Estruturas de Contenção

1DFA Estruturas Estruturas de Edifcios de B.A.Estruturas de Conteno

1/170

Principais tipos de estruturas de conteno:Muros de gravidade (no armados - peso prprio anula traces)Muros de beto armado em consola (com ou sem ancoragem)Muros de beto armado c/ contrafortes (em geral no ancorados)Muros tipo Berlim (painis de beto armado ou madeira, em geral ancorados ou escorados, com funo resistente)

Materiais que no resistem a tracesMuros com H < 6mMuros com H > 6mAcima do NF em zonas urbanas (ex: caves)

Utilizao indicada

Paredes moldadas em beto armado (em geral ancoradas ou escoradas, com funo resistente e impermeabilizante)Cortinas de estacas tangentes ou secantes (alternativa a paredes moldadas em terrenos pedregosos)Muros de gabies (muro de gravidade constitudo por cestos, em rede metlica, preenchidos com seixo ou pedra britada)Muros de terra armada (ele. de beto armado, ancorados atravs de armaduras de ao galvanizado ou alumnio)Cortinas de estacas prancha - perfis metlicos cravados (em geral ancoradas / escoradas ou encastradas)

Cortinas de colunas de jet grouting (com ou sem armaduras - perfis)

Abaixo do NF em zonas urbanas (ex: caves)Abaixo do NF em zonas urbanas (ex: caves)Quando o pr-esforo no seja importanteSol. flexvel e ligeira exige bom aterro tardozObras provisrias (com reutilizao de perfis)

Solos arenosos

DFA Estruturas Estruturas de Edifcios de B.A.Estruturas de Conteno

2/170

Rotura da fundao (ver fundaes superficiais e profundas)

Flexo, corte e/ou punoamento (ele. de beto armado ou metlicos)

Verificao da segurana:

Derrubamento (FS=Mestab/ Minstab),FS (**) = 2,0 (solos coerentes)

1,5 (solos incoerentes) Deslizamento (FS=[Fvertxtan]/

Estados limites ltimos Estados limites de utilizao

( [ ]Fhoriz),FS (**) = 1,5

Deformabilidade do coroamento

(*) t

ardo

z c/

talu

de h

oriz

., ca

so

cont

rri

o ad

o pta

r Teo

ria

M-B

Ip

Ia, Io

Impulsos - Teoria de Rankine (despreza atrito parede-solo)(**) - situaes temporrias ou aco ssmica dividir por 1,4

Estados limites ltimos

Estados limites de utilizao

>5x10-5H0

H

max hor. para solos n.c.

Impulso em repouso: ko = [1-sin()] (*), max horiz. < 5x10-4 H estrutura no se deforma

Impulso activo: ka = [1-sin()]/[1+sin()] (*), max horizontal > 0,001H, estrutura impulsionada pelo terreno

Impulso passivo: kp = [1+sin()]/[1-sin()] (*), estrutura impulsiona terreno


3/170

Relao entre os impulsos e o movimento do muro (I)

no m

uro

E t d i

CMovimentos necessrios para o desenvolvimento de um estado de equilbrio limite activo (terrenos no coesivos medianamente densos) EC7: rotao em torno do topo: 0,02H

Movimento do muro na direco do terreno

Movimento do muro na direco da escavao

Pres

so

Estado activo

Estado passivo

A

B

Pa

Pp

Po

>0,001H Estado repouso

H


7/170

Impulsos:

, i

Teoria de Rankine (impulsos estticos, despreza atrito parede-solo)Teoria de Muller-Breslau (M-B) (impulsos estticos, contabiliza atrito parede-solo: )

IaV Ia

2

h

ka = cosec () sin (-)sin ( + ) + sin ( + ) sin ( - i)

2

kaHh1IaH

Teoria de Mononobe - Okabe (impulsos dinmicos - sismo, a partir da Teoria de M-B)

h

kaHsc

mx = 0,16 , coef. ssmico (Art 31.2 REBAP)

, coef. de sismicidade (Art 29.2 REBAP)

Parmetros ssmicos (ch, cv):ch = e cv = [ch /3]

sup= arctg [ch/(1-cv)] acel. baixo p/ cima: -cvkssup= [(1-cv) sin2(+)/ cos()sin2()] ka inf = arctg [ch/(1+cv)] acel. cima / baixo: +cv ksinf= [(1+cv) sin2(+)/ cos()sin2()] ka

ksH sup =(ksH sup- kaH)ksVsup =(ksVsup - kaV)

ksVinf = (ksVinf + kaV)ksH inf = (ksH inf- kaH)

ksH

sin ( - i) c/: cosec() = 1/sin ()kaH = ka sin (+) IaH = 0,5 kaH h2 IscH= kaH h sckaV = kaH [1 / tg (+)] IaV = 0,5 kaV h2 IscV= kaV h sc

(diagrama de impulsos tringular invertido)imposio da rotao : ka = ka, com = + e i = i+


8/170

Impulsos equivalentes em paredes escoradas (Terzaghi)

Real

Situao real (obtida experimentalmente)

Solos incoerentes Solos coerentes duros e moles

Solos coerentes rijos e fissurados


9/170

Impulsos em funo das condies de vizinhana da escavao:Impulsos - Manual Canadiano de Fundaes

d

Tipo de impulso em funo da distncia da

edificao ao muro

Ip= [kp/FS] z I = k z

z z = k ( z +sc)

z

h

k = [ka+ko]/2, se 0,5h < d < h

k = ko , se d < 0,5h

k = ka - se forem tolerados deslocamentos

FS = 1,5 - sit. provisrias3,0 - sit. definitivas

coef. de impulso k:


10/170

Modos Limites de Rotura por Estabilidade Global (EC7)

Modo de rotura que evitado atravs de solues que minimizem as deformaes da conteno


11/170

Modos Limites de Rotura de Fundao de Muros no ancorados (EC7)

Modo de rotura que evitado atravs da verificao da capacidade de carga e do deslizamento


12/170

Modos Limites de Rotura Rotacional de Cortinas (EC7)

Modo de rotura que evitado atravs do incremento da ficha da cortina no terreno


13/170

Modos Limite de Rotura Estrutural de Estruturas de Conteno (EC7) - I

Para cada estado limite ltimo deve ser demonstrado que as resistncias podem ser mobilizadas no terreno e na estrutura com deformaes compatveis com a funcionalidade da estrutura


14/170

Modos Limite de Rotura Estrutural de Estruturas de Conteno (EC7) - II

Para cada estado limite ltimo deve ser demonstrado que as resistncias podem ser mobilizadas no terreno e na estrutura com deformaes compatveis


15/170

Estados limites de utilizao - derrubamento e deslizamento:

w1

w

1, 1Isc

sc

2, 2h

F dA MA sentidow1 (B3+B5/2) estab. vertical

w2 (B1/2) estab. verticalw (B 2B /3) estab. vertical

Nota: diagramas de impulsos para solues no escoradas

Derrubamento - rotao em torno de A:FS = [Mestab/ Minstab] > 1,5 (s. incoerentes) ou

2,0

w3

w2

Ip

Ia2, 2h

hs kah1 kasc(kp/3)hp2hp

A Fvtan()

B1B3 B5 B2

h/3 h/

2hp /3

(ngulo de atrito solo-sapata) 1,5


16/170Verificao da segurana:E.L. ltimo de Instabilidade do Fundo da Escavao por heaving (deslizamento profundo do tipo rotacional em solos argilosos)

o

Fissuras

Base da escavao

Pare

de

Pare

de

Rio

Rebaixamento NF

Drenos verticais

FS =(Nb Cu) / (H + q)10

987654

Nb

H/B

B

H

B/L=1

B/L=0

B/L=0,5

NF


17/170Verificao da segurana:

E.L. ltimo de Instabilidade do Fundo da Escavao por eroso interna piping

Fissuras

p p g(associado a processos de fluxo de gua em solos arenosos)

Pare

de

Base da escavao

NF


18/170Verificao da segurana:

E.L. Utilizao Assentamento dos edifcios vizinhos por rebaixamento do nvel fretico

Fissuras

Pare

de M

olda

da

Pare

de M

olda

da

Base da escavaoLentculas de areia

NFinicial

NFfinal


19/170Verificao da segurana: E.L. Utilizao Assentamento dos edifcios vizinhos por variao da cota do nvel fretico

NF final

Sentido do fluxo

Base da escavao

NF finalNF inicial

Pare

de M

olda

da

Pare

de M

olda

da


20/170Verificao da segurana: E.L. Ultimo Perda de resistncia das fundaes dos edifcios vizinhos por variao da cota do nvel fretico

Edifcio pr-existente

Posio inicial do NF

Posio modificada do NF

Fluxo da gua

Areia siltosa

Argila rijaEstacas madeira

Zonas de corroso

Paredes moldadas

Estao Metro de construo recente


21/170Verificao da segurana: E.L. Ultimo Deformao da parede abaixo da cota de escavao

Argila lodosa

D f b i d

Situao que provoca assentamentos superfcie

Situao que s pode ser Deformao abaixo da

cota final de escavao por falta de mobilizao

do impulso passivo

200mm

Cortina flexvel

pcorrigida incrementando a rigidez da cortina ou tratando o solo abaixo da cota de escavao

Macio rochoso


22/170Verificao da segurana: E.L. Ultimo Rebaixamento do nvel fretico

Solos arenosoLiquefaco por inadequada

metodologia de rebaixamento do NFg

Solos argilosos

Vlvula de alvio

Material drenante


23/170

Efeitos da vegetao na variao da cota do nvel fretico

PrimaveraOutono

Rebaixamento mximo do nvel fretico

PrimaveraOutono


24/170

Muros de gravidade:Dimenses correntes (a confirmar em cada situao particular):

Em geral com seco transversal trapezoidal, com base alargada de forma a permitir a reduo de tenses transmitidas ao terreno.

>0,201) Escavao2) Execuo da sapata de

fundao

Processo construtivo

Muros no ancorados

>0,20

Materiais que no resistem a traces: beto simples ou pedra

Utilizao

H

0,3 a 0,4 H

fundao3) Execuo da parede, com as

duas faces cofradas (soluo em beto armado)

4) Aterro do tardoz, com drenagem do mesmo (soluo drenada)

H

0,3 a 0,4 H

Incorporao de algumas armaduras de forma a reduzir as dimenses

Muro de semi-gravidadeMuro de blocos de cimento

Muro de pedra


25/170

Muros de beto armado em consola:Dimenses correntes ( a confirmar em cada situao particular):

Soluo condicionada pela deformabilidade do coroamento>0,20

1) EscavaoProcesso construtivo

>0,5

0 Valeta de p de taludeMaterial drenante

B4

Muros em geral no ancorados

Muros com altura inferior a 6 a 7mUtilizao

H2) Execuo da sapata

de fundao3) Execuo da parede,

com as 2 faces cofradas. Se possvel a parede dever ter espessura constante

4) Aterro do tardoz com material drenante e drenagen do mesmo (atravs de geodreno ou bueiros)

>

H/12 a H/10B3 B5

>0,5

50

>0,2 Geodreno

Bueiros 1

B2B1

Montagem de um muro em consola pr-fabricado

B3 = (H/10) a (H/8)

B5 = (H/12) a (H/10)

B2 = [(2/5) a (2/3)] H


26/170

Muros de beto armado em consola : Zona betonada

Zona por betonarMuro em consola com sapata em degrau, antes da realizao do aterro a tardoz


27/170

Muros de beto armado em consola - pr-fabricados:

Base betonada em obra

Fundao betonada em obra


Armadura complementar da base


28/170

Muros de beto armado com contrafortes:Dimenses correntes ( a confirmar em cada situao particular):

Soluo a considerar como alternativa ao muro em consola>0,20

1) Escavao2) Execuo da sapata de fundao


>0,5

0

Valeta de p de talude

Material drenanteContraforte

Alado B4

Muros em geral no ancorados

Muros com altura superior a 6 a 7mUtilizao

H

B1

3) Execuo da parede e contrafortes, com as 2 faces da parede cofradas. Se possvel, a parede dever ter espessura constante

4) Aterro do tardoz com material drenante e drenagen do mesmo (atravs de geodreno ou bueiros)

H/12 a H/10B3 B5

>0,5

>0,2

Bueiros

>0,2

[(1/3) a (2/3)]H; min 2,5m

Contraforte

PlantaOs contrafortes podem ser interiores (situao geral) ou exteriores

Geodreno

>0,2 >0,5

B2

B3 = (H/10) a (H/8)

B5 < 0,4 (em geral)

B1 = [(2/5) a (2/3)] H


29/170

Muros de beto armado com contrafortes :

Fase de colocao do terreno e do sistema de drenagem a tardoz


30/170

Muros de beto armado com contrafortes - pr-fabricados:

Ti t

Vista frontal

Rtula selada com argamassa

Tirante pr-fabricado

Base betonada em obra


Armadura complementar da base


31/170

Estruturas de conteno solues com recurso a geotxteis

Funo de reforo

Funo de separao

Funo de filtragem

Funo de drenagem

Devido sua resistncia traco e sua ductilidade, reforam os solos brandos

Pelas suas caractersticas geomtricas e porosas permite a separao de materiais com diferentes granulometrias

Devido s suas caractersticas de porosidade, permite a passagem de gua sem arrastamento de finos

Devido s suas caractersticas drenantes permite a absoro e a drenagem de gua


32/170

Estruturas de conteno solues com recurso a geotxteis

Sacos de geotxteis preenchidos com material arenoso para preveno de assoreamento de areias em zonas costeiras


33/170

Estruturas de conteno solues de drenagem

Tubo geodreno

drenagem do terreno em

profundidadep

Tela drenante: drenagem no paramento do tardoz

Junta tipo water-stop impermeabilizao de juntas estruturais e construtivas

Dreno

Solo arenoso

Tardoz mal compactado


34/170

Muros tipo Berlim (est. flexveis em beto armado (def.) ou madeira (prov.)):

1) Execuo de furos e colocao e selagem de perfis metlicos ou microestacas

Processo construtivoAcima do NF em zonas urbanas em t t ti di /b

Utilizao:

Painis em beto armado ou madeira, apoiados lateralmente em perfis metlicos ou microestacas e, em geral, ancorados ou escorados, com funo resistente de: fundao (transmisso de cargas verticais)

suporte (acomodao de impulsos horizontais)

de perfis metlicos ou microestacas2) Execuo da viga de coroamento3) Escavao, betonagem e eventual

ancoragem ou escoramento dos painis primrios do 1 nvel, deixando banquetas nas zonas dos painis secundrios

4) Remoo das banquetas e execuo dos painis secundrios do 1 nvel, de forma idntica aos painis primrios

5) Execuo da parede at cota de fundao, adoptando, em cada nvel, os procedimentos descritos em 3 e 4

6) Escavao e execuo das sapatas dos painis correspondentes ao ltimo nvel

terrenos com caractersticas mdias/boas

Viga de coroamento

Painis primrios

Painis secundrios

1 nvel

2 nvel

3 nvelsapata

perfis


35/170Muros tipo Berlim (est. flexveis definitivas em beto armado) Faseamento Construtivo I/II

Fase I: colocao Fase II: execuo da

Fase III: escavao e montagem das armaduras dos

Fase IV: betonagem e tensionamento das ancoragens dos painis

1 nvel 1 nvel

Fase I: colocao dos perfis verticais

Fase II: execuo da viga de coroamento

armaduras dos painis primrios

ancoragens dos painis primrios

Fase V: escavao e montagem das armaduras dos painis secundrios

1 nvel 1 nvel 2 nvel

Fase VI: betonagem e tensionamento das ancoragens dos painis secundrios

Fase VII: escavao e montagem das armaduras dos painis primrios


36/170Muros tipo Berlim (est. flexveis definitivas em beto armado) Faseamento Construtivo II/II

2 nvel

Fase VIII: escavao e montagem das armaduras

2 nvel Sapata

Fase IX: betonagem e tensionamento das ancoragens Fase X: escavao e montagem dasmontagem das armaduras

dos painis secundrios

Fase XI: betonagem dos painis primrios

Fase X: escavao e montagem das armaduras dos painis secundrios

Fase XI: betonagem dos painis secundrios da sapata

Sapata Sapata Sapata

tensionamento das ancoragens dos painis primrios

Fase X: escavao e montagem das armaduras dos painis primrios


37/170Muros tipo Berlim (estruturas flexveis definitivas em beto armado):

Rotura por incumprimento do

faseamento construtivo



Rotura por incumprimento do faseamento construtivo



Rotura por incumprimento do faseamento construtivo



Paredes inclinadas e verticais



Solues com perfis exteriores parede: maior deformabilidade vertical


42/170Muros tipo Berlim (est. flexveis provisrias com perfis metlicos e pranchas de madeira) Faseamento Construtivo

Fase I: colocao

Fase II: colocao dos perfis horizontais da viga de distribuio do Fase III: execuo das

Fase IV: escavao sintonizada com colocao de pranchas de madeiraFase I: colocao

de perfis verticaisviga de distribuio do 1 nvel

Fase III: execuo das ancoragens do 1 nvel

de pranchas de madeira entre perfis verticais

Fase V: colocao dos perfis horizontais da viga de distribuio do 2 nvel

Fase VI: execuo das ancoragens do 2 nvel

Fase VII: escavao sintonizada com colocao de pranchas de madeira entre perfis verticais


43/170

Soluo escorada Soluo ancorada junto linha frrea


44/170Muros tipo Berlim (estruturas flexveis e provisrias com perfis metlicos e pranchas de madeira):

Soluo ancorada


45/170Muros tipo Berlim (estruturas flexveis e provisrias com perfis metlicos e pranchas de madeira):


46/170Muros tipo Berlim (estruturas flexveis em beto armado):

Solues mistas: madeira (zona superior) e beto


47/170

Paredes moldadas ou barretas em beto armado:Painis, sem continuidade horizontal, executados a partir da superfcie, com recurso a lamas que evitam o desmoronamento das valas e, em geral, ancorados ou escorados, com funes:

resistente fundao (transmisso de cargas verticais) suporte (acomodao de impulsos horizontais)

impermeabilizante: corta ou diminui a percolao

Equipamento de escavao

Dimenses correntes dos painis: 0,4; 0,6; 0,8 e 1,0m (espessura) 2,5 a 6,0 m (largura)


Abaixo do NF em zonas urbanas, em terrenos escavveis com o equipamento disponvel

Utilizao:

Barr

etas

Os painis de parede podem ser pr-fabricados

1-Execuo dos muretes guia

2-Escavao, sendo a vala estabilizada com lamas

3-Colocao das armaduras

4-Betonagem, de baixo para cima (tubos tremie)


48/170

3 4

1

2

Paredes Moldadas:1 - Escavao com grab

hidrulico2 - Tubos junta 3 - Colocao de armaduras4 - Betonagem com tubo

tremie


49/170

Paredes Moldadas Faseamento (I)

Fase inicial da escavao com grab hidrulico (aplicvel a solos brandos e isentos de material pedregoso ) junto aos muretes guia


50/170

Paredes Moldadas Faseamento (II)

Escavao com grab hidrulico: aplicvel a solos brandos, isentos de materiais pedregosos


51/170

Paredes Moldadas Faseamento (III)

Betonagem atravs de tubo tremie com vista do funil no respectivo coroamento

Preparao das armaduras


52/170

Paredes Moldadas Faseamento (IV): colocao de armaduras


53/170

Paredes Moldadas Barretas em T


54/170

Paredes Moldadas Rotura pelas juntas

10


55/170



56/170



57/170



58/170

Paredes Moldadas Faseamento (IV): vistas da parede aps escavao


59/170

Paredes Moldadas Pr Fabricadas


60/170


11


61/170



62/170



63/170



64/170



65/170

Paredes Moldadas Escavao com grab hidrulico solos brandos


66/170

Paredes Moldadas Escavao com grab hidrulico em recintos cobertos com p direito mnimo de 6m solos brandos

Grab para escavao de paredes

Grab para furao de estacas

moldadas

12


67/170

Paredes Moldadas Escavao com fresa hidrulica - macios rochosos

Soluo de rodas cortantes dentadas

Dentes mveis

Caixa de suco

Placa anti-

choque


68/170


Soluo de rodas cortantes com tricones


69/170

Rodas dentadas


Rendimentos de escavao em rocha

Resistncia compresso MPa

Rodas com tricones


70/170


1 Fresa hidrulica

2 Bomba

3 Desarenisador

4 Tanque bentonite

5 Bomba centifugadora

6 Material escavado

7 Bomba centifugadora

8 Central de bentonite

9 Silo de bentonite

10 gua


71/170


Controlo de verticalidade atravs de inclinmetros electrnicos e placas guiadoras, incorporados no equipamento de escavao


72/170

Cortinas de estacas tangentes ou secantes:Estacas em beto armado, executadas a partir da superfcie, com eventual recurso a lamas que evitam o desmoronamento dos furos e, em geral, ancoradas ou escoradas, com funes:

resistente fundao (transmisso de cargas verticais) suporte (acomodao de impulsos horizontais)

impermeabilizante: corta ou diminui a percolao (estacas secantes)

P t ti t l

Abaixo do NF em zonas urbanas (ex: caves), em terrenos difceis de escavar, ou onde o equipamento se revela mais indicado

Utilizao:

Exemplo de estacas secantes

1) Estaca armada2) Estaca no armada (ou

coluna de jet-grouting)

Processo construtivo: ver captulo relativo a fundaes profundas

Tardoz

Equi

pam

ento

par

a ex

ecu

o d

e es

taca

s

Cortina com estacas tangentes

Poo com cortina de estacas tangentes

1

2

13


73/170

Solues de cortinas de estacas tangentes:


74/170

Cortinas de estacas tangentes revestidas com beto projectado


75/170

Cortinas de estacas tangentes com vigas de distribuio ancoradas:

Maior capacidade de redistribuio de esforos

Cabea dos geodrenos


76/170Cortinas de estacas tangentes com vigas de distribuio:

Maior capacidade de redistribuio de esforos


77/170Cortinas de estacas tangentes com estacas ancoradas:

Menor capacidade de redistribuio de esforos


78/170

Cortinas de estacas tangentes solues de revestimento (I):

Execuo de 1 revestimento com beto projectado

14


79/170

Cortinas de estacas tangentes solues de revestimento (II):

Execuo de 2 revestimento com tela

drenante


80/170

Cortinas de estacas tangentes solues de revestimento (III):

Execuo de 3 revestimento com beto

armado cofrado


81/170

Muros de gabies:

1) Execuo da sapata de fundao2) Montagem dos vrios nveis de gabies 3) Aterro do tardoz com material drenante


Muros de gravidade de elevada permeabilidade e flexibilidade, constitudos pela sobreposio de cestos, em rede metlica, pr-fabricados e preenchidos com seixo ou pedra britada.

3) Aterro do tardoz com material drenante. A drenagem feita atravs dos gabies

Economia de mo de obra e de prazo de execuo

Excelente integrao ambiental

Terrenos permeveis, onde importante a drenagem

Utilizao

Em muros de grande altura, a deformabilidade pode ser atenuada:

injectando os blocos inferiores com calda de cimento

substituindo os blocos inferiores por muretes

Pedra: >22 kN/m3com dimenses entre 10 a 25cm

Rede metlica: galvanizada com

15


85/170

Muros de gabies:


86/170

Muros de gabies:


87/170

Muros de gabies:


88/170

Muros de gabies:


89/170

Muros de terra armada:

1) Execuo da fundao, em geral uma pequena sapata2) Montagem do 1 nvel do muro, com colocao das

escamas correspondentes


Soluo que resulta da ancoragem de elementos de beto armado individuais que constituem o muro (escamas), atravs de armaduras de ao galvanizado ou alumnio, que resistem por traco ao atrito mobilizado entre as mesmas e o solo

Escamas

escamas correspondentes3) Execuo do aterro correspondente ao 1 nvel, em

que a respectiva compactao no deve danificar as armaduras e escamas j colocadas

4) Repetio das etapas 2) e 3) at atingir o coroamento

Solos com fraca capacidade de carga, pois as cargas verticais transmitidas so pequenas

Soluo flexvel e ligeira Obrigam execuo de aterro

controlado no respectivo tardoz

Utilizao Especificaes Solo - aterro controlado com resistncia por atrito: no conter matria orgnica, turfa, argilas e elementos agressivos para as armaduras, sendo necessrio respeitar restries s dimenses das partculas

Armaduras - resistncia traco e mobilizao de atrito:devero apresentar capacidade para mobilizar o atrito, resistir traco e ser tratadas contra a corroso


90/170

Muros de terra armada:

Vista da fase construtiva

Escamas pr-

Aterro arenoso

Tirantes galvanizados e de faces rugosas

fabricadas

16


91/170

Cortinas de estacas prancha:

1) Cravao dos perfis a partir da superfcie2) Escavao da frente da cortina, com

eventual ancoragem ou escoramento

Processo construtivoh

be

b he

Lackawanna

Larssen

Soluo provisria escorada

Cortina que resulta da cravao de perfis metlicos, em geral:

Em Portugal, uma soluo adoptada, em geral, apenas em obras provisrias, onde possvel a reutilizao dos perfis

Obras martimas (ex: ensecadeiras e cais), onde a versatilidade do equipamento e da soluo constitui uma vantagem

Utilizao

eventual ancoragem ou escoramento

a) Cortina ancorada ou escorada

b) Cortina encastrada, estabilidade garantida pelo comprimento de encastramento (ficha - f)

Funcionamento

f

Ip Ia ou Io

0,65

kaH

(a

reia

s)

Ia ou Io

escorada

Soluo definitiva


92/170

Cortinas de estacas prancha :

rros

o

Pormenor das juntas Trat

amen

to p

or p

intu

ra a

nti-c

or


93/170

Cortinas de estacas prancha exemplos de aplicao:

Ensecadeira Muro ala no acesso a um viaduto


94/170

Cortinas de estacas prancha exemplos de aplicao:

Ensecadeira


95/170

Cortinas de estacas prancha: cravao por percusso com recurso a bate-estacas e martelo

Martelo

Capacete

Estaca prancha

Batente

Fase

amen

to d

a cr

ava

o


96/170

Cortinas de estacas prancha aspectos construtivos:Cravao por ordem inversa para evitar empenamento das estacas

Cravao por ordem directa podendo determinar o empenamento dasempenamento das estacas

Direco da cravao

Viga de guiamento das estacas prancha Perfil de fixao e apoio da viga

17


97/170

Cortinas de estacas prancha: cravao por vibrao com recurso a vibro-fonceur:


98/170

Cortinas de estacas prancha cravao com viga de guiamento


99/170



100/170



101/170

Cortinas de estacas prancha


102/170

Corpos de Jet Grouting como ele. de conteno - Projecto

E.L. ltimo Resistncia estrutural - flexo composta: = N/A+-M/wCompresso: c < 2MPa (comb. rara de aces)

Quantificao de impulsos: Teoria de Coulomb com =

E.L.Ultimo de Capacidade de carga do terreno:

Ponta: c < 2MPa (comb. rara de aces)Atrito lateral: L > NxF.S. / (xxc-s), mtodo Bustamante

Traco: t < 0,3MPa (comb. rara de aces)

E.L.Utilizao: deformao horizontal (igual a estacas)

L

c-s

c

18


103/170

Corpos de Jet Grouting como estrutura de conteno

P.I. ao Caminho de Ferro, Telemark, Noruega Soluo de encontros em cortina de colunas


104/170


Fase I Execuo das colunas, a partir da superfcie

F II E


Fase II Execuo do tabuleiro, betonado contra o terreno

Fase III Escavao at cota final


105/170



Vista do aspecto final das colunas dos encontros


106/170

Jet Grouting - Soluo de cortina de colunas

5,7m

0,0m

Cortina de colunas de jet grouting

rea escavadaArmazns

Muro cais

Rio

-14,3m

-8,3m

-2,0m

Aluvio

MiocnicoAreias

Enrocamento

Aterro arenoso


107/170

Jet Grouting - Soluo de cortina de colunas

Trabalhos de furao e injeco


108/170

Jet Grouting como conteno - comparao com solues tradicionais

Jet grouting como conteno - comparao com soluo de estacas prancha

Vantagens Limitaes4Maior facilidade de furao e maior

rendimento4 Reduzida resistncia para esforos

de tracorendimento

4 Diminuio do impulso horizontalde traco

4 No reutilizvel

Jet grouting como conteno - comparao com solues de beto armado

Vantagens Limitaes4Maior facilidade de furao e maior

rendimento

4 Diminuio do impulso horizontal4Maior estanqueidade

4 Reduzida resistncia para esforos de traco

4Menor esbelteza4Menor capacidade de carga

19


109/170

Ancoragens e escoramentos:Solues provisrias ou definitivas: Objectivos:

Bolbo de selagem1 C b d

ObturadorA

A

1

123

Ancoragem - constituio

Escoramentos - processo construtivo: ajustamento e aperto (podem ser pr-esforados)

deformabilidade esforos

Estabilizao:

Ancoragem vertical para subpresses

2 - Placa de apoio

4 - Cabo com cordes (mx 7)

1 - Cabea da ancoragem

3 - Macio de apoio 1 - Calda de selagem2 - Bainha3 - Injeco de proteco

Corte A-A

1

2

3 4Ancoragem - execuo

Fase I - furao Fase III - injeco de proteco Fase V - tensionamento do cabo

Fase II - insero do cabo Fase IV - injeco de calda Fase VI proteco da cabea


110/170

Tipos de Ancoragens vida til

Ancoragens provisrias: vida til mxima de 2 anos

Ancoragens definitivas:Ancoragens definitivas : vida til mnima de 2 anos

As ancoragens definitivas apresentam maiores exigncias de: Proteco contra a corroso

Instrumentao

Acessibilidade para retensionamento e/ou substituio


111/170

-con

stitu

io

PorcaMesa

Negativo (zona laje)

mp.

livr

e

mp.

livr

e

CunhasMesa

Negativo (zona laje)

Bainha lisa

Tipo

s de

Anc

orag

ens Bainha lisa

Obturador

Varo nervurado

Com

Com

p. se

lage

m

Com

Com

p. se

lage

m

Calda de preenchimento

Espaadores

Anc

orag

ens d

e co

rde

s

Anc

orag

ens d

e va

ro


112/170

Tirantes ao solo: ancoragens e pregagens aplicaes em geotecnia

Ancoragens para equilbrio de sistemas estruturais

Pregagens para estabilizao de escavaes em tnel

Ancoragens para travamento de estruturas de conteno

Ancoragens e pregagens para estabilizao de taludes

Ancoragens e microestacas / pregagens para transmisso ao terreno de foras de traco e de compresso

Ancoragens e microestacas / pregagens para resistncia a subpresses


113/170

Ancoragens: aspectos a considerar no seu dimensionamento

Condies geolgicas -geotcnicas existentes na rea de interveno

Durabilidade da ancoragem, i l i d i id d iincluindo a agressividade qumica do terreno e do meio envolvente

Plataforma de trabalho para o equipamento

Nvel de tenso permitido

Condies de transporte e de manuseamento

Factores econmicos


114/170

Modos Limites de Rotura por Arranque de Ancorgens (EC7)

a), b) e c): ancoragens activas

d): ancoragens passivas (tipo placa)

20


115/170115/145

FissurasE.L. ltimo de Resistncia Flexo e/ou Corte da parede da conteno


Pare

de

Base da escavao

NF


116/170116/145

E.L. ltimo de Resistncia Traco das Ancoragens


Pare

de

Base da escavao

Nvel intermdioNF


117/170

Modos Limite de Rotura Vertical de Cortinas (EC7) Devem ser contabilizados

valores de clculo mximos das foras verticais, em particular as componentes verticais das ancoragens

Este fenmeno pode ser Este fenmeno pode ser controlado atravs do incremento do comprimento de selagem dos perfis verticais (conteno Berlim) ou da ficha no terreno (paredes moldadas, cortina de estacas, estacas prancha)

Necessrio verificar se a cortina tambm ir desempenhar a funo de fundao da estrutura


118/170

Rotura por incumprimento do faseamento

construtivo econstrutivo e insuficiente

capacidade de carga vertical


119/170

Verificao da segurana de Ancoragens EC7, EN1537 Anexo D:

P < 0,65 Ptk, ao longo da vida til da ancoragem, com Ptk = valor caracterstico da carga de rotura do cordo (ex: ao 1670/1860 Grade 270k c/ 0,60, Ptk = 260 kN)

Po < 0,60 Ptk, condio a aplicar fora de traco de blocagem (Po)

[Ed = P ] < [Rid = Rik / R], com 0,8< d 1,35 Resist. interna

Resistncia traco da armadura

[Ed q Po] [Rid Rik / R], com 0,8 d 1,1; Rk Ptk e R 1,35 Resist. interna

Ls > N x FS / ( x x d x calda-solo)

N carga de dimensionamentoFS Factor de segurana coeficiente expansibilidaded dimetro da furaocalda solo tenso de atrito calda-

solo

Capacidade de carga do terreno Mtodo de Bustamante

[Rad = Rak / m] > Rid, com [Rak = Ram / ] ; (funo n ensaios prvios) e m = 1,25 (ancoragens provisrias) ou 1,50 (ancoragens definitivas) Resistncia externa

Fluncia da ancoragem interface terreno / calda


120/170

min = [1,5m; Planta

D

Alado

Hmin = 5m

min = 4 D

min = 4 D

D

= 45 - /2

Verificao da segurana de Ancoragens:

Llivre final = Llivre das cargas estticas x ( 1 + 1,5 x ), incremento de L em zonas ssmicas

Corroso de cunhas0,15 H] Planta do

Fluncia do solo e da calda de cimento Blocagem da ancoragem dispositivos de amarrao Deformao da cabea da ancoragem Relaxao do ao da armadura. Atrito desenvolvido pelas armaduras da ancoragem dentro da bainha. Deformaes provocadas pela componente vertical da ancoragem. Efeito de grupo. Fenmenos de corroso a mdio e longo prazo.

Perdas de carga em ancoragens

de cunhas e cordes

21


121/170

Ancoragens aspectos construtivos Equipamento de furao sobre plataforma suspensa em grua

Preparao das ancoragens

Tensionamento das ancoragens


122/170

Cabeas das ancoragens de cordes

Cunhas

1 e 2 - Mesa da ancoragem3 - Chapa de apoio das cunhas (estrela)4 - Cunhas

Ao [MPa]

[]

Fyd [kN]

Ftk [kN]

1670/1860 0,50 167 186

A[mm2]

1001670/1860 0,60 234 2601401670/1860 0,62 251 269150

Ao 1670/1860 = Grade 270k (ASTM 416)


123/170

Cabeas das ancoragens de cordes: chapas, mesas e estrelas

Chapa

Estrela para 7 cordes Mesas


124/170

Cabeas das ancoragens de varo

P o r c a s e x ta v a d a

M e s a d e a p o io d a a n c o ra g e m Porca sextavada Placa de apoio da ancoragem Ao

[MPa]

[mm]Fyd

[kN]Ftk

[kN]

835/1030 26,5 460 568835/1030 32,0 671 828835/1030 36,0 850 1048

900/1030 26,5 496 568900/1030 32,0 724 828900/1030 36,0 916 1048

1080/1230 26,5 595 6781080/1230 32,0 868 9891080/1230 36,0 1099 1252

500/550 40,0 628 691500/550 50,0 982 1080500/550 63,5 1758 2217


125/170

A formao do bolbo de selagem da ancoragem de forma a que a fora aplicada na armadura possa ser transmitida ao terreno

Injeco de ancoragens funes (EN1537):

A garantia de proteco da armadura da ancoragem contra a corroso

O alargamento das paredes do furo na zona do comprimento de selagem da ancoragem, de forma a aumentar a sua capacidade de carga

O tratamento do terreno nas imediaes na zona de selagem da ancoragem, de forma a limitar a perda de calda


126/170Ancoragens Injeco IRS com tubo manchete (TM) e obturador duplo

1 Furo

2 Tubo TM com vlvulas manchete

3 Vlvula manchete

4 Obturador (zona superior)

5 Tubo injector

6 Calda de cimento com presa j ganha, pois a injeco realizada das vlvulas inferiores para as superiores

7 Terreno tratado pela injeco

O sistema de injeco IRS o que permite a realizao de injeces mais controladas e mais eficazes

22


127/170

Ancoragens obturadores

Tubo injector

Obturador superior

Injeco IRS

Injeco IGU

Obturador simples a colocar na transio da zona do comprimento livre para o comprimento de selagem

Tubo injector com obturador duplo permite injeco tipo IRS

Obturador inferior


128/170Tipos de injeco Esqueleto do bolbo de selagem aps injeco por fracturaoa) Injeco de permeao:

tratamento do terreno por preenchimento dos vazios com calda de cimento a presso moderada a alta (adoptada em geral em ancoragens e microestacas)

b) Injeco de fracturao: melhora as caractersticas do terreno por injeco de calda de cimento a alta a muito alta presso que induz primeiro a fracturao do terreno, e determina depois o preenchimento das mesmas fissuras pela calda de cimento

c) Injeco de compensao: permite compensar assentamentos atravs do empolamento do terreno por aumento de volume, provocado por injeco tipo permeao


129/170

Ancoragens acessrios Bombas hidrulicas para accionamento dos macacos

Macaco para tensionamento das ancoragens

Central de mistura de calda de cimento


130/170

Ancoragens acessrios

Equipamento de furao de pequeno dimetro (inf. a 300mm)

Furao rotao sem vibraes: carotagem

Furao rotao com trado

Furao rotopercusso com martelo


131/170

Ancoragens Ensaios de Carga Todas as ancoragens executadas numa obra devem ser ensaiadas

Tipos de ensaios (EN1537):

Ensaios prvios (EP): em i t i

Ensaio prvio de uma ancoragem

ancoragens experimentais

Ensaios de verificao -recepo detalhados (ERD): em ancoragens a incorporar na obra, em geral as instrumentadas com clulas de carga

Ensaios de recepo simplificados (ERS): em ancoragens a incorporar na obra


132/170

Ancoragens Ensaios de Carga (EN 1537)

Car

ga d

e en

saio

Pp

Car

ga d

e en

saio

Pp

Deslocamento

Pa

% C

a

Mtodo 1 Mtodo 2

Deslocamento

% C

Pa

23


133/170

Ancoragens Ensaios de Carga (EN 1537 Anexo E)

Pt0,1kPp

Pt0,1k

o d

eP t

0,1k

o de

P t0,

1k

Pp

Mtodo 3DeslocamentoDeslocamento

Ensaio Prvio

Ensaio de Recepo DetalhadoFo

ra

aplic

ada

em fu

n

For

a ap

licad

a em

fun

o


134/170

Ancoragens Ensaios de Carga (EN 1537 Anexo E)Desloc. de fluncia -

mar

de

flun

cia

Mtodo 3

Determinao da carga crtica, Pc e da carga limite de fluncia, Ra, a partir dos dados obtidos num ensaio realizado segundo o mtodo 3

Determinao do deslocamento de fluncia, , a partir dos dados de um ensaio de ancoragens, realizado segundo o mtodo 3

Carga aplicadaD

eslo

c. n

o pa

tam

Tempo


135/170Ancoragens provisrias de cordes

Chapa de apoio da estrela

Estrela para

Cordes protegidos por bainha lisa de

polietileno na zona do comprimento livre

Tubo de injeco

C ld dp

cravao das cunhas

Calda de cimento

Espaadores e centralizadoresCaractersticas de 1 cordo

Tipo de ao

1670/1860

1670/1860

Dimetro

0,60

0,62

Seco

140mm2

150mm2

Carga rotura

260 kN

279 kN


136/170Ancoragens definitivas de cordes com dupla proteco

Bainha de polietileno corrugada

Produto anticorroso

Estrela para cravao das

cunhas

Cabea proteco

Calda de cimento

Espaadores e centralizadores

g


Cordes engraxados e protegidos por bainha de polietileno (PE) liso

na zona do comprimento livre

Cordes engraxados com produto anti-corroso


137/170Ancoragens definitivas de cordes com isolamento elctrico

Anel de

Cabea proteco

Estrela para cravao das

cunhasChapa de apoio

da estrela

Anel isolante

Tamponamento

Bainha lisa em polietileno de alta densidade (HDPE)

Cordes engraxados e protegidos por bainha PE

Bainha corrugada em HDPE

Calda de cimento

Espaadores e centralizadoresVlvulas de

proteco

Anel de redistribuio

de cargasBainha corrugada em HDPE

Dispositivos para a cabea da ancoragem


138/170Ancoragens definitivas de varo


Porca de plsticoPorca do

varoCabea proteco

em plsticoChapa de apoio

Produto anticorroso Dispositivos para a cabea da ancoragem

Varo nervurado

Calda de cimento

Bainha lisa

Bainha corrugada

Espaador

Cabea

cabea da ancoragem

24


139/170Ancoragens provisrias de varoPorca de plsticoPorca do

varoCabea proteco

em plstico

Chapa de apoio

a) b) c)

Exemplos de centralizadores: a) ancoragens provisrias; b) ancoragens definitivas - solos; c) ancoragens definitivas - rochas

Bainha lisa

Varo nervurado

Espaador

Conector de troos de varo

Obturador na transio para o comprimento de selagem


140/170

Instrumentao e Observao de Estruturas de Conteno


141/170

Inclinmetros (desloc. horizontais)


142/170Instrumentao e Observao: Inclinmetros (desloc. horizontais)

Unidade de leitura

Calha inclinomtrica

Torpedo

Calda de preenchimento do espao anelar

Unies dos troos de calha inclinomtricaC

alha

in

clin

met

rica


143/170Instrumentao e Observao: Inclinmetros (desloc. horizontais)

Deslocamentos [mm]

Prof

undi

dade

[m]

Torpedo


144/170Instrumentao e Observao: Inclinmetros

Inclinmetros sub verticais

25


145/170

Calha inclinomtrica flexvel em ABS


146/170Instrumentao e Observao: Extensmetros de varas com ancoragem cimentada

Varas

Tubo revestimento das varas

Terreno

DeflectmetroBase de apoio

Cabea das varasPlaca de nivelamento

(medio deslocamentos verticais a uma determinada profundidade)

Cabea tripla de leitura mecnica, pode ficar embutida numa caixa com tampa de proteco

Ancoragens dos extensmetros

Cabea de 5 varas e deflectmetros


147/170Instrumentao e Observao: Extensmetros de varas com ancoragem cimentada(medio deslocamentos verticais a uma determinada profundidade)


148/170Instrumentao e Observao: Piezmetros (medio do nvel de gua N.A.)


149/170Instrumentao e Observao Piezmetro de tubo aberto simples (medio do N.A. num determinado troo)

Material de preenchimento:

Tubo piezomtrico

Tampa de proteco do tubo piezomtrico

Macio de encabeamento (cimento)

Material de preenchimento: calda de bentonite + cimento

Isolamento da cmara piezomtrica

Macio filtrante Cmara piezomtrica


150/170Instrumentao e Observao Piezmetro de tubo aberto duplo (medio do N.A. em dois troos)

Piezmetro com duas cmaras piezomtricas

Tubo piezomtrico

Macio filtrante

Tampa de proteco do tubo piezomtrico

Macio de encabeamento (cimento)

Material de preenchimento: calda de bentonite + cimento

Isolamento da cmara piezomtrica

Cmara piezomtrica

Base do filtro (calda de cimento)

26


151/170

a) Piezmetros crepinados em toda a altura

b) Piezmetros de cmara simples

c) Piezmetros de cmara dupla

Instrumentao e Observao: Piezmetros (medio N.A.)

Nvel de gua (N.A.)

Macio filtrante

Ranhuras

Parede do furo no entubada

Calda de cimento

Rolho de bentoniteParede do furo

Rolho de bentonite

Parede do furo no entubada Piezmetro

Parede do furo no entubada

Altura N.A. = 19m (equivalente ao NF). Presso piezomtrica = N.A., apenas nestas condies

Altura piezomtrica do nvel A = 11m, presso piezomtrica = 110 kN/m2 (1,1 kg/cm2)

Presses piezomtricas: Piez. 1: 50 kN/m2 (0,5kg/cm2) Piez. 2: 10 kN/m2 (0,1kg/cm2)

Macio filtrante


152/170Instrumentao e Observao Piezmetro com tomada de presso e entrada para limpeza e/ou medio de nveis


153/170Instrumentao e Observao Piezmetro com tomada de presses e sada alternativa para medio de caudais


154/170Instrumentao e Observao: Clulas de Presso Total (medio de tenses)

Unidade leitura

Mercrio

Elemento de transmisso do sinal

Clula presso total

Transdutor de presso (pneumtico, hidrulico ou elctrico)


155/170Instrumentao e Observao: Clulas de Carga em Ancoragens (medio da variao de carga nas ancoragens)


156/170Instrumentao e Observao: Clulas de Carga em Ancoragens (medio da variao de carga nas ancoragens)

Leitura elctrica

Leitura manomtrica

Leitura manomtrica

27


157/170Instrumentao e Observao Alvos Topogrficos (medio de deslocamentos tridimensionais)

Alvos no interior de um TnelEstao total manual

Alvos topogrficos

Estao total robotizada


158/170Instrumentao e Observao: Alvos Topogrficos (medio de deslocamentos tridimensionais)

A ligao estrutura pode ser realizada por chapa ou varo


159/170Instrumentao e Observao Rguas de nivelamento topogrfico de superfcie (medio desloc. verticais)

Rgua topogrfica numa fachada


160/170Instrumentao e Observao Marcas de nivelamento topogrfico de superfcie (I) (medio de deslocamentos verticais)

Marca topogrfica no pavimento


161/170Instrumentao e Observao: Marcas de nivelamento topogrfico de superfcie (II) (medio deslocamentos verticais)

Marcas de nivelamento em aterro


162/170

Bench-Mark: marca de referncia, a instalar em local no perturbado pela obra

Instrumentao e Observao Marcas Topogrficas de nivelamento de superfcie

28


163/170Instrumentao e Observao: Fissurmetros (medio da evoluo da abertura de fissuras)

Fissurmetro mecnico tipo Tell Tale

(movimentos no plano perpendicular s paredes)


(movimentos dos cantos de paredes)


(movimentos entre paredes e pavimentos)


(fissuras standard)


164/170Instrumentao e Observao: observao de um fissurmetro do tipo standard


165/170Instrumentao e Observao: Sistema de nivelamento hidrulico em estruturas (medio de deslocamentos verticais)

1 - Datalogger2 - Estabilizador de correnteNH - Clula de nivelamento hidrulico

- Tubo hidrulico- Cabos de ligao ao datalogger


166/170Instrumentao e Observao: Sistema de nivelamento hidrulico em estruturas (medio de deslocamentos verticais com grande preciso)


167/170Instrumentao e Observao: Tiltmeters (medio inclinaes)

Tiltmeter porttil

Unidade de leitura porttil

p


168/170Instrumentao e Observao: Tiltmeters (medio de inclinaes)

29


169/170Instrumentao e Observao: Extensmetros (medio de extenses)

Strain Gauge

Armadura


170/170

HO

os

+

Inclinmetros4x

Tnel M.L

2x

2x

2x 2x

2x

2x

2x 2x

2x

2x

2x

2x

2x 2x

2x

Avenida

rdim

S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7

Exemplo de uma Planta de um Plano de Instrumentao e Observao

EDIF

CIO

VIZ

INH

(12

piso

s el

evad

o5

cave

s)

3x

Marcas topogrficas4x

2xClulas de cargaRguas topogrficasAlvos topogrficos2x

2x2x

2x

2x 2x 2x 2x

2x

2x

Rua

Jar

Piezmetro

Edifcio antigo com 5 pisos elevados

Estruturas de Contenção

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