aula 03 analise de estabilidade
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OBRAS DE TERRA
2° SEMESTRE, 2015
1
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SINAIS DE INSTABILIDADE
Embarrigamento da Face do Talude
Usualmente de difícil detecção (vegetação, magnitude)
Deformações lentas
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SINAIS DE INSTABILIDADE
Trincas ou Fissuras na Cristatrincas
Remediação imediata: fechamento das trincas.
Surgimento de tensões negativas
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SINAIS DE INSTABILIDADE
Perda de Verticalidade (Prumo) de Árvores, Postes, etc.
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SINAIS DE INSTABILIDADE
Água Minando no Talude com Partículas de Solo
carreamento de partículas
Remediação imediata: sistema filtro-drenante.
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OBJETIVOS DA ANÁLISE DE ESTABILIDADE
Determinar as condições de estabilidade do talude (Margem de estabilidade)
Investigar os mecanismos potenciais de ruptura
Determinar a susceptibilidade do talude a diferentes mecanismos de ativação
Definir a efetividade das possíveis soluções
Projetar taludes ótimos nos aspectos de segurança, confiabilidade e economia.
Ferramentas: Ábacos, cálculos manuais, planilhas de cálculo, software.
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MÉTODOS DE ANÁLISE
MÉTODOS ANALÍTICOS:
Equilíbrio Limite, Análise Limite, Linhas de Deslizamentos, entre outros;
MÉTODOS NUMÉRICOS:
Elementos Finitos, Diferenças Finitas, Elementos de Contorno, e outros;
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MÉTODOS DE ANÁLISE
Independentemente da geometria da superfície de deslizamento, só há estabilidade quando a ação for inferior à resistência mobilizada na superfície de rotura idealizada.
Solicitações atuantes < Resistência
Resistência ao cisalhamento ∑ de momentos∑ de Forças
Resistência
Solicitações atuantes Peso da massa de solo em rotura Sobrecargas → efeito desfavorável
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METODOS DE ANÁLISE
Em dimensionamento de taludes considera-se um fator de segurança FS = 1,5.
FS → Não é constante, pode variar com o tempo
FATOR DE SEGURANÇA (FS)
𝐹𝑆=∑ 𝐹𝑅𝐸𝑆𝐼𝑆𝑇𝐸𝑁𝑇𝐸𝑆
∑ 𝐹 𝐴𝑇𝑈𝐴𝑁𝑇𝐸𝑆
𝐹𝑆=∑𝑀𝑅𝐸𝑆𝐼𝑆𝑇𝐸𝑁𝑇𝐸𝑆
∑𝑀 𝐴𝑇𝑈𝐴𝑁𝑇𝐸𝑆
Superficies de ruptura planas Superficies de ruptura circulares
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MÉTODOS DE ANÁLISE
FATOR DE SEGURANÇA (FS)
O fator de segurança também pode ser determinado a partir da resistência ao cisalhamento:
𝐹𝑆=𝜏𝐷𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛 í 𝑣𝑒𝑙
𝜏𝑀𝑜𝑏𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎
=𝑐+𝜎 𝑡𝑔𝜑𝜏𝑚
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MÉTODOS DE ANÁLISE
MÉTODOS DE EQUILÍBRIO LIMITE
Avalia as condições de equilíbrio da massa de solo num estado de ruptura iminente.
HIPÓTESES BÁSICAS:
Superfície de ruptura → Predefinida e de geometria qualquer
Talude em condição de ruptura iminente: Equações de equilíbrio estático são válidas, ruptura brusca
Validade do critério de ruptura (Mohr – Coulomb) ao longo da superfície de ruptura considerada
FS é constante ao longo de toda a superfície de ruptura considerada
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MÉTODOS DE ANÁLISE
A análise é feita comumente em 2D, considera a seção mais crítica (ex. seção de altura máxima), desconsidera efeitos de confinamento (análise 3D)
MÉTODOS DE EQUILÍBRIO LIMITE
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MÉTODOS DE ANÁLISE
Limitações das análises de EQUILÍBRIO LIMITE que são:
Nenhum bloco pode rotar ou deslizar simultaneamente. Só as colunas continuas podem ser analisadas. Não é
permitido o deslizamento das juntas ou derrubamento dos blocos individuais, definidos pelas juntas na coluna de rocha.
Os blocos de rocha são rígidos (não deformável). A ubicação e mergulho do plano basal de ruptura devem
ser assumidos prévio à análise. O método não considera para a tensão não linear de
deslocamento, ao longo das juntas. A geometria do talude é restrita aos passos da análise e à
largura do bloco.
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MÉTODOS DE ANÁLISE
Casos considerados no estudo da instabilidade de taludes:
Taludes infinitos Taludes circulares
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MÉTODOS DE ANÁLISE
EQUILÍBRIO LIMITE (Método do talude infinito):
Talude infinito → A relação entre as suas grandezas geométricas, extensão e espessura for muito grande.
A linha potencial de ruptura é paralela à superfície do terreno. Eles podem ser maciços homogêneos ou estratificados → estratos devem ter os planos de acamamento paralelos à superfície do talude.
A determinação de FS é feita a partir do critério de resistência, considerando-se as tensões atuantes na base de uma fatia vertical genérica ABCD de largura unitária, no caso geral de NA qualquer (admitido paralelo à superfície do terreno – NT e à superfície de ruptura - SR).
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MÉTODOS DE ANÁLISE
EQUILÍBRIO LIMITE (Método do talude infinito):
H
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MÉTODOS DE ANÁLISE
Forzas atuantes numa fatia de largura L, devido apenas à ação do peso (W)
EQUILÍBRIO LIMITE (Método do talude infinito):
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MÉTODOS DE ANÁLISE
EQUILÍBRIO LIMITE (Método do talude infinito):
O peso W pode ser decomposto em:
Na = W cos b= g LH cos b
Força perpendicular ao plano AB = Na
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MÉTODOS DE ANÁLISE
EQUILÍBRIO LIMITE (Método do talude infinito):
O peso W pode ser decomposto em:
Ta = W sen b = W g LH sen b.
Força paralela ao plano AB = T. → força que tende a causar o deslizamento ao longo do plano.
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MÉTODOS DE ANÁLISE
EQUILÍBRIO LIMITE (Método do talude infinito):
Tensão normal efetiva
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MÉTODOS DE ANÁLISE
EQUILÍBRIO LIMITE (Método do talude infinito):
Tensão de cisalhamento efetiva
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MÉTODOS DE ANÁLISE
EQUILÍBRIO LIMITE (Método do talude infinito):
Para solos granulares, c' = 0, e o fator de segurança, se toma igual a (tg f')/(tg b) → Em um talude infinito em areia, o valor F é independente da altura H e o talude permanece estável enquanto b < f'.
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MÉTODOS DE ANÁLISE
EQUILÍBRIO LIMITE (Método do talude infinito):
Se um solo possui coesão e atrito, a profundidade do plano ao longo do qual o equilíbrio critico ocorre pode ser calculada substituindo-se FS = 1 e H = Hcr.
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MÉTODOS DE ANÁLISE
EQUILÍBRIO LIMITE (Método do talude infinito):
Se houver um estado constante de percolação através do solo e a lâmina de água no solo coincidir com a superfície do solo.
gsat → Peso específico saturado do solog' = gsat - gw → Peso específico submerso do solo
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MÉTODOS DE ANÁLISE
EQUILÍBRIO LIMITE (Método do talude infinito):
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MÉTODOS DE ANÁLISE
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MÉTODOS DE ANÁLISE
EXEMPLO: Para o talude infinito em mostrado, determine:a) O fator de segurança contra deslizamento na interface
solo-rocha.b) A altura, H, que fornecerá um fator de segurança de 2
contra deslizamentos ao longo da interface solo-rocha.
estado de percolação constante