Parte 1 - Aspectos gerais

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Módulo: Estudos do Comportamento de Dutos em Solo
Professor: D.Sc. Yuri Costa
Especialização em Engenharia Geotécnica: 
Fundações e Obras de Terra
Aspectos Gerais
ConcretoCerâmica
PEAD
Aço
PVCFibra de vidro
Tipos de Dutos
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Rigidez do Duto
Disponíveis no mercado diversos tipos de tubos de materiais diferentes.
Alguns são considerados rígidos, outros flexíveis com base no material
de fabricação. Podemos dizer que o tubo de cerâmica é o mais rígido e
o de PEAD e o de PVC são os mais flexíveis.
Definição da rigidez pela deformação (NBR 9814)
• Rígido – deformação até 0,1% sem fissuração. Ex.: cerâmica,
fibrocimento, concreto simples ou armado.
• Semi-rígido – deformação entre 0,1% e 3% sem fissuração. Ex.:
ferro dúctil.
• Flexível – deformação superior a 3% sem fissuração. Ex.: PVC, PET,
PEAD, etc.
Obs.: Algumas normas exigem de tubos flexíveis deformação ≥ 30%
sem fissuração ou danos (Ex.: NBR 7362).
A definição da RIGIDEZ é importante para o projeto e a execução. No
dimensionamento é comum classificar os dutos em RÍGIDOS ou FLEXÍVEIS.
Rigidez do Duto
Definição da rigidez pela relação D/t (NBR 9814)
Diâmetro/Espessura (D/t) > 10  Flexível
Definição da rigidez pela Classe de Rigidez (CR)
Algumas normas classificam os tubos pela Classe de Rigidez (CR),
conhecida também por Rigidez Anelar (Ex.: NBR 7362, 8890).
3
p
D
IE
CR 
Em que: Ep = módulo de elasticidade do material do tubo; I = t3/12 momento de
inercia da parede do tubo; D = diâmetro do tubo.
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Mas a rigidez na verdade depende não somente do duto, mas também 
do SOLO. 
Dutos feitos com materiais como o ferro fundido e o amianto,
habitualmente tidos como rígidos, podem se comportar como flexíveis.
Por outro lado, dutos em aço corrugado, geralmente considerados
flexíveis, podem se comportar como rígidos.
É possível ajustar o meio de suporte da tubulação a fim de se obter um 
sistema mais rígido ou mais flexível, cada qual com vantagens próprias. 
Rigidez do Duto vs. Rigidez do Sistema
Rigidez do Duto versus Rigidez do Sistema
Flexível
Duto Rígido ou
Flexível
Comportamento depende
também do solo circundante
Sistema solo-duto 
rígido ou flexível 
Rígido
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t
D
Rigidez Relativa
3
p
p D
IE
R 
Rigidez anelar
2
s
s
s 1
E
R


Rigidez do solo
RR 
Rs
Rp
Rigidez relativa
1. ASPECTOS GERAIS
R F
Gumbel et al. (1982)
Cerâmica
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O que define as condições de 
uma instalação?
Características do duto Propriedades da envoltória
Método de instalação Situações especiais do solo
Corte e aterro
Não destrutivos
Instalações múltiplas
Elevação localizada
Subsidência
Submersão
Condições de Instalação de Dutos
Instalação em Corte e Aterro
Berço
Zona do reverso
Aterro inicial
Aterro final
Envoltória
TOPO
OMBRO
LINHA D’ÁGUA
REVERSO
BASE
Altura de 
Cobertura
(H)
Nomenclatura
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Instalação em Vala
Instalação em Corte e Aterro
Os dutos enterrados podem ser classificados, segundo a forma de
instalação, em duas classes distintas: em vala e em saliência. Os dutos em
vala podem ser implantados em valas estreitas ou em valas largas, com
paredes escalonadas ou inclinadas. Além disso, cada instalação pode
constituir-se de uma linha simples de dutos ou acomodar mais de uma rede,
ou seja, em instalações múltiplas.
Os dutos em vala são executados escavando-se uma trincheira no terreno, a
qual é recompactada depois que o duto é implantado em seu interior. Em
vista da seqüência construtiva, essa forma de implantação de dutos é
denominada “corte e aterro” (cut and cover)
Saliência positiva Saliência negativa
Instalação Saliente (Aterro)
Instalação em Corte e Aterro
Os dutos salientes são implantados sob aterros. Nesta condição, podem
ocorrer duas situações diferentes, conhecidas como saliência positiva e
saliência negativa. Na primeira condição a geratriz inferior do duto repousa
sobre a superfície natural do terreno ou em uma vala rasa de tal forma que sua
geratriz superior projeta-se acima da superfície do solo natural.
Quando o duto é implantado em uma vala rasa, mas com profundidade
suficiente para acomodá-lo totalmente no seu interior, a instalação é
denominada saliência negativa.
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Instalação em Corte e Aterro
Valetadeira
Prof. = 30 a 180 cm
Largura: 8 a 45 cm
Compactador de valas
Com vibração
Vel.: 12 m/min
Prof.: 70 cm
Largura: 30 cm
Instalação em Corte e Aterro
Obra: Substituição de Tubulação de Esgoto (CAERN)
Local: BR101 próximo a UFRN, Natal – RN  
Duto antigo: Concreto, De = 400 mm, t = 45 mm
Duto novo: PVC, De = 400 mm, t = 9,8 mm
Exemplos
Obras de Saneamento
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• Interdição
• Detritos
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Instalação em Corte e Aterro
Exemplos
Obras de Saneamento
Obra: Substituição de Tubulação de Esgoto (CAERN) 
Local: Rua Ceará Mirim, Natal – RN  
Duto antigo: Cerâmica, De = 100 mm
Duto novo: PVC, De = 100 a 250 mm
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• Cicatriz
• Recalques
Obra: Drenagem de águas pluviais 
Local: Natal – RN 
Duto: Concreto armado
Diâmetros: 400 a 600 mm
Profundidade: 1,5 a 5,0 m
Instalação em Corte e Aterro
Exemplos
Obras de Drenagem
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• Compactação??
• Escoramento??
Obra: Subestação da Chesf
Local: Ceará Mirim ‐ RN
Duto: PEAD
Diâmetro: 150 a 680 mm
Instalação em Corte e Aterro
Exemplos
Obras de Drenagem
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Obra: Oleoduto Canto do Amaro – Guamaré 
Local: Rio Grande do Norte
TRECHO DIÂMETRO ESPESSURA EXTENSÃO  MATERIAL
CAM 
Estreito‐A
457,2 mm
(18”)
10,2 mm 56 km Aço
Estreito‐A  
UTPF Guamaré
660, 4 mm 
(26”)
14,2 mm 54 km Aço
Instalação em Corte e Aterro
Exemplos
Obra de Oleoduto
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D = 18”
L = 56 km 
D = 26”
L = 54 km 
80% da produção RN‐CE
Fonte: Despacho ANP n0 701/2012
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Métodos não Destrutivos
10 Estágio: Pré‐Furo
Dutos existentes
Saída
Entrada
Woodroffe & Ariaratnam (2008)
Perfuração Horizontal Direcional (HDD)
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10 Estágio: Pré‐Furo
Alargamento
Dutos existentes
SaídaEntrada
Woodroffe & Ariaratnam (2008)
Métodos não Destrutivos
20 Estágio: Alargamento
Perfuração Horizontal Direcional (HDD)
Métodos não Destrutivos
Perfuração Horizontal Direcional (HDD)
Característica Und. Maxi Midi Mini
Diâmetro mm 600 a 1200 300 a 600 40 a 300
Profundidade 
máxima
m 60 25 6
Comprimento de 
instalação
m 1800 300 180
Tubo ‐ PEAD, aço PEAD, aço,
ferro fundido
PEAD, aço, 
PVC
Produção 
(furo pioto)
m/h 6 a 55 20 a 90 30 a 120
Produção
(alargamento)
m/h 6 a 55 18 a 75 30 a 90
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Métodos não Destrutivos
Perfuração Horizontal Direcional (HDD)
• Elevação e recalques
Telecom.
25%
Gás
21%Água
14%
Eletric.
13%
Petrol.
12%
Saneam.
12%
Outros
3%
HDD nos EUA
Carpenter (2007)
• Mais usada dentre ND
• Dispensa poços
• Alta produtividade
• Dados do terreno
Métodos não Destrutivos
Perfuração Horizontal Direcional (HDD)
Obra: Ampliação da Rede de Fibra Ótica da Telebras
Local: Av. Jaguarari, Natal – RN 
Duto: Aço
Diâmetro: 40 mm
Espessura: 3 mm
Profundidade de instalação: 1,4 m
Comprimento: 149 m
INSTALAÇÃO DE CABOS DE FIBRA ÓTICA
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Rastreador
http://www.midwestmole.com 
Escavação
Cravação
Remoção 
do solo
Métodos não Destrutivos
Pipe Jacking
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Métodos não Destrutivos
Pipe Jacking
Diâmetro 10 cm a 3,5 m
Distância contínua 150 a 450 m
Material Concreto armado, aço
Produção  1 a 3,5 m/h
Tolerância ± 25 mm
Fonte: PJA
Métodos não Destrutivos
Pipe Jacking
• Atrito e Lubrificação  Esforços no duto
• Reação na parede do poço
• Alinhamento  Laser  Tol.  50 mm
• Poços
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Métodos não Destrutivos
Tunnel Liner
Chapas galvanizadas de aço corrugado
Escavação  manual
Preenchimento com solo‐cimento
Métodos não Destrutivos
Tunnel Liner
Exemplo 
Obra: Drenagem da Área do Entorno do Estádio “Arena 
das Dunas” 
Local: Natal – RN 
Diâmetros: 1,4 a 3,0 m
Profundidade: variável
Comprimento total: 7.670 m 
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Métodos não Destrutivos
Tunnel Liner
Fonte: Google
Métodos não Destrutivos
Tunnel Liner
Fonte: Google
PV 19
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PV 18
Lfinal = 21,6 m
Diâm. = 4 m
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