indicações para projeto de muros de arrimo em concreto armado

109 Pages·2008·1.89 MB·Portuguese

INDICAÇÕES PARA PROJETO DE MUROS
DE ARRIMO EM CONCRETO ARMADO
ENG. PAULO CÉSAR DOMINGUES
Dissertação apresentada à Escola de
Engenharia de São Carlos, da
Universidade de São Paulo, como parte
dos requisitos para obtenção do Título de
Mestre em Engenharia Civil.
ORIENTADOR: JOSÉ SAMUEL GIONGO
SÃO CARLOS - SP
1997
:1
l"Qmâo __
Ficha catalográfica preparada pela Seção de Tratamento
da Informação do Serviço de Biblioteca - EESC-USP
Domingues, Paulo César
D671i Indicações para projeto de muros de arrimo em
concreto armado / Paulo César Domingues. -- São
Carlos, 1997.
Dissertação (Mestrado) . -- Escola de Engenharia
de São Carlos-Universidade de São Paulo, 1997.
Área: Engenharia de Estruturas.
Orientador: Prof. Dr. José Samuel Giongo.
1. Muros de arrimo. 2. Empuxo de terra.
I. Título
-11-
A meus pais e irmãos,
pelo apoio e incentivo para realização deste trabalho.
-i i i-
AGRADECIMENTOS
A Deus, por tudo.
Ao meu orientador José Samuel Giongo pela paciência, dedicação e
confiança ao longo do desenvolvimento do trabalho.
A Paulo e Flávia pela convivência e apoio.
Aos funcionários do Departamento de Estruturas, principalmente
Nadir e Rosi pela colaboração.
Aos amigos Claudio, Werner, Solange e Cibele pela amizade
incondicional.
Enfim, a todas as pessoas que direta ou indiretamente possibilitaram
a realização deste trabalho.
-IV-
SUMÁRIO
SUMÁRIO ...................................................................................................... iv
LISTA DE FIGURAS ...................................................................................... vi
LISTA DE SÍMBOLOS ................................................................................. viii
RESUMO ....................................................................................................... xi
ABSTRACT .......... '.'. ' .. ' ... ' ..... ' ..................................... ' .................... ' .... ' ... ' ..... X
1 -INTRODUÇÃO .......................................................................................... 1
1.1 - Considerações Gerais ........................................................................ 1
1.2- Tipologia ............................................................................................ 2
1.2.1 -Muro de Arrimo por Gravidade ............................................... 2
1 .2 . 2 - Muros Isolados em Concreto Armado sem Contrafortes .................. 5
1.2.3- Muro em Concreto Armado com Contrafortes ....................... 9
1.2.4 - Muro de Arrimo de Edifícios que Possuem Subsolo .......... 11
1.2.5 - Concepções Estruturais Alternativas .................................... 13
1 .3 - Obras Complementares ................................................................... 20
2- AÇÕES A CONSIDERAR ........................................................................ 22
2.1- Empuxo ........................................................................................... 22
2.2- Empuxo ativo, passivo e em repouso ........................................... 23
2.2.1 -Empuxo em repouso ............................................................. 24
2.2.2- Empuxo ativo e passivo ........................................................ 27
2.2.3- Determinação do empuxo ..................................................... 36
3- VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA PARA MUROS ISOLADOS .............. .41
3.1 - Escolha das Dimensões .................................................................. .41
3.2- Verificação da Estabilidade do Conjunto ........................................ .44
3.2.1 -Verificação da segurança contra o tombamento ................ .46
3.2.2- Verificação da segurança contra o deslizamento ................ .47
3.2.3- Verificação da pressão no solo de apoio .............................. 51
3. 3 - Cálculo dos Esforços Solicitantes .................................................... 52
3.3.1 -Parede .................................................................................. 52
3.3.2- Sapata .................................................................................. 54
3.4 - Dimensionamento das armaduras .................................................... 56
3.5- Verificação da Segurança para Muro Isolado com Contrafortes ...... 56
3.5. 1 - Pré-dimensionamento ........................................................... 57
-v-
3.5.2 - Cortina entre os contrafortes ................................................ 57
3.5.3- Viga de coroamento de topo ................................................. 58
3.5.4- Viga de ancoragem ............................................................... 58
3.5.5- Contrafortes ou gigantes ...................................................... 59
3.5.6- Sapata .................................................................................. 60
4- EXEMPLOS DE CÁLCULO DE MUROS DE ARRIMO ............................ 62
4.1 - Muro de Arrimo Isolado .................................................................... 62
4.2- Muro de Arrimo Isolado com Contrafortes ........................................ 82
CONCLUSÕES ............................................................................................. 94
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................. 95
-vi-
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 - Muro de gravidade com perfil retangular ........... ,. ....................... 3
Figura 1.2- Muro de gravidade com perfil trapezoidal (Moliterno 1980) ....... .4
Figura 1.3- Muro de gravidade com perfil escalonado (Moliterno, 1980) ..... 5
Figura 1.4- Muro sem contraforte- Perfil clássico ......................................... 6
Figura 1.5- Muro sem contraforte- Perfil L .................................................... 8
Figura 1.6- Muro sem contraforte com perfis especiais ................................. 8
Figura 1. 7 - Muro atirantado (Rocha, 197 4 ). .................................................. 9
Figura 1.8 - Muro com contrafortes .............................................................. 1O
Figura 1.9- Muro com contraforte e vigas intermediárias ............................ 11
Figura 1.1 O - Muros que funcionam como elemento de fundação ................ 12
Figura 1.11 - Muro exclusivamente de contenção de empuxo de terra ........ 13
Figura 1.12 -Alvenaria armada de blocos de concreto ................................ 14
Figura 1.13 - Muro tipo "Crib wall" ................................................................ 14
Figura 1 .14 - Terra armada .......................................................................... 15
Figura 1.15 - Estaca raiz ............................................................................. 16
Figura 1.16 - Parede diafragma .................................................................... 17
Figura 1.17 - Estaca prancha metálica ......................................................... 18
Figura 1.18 - Gabiões ................................................................................... 19
Figura 1.19 - Sacos de solo cimento ............................................................ 19
Figura 1.20- Sistema de drenagem de um muro de arrimo ......................... 21
Figura 2.1 -Empuxo ativo, passivo e em repouso ........................................ 22
Figura 2.2 - Semi-espaço de um solo homogêneo ....................................... 24
Figura 2.3- Prtessão lateral na parede de contenção ................................. 25
Figura 2.4- Linhas de ruptura de Coulomb .................................................. 27
Figura 2.5- Pressões sobre um elemento de solo [Gaiato, 1979] ............... 31
Figura 2.6- Estados limites de Rankine ....................................................... 33
Figura 2.7- Famílias de linhas de ruptura do método de Sokolovski ........... 35
Figura 2.8- Determinação do empuxo em terreno sem ação variável. ........ 37
Figura 2.9- Determinação do empuxo para terreno com ação variável. ...... 39
Figura 3.1 - Pré-dimensionamento segundo Huntington ............................. .42
Figura 3.2 - Pré-dimensionamento de acordo com Santos Netto ................ .42
Figura 3.3- Determinação do valor de h .43
2 ....................................................
Figura 3.4- Mudanças possíveis nas dimensões do muro e da sapata. ...... 44
Figura 3.5- Cargas verticais atuantes no muro e na sapata ...................... .45
Figura 3.6- Dentes de ancoragem Moliterno (1980) e Santos Netto
(1994) ........................................................................................ 48
Figura 3.7- Inclinação da sapata Santos Netto (1994) .............................. .49
Figura 3.8- esquema estático segundo Santos Netto (1994) ...................... 50
Figura 3.9- Esquema estático das ações na fundação, Migliore (1987) ..... 51
-vi i-
Figura 3.1 O- Distribuição de tensões no solo, Migliore (1987) .................... 51
Figura 3.11 - Esforços atuantes na parede do muro .................................... 53
Figura 3.12 -Ações solicitantes na sapata ................................................... 54
Figura 3.13 - Esforços solicitantes no talão e na ponta da sapata ............... 55
Figura 3.14- Verificação do equilíbrio da sapata. ........................................ 56
Figura 3.15- Pré-dimensionamento dos contrafortes .................................. 57
Figura 3.16- Armadura dos contrafortes ...................................................... 59
-vi ii -
LISTA DE SÍMBOLOS
GPP : ação devido ao peso próprio.
E :empuxo.
Eh : empuxo horizontal.
Ep : empuxo passivo.
F força de atrito
at :
cp : ângulo de atrito interno do solo.
y, : peso específico aparente.
cr tensão lateral.
1 :
crv : tensão vertical.
Ko : coeficiente de empuxo em repouso.
Y1 : ângulo de rugosidade do muro.
a : ângulo de inclinação do terreno adjacente.
e :
ângulo de inclinação do paramento interno do muro com a vertical
Ea : empuxo ativo.
hm : espessura da parede do muro de arrimo.
hs : espessura da sapata do muro de arrimo.
-r : tensão de cisalhamento.
c : coesão entre os grãos.
Ka : coeficiente de empuxo ativo.
Kp : coeficiente de empuxo passivo.
qep : ação devido ao empuxo.
aext : largura da extremidade da sapata.
aint : largura da ponta da sapata.
Kcim : valor de Kc, limite entre os domínios 3 e 4.
1
Md : momento fletor de cálculo.
-IX-
bw : largura da seção retangular.
F.S. :fator de segurança.
Mt : momento de tombamento devido ao empuxo.
~L : coeficiente de atrito solo-concreto.
fyd : tensão de escoamento do aço.
As : área de aço.
Ase : área de aço dos estribos.
V : esforço cortante.
fck : resistência característica do concreto à compressão.
""Cwd : tensão tangencial de cálculo devida ao esforço cortante.
""Cwu : valor último da tensão tangencial de cálculo devida ao esforço cortante.