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Dutos enterrados

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Aspectos geotécnicos
Sinopse: , Os dutos enterrados são estruturas que interagem fortemente com o solo circundante, compondo um sistema de comportamento geotécnico complexo. Por esse motivo, a competência do projeto e da execução de obras de dutos enterrados deve repousar sobre profissionais qualificados, com conhecimentos gerais sobre Mecânica dos Solos e noções específicas acerca de seu desempenho geotécnico. De certa forma, isso não é fácil, uma vez que, seguindo uma postura de caráter mundial, os cursos de graduação em Engenharia Civil no Brasil geralmente não abordam o assunto. Depende da iniciativa individual do profissional buscar as informações não fornecidas em sala de aula. Fruto de dez anos de trabalho, esta obra tem por objetivo contribuir para o preenchimento dessa lacuna, divulgando os aspectos mais relevantes do projeto geotécnico e da construção de dutos enterrados. Visa, sobretudo, fornecer informações aos profissionais e iniciantes no tema, para que obras de dutos enterrados possam ser projetadas e executadas com maior segurança e economia. O presente texto é organizado em oito capítulos. No Cap. 1, é feita uma introdução do tema ao leitor, apresentando-se, entre outros aspectos, os tipos e instalações de dutos. Como o enfoque da obra é fundamentalmente geotécnico, decidiu-se incluir um capítulo sobre conceitos básicos de Mecânica dos Solos (Cap. 2), de modo a propiciar ao leitor não familiarizado com a área geotécnica o embasamento mínimo necessário para a compreensão dos assuntos abordados nos demais capítulos. Após a instalação, o duto provoca uma intensa redistribuição de tensões no solo adjacente, fenômeno que é conhecido como arqueamento. Presente em diversas obras geotécnicas, seu entendimento é essencial para a compreensão do comportamento dos dutos. Assim, decidiu-se escrever o Cap. 3, no qual as principais ideias e teorias relacionadas ao fenômeno do arqueamento de solos são abordadas. No Cap. 4, são apresentados métodos analíticos para o cálculo da carga decorrente do peso do solo de cobertura sobre dutos. Em particular, aborda-se a Teoria de Marston-Spangler, aplicada a diferentes condições de instalação em valas e aterros. O Cap. 5 é dedicado aos dutos flexíveis, cujo desenvolvimento está intimamente ligado ao desenvolvimento da própria Mecânica dos Solos, uma vez que o 6 Dutos enterrados sucesso desse tipo de duto depende basicamente do comportamento do solo circundante. O vasto emprego das estruturas flexíveis enterradas direcionou grande esforço de pesquisa neste assunto, especialmente depois da segunda metade do século XX. Recomenda-se ao leitor ler este capítulo com especial atenção, visto que ele expõe questões importantes para a compreensão da interação solo-duto. Os projetos de dutos enterrados tornam-se mais complexos quando o duto necessita ser implantado sob condições especiais, não convencionais. Instalações múltiplas, dutos em valas escoradas, dutos sujeitos a movimentações laterais, perda de suporte ou elevação localizada são alguns exemplos de condições especiais de instalação. Este assunto é tratado no Cap. 6. Nos últimos anos, o estudo de formas de minimização de cargas em dutos enterrados tem constituído tema de muitas pesquisas. Entre os métodos de maior destaque estão o berço compressível, a falsa trincheira e os que utilizam geossintéticos. Os principais aspectos sobre a redução de tensões em dutos enterrados são discutidos no Cap. 7. No Cap. 8, são feitas considerações sobre as especificações construtivas de dutos enterrados, com ênfase na execução de envoltórias de dutos rígidos e flexíveis. Por fim, gostaríamos de expressar nossos sinceros agradecimentos a todos os colegas que nos incentivaram ao longo dessa jornada. A todos, boa leitura! Benedito Bueno Yuri Costa

Tipo: Livro
Título: Dutos enterrados
Autores: Benedito Bueno, Yuri Costa
Editora: Oficina de textos
ISBN: 9788579750601
Assunto: Livros
Idioma: Português
Data de Lançamento: 2012
Número de Páginas: 239
Tamanho: 17,5x25
Edição: 2ª
SUMÁRIO
1 Aspectos gerais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.1 Métodos de instalação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2 Tipos de duto e rigidez relativa do sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.3 Condição de trabalho dos dutos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.4 Terminologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2 Aspectos essenciais de Mecânica dos Solos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.1 Formação dos solos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2 Caracterização dos solos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.3 Classificação dos solos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.4 Permeabilidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.5 Tensões totais e efetivas e pressões neutras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.6 Propagação de tensões no solo por carregamentos externos . . . . . . . . . . . . . . 30
2.7 Compactação dos solos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.8 Recalques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.9 Resistência ao cisalhamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.10 Empuxos de terra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.11 Investigação do subsolo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3 Redistribuição de tensões no solo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.1 Mobilização do arqueamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.2 Avaliação do arqueamento positivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
3.3 Avaliação do arqueamento negativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4 Determinação da carga em dutos decorrente do peso de solo . . 93
4.1 Método de Marston-Spangler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.2 Método alemão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
4.3 Carga decorrente do peso de solo em dutos flexíveis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
8
Dutos enterrados
5 Dutos flexíveis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
5.1 Modos de ruptura de dutos flexíveis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
5.2 Avaliação das deflexões . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.3 Teoria da compressão anelar (esmagamento da parede) . . . . . . . . . . . . . . . . 134
5.4 Ruptura por flambagem elástica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
5.5 Métodos de dimensionamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
5.6 Previsão da carga de ruptura a partir da observação de obras . . . . . . . . . . . 150
6 Dutos enterrados em condições especiais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
6.1 Instalações múltiplas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
6.2 Dutos submersos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
6.3 Dutos muito rasos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
6.4 Dutos em valas preenchidas com concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
6.5 Dutos em valas escoradas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
6.6 Dutos em interação longitudinal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
7 Minimização de tensões sobre dutos enterrados . . . . . . . . . . . . . . . 190
7.1 Trincheira induzida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
7.2 Berço compressível . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
7.3 Uso de geossintéticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
8 Especificações construtivas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
8.1 Planejamento da construção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
8.2 Serviços preliminares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
8.3 Compra, recebimento e estocagem dos tubos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
8.4 Testes de especificação e recebimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
8.5 Escavação da vala . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
8.6 Execução da envoltória . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
8.7 Instalação do duto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
8.8 Testes de estanqueidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
Referências Bibliográficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
Índice remissivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
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