Tubos Helicoidais de PVC
Manual Técnico de Instalação
Para Obras de Drenagem Pluvial
Aqueduto – Tecnologia em Tubulações Ltda
Manuseio dos tubos
Sendo muito leves os tubos helicoidais de PVC podem ser movimentados com facilidade, especialmente quando comparados com outros materiais. Esta facilidade, no entanto, não deve ser motivo para abusos no manuseio dos tubos. O manuseio inadequado pode causar danos que tornarão os tubos inutilizáveis. Assim, os tubos não devem ser jogados, arrastados ou mesmo rolados no chão e deve-se evitar a ocorrência de impactos ou atrito com outros corpos, tais como pedras de grandes dimensões, objetos metálicos e arestas vivas de um modo geral. As extremidades são as partes mais sensíveis dos tubos e devem ser tomados cuidados especiais para não danificá-las.
De acordo com os preceitos de saúde ocupacional e segurança no trabalho, um operário pode carregar entre 30 e 40 kg, em função de suas condições físicas. Desta forma, os tubos de pequenos diâmetros (200 a 600 mm), quase sempre podem ser transportados e manuseados por 1 ou 2 operários. Já os tubos de médios diâmetros (650 a 1200 mm), costumam ser transportados por 3, 4 ou 6 operários. O número de operários dependerá também do comprimento dos tubos (vide tabela abaixo). Já os tubos de grandes diâmetros (acima de 1200 mm), devem ser transportados sempre com auxílio de máquinas ou equipamentos.
Diâmetro (mm) 3 4 6 8 10 12 200 4,5 6,0 9,0 12,0 15,0 18,0 < 40 kg 1 pessoa 300 11,4 15,2 22,8 30,4 38,0 45,6 400 15,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 < 80 kg 2 pessoas 500 21,6 28,8 43,2 57,6 72,0 86,4 600 25,8 34,4 51,6 68,8 86,0 103,2 < 120 kg 3 pessoas 700 44,4 59,2 88,8 118,4 148,0 177,6 800 50,4 67,2 100,8 134,4 168,0 201,6 < 160 kg 4 pessoas 900 87,3 116,4 174,6 232,8 291,0 349,2 1000 96,6 128,8 193,2 257,6 322,0 386,4 < 240 kg 6 pessoas 1100 106,2 141,6 212,4 283,2 354,0 424,8 1200 115,8 154,4 231,6 308,8 386,0 463,2 > 240 kg equipamento 1300 155,1 206,8 310,2 413,6 517,0 620,4 1400 200,7 267,6 401,4 535,2 669,0 802,8 1500 215,1 286,8 430,2 573,6 717,0 860,4 1600 237,6 316,8 475,2 633,6 792,0 950,4 1700 252,3 336,4 504,6 672,8 841,0 1009,2 1800 288,6 384,8 577,2 769,6 962,0 1154,4 2000 320,7 427,6 641,4 855,2 1069,0 1282,8 2200 352,8 470,4 705,6 940,8 1176,0 1411,2 2500 479,1 638,8 958,2 1277,6 1597,0 1916,4 3000 789,6 1052,8 1579,2 2105,6 2632,0 3158,4
Comprimento da Barra (m)
Para movimentar manualmente os tubos utilizando 4 ou 6 operários, eles devem se posicionar em pares, ficando cada um deles de um lado do tubo e utilizar cintas de poliéster que passem sob o tubo e se apoiem em seus ombros. Outra alternativa é utilizar sarrafos de madeira passando por baixo do tubo, conforme ilustrado nas figuras.
Os tubos podem ainda ser movimentados por uma única pessoa com auxílio de carrinhos, como mostrado nas figuras.
Os tubos de menor diâmetro (até 1200 mm) podem ser descidos até o fundo da vala manualmente ou com auxílio de cordas. Deve-se tomar cuidado para não deixar os tubos caír ou bater durante a descida. Em hipótese alguma os tubos podem ser jogados dentro da vala.
Os tubos de grandes diâmetros (acima de 1500 mm) devem ser movimentados com auxílio de equipamentos mecânicos (escavadeiras, muncks, etc). Devem ser içados individualmente (um tubo de cada vez), utilizando-se cordas, correias ou cintas de lona, nylon ou outro material que não venha a danificar os tubos. Deve-se evitar o uso de cabos de aço, arames, vergalhões ou correntes nessas operações, pois podem danificar os tubos se não forem usados com o devido cuidado.
A corda ou cinta de sustentação deve ser amarrada em 2 pontos de apoio situados a um quarto das extremidades, como ilustrado na figura a seguir, minimizando os esforços e deformações no tubo.
No caso de tubos muito compridos ou pesados, deve-se utilizar uma viga de sustentação, ao qual o tubo será amarrado em maior número de pontos para o içamento, conforme ilustrado nas figuras.
Os tubos de grandes diâmetros são descidos até o fundo da vala utilizando-se os mesmos equipamentos (escavadeiras ou muncks)..
Transporte
Sempre que os tubos forem transportados em caminhões para locais distantes, devem ser observadas as seguintes recomendações:
a) Os tubos devem ser apoiados horizontalmente em uma superfície plana ou então em um número suficiente de apoios horizontais, de modo a evitar concentrações de tensão que possam produzir rupturas, ovalização da seção transversal ou deformação longitudinal excessiva (curvatura ou empenamento das barras). A primeira camada de tubos será apoiada diretamente sobre a carroceria do caminhão, que deve ser plana, contínua e isenta de pregos e pontas de madeira ou metal capazes de danificar os tubos; As demais camadas serão apoiadas sobre as camadas inferiores ou sobre apoios transversais de madeira (vigas, caibros ou sarrafos) colocados sobre as camadas inferiores (recomenda-se um apoio a cada 1,0 m ou 1,5 m);
b) Os tubos devem ser contidos lateralmente para evitar que rolem e caiam do veículo. Em caminhões graneleiros (grade alta), a própria guarda lateral costuma ser suficiente para esta contenção lateral. Em caminhões sem grade lateral ou com grade baixa, devem ser utilizadas peças de metal ou madeira (caibros ou sarrafos) dispostas verticalmente e devidamente encaixados na carroceria ou amarradas nas guardas, que servirão para escorar lateralmente a tubulação. Essas peças são chamadas de “fueiros”. Quando forem utilizados apoios horizontais entre as camadas, eles devem possuir calços em suas extremidades para evitar o deslocamento lateral dos tubos. Esta solução geralmente é utilizada em tubos de médio diâmetro (700 a 1200 mm), em que são transportadas apenas 2 ou 3 de tubos por camada;
c) Todos os apoios, suportes ou contenções laterais dos tubos devem ter uma superfície suficientemente larga para evitar uma concentração de cargas que possa causar marcas, riscos, trincas, cortes ou outros tipos de danos durante a viagem.
d) Os tubos devem ser firmemente amarrados tanto na carroceria como nos fueiros ou suportes horizontais. Recomenda-se que as amarrações sejam feitas a cada camada para propiciar maior segurança no descarregamento. Correntes e cabos de aço não devem entrar em contato direto com os tubos para evitar danos por fricção durante a viagem. É preferível a utilização de cintas ou cordas. Caso sejam utilizadas correntes ou cabos de aço, deve-se interpor algum material resiliente entre o tubo e esses elementos metálicos de amarração.
e) Para economia de espaço, é conveniente que os tubos de menor diâmetro sejam introduzidos dentro dos de maior diâmetro (técnica de telescopamento dos tubos). Neste caso, medidas preventivas devem ser tomadas para evitar o deslocamento dos tubos internos no caso de freadas ou acelerações bruscas. No caso de se utilizar telescopamento, o peso atuante nas camadas inferiores será maior e o número de suportes horizontais deve ser aumentado.
f) Tubos com pequena rigidez diametral podem requerer escoramento interno (cruzetas) para manter a forma circular (evitar ovalização) quando a altura da pilha for elevada. g) O comprimento dos tubos não deve exceder o comprimento da carroceria. Alem
disso, a altura da carga também não deve ultrapassar o limite de 4,40 metros (gabarito de viadutos).
A carga e a descarga dos tubos podem ser feita manualmente ou com o auxílio de equipamentos mecânicos (empilhadeiras, escavadeiras, muncks, etc). Recomenda-se especial cuidado na descarga, onde a frequência de acidentes costuma ser mais alta.
Todas as operações de carga e descarga devem ser conduzidas de maneira a: a) garantir a segurança das pessoas envolvidas;
b) garantir a estabilidade da pilha de tubos, a integridade do caminhão e do equipamento de descarga;
c) prevenir danos aos tubos.
Em especial, deve-se garantir que o caminhão esteja nivelado antes de iniciar o carregamento e, principalmente, na hora de soltar as amarras no descarregamento. Ao subir na carroceria do caminhão para efetuar a carga ou a descarga de tubos, os operários devem portar cintos de segurança com talabarte de acordo com as normas para trabalho em altura, evitando as sérias consequências de uma queda acidental, no caso de um escorregão.
As amarras devem ser soltas uma camada por vez e os fueiros só devem ser retirados quando só restar uma camada de tubos sobre a carroceria.
Os tubos não devem ser arrastados contra a carroceria do caminhão ou contra as guardas laterais, fueiros, arestas ou superfícies pontiagudas ou cortantes. Os tubos nunca devem ser jogados ao chão do alto da carroceria.
Armazenamento
Deve ser escolhido um local adequado e com espaço suficiente para o armazenamento dos tubos. O local deve ser limpo, livre de pedras ou objetos salientes que possam danificar os tubos e não deve existir vegetação combustível para evitar o risco de danos causados pelo fogo. A área de armazenamento de tubos não deve obstruir o acesso a propriedades ou a circulação de pedestres e deve estar em local de fácil acesso às máquinas ou às pessoas que irão manipulá-los. Os tubos devem ser armazenados em local afastado pelo menos 2 metros da vala.
Os tubos podem ser armazenados individualmente (lado-a-lado) ou, quando não há espaço suficiente, podem ser armazenados em pilhas ou “fogueiras”. As pilhas geralmente assumem a forma de pirâmides ou “troncos de pirâmide”, mas pode-se também armazenar os tubos “geratriz sobre geratriz”. Neste último caso, será necessária a utilização de uma contenção lateral ou então a utilização de suportes de madeira com calços nas pontas entre as camadas.
As pilhas devem estar situadas em solo firme, plano e nivelado. Caso contrário, deve-se construir uma base plana e nivelada para suportar os tubos, utilizando-se suportes adequados.
Os tubos devem ser contidos lateralmente de modo a prevenir que rolem ou se desloquem na pilha. Nas pilhas piramidais, é suficiente calçar os tubos da primeira camada, sendo comum a utilização de estacas ou calços de madeira para esta finalidade. Recomenda-se um espaçamento de 1 a 2 metros para a contenção lateral.
Os tubos devem ser armazenados a certa distância de equipamentos aquecidos para evitar que o calor irradiado afete suas propriedades ou cause deformações longitudinais (encurvamento) devido ao aquecimento diferencial do tubo.
Sempre que necessário, os tubos devem ser armazenados a certa distância do chão, sobre sacos de areia, estrados de madeira ou dispositivo similar. Neste caso, a distância entre os suportes deve ser suficiente para prevenir encurvamento longitudinal excessivo das barras. Quando os tubos são armazenados em pilhas, as camadas de baixo tendem a se deformar mais que as de cima. A altura da pilha deve ser limitada para minimizar a ovalização dos tubos das camadas de baixo. Recomenda-se que a altura das pilhas não ultrapasse 1,80 metros. Quando necessário, os tubos devem ser removidos das pilhas para arredondamento (desovalização) antes de sua instalação.
No caso de telescopamento (tubos de menor diâmetro armazenados dentro de tubos de maior diâmetro), o peso sobre as camadas de baixo aumenta bastante e o número de suportes entre as camadas deve também ser aumentado.
Devem ser tomadas providências para evitar o aprisionamento de calor no local de armazenamento dos tubos. Entre essas medidas incluem-se a ventilação, o sombreamento e o afastamento de fontes de calor.
Quando os tubos forem ficar expostos às intempéries por um período superior a 12 meses, deve-se adotar uma proteção adicional contra esta exposição. Deve-se utilizar um local abrigado, construir um telhado sobre os tubos ou pelo menos cobri-los com uma tela de sombreamento. Os tubos não se devem ser cobertos com lonas plásticas pretas ou transparentes, para evitar o seu aquecimento pelo “efeito estufa”.
Terminologia
A figura abaixo ilustra a terminologia normalmente adotada nos projetos e obras de tubulações enterradas mostrando a seção típica de uma vala.
Fundação
(pode não ser necessária) Berço Linha de cintura Reaterro Solo nativo Superfície acabada Suporte lateral Cobrimento
Envoltório
Suporte inferiorParede da vala
Fundo da vala
Geometria da seção recomendada
Os tubos devem ser instalados em valas ou aterros e envolvidos com material selecionado (vide escolha do material adiante), cujas dimensões estão indicadas em seções transversais típicas, conforme as figuras abaixo.
Onde:
L = largura da vala na altura da cintura da tubulação = De + 2a; De = diâmetro externo do tubo;
a = distância lateral até a parede da vala; b = espessura do berço sob o tubo; c = espessura da cobertura sobre o tubo; H = altura de recobrimento sobre o tubo.
A tabela a seguir apresenta os valores mínimos recomendados para a distância lateral (a), a espessura de berço (b) e de cobrimento (c) para os tubos helicoidais de PVC.
a b c L = De + 2 a ≥ 300; ≤ 450 200 100 150 700 - 850 > 450; ≤ 900 300 150 1050 - 1500 > 900; ≤ 1500 350 200 1600 - 2200 > 1500; ≤ 3000 0,25 De 300 2250 - 4500 De 150 mínima dimensão
Em valas profundas (H > 2,50 m) ou escavadas em solos moles ou instáveis, é recomendável que a distância lateral entre o tubo e a parede da vala (a) seja um pouco maior do que a indicada na tabela. Sugerimos pelo menos metade do diâmetro (a = De/2). Neste caso, a nova largura da vala seria duas vezes o diâmetro externo do tubo (L = 2 De).
No caso do envelopamento do tubo em concreto, argamassa ou solo-cimento fluido é possível reduzir em 50% a dimensão (a).
Os valores da tabela acima são apenas indicativos e, em alguns casos, podem ser insuficientes para o propósito primordial que é a compactação uniforme do material de envolvimento. Levando-se em conta as condições locais, deve-se adotar uma largura de vala que garanta o envolvimento completo da tubulação com o material escolhido e seja suficiente para uma compactação adequada deste material, particularmente no terço inferior, (abaixo da linha de cintura da tubulação, na área de suporte inferior) assegurando que se alcance o grau de compactação indicado. A largura de vala deve ser também suficiente para a execução e inspeção das juntas entre os tubos.
Acima do nível da tubulação, a largura da vala deve ser determinada levando-se em conta a estabilidade do material da parede da vala e o eventual escoramento utilizado.
Quando dois tubos forem instalados paralelamente em uma mesma vala (um ao lado do outro), deve-se observar um espaçamento mínimo (Ip) entre eles, conforme indicado na tabela a seguir:
D a a D Ip e e material de envoltório compactável argamassa ou solo-cimento fluido ≥ 300; ≤ 450 200 100 > 450; ≤ 900 300 150 > 900; ≤ 1500 350 175 > 1500; ≤ 3000 0,25 De 200 Diâmetro Externo De espaçamento mínimo lP (mm)
Recobrimentos mínimo e máximo
Deve-se garantir um recobrimento mínimo (H) sobre a tubulação (ver figura) de modo que: a) as sobrecargas devido ao tráfego de veículos ou de máquinas sobre a tubulação sejam
distribuídas antes de alcançarem o tubo;
b) o peso de terra sobre a tubo seja maior do que o eventual empuxo do lençol freático que tende a fazê-lo flutuar;
O recobrimento mínimo a ser considerado é a distância entre a geratriz superior do tubo e a superfície horizontal do terreno que recebe a carga de tráfego. Numa via pública, geralmente considera-se o nível do sub-leito pois, durante a construção do pavimento, haverá tráfego de máquinas de terraplenagem e pavimentação.
Para garantir a integridade do tubo frente às cargas de tráfego, o recobrimento deve ser pelo menos aquele indicado na tabela a seguir, a não ser que um cálculo estrutural específico tenha sido efetuado e indicado outro valor. Esses valores não levam em conta a existência de lençol freático e, consequentemente, a possibilidade de flutuação da tubulação – item (b) acima.
H
cobrimento mínimo H (m)
sem tráfego qualquer 0,30
pedra britada 0,50 areia adensada 0,70 solo compactado 0,90 pedra britada 0,60 areia adensada 0,80 solo compactado 1,00 tráfego leve
condição de tráfego condição de envolvimento
tráfego pesado
Caso o recobrimento mínimo não possa ser alcançado, deve-se construir uma laje de concreto sobre o tubo, para sua proteção. Esta laje deve ser projetada para suportar as cargas atuantes, desprezando-se a resistência da tubulação.
O recobrimento máximo deverá ser determinado através de cálculo estrutural específico, para o qual o fabricante deve ser consultado. Na falta de um projeto específico, o recobrimento máximo adotado não deve ultrapassar os valores indicados na tabela a seguir.
recobrimento máximo H (m) pedra britada 6,00 areia adensada 4,50 solo compactado 3,00 condição de envolvimento
Rebaixamento do lençol freático
As valas devem ser mantidas secas para garantir a estabilidade do solo circundante. Isto é necessário para conferir condições mais seguras de trabalho até que a tubulação tenha sido instalada e os materiais de envoltório tenham sido compactados até uma altura suficiente para prevenir a flutuação da tubulação.
O lençol freático deve ser mantido abaixo do fundo da vala para prevenir o desmoronamento das paredes. Caso ocorra algum deslizamento de terra, o material que caiu deve ser removido de modo a não interferir com o processo de colocação e compactação do envoltório.
O rebaixamento do nível do lençol freático pode ser feito com as técnicas usuais utilizando ponteiras, poços e bombas ou, ainda, por meio de um colchão drenante formado por brita e geotêxtil.
Escoramento da vala
Sempre que necessário, as paredes laterais das valas deverão ser escoradas para criar condições seguras de trabalho (vide adiante recomendações a respeito da retirada do escoramento).
Fundação
O fundo da vala deve apresentar resistência suficiente para suportar as solicitações de projeto sem recalque diferencial excessivo. Quando não forem encontradas essas condições, na cota estabelecida para o fundo da vala, será necessário executar uma fundação para os tubos.
Solos muito moles, solos expansivos e solos orgânicos (turfa, lodo) são impróprios para servirem como fundo de vala. Quando esse tipo de material for encontrado no fundo da vala, deve-se prosseguir com a escavação para constituir uma fundação que forneça suporte adequado à tubulação.
A estabilização do fundo da vala costuma ser realizada utilizando-se uma camada de “rachão” recoberto com pó de pedra, brita ou bica corrida. No caso dos tubos helicoidais de PVC, essas técnicas podem ser utilizadas, porém não são necessárias, uma vez que os tubos não concentram cargas na geratriz inferior, como ocorre com os tubos de concreto.
Geralmente uma camada de brita envolvida por um geotêxtil não-tecido (Bidim ou similar) é suficiente para servir de fundação para uma tubulação flexível.
As figuras abaixo mostram a execução de fundações para tubos flexíveis sobre solos moles utilizando-se apenas colchões de brita envelopados por geotêxtil.
Berço
Tubos flexíveis precisam de apoio contínuo e uniforme para evitar concentrações de tensões que possam lhes causar danos. Assim, o fundo da vala deve ser liso e isento de pedras ou outras singularidades que possam evitar o apoio contínuo da tubulação (tocos, raízes, entulho, etc.).
O assentamento de tubos flexíveis diretamente sobre o fundo de vala só é possível quando a escavação for feita em solos de granulometria fina, isentos de pedras e nos quais seja possível regularizar adequadamente o fundo da vala de acordo com a declividade necessária. Como esta situação é muito difícil de ocorrer na prática, na maior parte das vezes, é mais econômico e seguro escavar um pouco mais o fundo da vala e nivelá-lo utilizando um material granular selecionado. Este deve ser sempre o caso quando o fundo da vala for constituído por rocha ou terreno muito pedregoso (pedras de diâmetro superior a 40 mm). A camada de material granular utilizada para regularização e nivelamento do fundo da vala é chamada de berço, cama ou leito. Sua espessura varia entre 10 e 15 centímetros e não deve ser inferior a 5 centímetros em nenhum ponto. Serve para conferir ao fundo da vala a declividade prevista em projeto, bem como eliminar as saliências e reentrâncias resultantes do processo de escavação da vala.
Pedra britada, areia grossa e pó de pedra são os materiais mais utilizados para constituir o berço. São adequados pois podem ser facilmente espalhados e regularizados ao longo da vala e fornecem uma boa capacidade de suporte com um mínimo de compactação (o próprio andar sobre o material geralmente é suficiente para compactá-lo).
Na verdade não se deve compactar muito o berço, pois é importante que os tubos possam se acomodar sobre esta camada de suporte, aumentando o ângulo de apoio e distribuindo melhor os esforços (este tema é controverso na literatura).
Quando o fundo da vala estiver abaixo do lençol freático e o berço for constituído de pedra britada ou outro material de alta permeabilidade, deve-se intercalar alguns selos transversais de argila, ao longo do berço, para evitar que ele sirva como caminho preferencial de percolação da água, funcionando como dreno.
As figuras abaixo ilustram a execução de um berço de areia no fundo da vala.
Junta entre tubos
A união entre dois tubos helicoidais é efetuada através de uma luva de emenda, fixada à superfície interna de ambos pela ação de um adesivo. O adesivo promove a soldagem química das superfícies dos dois tubos com a luva de emenda, de modo a propiciar a estanqueidade da junta. A luva interna é confeccionada a partir de uma tira de PVC para emenda especialmente fabricada para esta finalidade. Na verdade, existem duas tiras para emenda: uma para união de tubos até 800 mm e outra para tubos a partir de 850 mm. Nos tubos de grandes diâmetros, a fixação da luva de emenda nos tubos é auxiliada por rebites de alumínio que seguram a luva em sua posição enquanto o adesivo promove a soldagem das superfícies.
A figura abaixo ilustra a união entre dois tubos através de uma luva interna fixada a ambos pela ação de adesivo.
Montagem das juntas
Normalmente, até o diâmetro de 750 mm, a luva interna já vem colada na extremidade de um dos tubos. Neste caso, o procedimento de montagem das juntas é o seguinte:
a) limpar cuidadosamente as duas superfícies a serem unidas (parte externa da luva e a parte interna do tubo) com pano limpo e seco. As superfícies onde será aplicado o adesivo deverão estar isentas de umidade e sujeira;
b) passar o adesivo fornecido em ambas as superfícies, tomando o cuidado de cobrir toda a superfície. A camada de adesivo deve ser grossa como uma pintura e deve ser aplicada com uma trincha larga. Após a aplicação do adesivo deve-se evitar que a luva venha a encostar no berço ou nas paredes da vala;
c) aproximar as duas partes a serem unidas de modo a encaixar a luva de união dentro da ponta do tubo ou vice-versa;
d) Verificar se todo o perímetro da luva de união se encontra encaixada e só então empurrar um tubo de encontro ao outro (normalmente o tubo com a luva de união é empurrado em direção ao tubo que já se encontra fixo). Não utilizar equipamentos mecânicos para empurrar o tubo;
e) verificar se a luva de união penetrou totalmente no interior da ponta do tubo. Não deve existir folga entre as duas superfícies e o encaixe deve ser justo;
f) Os tubos devem ser montados em alinhamento reto. Deflexões verticais ou horizontais só devem ser executados depois da montagem da junta, curvando-se o tubo como um todo;
g) Cuidado especial deve ser tomado na montagem da junta quando existe água dentro da vala. Deve-se estudar a possibilidade de efetuar a montagem fora da vala ou deve-se levantar as pontas dos tubos para que não entrem em contato com a água.
Em tubos de grande diâmetro, costuma ser mais simples a montagem da luva no interior da tubulação. Neste caso, os dois tubos devem ser posicionados topo-a-topo, alinhados e nivelados, deixando-se um pequeno espaçamento entre eles (1 cm). Após a limpeza das superfícies, aplica-se o adesivo em ambos os tubos e o perfil de emenda é posicionado inicialmente na forma de um coração e em seguida pressionado até que assuma a forma circular, como ilustrado nas figuras abaixo.
Em diâmetros acima de 1500 mm, recomenda-se que as luvas de emenda, além de serem coladas, sejam também rebitadas a ambos os tubos. Costuma-se utilizar um espaçamento entre rebites de aproximadamente 20 cm
Em tubos de grandes diâmetros (2.000 a 3.000 mm) o perímetro do tubo e consequentemente o comprimento do perfil de emenda tornam-se muito grandes para que o adesivo seja aplicado em uma única etapa. Desta forma, é conveniente ir aplicando o adesivo gradativamente no perfil de emenda e na superfície interna da tubulação e já ir colocando e fixando o perfil de emenda com rebites para evitar que o solvente do adesivo evapore. Nesses diâmetros, será necessário também utilizar uma tábua como andaime para alcançar a geratriz superior do tubo.
A tabela abaixo fornece o consumo aproximado de adesivo por junta para cada diâmetro de tubo.
Diâmetro Consumo Teórico por junta Diâmetro Consumo Teórico por junta
(mm) (kg) (mm) (kg) 200 0,117 1250 1,178 250 0,146 1300 1,225 300 0,175 1350 1,272 350 0,205 1400 1,319 400 0,234 1500 1,696 450 0,263 1600 1,810 500 0,292 1700 1,923 550 0,321 1800 2,036 600 0,351 1900 2,149 650 0,380 2000 2,262 700 0,409 2100 2,375 750 0,438 2200 2,488 800 0,467 2250 2,545 850 0,801 2300 2,601 900 0,848 2400 2,714 950 0,895 2500 2,827 1000 0,942 2600 2,941 1050 0,990 2700 3,054 1100 1,037 2800 3,167 1150 1,084 2900 3,280 1200 1,131 3000 3,393 Adesivos
As embalagens de adesivos deverão ser fechados imediatamente após o uso, por se tratar de produto bastante volátil. A perda dos solventes existentes no adesivo implica em perda de sua capacidade adesiva.
Para evitar desperdícios, deve-se colocar num recipiente auxiliar somente a quantidade de adesivo a ser aplicada naquela operação.
Os adesivos não devem entrar em contato com a água, pois irão se deteriorar (formação de um gel). Assim, as embalagens devem ser protegidas da chuva.
As embalagens de adesivo devem permanecer longe de áreas sujeitas a faíscas e calor, pois se trata de material inflamável.
O armazenamento e a aplicação do produto deverão ser feitos em locais frescos e ventilados. Em espaços confinados ou locais onde não exista ventilação adequada, a utilização do produto seve ser feita com a segurança necessária. Os operários que utilizam o produto devem se posicionar de forma a evitar que a circulação de ar direcione os vapores provenientes do adesivo em sua direção. Devem também utilizar máscaras respiratórias dotadas de filtro contra vapores orgânicos.
Além de evitar a inalação dos vapores, deve-se evitar o contato do adesivo com a pele e os olhos e a ingestão do produto. Os operários que manipulam o adesivo devem utilizar luvas de borracha. Recomenda-se também a utilização de bonés para a proteção dos cabelos. Em caso de contato com a pele ou os olhos, deve-se lavar a região afetada com água corrente em abundância. Em caso de irritação, procurar um médico levando a embalagem do produto. Material de envoltório
Os tubos helicoidais de PVC apresentam comportamento estrutural de tubos flexíveis e, portanto, derivam sua capacidade de suportar cargas da interação entre o tubo e o solo que o envolve. Assim, a estabilidade de um tubo flexível enterrado é significativamente controlada pelas propriedades do material de envolvimento.
Sob ação de um carregamento vertical, a seção transversal de um tubo flexível irá deformar-se, ocorrendo uma diminuição do diâmetro vertical e um correspondente aumento do diâmetro horizontal. O movimento horizontal do tubo contra o solo nas laterais da vala desenvolve um empuxo passivo, que dependerá fundamentalmente das características e do estado de compactação em que se encontra este solo de envolvimento.
Portanto, como o material envoltório atua no sistema solo-tubo como um material estruturalmente resistente, este deve ser cuidadosamente selecionado e disposto ao redor do tubo, para que possa desempenhar sua função de acordo com o previsto em projeto.
De modo geral, recomenda-se a utilização de materiais de envolvimento que propiciem um módulo reativo (E’) de 7.000 kN/m2.
Apesar de existirem solos de escavação que podem ser aproveitados devido às suas características, o mais comum é importar o material de envolvimento dos tubos. Neste caso, recomenda-se que sejam selecionados materiais preferencialmente granulares e bem graduados, pois permitem alcançar módulos reativos relativamente altos com moderada compactação.
Os materiais recomendados compreendem os solos naturais de classificação GW, GP, SW, SP, GM e SM no sistema unificado de classificação de solos, bem como brita graduada, pedrisco e outros materiais artificiais (processados).
Solos de granulometria fina ou alta plasticidade normalmente são considerados inadequados para o envolvimento de tubos flexíveis.
Materiais com partículas lamelares e contorno curvo (seixos rolados) só devem ser utilizados na ausência de materiais granulares onde os grãos apresentem arestas e formato cúbico. Os valores obtidos nas experiências de Howard e publicados pelo Bureau of Reclamation, mostram que um módulo reativo (E’) de 7.000 kN/m2 pode ser obtido utilizando-se:
a) um material granular praticamente sem finos (brita, bica corrida ou areia bem graduada) submetida a uma compactação leve;
b) um material granular contendo até 25% de finos (pedregulho argiloso, pedregulho arenoso, areia argilosa ou areia siltosa) submetida a uma compactação moderada. Esses são, portanto, os materiais recomendados para o envolvimento da tubulação. A escolha deve ser efetuada a partir de critérios de disponibilidade e preço dos materiais na região.
Envolvimento da tubulação
No envolvimento dos tubos flexíveis, costuma-se diferenciar duas regiões distintas: o
envolvimento inferior e o envolvimento superior à meia altura da tubulação (abaixo e acima
da cintura do tubo respectivamente).
A região inferior do envolvimento de um tubo flexível (abaixo de sua cintura) é a região mais importante do ponto de vista do controle da deformação diametral do tubo, pois é nesta região que se desenvolve o apoio e a maior parte do empuxo passivo que fornecerá o suporte necessário para que o sistema solo-tubo possa resistir aos esforços atuantes.
A essência de um bom envolvimento da tubulação estará, portanto, na correta execução deste trecho do envolvimento até a metade do tubo. Para tanto, deve-se escolher um material adequado, garantir que ele preencha toda a região lateral entre o tubo e as paredes da vala (ao longo de todo o comprimento da tubulação), e compactar muito bem este material para que alcance a densidade requerida e, conseqüentemente, a resistência prevista em projeto. Após o tubo ter sido apoiado sobre o berço, alinhado, colocado na declividade de projeto e ter sido executada a junta com o tubo anterior, deve-se lançar uma certa quantidade de material sobre sua extremidade livre de modo a prendê-la e evitar que o tubo perca o alinhamento ou se mova durante as etapas subseqüentes do envolvimento e compactação. Em seguida, o material deve ser lançado, espalhado e compactado em camadas de ambos os lados do tubo. Não se deve nunca descarregar o material de envolvimento diretamente sobre a tubulação (bascular a caçamba do caminhão sobre o tubo).
O envolvimento da metade superior da tubulação deve ser realizado logo em seguida, para evitar que o tubo possa flutuar ou perder o seu nivelamento (declividade), no caso de uma eventual inundação da vala (uma chuva repentina, por exemplo). O mesmo material utilizado no envolvimento inferior deve ser utilizado nesta região.
O envolvimento superior deve não apenas alcançar, mas ultrapassar a geratriz superior da tubulação, formando uma camada adicional de solo selecionado, que serve para desenvolver o efeito de arqueamento do solo e também para proteger o tubo contra pedras eventualmente existentes no material de reaterro da vala. A espessura dessa camada de cobrimento depende do diâmetro do tubo e está indicada na tabela de dimensões mínimas (c).
É importante salientar que o material de envolvimento não deve ser despejado (lançado) sobre a tubulação de alturas superiores a 1,50 m para não danificá-la ou tirá-la de sua posição. As figuras abaixo ilustram etapas do envolvimento superior da tubulação.
Compactação do material de envolvimento
Tão ou mais importante do que uma adequada escolha do material de envolvimento é a sua compactação, pois um efetivo suporte lateral da tubulação só poderá ser fornecido por um solo firmemente compactado entre o tubo e as paredes da vala.
O desempenho estrutural do sistema solo - tubo flexível depende basicamente do grau de compactação do material de envolvimento que consiga ser obtido em campo. A tabela do U.S. Bureau of Reclamation mostra a grande influência do grau de compactação do solo no valor do módulo reativo alcançado.
A compactação do material de envolvimento pode ser feita utilizando-se soquetes manuais ou compactadores mecânicos. Pode-se, também, utilizar água para adensar e consolidar alguns tipos de material de envolvimento.
Materiais granulares como brita, pedrisco e areia geralmente podem ser compactados satisfatoriamente por meio de soquetes manuais. Argilas e outros solos coesivos, quando admitidos como material de envolvimento, precisam ser compactados mecanicamente. Os trabalhos de compactação devem ser realizados de acordo com as especificações do engenheiro responsável pela obra, que deverá indicar as espessuras das camadas, o teor de umidade, o equipamento a ser utilizado e o grau de densificação a ser alcançado pelo solo. Não existe uma regra geral para a definição desses parâmetros, pois variam em função do projeto, das condições locais, dos materiais, equipamentos e procedimentos utilizados. Na falta de especificações, recomenda-se utilizar camadas entre 10 a 20 cm de espessura, compactar o solo de envolvimento em sua umidade ótima, procurando alcançar o maior grau de compactação possível.
O material de envolvimento deve ser colocado e espalhado nos dois lados do tubo simultaneamente, em camadas uniformes e aproximadamente iguais. Também a compactação deve ocorrer simultânea ou alternadamente nos dois lados do tubo, de modo a evitar o seu deslocamento durante estas operações.
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Cuidados especiais devem ser tomados para garantir o preenchimento e a compactação da região próxima à geratriz inferior do tubo (“ancas” do tubo) (camadas 2 e 3 na figura acima). Se necessário, deve-se utilizar soquetes manuais neste serviço. As figuras a seguir ilustram aspectos da compactação do solo de envolvimento.
Na metade superior, o material de envolvimento deve ser compactado mecanicamente apenas no espaço compreendido entre o plano vertical que contém a geratriz lateral do tubo e a parede da vala, ou seja, não se deve utilizar equipamentos diretamente sobre o tubo antes que seja alcançada certa altura de recobrimento. Aliás, a própria flexibilidade da tubulação dificulta essa compactação nas proximidades do tubo.
Quando o material de envolvimento for uma areia ou pó de pedra, pode-se promover o adensamento hidráulico do material. A percolação da água através da areia promove uma reacomodação dos grãos, aumentando a sua densidade e antecipando a consolidação que ocorreria naturalmente, com o passar do tempo. Permite, assim, que o material de envolvimento alcance um elevado grau de compacidade.
É importante ressaltar que o adensamento hidráulico só deve ser utilizado em valas escavadas em solos de alta permeabilidade, nos quais a água possa drenar rapidamente promovendo a compactação do material de envolvimento.
Neste caso, o material arenoso de envolvimento deve ser colocado ao redor e ao longo do tubo, de ambos os lados, certificando-se de que todos os vazios sejam preenchidos. Note-se que o material de envolvimento deve ultrapassar a geratriz superior da tubulação em altura suficiente para evitar que o tubo flutue quando a vala for inundada para a realização do adensamento hidráulico. Vibradores de imersão podem ser utilizados para auxiliar a densificação do material no adensamento hidráulico.
O grau de compactação ou de adensamento do solo deverá ser controlado para garantir que sejam atingidos os valores de módulo de reação do solo previstos no projeto estrutural. Neste controle, poderão ser utilizados diversos métodos expeditos ou laboratoriais, entre os quais o penetrômetro de Perth, o penetrômetro de cone dinâmico, o ensaio de impacto Clegg e o controle de umidade (speedy test).
Envelopamento em concreto ou solo-cimento
O envelopamento dos tubos em solo-cimento fluido ou concreto é uma boa opção no caso da existência de tráfego pesado sobre uma tubulação muito rasa ou no caso da existência de aterros muito altos sobre o tubo.
Neste caso, deve-se tomar precauções para que a tubulação não flutue devido ao empuxo promovido durante o lançamento do solo-cimento fluido ou na vibração do concreto fresco. O lançamento em pequenas camadas ou a ancoragem e escoramento da tubulação são formas de evitar este problema. As figuras a seguir ilustram o envelopamento de tubos helicoidais de PVC.
Remoção do escoramento de vala
Sempre que possível, o escoramento deve ser instalado de modo que as pranchas verticais não se estendam além (abaixo) da região do tubo. Dessa maneira, a remoção das pranchas do escoramento não irá causar distúrbios no material envoltório que foi compactado.
Existem diversas técnicas de escoramento que adotam este procedimento.
Material de envoltório compactado Parede da vala (solo nativo)
Geotêxtil (onde necessário) Escoramento de vala acima do tubo durante a instalação Estroncas do escoramento de vala Viga de suporte
Se as pranchas do escoramento tiverem que ser instaladas abaixo da cintura do tubo e tiverem que ser retiradas, a vala deverá ter uma largura de pelo menos duas vezes o diâmetro do tubo e o material de envolvimento, deverá ser granular, bem graduado e bem compactado. Neste caso, a remoção do escoramento deve ser efetuada levantando-se as pranchas em estágios sucessivos, entre os quais deve-se efetuar uma compactação adicional do material.de envoltório. Isto permitirá o preenchimento dos espaços vazios gerados pelo levantamento das pranchas verticais.
Material de envoltório compactado Geotêxtil (onde necessário)
Vazio (após a remoção do escoramento) irá reduzir o suporte lateral.
Precauções devem ser tomadas para preencher e compactar. Escoramento de vala abaixo do tubo durante a instalação
Escoramento de vala com estroncas Remoção do escoramento da zona de envoltório
Reaterro da vala
Uma vez completado o envolvimento da tubulação, o restante da vala deve ser preenchido até que se atinja a superfície original do terreno. Normalmente costuma-se utilizar o próprio solo de escavação para reaterrar da vala, pois, nesta região, o material não irá desempenhar função estrutural no sistema solo - tubo flexível.
Em locais onde inexistir tráfego de veículos, o reaterro pode ser efetuado por máquina, não sendo sequer necessária a compactação do solo utilizado no reaterro. Neste caso, o material de escavação pode ser simplesmente jogado na vala, recomendando-se deixar uma pequena sobre-elevação para compensar o assentamento que ocorrerá durante a sua consolidação. Caso exista previsão de tráfego de veículos sobre a vala, o material de reaterro servirá como base para o pavimento e deverá ser muito bem compactado, para evitar o aparecimento de trincas ou depressões na via pública. O grau de compactação a ser alcançado deve ser consistente com as cargas de tráfego previstas.
É importante ressaltar que as primeiras camadas de reaterro lançadas sobre o material de envolvimento devem ser compactadas com equipamentos leves (soquete manual ou sapo mecânico) até que seja alcançada uma espessura mínima de cobrimento sobre a geratriz superior do tubo (pelo menos 30 centímetros).
Encontro com estruturas rígidas
Quando um tubo flexível entra ou sai de uma estrutura rígida (como um poço de visita, uma caixa de passagem ou um muro ala, por exemplo), deve-se tomar precauções para acomodar recalques diferenciais, visando a reduzir os esforços de flexão e cizalhamento na tubulação resultantes desses recalques diferenciais. Se não forem tomadas as devidas precauções poderão surgir rupturas na tubulação nestas interfaces.
A recomendação para evitar a ocorrência de problemas é construir o embasamento do tubo de forma a propiciar uma transição de rigidez suave e extensa entre a estrutura rígida que apoiar o tubo de um lado (parede de alvenaria ou concreto) e a estrutura flexível que suporta o tubo do outro lado (berço de brita ou areia), de modo a distribuir os recalques ao longo de certa extensão da tubulação. Isto evita o surgimento de esforços com magnitude superior àquela suportada pelos tubos.
Assim, quando a estrutura for construída antes da instalação do tubo, a extremidade do berço situada junto à estrutura rígida deve ser executada com este cuidado, utilizando-se brita graduada muito bem compactada ou solo cimento por uma extensão de 0,80 a 1,00 m. Polvilhar cimento sobre a extremidade de um berço de areia e realizar uma compactação adicional nessa extremidade junto à estrutura também costuma dar bons resultados.
Preenchimento cuidadoso
Quando a estrutura (poço de visita, caixa de passagem ou muro ala) for construída após o assentamento do tubo, é provável que resulte uma falha no embasamento (ausência de berço) nas adjacências da estrutura. Devido à presença do tubo já instalado, será muito difícil recompor adequadamente o berço como indicado. Neste caso, recomenda-se que o espaço vazio eventualmente existente nas proximidades da estrutura seja preenchido com solo cimento fluido.
Esta situação é particularmente indicada quando existe desnível entre os tubos que chegam e saem de um poço de visita, pois neste caso, a sobre-escavação necessária à construção da estrutura terá maior altura. Nessas condições, é fundamental que o preenchimento do espaço adjacente ao poço de visita sob o tubo de montante seja feito com material altamente densificado ou preferencialmente solo-cimento. Se isso não for feito os esforços de cisalhamento resultantes do recalque diferencial provocará a ruptura (“degola”) do tubo na interface entre o solo (final do berço) e o concreto ou alvenaria (parede do poço de visita).
Deformação diametral
Após a instalação, tubulações flexíveis irão sofrer deformações diametrais cuja magnitude irá variar ao longo do tempo. As maiores deformações costumam ocorrer logo nos primeiros dias e, apesar das deformações continuarem aumentando com o tempo, elas tendem a se estabilizar após alguns anos.
A medida da deformação é um valioso método para se avaliar a adequabilidade da instalação efetuada, ou seja, trata-se de um bom indicador da qualidade dos serviços de colocação e compactação do material envoltório. O ensaio só deve ser realizado após a conclusão dos serviços, ou seja, após a colocação e compactação de todo o material sobre a tubulação.
Os valores admissíveis para as deformações diametrais costumam ser estabelecidos em projeto, sendo considerados dois valores:
a) deformação de curto prazo, baseada num intervalo de tempo de 30 dias após a instalação dos tubos (colocação e compactação do envoltório e reaterro). O valor máximo admissível neste caso costuma ser de 5%;
b) deformação de longo-prazo, baseada num intervalo de tempo de 5 anos após a instalação dos tubos. O valor máximo admissível costuma ser de 7,5%;
No recebimento dos serviços de instalação, devem ser realizadas medições das deformações diametrais ocorridas na tubulação para verificar se atendem aos valores especificados em projeto. Na falta de especificações de projeto, deve-se considerar os valores indicados acima.
Caso as medições sejam realizadas após um intervalo de tempo diferente de 30 dias, as deformações admissíveis observadas devem ser ajustadas para os 30 dias, multiplicando-se os valores obtidos nas medições pelo correspondente fator de ajuste indicado na tabela abaixo.
Fatores de ajuste das deformações diametrais para 30 dias
Intervalo de tempo Fator de ajuste
24 horas 0,70 3 dias 0,75 7 dias 0,85 14 dias 0,95 30 dias 1,00 3 meses 1,10 1 ano 1,20 2 anos 1,30
NOTA: Os fatores de ajuste podem ser interpolados para períodos de tempo entre 24 horas e 2 anos. Por exemplo: para 10 dias Fator = 0,85 + ((0,95-0,85)/(14-7) x (10-7) = 0,89
Considerações finais
As recomendações expressas neste trabalho foram baseadas em normas, códigos de prática, e outras publicações nacionais e internacionais e complementadas com a experiência acumulada em 15 anos de utilização dos tubos helicoidais de PVC em inúmeras obras por todo o Brasil.
São fornecidas com boa fé e não devem ser utilizadas como fonte única de informação. Todas as recomendações formuladas devem ser analisadas pelo engenheiro responsável pela obra, que, sendo um profissional habilitado, deverá avaliar a sua aplicabilidade às condições particulares existentes na obra.
