Dimensionamento geotécnico de estacas justapostas com tirantes em condição transiente e não saturada

Abstract

Parede de estacas justapostas com ou sem tirantes são estruturas geotécnicas utilizadas para reter uma massa de solo, principalmente, em execução de escavações. O dimensionamento dessas estruturas é, geralmente, feito utilizando o solo na condição natural ou com parâmetros saturados. Apesar disto, eventos de precipitações intensas ou de rompimento de tubulações de água estão associados a ruptura da parede de contenção. Portanto, se torna necessária a análise da parede em condição transiente e não saturada do solo para melhor entendimento dos fenômenos que ocorrem, de forma que os riscos de falha sejam melhor compreendidos e, também, que a estrutura possa ser dimensionada utilizando o potencial resistente do meio poroso não saturado. O presente estudo explora o uso de soluções analíticas de fluxo transiente de água em meio poroso não saturado para calcular os empuxos ativos e passivos considerando a influência da sucção por meio da resistência cisalhante não saturada do solo. Estes empuxos são, então, utilizados para dimensionar o comprimento da ficha das estacas justapostas ou o comprimento do trecho ancorado dos tirantes de estacas justapostas atirantadas pelo método do equilíbrio limite plástico. A implementação desses modelos foi feita na linguagem de programação Python, onde foi desenvolvida a rotina de cálculo e uma interface gráfica para interação com o usuário. Os modelos desenvolvidos permitiram a análise do comprimento da ficha e do trecho ancorado dos tirantes requerido para estabilizar a estrutura variando com o tempo durante infiltração de água no solo. Foram avaliados dois tipos de solo, uma areia pouco graduada e um silte arenoso, em diferentes condições de umidade inicial, onde foram analisadas, também, a ocorrência de eventos de precipitação consecutivos. Em seguida, foram feitas análises paramétricas para compreensão da resposta do modelo e os resultados da análise não saturada com fluxo transiente foram comparados com os obtidos com a análise saturada desenvolvida e com os obtidos com o uso do software Geo5. Os resultados foram consistentes a partir das premissas adotadas e verificou-se o impacto da variação da umidade do solo, quanto mais próximo da condição saturada, maior o comprimento requerido para equilibrar as solicitações. O uso da mecânica de solos não saturado possui potencial para reduzir o comprimento da estrutura e, consequentemente, o seu custo.