análise de estabilidade de taludes

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ..............................................................................................................................................1

2. INFORMAÇÕES INICIAIS ..........................................................................................................................2

2.1. Conceitos importantes ............................................................................................................................2

2.2. Identificação do talude ...........................................................................................................................2

2.3. Caracterização da geometria do talude ................................................................................................5

2.4. Parâmetros dos Materiais ......................................................................................................................6

2.5. Definição das solicitações .......................................................................................................................7

2.5.1. Talude sem sobrecarga ...................................................................................................................7

2.5.2. Talude com sobrecarga ..................................................................................................................7

2.5.3. Talude com presença de água ........................................................................................................7

3. ANÁLISE DA ESTABILIDADE ..................................................................................................................8

3.1. Parâmetros da análise ............................................................................................................................8

3.2. Resultados da análise .............................................................................................................................8

3.3. Análise do talude sem sobrecarga .........................................................................................................9

3.4. Análise do talude com sobrecarga ...................................................................................................... 10

3.5. Análise do talude com presença de água ........................................................................................... 11

4. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ................................................................................................. 13

4.1. Acréscimo de carga no pé do talude ................................................................................................... 14

4.2. Retaludamento ..................................................................................................................................... 15

4.3. Diminuição da inclinação .................................................................................................................... 16

4.4. Consideraçãoes finais .......................................................................................................................... 17

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................... Erro! Indicador não definido.

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1. INTRODUÇÃO

Este trabalho tem como objetivo analisar a estabilidade de um talude. Caso este não seja

estável nas condições em que se encontra serão propostas alternativas para estabilização que possam

ser executadas no local onde se encontra sem prejuízo no espaço e financeiros.

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2. INFORMAÇÕES INICIAIS

Para a análise de um talude são necessárias algumas informações iniciais. É necessário ter

conhecimento sobre conceito de talude, estabilidade de talude e rompimento de talude. Também é

necessária uma correta identificação do talude, sua geometria e o parâmetro dos materiais que o

compõe.

2.1. Conceitos importantes

Talude pode ser definido como qualquer superfície inclinada que delimita um maciço terroso

ou rochoso.

Um talude pode ser classificado como estável ou instável. Alguns mecanismos podem levá-lo

à ruptura através do aumento dos esforços atuantes ou diminuição da resistência do material que

compões o talude ou o maciço rochoso.

O material que compõe um talude tem a tendência natural de escorregar sob a influência da

força da gravidade, entre outras que são suportadas pela resistência ao cisalhamento do próprio

material.

Desta maneira a ruptura é caracterizada pela formação de uma superfície de cisalhamento

contínua na massa de solo. Existe, portanto, uma camada de solo em torno da superfície de

cisalhamento que perde suas características durante o processo de ruptura, formando a zona cisalhada.

A estabilidade de um talude ficará comprometida quando as tensões cisalhantes mobilizadas se

igualarem à resistência ao cisalhamento.

Um talude pode ser levado à ruptura por diversos fatores como; remoção de massa( erosão,

escorregamentos, cortes), sobrecarga (peso da água da chuva, acúmulo natural de material, peso da

vegetação, construção de estruturas), solicitações dinâmicas (terremotos, ondas, vulcões, explosões,

tráfego, sismos induzidos), pressões laterais (água em trincas, congelamento, material expansivo),

características inerentes ao material, intemperismo, etc.

É importante e necessária a análise de taludes, pois o rompimento de taludes podem gerar

grandes prejuízos materiais, econômicos e ambientais.

2.2. Identificação do talude

O talude a ser analisado encontra-se localizado na Rodovia RS 324, Km 123,6, Bairro

Valinhos, Passo Fundo, RS. Possui uma altura de 9 metros e uma inclinação de 48,37o e uma

distribuição de solos que pode ser visualizada no perfil de sondagem da Figura 1:

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Figura 1: Perfil de sondagem

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Como pode ser observado, o talude é composto por uma argila areno-siltosa, de coloração

marrom avermelhada escura e de consistência variável de rija a muito rija e uma argila arenosa com

presença de pouco silte, com coloração marrom escura e a consistência dura.

Também, de acordo com o perfil de sondagem, não de verifica a existência de lençol freático

no talude em estudo.

As figuras 02 e 03 mostram imagens do talude.

Figura 2: Vista 1 do talude

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Figura 3: Vista 2 do talude

2.3. Caracterização da geometria do talude

O talude possui um comprimento aproximado de 1 km e a inclinação é levemente variável ao

longo dele. Para efeito de análise, as dimensões foram obtidas no ponto médio desse talude com

utilização de uma fita métrica.

A altura do talude é de 9 metros e a inclinação é de 48,37o como pode ser observado no

esquema de figura 4.

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9.00

8.00

15.00

15.00

48.37°

Figura 4 Dimensões do tadule

2.4.Parâmetros dos Materiais

Para realizar a análise foi necessária a utilização de software chamando GeoSlope 2007. Este

software possui um tutorial desenvolvido por Felipe Fuscaldi, da Universidade Federal de Minas

Gerais.

Este tutorial apresenta valores típicos de parâmetros de resistência para solos, e foram esses os

dados utilizados na análise da estabilidade do talude. Sendo assim temos:

Argila areno-siltosa (rija a muito rija)

γ = 18KN/m3

c = 20 KPa

φ = 15o

Argila arenosa (dura)

γ = 17KN/m3

c = 15 KPa

φ = 20o

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2.5.Definição das solicitações

Para a análise do talude três hipóteses foram desenvolvidas de maneira a considerar várias

condições que poderão estar presentes no talude.

2.5.1. Talude sem sobrecarga

A primeira hipótese analisada considera o talude da maneira como se encontra, sem

sobrecarga e sem presença de lençol freático.

2.5.2. Talude com sobrecarga

A segunda hipótese analisada considera o talude com uma sobrecarga uniforme de 1KN/m2

aplicada em toda a superfície e sem presença de lençol freático.

2.5.3. Talude com presença de água

A terceira hipótese analisada considera o talude com presença de uma fina lâmina de água

proveniente, por exemplo, de chuvas.

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3. ANÁLISE DA ESTABILIDADE

Para a análise da estabilidade foi utilizado o software chamado GeoSlope 2007 e GeoSlope

2004.

Alguns parâmetros necessários à análise os resultados estão descritos a seguir.

3.1.Parâmetros da análise

Os parâmetros de entrada do programa GeoSlope, comum a todas as hipóteses, foram:

Grid de 12 X 10

Precisão de cálculo de 001 até 2000

Ruptura circular

5 possíveis superfícies de ruptura

A análise realizada é uma análise drenada (análise de longo prazo) onde ocorre a dissipação de

todos os excessos de poropressão gerados no processo.

3.2.Resultados da análise

Foram analisados os taludes para três métodos de análise: Bishop, Janbu e Morgenstern-Price,

todos consideram uma análise por fatias.

A análise resultou em um talude estável sempre que o FS (Fator de Segurança) apresentou

valores maiores que 1,5. Não foi possível adotar números menores, pois os parâmetros de solo

utilizados foram definidos a partir de uma análise realizada pela Universidade Federal de Minas Gerais

e não são parâmetros obtidos no local onde o talude se encontra, apesar de o tipo de solo e a presença

de lençol freático ter sido determinada a partir de perfil de sondagem no local.

Sobre os métodos de análise podemos fazer algumas considerações:

Bishop: Considera o equilíbrio de forças e momentos entre as fatias e a resultante das forças

entre as fatias é nula. É um método muito usado na prática e é recomendado para projetos simples.

Janbu: Método que satisfaz o equilíbrio de forças e momentos em cada fatia, porém despreza

as forças verticais entre as fatias. Possui grande utilização prática.

Morgenstern-Price: Satisfaz todas as condições de equilíbrio estático. Resolve o equilíbrio

geral do sistema e é um método rigoroso. Bastante utilizado em estudos e análises detalhadas.

O resultado que vamos considerar para comparar ao fator de segurança requerido é o método

de Bishop, pois o talude trata-se de um projeto simples e não requer análises muito detalhadas.

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3.3. Análise do talude sem sobrecarga

A análise do talude sem sobrecarga e sem lençol freático resultou em FS menores do que 1,5

como podem ser observados na tabela a seguir.

Fatores de segurança – hipótese1

MÉTODOS

FATOR DE SEGURANÇA OBTIDO

Bishop 1.394

Janbu 1.395

Morgenstern-Price 1.395

Com esses valores pode-se considerar o talude como instável e com necessidade de algum

método de correção da estabilidade.

A representação das superfícies de ruptura pode ser visualizada na figura 5.

Figura 5: Análise no GeoSlope para hipótese 1

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Essa figura nos mostra uma área verde que caracteriza a superfície de ruptura e uma área

vermelha que caracteriza a superfície de segurança. Além disso nos mostra que a ruptura ocorrerá

acima do nível do pé do talude.

3.4.Análise do talude com sobrecarga

A análise do talude com sobrecarga de 1KN/m2 e sem presença de lençol freático resultou em

Fatores de Segurança expressos na tabela abaixo.

Fatores de segurança – hipótese 2

MÉTODOS


Bishop 1.281

Janbu 1.267


Pode-se observar que a sobrecarga aplicada diminuiu o fator de segurança obtido e o talude

ainda é considerado instável, pois fatores de segurança são menores que 1,5.

A representação da superfície de ruptura dessa hipótese pode ser visualizada na figura 6.


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Pode-se observar, para essa hipótese, que não há superfície de segurança, apenas superfície de

ruptura e que a ruptura ocorrerá abaixo do nível do pé do talude.

3.5. Análise do talude com presença de água

A análise do talude sem sobrecarga e com presença de água resultante, por exemplo, de

chuvas forneceu os seguintes Fatores de Segurança.


MÉTODOS


Bishop 1.149

Janbu 1.112


A tabela nos mostra que a presença de água também reduz o fator de segurança e o talude

também não pode ser considerado como estável. Dessa maneira, temos que todos os taludes analisados

necessitam de medidas de correção do fator de segurança.

A representação para este talude pode ser visualizada na figura 7.


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O talude nessas condições também não apresenta estabilidade e nem superfície de segurança.

A superfície de ruptura passa aproximadamente pelo pé do talude.

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4. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

A partir da análise das 3 hipóteses de talude pudemos perceber que nenhum apresentou

estabilidade ao comparar o fator de segurança obtido com o fator de segurança requerido (FS ≥ 1,5).

Nesse caso se faz necessária a utilização de técnicas de estabilização de taludes para aumentar o Fator

de Segurança.

Algumas técnicas de estabilização de taludes são descritas abaixo:

Tratamento Superficial: é uma medida preventiva a fim de evitar que material do maciço seja

perdido, através de erosão da face e/ou que a água em demasia infiltre no terreno. Pode ser

executado com vegetação rasteira, telas (geossintéticos), argamassa ou concreto jateado.

Solo Reforçado: Consiste na introdução de elementos resistentes na massa de solo, com a

finalidade de aumentar a resistência do maciço como um todo. Esses elementos podem ser tiras

metálicas, que recebem tratamento especial anti-corrosão ou geossintéticos.

Solo Grampeado: Consiste na introdução de barras metálicas, revestidas ou não, em maciços

naturais ou aterros. Os grampos não são protendidos, sendos solicitados somente quando o

maciço sofre pequenos deslocamentos.

Muros de Arrimo: São paredes que servem para conter massas de terra. Podem ser de diversos

tipos e funcionar de diferentes maneiras.

Cortina Atirantada: consiste numa parede de concreto armado, através dos quais o maciço é

perfurado, sendo introduzidas nos furos barras metálicas (tirantes). Após o posicionamento

dessas barras, é introduzida nata de cimento a alta pressão, que penetra nos vazios do solo,

formando um bulbo e ancorando as barras metálicas.

Drenagem: retirada de água do interior do talude para reduzir os efeitos que a água pode

exercer sobre um maciço de solo como: aumento do peso específico do material, aumento da

poro-pressão, diminuição da pressão efetiva, forças de percolação, subpressão, etc.

Diminuição da Inclinação: consiste em reduzir o peso do talude através da suavização do seu

ângulo de inclinação.

Retaludamento: consiste no corte do talude em patamares intermediários, podendo ou não

manter a inclinação original.

O grupo realizou a análise do mesmo talude após a execução de três medidas de contenção

diferentes para verificar se o Fator de Segurança foi atingido. As medidas escolhidas são acréscimo de

cargas no pé do talude, retaludamento e diminuição da inclinação.

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4.1.Acréscimo de carga no pé do talude

Uma quarta hipótese sobre o talude foi analisada. Desta vez destina-se a estabilizar o talude

que apresentou Fator de Segurança menor que 1,5.

A técnica utilizada foi a colocação de blocos de enrocamento no pé do talude. Esses blocos

possuem os seguintes parâmetros:

Bloco de enrocamento

γ = 21KN/m3

c = 2 KPa

φ = 50o

As dimensões dessa camada são 3 metros de altura e 4 metros de comprimento paralelos à

superfície do talude. Os resultados do fator de segurança estão demonstrados na tabela abaixo:


MÉTODOS


Bishop 1.656

Janbu 1.631


Pode-se obervar que o fator de segurança obtido ficou acima do fator de segurança requerido,

então o talude com essa técnica de estabilização pode ser considerado estável.

A representação dessa técnica está disponível na figura 8.

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Figura 8: Análise no GeoSlope da hipótese 4

A superfície de ruptura passa longe do pé do talude, como pode ser observado na figura.

4.2.Retaludamento

Outra técnica avaliada foi a execução de retaludamento ao longo de toda a superfície do

talude, a inclinação adotada para os novos taludes é 45o. Os fatores de segurança resultantes são:


MÉTODOS


Bishop 1.856

Janbu 1.703


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Essa técnica também apresentou valores de Fator de Segurança maiores que 1,5, portanto o

talude também se encontra estável com essa técnica. Segue representação dessa solução.


A figura apresenta a superfície de ruptura que ocorre antes do pé do talude.

4.3.Diminuição da inclinação

A diminuição do talude também é uma maneira de estabilizar o talude. Foi analisado o talude

com inclinação de 45º e os resultados dos fatores de segurança estão apresentados na tabela a seguir:


Pode-se observar que essa solução não foi bem sucedida, pois os Fatores de Segurança obtidos

foram menores que 1,5. Seria necessário um ângulo de inclinação menor que 45º, porém isso

necessitaria uma área maior para a ocupação do talude.

A representação dessa solução está apresentada abaixo.

MÉTODOS


Bishop 1.411

Janbu 1.393


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4.4.Consideraçãoes finais

Apesar do retaludamento ter apresentado bons fatores de segurança essa solução não pode ser

utilizada pois necessita de uma grande área para implantação e, no local do talude, essa área é utilizada

com estacionamento.

O acréscimo de carga é uma ótima solução, pois aumenta o Fator de Segurança com utilização

apenas de mais 4 metros no terreno.

A diminuição da inclinação também é uma solução, desde que se opte por uma inclinação

menor daquela utilizada na análise.

A escolha entre acréscimo de carga e diminuição de inclinação deve ser realizada com base

em outros fatores como custo, prazo de execução, etc.

análise de estabilidade de taludes

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