O muro de contenção é uma importante estrutura que proporciona estabilidade à barragem. As falhas nos muros de contenção ocorrem frequentemente em áreas montanhosas porque a encosta não é estável.
No entanto, conforme explicado na parte final deste artigo, existem muitas causas para a falha do muro de arrimo.
O que é um muro de contenção?
É uma estrutura construída em concreto, alvenaria de entulho, blocos pré-fabricados, etc. para fixar a terra e garantir a estabilidade de uma seção de terra.
Dependendo do tipo de construção, a escavação da terra pode ser realizada inclinada ou vertical.
Como projetamos um muro de contenção?
O projeto de um muro de contenção ocorre em duas fases.
- Verificação de estabilidade – dimensionamento no estado limite de utilização
A estabilidade da parede é verificada na fase de utilização com base nas cargas aplicadas.
Nesta fase são verificados erros de tombamento, escorregamento, capacidade de carga e estabilidade de taludes, etc.
Para cada um dos casos acima existe uma exigência do fator de segurança. A estrutura deve atender a esse requisito para ser considerada estável.
O artigo Cálculo de estabilidade de muros de contenção Mais informações sobre os métodos de cálculo podem ser encontradas aqui.
- Dimensionamento no estado limite último – dimensionamento para cargas mais elevadas
As cargas fatoriais são levadas em consideração ao projetar as paredes associadas no estágio de capacidade de suporte.
Por exemplo, se considerarmos um muro de contenção de concreto, determinamos a armadura na parede e base para flexão e cisalhamento de acordo com as cargas aplicadas.
Principais causas de falha do muro de arrimo
As seguintes causas podem ser consideradas fatores-chave que afetam a estabilidade do muro de contenção. Nenhum muro de contenção pode ser construído sem verificar os seguintes requisitos de estabilidade.
- Erros reversos
- Erro de deslizamento
- Falha na capacidade de carga do solo
- Erros na estabilidade de taludes
Vamos discutir detalhadamente cada um desses problemas e as medidas que podem ser tomadas para evitá-los.
Erros reversos
O tombamento é uma das causas mais comumente observadas de falha do muro de arrimo.
A falha devido ao tombamento pode ser causada por:
- Segurança insuficiente contra tombamento
- Largura de base insuficiente
- Erros de cálculo no cálculo de estabilidade
- Levando em consideração o coeficiente de pressão ativa incorreto. Suposições incorretas no projeto se as propriedades do solo obtidas no teste de solo não estiverem disponíveis.
- Aumente os níveis de preenchimento ao longo do tempo
- Aumente a carga de projeto do que a pretendida no projeto. Por exemplo, cargas adicionais excessivas podem ser levadas em consideração.
Deve-se ter cuidado para garantir que haja braço de alavanca suficiente para garantir a estabilidade necessária. Normalmente um fator de segurança de cerca de 1,5 é mantido no projeto.
Contudo, dependendo do tipo de construção, poderá ser necessário um fator de segurança mais elevado.
Erro de deslizamento
A resistência ao deslizamento é garantida pela base e pela cunha de cisalhamento colocada sob a fundação.
O artigo sobre o cunha de cisalhamento Para obter mais informações sobre a chave de cisalhamento projetada para muros de contenção, consulte.
O pino de cisalhamento cria resistência passiva às cargas laterais que atuam no muro de contenção.
Devemos ter muito cuidado ao considerar a resistência passiva da cunha de cisalhamento ao determinar o fator de segurança ao deslizamento. Deve haver solo compactado suficiente atrás da cunha de cisalhamento para mobilizar a pressão passiva. Se houver solo solto, a pressão passiva esperada não será mobilizada e a parede comercial poderá deslizar como resultado.
A base do muro de contenção também oferece resistência significativa ao escorregamento. Dependendo da natureza do solo, existem dois tipos de resistência de base.
Isto só se aplica se os muros de contenção forem construídos em superfícies rochosas. Se a sua estrutura estiver no solo, só podemos considerar a componente de atrito.
- Atrito entre o material base e a rocha
O atrito é a resistência ao movimento de uma superfície contra outra. O atrito é avaliado com base no ângulo de atrito entre as duas superfícies. É uma função da reação entre as superfícies.
Resistência = R.tanδonde o tanδ é o ângulo de atrito e R é a reação na superfície.
- Resistência devido à coesão na superfície da rocha
A irregularidade da superfície da rocha proporciona resistência ao escorregamento. Aumenta significativamente o fator de segurança contra escorregamento.
Resistência = aprox.onde C é a coesão e A é a superfície.
Este método é frequentemente usado na construção de barragens.
A avaliação inadequada do ângulo de atrito, do peso da estrutura e da coesão da superfície pode levar à ruptura do muro de contenção durante o deslizamento.
Falha na capacidade de carga do solo
A pressão sob a base da parede não é uniforme devido à rotação na base causada pela pressão lateral da terra. Um aumento na pressão de terra além da pressão de suporte permitida pode causar a falha do muro de contenção.
Portanto, é muito importante verificar a pressão sobre o solo sob a base de um muro de contenção.
A tensão pode ser verificada usando a seguinte equação.
σ = F/A ± MI/y
onde σ é a tensão do solo sob a base, F é a força vertical, A é a área da base (o cálculo é feito para 1 m de comprimento; A = 1 x B; B é a largura da base), M é o momento, I é o segundo momento de inércia da base e y é a profundidade ao eixo neutro.
Usando a equação acima, devemos verificar se isso aumenta a pressão de rolamento permitida.
Erros na estabilidade de taludes
A estabilidade de taludes é um dos principais fatores que devem ser considerados ao projetar muros de contenção. Se houver um problema de estabilidade do talude, não podemos evitar a ruptura do muro de contenção, mesmo que outros modos de ruptura tenham fatores de segurança mais elevados.
A figura acima mostra claramente o tipo de falha do solo. Independentemente de o muro de contenção ser estável ou não, ele entrará em colapso com esse tipo de falha.
Haverá superfícies de fratura semelhantes de cima para baixo da parede. O fator de segurança para cada tipo de fratura deve ser calculado. Se o fator de segurança exigido for mantido por cada superfície de falha, tais falhas no muro de arrimo não poderão ocorrer.
Pode ser difícil realizar a análise manualmente, pois é um processo tedioso e demorado. Se usarmos um software como o Slope W podemos encontrar o fator de segurança mínimo com muita facilidade.
Além dos modos de falha mencionados acima, existem muitas outras razões pelas quais os muros de arrimo falham.
Outras causas de falha do muro de arrimo
- Falta de reforço
Devido a erros nos cálculos de projeto ou no detalhamento da armadura, o desenho pode indicar armadura insuficiente, o que pode levar à ruptura do muro de contenção.
Mesmo que os diâmetros e espaçamentos das barras estejam especificados corretamente no desenho, eles podem não ser colocados corretamente durante a construção.
Além disso, é necessário fornecer ligações de cisalhamento perto da base da parede à medida que a altura da parede aumenta. Cálculos incorretos ou erros de projeto podem fazer com que esses reforços sofram ruptura por cisalhamento ao colocar o muro de contenção.
- Formação excessiva de água de irrigação
Geralmente são fornecidos orifícios de drenagem para evitar a formação de água pressurizada atrás do muro de contenção. Eles são colocados em intervalos regulares para drenar a água coletada atrás deles.
A má construção ou instalação inadequada pode causar entupimento dos tubos e aumentar a pressão da água nos poros. Isso cria uma pressão significativa no muro de contenção.
Por exemplo, se considerarmos a pressão sobre o solo para um ângulo de atrito de 30 graus, será 0,33 x 20 h = 6,67 h. A pressão da água é de 10 horas. Aqui a densidade do solo é assumida como sendo de 20 kN/m3.
Pressão do sol sem água = 6,67 h
Com água = 0,33 (20 -10) h + 10 h = 13,3 h
Na presença de água, a pressão aumenta significativamente. Isso faz com que o muro de contenção falhe.
- Estimativa incorreta dos coeficientes de pressão da terra
Os coeficientes de pressão da terra são calculados a partir das propriedades do solo. A representação incorreta do solo na análise e projeto pode levar à falha do muro de contenção.
Os parâmetros do solo são melhor determinados através de testes de solo e subsequentes testes de solo. Porém, observa-se que muitos projetos são realizados com base em valores assumidos.
Essas práticas podem aumentar o risco de falhas.
- Fundações rasas
A profundidade da fundação é muito importante se o terreno for inclinado. Além disso, uma maior profundidade da fundação melhora a estabilidade mesmo quando construída em terreno nivelado.
Se o terreno for inclinado, existe um alto risco de erosão do solo. Isto pode fazer com que a base da fundação fique exposta e reduza a resistência a tombamento e deslizamento.
Estas medidas podem levar à ruptura dos muros de contenção.
- Faturamento excessivo
Se a fundação for construída em terreno fraco, a parede poderá assentar quando a pressão da terra for aplicada sobre ela.
Como a pressão sob a fundação não é uniforme devido ao tombamento, um lado assenta mais que o outro.
Isto compromete a estabilidade do muro de contenção e causa deformação excessiva.
- Estresse inesperado
Normalmente, os muros de contenção são projetados para uma determinada carga, dependendo dos requisitos do projeto.
A carga inesperada pode causar a falha do muro de contenção. Por exemplo, você pode construir um prédio próximo ao muro de contenção. Isso aumenta a pressão no muro de contenção.
Isso faz com que o muro de contenção se desloque mais lateralmente à medida que gira em torno da base. Existe também o risco de que um novo edifício construído perto do muro de contenção possa desabar.
- Cargas sísmicas
Dependendo da localização do muro de contenção e das orientações da área específica, os muros de contenção podem ser projetados para acomodar as forças causadas por terremotos.
Independentemente de a construção estar ou não numa zona sísmica, estruturas muito importantes, como muros de contenção de barragens, têm em conta determinadas acelerações sísmicas no projecto tendo em vista a segurança da barragem.
Existem fórmulas especiais desenvolvidas pelo Corpo do Exército dos EUA para determinar os coeficientes de pressão sísmica da terra. Eles podem ser usados na construção. A directiva relativa aos muros de contenção e à protecção contra inundações, EM 1110-2-2502 Os seguintes métodos podem ser usados para calcular os coeficientes de pressão.
- Problemas com detalhamento do reforço
Além dos desenhos padrão, também devem ser fornecidos desenhos de reforço claros para o projeto.
Os desenhos que mostram um arranjo típico não conseguem explicar com precisão as condições de contorno e o projeto é executado incorretamente.
As posições e comprimentos de sobreposição devem ser especificados corretamente para ajudar a equipe de construção a compreendê-los. Comprimentos de volta incorretos ou reforços sobrepostos em momentos de flexão muito elevados, etc. podem levar à falha do muro de arrimo.
