INVESTIGAÇÃO SOBRE DANO OCORRIDO EM OBRA DE CONTENÇÃO EM TERRA ARMADA UTILIZADA PARA ATERRO DE ACESSO A VIADUTO NA
BR-304/RN EM OBRA DE CONTORNO RODOVIÁRIO NO MUNICÍPIO DE MOSSORÓ/RN (BRASIL)
RESUMO
Trata o trabalho sobre investigação sobre dano ocorrido em obra de contenção em terra armada utilizada para aterro rodoviário, realizada para análise e posicionamento da fiscalização de obra pública de infraestrutura rodoviária quanto à proposta na inclusão de execução de serviço não previsto no projeto, especificamente em solução de sistema de reforço do solo de fundação e de reconstrução do maciço do aterro em terra armada dos acessos a viaduto, referentes à busca pela solução às não-conformidades ocorridas na obra, relativas a recalques, deslocamentos e anomalias estruturais ocorridos no maciço de terra armada. São apresentados no trabalho o procedimento e a metodologia utilizados para a análise e diagnóstico do problema ocorrido na obra de contenção.
Palavras-chave: Estrutura de Contenção, Investigação Geotécnica, Obra Rodoviária, Aterro de Encontro.
EXPOSIÇÃO DO PROBLEMA ABORDADO
1. INTRODUÇÃO
A ocorrência de dano em obra de contenção em terra armada utilizada para aterro rodoviário, motivou procedimento de investigação objetivando o levantamento de informações e orientação de processo de tomada de decisão por parte da da fiscalização em obra pública de infraestrutura rodoviária quanto à proposta na inclusão de execução de serviço não previsto no projeto, especificamente em solução de sistema de reforço do solo de fundação e de reconstrução do maciço do aterro em terra armada dos acessos a viaduto.
Destacam-se, inicialmente, informações relativas ao projeto original a execução dos acessos em aterros mediante a técnica de contenção projetada em conformidade com o preconizado na Norma NBR 9.286/86.
De acordo com as constatações realizadas pela fiscalização da obra, referentes à verificação de não-conformidades ocorridas na obra, relativas a recalques, deslocamentos e anomalias estruturais ocorridos no maciço de terra armada, verificou-se a relação entre falhas na execução e os problemas ocorridos na obra, comprovadamente relacionados diretamente com falhas durante a execução dos procedimentos construtivos para a realização dos aterros de acesso ao viaduto, notadamente as falhas relacionadas à falta ou insuficiência de controle durante as operações compactação dos maciços em terra armada e de escavação para execução de dispositivos de drenagem, associado à falta de controle durante as operações de reaterro/compactação do material para enchimento das valas escavadas para a execução dos elementos de infraestrutura (sapatas).
2. ESTUDO DO PROBLEMA NA OBRA
2.1. Características da Obra
A obra 0bjeto de análise trata-se de aterros de acesso a viaduto em construção para a realização do projeto para “Adequação da Capacidade de Tráfego, Restauração do Pavimento e Eliminação dos Pontos Críticos, na Rodovia BR-304/RN – Contorno de Mossoró”, no segmento Km 33 – Km 50 (17km) (Figura 01). deve ser objeto de análise e aprovação prévia dos engenheiros fiscais da Superintendência Regional do Departamento Nacional de Infraestrutura do Rio Grande do Norte (SR-DNIT/RN), faz-se necessária a análise e posicionamento da fiscalização em relação à proposição da Secretaria de Infraestrutura do Estado do Rio Grande do Norte – SIN/RN para o refazimento de parte dos aterros de acesso ao viaduto 2 da BR-304/RN, consistindo na proposta em metodologia baseada na inclusão de serviço não previsto no projeto, especificamente em solução de sistema de reforço do solo de fundação e de reconstrução do maciço do aterro em terra armada dos acessos ao viaduto 2, situado no km 46 da BR-304/RN.
Figura 01: Localização da obra analisada.
Convém destacar, inicialmente, que prevê o projeto original a execução dos acessos em aterros mediante a técnica de contenção projetada em conformidade com o preconizado na Norma NBR 9.286/86 - Terra Armada – Especificação, publicada pela Associação Brasileira de Normas Técnicas, com detalhamento no volume de projeto 3C (Tomo I: Memória de Cálculo de Estruturas) do Relatório de Projeto Executivo de Engenharia para Adequação da Capacidade de Tráfego, Restauração do Pavimento e Eliminação dos Pontos Críticos, aprovado pela SR-DNIT/RN.São definidas especificações de projeto nas notas 1 a 7 para a execução dos aterros de acesso ao viaduto 2.
Registra-se, também, que o tema da ocorrência de deformações excessivas no corpo de aterro em terra armada do viaduto 2 foi objeto de tratativas em diversas reuniões entre o DNIT e fiscalização da obra, sendo a primeira menção ao problema registrado em ata na reunião realizada dia 04/04/2014, quando foi tratado sobre a
preocupação e necessidade de avaliação do problema do surgimento de trincas nos aterros de encontro do viaduto 2, tendo então o representante da construtora colocado que foi mobilizada consultoria para a emissão de laudo em 7 (sete) dias, tendo sido registrado em ata na reunião seguinte (16/04/2014) que representantes da empresa construtora informaram que na data de 17/04/2014 empresa de consultoria contratada entregaria os laudos de sondagens para remessa ao projetista da terra armada, registrando ainda que seria remetida cópia dos laudos para um consultor independente para que seja externada uma segunda opinião sobre a ocorrência de trincas e deslocamentos verificados no corpo de aterro de terra armada no viaduto 2 (Figura 02).
Em conformidade com as constatações realizadas pela fiscalização do Convênio, referentes à verificação defeitos na obra, relativos a recalques, deslocamentos e anomalias estruturais ocorridos no maciço de terra armada, foi procedida à solicitação de laudo técnico para a análise do problema ocorrido, bem como as sondagens utilizadas para o projeto dos aterros em terra armada e para a campanha de investigação geotécnica correspondente.
Após o recebimento pela SR-DNIT/RN do segundo laudo e proposta de solução para os problemas identificados no corpo de aterros em terra armada na obra, o mesmo foi encaminhado à Coordenação de Obras Delegadas do DNIT (CODEL/CGCONT/DIR), para a apreciação e manifestação, objetivando subsidiar a prévia e expressa autorização do DNIT para a execução de solução de engenharia que implique em modificação do Projeto de Engenharia aprovado pelo DNIT, objetivando a correção das não-conformidades ocorridas na obra, tendo sido produzida Nota Técnica pela CODEL/CGCONT em 31/08/2014, objetivando providenciar ciência, providências e saneamento das pendências da parte do executante da obra.
Figura 02: Aspecto do encontro do aterro em terra armada no Viaduto 2, com a constatação do excessivo nível de deformação ocorrido (Nota Técnica CODEL/CGCONT: Fotografia tomada na data
2.2 Características técnicas da obra do viaduto 2
O viaduto 2 trata-se de uma Obra de Arte Especial com 65,5m de extensão e 12m de largura do tabuleiro, constando de faixa de rolamento com 11,20m e duas barreiras de 0,40m. A obra projetada é constituída por 3 (três) vãos, 2 de 21,9m e um central de 20,9m, de modo a obter-se uma modulação que facilite o processo construtivo da superestrutura através da utilização de vigas pré-moldadas, cujos pesos e comprimentos sejam compatíveis com os equipamentos disponíveis no mercado, obtendo-se assim um alto grau de economia de escala e uma significativa redução dos prazos de execução.
O sistema estrutural adotado para a superestrutura é de um tabuleiro em grelha com cinco vigas pré-moldadas protendidas, com pré-lajes pré-moldadas e uma laje moldada no local sobre as pré-lajes, com armaduras incorporadas. Esta solução apresenta a grande vantagem de não necessitar de escoramento para a execução do tabuleiro, resultando em economia no custo final da obra e em agilidade de construção. As vigas pré-moldadas são interligadas por transversinas nos apoios. A mesoestrutura é formada por travessas e encontros de concreto armado, que recebem as cargas do tabuleiro e as transmitem para os pilares circulares de concreto armado. A transmissão dos esforços é feita através de aparelhos de apoio de Neoprene fretado. Nas extremidades da ponte foram previstas alas para a contenção dos aterros das cabeceiras e lajes de transição para compensar o adensamento dos aterros ao longo do tempo.
2.3 Sobre o Problema Ocorrido com a Obra: O Laudo Técnico de Consultoria
O Laudo Técnico possuiu por objetivo apresentar à Secretaria de Infraestrutura do RN (SIN/RN) os resultados das inspeções e dos cálculos de verificação destinados a identificação das causas determinantes das anomalias estruturais ocorridas na estrutura de contenção em terra armada do viaduto 02 situados na rodovia BR-304, perímetro urbano do contorno da cidade de Mossoró-RN. Com base nos resultados obtidos será apresentada, com comentários e justificativas, alternativa destinada permitir a elaboração de um projeto executivo de reforço estrutural para implantação de imediatas intervenções para a correção das citadas anomalias estruturais.
As fundações do viaduto 02 são compostas de sapatas retangulares de concreto armado, assentes numa profundidade aproximada de 5m em terreno constituído de argila com areia de textura variada e nódulos de óxido de ferro, cor variegada, marrom, de consistência mole. O NSPT mantem-se em torno de 3 a 6 golpes até a profundidade aproximada de 5.00m e atingindo o impenetrável numa profundidade entre 6 e 7m, numa alteração de rocha calcárea. Nos furos de 01 a 04 há indicação da presença de nível d’ água. Foram visualizados detalhes e obtidas importantes informações relacionadas com as patologias estruturais existentes, destacando-se os pontos seguintes:
• deslocamento lateral irregular na quase totalidade das escamas das paredes
do terrapleno, originando deslocamentos laterais (estufamento),
• berços de apoio das paredes dispostos, em grande quantidade, à pequena profundidade, favorecendo a continuidade de erosões e abatimentos originados pela ação de águas pluviais;
• ausência de um adequado sistema de drenagem abrangendo as áreas dos viadutos, evitando o desfavorável represamento e formação de cursos de águas correntes, e
• abatimentos variáveis (recalques) das paredes de contenção e alteração na vinculação das escamas das paredes de contenção, com presença de acentuadas ou reduzidas juntas de união.
Segundo o laudo, a execução preliminar de escavações destinadas a implantação dos serviços emergenciais de drenagem superficiais das vias laterais e sob os viadutos, originou durante uma intensa e duradoura precipitação pluviométrica, o represamento e formação de diversos cursos d`água correntes superficiais convergindo predominantemente para o entorno do viaduto 02, principalmente para uma das paredes de terra armada, produzindo rapidamente acentuadas e progressivas erosões e carreamento de material fino.
A intensa ação das águas correntes produzindo recalques diferenciais no berço de apoio e consequente desaprumos das paredes de terra armada, foi grandemente agravada pela intensa infiltração d’água em fendas formadas na junção do coroamento do aterro e paredes de terra armada, gerando inclusive um estado de deslocamento e provável instabilidade das escamas, com danosos prejuízo da vinculação entre escamas ao longo das juntas de separação.
Ainda em conformidade com os registros feitos no Laudo Técnico, os danos se acentuaram em face da presença da reduzida profundidade das fichas em certos trechos, permitindo com as erosões e infiltrações internas no aterro o carreamento e fuga constante de materiais por baixo da estrutura das fichas. Registra-se que estes danos foram em parte reduzidos nas regiões críticas da parede frontal de terra armada, pela presença de uma parede em muro de peso existente nas proximidades e, pelas informações recebidas, construídas com este objetivo. A fuga de material de aterro, com certeza, originou a presença de prejudiciais vazíos ao longo do terrapleno, com influência direta no importante e indispensável efeito de confinamento e consolidação do mesmo.
No Laudo Técnico apresentado são tratados alguns tópicos relacionados com o dimensionamento, realçando a correlação com o surgimento das avarias e patologias estruturais existentes no viaduto 02:
i- Verificação quanto ao tombamento: 4.385,75 / 691,36 = 6,34 > 1.50
valor satisfatório1.
ii- Segurança quanto ao deslizamento: 3,15 > 1,50 valor satisfatório2.
1 Como a margem de segurança é muito alta, as alterações ocorridas, principalmente com o aumento do valor do empuxo resultante, não tem
maiores implicações.
2 Devendo-se considerar, entretanto, que houve uma estimativa bastante otimista para o valor da força de atrito, principalmente pelo fato do
aterro não ter sido executado com material arenoso, conforme indicado no memorial de cálculo. A presença de água infiltrada no aterro, mais uma condição desfavorável, também não foi considerada.
iii- Verificação quanto à capacidade de carga na fundação: A Tensão existente na base do muro: 155,94kPa Fator de segurança = 300 / 155,94 = 1,92 > 1,50.
iv- Quanto à verificação em relação à capacidade de carga na fundação,
considera-se que os valores são passíveis das seguintes ressalvas:
o houve uma estimativa bastante otimista para o valor da tensão admissível, considerando-se as características do terreno de fundação constantes da sondagem geológica (areia de textura variada, argilosa, com raros pedregulhos, matéria orgânica de cor variegada, marrom clara, fofa).
o a tensão existente foi calculada apenas com a consideração do carregamento vertical correspondente ao peso do aterro e sobrecarga.
o acrescentando-se o efeito do momento atuante, tem-se como valor final da tensão máxima existente:
Tensão máxima de compressão: 155,94 + 691,36/9.375 = 155,94 + 73.74 = 249,67 kN/m2 = 2,50 kgf/cm2 (250kPa) Fator de segurança real3: 3 / 2,5 = 1,2 < 1,5.
3. ANÁLISE DO PROBLEMA ESTUDADO
Convém destacar que em virtude da necessidade de esclarecimentos sobre informações contidas em laudo de consultor contratado para elucidar as causas dos recalques, deslocamentos e anomalias estruturais ocorridos no maciço de terra armada, bem como apresentar proposta de solução estrutural para a recuperação estrutural do paramento de terra armada do viaduto 2, foi realizada reunião de trabalho em 15/09/2014, na SR-DNIT/RN.
Considerou-se como fundamental que a análise do problema considere a relação do problema ocorrido nos maciços de acesso em terra armada viaduto 02 com as atividades de escavação de valas de drenagem próximas à estrutura (Figura 03) e das valas para execução das fundações do viaduto e o consequente reaterro e compactação do material de preenchimento destas valas (Figura 04).
Percebe-se, no laudo analisado, que não é feita menção aos eventos comentados, tendo os mesmos sido objeto de registro em relatórios da empresa gerenciadora contratada pelo DNIT, destacando-se os relatos nos meses de Março e Abril/2014, período em que surgiram as trincas que indicaram comportamento inadequado da estrutura de contenção, coincidindo com a época da escavação e inundação das valas de drenagem nas proximidades da estrutura.
Figura 03: Escavação e reaterro de valas para execução das fundações do viaduto (Relatório STRATA: Junho 2013).
Figura 04: Escavação de valas de drenagem próximas à estrutura (Relatório STRATA: Abril 2014).
Considera-se fundamental que a análise do problema aborde de forma satisfatória a relação causa x efeito que deu origem ao problema na estrutura de contenção que apresenta comportamento inadequado, bem como conduza à conclusão sobre o que foi de fato determinante para o surgimento dos deslocamentos e trincas na estrutura, tendo em vista que consideramos o laudo insatisfatório em relação a esta questão.
Também é importante destacar que a afirmativa de que a estrutura do viaduto 02 não sofreu dano pode conduzir à ideia de que não existe risco de afetação da estrutura do viaduto 02 devido ao deslocamento ocorrido na estrutura de contenção do aterro de acesso, tendo em vista, inclusive, o fato de ser perceptível que as escamas da parte superior da estrutura de contenção já se encontrem em contato com a estrutura do viaduto 2 (Figura 05).
Figura 05: Detalhe do contato entre escama do muro de contenção de acesso e estrutura do viaduto 2 (Nota Técnica CODEL/CGCONT: Fotografia tomada na data de 05/08/2014).
A análise do problema deverá abordar de forma satisfatória a questão da relação entre o problema e a sua causa determinante, principalmente abordando se possui relação com as operações de execução da obra ou se a causa preponderante está relacionada a falha no projeto. Também considera-se importante que se avalie adequadamente em relação à obediência, durante a execução da obra, às recomendações técnicas do projeto em terra armada que integra o projeto executivo aprovado, principalmente em relação ao controle de qualidade do material utilizado quanto à sua granulometria e compactação4.
Considera-se fundamental, também, que a análise do problema aborde a questão do atendimento às exigências das Normas NBR 6.112/96 (Projeto e Execução de Fundações), NBR 8044/83 (Projeto Geotécnico) e, especialmente, a NBR 9.286/86 (Terra Armada – Especificação) que, em seu item 4.3.2 dispõe sobre o tema “investigações geotécnicas” (Figura 06). Apresentam-se, na Figura 07 os perfis geotécnicos para pontos situados nas estacas 173+1,00m (a) e 171+10,00m (b), que integram o Projeto Executivo aprovado, bem como apresentam-se nas Figuras 08 e 09, respectivamente, imagens da locação dos furos de sondagem realizadas em março de 2014 para investigação sobre o problema ocorrido com o maciço e dois dos perfis geotécnicos obtidos nessa campanha de sondagem.
4 No projeto executivo aprovado, recomenda-se, dentre outras especificações, que o solo a ser utilizado para a
constituição da terra armada deve possuir ângulo de atrito interno (φ) mínimo de 34º, porcentagem passando na # no 200 inferior a 10% e execução mediante compactação em camadas, com espessura máxima de 25cm, com
Figura 06: Item 4.3.2 da NBR 9.286/86 (Terra Armada – Especificação).
(a) (b)
Figura 08: Desenho esquemático com a localização de furos de sondagem realizados nas proximidades dos problemas identificados nos acessos em terra armada ao viaduto 2.
A análise do problema deverá abordar de forma satisfatória aspectos relacionados com o controle da execução dos serviços, fundamentalmente os relacionados ao cumprimento da premissa de projeto a que se refere o item 5.1.1.1 da NBR 9.286/86 (Terra Armada – Especificação) (Figura 10), tendo em vista que se considera particularmente o parâmetro densidade relativa (Dr) de difícil aferição durante os trabalhos de campo.
Figura 10: Item 5.1.1.1 da NBR 9.286/86 (Terra Armada – Especificação).
Considera-se fundamental que a análise do problema aborde de forma satisfatória os aspectos relacionados com a metodologia de execução e controle da obra, tendo em vista a necessidade de serem observados, durante as operações de refazimento dos aterros de acesso ao viaduto 2, concebidos segundo a tipologia da contenção em terra armada.
Considera-se, também, que o laudo técnico deva abordar a questão da avaliação do risco em não se tomar providência para a correção das não-conformidades e o refazimento do maciço danificado, inclusive em relação ao risco de se comprometer a estrutura do viaduto 2, conforme comentado na “Segunda Questão”.
Sugere-se que seja considerada na avaliação a influência negativa dos efeitos da precipitação pluviométrica sobre o maciço, observando-se, ainda, que estes efeitos se apresentam como mais intensos durante os meses de janeiro e junho, conforme mostra o gráfico da Figura 11 apresentado a seguir.
Figura 11: Registro de precipitação pluviométrica em Mossoró/RN (Estação Carolina: SUDENE).
4. CONCLUSÃO
Tendo em vista a argumentação exposta no trabalho, considera-se que quaisquer solução de engenharia proposta para a correção das não-conformidades ocorridas na obra dos aterros de acesso ao viaduto 2, seja mediante o refazimento da obra em conformidade com o as especificações do projeto aprovado, seja mediante a eventual autorização para a execução de solução de engenharia que implique em modificação do projeto de engenharia aprovado pelo DNIT, esteja condicionada ao não comprometimento financeiro por parte do Concedente, tendo em vista que as não-conformidades identificadas na obra do aterro de acesso ao viaduto 2 não possuem relação com deficiências no projeto aprovado pelo Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes, tendo em vista estarem comprovadamente relacionadas diretamente com falhas durante a execução dos procedimentos construtivos para a realização dos aterros de acesso ao viaduto 2, conforme indica claramente os relatórios de sondagem geotécnica realizados, notadamente as falhas relacionadas à falta ou insuficiência de controle durante as operações compactação dos maciços em terra armada e de escavação para execução de dispositivos de drenagem, associado à falta de controle durante as operações de reaterro/compactação do material para enchimento das valas escavadas para a execução dos elementos de infraestrutura (sapatas).
5. REFERÊNCIAS
[1] Norma NBR 6.112/96: Projeto e Execução de Fundações. [2] Norma NBR 8.044/83: Projeto Geotécnico.
[3] Norma NBR 9.286/86: Terra Armada – Especificação. [4] Termo de Convênio Convênio TC-302/07.
