Taludes - Mecânica dos Solos

Taludes - Mecânica dos Solos

(Parte 1 de 3)

Faculdades Kennedy Curso de Engenharia Civil

Belo Horizonte Novembro/2010

Grupo:

Breno Passos Denise Leite Eliton Alves Hezron Abreu Marcelo Rodrigues Mauro Saraiva Reinaldo Xavier

Taludes Naturais e artificiais – Obras de Estabilização

Trabalho apresentado à disciplina de Mecânica dos Solos I, parte do curso de Graduação em Engenharia Civil da Faculdade Kennedy, ministrada pelo professor Sérgio P. Araújo.

Belo Horizonte Novembro/2010

Sumário

1- Introdução 2- Definição de Taludes 3- Fatores Geológicos e ambientais formadores de encostas 4- Principais ações instabilizadoras 5- Obras mais convenientes de estabilização 6- Influência da vegetação 7- Exemplo de obras de estabilização 8- Bibliografia

1- Introdução

Um número incontável de pessoas trafega pelas estradas de Minas Gerais. Pensar em nível de pais ou de todo o mundo produziria uma discussão metafísica, o que foge de nosso propósito, então reduziremos o exemplo para as estradas de Minas. E esse incontável número diário de motoristas é submetido a igualmente incontáveis situações, imprevistos e paisagens. Um dos participantes desse grupo, retornando de uma viagem pela BR 381, mais precisamente próximo a cidade de Três Corações, passou por uma situação nada agradável: tarde chuvosa, e após uma curva deparou com um grande volume de terra sobre o asfalto. Após todo o desenrolar da cena, essa pessoa diz, em alto e bom som: “Nossa, o barranco desceu!”. Vocabulário aceitável pelo susto e época, mas que hoje seria considerado um pecado acadêmico. Barranco? Desceu?

Nosso trabalho tem por objetivo definir taludes e suas formações, falar sobre as ações instabilizadoras e opções de estabilização, influência da vegetação nos taludes e por fim exemplificar obras estabilizadoras.

2- Taludes

Podemos definir talude como uma superfície de solo exposta que forma um ângulo com a superfície horizontal. Podem ser classificados como artificial ou natural. Os taludes naturais são comumente conhecidos como encostas e sua denominação feita através de estudos geotécnicos. Formados há muitos milhões de anos e encontrados principalmente nas encostas de montanhas.

Já os taludes artificiais são os declives de aterros diversos construídos pelo homem, onde as ações humanas alteram as paisagens primeiras, atuando sobre os fatores ambientais, modificando a vegetação, alterando topografias, podendo inclusive alterar o clima da região.

3- Fatores geológicos e ambientais formadores de encostas

As encostas são formadas por um manto de material decomposto ou manto de intemperismo sobre uma superfície rochosa. Em algumas situações entre o manto de intemperismo e o substrato rochoso há um limite gradativo. Os fatores naturais podem atuar isolados ou em conjunto durante o processo de formação de um talude natural respondendo pela estrutura característica destes maciços. Podemos classificar esses fatores em dois grupos: Geológicos e ambientais.

3.1- Geológicos: Litologia, estruturação e geomorfologia: São responsáveis pela constituição química, organização e modelagem do relevo terrestre; à ação deles, soma-se a dos fatores ambientais. Assim, a litologia, com os constituintes dos diversos tipos de rocha, a estruturação dos maciços – através dos processos tectônicos, de dobras, de falhamento, etc., e a geomorfologia – tratando da tendência evolutiva dos relevos.

3.2- Ambientais: Clima, topografia e vegetação: Não devem ser considerados isoladamente dos fatores geológicos, e tem como principal agente a erosão, influenciada pelo clima, topografia e vegetação.

Na figura acima a força S é a força da água que corre superficialmente e produz a erosão do terreno e em alguns casos a voçoroca. A força E é a força denominada EMPUXO e ela empurra uma parte do terreno para fora do talude, causando desastres. A força N é a força da água que percola (anda) dentro do maciço do talude. A força da água arrasta as partículas finas da terra deixando no lugar vazios que irão produzir o adensamento do terreno. Forma-se lama dentro do talude e este desliza sobre essa lâmina de lama.

4- Principais ações instabilizadoras

4.1- Erosão: Pode ocorrer em talude de corte e aterro, sendo em sulcos ou diferenciadas, também de forma longitudinal ao longo da plataforma; podem ocorrer de forma localizada e associada a obras de drenagem (conhecidas como ravinas e voçorocas) e internas em aterros (também conhecidas como piping).

Essas ocorrências causam nos taludes deficiência tanto de drenagem como da proteção superficial; concentração de água superficial e/ou intercepção do lençol freático e deficiência ou inexistência de drenagem interna.

4.2- Escorregamento devido à inclinação: Estes escorregamentos ocorrem sempre que a inclinação do talude excede aquela imposta pela resistência ao cisalhamento do maciço e nas condições de presença de água. A prática tem indicado, para taludes de corte de até 8m de altura, constituídos por solos, a inclinação de 1V: 1H como a mais generalizável. Os padrões (inclinações estabelecidas empiricamente, como referência inicial) usuais indicam as inclinações associadas aos gabaritos estabelecidos nos triângulos retângulos mostrados a seguir:

Padrões de inclinação para talude.

uso concomitante de outra técnica

Estes gabaritos são freqüentemente usados na prática da Engenharia, porém, para um grande número de casos de taludes não se obtém a sua estabilidade com estas inclinações, sendo necessário a realização de uma análise da estabilidade e estudo para o

4.3- Escorregamento por descontinuidades: O contato solo-rocha constitui, em geral, uma zona de transição entre esses materiais. Quando ocorre um contraste de resistência acentuado entre eles, com inclinação forte e, principalmente, na presença de água, a zona de contato pode condicionar a instabilidade do talude. Ou seja, não há uma ligação forte entre o solo com a rocha, ocasionando o escorregamento.

As descontinuidades geológicas, presentes nos maciços rochosos e em solos de alteração, constituem também planos ao longo dos quais pode haver escorregamento, desde que a orientação desses planos seja em sentido à rodovia.

4.4- Escorregamentos por percolação de água: Os escorregamentos, devidos à percolação d’ água são ocorrências que se registram durante períodos de chuva quando há elevação do nível do lençol freático ou, apenas, por saturação das camadas superficiais de solo. Identificamos que essa seja a causa do imprevisto que ocorreu de um dos integrantes de nosso grupo de estudo: saturação da camada superficial do talude, seguido de escorregamento na BR-381. Quando os taludes interceptam o lençol freático, a manifestação, eventual, da erosão interna pode contribuir para a sua instabilização.

4.5- Escorregamento em aterro: O projeto de um aterro implica na consideração das características do material com o qual vai ser construído, como também das condições de sua fundação. Quando construídos sobre rochas resistentes, os aterros se mostram, em geral, estáveis por longo tempo. No caso de aterros sobre solos moles, como argila marinha ou argila orgânica, o seu projeto e construção devem obedecer a técnicas adequadas, de modo a impedir que ocorram recalques exagerados, deixando as pistas com ondulações e provocando rompimentos ou deslizamentos de canaletas, bueiros e galerias. Nos aterros bem projetados e construídos sobre solos resistentes, somente a má execução do maciço poderá acarretar problemas. Escorregamentos podem ocorrer nas laterais do aterro, devido à má compactação, mas, geralmente, de pequenas proporções. O material solto tende a escorregar e, se não houver tratamento, poderá evoluir por erosão.

4.6- Escorregamentos em massas coluviais: Massas coluviais constituem corpos em condições de estabilidade tão precárias que pequenos cortes, e mesmo pequenos aterros, são suficientes para aumentar os movimentos de rastejo, cujas velocidades são ainda mais aceleradas, quando saturados, na época das chuvas. Existem no Brasil, vários casos de obras rodoviárias implantadas nesses corpos que ocasionaram sérios problemas, durante anos, até sua completa estabilização.

4.7- Queda e rolamento de blocos: A queda e rolamento de blocos é freqüente em cortes em rocha, onde o fraturamento do maciço é desfavorável à estabilidade;

Em taludes com matacões,

Por descalçamento; em taludes com camadas sedimentares de diferentes resistências à erosão e à desagregação superficial.

Em qualquer situação, a conseqüência pode ser a obstrução da rodovia, parcial ou totalmente. A abaixo ilustra um corte em rocha fraturada protegida com telas de arame de alta resistência.

5- Obras mais convenientes de estabilização

As obras para estabilização dos taludes visam diminuir o risco ao desastre, podendo ser:

5.1- Proteção superficial: Conjunto de cuidados dispensados a um talude à superfície do terreno, para sua manutenção ou preservação, em defesa de ações externas (principalmente águas pluviais, que resultam no desenvolvimento de processos erosivos), ou mesmo de fenômenos intrínsecos ao seu material constituinte (composição e forma do talude, que resultam no desenvolvimento de processos de escorregamento; presença de argila expansiva, que induz a desagregação superficial da rocha/solo; fluxo de água subterrânea, provocando erosão interna ou piping, dentre outros). A proteção do talude utilizada depende da análise do(s) processo(s) ocorrente(s), constituindo-se em ações que vão desde a sua proteção superficial, através de revestimento e/ou drenagem superficial, até em obras de retaludamento ou de estrutura de contenção. Alguns exemplos de revestimentos:

Revestimento vegetal (gramínea e vegetação arbórea):

Revestimento artificial:

Revestimento com muro de alvenaria armada

5.2- Cortes: Intervenção no meio físico efetuada geralmente em solo de alteração de rochas, por meio de equipamentos e máquinas, criando uma superfície plana e inclinada, com o objetivo de estabelecer uma situação mais estável em face de prováveis processos de instabilização produzidos por movimentos gravitacionais de massa (escorregamento).

5.3- Solo Reforçado: Consiste na introdução de elementos resistentes na massa de solo, com a finalidade de aumentar a resistência do maciço como um todo. O método de execução é o chamado “Down-Top” (de baixo para cima). Durante a execução do aterro a ser reforçado, a cada camada de solo compactado executada, faz-se o intercalamento com uma camada de elementos resistentes. À medida que o aterro vai sendo alteado, o talude reforçado vai tomando forma. Geralmente, a face do talude reforçado recebe um revestimento, para que problemas, como erosão, possam ser evitados.

5.4- Aterro compactado: Estrutura de disposição de solo e/ou fragmentos de rocha, em aterro, produzindo diminuição de volume e conseqüente redução de porosidade, o que determina o aumento de densidade (por meio de compactação) e a redução da permeabilidade. A compactação do material de um aterro é executada para prevenir a ocorrência de erosão e escorregamento e, ainda, atenuar o desconforto associado ao impacto visual causado pela presença de grandes volumes de material dispostos de maneira não uniforme.

5.5- Terra Armada: Os elementos de reforço são tiras metálicas, que recebem tratamento especial anticorrosão. Estas tiras são presas a blocos de concreto que protegem a face, para que se evite deslocamento excessivo das mesmas. Cabe lembrar aqui que estes blocos de concreto não possuem função estrutural.

5.6- Geossintéticos: Atualmente, estes materiais vêm sendo amplamente utilizados e novos tipos dos mesmos vem sendo desenvolvidos. Podem ser utilizados com diferentes finalidades: separação de materiais, reforço de aterros, filtração, drenagem e barreiras impermeáveis. Os mais utilizados como elementos de reforço em solo são: a)Geogrelhas;

b)GeoNets (“geo-redes”);

c)Geotêxteis – tecidos e não tecidos; d)Geocompostos (combinação de pelo menos dois geossintéticos).

5.7- Cortina Atirantada: É um dos métodos mais modernos de contenção. Vale-se de tirantes protendidos e chumbadores para dar sustentação ao terreno. Uma das principais vantagens é a possibilidade de aplicação sem a necessidade de cortar nada além do necessário. Com as cortinas atirantadas é possível vencer qualquer altura e situação. Contudo, há no outro lado da moeda as desvantagens, que são: o alto custo, seguido da demora para a execução. A execução é feita por etapas. Somente a primeira linha é escavada. Em seguida, são feitas a perfuração e a inserção dos tirantes, que são chumbados em nichos no fundo do orifício. Cada tirante é pintado com tinta epóxi anticorrosiva e envolvido em um tubo de borracha individual. O conjunto de tirantes é inserido num tubo coletivo e, já dentro do orifício, é revestido com calda de cimento a alta pressão, que penetra nos vazios do solo, formando um bulbo, e ancorando as barras metálicas. As placas são acondicionadas e os tirantes protendidos. Em seguida, é feita a escavação da segunda linha. A carga de protenção aumenta conforme a profundidade. Cargas muito altas podem causar rupturas. Os tirantes se localizam a uma distância que varia entre 1,20 e 1,40 m. Outro ponto fundamental é a manutenção das cortinas, pois apesar de exigirem menos cuidados, é necessário avaliar se os tirantes estão intactos e se não há vazamentos. Com a movimentação do maciço, as variações de temperatura e a eventual infiltração de água por trás do maciço, o concreto pode fissurar e provocar infiltrações e vazamentos. Além disso, o tirante poderá oxidar. A cortina atirantada e o solo grampeado são considerados métodos de ancoragem. Isso porque se apoiam no interior do solo que estabilizam. Nesses casos, é importante aprofundar os tirantes ou chumbadores até que fiquem fora da zona de movimentação. Caso contrário, a estrutura é carregada em caso de deslizamento. O ponto crítico dessas estruturas é a barra de aço, que deve ser protegida com argamassa ou nata de cimento a fim de evitar corrosão e consecutivo rompimento do tirante ou chumbador. Por utilizar o terreno vizinho para o apoio, também é essencial a autorização do proprietário para a execução da obra. Tanto por questões legais quanto para evitar que os tirantes sejam removidos em caso de obras futuras.

5.8- Solo Grampeado (ou Pregado): É menos dispendioso que a cortina atirantada. É aplicável apenas em solos firmes, caso contrário corre-se o risco da terra escorrer por entre os grampos. Consiste na introdução de barras metálicas, revestidas ou não, em maciços naturais ou em aterros. Sua execução é composta das seguintes fases: perfuração do maciço, introdução da barra metálica no furo e preenchimento do mesmo com nata de cimento. A cabeça do prego pode ser protegida, bem como a face do talude, com uma tela metálica e revestida com concreto projetado. ou argamassa de cimento . Os grampos não são protendidos, sendo solicitados somente quando o maciço sofre pequenos deslocamentos. A espessura final da parede varia entre 5 e 6 cm. As barras se localizam a distâncias de 80 cm a 1,40m.

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