DRENOS VERTICAIS (AREIA / GEODRENOS)

A execução de drenos verticais na camada de solo a tratar é uma técnica que tem como principal função aumentar a velocidade de drenagem da água no solo, através da redução da distância à fronteira drenante, normalmente localizada no teto e / ou base da camada.

Deve referir-se que o aumento da velocidade de drenagem resulta da redução da distância de escoamento da água. Com a inclusão de drenos verticais, são introduzidas superfícies drenantes pelas quais a água passa a ser escoada, reduzindo assim a distância a percorrer pela água para metade da distância entre os drenos. A funcionalidade e eficiência desta técnica pressupõe que os drenos a executar interessem a totalidade da espessura da camada de solo a tratar.

No geral, existem dois tipos de drenos que se distinguem quer pelo material, quer pelo seu processo de execução:

 Drenos de areia;  Geodrenos.

Os drenos executados em material granular drenante (areia) são normalmente constituídos por colunas com diâmetros variáveis entre os 150 e 750 mm e um espaçamento mínimo entre os mesmos de 1,0 m. As técnicas mais comuns para a execução deste tipo de drenos recorrem à cravação ou à perfuração do solo para a instalação do dreno.

A técnica mais utilizada na execução de drenos com materiais granulares consiste na cravação dinâmica de um tubo fechado, que provoca o deslocamento lateral do volume de material equivalente ao tubo. Este processo vai introduzir, obviamente, uma grande perturbação no solo envolvente dos drenos executados, nomeadamente através o seu adensamento e consequente redução da sua permeabilidade.

Em alternativa à cravação, os drenos podem ser executados com recurso à técnica de perfuração do terreno, com ou sem tubo moldador, que induzem muito menor perturbação no solo, mas que no entanto constitui um método que envolve custos mais elevados relativamente à penetração, em função dos equipamentos envolvidos. A principal diferença entre ambas as técnicas passa pela maior ou menor perturbação que é induzida ao terreno durante a execução dos drenos e a consequente alteração das características do mesmo.

Em qualquer dos casos anteriores, o processo executivo dos drenos é concluído após a escavação do terreno interessado, por penetração ou perfuração, com o preenchimento dos furos com o material drenante constituinte dos drenos (areia), não sendo necessário proceder a qualquer trabalho de compactação.

Na Figura 3-4 é apresentado um esquema do processo construtivo dos drenos verticais em areia.

Capítulo 3 Técnicas de melhoramento de solos

Figura 3-4 – Processo executivo dos drenos verticais em areia.

Em alternativa aos drenos executados com material granular existe a possibilidade de optar pela aplicação de drenos pré-fabricados ou geodrenos, como normalmente são designados.

Os drenos pré-fabricados são, normalmente, constituídos por um núcleo drenante em material plástico que é envolvido num filtro de geotêxtil, cuja função é de impedir a migração dos materiais finos para o interior do dreno.

Os geodrenos têm, normalmente, secção rectangular com 100 a 300 mm de largura e 4 a 6 mm de espessura, muito mais reduzida que os drenos executados in situ com materiais granulares.

A instalação dos geodrenos é realizada através do posicionamento do geodreno numa manga com auxílio de uma placa de ancoragem. A manga é posteriormente posicionada no local de instalação do dreno e cravada no terreno, por penetração, até à profundidade desejada.

A penetração do equipamento no terreno é conseguida através da aplicação de uma força estática ou por vibração. O método de penetração para a instalação dos geodrenos tem os inconvenientes já referidos para os drenos em materiais granulares. No que respeita à perturbação introduzida no solo envolvente, pelo facto de a área de penetração ser muito reduzida, a perturbação é menos relevante.

a) b) Figura 3-5 – Vista geral (a) e pormenor dos drenos verticais pré-fabricados (geodrenos) instalados

(b) (Matos Fernandes, 2008).

Âmbito de Aplicação

A aplicação de drenos verticais no terreno trata-se, como o próprio nome indica, de uma técnica que permite assegurar o aumento da velocidade de drenagem do mesmo, através da diminuição do caminho de drenagem para metade da distância entre drenos / geodrenos, o que permite acelerar a consolidação e, consequentemente, os assentamentos.

Como já foi referido, os deslocamentos admissíveis para a fundação de uma edificação corrente são bastante limitados e não são, normalmente, compatíveis com os assentamentos devidos à consolidação o que inviabiliza a aplicação simples desta técnica. Assim, é comum associar à execução de uma malha de drenos verticais no terreno a técnica de pré-carregamento, apresentada anteriormente, para acelerar a dissipação do excesso de tensão neutra e consequentemente os assentamentos associados à consolidação primária.

A implementação desta técnica em solos arenosos não está diretamente relacionada com a capacidade resistente e/ou deformabilidade do terreno podendo ser aplicada, para controlo do fenómeno de liquefação que pode ocorrer em solos arenosos saturados, soltos, em consequência de uma ação sísmica.

Capítulo 3 Técnicas de melhoramento de solos

A implementação dos drenos verticais é, normalmente, feita de acordo com uma malha quadrada ou triangular com um afastamento definido, de acordo com o dimensionamento.

Figura 3-6 – Representação esquemática da instalação de geodrenos (obtida na internet: http://www.solotrat.com.br).

A execução de drenos verticais em brita, permite não só acelerar a drenagem, como também conferir maior capacidade resistente à fundação por constituírem um conjunto de elementos rígidos no terreno, que em função da granulometria do material drenante a aplicar, podem ser consideradas por isso uma técnica de reforço, cujo processo será tratado mais adiante, no item 3.8.

Vantagens

 Facilidade de execução;

 Custos de execução reduzidos;

 Experiência de aplicação muito vasta e com resultados comprovados;  Permite tratar terrenos com profundidades até 30 m, no caso dos drenos de

areia, ou mais no caso dos geodrenos;

 Drenos pré-fabricados mais baratos relativamente aos drenos de areia.

Limitações

 Técnica necessita de estar associada a um carregamento vertical o que, no caso de uma edificação, implica que os trabalhos decorram em duas fases.

Fase 1 – execução dos drenos verticais e pré-carregamento até que sejam atingidos os assentamentos totais para as cargas admissíveis (pode decorrer entre algumas semanas a alguns meses); Fase 2 – execução da estrutura;

 Ocorrência de assentamentos residuais após a aplicação da técnica.

3.4