1a investigação geotécnica

Alguns aspectos sobre a aplicação em projetos de estruturas de contenção

25/08/2016

1

Requisitos de um projeto de engenharia

Estado limite último Segurança RUPTURA EXTERNA INTERNA RUPTURA


Estado limite último Segurança Estado limite serviço


Estado limite último Segurança Estado limite serviço

Requisitos de um projeto de engenharia Segurança

RELAÇÃO RESISTÊNCIA/SOLICITAÇÃO

INCERTEZAS

Ações, modelos, Investigação, parâmetros, geometria, execução

Coeficientes de segurança

Requisitos de um projeto de engenharia Coeficientes de segurança Global

Todas as incertezas são consideradas por meio de um único coeficiente de segurança.

Parcial

Cada incerteza é considerada por meio de um coeficiente de segurança correspondente ao grau de variabilidade de cada propriedade.

CS= Resistência/Solicitação

Requisitos de um projeto de engenharia Coeficientes de segurança Global

CS

CS





CS

Rmédia S média

Rmédia / A S média / A



 ruptura  atuante

 atuante 

 ruptura CS

   admissível atuante

Requisitos de um projeto de engenharia Coeficientes de segurança Parcial

S 

d

 

 R

S k .CS s



d

Rk CS R

  S   S k  S média 1  1,645   S média  

  R   Rk  Rmédia 1  1,645   R média  

Requisitos de um projeto de engenharia Estado limite de serviço 

recalque ou levantamento total de um ponto da estrutura (w).

 

w A B  wi ,

 

A

 

 wi

B

w A B ,

d

 

w A, B d

  lim


Estado limite de serviço


R A L U G N A O Ã Ç R O T S I D

Requisitos de um projeto de engenharia Estado limite de serviço





Qual a variabilidade de um solo ?

Natural

Características

Comportamento

Tipos de problemas em geotecnia Taludes Condutos enterrados Aterros sobre solos moles Estruturas de contenção Fundações Túneis Drenagem Pavimentação Barragens Aterros sanitários, geoambiental

Entre outros tantos

Requisitos de um projeto de engenharia Segurança

Economia x Segurança

Confiabilidade

C=Co+M+D*p

Durabilidade

Aspectos Construtivos

Aspectos Econômicos

Co = Custo de Mconstrução = Custo D =Manutenção Danos materiais e humanosde ocorrência p = Probabilidade

Construção antiga

Base conceitual 

Newton e Coulomb

Base conceitual Rankine e Fellenius

A ruptura dos solos geralmente ocorre por cisalhamento aterros sapatas

Superfície de ruptura

Resistência mobilizada

Sup. De ruptura

Os grãos de solo deslizam ao longo da superfície de ruptura

Na ruptura, a tensões cisalhantes ao longo da superfície de ruptura superam a resistência ao cisalhamento do solo 25



 f



c   tan 

Ang. de atrito

Coesão

f

c 



f é a máxima resistência mobilizada em função de uma tensão normal . 26

Critério de ruptura Mohr-Coulomb A resistência ao cisalhamento é dividida em duas componentes: coesão and atrito.



 f

f



f tan 



c

c   f tan  Comp. de atrito

c f



27

c e  são os parêmetros da resistencia ao cisalhamento. Altos valores dos parâmetros significa alta resistência ao cisalhamento.

Classificação do Carregamento

Ruptura

 ruptura  c. N c .S c



q. N q .S q

1 

2

B. . N  S 

q   . D B



menor

Dimensão

da

base

Tipo de solo Geológicas

Estratigrafia – Horizonte das camadas Gênese Posição do nível de água Resistência ao cisalhamento (c, )

Informações Geotécnicas (parâmetros mecânicos)

Compressibilidade (E, , m, cv, cc, cs)

Permeabilidade (k)

Poços e trincheira Sondagens

Sondagens a trado Sondagem de simples reconhecimento Sondagem rotativa Deformada Solos Indeformada

Amostragem

Agua

Caracterização: Classificação Resistência

De laboratório Determinação das propriedades

Ensaios

Compressibilidade Permeabilidade

De campo

classificação, caracterização, permeabilidade, resistência, compressibilidade

Meio indireto

Problema: Análise de um talude

Problema: Análise de um talude a

 

a

 

Deslizamento

Compressão Uniaxial

Compressão Diametral

a v 

Cisalhamento



v

Compressão Biaxial

Envoltória de Mohr Coulomb

 

a

a

L



 a

Compressão Triaxial

 f

1

L L

L

Cisalhamento Direto



 

1

Compressão Triaxial Verdadeira

7   .tg 31o

Problema: Análise de um talude

Decisão: talude ou estrutura de contenção ?

Decisão

Informação

Maciço de Solos SM19- Cota: 910,46 m

Aterro de argila silto arenosa, cinza,

3

2 m

2 2

Argila silto arenosa, vermelha a cinza avermelha, variegada, mole, com ocorrência de quartzo

5

40 41 41

Argila silto arenosa, cinza esverdiada plásticidade média a baixa, 12 m rija a dura, com ocorrênicia de veios com maior concentração de quartzo (Formação Guabirotuba)

44

5


12

17

19

22 24 12 m

34 41

54

x x xx xx xx x xx xx xx xx xx xx xx x xx xx xx

22 m

8

17

48

Limite da sondagem

6

13

25

2 m


5

Argila silto arenosa, cinza esverdiada plásticidade média a baixa, rija a dura, com ocorrênicia de veios com maior concentração de quartzo (Formação Guabirotuba)

2 2 4

7 m

25 12 m

26 27 28 30

Argila silto arenosa, cinza esverdiada plásticidade média a baixa, rija a dura, com ocorrênicia de veios com maior concentração de quartzo (Formação Guabirotuba)

17 19 20 22

12 m

27 28 31

17 m

36

33

40

37 x x x x x x x x 49 x x x x x x x x x x 53 x x x x x x 22 m x x x x 53 Limite da sondagem x x

48

55

7 m

29

28 17 m

6 6

23 25

2 m

4

11 7 m

46 17 m

8

9

44

47 51

4

11

17 35

2 m

7 7 m

15 30

4

SM20 - Cota: 909,16 m

com pedras soltas e rachão

com plasticidade alta, mole,

6

7 11

SM20 - Cota: 909,26 m

SM20 - Cota: 910,33 m

x x x x x x x x x x x x x x x x x 22 m x x x x x x x x x x Limite da sondagem x x x

17 m

22 m

Como avaliar a variabilidade ? Correlação Ângulo de atrito do solo 20

30

40

0

50

0

Desvio Padrão do ângulo de atrito 2 4 6 8 0.04 0.08 0.12 0.16 Coef. de variação do ângulo de atrito

10 0.2

5

)

 

0

20.N  20

10 m( e d a di d

P

or

fu

n

 

15



SM20 SM21 SM22 Medido Médio

25

2

 1  2  . S  R2   F

SM19

20

1  (1 / FS )

Desvio Padrão ângulo de atrito Coeficiente de Variação ângulo de atrito

S



Probabilidade de Ruína p f



Caso

1 : 1 e d u l a T

3 : 1 e d u l a T

1 DIST . NORM (  ;0;1;VERDADEIRO ) 

Coeficiente de

Probabilidade

Segurança

de Ruína

Bishop

1,58

0,015553

Morgenstein-Price

1,57

0,016611

Spencer

1,52

0,023087

Janbu

1,52

0,023087

Bishop

1,04

0,418366

Morgenstein-Price

1,01

0,156248

Spencer

1,14

0,250595

Janbu

1,30

0,096472

Método

Previsão dos Recalques

Recalque: Componente vertical do vetor deslocamento


EFEITOS

 x 

 σ  σ  σ   τ τ   τ σ

x

y

z

xy

zy

zy

         

 x

           

y

z

xy

zy

zy

         

 y 

 z 

 xy 

 xz 

 yz 

u  x

v  y

w  z u  y

u  z v  z







v  x

w  x w  y




z



w

 z

 z

w



dw 

H

0

dz

 z .dz

dw



 z .dz

Previsão dos Recalques w



H

0

 z 

1 E

 z .dz

. z   x   y 

 z 

1

E



.  z



 z



1 E

. z ( z )




H

0

 z .dz  z 

w



H

0

1 E solo

1 E

. z ( z )

. z ( z ).dz

w

1 E solo



H

0

 z ( z ).dz


1 E solo



H

0

 z ( z ).dz

Fórmula do Perllof wi

. B.(1 atuante

 

Es

onde V



atuante

Es





B. L

.K . N







2

)

I w

Es



.K . N



Mesmo Solo Es   .K . N

Meio Estratificado

n

  Es   H  i

Es 

i

i 1 n

  H 

i

i 1

compressão Em laboratório (realizados em amostras)

cisalhamento Permeabilidade

Prenetrômetricos Em Campo

Pressiométricos Outros

Dinâmicos Estáticos

Principais ensaios de laboratório

Principais ensaios de laboratório

Tensões

Curva carga-deslocamento

Ensaios de compressão

Principais ensaios de campo

Parâmetros de Projeto

Sondagens em solo Poços e trincheiras Sondagens a trado

Sondagem de simples reconhecimento


Perfuração com trado


Perfuração Trepano e lavagem.

Sondagens

Sondagem de simples reconhecimento com ensaio de SPT

Ensaio de penetração dinâmica SPT

 CONSISTE NA CRAVAÇÃO DE 45 cm AMOSTRADOR PADRÃO COM UM MARTELO DE 65 kg, CAINDO DE UMA ALTURA DE 75 cm, EM TRÊS ESTÁGIOS DE 15 cm.

 CONTA-SE O NÚMERO DE GOLPES DO MARTELO PARA CRAVAR CADA UM DOS TRÊS ESTÁGIOS

Índice de penetração dinâmica N É O NÚMERO DE GOLPES NECESSÁRIOS PARA A CRAVAÇÃO DOS ÚLTIMOS 30 cm DO AMOSTRADOR PADRÃO COM UM MARTELO DE 65 kg, CAINDO DE UMA ALTURA DE 75 cm.

Perfil de sondagem

ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÃO

Ensaios Penetrométricos Estáticos e Dinâmicos Jeselay Hemetério Cordeiro dos Reis

Principais ensaios


Principais ensaios

CPT – ENSAIO PENETRAÇÃO DE CONE











ENSAIO CPT

resistênci a

de ponte

resistênci a

lateral  c atrito qc

razão

de

ENSAIO CPTU





qc



c



resistênci a

de ponta corrigida A N qt  qc  (1  a)u : a  AC  c razão de atrito qt 



qt

Classificação de Robertson, 1990






Parâmetros de resistência

Argilas moles

qt  N k .su



 vo

su



qt





N k

vo


Argilas moles

qt  N k .su



 vo

su



qt





N k

vo


Argilas moles


Areias

Parâmetros de deformabilidade

Módulo oedométrico

M

1 

mv

M



.qc



Parâmetros de deformabilidade

ch



T 50 t 50

cv



ch

k v k h


r p

r l



qc F 1



f s F 2

n

R  r p A p   (r l )i .(Al )i i 1

Ensaio de d e Pene Penetr traçã ação o Dinâmica Dinâmic a qc



K . N

 c



f s f s r p

r l







 .qc

.K . N



qc

K . N 

F 1 

R f .qc

f s F 2

F 1  . 

K . N

F 2 n

R  r p A p   (r l )i .(Al )i i 1

Ensaio de d e Pene Penetr traçã ação o Dinâmica Dinâmic a



Ensaio de Penetração Dinâmica



r P

m.g. H 

A.s

2

(r p )dinamica 

m .g. H /

(m  m ). A.s

rp = resistência m= massa do martelo m’= massa total das hastes, capacete e guia; h= altura de queda; S= penetração média por golpe; g= aceleração da gravidade; A= área da base do cone.

Fundações Diretas Liberação da base

Estático Penetrômetro

Fundações Diretas Liberação da base

Estático Penetrômetro Dinâmico

 ruptura  c. N c .S c



q. N q .S q

Argilas Resistência não drenada (UU) cu



1 

2

B. . N  S 

Resistência drenada (CD) Argilas Normalmente Adensadas

10. N

 

 0,0

0

20.N  15



  0,4.N  280 Resistência drenada (CD) Argilas Pré Adensadas

  c



c 0

20.N  15

6,5. N



0,0

Resistência não drenada ruptura 



cu

cu .N c



10. N

 ruptura 10. N .5,7 

 0,0 

ruptura 



N .60

 

adm



ruptura

3

 adm

 ad m

N .60





N .20 N

3

 adm



50

Para tubulões

 adm

Onde:

N 

50



q

q   .H

Ou

 adm

N 

30

kPa

MPa

admissível

imediatos Fórmula do Perllof wi

. B.(1 atuante

 

Es

onde V



atuante

Es





B. L

.K . N







2

)

I w

imediatos

imediatos Es



.K . N



Mesmo Solo Es   .K . N

Meio Estratificado

n

  Es   H  i

Es 

i

i 1 n

  H 

i

i 1

PROF. Dr.. JESELAY REIS UEM/DEC


Principais ensaios

Ensaios Pressiométricos



Tipos de Ensaios Pressiométricos

Características da curva




Ensaio Pressiométrico




Ensaio Ensa io Pressiométrico Pressiométric o


E M 

2(1  )

P V / V 0


Resistência não drenada su   p

Tensão horizontal

p p



su

  h o ,

Ângulo de atrito efetivo  pmax 

2.( p  u ) m 1  se sen n  ´

. se sen n  ´





PRESSIOMETRICO AUTO-PERFURANTE








Ensaio Pressiométrico Autoperfurante


CPT PRESSIOMETRICO

CPT PRESSIOMETRICO

CPT PRESSIOMETRICO



Ensaio Dilatométrico

po

 A  Zm   A

p1  B  Zm   B

E D  p  p1  p0

K D

I D

 34,7 p 



p0



u0

 ´v , 0  p

p0  u0







PROF. Dr.. JESELAY REIS UEM/DEC


Principais ensaios




Tipos de Ensaios Pressiométricos











E M 

2(1  )

P V / V 0


Resistência não drenada su   p

Tensão horizontal

p p



su

  h o ,

Ângulo de atrito efetivo  pmax 

2.( p  u ) m 1  sen  ´

. sen  ´















CPT PRESSIOMETRICO

CPT PRESSIOMETRICO

CPT PRESSIOMETRICO




po

 A  Zm   A

p1  B  Zm   B

E D  p  p1  p0

K D

I D

 34,7 p 



p0



u0

 ´v , 0  p

p0  u0






1a investigação geotécnica

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