento ..................................................... 27
Figura 5.1 - Planta topográfica da situação após limpeza do local .......................................... 30
Figura 5.2 – Sondagem SP-01 .................................................................................................. 32
Figura 5.3 – Sondagem SP-02 .................................................................................................. 33
Figura 5.4 – Sondagem SP-03 .................................................................................................. 34
Figura 5.5 – Sondagem SP-04 .................................................................................................. 35
Figura 5.6 - Perfil geotécnico transversal (SP1 - SP3) ............................................................. 37
Figura 5.7 - Perfil geotécnico longitudinal (SP1 - SP2) ........................................................... 38
Figura 5.8 - Perfil geotécnico transversal (SP2 - SP4) ............................................................. 38
Figura 5.9 – Indicação em planta das seções A, B, C, D e E ................................................... 39
Figura 5.10 - Cemitério em planta com indicação do muro deslizado (foto anterior ao
deslizamento) ........................................................................................................................... 40
Figura 5.11 - Indicação do apoio do muro de contenção sobre um talude (foto anterior ao
deslizamento) ........................................................................................................................... 40
Figura 5.12- Indicação do apoio do muro de contenção sobre um talude em vista frontal (foto
anterior ao deslizamento) ......................................................................................................... 41
Figura 5.13 - Indicação de revestimento em concreto e das fileiras de gavetas ...................... 42
Figura 5.14 - Indicação do muro deslizado e encosta na Seção A ........................................... 43
Figura 5.15 - Indicação do muro deslizado e encosta na Seção E ........................................... 43
Figura 5.16 - Representação da Seção C com a indicação da superfície o terreno (Superfície
S) .............................................................................................................................................. 45
Figura 5.17 - Representação da Seção C com a indicação da superfície de ruptura na
retroanálise (FS=1 para deslizamento por sobre a superfície S) .............................................. 45
Figura 5.18 - Seção B com indicação de nível d'água elevado ................................................ 47
ix
Figura 5.19 - Detalhe do patamar existente na Seção B ........................................................... 48
Figura 5.20 - Análise da Seção B - Busca pela superfície crítica de ruptura ........................... 49
Figura 5.21 – Planta com indicações dos painéis e respectivas seções .................................... 52
Figura 5.22 – Recomendações para espaçamento de ancoragens (GEO-RIO,2000) ............... 53
Figura 5.23 – Vista frontal simplificada do painel P2.............................................................. 54
Figura 5.24 - Vista frontal simplificada do painel P3 .............................................................. 55
Figura 5.25 - Vista frontal simplificada do painel P4 .............................................................. 56
Figura 5.26 - Vista frontal simplificada do painel P1 .............................................................. 57
Figura 5.27 - Vista frontal simplificada do painel P5 .............................................................. 58
Figura 5.28 – Corte da Seção I adotada ................................................................................... 59
Figura 5.29 – Corte da Seção J adotada ................................................................................... 60
Figura 5.30 – Gráfico comparativo (∑T x θ) entre as seções H, I e J ...................................... 64
Figura 5.31 – Resultado da análise de estabilidade da Seção I para carga de trabalho de 240
kN por tirante ........................................................................................................................... 66
Figura 5.32 – Resultado da análise de estabilidade da Seção J para carga de trabalho de 240
kN por tirante ........................................................................................................................... 66
Figura 5.33 - Resultado da análise de estabilidade da Seção J para obtenção de um fator de
segurança FS = 1,5 ................................................................................................................... 67
Figura 5.34 - Comparativo entre os ângulos das superfícies de ruptura dos métodos de
Coulomb e Spencer (Carga de trabalho = 240 kN) .................................................................. 68
Figura 5.35 – Comparativo entre os ângulos das superfícies de ruptura dos métodos de
Coulomb e Spencer (Carga de trabalho = 315 kN) .................................................................. 68
Figura 5.36 – Indicação do peso da massa de solo potencialmente instável para carga de
trabalho de 240 kN. .................................................................................................................. 69
Figura 5.37 - Polígono de forças pelo método de Coulomb, para FS=1,19 ............................. 70
Figura 5.38 – Indicação de forças atuantes na cortina considerando fundação indeslocável . 71
Figura 5.39 – Polígono de forças pelo método de Coulomb, com adição de ∑T.senω para
FS=1,50 .................................................................................................................................... 71
Figura 5.40 – Indicação do posicionamento dos tirantes em relação à estratigrafia do solo ... 74
Figura 5.41 – Correlações empíricas para a resistência ao cisalhamento por unidade de
comprimento em argilas e siltes (BUSTAMANTE & DOIX, 1985) ....................................... 75
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