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UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO - UNINOVE DIRETORIA DE CIÊNCIAS EXATAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL ANTONIO FRANCISCO DA CUNHA LIRA EDUARDO ALVES ALBUQUERQUE GABRIEL BARBIZAN JOÃO PAULO ARAUJO DE ABREU LUAN SILVEIRA SILVA RISCOS EM ENCOSTAS: CARACTERIZAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DE SOLUÇÕES PARA MINIMIZAR OS RISCOS EM ÁREA DO JARDIM PAULISTANO – SÃO PAULO-SP São Paulo 2018 ANTONIO FRANCISCO DA CUNHA LIRA EDUARDO ALVES ALBUQUERQUE GABRIEL BARBIZAN JOÃO PAULO ARAUJO DE ABREU LUAN SILVEIRA SILVA RISCOS EM ENCOSTAS: CARACTERIZAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DE SOLUÇÕES PARA MINIMIZAR OS RISCOS EM ÁREA DO JARDIM PAULISTANO – SÃO PAULO-SP Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Nove de Julho - UNINOVE, como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Civil. Prof.ª MSc. Camila Natália Ramos de Almeida São Paulo 2018 RESUMO Este trabalho teve como objetivo, caracterizar uma área ocupada de forma irregular, sujeita a desastres geotécnico, indicar obras de contenção mais adequadas para mitigar os problemas encontrados, além de levantar informações bibliográficas pertinentes às características e condicionantes da instabilidade, classificação de movimentos de vertente e suas características e variáveis, bem como as obras geotécnicas existentes para estabilização e suas características. Para tanto foi realizado o estudo de um talude, localizado no Jardim Paulistano zona Norte da cidade de São Paulo com características relevantes ao estudo. A partir da elaboração de planilhas para caracterização do talude e da vulnerabilidade das edificações, coleta de solo, levantamento de dados existentes e visitas de campo, identificou-se que a área de estudo apresenta, risco de rolamento de rochas e escorregamento, com exposição direta de edificações ocupadas de forma irregular e das edificações localizadas no lado oposto da rua. Por fim, conclui-se que esta área precisa ser desocupada e é necessário a execução de obras para estabilização (remoção de rochas, retaludamento e drenagem). Palavras-chave: Estabilização. Mitigar riscos. Condicionante de instabilidade. Obras de contenção. Ocupação do solo. ABSTRACT The objective of this work was to characterize an irregularly occupied area, subject to geotechnical disasters, to indicate more suitable containment works to mitigate the problems encountered, as well as to gather bibliographic information pertinent to the characteristics and conditions of the instability, classification of slope movements and its characteristics and variables, as well as existing geotechnical works for stabilization and its characteristics. For that, a study of a slope was carried out, located in Jardim Paulistano, North zone of the city of São Paulo, with characteristics relevant to the study. From the elaboration of spreadsheets to characterize the slope and the vulnerability of the buildings, soil collection, survey of existing data and field visits, it was identified that the study area presents, risk of rolling of rocks and slipping, with direct exposure of irregularly occupied buildings and buildings located on the opposite side of the street. Finally, it is concluded that this area needs to be unoccupied and it is necessary to carry out works for stabilization (removal of rocks, shifting and drainage) Key words: Stabilization. Mitigate risks. Condition of instability. Containment works. Occupation of the soil. LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 - Representação esquemática dos principais tipos de movimentos de terrenos. .... 19 Figura 2 - Drenagem profunda................................................................................................26 Figura 3 – Drenos verticais .................................................................................................. 27 Figura 4 – Trincheira drenante ............................................................................................. 28 Figura 5 – Drenagem superficial. ......................................................................................... 29 Figura 6 – Impermeabilização superficial. ............................................................................ 30 Figura 7 – Estacas vivas. ..................................................................................................... 31 Figura 8 – Muro suporte vivo. .............................................................................................. 32 Figura 9 – Grade viva. ......................................................................................................... 33 Figura 10 - Gabião. .............................................................................................................. 35 Figura 11 – Muro de concreto ciclópico ou gravidade. ......................................................... 36 Figura 12 – Muro de Flexão.................................................................................................... 38 Figura 13 – Muro de saco de solo cimento.............................................................................39 Figura 14 – Retaludamento.....................................................................................................40 Figura 15 – Escada d’agua......................................................................................................41 Figura 16 – Caixa de dissipação e caixa de transição............................................................42 Figura 17 – Atirantamentos.....................................................................................................44 Figura 18 – Mapa do Google Earth de São Paulo...................................................................50 Figura 19 – Carta geotécnica..................................................................................................51 Figura 20 – Perfil em corte do talude......................................................................................52 Figura 21 – Geologia da cidade de São Paulo........................................................................53 Figura 22 – Relevo da cidade de São Paulo...........................................................................53 Figura 23 – Declividade da cidade de São Paulo...................................................................54 Figura 24 – Indicações dos principais problemas de talude do estado de São Paulo........... 55 Figura 25 – Esboço geológico do estado de São Paulo.........................................................56 Figura 26 – Perfil do solo.........................................................................................................57 Figura 27 – Amostra do solo...................................................................................................58 Figura 28 – Mapa topográfico da área de estudo...................................................................59 Figura 29 – Vista geral da área com indicações do uso do solo.............................................60 Figura 30 – Edificações irregulares.........................................................................................61 Figura 31 – Posição da Avenida Elísio Teixeira leite..............................................................62 Figura 32 – Matacões parcialmente imersos no solo..............................................................63 Figura 33 – Area de concentração de matação.......................................................................63 Figura 34 - Edificações em risco por rolamento de matação................................................. 64 Figura 35 – Entulho acumulado no talude..............................................................................65 LISTADE TABELAS Tabela 1- Tipos fundamentais de movimento de terrenos ........................................ 18 LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas IPT- Instituto de Pesquisa e Tecnologia CEMADEN – Centro Nacional de Monitoramento e Alertas de Desastres Naturais CPRM – Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (Serviço Geológico do Brasil) ONU – Organização das Nações Unidas PPDC – Plano de Contingência ou Preventivo de Defesa Civil INPE – Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais CPFL - Companhia Paulista de Força e Luz SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................ 10 1.1 OBJETIVOS ................................................................................................ 11 1.1.1 GERAL ........................................................................................................ 11 1.1.2 ESPECÍFICOS ............................................................................................ 11 1.2 JUSTIFICATIVA .......................................................................................... 11 2 REVISÃO DA LITERATURA ............................................................................. 13 2.1 FORMAÇÃO DO SOLO .................................................................................. 13 2.2 PARÂMETROS RELACIONADOS À RESISTÊNCIA DO SOLO ................... 14 2.2.1 ÂNGULO DE ARITO .................................................................................... 16 2.2.2 COESÃO ...................................................................................................... 16 2.3 MOVIMENTOS DE MASSA ............................................................................ 17 2.3.1 CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO MATERIAL E TIPO DE MOVIMENTO .... 17 2.3.2 QUEDA ........................................................................................................ 19 2.3.3 TOMBAMENTO ........................................................................................... 19 2.3.4 ESCORREGAMENTO ................................................................................. 20 2.3.4.1 ESCORREGAMENTO ROTACIONAL ...................................................... 20 2.3.4.2 ESCORREGAMENTO TRANSLACIONAL OU PLANAR .......................... 20 2.3.5 EXTENSÃO LATERAL ................................................................................ 20 2.3.6 FLUÊNCIA ................................................................................................... 20 2.3.7 ESPALHAMENTO ....................................................................................... 21 2.3.8 CORRIDA DE MASSA ................................................................................. 21 2.3.9. RASTEJO ................................................................................................... 21 2.4 CAUSAS DOS MOVIMENTOS DE MASSA ................................................... 22 2.4.1 ÁGUA ........................................................................................................... 22 2.4.1.1 ÁGUAS PLUVIAIS..................................................................................... 23 2.4.1.2 ÁGUA SERVIDAS ..................................................................................... 23 2.4.2 AÇÃO DO HOMEM ...................................................................................... 23 2.4.3 COBERTURA VEGETAL ............................................................................ 24 2.4.4 ATERROS E CORTES ................................................................................ 24 2.4.5 FOSSAS ...................................................................................................... 25 2.4.6 LIXO ............................................................................................................. 25 2.5 MÉTODOS PARA ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS .................................. 26 2.5.1 DRENAGEM ................................................................................................ 26 2.5.1.1 DRENAGEM PROFUNDA ........................................................................ 26 2.5.1.1.1 GALERIAS E TÚNEIS ............................................................................ 27 2.5.1.1.2 DRENOS VERTICAIS ............................................................................ 27 2.5.1.1.3 TRINCHEIRAS DRENANTES ................................................................ 28 2.5.1.2 DRENAGEM SUPERFICIAL ..................................................................... 29 2.5.2 IMPERMEABILIZAÇÃO SUPERFICIAL ...................................................... 29 2.5.3 ESTACAS VIVAS ........................................................................................ 30 2.5.4 MURO DE SUPORTE VIVO ........................................................................ 31 2.5.5 GRADE VIVA ............................................................................................... 32 2.5.6 MURO DE PEDRA ....................................................................................... 33 2.5.7 GABIÃO ....................................................................................................... 34 2.5.8 MUROS DE CONCRETO CICLÓPICO OU CONCRETO GRAVIDADE ..... 35 2.5.9 MUROS DE PNEUS..................................................................................... 36 2.5.10 MUROS DE FLEXÃO ................................................................................ 37 2.5.11 MUROS DE SACOS DE SOLO-CIMENTO ................................................ 38 2.5.12 RETALUDAMENTOS ................................................................................ 40 2.5.13 ESCADAS D’ÁGUA ................................................................................... 40 2.5.14 CAIXAS DE DISSIPAÇÃO E CAIXAS DE TRANSIÇÃO .......................... 42 2.5.15 ATIRANTAMENTOS .................................................................................. 43 2.5.16 COMPACTAÇÃO....................................................................................... 45 2.6 LEGISLAÇÃO SOBRE OCUPAÇÃO DE ENCOSTAS .................................. 45 3. METODOLOGIA ............................................................................................... 48 3.1 LEVANTAMENTO BIBLIOGRÁFICO PERTINENTE AO ESTUDO ............... 48 3.2 DEFINIÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ............................................................. 48 3.3 DIAGNÓSTICO PRELIMINAR DA ÁREA ...................................................... 48 4. LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ......................................................... 50 5. AVALIAÇÃO DA ÁREA .................................................................................... 51 5.1 GEOLOGIA E LITOLOGIA ............................................................................. 51 5.2 TOPOGRAFIA ................................................................................................ 58 5.3 USO E OCUPAÇÃO DO SOLO ...................................................................... 60 5.4 VULNERABILIDADE DAS EDIFICAÇÕES .................................................... 60 5.5 RISCOS GEOTÉCNICOS ............................................................................... 62 6. ANÁLISE E DEFINIÇÃO DA (S) OBRA (S) A SEREM EXECUTADAS .......... 66 7 CONCLUSÃO......................................................................................................58 REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS ..................................................................... 69 APÊNDICE A ........................................................................................................73 10 1 INTRODUÇÃO Para Bastos (2006) nas regiões tropicais de clima quente, expostas a ação de intempéries fortes periódicas, possibilitam a formação de profundas camadas de solo residual. As encostas originadas por estes solos estão vulneráveis a instabilidade, ocasionalmente em períodos chuvosos. As movimentações das encostas dão origem a formação de depósitos de colúvios de estabilidade precária, dificultando a elaboração de obras de engenharia construídas nestes maciços. Conforme o IPT (2007), o gerenciamento de áreas vulneráveis a deslizamentos, fundamenta-se nas seguintes questões. Em primeiro lugar a questão relacionada ao tipo de agente a ser mapeado/identificado. Necessita-se registrar quais são os processos presentes e como eles ocorrem, apontando quais são seus condicionantes naturais e/ou antrópicos. Caracterizados os processos, o mapeamento mostrará onde estes ocorrem e, por meio de analises de correlação e monitoramento, serão determinados os momentos de maior suscetibilidade de ocorrência do processo. Ciente do tipo de processo, como, onde e quando ele poderá ocorrer, serão estabelecidas as soluções a serem adotadas. As atividades de prevenção, correção e ações emergências, estão relacionadas a estudos de natureza técnico-cientifica, portanto, a metodologia adotada requer estudo bibliográfico pertinente, bem como na formulação das ações mitigadoras, que requerem análise de risco, baseando-se numa investigação geotécnica. Neste trabalho, é abordado a necessidade de intervenções em áreas de risco, mediante a incidência de fatos relacionados a movimentos de massa que resultam em desastres fatais. Principalmente em comunidades que ocupam as encostas de forma irregular e sem condições adequadas, vulneráveis à ocorrência de movimentações dos solos. Inicialmente é apresentado no trabalho uma revisão bibliográfica pertinente ao tema. Em seguida, é realizada uma caraterização da área, buscando identificar condicionantes relacionadas à instabilidade da encosta e a vulnerabilidade das edificações existentes na área do Jardim Paulistano, zona norte de são Paulo/SP. Por fim, são propostas algumas soluções cabíveis na área da engenharia para o controle e estabilização da encosta. 11 1.1 OBJETIVO 1.1.1 GERAL Caracterizar uma área com indicativo de risco geotécnico e indicar obras de contenção mais adequadas para solucionar os problemas encontrados. 1.1.2 ESPECÍFICOS Compreender os parâmetros relacionados à resistência dos solos, à classificação dos movimentos de massa e os seus aos agentes causadores; Levantar e descrever os principais tipos de obras de contenção e os fatores envolvidos na escolha de cada; Caracterizar a área de estudo quanto aos riscos geotécnicos existentes e a vulnerabilidade das edificações; Indicar as obras de contenção mais adequadas para área de estudo. 1.2 JUSTIFICATIVA Segundo Pisani et al. (2007), depois da Segunda Guerra Mundial, ocasionalmente em centros urbanos mais populosos, constata-se a ocupação das encostas pelas classes sociais mais desfavorecidas, ocasionando agravantes antrópicos consideráveis nas instabilidades dessas zonas urbanas. Na década de 60, os acidentes atrelados a escorregamentos passaram a ser notados com maior intensidade no Brasil. Entende-se que seja imprescindível o estudo, das situações que proporcionam, fatalidades em numerosas áreas ocupadas em encostas. Particularmente, nas áreas onde situa-se comunidades ocupadas em condições irregulares, em circunstâncias de risco. Conforme IPT (2007), a forma de urbanização brasileira, determinado pela apropriação pelo mercado imobiliário das melhores áreas das cidades e pela inexistência, na sua maioria, de zonas urbanizadas direcionadas a habitação popular, favoreceu a população mais pobre a procurar solucionar seu problema de habitação ocupando zonas vazias desvalorizadas pelo mercado. Neste caso, zonas 12 ambientalmente vulneráveis, como margens de rios, mangues e encostas íngremes desocupadas, foram ocupadas de forma inapropriada. IPT (2007) constata que apesar da probabilidade de casos de escorregamentos afetar todas as zonas de maior declividade das cidades, e inquestionável que os acidentes são maiores e mais recorrentes nas comunidades de baixa renda, loteamentos irregulares e demais formas de assentamentos precários. Diante disso, entende-se ser primordial possibilitar tecnologias que viabilizem projetos de reabilitação de áreas de risco. 13 2 REVISÃO DA LITERATURA 2.1 FORMAÇÃO DO SOLO Para Caputo (1988, p. 14), os solos são materiais que resultam do intemperismo ou meteorização das rochas, por desintegração mecânica ou decomposição química. Por desintegração mecânica, através de agentes como água, temperatura, vegetação e vento, formam-se os pedregulhos e areias (solos de partículas grossas) e até mesmo os siltes (partículas intermediárias), e, somente em condições especiais, as argilas (partículas finas). Por decomposição química entende-se o processo em que há modificação química ou mineralógica das rochas de origem. O principal agente é a água e os mais importantes mecanismos de ataque são a oxidação, hidratação, carbonatação e os efeitos químicos da vegetação. As argilas representam o último produto do processo de decomposição. Normalmente esses processos atuam simultaneamente; em determinados locais e condições climáticas, um deles pode ter predominância sobre o outro. O solo é, assim, uma função da rocha-mater e dos diferentes agentes de alteração. Os que mantém uma nítida macroestrutura herdada da rocha da origem, são designados por solos saprolíticos. Segundo Pinto (2006), os solos derivam da decomposição das rochas que compõe inicialmente a crosta terrestre. A decomposição é resultante de agentes físicos e químicos. Intercorrências de temperatura originam trincas, onde penetra a água, atacando quimicamente os minerais. O congelamento da água nas trincas, dentre outros fatores, exerce elevadas tensões, do que provém maior fragmentação dos blocos. A existência de fauna e flora proporciona o ataque químico, pelo meio de hidratação, hidrólise, oxidação, lixiviação, troca de cátions, carbonatação, etc. O agrupado desses processos, que são muito mais influentes em climas quentes do que em climas frios, conduz a composição dos solos que, em virtude de, são compostos de partículas pequenas que se diferenciam pelo tamanho e pela constituição química. A maior ou menor aglomeração de cada tipo de partícula num solo sujeita-se a composição química da rocha que lhe deu origem. Segundo Caputo (1988) os solos podem ser residuais (autóctones) ou sedimentares (alotóctones). Os residuais são encontrados no local da rocha de origem, percebendo uma progressiva modificação do solo até a rocha. Dentre os solos residuais merecem ênfase, os solos latenticos, os expansivos, e os porosos. Estes últimos deste modo identificados pelo fato de sua porosidade ser exageradamente elevada; na literatura estrangeira caracterizam-se por "solos colapsíveis", visto que em determinadas circunstâncias de umidade sua estrutura quebra-se, dando origem a elevados recalques das obras que se situam sobre estes. Já os solos sedimentares 14 que sofrem a ação de agentes transportadores, podendo ser aluvionares (transportados pela água), eólicos (pelo vento), coluvionares* (ação da gravidade) e glaciares (pelas geleiras). A consistência desses solos difere com o tipo de agente transportador e com a distância de transporte. O mesmo autor, op. cit., ainda diferencia os solos orgânicos, que são de origem fundamentalmente orgânica, seja de origem vegetal (plantas, raízes) seja animal (conchas). Segundo Pinto (2006), os solos são compostos por um agrupamento de partículas contentoágua (ou outro líquido) e ar nos espaços interpostos. As partículas, de modo geral, situam-se livres para mover-se entre si. Em ocorrências variáveis, uma pequena cimentação poderá ocorrer entre elas, mas num grau excessivamente abaixo do que nos cristais de uma rocha ou de um metal, ou nos agregados de um concreto. Conforme Caputo (1988), em relação à natureza das partículas, observa-se que o solo é composto por grãos minerais, podendo conter matéria orgânica. As porções grossas são predominantemente de grãos silicosos, ao passo que os minerais que aparecem nas porções argilosas cabem aos três grupos principais: caolinita, montmorilonita e ilita. O solo pode ser formado por partículas de tamanhos variados. Sendo difícil identificar o tamanho das partículas pelo simples manuseio do solo, porque grãos de areia, por exemplo, podem estar envoltos por uma grande quantidade de partículas argilosas, finíssimas, ficando com o mesmo aspecto de uma aglomeração constituída exclusivamente por uma grande quantidade dessas partículas. Quando secas, ambas as formações são muito parecidas. Quando úmidas a aglomeração de partículas argilosas se transforma em uma pasta fina, enquanto a partícula arenosa coberta é naturalmente reconhecida pelo tato. (PINTO, 2006). 2.2 PARÂMETROS RELACIONADOS À RESISTÊNCIA DO SOLO Segundo Caputo (1988), o solo, como outros materiais deforma-se, variando de intensidade, devido seu peso próprio ou das cargas que lhes são impostas, das propriedades do solo. A reação do material, no momento em que é carregado, sujeita- se, consequentemente, das tensões nele instaladas. Portanto, aumentando as tensões as deformações crescem equilibradamente, sabe-se que o material se situa no "estado elástico". Progredindo as tensões, verificam-se deformações 15 consideráveis, manifesta-se o "estado plástico”. Quando apresentam-se fissuras locais, alcançam o "estado de ruptura". Há que se verificar que, para a concepção de "ruptura", não se encontra ainda uma definição clara, concreta e precisa, entendendo- se geralmente como o valor da tensão máxima equivalente ao início do comportamento inelástico do material, seja quando a deformação excede o limite de "escoamento" ou no momento da "ruptura". De acordo com Pinto (2006), o modo como as forças se propagam de partícula a partícula, que é muito complexo, depende do tipo de mineral. Na hipótese de partículas maiores, em que as três dimensões ortogonais são mais ou menos iguais, como são grãos de silte e de areia, a propagação de forças se faz pelo meio do contato direto de mineral a mineral. Na hipótese de partículas de mineral argila em número muito grande, as forças em cada contato são muito pequenas e a propagação pode ocorrer por meio da água quimicamente incorporada. Em todo caso, a propagação se faz nos contatos e, desse modo, em áreas muito curtas em relação a área total compreendida. A tensão efetiva é responsável pelo desempenho mecânico do solo, e somente por meio de uma análise de tensões efetivas pode-se estudar cientificamente as ocorrências de resistência e deformação dos solos. Além disso, é preciso notar que a pressão neutra é a pressão da água causada pelo posicionamento do solo relativamente ao nível d’água. (PINTO, 2006). Segundo Caputo (1988), as tensões causam modificações nas posições de cada ponto, isto é, deformações do meio. As tensões normais geram uma compressão das camadas (alternando o volume e afetando pouquíssimo a forma do maciço), sendo responsáveis pelos "recalques" (uniformes ou diferenciais) das estruturas. Por sua vez, as tensões de cisalhamento geram o escoamento plástico (com modificações da forma), sendo capaz de conduzir à "ruptura" do maciço, se vencida a resistência ao cisalhamento do material numericamente alcançada pela lei de Coulomb. A ruptura dos solos é na maior parte dos casos um fenômeno de cisalhamento, que ocorre, por exemplo, uma vez que a sapata de fundação é carregada até a ruptura ou quando acontece o escorregamento de um talude. Somente em circunstâncias especiais acontecem rupturas por tensões de tração. A resistência ao cisalhamento de um solo determina-se como a máxima tensão de cisalhamento que o solo pode resistir sem sofrer ruptura, ou a tensão de cisalhamento do solo no plano em que a ruptura acontecer. (PINTO, 2006). 16 2.2.1 Ângulo de arito Conforme Pinto (2006), o ângulo de atrito é compreendido como o ângulo máximo que a força propaga-se pelo corpo com à superfície, poderá fazer com a normal em relação ao plano de contato sem que aconteça deslizamento. Compreendendo esse ângulo, a componente tangencial é maior do que a resistência ao deslizamento, que se sujeita a componente normal. O deslizamento também pode ser ocasionado pela inclinação do plano de influência, que modifica as componentes normal e tangencial ao plano do peso próprio, compreendido, na situação-limite. (PINTO,2006). Pinto (2006, p. 260) O fenômeno de atrito nos solos diferencia-se do fenômeno de atrito entre dois corpos, porque o deslocamento envolve um grande número de grãos, que podem deslizar entre si ou rolar uns sobre os outros, acomodando-se em vazios que encontram no percurso. Existe também uma diferença entre as forças transmitidas nos contatos entre os grãos de areia e os grãos de argila. Nos contatos entre grãos de areia, geralmente as forças transmitidas são suficientemente grandes para expulsar a água da superfície, de forma que o contato ocorre realmente entre os dois minerais. No caso de argilas, o número de partículas é muitíssimo maior, e a parcela de força transmitida em cada contato é extremamente reduzida. As partículas de argila são envolvidas por moléculas de água quimicamente adsorvidas a elas. As forças de contato não são suficientes para remover essas moléculas de água, e são elas as responsáveis pela transmissão das forças. (PINTO, 2006, p. 260). 2.2.2 Coesão Segundo Pinto (2006), a resistência ao cisalhamento dos solos deve-se fundamentalmente ao atrito entre as partículas. Contudo, a atração química entre essas partículas poderá ocasionar uma resistência, apesar da tensão normal influente no plano em que compõe uma coesão real, tal e qual uma cola tivesse sido colocada entre os dois corpos. Geralmente, essa parcela de coesão, em solos sedimentares, é pequena diante a resistência pertinente ao atrito entre os grãos. Contudo, encontram-se nos solos naturalmente cimentados por agentes variados, evoluídos pedologicamente, expressão parcelas de coesão real. (PINTO, 2006). Para Caputo (1988, p.159), há uma distinção entre a "coesão aparente" e a "coesão verdadeira". A primeira, resultante da pressão capilar da água contida nos solos, e que age como se fosse uma pressão externa. A segunda, é devida às forças eletroquímicas de atração das partículas de argila; ela depende de vários fatores e seu estudo levar-nos-ia i física dos solos e à química coloidal. 17 Para Pinto (2006), a coesão real, é a resistência ao cisalhamento de solos úmidos, não saturados, correspondente à tensão entre partículas da pressão capilar da água. A aparente, trata-se de um fenômeno de atrito, no qual a tensão normal, com a saturação do solo, a fração da resistência extingue, daí chamar-se aparente. 2.3 MOVIMENTOS DE MASSA Conforme Silva (2012), os taludes apresentam topografia acentuada, declividade variáveis, sujeitos aos fenômenos erosivos. Portanto é normal a ocorrência de movimentos de material terroso ou rochoso. Denominados como “movimentos de vertentes”, com velocidade variável, dependendo da topografia, clima, litologia, etc. Estes movimentos tendem a uma situação de equilíbrio seja sempre temporário e dependa de diversos fatores. Segundo Castro (2006), os movimentos de massa em áreas urbanas trazem numerosos problemas que se convertem em danos materiais relevantes e por vezes,em vítimas fatais. Inúmeros estudos sobre o tema, em diversos países, têm o intuito de mapear as zonas mais sujeitas aos movimentos e analisar os fatores que provocam o processo. No Brasil, algumas localidades já possuem um plano de defesa civil para evitar e/ou minimizar os desastres originadas por movimentos de massa. Existem especificações e definições para os movimentos de massa. As especificações tentam reunir o tipo de movimento a um conjunto de definições, tais como, o material envolvido, velocidade e direção do movimento, profundidade e extensão, a geomorfologia local e ambiente climático, entre outros. Os fundamentais exemplos de movimentos de massa tratam-se: queda (“fall”); tombamento (“topple”); escorregamentos (“slide”); espalhamento (“spread”); escoamentos (“flow”) e ainda pode ser do tipo complexo (mais de um tipo de movimento). (CASTRO, 2006). 2.3.1 CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO MATERIAL E TIPO DE MOVIMENTO Segundo Rodrigues-Carvalho (2015), o movimento é classificado por meio da utilização de dois termos. O primeiro caracteriza a cinemática, ou seja, o modo como se processa o movimento da massa deslocada, enquanto o segundo identifica os materiais geológico envolvidos no fenômeno, conforme Tabela 1. 18 Tabela 1- Tipos fundamentais de movimento de terrenos Fonte: Varnes (1978 apud Ortiz, 2016). Os materiais distribuem-se por grupos – rochas e terra, subdividindo-se os solos em grosseiro (detritos), caso 20 a 80% das partículas apresentem dimensão superiores a 2mm, e solos finos (terras), se 80% ou mais do material apresentar dimensão inferior a 2mm. Rochas Grosseiro (20-80% de partículas <2mm0) finos (mais de 80% de partículas ,2mm) Queda de rochas Queda de detritos Queda de terras Tombamento de rochas Tombamento de detrito Tombamento de terras Rotacionais Deslizamento rotacional de rochas Deslizamento rotacional de detrito Deslizamento rotacional de terras Planares deslizamento planar de rochas deslizamento planar de detrito Deslizamento planar de terras Expansão lateral de rochas Expansão lateral de detritos Expansão lateral de terras Fluimento de rochas Fluxo de detrito Fluxo de terras Creep (reptação) Creep (reptação) profundo Movimentos complexos Material Solos Resultam da combinação de mais de um tipo dos movimentos Creep (reptação) de Solos Extensão Fluimento Tipo de Movimento Queda Tombamento Deslizamento ou Escoamento 19 Figura 1 - Representação esquemática dos principais tipos de movimentos de terrenos. Fonte: USGS (2004 apud Ortiz, 2016). 2.3.2 Queda Conforme Silva (2012), caracteriza-se pela queda de blocos, detritos ou solos de rupturas pré-existentes, em taludes muito inclinados, o movimento é em queda livre ou rolamento do material, os movimentos são rápidos. 2.3.3 Tombamento Devido a atuação de forças que impulsionam os blocos de rocha para o exterior do maciço. Caracterizando por uma rotação frontal, em volta de um eixo abaixo do centro de gravidade da massa movimentada. (SILVA, 2012). 20 2.3.4 Escorregamento Segundo Vanacor (2006), são movimentos rápidos de curta continuidade e plano de ruptura estabelecido, onde o centro de gravidade se transfere para baixo e para fora da encosta. Podem ser divididos em translacionais, rotacionais e em cunha, conforme a forma do plano de ruptura. Conforme Silva (2012), este tipo de movimento de massa identificado pelo movimento do solo em declive, sobre áreas finas ou em ruptura com deformidades por cisalhamento. 2.3.4.1 Escorregamento Rotacional Segundo Silva (2012), identificado por um movimento de solo ou de rocha, por meio de uma ou mais áreas de ruptura, ocasionadas pela perda da resistência no corte com seção transversal curva e concavidade voltada para cima. Escorregamentos rotacionais, são particulares de zonas de solos coesos consistentes, como os aterros e rochas muito fraturadas (OLIVEIRA, 2009). 2.3.4.2 Escorregamento translacional ou planar De acordo com Oliveira (2009), ocorrem em solos pouco consistentes, usualmente com um plano de vulnerabilidade e rochas com descontinuações subparalelas à superfície. Os materiais, impulsionados por escorregamentos planares de solo, geralmente encontram-se fluidos, movendo-se com grande velocidade por dezenas de metros nos trechos de maior declive. 2.3.5 Extensão lateral Segundo Silva (2012), “Extensão lateral (lateral spread), identifica-se por um movimento muito lento, de blocos rochosos, relacionado a presença de material de elevada plasticidade entre as descontinuações presentes no maciço”. 2.3.6 Fluência Conforme Silva (2012), “é movimento muito rápido, de massa de terreno composto por um composto de solo com frações de rocha”. 21 2.3.7 Espalhamento É uma submersão da superfície da massa segmentada de material coesivo, associado com uma extensão de massa oriunda de solo ou rocha para uma fração inferior de material menos rígidos (SILVA, 2012). 2.3.8 Corrida de massa Segundo Pereira (2017), identifica-se pela porção de material para a drenagem, associado a água constituindo um líquido viscoso (lama), com alta plasticidade que flui para as partes baixas. Pela sua velocidade e densidade elevadas contém alto poder devastador e enorme raio de atuação. Consequentemente a fonte do material que aflui para a drenagem são escorregamentos que acontecem a montante. Estão relacionados a índices pluviométricos altos. São movimentos que se parecem com avalanches, com grande volume de materiais Para Vanacor (2006), são deslocamentos gravitacionais, rápidos, nos quais os materiais agem como fluídos altamente viscosos. Podendo associar materiais como solos pouco coesos, rocha, matéria orgânica, ar e água, movimentados como um fluído, encosta abaixo. São altamente devastadores e resultam de circunstância conjunta e da confluência de centenas de escorregamentos nas encostas de um determinado vale por ocasião de eventos pluviométricos de excepcional intensidade. Mostra-se grandes dimensões, movimentam grande volume de material e detêm um amplo raio de alcance (da ordem de dezenas de metros até alguns quilômetros). Obtém diversos classificações dependendo das particularidades do material movimentado e das parcelas de velocidade de deslocamento durante o movimento. 2.3.9. Rastejo Os rastejo são deslocamentos lentos, cujo movimento originado ao longo do tempo é mínimo (poucos centímetros/ano), podendo ser contínuos ou pulsantes, estando associados a alterações climáticas sazonais (umedecimento e secagem). Este regime não exibe superfície de ruptura bem determinada (plano de movimentação), assim sendo, os limites entre a massa em deslocamento e o terreno estável são transicionais. (IPT,1991). Segundo Vanacor (2006), caracteriza-se como o lento e contínuo deslocamento dos diversos horizontes de solo. Só é observável em longa duração (cm ou mm/ano). O deslocamento é descontínuo espacial e temporalmente e ocasionado pela tensão 22 cisalhante necessária para originar uma deformação definitiva, mas pequena para originar uma área de cisalhamento 2.4 CAUSAS DOS MOVIMENTOS DE MASSA Segundo Silva (2012), pode-se citar três dispositivos que podem provocar os deslizamentos, podem acontecer isolados ou associados, água (chuva, intempéries), características geomorfológicas (amplitude, cobertura vegetal, perfil das encostas) e atividade sísmica. Entretanto, esses motivos podem variar os aspectos como, a morfologia de terreno, a geologia, o tipo de solo, a declividade da encosta e se há estruturas sobre as áreas atingidas. Dentre todos os indicadores topográficos, a declividade vem sendo usada como o primordial ou muitas vezes o único indicador integrado aos estudos de definição e previsão de áreas instáveis proporcionando, frequentemente distorções na avaliação dos deslizamentos,salientando a relevância da observação de outros indicadores na verificação, A tensão cisalhante no solo ou em outro material inconsolidado geralmente cresce com a elevação da declividade da encosta. Em declividades leves, é esperável uma baixa periodicidade de deslizamentos, pertinente às baixas tensões de cisalhamento relacionados aos baixos gradientes. (VANACOR, 2006). 2.4.1 Água “A água atua também através da introdução do maciço ou em partes dele (vazios, fissuras, trincas, juntas etc.), de pressões hidrostáticas ou hidrodinâmicas, que podem levar à ruptura do talude”. (IPT, 1991, p.25). Segundo Pereira (2017), a atuação da água pode ser direta, com a concentração de água próximo à face interna da contenção, ou indireta, gerando a minoração da resistência ao cisalhamento do maciço correspondente ao acréscimo das pressões intersticiais. Considera-se que grande parte dos acidentes em obras de contenção está associada a concentração de água no maciço, ainda mais quando há ocorrência de uma linha freática no maciço, ampliando significativamente o empuxo total. A concentração de água, por ineficiência de drenagem, tem requisitos de surgir o dobro do empuxo influente 23 O principal agente detonador dos movimentos gravitacionais de massa (rastejo, escorregamentos, quedas, basculamentos e corridas de massa) é a água, e dessa maneira a maioria das movimentações de encostas acontece no período chuvoso. No entanto, a água pode atuar na estabilização de um talude de diversas maneiras. Assim, por exemplo, sua ação pode ser através da elevação do grau de saturação nos solos, diminuindo a resistência destes, especialmente as parcelas de resistência relacionadas às tensões capilares (e às ligações por cimentos solúveis ou sensíveis a saturação). O aumento do peso especifico do solo devido à retenção de parte da água infiltrada é outro condicionante de estabilização que incide nos taludes. (IPT, 1991, p.25). 2.4.1.1 Águas pluviais O lançamento e o acúmulo de águas pluviais advêm da ineficiência de amplitude e funcionamento, ou mesmo, da ocorrência de um sistema de drenagem superficial. Como resultado, as águas pluviais infiltram-se no solo, através de trincas e fissuras, minorando sua resistência e causando a ruptura de cortes e aterros. O problema revela-se ainda mais grave por ocorrências de chuvas fortes e duradouras. (IPT, 1991). 2.4.1.2 Água servidas Frequentemente, os lançamentos de águas servidas nas encostas advêm da ausência de sistemas de esgoto apropriados. Este problema possibilita uma infiltração continua do solo, podendo ocasionar sua saturação e, como resultado, ruptura de cortes e aterros. O problema faz-se mais crítico nos momentos chuvosos, quando a saturação do solo se eleva naturalmente. (IPT, 1991). Ainda segundo IPT (1991), os vazamentos e rompimentos de tubulações da rede de abastecimento de água possibilitam a saturação do solo e a minoração da resistência, contribuindo com a estabilização de cortes e aterros. Este episódio agrava-se quando a rede é improvisada pelos moradores, através de canos e mangueiras impróprios. Nesta condição é comum encontrar vazamentos e rompimentos em pontos diversos do terreno, ordenando um novo cenário relacionado ao fluxo de água no interior do mesmo. 2.4.2 Ação do homem De acordo com Silva (2012), a população geralmente encontra-se em constante expansão e como tal estende-se para novas terras e a resultante criação de locais de habitação, as cidades, vilas e bairros. Estes são os relevantes fatores que levam o 24 acontecimento de deslizamentos. Na concepção destas zonas, em geral, perturbam- se ou oscilam os modelos de estabilização das encostas ou de drenagem e retirada da vegetação. Estes são os motivos mais usuais motivados pelo homem. Nas áreas que antes foram estáveis também estão sujeitos a deslizamentos, advindo a irrigação, escavação, ocupação inapropriada de encostas, drenagem de reservatórios. As erosões em encostas ocupadas ocorrem geralmente devido ás interferências humanas, que provocam uma aceleração destes processos, sendo, nestes casos, conhecidas por erosões antrópicas. Estas interferências decorrem basicamente da alteração da superfície do terreno natural, que promove a retirada da vegetação e a exposição dos solos mais suscetíveis à erosão. Uma característica básica da erosão é a velocidade em que ocorre o processo: lento, porém, de maneira continua e progressiva, evoluindo de pequenos sulcos para grandes ravinas. Esta condição permite uma correção mais fácil e menos custosa, quando solucionada na fase inicial, tornando-se mais complexa e onerosa à medida que o problema se agrava. (IPT, 1991, p.51). 2.4.3 Cobertura vegetal De acordo com Girão, Corrêa e Guerra (2007), independente da importância de motivos naturais como a chuva, declividade do terreno, comprimento da encosta e características do solo, na metodologia de instabilidade de encostas é inquestionável a importância da cobertura vegetal tem um papel como agente natural de grande importância na determinação, ou não, da incidência de processos erosivos e /ou deslocamento de massa em zonas declivosas. Conforme IPT (1991), o resultado da precipitação no solo consiste na etapa primária da erosão, sucedido pelo escoamento da água no terreno quando, então, acontece o regime de erosão oportunamente dito. Portanto, quando se retira a vegetação (qualquer que seja ela), descobre a superfície do terreno natural justamente à ação da precipitação, ocasionando, como resultado, a erosão. Tal circunstância piora, ainda mais, quando se retira a parte superficial do terreno, em geral composto por solo argiloso, que age como uma segunda capa defensora natural contra erosão. 2.4.4 Aterros e cortes Os escorregamentos em aterros estão relacionados a sua concepção de forma inadequada, através da qual o material é unicamente depositado sobre a superfície do terreno ou sobre a vegetação existente, sem compactação. Deste modo, originam- se circunstâncias bastante propicias ao surgimento de caminhos prioridade para a 25 água que, por consequência das precipitações, geram deformações pronunciadas, ocasionando ruptura no aterro. Este problema mostra-se pior quando há acumulo de águas pluviais servidas nos pontos baixos do terreno, como, por exemplo, em mecanismos viário e cruzamentos de linhas de drenagem naturais. Casos menos recorrentes, como depósitos de aterros sobre surgências de água, caracterizam ocorrências mais críticas para a ruptura de aterro. (IPT, 1991). A declividade de cortes em encostas para criação de sistema viários ou para elaboração de residências, mostra-se, ocasionalmente, inclinação e altura elevadas, incompatíveis com a resistência intrínseca do solo, o que ocasiona o acontecimento de escorregamento. Quando o corte encontra o solo de alteração, outros agentes, caracterizadas estruturas residuais da rocha (fraturas e demais descontinuidades), podendo tornar-se a encosta mais vulnerável a escorregamentos, principalmente, quando esta é exposta a ação das águas. No entanto, a resistência do terreno amplia- se quando as inclinações destas estruturas estão voltadas para dentro do talude. (IPT, 1991). 2.4.5 Fossas A infiltração de água no solo, oriunda de fossas, pode gerar o acontecimento de escorregamentos em taludes, advindo a saturação progressiva do solo da encosta. Assim, a quantidade de água infiltrada oscila em virtude do número de fossas e da permeabilidade do solo. Ao passo que o número de fossas e a declividade da encosta crescem, a circunstância mostra-se mais crítica. (IPT, 1991). 2.4.6 Lixo De acordo com IPT (1991), o lixo é um material muito fofo e de extrema porosidade, o que possibilita sua acelerada saturação e demasiado acréscimo de peso, vinculando facilmente seu escorregamento. Dependendo da circunstância, o escorregamentopode envolver apenas o lixo ou também atingir a parte superficial do terreno. A circunstância mostra-se pior quando o lixo é depositado juntamente com as águas servidas, em linhas de drenagem naturais. 26 2.5 MÉTODOS PARA ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS 2.5.1 Drenagem Segundo Borges (1986), a água um dos mais relevantes motivos contribuintes para a estabilização de taludes, os sistemas de drenagem vêm a ser o tratamento mais comumente usados. Sendo sua eficiência inquestionável. O regime de escorregamentos relacionando grandes volumes muitas vezes, só se torna economicamente possível, através da utilização de drenagem. Estes sistemas têm por objetivo tanto a minoração das tenções cisalhantes quanto ao crescimento das forças resistentes do material; dividindo-se em drenagem superficial e subterrânea. Conforme Mikos et al. (2016), o método de drenagem deve ser ponderado nas obras de contenção. Pressões neutras ao longo de potenciais superfícies de ruptura podem se desenvolver, minorando a estabilidade. 2.5.1.1 Drenagem profunda Segundo Bastos (2006), um dos métodos de estabilização de encostas naturais é a drenagem profunda do maciço. Conforme Mikos at al. (2016), a drenagem profunda resume-se na captação de água distante do paramento, para preservar o afloramento pela face, com a utilização de drenos sub-horizontais profundos (DHP). A drenagem de paramento proporciona a organização do fluxo de água que acorda ao paramento pelo maciço. Figura 2 - Drenagem profunda Fonte: (CARVALHO, 1991) 27 2.5.1.1.1 Galerias e túneis Galerias e túneis, são mais aconselhados para grandes escorregamentos. Nas galerias e túneis possibilita-se dispor-se de um sistema secundário de drenagem, através de perfurações realizadas nas suas paredes. (BORGES, 1986). 2.5.1.1.2 Drenos verticais Segundo Pereira (2017), são direcionados a drenar maciços (taludes de corte/aterro) ou encostas naturais, são utilizados tubos de PVC perfurados ou ranhurados, com diâmetro – normalmente realizados - de 50mm, cravados nos taludes após perfuração com equipamento adequado. Pela inconveniência de operação dos equipamentos de perfuração, a primeira linha de drenos é implantada 1,0 m acima da plataforma de terraplenagem. O número de drenos e seu comprimentos refere-se aos estudos hidrológicos e geotécnicos. Conforme Borges (1986), os drenos verticais são poços escavados no solo comumente, cheios com areia, trabalhando de modo a captar a água do solo, sendo esta retirada por bombeamento ou sifonamento interrupto pela superfície, ou sendo dispensada em outro sistema de drenagem profunda. Em zonas excessivamente estratificadas, compostas por camadas de alta permeabilidade e inclinação suave, intervaladas com argila plástica; a realização de drenos verticais em conjunto com drenos sub-horizontais, tem se apresentado muito eficiente (BORGES, 1986). Figura 3 – Drenos verticais Fonte: (CARVALHO, 1991) 28 2.5.1.1.3 Trincheiras Drenantes Segundo Borges (1986), as trincheiras drenantes são estreitas e alinhadas no sentido longitudinal ao talude, objetivando minorar o risco de escorregamento enquanto feita a escavação. A cota inferior deverá atingir a superfície de ruptura, o que é atingido com trincheiras de aproximadamente 2 metros de profundidade, podendo sob certas circunstâncias atingir 6 metros e o intervalo máximo deve ser inferior a 20 metros. As trincheiras drenantes em conjunto, com os drenos sub-horizontais, os métodos mais amplamente utilizados na estabilização de encostas. (BORGES, 1986). Figura 4 – Trincheira drenante Fonte: (CARVALHO, 1991) 29 2.5.1.2 Drenagem superficial Santana (2006) expõe que os projetos de drenagem superficial têm o propósito de melhorar as situações de estabilidade, direcionando a infiltração no solo e a força de percolação pela coleta e direcionamento das águas superficiais do talude para um sistema coletor, levando em conta não só a zona analisada como toda a bacia de drenagem. Um método eficaz para os morros, deverá ser projetado para a micro bacia em questão, para preservar transbordamento nas situações de precipitações intensas. A drenagem superficial se faz pelas linhas d’agua naturais e pelo método formal concebido, que deve atender a forma do relevo para que o escoamento das aguas seja eficiente. Figura 5 – Drenagem Superficial Fonte: (CARVALHO, 1991) 2.5.2 Impermeabilização superficial Segundo Santana (2006), a impermeabilização superficial expõe melhor consequência quando realizada em associação com o retaludamento e a micro drenagem, tratando o talude por inteiro. Ela deverá ser realizada em toda a superfície a ser preservada, estendendo-a para além do topo do talude até o método de drenagem utilizado na crista. Orienta-se a instalação de drenos (barbacãs) que possibilitam a dissipação de excedentes de 30 poro-pressão que poderão acontecer no interior da placa de impermeabilização. (SANTANA, 2006). Figura 6 – Impermeabilização superficial Fonte: (CARVALHO, 1991) 2.5.3 Estacas vivas É uma armação viva, é utilizada em taludes de materiais argilosos ou/e arenosos. São fincadas estacas vivas verticalmente. Cada estaca deve ser cravada no solo, com uma mínima profundidade de 1/3 do seu comprimento. A junção destas estacas é realizada por estacas horizontais de espécies lenhosas com características vegetativas. (SILVA, 2012). Segundo Simão (2013), é um método aplicado nos taludes com a intenção de estabilizar terrenos instáveis ou ancorar diversas tipologias de armações. Aplicando- se no terreno estacas vivas ou ramagens de espécies com uma alta capacidade de propagação vegetativa e o resultado estabilizante deste método, em profundidade, amplia consoante o comprimento da estaca cravada. Quanto maior for a estaca cravada, maior a profundidade a que se desenvolvem as raízes e, deste modo, melhor a estabilidade em profundidade. 31 Figura 7 – estacas vivas Fonte: (Zeh, 1997). 2.5.4 Muro de suporte vivo Segundo Silva (2012), este é um método de estabilização de taludes, que se define por ser uma obra permeável e deformável. Tendo grande funcionalidade podendo assim realizar em situações desfavoráveis, como em taludes com estabilidade minorada. Entende-se por uma construção em madeira compreendida por uma estrutura com formato de caixa, composta por troncos de madeira aplicados perpendicularmente, e no seu interior a instalação de estacas vegetativas ou plantas. Conforme Simão (2013), o muro de suporte vivo tipo “Cribwall” é um dos mais executados em projetos de engenharia natural e paisagística bem como na preservação do solo e em ecossistemas terrestres e aquáticos. Entretanto, o seu sucesso está atrelado da correta observação do processo erosivo, do dimensionamento pertinente da estrutura e do material vivo escolhido a empregar. Este método associa-se ambientalmente muito bem e tem grande relevância estética por causa da ancoragem profunda, ao progresso do sistema radicular das plantas e à sua cobertura vegetal que, durante o tempo, vão trocar a atribuição transitória da estrutura de madeira. 32 Figura 8 – Muro de suporte vivo Fonte: (et al SILVA, 2012) 2.5.5 Grade viva Silva (2012), sendo a grade viva estrutura em madeira, concebida através de troncos de madeira verticais e horizontais, posicionados perpendicularmente entre si, é mantida por prumos de madeira cravados no solo e servindo de suporte à estrutura. Após, realizar à plantação de plantas em torrão ou em raiz nua e de estacas vivas preenchendo, com terreno local a estrutura. Para Simão (2013) traduz-se por grade viva uma estrutura em madeira alcançada através da execução de troncos de madeira horizontais e verticais colocados perpendicularmente. Esta estruturaé assistida por troncos de madeira cravados no solo que servem de sustentação a estrutura. Posteriormente, executando-se à plantação de vegetação e, finalmente, adicionam-se os favos da estrutura com terra vegetal local. 33 Figura 9 – Grade viva Fonte: (Zeh, 1997). 2.5.6 Muro de pedra Segundo Silva (2012), traduz-se em pedras posicionadas manualmente em que a sua resistência atribui-se primordialmente do interligamento dessas pedras. Sendo é cada vez menos recorrente o uso desses muros, particularmente em muros com maior altura, por conta de seu custo alto. Este método refere-se à construção de muros com recurso a pedras amontoadas e justapostas sem o uso necessário de argamassa, cimento ou reboco. Traduz-se na deposição de pedras de grandes dimensões sobre os taludes, e nos espaços vazios entre as pedras, são colocadas estacas vivas. As pedras são ajustadas, usando-se as menores para preencher e calçar os espaços entre as maiores, para se obter uma estrutura rígida com a colocação de material vivo. (SIMÃO, 2013). Este muro demonstra vantagens a facilidade de construção e a dispensa de mecanismos de drenagem, porque o material do muro é drenante. Outra vantagem é o baixo custo, principalmente quando os blocos de pedras são presentes e acessíveis no local. Entretanto, a estabilidade interna do muro necessita que os blocos tenham dimensões aproximadamente regulares, o que gera um valor menor do atrito entre as pedras. (DANZIGER; SARAMAGO; GERSCOVICH, 2016). Muros de pedra sem argamassa deverão ser recomendados exclusivamente na contenção de taludes com alturas de até 2m. A base do muro deve ter largura mínima de 0,5 a 1,0m e deve ser sustentada em uma cota inferior à da superfície do 34 terreno, de modo a minorar a incidência de ruptura por deslizamento no contato muro- fundação. (DANZIGER; SARAMAGO; GERCOVICH, 2016). No que se refere taludes de maior altura (cerca de uns 3m), necessita empregar argamassa de cimento e areia para encher os vazios dos blocos de pedras. Podendo ser usados blocos de dimensões diferentes. A argamassa proporciona maior rigidez no muro, dispensando a sua característica drenante. É recomendado então implantar os mecanismos comuns de drenagem de muros impermeáveis, como exemplo, dreno de areia ou geossintético no tardoz e tubos barbacãs para alívio de poro pressões na estrutura de contenção. (GERSCOVICH, 2016). 2.5.7 Gabião Os gabiões são constituídos por uma caixa pré-fabricada de contenção rígida metálica em rede de arame ou grade de aço enchida, com pedras. Para que possibilite aplicar vegetação durante o enchimento são depositadas camadas de terra vegetal e colocando ramos com características vegetativa ou plantas enraizadas com um comprimento suficiente para que alcancem completamente o solo no tardoz do gabião e assim potencializar as hipóteses de êxito. (SIMÃO, 2013). Segundo Simão (2013), são depositadas no interior dos gabiões estacas vivas com uma organização irregular ou em filas na primeira malha do gabião superior. São estruturas com elevada flexibilidade e permeabilidade, realizando funções de preservação contra a erosão fluvial e atendem no suporte à margem em situação de instabilidade gravítica. Conforme Danziger, Saramago e Gerscovich (2016), os muros de gabiões são compostas por gaiolas metálicas enchidas com pedras ajustadas manualmente e concebidas com fios de aço galvanizado em malha hexagonal com dupla torção. As dimensões comuns dos gabiões são: comprimento de 2m e seção transversal quadrada com 1m de aresta. Tratando-se de muros de grande altura, gabiões mais baixos (altura = 0,5m), que mostra-se maior rigidez e resistência, devendo ser depositados nas camadas inferiores, onde as tensões de compressão são mais relevantes. Para muros longos, gabiões com comprimento de até 4m podendo ser usado para acelerar a construção. A rede metálica que compreende os gabiões mostra resistência mecânica alta. 35 Figura 10 - Gabião Fonte: (CARVALHO, 1991) 2.5.8 Muros de concreto ciclópico ou concreto gravidade Segundo Silva (2012), são comumente utilizados para conter pequenos desníveis, em geral inferior a 5m. São estruturas corridas que combatem os impulsos horizontais por meio do seu próprio peso. Podendo ser concebido por pedra ou betão, pneus utilizados ou gabião. Para Danziger, Saramago e Gerscovich (2016) são geralmente viáveis economicamente unicamente quando a altura não superar 4 metros. O muro de concreto ciclópico é uma estrutura concebida através do enchimento de uma fôrma com concreto e blocos de rocha de dimensões diferentes. Por causa da impermeabilidade deste muro, é importantíssimo a realização de um sistema apropriado de drenagem. A sessão transversal é comumente trapezoidal, com largura da base de 50% da altura do muro. A especificação do muro com faces inclinadas ou em degraus poderá proporcionar uma economia relevante de material. Para muros com face frontal plana e vertical, devendo-se fazer necessário uma inclinação para trás (em 36 direção ao retro aterro) de pelo menos 1:30 (cerca de 2 graus com a vertical), objetivando a evitar a sensação ótica de uma inclinação do muro na direção do tombamento para a frente. Os furos de drenagem deveram ser dispostos de modo a reduzir o impacto visual relacionado às manchas que o fluxo de água causa na face frontal do muro. Uma alternativa é realizar a drenagem na face posterior (tardoz) do muro mediante uma manta de material geossintético (tipo geotêxtil). (DANZIGER, SARAMAGO; GERCOVICH, 2016). Figura 11 – Muro de concreto ciclópico ou gravidade Fonte: (CARVALHO, 1991) 2.5.9 Muros de pneus Conforme Danziger, Saramago e Gerscovich (2016), são concebidos do deposito de camadas horizontais de pneus, amarrados entre si com corda ou arame e enchidos com solo compactado. Atuam como muros de gravidade e demonstram vantagens a reutilização de pneus descartados e a flexibilidade. A utilização de pneus usados em obras geotécnicas mostra-se como uma alternativa que une a elevada resistência mecânica do material com o baixo custo, comparando aos materiais usuais. Sendo um muro pesado, os muros de solo-pneus estão restrito a alturas 37 inferiores a 5m e à necessidade de espaço para a construção de uma base com largura da ordem de 40 a 60% da altura do muro. Portanto, devemos salientar que o muro de solo-pneus é uma estrutura flexível e, neste caso, as deformações horizontais e verticais poderão ser superiores às convencionais em muros pesados de alvenaria ou concreto. Portanto, não se recomenda a execução de muros de solo-pneus para contenção de terrenos que atentem ao suporte a obras civis pouco deformáveis, como exemplo, estruturas de fundações ou ferrovias. 2.5.10 Muros de flexão Muros de Flexão são estruturas mais esguies com segmento transversal em formato de “L” que resistem aos empuxos por flexão, utilizando parte do peso próprio do maciço, que se sustenta sobre a base do “L”, para continuar em equilíbrio. Geralmente, são concebidos em concreto armado, apresentando-se inviável economicamente para altura superiores 5 a 7m. A laje de base geralmente mostra largura entre 50 e 70% da altura do muro. A face atua à flexão e se preciso poder adotar vigas de enrijecimento, tratando de alturas superiores. Para muros com alturas maiores de 5 m, é recomendado o uso de contrafortes (ou nervuras), para melhorar a estabilidade contra o tombamento. No caso de laje de base interna, sob o retro aterro, os contrafortes deverão ser convenientemente armados para resistir a esforços de tração. Tratando-se de laje externa ao retro aterro, os contrafortes atuam à compressão. Esta formação é menos comum, pois causa perda de espaço útil a jusante da estrutura de contenção. Os contrafortes geralmente espaçados de cercade 70% da altura do muro. Muros de flexão podendo ser ancorados na base com tirantes ou chumbadores (rocha) para melhorar as circunstâncias de estabilidade. Esta alternativa de projeto poderá ser executada quando na fundação do muro acontece material competente (rocha sã ou alterada) e quando há restrição de espaço disponível para que a base do muro mostre as dimensões precisas para a estabilidade. (DANZIGER, SARAMAGO; GERCOVICH, 2016). 38 Figura 12 – Muro de flexão Fonte: (CARVALHO, 1991) 2.5.11 Muros de sacos de solo-cimento Segundo Silva (2012), estes muros são constituídos por camadas constituídos sacos de poliéster ou correspondentes, enchidos por cimento-solo ordenado de 1:10 a 1:15 (em volume). Podendo ser utilizados para conceber muros de gravidade ou para preservar o nível superficial do talude. Outra opção a este tipo de muro na contenção de taludes é o seu uso compactado em camadas, de modo a ocasionar uma faixa externa ao talude, que após da reação do cimento, mostra-se menos erodível e mais resistente. Conforme levantado por Danziger, Saramago e Gerscovich (2016), o solo utilizado é primeiramente sujeito a um peneiramento em uma malha de 9mm, para a extração dos pedregulhos. Posteriormente, o cimento é espalhado e misturado, acrescentando-se água em quantidade 1% superior a correspondente à umidade boa de compactação proctor normal. Depois da homogeneização, a composição é depositada em sacos, com enchimento até dois terços do volume utilizável do saco. Executando então o fechamento mediante costura manual. O ensacamento do 39 material facilita o transporte para o local da obra e torna desnecessário o uso de fôrmas para a realização do muro. Em loco, os sacos de solo-cimento são organizados em camadas depositadas horizontalmente e, posteriormente, cada camada do material é compactada para a redução o volume de vazios. A disposição dos sacos de uma camada é desencontrado em relação à camada imediatamente inferior, com a intenção de garantir um maior Inter travamento e, resultando, uma maior densidade do muro. A compactação é geralmente executada manualmente com soquetes. As faces externas do muro poderão receber uma proteção superficial de argamassa de As faces externas do muro podem receber uma proteção superficial de argamassa de concreto magro, para proteger contra o ataque erosivo de ventos e águas superficiais. (DANZIGER, SARAMAGO; GERCOVICH, 2016). Figura 13 – Muros de saco de solo-cimento Fonte: (CARVALHO, 1991) 40 2.5.12 Retaludamentos Retaludamentos são obras de estabilização denominadas por modificações na geometria dos taludes, exclusivamente mediante de cortes nas camadas superiores da encosta, para alívio da carga ali influente. Ocasionalmente também são realizados aterros compactados na base dos taludes, que atuam como uma carga estabilizadora no trecho inferior da encosta. (IPT, 1991). Os retaludamentos poderão compreender desde camadas limitadas da encosta até alterações de todo o perfil do talude e, para sua realização, precisam de espaço disponível pertinente. As inclinações e alturas finais dos taludes deverão ser utilizadas em projeto, concebidos através de estudos geológicos-geotécnicos do local e de cálculos de estabilidade. (IPT,1991). Figura 14 - Retaludamento Fonte: (CARVALHO, 1991) 2.5.13 Escadas d’água Segundo IPT (1991), as escadas d’água são canais abertos ou fechados, elaborados em formato de degraus nos taludes de corte e aterro. Sua maior vantagem sobre as canaletas ou tubos de concreto é a de direcionar grandes volume de água em fortes inclinações, sem problemas de erosão no concreto e sem a precisão de caixas de dissipação. 41 A precisão de extração da água da valeta de preservação de corte caixa coletora de um bueiro de greide ou para a sarjeta poderá ocorrer, na prática, por causa das seguintes características: quando o crescimento da capacidade de vazão força a concepção de seguimento com grandes dimensões; quando o terreno a montante da valeta demonstra um talvegue secundário bem definido ocorrendo o acumulo de água num mesmo local; quando o perfil longitudinal da valeta mostra-se sinuoso com diferentes pontos baixos, forçando, para que ocorra em escoamento contínuo, grandes profundidades da valeta. Mediante o mecanismo de saída d´água da valeta de preservação de corte para a plataforma é usualmente descriminado descida d’agua ou escada hidráulica. (PEREIRA, 2017). Figura 15 – Escada D’agua Fonte: (CARVALHO, 1991) 42 2.5.14 Caixas de dissipação e caixas de transição Conforme IPT (1991) nas escadas d’água, são elaboradas canaletas de tubos de concreto, em condições de mudanças bruscas no sentido do escoamento ou de união de canaletas de drenagem ou tubulação com segmentos transversais variados. No caso de encostas com declividades abruptas, que requerem grandes volumes de corte para execução de uma escada d’água, podendo escolher por uma drenagem combinada, com canaletas e tubos de concreto relacionados a caixas de transição. (IPT,1991). Figura 16 - Caixas de dissipação e caixas de transição Fonte: (CARVALHO, 1991) 43 2.5.15 Atirantamentos Conforme Mikos at al. (2016), dentre as alternativas tradicionais de estabilização de maciços de solo e rocha, são usados os muros de arrimo, que se contrapõe aos empuxos verticais com peso próprio, ou por flexão, com carência de armadura. Os muros poderão ser elaborados de vários materiais, como: alvenaria, concreto, pedras, sacos de solo-cimento, gabiões, pneus, entre outros. Entretanto, essas alternativas poderão se tornar inviáveis especialmente para grandes desníveis e relacionado ao grande volume de escavações. Desta maneira, poderá ser usada barras de aço no solo envolvidas por calda de cimento, como o solo grampeado, de modo passivo, e a cortina atirantada, com elementos ativos, sem movimentações indesejáveis. Segundo Danziger, Saramago e Gerscovich (2016), as primeiras obras de contenção cortinas atirantadas foram realizadas no Rio de Janeiro, em Copacabana, na estrada Rio Teresópolis e na estrada de Grajaú-Jacarepaguá, no fim de 1957. Para IPT (1991), o atirantamento compreende os tirantes isolados e as cortinas atirantadas. Os tirantes são fios, barras ou cordoalhas de aço projetados para conter massas de solo (geralmente, em corte) ou blocos de rocha, mediante de uma ação transmitida ao maciço e ocasionada pela pro tensão destes elementos. Uma das extremidades do tirante é presa em área estável do maciço, através de injeção de calda de cimento que forma o bulbo de ancoragem. A extremidade externa é presa a um painel de concreto armado, equipado de drenos. Para a contenção de grandes massas de solo, utilizam-se cortinas atirantadas, constituídas por um grupo de painéis de tirantes. Seu objetivo de funcionamento é igualmente o mesmo dos tirantes isolados. Segundo, Danziger, Saramago e Gerscovich (2016), as cortinas atirantadas são estruturas de contenção que tem uma parede de concreto armado (geralmente, vertical), apesar de tirantes, que são ancorados no terreno numa profundidade em que ele seja estável, sem eventualidade de ruptura ou deslocamentos indesejáveis. Já os tirantes são tracionados, por macaco hidráulico, até uma carga estimada em projeto (carga de incorporação) e presas na parede de concreto através de um mecanismo de placas e porcas. Essa carga nos tirantes ficará influindo contra a parede de concreto e será o carregamento culpado por se opor ao empuxo e assegurar a estabilidade do solo arrimado. Os tirantes poderão ser monobarras de aço, cordoalhas ou fios 44 As estruturas com solo grampeado e cortina atirantada apresentam elementos enterrados no solo e estão continuamente sujeitos a fatores que degradam sua integridade estrutural. Desse modo, é importantegarantir uma boa execução em obras novas, com proteção anticorrosiva eficiente nos grampos e tirantes de acordo com o potencial corrosivo do solo. Também deve-se realizar acompanhamento periódico e manutenções eventuais ao longo da vida útil das contenções. Falhas podem gerar perdas de vidas humanas, comprometer a segurança de pessoas e veículos em circulação próximo a estrutura, afetar construções adjacentes, e pode gerar elevados custos sociais e econômicos. Deve-se atentar as características do paramento, que podem indicar a presença de água e umidade no maciço, tais como: manchas superficiais, eflorescências, musgos, líquens, vegetação e a própria surgência de água pela estrutura ou juntas. A presença de água no maciço além de gerar uma carga extra na contenção, também facilita o desenvolvimento de processos corrosivos nas barras de aço, principalmente próximo ao paramento. Essa manifestação pode ser identificada com manchas avermelhadas de ferrugem, corrosão na cabeça do tirante e capacete de concreto trincado. Procedimentos simples como inspeções visuais e manutenção da estrutura de contenção e do sistema de drenagem devem ser frequentes, de modo a evitar obras de intervenção e garantir a estabilidade e segurança da contenção. MIKOS AT AL. (2016, P 11). Figura 17 - Atirantamentos Fonte: (CARVALHO, 1991) 45 2.5.16 Compactação Segundo Caputo (1988), compreende-se por compactação de um solo, o método manual ou mecânico que objetiva minimizar o volume de seus vazios e, majorar sua resistência, fazendo-o mais estável. Compreendem de uma execução simples e de grande relevância pelos seus significativos resultados sobre a estabilização de maciços terrosos, associando-se, intimamente, com os problemas de pavimentação e barragens de terra. A compactação de um solo objetiva melhorar suas capacidades, não só quanto à resistência, mas, também, nos parâmetros: permeabilidade, compressibilidade e absorção d'água. No estado atual de conhecimento a respeito do assunto, entende-se que o aumento do peso específico de um solo, resultante da compactação, depende primordialmente da energia utilizada e do teor de umidade do solo. 2.6 LEGISLAÇÃO SOBRE OCUPAÇÃO DE ENCOSTAS Segundo a Constituição da República Federativa do Brasil (1988): Art. 30. Compete aos Municípios: I. legislar sobre assuntos de interesse local; II. suplementar a legislação federal e a estadual no que couber; III. instituir e arrecadar os tributos de sua competência, bem como aplicar suas rendas, sem prejuízo da obrigatoriedade de prestar contas e publicar balancetes nos prazos fixados em lei; IV. criar, organizar e suprimir distritos, observada a legislação estadual; V. organizar e prestar, diretamente ou sob regime de concessão ou permissão, os serviços públicos de interesse local, incluído o de transporte coletivo, que tem caráter essencial; VI. manter, com a cooperação técnica e financeira da União e do Estado, programas de educação infantil e de ensino fundamental; (Redação dada pela Emenda Constitucional nº 53, de 2006) VII. prestar, com a cooperação técnica e financeira da União e do Estado, serviços de atendimento à saúde da população; VIII. promover, no que couber, adequado ordenamento territorial, mediante planejamento e controle do uso, do parcelamento e da ocupação do solo urbano; IX. promover a proteção do patrimônio histórico-cultural local, observada a legislação e a ação fiscalizadora federal e estadual. Conforme IPT (1991) a organização da ocupação de encostas tem sido objetivo de normas, convertidas em diplomas legais, deliberados pelo poder público. A situação é abordada de uma forma mais direta pela Lei Federal n° 6.766/79 (Lei Lehmann) que tem sobre o parcelamento do solo urbano. Há outras particularidades da legislação, no que se refere a preservação da biota, qualidade das águas, proteção 46 e estabilização de taludes e encostas. Os aspectos relacionados a estas questões são citados em vários outros diplomas, sendo imprescindível que sejam respeitas. A constituição Federal estabelece que a política urbana deverá ser realizada pelo Poder Público Municipal, com a intenção de organizar o completo desenvolvimento das funções sociais da cidade e assegurar o bem-estar de seus habitantes. Nos Municípios com mais de 20 mil habitantes é obrigatória a execução de Plano Diretor, lei municipal dirigida a conduzir e organizar o desenvolvimento da cidade, além do Plano Diretor, os Municípios deverão ampliar suas próprias leis de parcelamento, uso e ocupação do solo, bem como seu código de Edificações. (IPT, 1991). Na legislação habitual, acontece o desmembramento dos aspectos da ocupação em diversos assuntos, tratados por diplomas característicos. (IPT,1991). A Lei Lehmann, já mencionada anteriormente, trata do parcelamento do solo em zonas urbanas ou de expansão urbana, assim definidas por lei municipal, podendo ser realizado através de loteamento ou desmembramento de glebas. O parcelamento em encostas só será permitido quando as exigências das autoridades competentes forem atendidas, podendo não ser permitido, desde que localizado em terrenos com declividades igual ou superior a 30%, em áreas de preservação ecológica, onde a poluição impeça condições sanitárias suportáveis ou onde as condições geológicas desaconselhem a edificação. Há ainda requisitos mínimos que os loteamentos devem atender: conter sistemas de circulação, equipamentos urbanos e comunitários (escolas, postos de saúde, creches e similares), e espaços livres de uso público, além de reservar uma faixa mínima de 15 metros ao longo das águas correntes e dormentes, rodovias, ferrovias e dutos, e harmonizar-se com a topografia local. Quando o parcelamento ocorrer em áreas limítrofes entre Municípios, áreas de proteção de mananciais, unidades de conservação ambiental ou regiões metropolitanas, o exame de anuência prévia para aprovação de loteamento ou desmembramento pelo Município caberá ao Poder Público Estadual. (IPT,1991, p.206/207). No que se refere a preservação da biota, os maiores diplomas legais da legislação federal são o Código Florestal e a Lei de Proteção a Fauna. Deverá ser protegida, em caráter permanente, toda vegetação natural existente em faixas ao longo dos rios, cuja distância mínima depende da largura do mesmo. Assim, deverá ser protegida toda vegetação existente ao redor de lagoas, lagos e reservatórios d’água naturais ou artificias, nascentes ou olhos d’água, topo de morros, montes, montanhas ou serras, encostas com declividades superior a 45°, restingas (com fixadoras de dunas ou estabilizadoras de mangue), bordas de tabuleiros ou chapadas, altitudes superiores a 1800 m, regiões metropolitanas, ou quando Poder Público determinar. Em encostas com declividade entre 25° e 45°, a vegetação só poderá ser 47 extraída quando em método de uso racional objetivando rendimentos definitivos. Além da flora, também são preservadas por lei toda e qualquer espécie da fauna que viva fora do cativeiro, como, por exemplo, fauna silvestre. (IPT,1991). Segundo IPT (1991), um aspecto que deve ser abordado é referente a responsabilidade civil, na ocorrência de danos ou problemas ocasionados pela ocupação inapropriada de encostas. Refere-se de um aspecto jurídico; neste caso, a solução dependerá sempre de interpretação da justiça que, após a averiguação dos autos, dará o seu parecer final. O aspecto da responsabilidade é julgada situação a situação e, dependendo da circunstância que aconteceu o dano ou acidente, o julgamento poderá ou não condenar o autor a pena devida. O culpado por um dano é o seu autor, seja esta pessoa física ou jurídica particular. O Poder Público será nomeado conjuntamente por omissão, já que é de sua responsabilidade fiscalizar as obras e determinar as regras convenientes as suas singularidades no que se refere a utilização e
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