ESTABILIZAÇÃO DE TALUDES COM CORTINA ATIRANTADA

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA

1º TEN MARIO RITTER

1º TEN RODRIGO DOS SANTOS MORGADO

ESTABILIZAÇÃO DE TALUDES COM CORTINA ATIRANTADA

Rio de Janeiro 2017

Relatório de Projeto de Final de Curso apresentado ao Curso de Graduação em Engenharia de Fortificação e Construção do Instituto Militar de Engenharia, como requisito parcial para a aprovação na referida disciplina.

Orientadora:

Profª. Maria Esther Soares Marques, D.Sc.

2

c2017

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA Praça General Tibúrcio, 80 – Praia Vermelha Rio de Janeiro – RJ CEP: 22290-270

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Os conceitos expressos neste trabalho são de responsabilidade do(s) autor(es) e do(s) orientador(es).

624.1 Ritter, Mario

R614e Estabilização de taludes com cortina atirantada / Mario Ritter e Rodrigo dos Santos Morgado; orientados por Maria Esther Soares Marques – Rio de Janeiro: Instituto Militar de Engenharia, 2017.

167p. : il.

Projeto de Fim de Curso (PROFIC) – Instituto Militar de Engenharia, Rio de Janeiro, 2017.

1. Curso de Engenharia de Fortificação e Construção – Projeto de Fim de Curso. 2. Contenção. I. Morgado, Rodrigo dos Santos. II. Marques, Maria Esther Soares. III. Título. IV. Instituto Militar de Engenharia.

4

AGRADECIMENTOS

Primeiramente a Deus, por toda a paciência nos momentos de dificuldades.

Às nossas famílias, pelo amor, incentivo e apoio incondicional.

À professora Esther, pela dedicação, orientação e ensino em todas as etapas deste trabalho.

A todos os demais que direta ou indiretamente contribuíram para a construção

deste Projeto Final de Curso.

5

SUMÁRIO

LISTA DE ILUSTRAÇÕES ... 8

LISTA DE TABELAS ... 12

LISTA DE SÍMBOLOS ... 13

LISTA DE SIGLAS ... 16

1. INTRODUÇÃO ... 19

2. MOVIMENTOS DE MASSA ... 22

2.1. ANÁLISE DA ESTABILIDADE DE TALUDES ... 22

2.1.1. TIPOS DE RUPTURA …... ... 22

2.1.2. MECANISMOS DE RUPTURA ... 23

2.1.3. ESCOLHA DO MÉTODO DE ANÁLISE ... 23

2.2. CONTENÇÕES ... 28

2.2.1. FASES DO PROJETO ... 28

2.2.2. ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO ... 29

3. CORTINAS ATIRANTADAS ... 34

3.1. CONCEITUAÇÃO ... 34

3.2. ETAPAS DE DIMENSIONAMENTO ... 37

3.3. ETAPAS DE EXECUÇÃO ... 38

3.4. ANÁLISE DE ESTABILIDADE ... 51

3.4.1. MÉTODO DE COULOMB ADAPTADO ... 53

3.4.2. MÉTODO DE RODIO ... 56

6

3.4.3. MÉTODO BRASILEIRO (NUNES; VELLOSO, 1963) ... 57

3.4.4. MÉTODO DE RAKE-OSTERMAYER ... 61

3.5. TÉCNICAS DE DETALHAMENTO ... 64

3.5.1. PAINEL ... 64

3.5.1.1 AÇÕES SOLICITANTES ... 66

3.5.1.2 ARMAÇÃO ... 70

3.5.1.3 VERIFICAÇÃO DE PUNÇÃO ... 76

3.5.2. TIRANTE ... 78

3.5.2.1 ELEMENTOS CONSTITUINTES ... 79

3.5.2.2 PERFURAÇÃO ... 83

3.5.2.3 INSTALAÇÃO ... 84

3.5.2.4 INJEÇÃO ... 85

3.5.2.5 PROTENSÃO ... 87

3.5.2.6 INCORPORAÇÃO ... 88

3.5.2.7 CORROSÃO ... 88

3.5.3. CAPACIDADE DE CARGA ... 90

3.6. DRENAGEM ... 91

3.6.1 DRENAGEM SUPERFICIAL ... 92

3.6.2 DRENAGEM SUBSUPERFICIAL ... 97

3.7. MANUTENÇÃO ... 99

4. DETALHAMENTO DO PROJETO ... 101

4.1. DESCRIÇÃO DO LOCAL DE ESTUDO ... 101

4.2. AVALIAÇÃO TOPOGRÁFICA DO TERRENO ... 106

4.3. AVALIAÇÃO GEOMÉTRICA DOS PAINÉIS ... 109

4.4. PARÂMETROS ADOTADOS ... 111

7

4.5. MEMORIAL DE CÁLCULO ... 112

4.5.1. MÉTODO BRASILEIRO DE ATIRANTAMENTO ... 112

4.5.2. ARMADURAS LONGITUDINAIS ... 117

4.5.2.1 VIGAS HORIZONTAIS CARREGADAS ... 122

4.5.2.2 VIGAS VERTICAIS CARREGADAS ... 126

4.5.3. VERIFICAÇÃO DE PUNÇÃO ... 128

4.5.4. BULBO DE ANCORAGEM ... 132

4.5.5. CAPACIDADE DE CARGA DA BASE ... 133

4.5.6. GEOMETRIA FINAL DE PROJETO ... 138

4.5.7. DRENAGEM ... 142

4.6. ANÁLISE GLOBAL DO TALUDE ... 146

5. CONCLUSÕES ... 154

6. BIBLIOGRAFIA CONSULTADA ... 157

7. ANEXOS ... 162

7.1. ANCORAGEM ... 162

7.2. FRETAGEM/ ARMADURA DA BASE ... 163

7.3. JUNTAS DE CONCRETAGEM ... 164

7.4. VISTA FRONTAL/ SEÇÃO AA (PAINÉIS CENTRAIS) ... 165

7.5. VISTA FRONTAL/ SEÇÃO AA (PAINÉIS LATERAIS) ... 166

7.6. ARMADURA DE PUNÇÃO ... 167

8

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

FIG.2.1 - Parâmetros de Pico, de Volume Constante e Residuais (Manual da

GeoRio, 2014) ... 25

FIG.3.1 - Cortina Atirantada (Adaptado de EIP, 20?) ... 35

FIG.3.2 - Cortina Atirantada (A), Estroncada (B) e em Balanço (C) (GERSCOVICH, DANZINGER E SARAMAGO, 2016) ... 36

FIG.3.3 - Cortina Atirantada em Seção Transversal (GERSCOVICH, DANZINGER E SARAMAGO, 2016) ... 36

FIG.3.4 - Método Descendente (Hunt e Nunes, 1978) ... 39

FIG.3.5 - Manuseio dos Tirantes (NARESI, 2009) ... 42

FIG.3.6 - Inserção dos Tirantes (NARESI, 2009) ... 43

FIG.3.7 - Vista dos Tirantes no Furo (NARESI, 2009) ... 43

FIG.3.8 - Tubo de Injeção (NARESI, 2009) ... 44

FIG.3.9 – Armação do Painel (NARESI, 2009) ... 46

FIG.3.10 – Dobras (NARESI, 2009) ... 47

FIG.3.11 - Primeira Linha de Tirantes (NARESI, 2009) ... 47

FIG.3.12 - Escoramento Tubular Metálico (NARESI, 2009) ... 48

FIG.3.13 - Desforma do Primeiro Nível (NARESI, 2009) ... 48

FIG.3.14 - Armação em Nicho Alternado (NARESI, 2009) ... 49

FIG.3.15 - Macaco de Protensão de Cordoalhas (NARESI, 2009) ... 50

FIG.3.16 - Métodos de Ruptura de Cortinas Atirantadas (GERSCOVICH, DANZINGER E SARAMAGO, 2016) ... 51

FIG.3.17 - Método de Coulomb (GERSCOVICH, DANZINGER E SARAMAGO, 2016)

... 54

FIG.3.18 - Superfície de Ruptura no Pé do Talude (GERSCOVICH, DANZINGER E SARAMAGO, 2016) ... 58

FIG.3.19 - Diagrama de Esforços (GERSCOVICH, DANZINGER E SARAMAGO,

2016) ... 59

9

FIG.3.20 - Diagrama de Ângulos (GERSCOVICH, DANZINGER E SARAMAGO,

2016) ... 61

FIG.3.21 - Método de Ranke-Ostermayer (GERSCOVICH, DANZINGER E SARAMAGO, 2016) ... 63

FIG.3.22 – Polígono de Forças do Método Ranke-Ostermayer (GERSCOVICH, DANZINGER E SARAMAGO, 2016) ... 63

FIG.3.23 - Junta Entre Painéis (GERSCOVICH, DANZINGER E SARAMAGO, 2016) ...65

FIG.3.24 - Vista Superior: Junta e Vértice (GERSCOVICH, DANZINGER E SARAMAGO, 2016) ... 65

FIG.3.25 - Unidade Estrutural Modelada (THOMAZ, 19-) ... 69

FIG.3.26 - Aplicação de Cargas e DMF ... 70

FIG.3.27 - Distribuição de Momentos por Faixas (NBR 6118 : 2014) ... 72

FIG.3.28 – Perímetro Crítico C’ (NBR 6118 : 2014) ... 77

FIG.3.29 – Cabeça do Tirante (Adaptado da NBR 5629 : 1996) ... 80

FIG.3.30 – Componentes do Tirante (Téchne, 2007) ... 83

FIG.3.31 – Válvulas Manchetes nos Tirantes ... 85

FIG.3.32 – Processo de Obtenção (NARESI, 2009) ... 86

FIG.3.33 – Centralizador e Tubo Corrugado de Proteção (Manual GeoRio, 2014) 89

FIG.3.34 – Proteção Anticorrosiva (Dwidag, 20?) ... 90

FIG.3.35 – Canaleta com Proteção Lateral (Manual GeoRio, 2014) ... 93

FIG.3.36 – Características Construtivas dos Degraus (Manual GeoRio, 2014)... 94

FIG.3.37 – Caixa de Passagem (Manual GeoRio, 2014) ... 96

FIG.3.38 – Bacia de Amortecimento (Manual GeoRio, 2014)... 97

FIG.3.39 – Canaletas e Diâmetro de Perfuração (Manual GeoRio, 2014) ... 98

FIG.4.1 – Deslizamento do Talude (Foto: Hudson Pontes / Agência O Globo) ... 101

FIG.4.2 – Vista do Prédio (Google Earth, acesso em 19 jun. 2017) ... 102

FIG.4.3 – Vista Superior da Cortina (Google Earth, acesso em 19 jun. 2017) ... 103

10

FIG.4.4 – Vista Superior da Cortina (Visita à Obra) ... 103

FIG.4.5 – Vista Frontal da Cortina (Visita à Obra) ... 104

FIG.4.6 – Vista do talude (Google Earth, acesso em 19 jun. 2017) ... 104

FIG.4.7 – Vista do Topo do Talude (Google Earth, acesso em 19 jun. 2017) ... 105

FIG.4.8 – Mapa Geológico Local (CPRM, 2004) ... 106

FIG.4.9 – Levantamento Topográfico Fornecido ... 107

FIG.4.10 – Aferição de Distâncias (Google Earth, acesso em 19 jun. 2017) ... 108

FIG.4.11 - Estimativa de Distâncias Superiores ... 108

FIG.4.12 – Vista Frontal do Painel Central ... 109

FIG.4.13 – Vista Frontal do Painel Lateral Esquerdo ... 110

FIG.4.14 – Vista Frontal do Painel Lateral Direito ... 110

FIG.4.15 – Cunha de Solo para θ = θ

= 60° ... 112

FIG.4.16 – Cunha de Solo para θ = θ

= 35,3° ... 115

FIG.4.17 – Faixa Vertical ... 119

FIG.4.18 – Faixa Horizontal ... 119

FIG.4.19 – Faixas Verticais (Expandidas) ... 121

FIG.4.20 – Faixas Horizontais (Expandidas) ... 121

FIG.4.21 – Viga Horizontal: Carregamento, DEN (kN) e DMF (kNm) ... 122

FIG.4.22 – Redistribuição dos Momentos na Viga Horizontal ... 123

FIG.4.23 – Viga Vertical: Carregamento, DEN (kN) e DMF (kNm) ... 126

FIG.4.24 – Redistribuição dos Momentos na Viga Vertical ... 128

FIG.4.25 – Armação Longitudinal ... 129

FIG.4.26 – Verificação da Punção ... 129

FIG.4.27 – Análise da Capacidade de Carga ... 134

FIG.4.28 – Solicitações na Base do Painel ... 136

FIG.4.29 – Esquema dos Tirantes ... 138

11

FIG.4.30 – Vista Superior do Talude ... 140

FIG.4.31 – Vistas Lateral (esq.) e Superior (dir.) dos Painéis Centrais ... 141

FIG.4.32 – Vistas Lateral (esq.) e Superior (dir.) dos Painéis Extremos ... 141

FIG.4.33 – Vista Superior Proposta do Talude ... 142

FIG.4.34 – Barbacãs no Painel Central ... 143

FIG.4.35 – Barbacãs no Painel Lateral Esquerdo ... 144

FIG.4.36 – Canaleta com Degrau no Estudo de Caso ... 145

FIG.4.37 – Emprego de Drenos ... 146

FIG.4.38 – Forças normais e de corte em uma fatia (FERRÁS, 2012) ... 147

FIG.4.39 – Perfil do talude no SLIDE ... 148

FIG.4.40 – Pefil sem Tirante com Grid Automático para Janbu Simplificado ... 149

FIG.4.41 – Pefil sem tirante com Grid Automático para Janbu Corrigido ... 149

FIG.4.42 – Grid automático com ruptura circular e Janbu Simplificado ... 150

FIG.4.43 – Grid automático com ruptura circular e Janbu Corrigido ... 150

FIG.4.44 – Grid manual e Janbu Simplificado ... 151

FIG.4.45 – Ruptura entre o solo e rocha com Janbu Simplificado ... 152

FIG.4.46 – Ruptura entre o solo e rocha com Janbu Corrigido ... 152

FIG.4.47 - Ruptura entre o solo e rocha com Janbu Simplificado Otimizado ... 153

FIG.4.48 – Ruptura entre o solo e rocha com Janbu Corrigido Otimizado ... 153

12

LISTA DE TABELAS

TAB.2.1 - Fatores de Segurança Mínimos (Manual da GeoRio, 2014) ... 26

TAB.2.2 - Escolha de Parâmetros (Manual da GeoRio, 2014) ... 26

TAB.2.3 - Parâmetros Analisados Para Cada Tipo de Solo (Manual da GeoRio, 2014) ... 27

TAB.2.4 - Soluções Comuns na Estabilização de Taludes (Manual da GeoRio, 2014) ... 29

TAB.3.1 - Correlações Entre K

, K

, K

e As (Adaptado da NBR 6118: 2003) ... 74

TAB.3.2 - Coeficientes de Ancoragem (NBR 5629 : 1996) ... 81

TAB.3.3 - Cargas de Ancoragem (Manual da GeoRio, 2014)... 82

TAB.3.4 - Classificação de Agressividade (NBR 5629 : 1996) ... 88

TAB.3.5 - Dimensionamento de Canaleta Longitudinal (Manual da GeoRio, 2014) . 95 TAB.4.1 - Aplicação do Método Brasileiro de Atirantamento ... 114

TAB.4.2 - Extrato da Tabela TAB.3.3 (Adaptado do Manual da GeoRio, 2014) ... 116

TAB.4.3 - Classes de Agressividade e do Concreto (NBR 6118 : 2014) ... 118

TAB.4.4 - Cobrimentos Nominais para ∆c = 10mm (NBR 6118 : 2014) ... 118

TAB.4.5 - Tipos de Armações Longitudinais Adotados ... 128

TAB.4.6 - Tensões de Aderência Nata Maciço ... 133

TAB.4.7 - Pressões Básicas de Classes de Solo Distintas (NBR 6122 : 1996) ... 135

TAB.4.8 - Especificação de Cores e Comprimentos ... 140

TAB.4.9 - Características dos métodos (Adaptado de FERRÁS, 2012) ... 147

13

LISTA DE SÍMBOLOS

γ

- Peso Específico Natural;

γ

- Peso Específico Saturado;

c - Coesão do Solo;

C - Força de Coesão da Cunha de Solo;

- Ângulo de Atrito do Solo;

δ - Ângulo entre a Horizontal e a Superfície do Solo acima da Cortina Atirantada;

i - Ângulo entre a Horizontal e a Cortina Atirantada;

q - Sobrecarga;

α - Ângulo entre as Ancoragens;

θ - Ângulo entre a Horizontal e um Plano qualquer de Possível Deslizamento;

N

- Quantidade de Camadas Horizontais de Tirantes por Painel;

N

- Quantidade de Camadas Verticais de Tirantes por Painel;

N

-

Quantidade Total de Tirantes por Painel;

e

- Distância Horizontal entre Eixos Consecutivos de Tirantes;

e

- Distância Vertical entre Eixos Consecutivos de Tirantes;

θ

- Ângulo Crítico de Deslizamento;

β - Ângulo entre a Ancoragem e o Plano Crítico de Ruptura ; L

- Comprimento de Ancoragem dos Tirantes;

W - Peso;

14

FS - Fator de Segurança;

θ

- Ângulo do Plano de Ancoragem;

q

- Carga Superficial;

q

- Carga Horizontal Linear;

q

- Carga Vertical Linear;

E

- Empuxo Ativo por Metro;

f

- Resistência Característica do Concreto à Compressão;

f

- Resistência de Cálculo do Concreto;

f

- Resistência Característica ao Escoamento do Aço;

f

- Resistência de Cálculo do Aço;

M - Momento Fletor de Cálculo;

M

- Momento Fletor Solicitante de Cálculo;

k

- Parâmetro de Dimensionamento de Armaduras Longitudinais em Vigas;

k

- Parâmetro de Dimensionamento de Armaduras Longitudinais em Vigas;

d - Altura Útil da Viga b - Largura da Viga

- Diâmetro da Armadura;

C - Cobrimento de Viga;

u

- Perímetro do Contorno da Superfície de Análise;

- Força Concentrada de Cálculo;

α

- Parâmetro de Dimensionamento, Função da Resistência do Concreto;

15

ρ - Taxa de Armadura;

γ

- Peso Específico do Concreto;

As - Área da Seção Transversal de Aço na Armadura Longitudinal;

rd2

- Tensão de Resistência à Compressão Diagonal;

- Tensão Cisalhante Solicitante de Cálculo na Superfície Crítica;

A

- Área da Seção Transversal de Aço da Armadura Transversal; e

s - Espaçamento entre Estribos.

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LISTA DE SIGLAS PMZS - Prefeitura Militar da Zona Sul;

CEDAE - Companhia Estadual de Águas e Esgotos;

CPRM - Serviço Geológico do Brasil;

CRO - Comissão Regional de Obras;

PNR - Próprio Nacional Residencial;

SOPE - Sociedade de Obras e Projetos de Engenharia;

GEORIO - Fundação Instituto de Geotécnica;

ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR - Norma Brasileira

EB - Exército Brasileiro

17 RESUMO

O crescimento de cidades brasileiras em regiões de encostas suscetíveis a deslizamentos tem contribuído de modo significativo para um crescimento do mercado geotécnico. Isto torna o setor cada vez mais competitivo, em meio à execução de obras com processos, variáveis e riscos de análise complexos.

Neste contexto, o presente trabalho teve por objetivo estudar o emprego de cortinas atirantadas em projetos de estabilização de taludes para aplicação em um projeto real, com ênfase na avaliação das especificidades técnicas de seus elementos e do modo pelo qual eles interagem na estrutura para a garantia de segurança e vida útil à obra de contenção.

Iniciou-se o estudo a partir de uma abordagem geral da avaliação dos movimentos de massa, com destaque para os principais métodos de análise de estabilidade de taludes e a conceituação dos principais tipos de estruturas de contenções existentes. A seguir, procedeu-se à descrição detalhada do emprego de cortinas atirantadas para fins de aplicação no redimensionamento de um projeto de mesma modalidade, recentemente executado pela Comissão Regional de Obras – CRO/1.

Tal obra consistiu no projeto de contenção de um talude em cujo topo se encontra um conjunto de Próprios Nacionais Residenciais - PNRs, executado nos fundos de um condomínio residencial no bairro de Copacabana/RJ. Esta região havia sido afetada por um desmoronamento sem vítimas fatais ocorrido em 2010, conforme noticiado na época, tendo sido este um fator decisivo para a construção.

Nesta abordagem, contou-se em especial com o auxílio do "Método Brasileiro de Atirantamento para Análise de Estabilidade"; da NBR 5629:2006, intitulada

"Execução dos Tirantes Ancorados no Terreno"; e da NBR 6118:2014, intitulada

"Projeto de Estruturas de Concreto". Outras fontes relevantes de consulta estão referenciadas ao fim do trabalho.

Palavras-chave: Cortinas Atirantadas, Contenção, Tirantes.

18 ABSTRACT

The growth of Brazilian cities in landslide susceptible regions has significantly contributed to the growth of the geotechnical market. It makes the sector increasingly competitive, amid the execution of works with complex processes, variables and risk analysis.

In this context, the present task had the desire to study the use of anchored walls in slope stabilization projects for further application in a real project, with emphasis on the specificities evaluation of its elements and the way they interact in the structure in order to guarantee safety and maintain the construction lifespan.

The study began with a general evaluation of the soil mass movements, with emphasis on the main methods of slope stability analysis and the conception of the main types of existing containment structures. Afterwards, a detailed description was given about the use of anchored walls for further application in the re-dimensioning project concerning the same kind of project, which was recently executed by the

"Comissão Regional de Obras – CRO/1".

This work consisted in the containment project of a slope on whose top is a set of Próprios Nacionais Residenciais - PNRs, executed in the back of a residential condominium in the neighborhood of Copacabana/RJ. This region had been affected by a collapse without fatalities occurred in 2010, as reported that time, which was a decisive factor for the project construction.

In this approach, we especially counted with the aid of the "Brazilian Method of Stability Analysis for Stability Analysis"; of the NBR 5629: 2006, entitled "Execution of the anchored ties on the ground"; and the NBR 6118: 2014, entitled "Concrete Structural Design". Other relevant sources of research are referenced at the end of the work.

Keywords: Ground Anchored Walls, Containment, Rods.

19

1. INTRODUÇÃO

As contenções são obras executadas com o objetivo de garantirem estabilidade contra a ruptura de maciços, evitando-se escorregamentos devido ao peso próprio ou a carregamentos externos.

Nesta categoria, a cortina atirantada é uma estrutura de contenção composta de tirantes, elementos lineares resistentes à tração dispostos entre um talude e um muro de concreto ou cortina. Em sua execução, introduzem-se armaduras ou elementos estruturais compostos com valores de rigidezes distintos em relação ao terreno de atuação. Isto gera uma interação entre os deslocamentos e os carregamentos na estrutura, de modo a se consolidar um projeto condicionado por cargas que dependem de deslocamentos.

Na sua fase de dimensionamento, alia-se o trabalho conjunto dos tirantes protendidos com as propriedades de resistência do concreto armado, sob auxílio da atuação do solo na função de base para a ancoragem dos tirantes. Adicionalmente, consideram-se as propriedades geológicas do maciço, além de conceitos referentes a fundações, concreto armado e estruturas protendidas.

Ou seja, justamente por integrar amplas áreas da Engenharia Civil, tal tipo de projeto de construção é em geral complexo e por isso pouco explorado em muitos dos cursos de graduação. Este fato limita o número de profissionais realmente capacitados para atuarem em projetos no ramo, sendo esta interdisciplinaridade o motivo principal para a escolha do tema deste Projeto de Fim de Curso.

Dentre o leque de aplicações de cortinas atirantadas, mencionam-se seus amplos empregos em obras rodoviárias e ferroviárias, constituindo um tipo de solução recomendável frente à necessidade de grandes volumes de cortes com erguimento de muros de alturas elevadas. Elas permitem ainda que o terreno inferior seja melhor aproveitado, visto que se apresentam com ângulos de inclinação dos taludes em geral próximos a 90º.

Neste contexto, destaca-se que muitos dos parâmetros importantes em obras

de reforço e contenção, como qualidade e atendimento às normas técnicas, estão

20

sendo subvalorizados frente à busca pelo custo mais baixo das empresas. Ainda, os obstáculos crescentes nas grandes cidades em meio às dificuldades encontradas ao se escavar mais subsolos e executar contenções em espaços reduzidos têm gerado aumento no custo geral das obras de contenção e na pressão atuante sobre os construtores.

Deste modo, torna-se fundamental o estabelecimento das regras a serem obedecidas para a execução destes projetos, capazes de regularem os estudos prévios e o adequado monitoramento a ser executado durante e após os trabalhos de execução. Para tal, no âmbito do dimensionamento de projetos de cortinas atirantadas, orienta-se em especial a partir das seguintes normas:

 ABNT NBR 5629:2006 - Requisitos de execução de tirantes ancorados no

terreno, podendo eles serem provisórios ou permanentes;

 ABNT NBR 6118:2007 - Projeto de estruturas de concreto e requisitos de

fabricação, encomenda e fornecimento de barras e fios de aço com uso em estruturas de concreto armado, usando-se ou não de revestimento superficial;

 ABNT NBR 7482:2008 - Requisitos de fabricação, encomenda e

fornecimento de fios de aço com elevada resistência, em seção circular, encruados a frio por trefilação, de superfície lisa ou entalhada, destinados a armaduras de protensão;

 ABNT NBR 7483:2008 - Requisitos de fabricação, encomenda e fornecimento

de cordoalhas de aço com elevada resistência, a três e sete fios, para armaduras de protensão;

 ABNT NBR 7681-1:2013 - Requisitos da calda e seus constituintes e técnicas

de preparação da calda para uso em ensaios; e

 ABNT NBR 7681-2:2013 - Modo de determinação do índice de fluidez e da

vida útil da calda de cimento para fins de injeção através do funil de Marsh.

21

Assim, esse relatório de pesquisa teve por função abordar aspectos relevantes a serem verificados no projeto de dimensionamento de estruturas de cortinas atirantadas, sob fins de aplicação em um projeto real.

Para se atingir tal objetivo geral, buscaram-se os seguintes objetivos específicos:

 Revisão bibliográfica;

 Abordagem de técnicas de análise de estabilidade de taludes em solo, com

foco no levantamento dos tipos mais importantes de estruturas de contenção e dos fatores determinantes para a escolha das possíveis soluções;

 Estudo das cortinas atirantadas em termos da inter-relação entre seus

elementos constituintes, tendo por base a consulta às normas relevantes vigentes com foco na produção de um roteiro de procedimentos a serem conduzidos nos projetos de dimensionamento desta categoria;

 Elaboração de guias de execução e projeto para a construção de cortinas

atirantadas;

 Recepção e análise de dados referentes a um projeto real de cortina

atirantada executada pela CRO/1;

 Projeto de dimensionamento e execução de uma cortina atirantada, tendo por

base os arquivos supracitados no item anterior; e

 Prescrição de cuidados especiais relativos à execução da obra, à proteção

contra fatores destrutivos, drenagem e à manutenção da estrutura durante e após o

processo de execução da obra.

22

2. MOVIMENTOS DE MASSA

2.1. ANÁLISE DA ESTABILIDADE DE TALUDES

A execução inadequada de aterros e os processos de corte em maciços podem ocasionar movimentos de massa com acréscimo de carga e escorregamento de taludes, na situação em que as tensões cisalhantes venham a ultrapassar as resistências de cisalhamento dos materiais ao longo de eventuais superfícies de ruptura.

Nem sempre é possível prever a forma da superfície sobre a qual ocorrerá a ruptura de uma massa de solo, mas muitas vezes seu movimento se dá sobre uma superfície de geometria previsível e bem definida. Assim, as informações que devem ser levantadas antes do início das análises de estabilidade de taludes são a topografia, a geologia/estratigrafia local, os parâmetros de solo e rochas, as condições de fluxo e infiltração e os carregamentos externos.

Neste contexto, usa-se o fator de segurança - FS como um método determinístico que representa a razão entre as resistências disponível e mínima necessária para manter o equilíbrio. Considera-se ainda superfície crítica aquela com menor fator de segurança e superfície de ruptura aquela onde já houve escorregamento.

2.1.1. TIPOS DE RUPTURA

A ruptura do talude pode ocorrer das formas: (Manual da GeoRio, 2014).

 Planar

– Mecanismo de escorregamento sobre uma superfície aproximadamente plana, que ocorre em especial quando há finas camadas de solo envolvendo materiais mais resistentes, ou camadas de solos anisotrópicos espessas com planos de fraqueza reliquiares e orientações desfavoráveis à estabilidade.

 Circular

– Mecanismo de escorregamento sobre uma superfície de formato

aproximadamente em arco de circunferência, que ocorre em especial quando há

camadas de solo relativamente homogêneas. A respeito do pé do talude, sua

ocorrência pode ser a partir de uma ruptura passando abaixo dele, no geral em

taludes com inclinação menor que 53° e camada resistente profunda em

23

comportamento não drenado; acima dele, no geral em taludes com inclinação menor que 53° e camada resistente rasa em comportamento não drenado; ou passando por ele, no comportamento drenado e nos demais casos de comportamento não drenado.

 Complexa

– Mecanismo de escorregamento em parte circular e planar, que ocorre por exemplo em casos de camadas de solo fraco em uma matriz mais resistente.

2.1.2. MECANISMOS DE RUPTURA

Consideram-se os seguintes mecanismos de ruptura de blocos de solo:

 Planar - Ruptura na qual uma descontinuidade principal mergulha na direção

do talude, estando a primeira sob um ângulo com a horizontal inferior ao do segundo;

 Em cunha - Ruptura na qual duas descontinuidades planares têm linhas de

interseção que mergulham na direção do talude, estando ambas sob um ângulo com a horizontal inferior ao deste;

 Por tombamento - Ruptura na qual lajes verticais ou colunas mergulham para

“dentro”, quase verticalmente e próximas à face do talude;

 Circular - Ruptura com superfície de deslizamento em forma de concha,

semelhante à ruptura em solos, a ocorrer em massas muito fraturadas; e

 Por queda de blocos soltos - Ruptura que consiste no deslizamento e/ou

tombamento de blocos que se projetam ou deslizam no talude.

2.1.3. ESCOLHA DO MÉTODO DE ANÁLISE

Considera-se para fins de escolha do método de análise de estabilidade que

o solo é um material rígido perfeitamente plástico submetido ao equilíbrio limite, a

escorregar sobre uma superfície de geometria desconhecida com a ausência de

deformações e comportamento de corpo rígido. Sendo esta análise determinística,

24

despreza-se a variabilidade natural dos parâmetros pela adoção de valores médios e os métodos de análise de estabilidade normalmente aplicados são:

 Método

das fatias - Abordagem recomendada para superfícies aproximadamente circulares ou complexas. Consiste em dividir a massa em fatias verticais, de modo que as tensões normais nas bases dependam principalmente dos pesos próprios das partes em análise. Ainda que se determine as forças relativas a cada fatia, o sistema é estaticamente indeterminado por ter mais incógnitas que equações. O método da fatia resultante será considerado simplificado quando não atender a todas as três condições de equilíbrio estático, com variação de até 60% a favor da segurança; ou rigoroso, quando atender às três condições de equilíbrio, com variação de até 6% neste sentido.

 Método do talude infinito com fluxo paralelo - Abordagem normalmente

aplicada para camadas de solo sobre materiais mais resistentes em taludes de alturas dez vezes maiores e inclinações supostas constantes. Nesse caso, o comprimento do talude não influi na segurança. A superfície do terreno, a interface entre os dois materiais e o fluxo de água normalmente são paralelos nestas análises.

 Método de Mohr-Coulomb para ruptura planar - Tem por base o diagrama de

forças do corpo livre em casos de rupturas planares, nas quais um bloco de solo escorrega sobre uma superfície plana.

Na análise de estabilidade de taludes, aplica-se em geral o método das fatias, tanto para superfícies críticas aproximadamente circulares (com uma comparação entre os métodos simplificado e rigoroso); quanto para as compostas (com o uso do método rigoroso).

A análise de estabilidade pode ser feita em termos de tensões efetivas ou

tensões totais. No primeiro caso, sabe-se o valor da tensão normal efetiva atuante

na superfície crítica e os parâmetros de resistência efetivos, considerando conhecida

a poro pressão na superfície crítica. No segundo, sabe-se o valor da tensão normal

total na superfície crítica e os parâmetros de resistência totais, de tal modo que a

poro pressão não é explicitamente considerada.

25

Assim, emprega-se em geral as análises em tensões efetivas quando é possível prever a poro pressão na ruptura, e as análises em tensões totais ao se assumir umidade constante no solo, como em casos de carregamentos rápidos em solos argilosos e siltosos.

Vale ressaltar que por sucção os solos finos podem assumir valores expressivos de coesão aparente com acréscimo na resistência, sendo tais valores passíveis de redução a partir do aumento do teor de umidade do solo em situações de chuva com escorregamentos. Para solos estratificados de camadas distintas, em análises de curto prazo, é comum analisar em conjunto os solos grosseiros em termos de tensões efetivas e os finos em termos de tensões totais. Para os efeitos a longo prazo, avaliam-se em geral todos os tipos de solos por tensões efetivas.

Em relação ao nível de deformação a qual está submetido o solo, adotam-se as tensões do pico da curva tensão ( ) x deformação (ɛ) ou mesmo o valor no patamar de resistência após o pico, na situação de não haver mais variação de volume no solo. A figura FIG.2.1 ilustra estas faixas.

FIG.2.1 Parâmetros de Pico, de Volume Constante e Residuais (Manual da GeoRio, 2014)

Paralelamente, em algumas situações, pode haver alinhamento das partículas argilosas paralelamente à superfície de ruptura, o que leva a resistência a valores inferiores aos do patamar de volume constante, configurando resistência residual.

Há também situações de ruptura progressiva seguida de perda apreciável de resistência pós-pico, as quais levam a fatores de segurança superestimados.

Recomenda-se aplicar os procedimentos até então descritos de acordo com

as tabelas TAB.2.1, TAB.2.2, TAB.2.3, que relacionam os fatores de segurança

mínimos a serem adotados em projeto, os métodos de análise e as condições de

deformação da massa de solo.

26

TAB.2.1 Fatores de Segurança Mínimos (Manual da GeoRio, 2014) Fatores de Segurança

Mínimos - NBR 11682

Nível de segurança contra danos às vidas humanas

Alto Médio Baixo

Nível de segurança

Alto 1,5 1,5 1,4

Médio 1,5 1,4 1,3

Baixo 1,4 1,3 1,2

Ressalta-se que os fatores de segurança da TAB.2.1 devem ser majorados em 10% em casos de grande variabilidade dos resultados, enquanto que em casos de estabilidade de placas e blocos rochosos pode-se usar fatores de segurança parciais com um método de cálculo que considere fator de segurança mínimo de 1,1.

Os dados não se aplicam a casos de rastejo, voçorocas ou ravinas.

TAB.2.2 Escolha de Parâmetros (Manual da GeoRio, 2014) Escolha de Parâmetros Pelas Condições de Deformação

Condição Parâmetros

Taludes sem escorregamento prévio, solos sem perda considerável da resistência pós

pico

Parâmetros de pico

Taludes sem escorregamento prévio, solos com perda considerável da resistência pós

pico

Parâmetros de pico para obras onde se permitem deformações significativas; caso contrário, parâmetros pós-pico de volume

constante Taludes rompidos em solos grosseiros ou

solos finos de precedência tropical

Parâmetros pós-pico de volume constante

Taludes rompidos em solos argilosos de

origem sedimentar Parâmetros residuais

27

TAB.2.3 Parâmetros Analisados Para Cada Tipo de Solo (Manual da GeoRio, 2014)

Solo Tipo de Problema Análise de Parâmetros

Sedimentar

Solos grosseiros sem fração argilosa significativa

Método das tensões efetivas Parâmetros: c' e ' Condições

especiais de solos argilosos saturados

À longo prazo Em fluxo permanente, com carregamentos lentos sem excesso de poro pressão Carregamentos rápidos, sob

análise de curto prazo

Método das tensões totais Parâmetros:

c = Su, = 0°

Tropical residual, coluvionar ou laterítico

Condições especiais de

solos tropicais saturados

Em fluxo permanente, com carregamentos lentos sem

excesso de poro pressão Método das tensões efetivas Parâmetros: c' e ' De aspecto laterítico, com

coeficiente de adensamento típico de material arenoso

Com coeficiente de adensamento típico de material argiloso em fluxo transiente, ou carregamentos rápidos com excesso de poro

pressão

Método das tensões efetivas com estimativa de excessos de poro pressão por ensaios triaxiais, ou

tensões totais com parâmetros c = Su e =

0° de ensaios não drenados

Solos tropicais não saturados

Método das tensões efetivas para a análise de

solos não saturados com curva umidade x sucção, ou tensões totais com

parâmetros totais de ensaios não drenados sob

umidade natural

Argiloso Compactado

Condições especiais de solos argilosos

compactados

À longo prazo, com fluxo em regime permanente

Método das tensões efetivas Parâmetros: c' e '

À curto prazo, sem fluxo e sob carregamento rápido

Método das tensões totais com ensaios CU na umidade de compactação,

ou método das tensões efetivas com excesso de

poro pressão

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É também comum o uso de ábacos para a análise de estabilidade, os quais podem ser adotados na análise de taludes homogêneos com inclinações superficiais constantes. Neste emprego, estima-se o ângulo de atrito e a coesão em taludes estratificados a partir da média ponderada entre os parâmetros dos solos atravessados pela superfície crítica, usando como pesos os comprimentos de contato com a mesma em cada camada de solo. Estima-se também o peso específico por uma média ponderada, considerando-se a espessura de cada camada acima da superfície crítica.

2.2. CONTENÇÕES 2.2.1. FASES DO PROJETO

Em suma, as etapas do projeto de estabilidade de encosta são vistoria, diagnóstico, análise de estabilidade, escolha da solução, detalhamento do projeto, implantação da obra, monitoramento e manutenção.

Ao longo da execução da obra, o engenheiro civil geotécnico ou geólogo deve efetuar uma visita de inspeção detalhada, com emissão de laudo de vistoria e se possível de um diagnóstico preliminar a ser confirmado por investigações mais detalhadas. Tendo à disposição todas as informações para efetuar a análise de estabilidade, ele decide pela melhor solução e passa então a acompanhar a implantação da obra, a fim de verificar se a situação idealizada se confirma em campo e realizar eventuais ajustes caso necessário.

No estágio de manutenção ao término da obra, o executor deve elaborar o Manual do Usuário, encaminhado ao proprietário. Assim, recomenda-se a realização de visitas periódicas para a verificação de situações anômalas, limpezas semestrais no sistema de drenagem, medição de vazão dos drenos profundos sub-horizontais, verificação de cargas em ancoragens e inspeção da integridade de cabeças de ancoragens.

Destacam-se alguns fatores a serem considerados na escolha da solução, os

quais são economia, prazo, segurança, manutenção, aspectos ambientais,

interferências, acesso e meios de transporte, estabilidade durante a construção,

materiais disponíveis, vandalismo, degradação ambiental, impactos visuais,

29

disposição de materiais removidos e impedimento da utilização da área subjacente ao talude durante a obra.

O projeto deve ainda conter, de acordo com a NBR 11682, a descrição e a caracterização do local, informações sobre a forma de obtenção dos dados usados no projeto, análise de estabilidade, plano de monitoramento, especificações dos materiais e procedimentos, desenhos, quantitativo de materiais e serviços e plano de manutenção.

2.2.2. ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO

Aplicam-se as técnicas de contenção de taludes conforme a tabela TAB.2.4.

TAB.2.4 Soluções Comuns na Estabilização de Taludes (Manual da GeoRio, 2014) Soluções de Estabilização de Taludes

Retaludamento

Drenagem e proteção superficial Drenagem profunda

Estruturas de contenção

Muro e talude de solo reforçado Solo grampeado

Estruturas ancoradas ou chumbadas

Cortinas, grelhas, placas e muros chumbados

Muros de peso, em diversas modalidades componentes

Gabião, sacos de solo cimento, concreto ciclópico, concreto armado e

pedra

Taludes rochosos, blocos soltos

Remoção Remoção e desmonte de blocos, reconformação

Contenção Chumbadores, ancoragens,

contrafortes (ancorados) Proteção Barreiras de impacto, trincheira de

retenção, falso túnel

30

Para esta análise, é importante mencionar que as soluções para estabilização são divididas em três categorias: remoção, proteção e contenção. As técnicas de proteção, por sua vez, não são métodos de estabilização propriamente ditos, pois não evitam movimentação das massas rochosas. Destaca-se que as drenagens são normalmente complementares às técnicas apresentadas, embora as drenagens profundas aumentem a estabilidade.

Ao longo dos parágrafos a seguir, apresenta-se de modo superficial os tipos de estruturas de contenção mais empregados, de acordo com a ordem em que foram citados na tabela TAB.2.4. Afinal, sendo o objetivo desta pesquisa proceder ao desenvolvimento de estruturas de cortinas atirantadas na contenção de taludes, julga-se útil mencionar as diversas outras soluções, com a intenção de induzir comparações a partir de um olhar crítico sobre a adequação de cada uma delas às suas melhores situações de uso.

 No retaludamento, estabiliza-se por corte ou aterro o talude originalmente

existente no local, sendo esta uma solução que depende da disponibilidade de área livre para corte e exige a avaliação do eventual impacto gerado por remoção de vegetação.

 Ao se executar uma proteção superficial pela aplicação de concreto projetado,

é possível minimizar a infiltração de água no terreno para garantir a estabilidade do talude. A drenagem superficial, por sua vez, minimiza a entrada de água de chuva no terreno, mostrando-se indispensável em todas as obras e taludes de solo a jusante de escarpas rochosas. Em sua execução em rocha, usam-se canaletas chumbadas na rocha imediatamente acima do contato com o solo.

 Paralelamente, há na drenagem profunda uma alteração da direção do fluxo

subterrâneo, com redução das poropressões atuantes no solo. Adota-se esta solução na estabilização de solos coluvionares de grande comprimento.

 Os muros ou taludes de solos reforçados constituem uma das soluções mais

baratas para aterros com alturas acima de 3 metros e extensões maiores que 20

metros (Manual da GeoRio, 2014), constituindo uma categoria de obras flexíveis

com boa tolerância às deformações da fundação. Entretanto, na implantação

solidária ao solo, podem apresentar problemas estéticos no faceamento quando

submetidas a recalques significativos.

31



A técnica de execução de solos grampeados tem por base a aplicação de revestimento, o qual representa uma solução mais cara e solicita a mobilização de esforços muito maiores que os métodos convencionais de execução de túneis com suporte rígido. Usam-se grampos, os quais se diferem das ancoragens por não apresentarem trecho livre e por serem elementos passivos ou levemente pré- tensionados, solicitados apenas quando o solo se deforma. Eles são projetados considerando-se a resistência à tração e em algumas situações ao cisalhamento, sendo normalmente constituídos por barras de aço instaladas em pré-furos preenchidos por calda de cimento. As etapas deste tipo de execução são a escavação, a instalação do grampo, a execução da face e a escavação final.

Os grampos possuem menor complexidade e comprimento que em obras com estruturas ancoradas, apresentando-se como uma solução de menor custo, normalmente aplicável a encostas naturais, escavações e taludes inclinados sem cortes verticais, também usado para promover a estabilidade de rupturas pouco profundas.

Por outro lado, as estruturas ancoradas são tradicionalmente aplicadas em cortes e aterros conforme os métodos descendente e ascendente, respectivamente, limitando-se os deslocamentos do terreno pela rigidez da estrutura. As ancoragens são elementos de inclusões semirrígidas empregadas para resistência à tração, com a contenção de uma massa de solo ou rocha. Seu principal elemento é o tirante, transmissor dos esforços de tração, o qual deve ser introduzido num furo realizado no terreno com posterior inserção de um material aglutinante, em geral calda de cimento, a fim de garantir aderência. Seus elementos constituintes são basicamente:

a cabeça, extremidade exterior ao terreno; o trecho ancorado ou injetado, extremidade oposta à cabeça transmissora da carga de tração ao terreno; e o trecho livre, intermediário entre a cabeça e o trecho enterrado, o qual transmite as cargas de tração entre a cabeça e o trecho ancorado.

Nesta categoria, ressaltam-se as cortinas ancoradas, formadas por paredes

de concreto armado normalmente verticais com tirantes ancorados no terreno; as

grelhas ancoradas, que atuam de modo semelhante, apesar de terem como

característica distinta o paramento da estrutura, constituído por peças estruturais em

32

duas direções com conformação à superfície do terreno; as placas ancoradas, que consistem em pequenas lajes ou blocos de concreto armado sobre o qual se apoia a cabeça da ancoragem; os contrafortes ancorados ou chumbados, que servem de apoio para a fixação de um bloco de rocha; e os ancoragens isoladas, casos nos quais a cabeça do tirante é apoiada diretamente no bloco ou lasca de rocha.

 Destaca-se que as grelhas e placas de concreto armado e telas metálicas

ancoradas adaptam-se bem a terrenos irregulares ou inclinados, sendo também indicadas para reforço de estruturas de contenção.



Por sua vez, os chumbadores são elementos passivos por não serem pré- tensionados, não apresentando trechos livres. Neste método, faz-se uma perfuração no terreno, preenche-se o furo com calda de cimento e introduz-se uma barra de aço. Em suma, os chumbadores podem contribuir com suas resistências à tração e ao cisalhamento. As cargas são transmitidas por meio de todo o comprimento, de modo que a mobilização dependa das deformações verificadas no material contido.



No conjunto dos muros de peso, encontram-se os muros de peso propriamente ditos, os muros de flexão em concreto armado (com ou sem contrafortes e chumbadores), os muros de alvenaria de pedras, os muros de concreto ciclópico, os muros de gabião, os muros de sacos de solo-cimento, os muros de solo reforçado e os muros de flexão em concreto armado. Alguns fatores que influenciam na escolha deste grupo são a altura, o espaço disponível, as deformações esperadas e tensões internas, as exigências estéticas e vandalismo, o solo disponível para reaterro e os custos - sendo que cada um dos tipos de muros de peso supracitados tem peculiaridades relativas a cada um desses aspectos.

Nesta categoria, destacam-se os muros de concreto armado ou ciclópico e os de alvenaria de pedras. Eles possuem baixa tolerância a recalques e podem apresentar rachaduras em terrenos compressíveis, exigindo fundações adequadas.

Em geral, são feitos com alturas inferiores a 3m, mas em casos de grandes alturas

requerem elevadas tensões de tração nas armaduras e de compressão na seção de

concreto, com aumento significativo do custo. Todavia, esta não é a solução

preferida em locais com restrição de espaço, visto que em geral demanda larguras

de base relativamente grandes, e por vezes escavações para implantação da base.

33



As técnicas de remoção e desmonte de blocos não fixam os blocos individualmente junto ao maciço de rocha, mas conduzem à remoção, ao desmonte ou ao uso de telas especiais limitadoras de seu deslocamento. Pode-se remover blocos soltos de pequenos portes da superfície rochosa, fragmentar blocos maiores antes da remoção por explosivos ou desmonte a frio ou pregar telas de aço em taludes rochosos, com fins de orientação de queda ou contenção.

 No âmbito dos taludes rochosos e blocos soltos, a técnica de proteção pela

execução de falsos túneis não impede a ocorrência dos movimentos de massa, mas evita que os materiais atinjam a via. Tal estrutura suporta os esforços dinâmicos e estáticos provocados pelo movimento de massa, atuando como uma estrutura de impacto.



As barreiras de impacto objetivam conter ou desacelerar massas de solo ou rochas em movimento, podendo ser classificadas dentre as modalidades de barreiras flexíveis e barreiras rígidas ou semi-rígidas. Elas são indicadas em casos de dificuldade de acesso na execução de obras convencionais de contenção, e também quando a estabilização da massa potencialmente instável no seu próprio local é economicamente inviável. A ruptura não é evitada, mas pode ser controlada de modo a reduzir os riscos.

Recomenda-se o uso de falsos túneis ou barreiras de impacto quando em

função da grande extensão da massa instável avalia-se que estabilizar no local é

inviável. Afinal, é preciso prever espaço para a deposição do material deslizado.

34

3. CORTINAS ATIRANTADAS

3.1. CONCEITUAÇÃO

Os muros de arrimo representam a solução estrutural mais antiga para a contenção de taludes, em função de serem relativamente baratos e não exigirem mão de obra especializada. Em geral, é empregado na contenção de desníveis de dimensões pequenas ou médias. Contudo, o uso se torna limitado, uma vez que sua estabilidade é basicamente garantida a partir do peso próprio.

Indo de encontro a esta restrição, as cortinas atirantadas constituem uma categoria de obra de infraestrutura amplamente adotada na contenção de desníveis superiores a 5m ou na eventual ausência de área para comportar toda a base do muro. Sua execução é também recomendada para cortes em terrenos com elevada quantidade de carga, além da contenção de aterros de solos que apresentem pouca resistência à estabilidade.

Ao contrário dos muros de arrimo, as cortinas atirantadas constituem o método mais seguro e de maior vida útil, apresentando como vantagem a capacidade de serem projetadas independentemente da altura do talude. Em sua maioria, não exigem fundações cravadas na parte inferior e podem por isso ser construídas em qualquer altura, inclusive somente nas faixas mais instáveis do terreno, concomitantemente com partes estáveis do talude sem proteção.

Em suma, esta técnica de contenção tem caráter provisório ou definitivo, com a execução de uma “cortina” de contenção. Ela consiste em um muro delgado com espessuras da ordem de 20 a 30 cm (Manual da GeoRio, 2014), cujo material constitutivo pode ser concreto armado, projetado, parede diafragma, estacas- pranchas, estacas-raiz e perfis metálicos intercalados por vigotas de madeira ou por concreto armado pré-moldado. No processo de construção, executa-se paralelamente as etapas de perfuração, aplicação, injeção e protensão de tirantes.

Eles se distribuem de modo aproximadamente uniforme, sob espaçamentos de

valores variáveis, em função dos esforços atuantes e da altura da contenção de

projeto.

35

A figura FIG.3.1 exemplifica a aplicação de cortinas atirantadas pela vista parcial do KM-83 da obra de duplicação da rodovia federal BR 040, que interliga Brasília e Rio de Janeiro.

FIG.3.1 Cortina Atirantada (Adaptado de EIP, 20?)

Adicionalmente, as cortinas atirantadas diferem-se das estruturas grampeadas por desempenharem um processo de estabilização com aplicação de tensões induzidas no contato solo-face. Para isto, protendem-se os tirantes, tanto a partir de seus trechos livres na parte externa do talude, quanto no trecho injetado, via injeção de calda de cimento.

A face em solos grampeados, por outro lado, desempenha uma importância secundária, sendo que o processo de estabilização é garantido pelo emprego de grampos que conseguem associar pelo atrito as zonas potencialmente instáveis às zonas resistentes. Os reforços, por sua vez, não são protendidos, de modo que a mobilização é alcançada a partir de deslocamentos da massa de solo.

Contudo, a execução da técnica de cortinas atirantadas é um processo

normalmente caro e demorado, que requer mão de obra especializada,

36

equipamentos sofisticados de perfuração, dispositivos específicos de fixação dos cabos na cabeça da estrutura e cuidados especiais quanto à protensão apropriada para cada tipo de tirante.

Questões legais e construções adjacentes também podem ser fatores limitantes para o projeto, como restrições contra a invasão do subsolo de vizinhos ou obstáculos estruturais intransponíveis, representados por túneis e metrôs.

Um ponto crítico das estruturas de cortina atirantada é a barra de aço, que deve ser protegida com argamassa ou nata de cimento para que não sofra corrosão com rompimento do tirante. A carga de protensão, por sua vez, aumenta de acordo com a profundidade, sendo que cargas muito altas podem gerar rupturas, e ainda que exijam menores cuidados, os tirantes devem ser avaliados. Precisa-se observar também eventuais movimentações do maciço dadas as variações de temperatura e infiltração de água pela parte traseira, o que pode vir a gerar fissuras no concreto pela propagação de infiltrações e vazamentos.

A cortina atirantada pode então ser basicamente dividida em duas partes: os painéis, normalmente constituídos de concreto armado e dispostos na vertical; e os tirantes, ancorados em profundidades que garantam a estabilidade, sem que possibilitem movimentações indesejadas ou rupturas. As figuras FIG.3.2 e FIG.3.3 retratam o exposto.

FIG.3.2 Cortina Atirantada (A), Estroncada (B) e em Balanço (C) (GERSCOVICH,

DANZINGER E SARAMAGO, 2016)

37

FIG.3.3 Cortina Atirantada em Seção Transversal (GERSCOVICH, DANZINGER E SARAMAGO, 2016)

3.2. ETAPAS DE DIMENSIONAMENTO

O dimensionamento de cortinas atirantadas em geral abrange estas etapas:

 Avaliação dos parâmetros do solo: Tendo sido efetuadas as visitas ao local da

obra com a realização dos ensaios pertinentes, busca-se um conhecimento prévio do perfil geológico-geotécnico local para adaptar o projeto às condições da geologia local. Tem-se:

a) Levantamento topográfico com representação das curvas de nível e aferição de parâmetros espaciais, como a extensão e a cota da elevação da crista do talude em relação ao nível do mar. Dado o projeto arquitetônico, avalia-se a garantia de viabilidade do empreendimento pelas condições de contorno do local da contenção.

b) Verificação de boletins de sondagens à percussão realizadas no local, com

indicação dos locais dos furos de sondagem na planta topográfica. Aferem-se os

dados em trechos verticais, desde o topo do talude de deslizamento até as

proximidades do pé da encosta. Para tal, a norma NBR 6484 prescreve o método de

38

execução de sondagens de simples reconhecimento dos solos, trazendo em seu anexo A uma classificação quanto aos estados de compacidade dos solos granulares e a consistência de solos finos;

 Definição da geometria da cortina em termos de parâmetros como dimensão,

altura, espessura, cota de assentamento, disposição espacial das estruturas principais no terreno, disposição de balanços laterais e recursos auxiliares de fechamento e apoio da estrutura principal;

 Dimensionamento dos tirantes em termos de parâmetros como disposição

espacial, inclinações com a horizontal, cargas de trabalho, comprimentos de ancoragem, tensões de escoamento, diâmetros, espaçamentos relativos;

 Dimensionamento da armadura para a resistência aos momentos fletores

atuantes na cortina e verificação da resistência do concreto à punção pelos esforços cortantes; e



Dimensionamento da fundação da cortina por estimativas da resistência do solo e cargas aplicadas na fundação.

3.3. ETAPAS DE EXECUÇÃO

Orienta-se o processo executivo das cortinas atirantadas de modo descendente, em casos de cortes, ou ascendentes, no caso de aterros. Por linhas gerais, tem-se a seguinte sequência de atividades a serem efetuadas:

 Execução de ancoragens;

 Escavação ou reaterro, caso haja processo descendente ou ascendente;

 Execução da parede em termos de forma, armadura e drenagem; e

 Protensão para realização de ensaios e incorporação das cargas nas

ancoragens.

Na execução descendente, é possível escavar o talude a ser processado de

acordo com nichos alternados, sob o objetivo de aumentar a estabilidade provisória.

39

Através desta técnica, a instalação e a protensão prévia dos tirantes ocorre com minimização de deformações à medida que a escavação vai sendo realizada.

A figura FIG.3.4 ilustra a técnica descrita. De modo geral, define-se iterativamente uma faixa longitudinal de corte, na qual os trabalhos da etapa correspondente serão executados. O equipamento de terraplenagem remove a fatia externa, sob a restrição de haver uma fatia de segurança interna a ser removida manualmente. Esta última é processada de maneira a facilitar a execução de um acerto manual de solo, com a formação de uma região vertical aproximadamente retilínea na qual são efetuadas as perfurações com posterior inserção dos tirantes correspondentes.

FIG.3.4 Método Descendente (Hunt e Nunes, 1978)

40

Cada tirante, por sua vez, é chumbado no fundo do orifício e sofre uma pintura com tinta epóxi anticorrosiva, sendo envolvido em tubo de borracha individual. A seguir, o conjunto de tirantes é inserido em um tubo coletivo, dentro do qual é revestido com calda de cimento, sendo também oportuno aprofundar os tirantes até que os mesmos fiquem fora da zona de movimentação do terreno.

Por fim, executa-se a cortina de concreto e protende-se os tirantes.

Terminado o trabalho na faixa original, executa-se os mesmos procedimentos sob a faixa inferior. Assim, manipula-se as faixa de solo do talude recursivamente até que esta etapa de execução da obra se conclua.

Em perfis metálicos, a inserção de tirantes ocorre após as etapas de cravamento e escoramento, sendo o atirantamento dividido em quatro etapas:

perfuração, instalação dos tirantes, injeção da nata de cimento e protensão.

Para fins ilustrativos, retrata-se em uma abordagem mais detalhada a execução de projetos de cortinas atirantadas orientadas em sentido descendente, tendo por referência um conjunto de imagens de uma obra desta modalidade concluída pela empresa Progeo Engenharia Ltda e executada em Juíz de Fora (MG) em 2010, estando a base do talude entre o hospital Monte Sinai e a Universidade Federal de Juíz de Fora, no estado de Minas Gerais.

Destaca-se que o projeto consistiu na inserção de várias cordoalhas nos furos tendo em vista o fato de ser provisório, porém a orientação geral é o uso de apenas um tirante.

Em suma, as etapas constituem-se na ordem a seguir:

 Estabelecimento de caminhos de acesso à obra para o início dos serviços:

Quando se elaboram caminhos de acesso em serviço de baixo para cima

para o início de um processo descendente de execução, é aconselhável a adoção

de rampas que sigam as curvas de nível, facilitando o acesso de escavadeiras e

equipamentos de perfuração ao topo do talude para o início da montagem de

andaimes.

41

 Preparo, roçada e limpeza:

Caso necessário, executa-se desmatamento com limpeza do lixo pré- existente. Para tal, inicia-se a remoção da vegetação rasteira associada à regularização do talude com o auxílio de enxadas, atentando-se para o reforço na proteção dos operários em casos de trabalhos de rapel.

 Início das escavações dos eixos e aplicação da primeira linha de tirantes:

Em geral, perfura-se o solo com sonda rotativa de revestimento contínuo, em cuja ponta há uma coroa com pastilha de vídia ou haste contínua com tricone. Se houver matacões, pode-se perfurar o material tanto por broca de vídea, cujas dimensões giram solidárias ao tubo, sob desempenho especialmente eficaz em matacões de rocha alterada; quanto por rotopercussão, processo este que usa ar comprimido e é limitado por um valor máximo de diâmetro da perfuração, o qual depende das características dos equipamentos disponíveis. Terminada a perfuração, injeta-se água até limpar o furo.

 Locação dos furos, montagem e inserção dos tirantes da primeira linha:

É possível que não haja espaço suficiente na obra para a montagem de tirantes, pois eles em geral têm mais de 10m. Aconselha-se então o uso de rampas de acesso para a montagem de cavaletes que permitam o início da manipulação.

Sobre a bancada improvisada, a cordoalha deve ser cortada conforme o comprimento definido em projeto, para então se executar o tratamento anticorrosivo.

Caso haja pontos de ferrugem, eles devem ser lixados ou removidos com escovas de aço, para aplicar-se então a pintura anticorrosiva capaz de preencher todo o comprimento sem deixar pontos ralos, com pouca tinta, ou então escorridos, com excesso de tinta. Aplica-se até duas demãos do material, sendo oportuno frisar que o aço já possui uma pintura de fábrica anticorrosiva. Ele é então fixado na estrutura por espaçadores definidos, ligados por arame.

Usa-se na estrutura do tirante um tubo de PVC, cujo trecho ancorado é geralmente coberto por anéis de borracha ou válvulas a cada 0,50 m. Nele, injeta-se calda de cimento para a formação de bulbos sob pressão controlada. Já no trecho

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livre, usa-se uma envoltória com graxa anticorrosiva a ser embutido em tubos plásticos ou espaguetes para propiciar o deslocamento elástico na protensão.

Dentre as modalidades de

A instalação dos tirantes deve ser feita manualmente e de modo lento e cauteloso, sob supervisão direta do encarregado da atividade para evitar danos devidos a flexões excessivas ou atritos na interface entre as paredes do revestimento e o furo. Nesta etapa, evita-se ferir a proteção anticorrosiva ou mesmo deslocar as válvulas e os espaçadores, devendo-se atentar para o adequado posicionamento da cabeça na posição prevista em projeto. Aplicado o tirante no furo perfurado, deve haver um trecho livre de cerca de um metro para a posterior protensão dos cabos.

FIG.3.5 Manuseio dos Tirantes (NARESI, 2009)

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FIG.3.6 Inserção dos Tirantes (NARESI, 2009)

FIG.3.7 Vista dos Tirantes no Furo (NARESI, 2009)