Tipos de Rotura em Paredes Ancoradas

As ancoragens são materializadas por cordões de aço de alta resistência (pré-esforço), inseridos no terreno através de furação prévia, sendo esses cabos de pré-esforço ancorados no terreno, através da injeção de calda de cimento sobre pressão, na extremidade do furo. Na Figura

um comprimento pré-definidos em função do tipo de terreno presente, de forma a resistir eficientemente à carga necessária para a estabilização da estrutura.

Figura 3.10- Exemplo de uma ancoragem [12]

Esta técnica constitui um reforço ativo, uma vez que, após selagem da extremidade do cabo, este é sujeito a um alongamento, cuja recuperação é impedida pela utilização de cunhas de ancoragem, sendo assim o cabo tracionado, o qual exerce uma força ativa sobre a estrutura à qual ele é ancorado. Mobiliza, desta forma, a resistência do terreno até uma certa distância da estrutura de contenção e funciona conjuntamente com a parede de capeamento como uma contenção e estabilização dos taludes em estudo, uma vez que a introdução de uma força de sentido contrário ao impulso do terreno diminui significativamente o deslocamento da estrutura de contenção e aumenta o atrito mobilizado nas descontinuidades do maciço [12] [13].

No entanto, se ocorrer rotura neste elemento estrutural, as consequências podem ser nefastas para toda a obra, percutindo danos irrecuperáveis, sendo portanto fulcral controlar todo o projeto e a execução inerente, exigindo equipamento e pessoal especializado [12] [13].

Podem-se identificar 6 tipos diferentes de roturas nas ancoragens: rotura global;

rotura da parede de betão armado (convencional ou projetado); rotura das armaduras;

rotura do bolbo de selagem;

deformabilidade excessiva do terreno suportado;

perda de funcionalidade do sistema de drenagem interna e superficial.

3.4.1.1 Instabilidade Global

A instabilidade global, ilustrada na Figura 3.11, tem maior probabilidade de ocorrência em obras de acentuados declives, com presença de água e em terrenos de baixa resistência que se estendam em profundidade. A sua ocorrência pode produzir diversos efeitos, entre os quais o deslocamento e a rotação na zona do pé do talude originado pelo deslizamento, o desabamento de terras ou mesmo o abatimento do terreno no topo do talude.

Para a sua materialização, a superfície de menor resistência ou de deslizamento será exterior ao sistema de reforço do solo, sendo arrastado pelo solo aquando da respetiva rotura. Pode deste modo provocar graves danos na frente de trabalhos, incluindo mesmo a perda de vidas humanas e

danos em equipamentos, dado que o movimento de uma grande massa de maciço e da estrutura construída capaz de arrastar tudo o que encontrar pelo caminho, refletindo-se em elevados custos/prazos na reconstrução de toda a estrutura afetada [12].

Figura 3.11- Instabilidade global [12]

A resposta a este problema deve assentar num reconhecimento preciso das condições do maciço, numa alteração do comprimento das ancoragens, devendo garantir-se que estas atinjam a zona competente do maciço, mobilizando-se desta forma a resistência necessária do terreno para resistir às cargas em questão. Complementarmente, se as condições geotécnicas forem muito gravosas, o reforço do sistema de contenção poderá passar também por um aumento do número de elementos necessários.

3.4.1.2 Rotura da Parede de Betão Armado

Este tipo de rotura da parede de betão armado (Figura 3.12) pode ser devido à presença de água, à evolução inesperada das ações ou mesmo dificuldades de execução dos trabalhos.

Figura 3.12- Rotura da parede de betão armado [12]

Como exemplos de causas destas roturas, referem-se a deformação excessiva da estrutura motivada possivelmente por rigidez insuficiente ou rotura de um tirante numa ancoragem adjacente, o desalinhamento dos elementos do revestimento devido a uma má execução ou a um movimento na fase de execução ou em serviço, a fissuração ou fracturação induzidas por subdimensionamento da estrutura para os efeitos da retração, de movimentos diferenciais ou de alterações do material constituinte e a aplicação de betão de qualidade inferior ou a degradação das propriedades do betão devido a deficientes condições de execução, a choques, a condições climáticas adversas ou a reações alcali-agregado [12].

Este tipo de rotura pode aumentar os prazos/custos associados à reparação da frente afetada, podendo colocar em risco parte da estrutura se a resposta não for atempada e eficiente.

Uma avaliação do talude em geral deve ser previamente elaborada, podendo levar a uma alteração do respetivo projeto, tanto ao nível das ancoragens como das características geométricas ou resistentes da parede de betão armado. No entanto, se a observação da estrutura detetar fissuras ou outras anomalias, deve-se proceder imediatamente a reforço/reparação do elemento estrutural, de forma a evitar outros problemas. Um reforço ou mesmo a construção do sistema de drenagem deve ser tido em conta, de modo a evitar a acumulação de água na parede de betão e consequente aumento de esforços na parede.

3.4.1.3 Rotura das Armaduras

A rotura nas armaduras, Figura 3.13, pode ocorrer se os componentes do sistema atirantado forem individualmente inadequados, se atuarem sobrecargas excessivas nas ancoragens durante a construção, se não for respeitado o faseamento construtivo (para situações de instalação parcial dos níveis de ancoragens) ou o sistema de proteção das armaduras não for o adequado ou estiver danificado (por exemplo, por corrosão sob tensão).

A suscetibilidade à corrosão pode ser agravada pela presença de terrenos e/ou águas agressivos, pelo deficiente preenchimento com calda de cimento, pelos sais presentes nas águas subterrâneas e pela flutuação do nível da água.

A rotura também pode ocorrer devido ao aumento da tensão no tirante ao longo do tempo. Fatores de risco, tais como a existência de solos evolutivos, a instabilidade do terreno, condições climáticas severas ou flutuação do nível freático, podem causar problemas, sendo deste modo necessário uma observação mesmo depois de terminada a obra, de forma a garantir a segurança da estrutura em causa.

Figura 3.13- Rotura das armaduras [12]

Uma rotura deste tipo pode ocorrer durante a fase de colocação ou pouco tempo de depois, libertando uma energia elevada na cabeça da ancoragem e podendo atingir mortalmente os operários.

A resposta a este tipo de rutura passa por uma substituição imediata da ancoragem, acompanhada por uma eventual reavaliação do projeto, verificação do sistema da ancoragem e dos seus procedimentos de execução, e, se necessário, um reforço do sistema de ancoragens tanto ao nível de quantidade, como do espaçamento. Sendo que esta rotura também pode ter sido originada por uma deficiente execução, deve-se verificar a ligação à cabeça da ancoragem, a zona de bloqueio da armadura, ou uma possível de ocorrência corrosão com agravada sob tensão [12].

3.4.1.4 Rotura do Bolbo de Selagem

Uma rotura ao nível do bolbo de selagem, Figura 3.14, pode ter proveniência num erro de construção, como uma drenagem incorreta ou mesmo desrespeito pelo faseamento construtivo. No entanto, a causa mais frequente é a existência de um maciço de piores características geotécnicas do que as antecipadas no projeto inicial ou um sub-dimensionamento do sistema de ancoragens.

Em face do seu detrimento terão que ser realizados trabalhos adicionais, referentes às obras de reparação das estruturas danificadas, com aumento de custos inerentes e um eventual atraso no mapa de trabalhos.

Figura 3.14- Rotura do bolbo de selagem [12]

A ancoragem deve ser logo substituída e é imperativa uma reavaliação do projeto, possivelmente acompanhada pela alteração em termos de quantidades ou modificação do comprimento das ancoragens. O aumento do comprimento livre ou mesmo do seu comprimento da selagem da ancoragem de forma a atingir o maciço competente pode garantir a estabilidade e segurança necessárias à contenção do talude. Também deverá ser realizada uma verificação de todo o processo executivo [12].

3.4.1.5 Deformabilidade Excessiva do Terreno Suportado

O modo de deformabilidade excessiva do terreno suportado é, em geral, detetado logo ou algum tempo após a execução verificando-se uma rotação, com deslocamentos laterais, como se monstra na Figura 3.15. Tais deslocamentos podem provocar deformações na frente de obra, diminuição da força de pré-esforço e eventual rotura da parede.

Dado que o pré-esforço da ancoragem trabalha com base em dois pontos fixos: a cabeça da ancoragem e o bolbo de selagem, caso se verifique um deslocamento de um ponto, existe uma perda de força aplicada, colocando desta forma em risco a estabilidade de toda a estrutura.

Figura 3.15- Deformabilidade excessiva do terreno suportado [12]

A origem deste tipo de rotura pode consistir numa sobre avaliação das propriedades do maciço em causa ou mesmo a existência de uma zona localizada de solo com piores características (terreno heterogéneo) não detetada nos estudos geológico-geotécnicos que pode provocar um comportamento diferencial na estrutura de contenção e induzir os referidos deslocamentos [12].

Consequentemente todos os trabalhos envolvidos na reavaliação e reconstrução do sistema de contenção refletem-se em aumentos de custos/prazos da frente de obra em questão.

3.4.1.6 Perda de Funcionalidade do Sistema de Drenagem Interna e Superficial

Uma perda de funcionalidade do sistema de drenagem interna e/ou superficial, Figura 3.16, ou mesmo a sua inexistência, tem como riscos associados, entre outros, uma oscilação do nível da água ou simplesmente uma acumulação indesejada dessa água, que provoca um aumento de ações, o que pode originar fissuração da parede de betão, caso analisado em 3.4.1.1, ou mesmo, uma rotura ao nível das armaduras, também já anteriormente estudado em 3.4.1.4.

Os prejuízos podem ser de vária ordem, consoante os seus danos, mas, quando não detetada atempadamente a presença do nível freático, serão quase inevitáveis aumentos de custos e de prazos associados aos respetivos trabalhos de recuperação.

Para tal, deve ser elaborado um estudo da pluviosidade e seus efeitos atuais e futuros nos taludes de escavação, e ser concebido um adequado sistema de drenagem interna e externa. Em fase após construção, desde que o talude seja convenientemente observado, pode ainda proceder-se à execução de um sistema de drenagem. No entanto, devido a falta de acessibilidade, os custos e os tempos de execução poderão ser muito mais dilatados que os relativos à sua implementação na fase de construção [12].

Problemas como infiltrações, mau funcionamento nos dispositivos de drenagem, entupimento, sub-dimensionamento ou defeito de vedação), devem ser tidos em conta na reavaliação do sistema de drenagem.

Outros danos que também podem ter lugar são: corrosão provocada pelo fluxo de água através do betão, escoamentos de água ou simplesmente eflorescências.