Análise de Estabilidade por Equilíbrio Limite em um Talude na Região Metropolitana do Recife

Análise de Estabilidade por Equilibrio Limite em um Talude na Região Metropolitana do Recife

Antonio Fernandes Guedes Costa

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco, Recife, Brasil, [e-mail]

Inaldo José Minervino da Silva

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco, Recife, Brasil, [e-mail]

RESUMO: O objetivo principal do estudo de caso foi calcular os fatores de segurança e verificar a real necessidade da execução de uma estrutura de contenção em um talude. O maciço localiza-se num empreendimento, na região metropolitana do Recife. Para isso, foram utilizados softwares para analisar o comportamento mecânico de diversas seções do talude natural, ou seja, desconsiderando  o reforço já executado. Para a análise, primeiramente foram obtidos os dados da geometria do talude natural, através de levantamentos topográficos e dos projetos do dimensionamento do reforço executado. Posteriormente, foi realizada a coleta das amostras de solo, para a obtenção dos parâmetros geotécnicos. Os parâmetros obtidos serviram de inputs aos softwares de análise de estabilidade de taludes. As formulações matemáticas utilizadas foram a de Fellenius e a de Bishop Simplificado, e os softwares utilizados foram o Slope/w da Geostudio, o Macstars 2000 da Maccaferri e o Microsoft Office Excel da Microsoft. Com os fatores de segurança obtidos, foi concluído que o talude natural, de acordo com a NBR 11682, já era um maciço com o grau de segurança alto, antes da execução da obra de contenção, pois todas as seções analisadas apresentaram fatores de segurança bem maiores que 1,5. Antes da execução da obra de contenção no talude, já era almejada a construção de uma pequena estação elevatória de esgoto, na região acima do maciço. Isso foi um dos fatores que influenciou na execução do reforço, no entanto para uma das seções, foi simulada uma carga distribuída de 525 KPa e o talude continuou com um alto grau de segurança, pois a seção apresentou o FSmín de 1,501. Este trabalho vem colaborar, portanto, para que as análises computacionais sejam sempre realizadas, pois os softwares são instrumentos de fundamental importância se utilizados adequadamente, podendo assim, assistir o projetista numa melhor decisão técnico-econômica. Para este talude bastaria, por exemplo, revesti-lo com uma gramínea para a estabilização de erosões, evitando assim a construção de um murro de arrimo.

PALAVRAS-CHAVE: Estabilidade de taludes, Equelibrio limite, Fator de segurança, Softwares.

1        INTRODUÇÃO

O estudo de caso foi realizado em um talude, situado na região metropolitana do Recife, no qual foi executada uma estrutura de contenção, composta por geogrelhas, associadas aos elementos de face pré-moldados, como mostrado na figura 1.

Para essa estrutura, não foram realizados os estudos computacionais prévios, os quais possibilitariam ao projetista uma maior precisão no estudo de viabilidade técnico-econômica do projeto.

[pic 1]

Figura 1. Execução da estrutura de contenção com geogrelhas associadas aos elementos de face pré-moldados de concreto.

        O objetivo principal deste trabalho foi verificar a real necessidade da estrutura de contenção, que foi executada no talude do empreendimento. O talude tem 71,20 m de comprimento e seções que variam entre 8 e 9 m de altura.

O estudo do talude, foi baseado em parâmetros laboratoriais, obtidos através de ensaios realizados no laboratório de geotecnia da Universidade Federal de Pernambuco.

2        METODOLOGIA

2.1 Obtenção dos parâmetros

O primeiro passo foi levantar as caraterísticas geométricas do talude, esse levantamento foi realizado topograficamente, antes da realização do reforço.

O segundo passo pode ser observado na figura 2, que evidencia a coleta de amostras do solo do talude. A coleta foi realizada em dois pontos, um próximo à crista do talude e outro, próximo à base, almejando a análise computacional das camadas superior e inferior do talude.

Com essas amostras, foram realizados os ensaios de caracterização e de cisalhamento direto. Após realização dos ensaios foram executados os cálculos para obtenção da caracterização e dos parâmetros de resistência dos solos.

[pic 2]

Figura 2. Coleta das amostras para a realização dos ensaios.

2.2 Formulações matemáticas

As formulações matemáticas utilizadas foram os métodos de Fellenius (Equação 1) e o de Bishop Simplificado (Equação 2).

De acordo com essas formulações, para calcular os fatores de segurança das seções de um talude, considera-se a superfície de ruptura, aproximadamente circular e que a massa de solo instável fragmenta-se em lamelas, como mostra a figura 3.

[pic 3]

Figura 3. Superfície sueca de ruptura de taludes.

        Segundo Massad (2010), a formulação de Fellenius pode ser definida como:

[pic 4]

(1)

Onde: F = fator de segurança; [pic 5] coesão; [pic 6] largura da base da lamela; [pic 7]Peso específico da lamela; [pic 8]inclinação da base da lamela; [pic 9]ângulo  de atrito interno do solo e [pic 10]poro pressão. Já a formulação de Bishop simplificado pode ser descrita como:

[pic 11]

(2)

Onde: [pic 12]= fator de segurança inicial da iteração; [pic 13]= fator de segurança final da iteração; [pic 14] coesão; [pic 15] largura da base da lamela; [pic 16]Peso específico da lamela; [pic 17]inclinação da base da lamela; [pic 18]ângulo  de atrito interno do solo e [pic 19]poro pressão.