CONTENÇÕES E FUNDAÇÕES EM EDIFÍCIOS
Contenções – Textos de Apoio (1)
(Baseado no Projecto/Dissertação de Ricardo Nuno Pinto – orientado por José Leitão Borges –, com o título: “Sistemas Construtivos de Estruturas de Contenção Multi-Apoiadas em Edifícios”, MIEC, FEUP, 2008)
5º Ano do Mestrado Integrado em Engenharia Civil Ramo Construções
Docente: José Leitão Borges
Sistemas construtivos de estruturas de contenção multi-apoiadas em edifícios
ÍNDICE GERAL
AGRADECIMENTOS...i
5. PAREDES TIPO BERLIM
... 435.1-DEFINIÇÃO... 43
5.2.DISTINÇÃO ENTRE PAREDES TIPO BERLIM PROVISÓRIAS E DEFINITIVAS... 44
5.3.CAMPO DE APLICAÇÃO DAS PAREDES TIPO BERLIM... 47
5.4. DESCRIÇÃO DOS SISTEMAS CONSTRUTIVOS. FASES DE EXECUÇÃO DE UMA PAREDE TIPO BERLIM... 49
5.4.1.FASES DE EXECUÇÃO DE UMA PAREDE TIPO BERLIM PROVISÓRIA... 49
5.4.1.1. Colocação dos elementos resistentes... 50
5.4.1.2. Amarração e selagem dos perfis... 52
5.4.1.3. Execução do primeiro nível de escavação e colocação dos elementos de preenchimento entre elementos resistentes ... 53
5.4.1.4. Execução do primeiro nível de ancoragens pré-esforçadas ... 56
5.4.1.5. Execução do segundo nível de parede e repetição das etapas anteriores até à cota máxima prevista em projecto ... 58
5.4.1.6. Parede tipo Berlim provisória apoiada em escoramento interno ... 59
5.4.2.FASES DE EXECUÇÃO DE UMA PAREDE TIPO BERLIM DEFINITIVA... 60
5.4.2.1. Execução da viga de coroamento ... 63
5.4.2.2. Escavação dos painéis do primeiro nível de forma alternada... 64
5.4.2.3. Montagem das armaduras nos painéis primários do primeiro nível... 64
5.4.2.4. Betonagem dos painéis primários do primeiro nível ... 66
5.4.2.5. Realização das ancoragens nos painéis primários do primeiro nível ... 68
5.4.2.6. Execução dos painéis secundários do primeiro nível de escavação ... 68
5.4.2.7. Tensionamento das ancoragens dos painéis do primeiro nível ... 69
5.4.2.8. Escavação do segundo nível e execução dos painéis do segundo nível. ... 69
5.4.2.9. Execução da sapata de fundação da parede... 70
5.4.2.10. Parede tipo Berlim definitiva apoiada em escoramento interno... 71
5.5.EXECUÇÃO DA ESTRUTURA DO EDIFÍCIO... 73
5.5.1.EXECUÇÃO DAS FUNDAÇÕES DO EDIFÍCIO... 73
5.5.2.DRENAGEM NA BASE DA ESCAVAÇÃO... 74
5.5.5.MÉTODOS DE DRENAGEM E IMPERMEABILIZAÇÃO DE PAREDES TIPO BERLIM...79
5.6.CASOS DE OBRA...81
5.6.1.EDIFÍCIO RESIDÊNCIAS ASSISTIDAS...81
5.6.1.1. Execução da estrutura de contenção...81
5.6.1.2. Singularidades do projecto...82
5.6.1.3. Fundações...83
5.6.2.EDIFÍCIO CHACABUCO...83
5.6.3. Edifício Trianon Corporate...85
6. PAREDES MOLDADAS
...876.1.DEFINIÇÃO...87
6.2.PAREDES MOLDADAS IN SITU ANCORADAS...88
6.2.1.CAMPO DE APLICAÇÃO...88
6.2.2.DESCRIÇÃO DOS SISTEMAS CONSTRUTIVOS. FASES DE EXECUÇÃO DE UMA PAREDE MOLDADA IN SITU ANCORADA...89
6.2.2.1. Execução dos muros-guia...91
6.2.2.2. Montagem da central de produção, distribuição, controlo e recuperação de lamas bentoníticas ...94
6.2.2.3 - Escavação dos painéis de parede moldada e simultâneo preenchimento com lamas bentoníticas até à profundidade de projecto ...96
6.2.2.4 - Colocação de juntas entre painéis. Tratamento (eventual) de juntas ...99
6.2.2.5. Reciclagem das lamas bentoníticas...102
6.2.2.6. Preparação e colocação da armadura ...103
6.2.2.7. Betonagem ou enchimento da parede moldada ...107
6.2.2.8. Remoção de juntas. Sequência de execução dos painéis ...110
6.2.2.9. Demolição dos muros-guia e saneamento do topo da parede. Execução da viga de coroamento ...113
6.2.2.10. Primeira fase de escavação no intradorso da parede betonada. Execução do primeiro nível de ancoragens...115
6.2.2.11. Repetição das etapas anteriores até à cota máxima prevista em projecto ...116
6.3.PAREDES MOLDADAS SEM ANCORAGENS...117
6.3.1.SISTEMA TOP-DOWN...117
Sistemas construtivos de estruturas de contenção multi-apoiadas em edifícios
6.3.2.ESCORAMENTO INTERNO... 119
6.3.3.PAREDES MOLDADAS PRÉ-ESFORÇADAS... 120
6.4.PAREDES MOLDADAS COM PAINÉIS PRÉ-FABRICADAS... 121
6.4.1.DEFINIÇÃO.CAMPO DE APLICAÇÃO... 121
6.4.2.EXECUÇÃO DE PAREDES MOLDADAS COM PAINÉIS PRÉ-FABRICADOS... 121
6.4.2.1. Lama e calda ... 122
6.4.2.2. Fixação dos painéis na trincheira e fixação entre painéis contíguos ... 122
6.4.2.3. Dispositivos de impermeabilização das juntas... 123
6.5.EXECUÇÃO DA ESTRUTURA DO EDIFÍCIO... 123
6.5.1.EXECUÇÃO DAS FUNDAÇÕES DO EDIFÍCIO... 123
6.5.2.EXECUÇÃO DAS LAJES DOS PISOS DE CAVE... 125
6.6.CONSTRUÇÃO E IMPERMEABILIZAÇÃO DAS PAREDES EXTERIORES DOS PISOS SUBTERRÂNEOS ... 126
6.7.MÉTODOS DE REBAIXAMENTO DO NÍVEL FREÁTICO EM PAREDES MOLDADAS... 128
6.8.PROBLEMAS POTENCIAIS DE EXECUÇÃO... 128
6.9.CASOS DE OBRA... 129
6.9.1. EDIFÍCIO OFFICE EXPO... 129
6.9.2. CENTRO MÉDICO ALBERT EINSTEIN... 130
7. CORTINAS DE ESTACAS
... 1337.1.CONSIDERAÇÕES INICIAIS... 133
7.2.PONTOS FORTES E PONTOS FRACOS DAS CORTINAS DE ESTACAS... 134
7.3.CLASSIFICAÇÃO DAS ESTACAS SEGUNDO AS SUAS TIPOLOGIAS... 135
7.3.1.COMPORTAMENTO E MODO DE FUNCIONAMENTO ... 135
7.3.2.PROCESSOS DE EXECUÇÃO E MATERIAIS... 136
7.3.3.NÍVEIS DE PERTURBAÇÃO DO SOLO... 136
7.3.4.DIÂMETROS... 137
7.4.CORTINAS DE ESTACAS MOLDADAS IN SITU... 137
7.4.1.CAMPO DE APLICAÇÃO... 137
7.4.2.ESPAÇAMENTO ENTRE ESTACAS MOLDADAS... 138
7.4.2.1. Cortinas de estacas espaçadas ... 138
7.4.2.2. Cortinas de estacas contíguas ... 140
7.4.2.3. Cortina de estacas secantes ... 140
7.4.3.2. Execução das estacas ...143
7.4.3.3. Selecção do método de execução de estacas moldadas...153
7.4.3.4. Ordem de execução da cortina de estacas...155
7.4.3.5. Saneamento da cabeça das estacas ...156
7.4.3.6. Execução da viga de coroamento...158
7.4.3.7. Escavação até à cota de projecto. Execução de ancoragens ...159
7.4.3.8. Estabilização da cortina de estacas...162
7.4.4.EXECUÇÃO DA ESTRUTURA DO EDIFÍCIO...163
7.4.5.DRENAGEM E IMPERMEABILIZAÇÃO DA CORTINA...164
7.4.6.MÉTODOS DE REBAIXAMENTO DO NÍVEL FREÁTICO DE CORTINAS DE ESTACAS MOLDADAS...166
7.4.7.REALIZAÇÃO DE ENSAIOS NAS ESTACAS...167
7.4.7.1. Testes de integridade...167
7.4.7.2. Ensaios de carga estáticos ...169
7.4.7.3. Ensaios de carregamento dinâmico...169
7.4.7.4. Carotagem...170
7.4.7.5. Ensaio Statnamic...170
7.5.CORTINAS DE MICRO-ESTACAS...171
7.5.1.CONSIDERAÇÕES INICIAIS...171
7.5.2.CAMPO DE APLICAÇÃO...172
7.5.3.FASES DE EXECUÇÃO DE UMA CORTINA DE MICRO-ESTACAS...173
7.5.3.1. Perfuração...174
7.5.3.2. Colocação da armadura ...175
7.5.3.3. Injecção das micro-estacas...176
7.5.3.4.LIGAÇÃO À ESTRUTURA...178
7.6.CORTINAS DE ESTACAS DE BETÃO PRÉ-FABRICADAS...178
7.6.1.GENERALIDADES...178
7.6.2.PROCESSO DE EXECUÇÃO...180
7.6.3.CONTROLO DE QUALIDADE...181
7.7.CORTINAS DE ESTACAS-PRANCHAS...182
7.7.1.CONSIDERAÇÕES INICIAIS...182
7.7.2.CAMPO DE APLICAÇÃO...183
Sistemas construtivos de estruturas de contenção multi-apoiadas em edifícios
7.7.3.PROCESSO CONSTRUTIVO DE UMA CORTINA DE ESTACAS-PRANCHAS... 184
7.7.3.1. Transporte das estacas para o local da cravação... 185
7.7.3.2. Colocação dos sistemas de guiamento... 185
7.7.3.3. Processos de cravação das estacas-pranchas... 185
7.7.3.4. Métodos de execução da cortina... 187
7.7.3.5. Dispositivos auxiliares ... 188
7.7.3.6. Escavação, execução dos apoios da cortina e da estrutura do edifício ... 189
7.7.3.7. Métodos de drenagem e impermeabilização de cortinas de estacas-pranchas ... 190
7.7.4.INCIDENTES NA CRAVAÇÃO E PÓS-CRAVAÇÃO... 192
8. JET GROUTING
... 1938.1.DEFINIÇÃO E CAMPO DE APLICAÇÃO... 193
8.2.EXECUÇÃO DE JET GROUTING... 194
8.2.1.PROCESSO FÍSICO... 194
8.2.2.SISTEMAS DE JET GROUTING... 196
8.3.EXEMPLOS DE OBRA... 200
8.3.1.COOPCITY CENTER VEVEY... 200
8.3.2.CITY LIGHT HOUSE... 201
8.3.3.HÜTTENWERKE KRUPP MANNESMANN... 202
9. ANCORAGENS E ESCORAMENTOS
... 2039.1.CONSIDERAÇÕES INICIAIS... 203
9.2.ANCORAGENS PRÉ-ESFORÇADAS... 205
9.2.1.ASPECTOS GERAIS... 205
9.2.2.EXECUÇÃO DE ANCORAGENS PRÉ-ESFORÇADAS... 206
9.2.2.1. Perfuração e limpeza do furo ... 207
9.2.2.2. Introdução do tubo de revestimento e do tubo de injecção ... 207
9.2.2.3. Introdução da armadura de pré-esforço... 208
9.2.2.4. Impermeabilização e selagem do furo com calda ... 209
9.2.2.5. Pré-esforço da armadura e sua blocagem na cabeça da ancoragem ... 209
9.2.2.6. Desactivação das ancoragens ... 211
9.2.3.PROTECÇÃO À CORROSÃO DAS ANCORAGENS... 212
9.3.ESCORAMENTOS... 212
9.3.3.O PRÉ-ESFORÇO NAS ESCORAS...217
9.3.3.1. Fases de execução do sistema tradicional de pré-esforço de escoras ...217
9.3.3.2. Exemplo de instalação do pré-esforço nas escoras - Estação do Terreiro do Paço ...220
9.3.4.DESACTIVAÇÃO DAS ESCORAS...223
10. MOVIMENTO DE TERRAS
...22510.1.CONSIDERAÇÕES INICIAIS...225
10.2.TIPOS DE MOVIMENTO DE TERRAS...226
10.3.EQUIPAMENTOS DE MOVIMENTO DE TERRAS...227
10.3.1.EQUIPAMENTOS DE ESCAVAÇÃO...227
10.3.1.1. Retro-escavadora...227
10.3.1.2. Escavadora tipo Bobcat...227
10.3.1.3. Escavadora tipo shovel ou frontal ...228
10.3.1.4. Pá carregadora...228
10.3.1.5. Escavadora tipo clamshell ou de balde de maxilas ...229
10.3.1.6. Grua escavadora hidráulica ...230
10.3.1.7. Escavadora tipo dragline ou de balde rebocado...231
10.3.2.EQUIPAMENTOS DE ESCAVAÇÃO-TRANSPORTE-MOTO-SCRAPER...232
10.3.3.EQUIPAMENTO DE TRANSPORTE -CAMIÃO DUMPER ARTICULADO...232
10.3.4–EQUIPAMENTOS DE TRACÇÃO -TRACTOR SOBRE RASTO CONTÍNUO COM LÂMINA BULLDOZER...233
10.4.TIPOS DE ESCAVAÇÃO...234
10.4.1.ESCAVAÇÕES DE GRANDES VOLUMES DE SOLO EM ÁREAS LIMITADAS...234
10.4.2.ESCAVAÇÕES VERTICAIS EM ÁREAS LIMITADAS...236
11. MÉTODOS DE CONTROLO DA ÁGUA, DE IMPERMEABI- LIZAÇÃO E DRENAGEM SUBTERRÂNEA
...23711.1.INTRODUÇÃO...237
11.2.MÉTODOS DE DRENAGEM E CONTROLO DO NÍVEL FREÁTICO...237
11.2.1.RETENÇÃO DE ÁGUAS SUPERFICIAIS...239
11.2.2.CAPTAÇÃO DIRECTA...240
11.2.3.REBAIXAMENTO DO NÍVEL FREÁTICO...241
Sistemas construtivos de estruturas de contenção multi-apoiadas em edifícios
11.2.3.1. Poços de bombagem... 241
11.2.3.2. Agulhas filtrantes (well-points)... 242
11.2.3.3. Bombas submersíveis ... 244
11.2.3.4. Electro-osmose... 245
11.2.3.5. Efeitos do rebaixamento do nível freático nas estruturas vizinhas ... 246
11.2.4.MÉTODOS DE EXCLUSÃO... 246
11.2.4.1. Cortinas ... 247
11.2.4.2. Congelação do solo... 248
11.2.4.3. Injecções do solo ... 250
11.3.SISTEMAS DE IMPERMEABILIZAÇÃO E DRENAGEM / FILTRAGEM DE CAVES... 251
11.3.1.GEOSSINTÉTICOS... 252
11.3.2.TUBOS DE DRENAGEM... 254
11.3.3.BRITA OU GRAVILHA... 254
11.3.4.ALVENARIA ... 254
12. EXEMPLO DE CASO DE OBRA DETALHADO: O PALÁ- CIO SOTTO MAYOR
... 25512.1.CONTEXTUALIZAÇÃO DA OBRA... 255
12.2.PRINCIPAIS CONDICIONAMENTOS... 256
12.2.1.CONDICIONAMENTOS DE ORDEM ARQUITECTÓNICA E ESTRUTURAL... 256
12.2.2.CONDICIONAMENTOS DE ORDEM GEOLÓGICA E GEOTÉCNICA... 257
12.2.3.CONDICIONAMENTOS RELATIVOS A CONDIÇÕES DE VIZINHANÇA... 257
12.3.SOLUÇÕES ADOPTADAS... 258
12.3.1.RECALÇAMENTO INTERIOR DO PALÁCIO... 258
12.3.2.CONTENÇÃO DO PALÁCIO... 259
12.3.3.CONTENÇÃO PERIFÉRICA... 261
12.4.FASES CONSTRUTIVAS DA OBRA... 262
12.5.PLANO DE INSTRUMENTAÇÃO E OBSERVAÇÃO... 265
12.6.PRINCIPAIS QUANTIDADES E MEIOS... 266
12.7.CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 266
5
PAREDES TIPO BERLIM
5.1.DEFINIÇÃO
A parede tipo Berlim é um exemplo de estrutura de contenção muito usado em todo o mundo, e também em Portugal. A execução deste tipo de estrutura de contenção flexível caracteriza-se, em primeiro lugar, pela instalação prévia de perfis metálicos ao longo da periferia da escavação que se pretende realizar. Estes perfis podem ser cravados no terreno, ou então instalados, após a execução prévia de furos no maciço, e apresentam a forma H ou duplo U. A escavação processa-se por níveis.
Em cada nível são executados, de forma alternada, painéis de betão armado entre os perfis metálicos, os quais se designam por painéis primários (os primeiros a serem construídos) e painéis secundários (construídos após os primários). Em alternativa a esta solução de painéis de betão armado moldados in
situ, podem-se usar, apoiados nos perfis metálicos, pranchões de madeira ou de outro material (painéispré-fabricados de betão armado), ou betão projectado.
A designação tipo Berlim sugere, tal como o próprio nome indica, que este tipo de parede teve origem na cidade de Berlim, mais precisamente aquando dos trabalhos para a construção do metro de Berlim, antes da Segunda Guerra Mundial, nos quais foi pela primeira vez executado um muro de contenção com perfis metálicos verticais e pranchas de madeira horizontais (Puller, 1996).
Fig. 5.1 - Execução de uma parede tipo Berlim provisória para o Getty center art museum garage em Los Angeles, Califórnia [22].
Sistemas construtivos de estruturas de contenção multi-apoiadas em edifícios
Para assegurar a estabilidade da parede e o controlo das suas deformações dentro de valores considerados como aceitáveis, normalmente são executadas ancoragens pré-esforçadas, seladas no terreno (ver Figura 5.2b). Como alternativa às ancoragens, podem ser aplicadas escoras metálicas (Figura 5.2a) apoiadas (ou não) em vigas metálicas horizontais, as quais se encontram posicionadas longitudinalmente ao longo de cada nível de escavação. Registe-se, a propósito, que neste capítulo não será abordado o sistema construtivo associado à execução destes elementos estabilizadores das paredes de contenção. A execução das ancoragens e dos escoramentos será explorada com detalhe no capítulo 9.
Os perfis verticais a utilizar devem ser dimensionados de forma a resistirem ao esforço vertical produzido pelas ancoragens, peso das entivações e pela componente vertical do impulso das terras e, eventualmente, pela sobrecarga vinda de edifícios vizinhos.
Como se referiu, nos espaços existentes entre os perfis verticais, em alternativa ao betão armado, podem-se usar entivações de madeira ou de outro material (betão projectado, painéis pré-fabricados de betão armado, etc.). No caso do betão, a betonagem dos painéis vai sendo realizada de cima para baixo, isto é, executando em primeiro lugar os painéis mais superficiais, ficando os perfis metálicos verticais incorporados na parede.
a) b)
Fig. 5.2 - Paredes de contenção tipo Berlim: a) escorada - Gare du Nord, Paris [22]; b) ancorada - Rolland Garros Stadium, Paris [22].
5.2.DISTINÇÃO ENTRE PAREDES TIPO BERLIM PROVISÓRIAS E DEFINITIVAS
