Influncia da Percolao de gua no Empuxo Ativo

Influência da Percolação de Água no Empuxo Ativo sobre Muros de Arrimo Pérsio Leister de Almeida Barros FEC-Unicamp

Muros de Arrimo

Muros de Gravidade

Muro de flexão

Muro de Gabiões

“Crib Wall”

Casos de Ruptura

Casos de Ruptura

Determinação do empuxo ativo: equilíbrio limite • Estado plano • Superfície de ruptura plana • Cunha age como corpo rígido • Atrito uniforme ao longo da superfície de ruptura • Atrito entre o solo e o muro

Forças sobre a cunha de solo • Peso da cunha P = área x peso específico • Força resultante R das forças normal e tangencial na superfície de ruptura • Empuxo E na interface solo-muro

Empuxo ativo • Valor de E dependa da posição da superfície de ruptura • O empuxo ativo é dado pelo máximo valor de E • Em casos mais simples há solução analítica (Coulomb)

Muros parcialmente submersos

Equilíbrio limite

Equilíbrio limite • No peso da cunha cosidera-se a parte saturada abaixo do NA • Forças U e Ur devido às pressòes hidrostáticas • Resultante V das forças hidrostáticas obedece ao princípio de Arquimedes • O empuxo ativo devido ao solo é menor • Sobre o muro atua a força hidrostática U

Forças sobre o muro • Além do empuxo ativo, há a força hidrostática U agindo sobre o muro • Se o nível d’água à frente do muro for igual, a força U será equilibrada • Se o NA for mais baixo há uma resultante hidrostática desfavorável • Solução: drenagem

Maciço com percolação • Água proveniente de chuva intensa sobre o maciço • Solo saturado até o nível superior • Caso mais crítico • Realista?

Maciço com percolação • Água proveniente do lençol freático elevado • Elevação do lençol pode ser devida a chuva • Forma-se uma superfície freática onde a pressão da água é igual à atmosférica • Solo saturado abaixo da freática • Determinação da freáica é difícil

Equilíbrio limite

Equilíbrio limite • Traçar a rede de fluxo, determinando a freática • Determinar o diagrama de subpressão para cada superfície de ruptura analisada • A força U é a resultante das subpressões • O peso P considera o peso específico saturado abaixo da freática

Solução analítica • Para condições de contorno simples é possível obter uma solução analítica para a percolação (Barros, 2006) • Com essa solução obtem-se o valor do empuxo ativo por maximização

Coeficientes de empuxo Kas • Coeficientes incluem o efeito da percolação • São usados do mesmo modo que os coeficientes Ka de Coulomb

Muro com face inclinada • Solução da percolação pelo Método dos Elementos de Contorno • Utiliza um modelo numérico com altura unitária (Barros e Santos, 2012)

Força de subpressão U • Força devida à subpressão na superfície de ruptura obtida da solução numérica • Aplica-se o fator de escala no valor de U

Coeficientes de empuxo • Kas colocado na forma de gráficos para diferentes valores de d • Também utilizados como os coeficientes de Coulomb

Maciço com freática • É utilizado o MEC para determinar a posição da freática e a solução da percolação (Santos e Barros, 2015) • Processo iterativo • Modelo numérico unitário • Altura do ponto de saída da freática é usado para escala

Área da cunha abaixo da freática

Força de subpressão na superfície de ruptura

Cálculo do empuxo ativo • A área da cunha abaixo da freática é usada para o cálculo do peso P da cunha. • Com as forças P e U determina-se o empuxo E por equilíbrio • Repete-se para várias inclinações da superfície de ruptura • Determina-se o máximo valor de E

Exemplo

Dados do solo

Equilíbrio limite

Referências Barros, P. L. A. “A Coulomb-type solution for active earth thrust with seepage”, Géotechnique, 56(3): 159 -164, 2006 Barros, P. L. A. e Santos, P. J. “Coefficients of active earth pressure with seepage effect”, Can. Geotech J. , 49: 651 -658, 2012 Santos, P. J. e Barros, P. L. A. “Active earth pressure due to soil mass partially subjected to water seepage”, Can. Geotech J. , 52: 1 -6, 2015

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