1 – Introdução
Os deslizamentos ocorridos na Malásia, principalmente o das Torres Highland, motivaram muitos “experts” a expor suas hipóteses ou prováveis causas dos deslizamentos na área.
Algumas hipóteses são bem acertadas mas outras não tem fundamento.
Além disso, o público em geral que não está familiarizado com a estabilidade de taludes, está preocupado com construções e incorporações em encostas/taludes, especialmente quando se vive muito próximo de uma.
Esse artigo tem a finalidade de explicar aqueles que não estão familiar com a estabilidade de taludes e a intenção é salientar os fatores principais que afetam a estabilidade de taludes. Também mostra alguns conceitos errôneos comumente assumidos em taludes.
Como ocorre o Deslizamento? Quais são os fatores importantes que afetam o mesmo? Quais são tais fatores? Quais são os conceitos mais errôneos e comuns nos Deslizamentos? O que devemos fazer com projetos abandonados e próximos das encostas?
Essas são as perguntas que esse artigo procurará responder e com ilustrações que simplificam a complexidade do fenômeno.
2 – Anatomia de um Talude.
A figura 1 mostra um talude típico consistindo de (1) perfil do terreno com vegetação, (2) nível do lençol freático, (3) solo parcialmente saturado acima do lençol freático, (4) solo saturado abaixo do lençol freático e (5) rocha ou solo competente.
Na análise da estabilidade de talude para determinar se um talude é seguro, se acredita em superfícies potenciais de deslizamento numa seção do talude (Figura 2). Essas superfícies de deslizamento são analisadas em termos das forças totais atuantes e as forças totais resistentes. O coeficiente de segurança (SF) fica assim determinado pela relação Forças Resistentes/Forças Atuantes. O coeficiente SF mais baixo é a estabilidade crítica do talude.
SF = Safety Factor = Coeficiente de Segurança
FIGURA 1 – ANATOMIA DE UM TALUDE TÍPICO
FIGURA 2 – SUPERFÍCIES POTENCIAIS DE DESLIZAMENTO
Com a disposição de talude típico acima, esse artigo introduz alguns conceitos fundamentais na estabilidade de taludes.
O primeiro conceito é o atrito. O atrito nasce entre dois corpos quando ficam deslizando um em relação ao outro como mostra a Figura 3.
FIGURA 3 – CONCEITO DE ATRITO
Nessa ilustração, existe a força normal (N) causando aos dois corpos ficarem em contato, a força atuante (T) e a resistência gerada pelo atrito (F).
Duas condições surgirão:
1) Se T aumentar, F também aumenta até o limite no qual os dois corpos deslizam um em relação ao outro.
2) Se N aumenta, F aumenta também. F é função das propriedades do solo e do peso dos dois corpos em contato.
Na estabilidade de taludes, as principais propriedades do solo para a análise da estabilidade são:
Peso específico do solo (gama)
Coesão aparente (c’)
Ângulo de atrito interno (phi)
Relacionando o conceito já visto do atrito na estabilidade de taludes, as forças N e T podem ser substituídas pelos componentes no talude; N é análoga ao peso próprio do solo, F é a resistência ao cisalhamento na superfície potencial de deslizamento e T é a força atuante causada pelo peso próprio do solo e/ou pela sobrecarga. (Figura 4).
A equação válida para a resistência ao cisalhamento da superfície potencial de deslizamento segue a equação básica de Mohr-Coulomb:
t = (sh – m)tan(f’) + c’
Nessa equação e a tensão de cisalhamento, e a tensão vertical normal, m é a pressão neutra da água phi e c’ são respectivamente o ângulo de atrito e a coesão aparente do solo.
Portanto, numa análise de estabilidade de taludes, um talude é instável quando a somatória das tensões de cisalhamento ou somatória da resistência ao longo da superfície potencial de deslizamento é menor que a força atuante.
FIGURA 4 – CONCEITO DO ATRITO APLICADO AO TALUDE
O segundo conceito é a atuação da pressão de água na análise de estabilidade de taludes. Em solos, a pressão de água existe se o solo estiver abaixo do nível do lençol freático (solo saturado). O efeito principal da pressão de água num plano de deslizamento é a redução da pressão normal ou seja, das forças nas partículas de solo em contato. Dai a tensão de cisalhamento fica reduzida e da mesma forma a resistência ao cisalhamento também se reduz.
O terceiro conceito é a sucção. A sucção ocorre em solos parcialmente saturados onde a água nos vazios existentes nas partículas de solo, sai por evaporação. Isso cria um efeito de vácuo forçando as partículas de solo ficar mais próximas umas das outras, aumentando a pressão normal, ou forças nas partículas de solo e com isso aumenta a resistência ao cisalhamento.
Todavia, o efeito de sucção em taludes é temporário e é facilmente diminuído quando a água preenche os vazios (por exemplo, quando surge a infiltração durante chuvas prolongadas)
3 – Fatores Importantes da Estabilidade de Taludes
Muitos fatores influenciam a estabilidade de taludes. Vou mencionar apenas os mais importantes.
Em primeiro lugar as propriedades do solo tais como ângulo de atrito, coesão aparente e peso especifico, são importantes na análise da estabilidade dos taludes.
Apenas servindo de ilustração, considere esses dois extremos:
O primeiro é um prédio no topo duma rocha quase que vertical, que fica sem causar a menor preocupação com a questão da estabilidade. (Figura 5).
O segundo é uma praia de terreno ligeiramente inclinado mas não totalmente estável para a construção de uma estrutura diretamente apoiada nele. (Figura 6).
FIGURA 5 – CONSTRUÇÃO NO TOPO DUMA ESCARPA ROCHOSA, QUASE VERTICAL ( SEGURO )
FIGURA 6 – TALUDE SUAVE DA PRAIA ( INSEGURO )
Esses dois exemplos ilustram o solo ou rocha mais firme resiste com mais segurança a carga de um edifício, do que um solo ou rocha mais fracos. (menos seguro)
Em segundo lugar, a geometria do talude é importante como ilustra a Figura 7. Talude baixo e suave é mais seguro do que talude alto e íngreme, para o mesmo tipo de solo.
Isso se deve a que na última condição tem mais massa de solo pesando no talude e agindo como forças atuantes (F) se comparado com o talude suave. (menos peso devido a massa de solo)
FIGURA 7 – EFEITO DA GEOMETRIA DO TALUDE
Em terceiro lugar, o perfil do nível do lençol freático é um fator influente na estabilidade de taludes. O lençol freático em encostas geralmente é baixo e flutua com o tempo, ou eventos chuvosos.
A Figura 8 mostra dois tipos gerais de perfis de lençol freático que são comuns em taludes.
Lençol freático alto aumenta o risco de ruptura pois a resistência ao cisalhamento no plano potencial de ruptura decresce devido ao aumento da pressão de água entre as partículas de solo, como foi falado anteriormente. Além disso, o lençol freático no talude age como força atuante adicional. Todos esses fatores diminuem o SF de um talude.
FIGURA 8 – EFEITO DO LENÇOL FREÁTICO ( BAIXO E ALTO )
Em quarto lugar, a manutenção do talude também é um fator importante. Taludes sem manutenção podem levar a ruptura do mesmo. Nisso está incluído entre outras coisas, uma drenagem quebrada ou trincada e sem reparos, controle da erosão superficial inadequado, drenos entupidos, etc.
Eventualmente a erosão dos taludes permite a formação de Voçorocas (Figura 9) ou pode causar deslizamentos localizados (Figura 10) que irão se propagar com o tempo e formar deslizamentos ainda maiores se for ignorada a erosão quando está ainda for pequena.
FIGURA 9 – VOÇOROCAS EM TALUDES
FIGURA 10 – EROSÃO LOCALIZADA ( NO TALUDE )
Finalmente, escavações ou atividades fora da engenharia no pé do talude podem causar instabilidades no talude. Essas atividades perturbam a massa de solo estabilizadora no pé da encosta e daí reduz o SF do talude.
Também a atividade tal como carregamento de terra no topo ou no talude impõe sobrecargas que fazem diminuir o SF para um talude porque essas sobrecargas aumentam as forças atuantes.
4 – Conceitos Errôneos.
Irei aqui tentar mostrar alguns conceitos errôneos que frequentemente aparecem na mídia com relação a segurança da encosta/talude e explico porque são conceitos errôneos.
- Primeiro conceito errôneo:
“Testes do Solo mostraram que o talude é seguro”
Testes de solos são relatórios apenas das propriedades do solo no ponto onde os testes são feitos, nada mais. Testes do solo per si não dizem se o talude é ou não seguro.
Um engenheiro geotécnico precisa estudar o talude no geral e efetuar análises de estabilidade do talude usando os resultados dos testes e a geometria do talude para determinar o SF do mesmo.
Como mostrado anteriormente, taludes são complexos e não são constituídos de material fabricado pelo homem, daí a sua geologia e composição podem variar significativamente numa curta distância.
Aspectos geológicos ou geomorfológicos bem como tipos de solos e suas propriedades tem influência significativa na estabilidade do talude.
Assim, deverão ser feitas investigações e análises detalhadas do material (solo) para assegurar a segurança desejada.
Os testes de solo apenas fornecem os parâmetros para a análise e projeto dos taludes.
- Segundo conceito errôneo:
“As Chuvas Pesadas Causam Ruptura do Talude”
Isso não está correto, apesar de poder provocar os deslizamentos. Chuvas intensas fazem subir o lençol freático e decrescer o SF do talude.
O valor mínimo do SF em geral vale de 1.2 até 1.4 dependendo do risco assumido à vida e danos econômicos. O valor limitrofe é a unidade.
Uma simples analogia ao SF pode ser ilustrada usando o exemplo de levantamento de peso.
Suponhamos que o peso máximo que uma pessoa poderia erguer fosse 50 Kg, e quando a pessoa então levanta os 50 Kg, ai o SF a ruptura ou no limiar dela vale 1.0 (50 dividido por 50). Se a pessoa levantar 40 Kg, o SF vale 1.25 (50 dividido por 40).
Todavia, taludes estudados na engenharia geotécnica não deverão ruir, pois são projetados para o máximo nível de água no lençol freático devido a chuvas intensas. A exceção ocorre quando a chuva for maior do que aquela do período de ocorrência projetado.
- Terceiro conceito errôneo:
”A Erosão não faz o Talude Deslizar”
Essa afirmação não é de todo correta. A erosão pode propagar num outro pequeno escorregamento e esse causar um ainda maior. Tem dois tipos de rupturas em taludes devido a erosão. Um tipo é uma erosão que começa no pé do talude, propaga-se talude acima e eventualmente faz deslizar o mesmo.
O outro tipo é uma propagação da erosão da crista do talude para baixo.
Em ambos os casos, a pequena erosão localizada acaba ficando mais erodida pela chuva, mais o escoamento superficial da água, fazendo com que mais massa de solo se rompa. Isso se repete até que o talude inteiro fica instável e desce.
Erosão sem controle pode levar a ruptura do talude todo.
- Quarto Conceito errôneo:
”Muros de Arrimo sempre evitam a ruptura do Talude”.
O povo pode imaginar que soluções estruturais tais como muros de arrimo sendo muito pesados e fortes podem reter a massa de solo sem problemas. Contudo não é esse o caso.
Muros projetados sem engenharia geotécnica e estrutural podem causar rupturas como mostra a Figura 11.
Um muro de arrimo bem projetado por um engenheiro profissional não deverá falhar, pois é projetado a resistir os empuxos de terra e o lençol freático, dentro do esperado e das normas.
FIGURA 11 – MURO DE ARRIMO DESTRUÍDO
- Quinto conceito errôneo:
“Os Taludes Não Necessitam de Manutenção.”
Os taludes não são sempre isentos de manutenção. A manutenção tal como a limpeza de drenos entupidos e remendo dos pontos de erosão local deve ser mantida. Não pode ser negligenciada.
Taludes sem manutenção podem levar a ruptura dos mesmos.
O entupimento da drenagem aumenta a pressão de água percolada e a erosão localizada podem propagar deslizamentos.
Os taludes deverão ser regularmente inspecionados obedecendo um manual de manutenção. As prefeituras deveriam fazer um manual desse tipo. Muitas já possuem.
- Sexto conceito errôneo:
“O Talude está de pé a mais de 10 anos, portanto é Seguro”
Não é necessariamente uma verdade, a Figura 12 mostra que taludes naturais podem ruir de repente sem aviso, mesmo estando aparentemente normais durante anos.
Muitos taludes naturais podem parecer normais, sem sinais de ruptura, mas o coeficiente de segurança (SF) pode ser baixo e próximo do limite admissível. Portanto não é seguro assumir que taludes naturais são geralmente seguros.
Tem de ser investigado e analisado.
FIGURA 12 – RUPTURA DE TALUDE NATURAL
- Sétimo conceito errôneo:
“Relatório do Meio Ambiente: assegura estabilidade do talude”
Um relatório do Meio Ambiente é apenas um relatório de Impacto no Meio Ambiente por um projeto de ampliação urbana e suas consequências numa área e as suas vizinhanças.
É usado como uma ferramenta de planejamento para urbanizações. Esse relatório não examina a engenharia dos taludes em detalhes ao ponto de determinar se um talude é seguro ou não, bem como as medidas requeridas para estabilização, se houver alguma. Ele não tem essa finalidade. Só interessa o impacto ambiental.
Um estudo detalhado de investigação geotécnica, análise, projetos serão efetuados após a aprovação dum relatório do Meio Ambiente, mas igualmente antes da aprovação dos trabalhos de terraplenagem.
- Oitavo conceito errôneo:
“Relatório Geológico Mostra que o Talude é Seguro”
Os relatórios geológicos abrangem a história do solo e o leito rochoso, explica a formação geológica do local estudado, a geomorfologia sublinhando seus aspectos geológicos, tipos de rocha que estão presente, a estratificação do solo, grau de intemperismo, e a presença de minerais.
Não abrange a engenharia geotécnica, nem o projeto de taludes.
Isso é trabalho do Engenheiro Geotécnico.
Quanto à pública percepção desses relatórios, somente um relatório assinado por um engenheiro geotécnico ou um relatório geotécnico com a interpretação de campo e testes de campo e laboratório, além da análise detalhada dos taludes mostrará se um talude é seguro ou não.
Se os taludes naturais com suas plataformas propostas não possuem coeficiente de segurança adequado, pode se recomendar medidas como retaludamento, muros de arrimo, solo grampeado, etc.
Daí serão preparados desenhos de construções e especificações para sua implementação.
A supervisão do local da obra pelo time do projetista e consultor é uma componente pré requisitada para assegurar a segurança do talude. Um projeto sem acompanhamento do projetista ficará totalmente a mercê do empreiteiro.
5 – Projetos de Encostas Abandonados.
Projetos abandonados de encostas ou taludes devido a dificuldades financeiras ou por outras razões podem ocorrer. Isso é bastante comum.
Contudo, encostas já parcialmente trabalhadas são deixadas como estão, totalmente abandonadas.
Isso coloca em risco a segurança das pessoas, e alguns riscos serão apresentados.
Terraplenagem Inacabada
Projetos em encostas envolvem em sua maioria grande trabalho de terraplenagem para preparação da necessária plataforma da futura construção. Esses trabalhos de terra envolvem um movimento de terra que irá mudar o grade do talude existente e cuja terra escavada irá servir para formação de novos taludes e novos aterros.
Porém, num projeto abandonado de um talude como o da Figura 13, os trabalhos de terraplenagem não estão completos e os taludes de cortes e aterros não estão postos nas inclinações seguras de projeto. Além disso, a erosão tomou conta de muitos pontos e voçorocas formadas podem comprometer o talude inteiro. Podem desestabilizar o mesmo.
Portanto, taludes de projetos abandonados frequentemente não são estáveis a longo prazo e são suscetíveis a erosão contínua devido a chuvas.
FIGURA 13 – ENCOSTAS OU TALUDES ABANDONADOS
Trabalhos de Reforço em taludes Incompletos
Além dos trabalhos de terraplenagem, existem algumas estruturas de contenção de solos (muros de arrimo) ou reforço do solo que foram originalmente projetados para a estabilização e contenção dos taludes finais.
Todavia, se esses reforços do talude não foram feitos, não se pode mais dizer que existe uma estabilidade dos taludes. Parte dela seria garantido pelas obras projetadas, mas não executadas.
Trabalhos Incompletos de Drenagem.
Da mesma forma, trabalhos incompletos de drenagem reduzem a estabilidade dos taludes, pois isso afeta o nível do lençol freático.
Esses trabalhos incompletos da drenagem causam aumento da pressão de água devido ao incompleto escoamento da mesma para as saídas coletoras da drenagem. Em consequência, a água acaba percolando pelas encostas, aumentando o nível do lençol freático, e daí aumentando o risco de instabilidade do talude.
Talude Sem Manutenção.
A maioria dos projetos abandonados serão deixados como estão, sem nenhuma manutenção. Resulta disso que caminhos de drenagem ficam bloqueados ou entulhados de partículas finas, e pelo acumulo de solos e vegetação em decomposição. Muitas vezes acabam formando pequenas lagoas em pontos do talude, que podem despertar rupturas progressivas como fluxo de lama (mudflow)
6 – Conclusão
A estabilidade de taludes sofre a influência de vários fatores, mas os mais importantes são as propriedades do solo, a geometria do talude, o nível do lençol freático, a manutenção do talude, as atividades de engenharia no pé do talude e o carregamento no topo ou crista do mesmo.
Os taludes devem ser planejados, investigados, analisados e projetados de modo correto para garantir a segurança.
Medidas de reforço tais como muros de arrimo e grampos no solo são geralmente necessários juntamente com o retaludamento para assegurar a plataforma segura da construção. (como reforço)
A supervisão adequada da obra pela equipe do projetista é um valor crítico para se ter assegurada a estabilidade do talude.
Com medidas adequadas, os projetos em encostas conscientes do atendimento aos requisitos do Meio Ambiente e da Segurança tais como os das Figuras 14, 15 e 16 mostram que são possíveis de realizar.
FIGURA 14 – TALUDE PROJETADO ADEQUADAMENTE
FIGURA 15 – DESENVOLVIMENTO ADEQUADO DE UMA ENCOSTA
FIGURA 16 – TALUDE ESTUDADO E PROJETADO COMO O ESPERADO
VEJA NAS ILUSTRAÇÕES COMO SABER O ÂNGULO DE INCLINAÇÃO DE UM TALUDE
Na duvida consulte um engenheiro geotécnico com experiência.
Eng.Paulo Ricardo Rogerio CREA SC 073031-7
Engenheiro Civil, Estrutural e Geotécnico.
Email:prrog@terra.com.br
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