UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS DE SINOP FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGIAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL GEOTECNIA III

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS DE SINOP FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGIAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL GEOTECNIA III Aula 15 Cortinas e escoramentos: Cortina Atirantada Eng. Civil Augusto Romanini Sinop - MT 2017/1 v:1.5.0

2 AULAS Aula 00 Apresentação / Introdução Parte I Fluxo no solo Aula 02 Redes de Fluxo confinado Aula 04 Erosão interna e Ruptura Hidráulica Parte II Barragens de Terra Aula 07 Elementos de Projeto Aula 09 Aspectos construtivos Parte III Taludes e Estruturas de contenção Aula 12 Estruturas de contenções Aula 14 Cortinas de Contenção Aula 01 Fluxo no solo Aula 03 Redes de Fluxo não confinado Aula 05 Aula 06 Barragens Aula 08 Instrumentação de barragens e análises Aula 10 Pequena Barragem de terra Pré Projeto Aula 11 Técnicas de estabilização de encostas Aula 13 Escoramento Provisório Aula 15 Cortinas Atirantadas 30/06/2017 Fluxo no solo 2

3 INTRODUÇÃO CORTINAS ATIRANTADAS ASPECTOS EXECUTIVOS DIMENSIONAMENTO 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 3

4 INTRODUÇÃO Definição (1) : São muros robustos feitos principalmente com concreto e que, em paralelo, exigem intervenções no solo para dar sustentação à obra. As cortinas ancoradas são usadas quando o espaço disponível é restrito e a instalação da ancoragem ativa (tirantes) não irá interferir em outras estruturas. Definição (2): As cortinas atirantadas são estruturas de contenção que requerem o trabalho conjunto das propriedades de resistência do concreto armado com tirantes protendidos, envolvendo também as do solo de base para ancoragem, tudo isso de modo a impedir o escorregamento do maciço de terra. 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 4

5 INTRODUÇÃO "Esta solução pode ser utilizada em cortes ao longo da encosta e, por ser uma estrutura leve, pode ser usada a meiaencosta Marinho,2011 Sobre tirantes, segundo a NBR 5629:2006, os tirantes constituem os elementos resistentes à tração da estrutura, os quais são introduzidos no terreno em perfuração própria, sendo posteriormente injetada calda de cimento em parte do elemento de modo a formar um bulbo de ancoragem que absorve os esforços do tirante para transmiti-los ao solo. O bulbo é ligado à estrutura do elemento resistente à tração na cabeça do tirante, possuindo um trecho livre com baixo atrito 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 5

6 INTRODUÇÃO ABNT NBR 8044 Projetos geotécnicos; ABNT NBR Estabilidade de Encostas; ABNT NBR 6122 Projeto e Execução de Fundações; ABNT NBR 5629 Execução de tirantes no solo; ABNT NBR 6118 Projeto de Estruturas de Concreto; ABNT NBR 9288 Emprego de aterros reforçados. 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 6

7 CORTINAS ATIRANTADAS 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 7

8 CORTINAS ATIRANTADAS 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 8

9 CORTINAS ATIRANTADAS COMPONENTES Cabeça de ancoragem: é a parte que sustenta o paramento (cortina), sendo constituída basicamente por: placa de apoio, cunha de grau e bloco de ancoragem. A placa de apoio consiste em uma placa metálica dimensionada para distribuir a carga dos tirantes na superfície da cortina (onde haverá a transmissão de tensões de compressão). A cunha de grau, por sua vez, permite o alinhamento do tirante em relação à cabeça através de um cilindro ou chapas paralelas de aço. E por fim, o bloco de ancoragem é a peça que prende o tirante na região da cabeça, podendo ser porcas, cunhas ou botões; Trecho livre: nesse trecho o elemento constituinte do tirante (barras, fios ou cordoalhas) é isolado da calda de cimento. Normalmente, cada elemento é engraxado e envolto por um tubo plástico ou por uma bainha (mangueira). Na transição dos trechos livre e ancorado, os tubos são vedados com massa plástica para evitar que a calda de cimento injetada entre no trecho livre; Trecho ancorado: nessa região, é injetada calda de cimento na proporção 0,5 (água: cimento) em contato com o tirante, formando um bulbo de ancoragem responsável por transmitir os esforços de tração do tirante para o terreno através do atrito. 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 9

10 CORTINAS ATIRANTADAS 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 10

11 CORTINAS ATIRANTADAS TIPOS DE RUPTURA Aspectos do solo/ fundação Geometria do tirante Fonte: adaptado de More (2003) e de Strom e Ebeling (2002) citados em Mendes (2010) e Tucarlerri, /06/2017 Cortinas e escoramentos 11

12 CORTINAS ATIRANTADAS TIPOS DE RUPTURA Dimensionamento Geometria da cortina N fatores Drenagem Fonte: adaptado de More (2003) e de Strom e Ebeling (2002) citados em Mendes (2010) e Tucarlerri, /06/2017 Cortinas e escoramentos 12

13 CORTINAS ATIRANTADAS TIPOS DE RUPTURA Falha de Execução Dimensionamento Material Fonte: adaptado de More (2003) e de Strom e Ebeling (2002) citados em Mendes (2010) e Tucarlerri,2013. Ângulo de atrito/coesão 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 13

14 CORTINAS ATIRANTADAS PROPRIEDADES IMPORTANTES 1. Umas das principais vantagens é a possibilidade de aplicação sem a necessidade de cortar nada além do necessário; 2. É possível vencer qualquer altura e situação; 3. As desvantagens são o grande custo e a demora na sua execução (Estágios); 4. Método mais seguro e tem maior vida útil; 5. 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; 6. 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. 7. A carga de protensão aumenta conforme a profundidade. Cargas muito altas podem causar rupturas; 8. Os tirantes se localizam a uma distância que varia entre 1,20 e 1,40 m; 9. Apesar de exigirem menos cuidados, é necessário avaliar se os tirantes estão intactos e se não há vazamentos; 10. 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; 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 14

15 CORTINAS ATIRANTADAS PROPRIEDADES IMPORTANTES Neste item pode se optar por analisar o bulbo de tensões. 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 15

16 CORTINAS ATIRANTADAS PROPRIEDADES IMPORTANTES Os bulbos de ancoragem devem ser situados fora da cunha de empuxo ativo do solo suportado pela cortina ancorada; As profundidades dos bulbos devem ser de 4m a 5m abaixo da superfície. Esta recomendação é baseada nos efeitos na superfície do terreno ou nos elementos de fundação das elevadas pressões de injeções para formação dos bulbos de ancoragem; O espaçamento mínimo entre bulbos de ancoragens deve ser da ordem de 1,5m de modo a minimizar a interferência entre ancoragens, ocasionando eventuais redução da capacidade de carga do grupo de ancoragens. O comprimento livre não deve ser inferior a 5 metros, de modo que as tensões transmitas ao solo através do bulbo de ancoragem não ocasionem significativos aumentos da pressão sobre a cortina. Comprimentos de bulbo inferiores a 3 metros não são aconselháveis. O valor final depende da capacidade de carga desejável na ancoragem 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 16

17 Fonte: Serki Fundações, SD ASPECTOS EXECUTIVOS Passo I Perfuração do tirante 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 17

18 Fonte: Serki Fundações, SD ASPECTOS EXECUTIVOS Passo II Revestimento do furo 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 18

19 Fonte: Serki Fundações, SD ASPECTOS EXECUTIVOS Passo III Instalação do tirante 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 19

20 Fonte: Serki Fundações, SD ASPECTOS EXECUTIVOS Passo IV Injeção da nata de concreto As fases de injeção, pressão de injeção, e quantidade de calda a ser injetada dependem das características do solo ou rocha e carga a ser aplicada no tirante. 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 20

21 ASPECTOS EXECUTIVOS Passo IV Injeção da nata de concreto A aplicação de nata de cimento será por meio de bomba de injeção que conduz a nata por meia da mangueira com bico de injeção munido de perfurações laterais, o qual deve ser posicionado em cada válvula manchete. 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 21

22 ASPECTOS EXECUTIVOS Passo IV Injeção da nata de concreto 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 22

23 ASPECTOS EXECUTIVOS Passo IV Injeção da nata de concreto 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 23

24 ASPECTOS EXECUTIVOS Passo IV Injeção da nata de concreto 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 24

25 Fonte: Serki Fundações, SD ASPECTOS EXECUTIVOS Passo V Protensão dos tirantes 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 25

26 Fonte: Serki Fundações, SD ASPECTOS EXECUTIVOS Passo VI Acabamento Final 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 26

27 Fonte: Serki Fundações, SD ASPECTOS EXECUTIVOS 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 27

28 DIMENSIONAMENTO São necessários: Topografia Sondagem Arquitetura ( se houver) Dimensionamento: Geométrico Geotécnico e Estrutural Empuxos Verificação quanto a norma! 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 28

29 5,00m DIMENSIONAMENTO Verificação quanto a norma! 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 29

30 DIMENSIONAMENTO Formulação Joppert Jr. Método de Brasileiro de Atirantamento Coeficiente K em função do tipo de solo Tipo de solo K(kN/m²) Argila/Silte 10,00 Argila pouco arenosa/siltosa 6,00 Areia pouco argilosa/siltosa 4,00 Areia 3,00 Tipo de Solo f Tricone (mm) Argila Silte Areia /06/2017 Cortinas e escoramentos 30

31 Exemplo 01 Uma areia média pouco argilosa compacta apresenta peso especifico de 18,00 kn/m³. A coesão do solo é 2,00 kn/m². O ângulo de atrito interno é de cerca de 26º, fornecendo um coeficiente de empuxo ativo de 0,39. A cortina possui altura de 5,00 m e se estende por 20,00 m. O valor médio do SPT é 16,5 golpes. Os tirantes possuem capacidade carga igual a 340 kn e carga de ruptura de 1050,00 kn. O equipamento que faz a perfuração possui tricone de 130 mm. Não haverá ficha nesse muro. Pede-se: uma estimativa inicial do número de tirantes (Utilize o FS = 2,0); O comprimento total do tirante (comprimento livre + comprimento do bulbo).utilize o comprimento livre igual ao mínimo normatizado em todos os tirantes; Se você pode gastar R$ 120 mil para instalar os tirantes, é possível prosseguir com o dimensionamento? 15,00 kn/m² O preço por metro de tirante é de R$ 195,10 ( Sicro 2017) 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 31

32 Exemplo 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 32

33 Exemplo 02 Uma cortina atirantada deve ser dimensionada para conter um talude. A altura de projeto da estrutura será de 10,00 metros. Solo contido tem suas informações fornecidas na Tabela. A placa de ancoragem será de 15º e o tri-cone é de 150 mm. Sugere-se o uso de tirantes um com capacidade de carga com capacidade de carga de 440 kn. As cargas de ruptura é 1070 kn, respectivamente. Adote o espaçamento horizontal inicial dos tirantes igual a 1,50 m. Sugere-se que seja adotado como AC =33º ( Ver Gerscovich,2016). O ângulo de deslocamento ( ) é igual a 0º; O valor do médio do SPT é 15,80 golpes e a ficha que aparece na Figura será calculada como Embutimento de fundação. A cortina possui extensão de 12,00 metros. Pede se que sejam verificados os aspectos normatizados. Argila Arenosa Peso Especifico (kn/m³) 17 Ângulo de Atrito Interno (º) 30 Coesão (kpa) 7,5 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 33

34 CORTINAS ATIRANTADAS PROPRIEDADES IMPORTANTES Neste item pode se optar por analisar o bulbo de tensões. 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 34

35 CORTINAS ATIRANTADAS PROPRIEDADES IMPORTANTES 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 35

36 CORTINAS ATIRANTADAS PROPRIEDADES IMPORTANTES 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 36

37 Exemplo 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 37

38 Exemplo 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 38

39 Exemplo 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 39

40 Exemplo 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 40

41 Exemplo 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 41

42 Exemplo 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 42

43 REFERÊNCIAS ARESI JR, Luiz Antônio. TRINDADE, Sérgio. Contenção de Encosta. Revista Fundações e Obras Geotécnicas. Em foco. Editora Rudder. Edição 55. Ano 6. p , mai Denise Gerscovich, Robson Saramago, Bernadete Ragoni Danzige; Contenções: teoria e aplicações em obras. Oficina de Texto HACHICH, W. ET AL (ED.). FUNDAÇÕES, TEORIA E PRÁTICA. SÃO PAULO: PINI, 751P, MASSAD, F. Escavações a céu aberto em solos tropicais. São Paulo, SP. Oficina de textos, 96p, /06/2017 Cortinas e escoramentos 43

44 Obrigado pela atenção. Perguntas? 30/06/2017 Cortinas e escoramentos 44

45 AULAS Aula 00 Apresentação / Introdução Parte I Fluxo no solo Aula 02 Redes de Fluxo confinado Aula 04 Erosão interna e Ruptura Hidráulica Parte II Barragens de Terra Aula 07 Elementos de Projeto Aula 09 Aspectos construtivos Parte III Taludes e Estruturas de contenção Aula 12 Estruturas de contenções Aula 14 Cortinas de Contenção Aula 01 Fluxo no solo Aula 03 Redes de Fluxo não confinado Aula 05 Aula 06 Barragens Aula 08 Instrumentação de barragens e análises Aula 10 Pequena Barragem de terra Pré Projeto Aula 11 Técnicas de estabilização de encostas Aula 13 Escoramento Provisório Aula 15 Cortinas Atirantadas 30/06/2017 Fluxo no solo 45