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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Av: Dom José Gaspar, 500 Coração Eucarístico Belo Horizonte - MG - CEP 30535-901 Tel.: (0**31) 3319-4444 – Fax: (0**31) 3319-4225 - 1 - FUNÇÃO: ENGENHARIA CIVIL ÁREA DE CONHEC.: INFRA-ESTRUTURA VIÁRIA AULAS Nº: 06 – TEÓRICA PROF.: HENRIQUE J. RAAD (henriquejraad@yahoo.com.br) 1. TEÓRICA: Rodovias e Ferrovias (continuação) / Reconhecimento Os temas estudados neste tópico serão: 1. Necessidades de implantação de vias; 2. terminologias e classificações ferroviárias; 3. composição da infra-estrutura e da superestrutura ferroviárias; 4. infra-estrutura de rodovias e ferrovias; 5. declives e deslizamentos de solo; 6. Estruturas de contenção de encostas e solos. 7. Tipos de reconhecimento para construção de uma rodovia ou ferrovia. Necessidades de implantação de vias Uma estrada possui grande influência econômica, política, social e ecológica sobre a região por ela atravessada. A circulação rápida de produtos, possibilitando a exploração de regiões até então abandonadas, a ligação de pólos potencialmente ricos através de estradas, permitindo a consolidação da economia regional, o desenvolvimento e a exploração do turismo, entre outros, são aspectos que necessitam de forma direta da implantação de vias e modais de transporte. Social e politicamente, é fato que a abertura de novas estradas possibilita o alargamento das fronteiras internas, com a formação de novas comunidades, e readequação populacional no espaço. Ecologicamente, a estrada pode alterar com grande intensidade um ou mais conjuntos de ecossistemas, primeiro pela sua construção (com alteração do solo e relevo da região de passagem) e segundo por permitir o desbravamento e exploração de regiões primariamente “inacessíveis”. A construção de uma estrada é, portanto, um fenômeno de intervenção humana com grande influência em condições de vida de populações e em impactos ambientais a curto, médio ou longo prazos, sendo importantíssima a confecção de projetos eficientes e que agrupem satisfatoriamente o maior número de variáveis possível. Terminologia e normas brasileiras para ferrovias No Brasil, as ferrovias obedecem às normas e manuais de procedimento e execução desenvolvidas pelo DNIT e, para os assuntos não previstos por este órgão, adota-se comumente normas internacionais, como, por exemplo, normas da “AREA” (American Railway Enginering Association). Classificação de ferrovias Antes de se entender as classificações das ferrovias, é importante conhecer os conceitos dos elementos constituintes destas. BRINA define a via férrea como uma estrutura viária composta basicamente por duas categorias gerais de construção: a. A infra-estrutura; b. b. A superestrutura “Ao conjunto formado pelos trilhos, pelos dormentes, pelo lastro e, se for o caso, pelo sub-lastro, é dada a denominação de Superestrutura ou Via Permanente. Tudo que estiver sob a superestrutura denomina-se simplesmente de Infra- estrutura (figura 1) e, com a exclusão dos casos excepcionais (pontes, por exemplo), a Infra-estrutura constitui-se, ao mesmo tempo, também o leito ferroviário. Normalmente esse leito é formado por corte ou aterro do terreno original. A camada superficial da Infra-estrutura é denominada de coroa ou plataforma do leito ferroviário” [SCHRAMM]. “A linha férrea, ou simplesmente linha, conjunto formado pelos trilhos e dormentes e, excepcionalmente, também denominado Grade, não está assentada rigidamente ao solo; podemos, de certa forma, considerá-la como que flutuando no lastro” [SCHRAMM]. PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 2 - Figura 1: Corte Transversal da superestrutura (Fonte SCHRAMM) Composição da Infra-estrutura ferroviária A infra-estrutura ferroviária é constituída por diversos elementos que, em conjunto, atuaram garantindo estabilidade para a superestrutura, entre eles: a. Drenagem; b. Obras de arte correntes: 1. Bueiros; 2. Sarjetas; 3. Drenos; 4. Outros b. Obras de arte especiais: 1. Pontes e viadutos; 2. Túneis; 3. Obras de contenção (cortinas atirantadas, muros de arrimo, gabiões, etc.) c. Terraplenagem (corte e aterro) Composição da Superestrutura ferroviária A superestrutura ferroviária constitui-se por: lastro e sub-lastro, dormentes, trilhos e acessórios dos trilhos. Lastro e sub-lastro Lastro e sub-lastro são os elementos da superestrutura das estradas de ferro situados entre os dormentes e a plataforma que tem por funções principais [BRINA]: 1. Distribuir sobre a plataforma da via os esforços resultantes das cargas dos veículos, de forma a minimizar a pressão recebida dos dormentes através de distribuição interna de tensões com aumento da área de exposição de cargas na plataforma (produzindo uma carga unitária menor na plataforma); 2. Constituir suporte elástico (até certo limite) atenuante das vibrações resultantes do fluxo do material rodante; 3. Gerar superfície contínua e uniforme para o assentamento dos trilhos, suprindo as deficiências de nivelamento da plataforma; 4. Impedir o deslocamento dos dormentes nos sentidos longitudinal e transversal; 5. Garantir a drenagem da superestrutura. Para que um lastro desempenhe bem suas funções será necessário que o mesmo possua as seguintes qualidades [BRINA]: 1. Ter resistência suficiente aos esforços transmitidos pelos dormentes; 2. Possuir elasticidade, mesmo que limitada, para abrandar os choques; 3. Ter dimensões que permitam ao lastro interpor-se entre os dormentes e debaixo dos mesmos, preenchendo as depressões da plataforma da linha e permitindo um perfeito nivelamento dos trilhos; 4. Ser resistente aos agentes atmosféricos (intempéries); 5. Deve ser altamente permeável de forma a permitir uma satisfatória drenagem da via; 6. Não produzir pó pela vibração de utilização, visto que as poeiras, além de gerar incômodo para os usuários da via (passageiros), aceleram o desgaste do material rodante quando penetra nas peças móveis (rodas, mancais, alavancas, eixos, etc.) aumentando o atrito interno. PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 3 - São utilizados no lastro materiais fragmentados com granulometria sistematicamente graúda de forma a evitar o carreamento de partículas por ação da água ou do ar. Dentro desta conceituação, em se tratando de nomenclaturas, as adotadas para as ferrovias seguem as mesmas regras das descritas para as rodovias (radiais, longitudinais, transversais, diagonais e de ligação). A designação das ferrovias também segue a mesma regra adotada para rodovias, sendo elas nomeadas como EF-XXX, sendo: • O primeiro algarismo variando entre 0 e 4 para, respectivamente, radiais, longitudinais, transversais, diagonais e de ligação; • Os dois últimos algarismos seguem a mesma regra para as rodovias. As ferrovias podem ainda ser classificadas: • Quanto à bitola (distância entre os boletos dos trilhos, medidos 12 mm abaixo de uma reta tangente à superfície superior destes): 1. larga, se a bitola for maior do que 1,435 metros; 2. normal, se a bitola for igual a 1,435 metros; 3. estreita, se a bitola for menor do que 1,435 metros; • Quanto a sua importância: 1. Troncais; 2. Secundárias; 3. Ligações / Ramais Características de rodovias e ferrovias. Como características das ferrovias, citam-se: • Geométricas:1. Planta (eixo); 2. Perfil longitudinal (greide); 3. Seção transversal (plataforma). • De inclinação: 1. Planos – desnível por km ≤ 8 m; 2. Ondulados – 8 m < desnível por km ≤ 20 m; 3. Montanhosos – desnível por km > 20 m. Obras de arte utilizadas em infra-estrutura de rodovias e ferrovias Obras de arte para apoio à execução de estradas ou ferrovias são construções realizadas com a finalidade de garantir a estabilidade, o bom funcionamento e a viabilidade planialtimétrica das plataformas que virão a servir as superestruturas dos diversos pavimentos e vias permanentes. São divididas em obras de arte especiais, cuja execução requer detalhamento e execução específicos por se classificarem como serviços de grande porte (pontes, viadutos e grades contenções), e obras de arte correntes, que são os elementos que tem a finalidade de complementar o bom funcionamento e a segurança das plataformas (como sistemas de drenagem e contenções simples). As pontes são elementos construtivos que visam vencer vãos com desníveis excessivos que impossibilitam a transição contínua de via sem a utilização de grandes desvios de rota. São utilizadas para passagem de vias em talvegues, união de picos montanhosos, transposição de vales brejosos e braços de mar e ligação de qualquer tipo de trecho com características de talvegue. Os viadutos são elementos construídos com a finalidade de transposição de vias (de qualquer tipo) com a utilização de planos diferentes. Túneis são elementos que funcionam como atalhos para transposição de montanhas sem a necessidade de contorno destas ou desvios de longa distância. PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 4 - Contenções são construções que se destinam a garantir a estabilidade de sólidos ou líquidos quando estes não são naturalmente estáveis em trechos de intervenção humana. As contenções são realizadas por meio de diversas técnicas diferentes, entre elas: 1. Muro de arrimo; 2. Cortina atirantada; 3. Gabião; 4. Contenção com sacos de areia; 5. Biomantas; 6. Contenção com Pneus; 7. Redução de inclinação de taludes; 8. etc. Bueiros são caixas equipadas com grelhas com a finalidade de receptação de águas da superfície de um pavimento ou plataforma e lançamento deste a caixas de passagem ou tubulações de escoamento. Sarjeta é o canal triangular longitudinal construído às margens de via ou plataforma com o objetivo de conduzir as águas de superfície até objeto receptor (bueiros, por exemplo); Drenos são dispositivos utilizados para retenção de água do solo no sentido de impedir o seu processo de ascensão por capilaridade ou pressão hidrostática. São colchões construídos sob as plataformas dos pavimentos isolando as mesmas de solos com grande teor de umidade ou presença excessiva de água livre. Poço de visita é um dispositivo auxiliar implantado em redes de águas pluviais com a finalidade de interligar as tubulações a bocas de lobo (bueiros), as mudanças de direção, declividade e diâmetro entre trechos e também permitir a inspeção e limpeza das redes. Rede tubular de drenagem são as redes de canalização das águas pluviais correntes, sendo executadas comumente com tubulações de concreto ou em PVC Helicoidal. Caixas de passagem são dispositivos utilizados para interligação de tubulações com bocas de lobo e trechos de desnível, quando não for possível a utilização de poço de visita, sendo também utilizadas para interligar trechos com mudança brusca de direção. Canaletas são dispositivos de drenagem superficial aplicado principalmente no direcionamento das águas nos taludes dos cortes e aterros para evitar erosão. Minitúnel é um elemento executado para travessias, canalizações e redes de drenagem sob plataformas de vias. Canal de concreto armado e bueiros celulares são canais destinados à passagem de águas sob as vias em travessias de talvegues, ou à condução da água em talvegues ao longo de vias ou sob elas. Descida d’água é um dispositivo de drenagem destinado a conduzir águas superficiais em taludes controlando o fluxo e a velocidade da mesma de forma a reduzir seu impacto no pé-de-encosta e sua consecutiva ação erosiva. Podem ser do tipo calha ou do tipo degrau [RAAD]. Declives e Deslizamentos O perfil topográfico de uma região está constantemente sujeito à ação de fatores naturais modificadores, como a gravidade, o vento, a chuva, a ação sísmica, entre outras, bem como a fatores externos, como a ação humana modificadora. Tais ações resultam em muitos casos em problemas de deslizamentos de terra, pois uma região afetada por um fator modificador tende sempre a buscar uma condição de equilíbrio. A ação humana transformadora, que invariavelmente interrompe um ciclo natural de mudança, pode ocorrer de várias formas, entre elas [FELD E CARPER]: • Escavações em terreno natural gerando inclinações artificiais; • Impermeabilização do solo; • Compactação do solo; PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 5 - • Execução de aterros; • Execução de muros e sistemas de retenção em taludes naturais ou artificiais; • Mudança do nível do lençol freático; • Mudanças na composição de solos (aterros sanitários, por exemplo). FELD E CARPER ressaltam ainda que uma região relativamente segura pode tornar-se vulnerável aos perigos geológicos devido ao fato de que os processos de movimentações de solo naturais e artificiais são freqüentes. FARAH, definindo os escorregamentos como movimentos gravitacionais bruscos de massa envolvendo solo ou solo e rocha, ressalta que estes são potencializados, na natureza (e em grande intensidade no Brasil), principalmente pela ação das águas de chuva. A geóloga e professora da UFMG, Maria Giovana Parizzi, explica em entrevista dada ao Jornal Manuelzão (UFMG) que escorregamentos são fenômenos associados à gravidade, e durante um período de chuva a água infiltra no terreno aumentando o peso do material, que cai pela gravidade. É um fenômeno que acontece naturalmente, mesmo em matas. Mas, em muitos casos, o homem pode provocar e acelerar deslizamentos: os cortes que as pessoas fazem quando preparam o terreno para construir as casas são completamente inadequados. São cortes que expõem alguma estrutura da rocha, provocando uma situação de desequilíbrio. Além das obras inadequadas, outro fator muitas vezes associado aos deslizamentos é a erosão, que, por sua vez, está associada à ausência de cobertura vegetal. Se uma área está sem vegetação, a chuva começa a ter um impacto direto no solo e a arrancar partículas deste. A água vai escoando e erodindo o terreno. Formam-se então buracos, valas, onde, muitas vezes, ocorrem escorregamentos. É importante saber que tipo de vegetação é melhor para proteger o solo, pois dependendo do que se planta pode-se favorecer o escorregamento. É o caso, por exemplo, de bananeiras, que têm raízes rasas e colaboram para a retenção de água superficialmente no solo, favorecendo deslizamentos [TORRES]. Figura 2: Deslizamento de encosta. É possível, porém, utilizar-se de técnicas de previsão de instabilização para anular ou amenizar as conseqüências de um deslizamento de terras. Um estudo fotográfico de uma região, por exemplo, indicará mudanças de condições topográficas e seus resultados quanto à facilitação da ocorrência dos deslizamentos, podendo prever superficialmente possíveispontos de instabilidade [FELDER e CARPER]. Outra técnica de previsão de instabilização é a chamada Carta de Risco, que consiste num instrumento utilizado para classificar o solo, quanto à estrutura, litologia e geomorfologia, fornecendo suas características e comportamento diante diversas situações, possibilitando a prevenção de futuros problemas e correção dos já existentes. Em obras civis onde ocorre a previsão de estabilidade de taludes, os mapas e cartas úteis são desenvolvidos durante os trabalhos de mapeamentos básicos, utilizados para avaliar as condições da obra em questão. A escala utilizada é de 1:50.000. Para avaliações ambientais utiliza-se cartas e ou mapas em escalas que variam de 1:1.000.000 até 1: 5.000 em função dos problemas ambientais detectados. A elaboração das cartas geológicas requer cuidado quanto à cartografia e devem considerar: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 6 - • precisão espacial; • conteúdo com base nos estudos dos componentes do meio físico objetivamente envolvidos pelo projeto; • elaboração por equipe de profissionais da Geologia de engenharia, com conhecimentos relacionados à obra ou a solução de um problema específico. Além das cartas de risco, pode-se citar, ainda, o SIG – Sistema de Informações Geográficas (Geographic Information System – GIS), que objetiva automatizar informações para facilitar a integração de dados coletados de fontes heterogêneas, de forma transparente ao usuário final. Um SIG é composto por um conjunto de programas, equipamentos, metodologias, dados e pessoas (usuários), perfeitamente integrados, de forma a tornar possível a coleta, o armazenamento, o processamento e a análise de dados georreferenciados, bem como a produção de informação derivada de sua aplicação. A multiplicidade de usos e visões possíveis desta tecnologia e suas perspectivas interdisciplinares de sua utilização levam a integração, numa única base de dados, de informações geográficas provenientes de fontes diversas, como também oferecem mecanismos para recuperar, manipular e visualizar estes dados, através de algoritmos de manipulação e análise. O primeiro SIG foi desenvolvido por volta de 1970 como resposta para a necessidade de armazenagem, análise e relatório sobre informações geográficas, permitindo a geógrafos planejadores e profissionais de outras áreas a utilização da análise de dados espaciais ou geográficos para automatizar métodos manuais maçantes. Até 1970 haviam muitos softwares cartográficos, mas não existia integração entre as funções oferecidas pelo SIG. A análise eficaz de tais ferramentas depende diretamente da aplicação de conhecimentos históricos e das conquistas científicas das engenharias de solos. GREENFIELD E SHEN citam como variáveis de estabilidade a geometria da inclinação, o tipo de solo, o caráter do lençol freático, a resistência das camadas superficiais mais fracas, entre outras. FELDER E CARTER incluem a estas, como razões para um deslizamento, os seguintes aspectos: • o peso da massa de solo de um talude; • o fluxo de água, agente redutor da “resistência de tesoura” do solo, proveniente de irrigação, tubulações de água ou outras fontes; • carregamento dinâmico gerado por um terremoto; • ação erosiva; • cortes de terreno na base do talude. Cada um destes fatores é, assim, responsável por uma parcela dos eventos de deslizamento em todo o mundo. FELDER E CARTER citam várias regiões vulneráveis aos efeitos dos “escorregamentos”, diagnosticando pontos de fragilidade das mesmas; entre estas, podemos citar duas: • Estado da Califórnia (EUA): região largamente afetada por deslizamentos, tem tais problemas ligados à característica íngreme do solo nativo, grande variedade de tipos de solos por região, fragilizando os mesmos, ocorrência de queimadas em épocas de seca, freqüente atividade sísmica, etc.; • Agrigento, Sicília: Aplicação de carga excessiva (edifícios de 10 pavimentos) em solo de pouca resistência, gerando a ruptura do mesmo após ocorrência de abalo sísmico. O engenheiro civil Jean Gonçalves Santana [SANTANA], em seu estudo sobre deslizamentos na cidade de Salvador, BA, comenta que o problema das encostas desta cidade “decorre, principalmente, da sua ocupação espontânea por famílias carentes, através de edificações de moradias rústicas, sem adoção dos critérios técnicos normalmente requeridos”. Segundo ele, tal forma de ocupação predispõe as encostas a diversos fatores causadores dos problemas de instabilidade, “decorrentes de ações antrópicas, como retirada da proteção vegetal e escavações sub-verticais e escalonadas sem qualquer tipo de proteção contra erosão, construção a meia-encosta de vias de acesso, desprovidas de qualquer tipo de revestimento e de dispositivos de drenagem de águas pluviais, execução de fundações inadequadas, lançamento de esgotos domésticos e de lixo nas encostas e nos canais naturais de drenagem, etc.”. Outros fatores agravam a instabilidade destas encostas, como o seu uso inadequado (ocupação desordenada), muitas vezes desprovido de qualquer tipo de infra-estrutura de redes de água potável, esgotamento sanitário, drenagem, coleta de lixo e rede elétrica. SANTANA destaca ainda que as precipitações pluviométricas freqüentes e de longa duração aumentam consideravelmente os riscos de deslizamentos. O impacto da ocupação nas encostas em Salvador, que se iniciou com o desmatamento e realização de cortes para nivelar o terreno quebrando o perfil do terreno natural para construção de casas, condicionou o surgimento de uma sobrecarga natural que contribui na descontinuidade do maciço, gerando uma pré-condição para o aparecimento de uma nova superfície de escorregamento. Além disso, a forma do uso dos imóveis contribui com os PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 7 - despejos em fossas sumidouros e ou diretamente a céu aberto, sobre a superfície do talude e lançamento de lixo, resultando no enfraquecimento dos solos de regiões baixas, ao pé de taludes. Existem vários tipos de soluções para estabilização de taludes que são utilizadas em contenções, reforço de taludes, reforço de aterros, reforço de bases de pavimentos, revestimento de taludes entre outras. Dentre estas soluções, a técnica da diminuição da inclinação do talude é a mais simples de todas e provoca a redução da massa do talude, aumentando sua estabilidade, como exemplifica a Figura 11 [CAPUTO]. Figura 3: Representação esquemática da diminuição da inclinação do talude Outra técnica é a de utilização de bermas de equilíbrio, que são massas geralmente do mesmo material que constitui o talude e são colocadas no pé deste para aumentar sua estabilidade. Este aumento ocorre por dois motivos. O primeiro é a diminuição do momento favorável ao deslizamento, devido ao peso da parte da berma que se situa antes da vertical que passa pelo centro do circulo de ruptura. O segundo é a redistribuição das tensões cisalhantes no terreno de fundação. A Figura 12 é uma representação esquemática de uma berma [BARDILLO E RODRIGUEZ]. Figura 3: Representação esquemática de uma berma Pode-se citar também as técnicas de revestimento de talude, intervenções estas que têm por finalidade proteger taludes geotecnicamente estáveis, da erosão superficial evitando sua degradação ambiental e propiciando recuperação do meio circundante. Manta vegetal, biomantas, concreto projetado,rede de alta resistência e colchão Reno são exemplos de revestimento de taludes. Estes estão descritos a seguir: • Manta Vegetal: Revestimento natural de taludes, como mostra a Figura 4. Figura 4: Revestimento de talude com manta natural PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 8 - • Biomantas: Estes revestimentos são especialmente indicados quando é necessária a utilização de materiais biodegradáveis que permitem a rápida recuperação do aspecto natural do talude. Durante sua vida útil este revestimento também atua como próprio adubo para as espécies vegetais que estão se desenvolvendo no talude, como mostra Figura 5. Figura 5: Biomanta • Concreto Projetado: aplicação por projeção de concreto sobre a superfície do talude Figura 6: Concreto sendo projetado em m talude (a) e revestimento em concreto projetado (b) • Rede de alta Resistência: Este tipo de revestimento é geralmente utilizado quando se deseja evitar que rochas instáveis se desprendam do maciço e rolem encosta abaixo. Para estas situações as redes em malha hexagonal de dupla torção apresentam alta performance, pois aliam elevada resistência mecânica e distribuição uniforme de tensões a longa vida útil e facilidade de manutenção. A Figura 7 ilustra esta malha. Figura 7: Rede de alta resistência PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 9 - • Colchão Reno: Este tipo de revestimento tem as características de elevada massa, resistência mecânica, permeabilidade e flexibilidade, o que lhe confere excelente desempenho em obras importantes como, por exemplo, aterros sanitários, como mostra a Figura 8. Figura 8: Colchão Reno • Reforço de talude com Geogrelha: São maciços de solo reforçados por elementos sintéticos como geogrelhas e geotêxteis (tecidos de alta resistência). Tais elementos associam resistência à tração e baixo alongamento, permitindo a construção de estruturas confiáveis, resistentes, duráveis, flexíveis, de simples construção e imediata integração ambiental (Figura 09). Figura 9: Reforço de talude com geogrelha Analisando, enfim, todas as técnicas, pode-se afirmar que, em sua grande maioria, taludes naturais ou de corte têm nas soluções de revestimento e drenagem as respostas mais eficientes, de mais rápida execução e com mais baixo custo, para sua estabilização. O revestimento vegetal tem várias funções: atenuar o choque das chuvas no solo, contendo a erosão: reduzir a infiltração das águas, fazendo escoar em grande parte sobre suas folhas; proteger a parte superficial do solo da erosão, em decorrência de uma trama formada por suas raízes, reduzindo também a infiltração das águas, além de contribuir para amenizar a temperatura local e criar um ambiente visualmente agradável. Porém, é necessário entender a função da categoria de vegetação a ser implantada em cada tipo de talude. No caso de árvores de grande porte, por exemplo, o efeito mecânico principal é o de alavanca, como resultado da ação da gravidade, combinado à ação dos ventos mais fortes. Árvores de grande porte (coqueiros, mangueiras, jambeiros, entre outras) em encostas de alta declividade devem ser erradicadas, podendo ser substituídas por outras de médio e pequeno porte, como pitangueiras, aceroleiras e goiabeiras, mais compatíveis com as condições topográficas do local. Árvores inclinadas, mesmo que ligeiramente, podem ser sinal de movimentação de encosta, devendo ser imediatamente erradicadas, a fim de reduzir as trações sobre a massa de solo. Quando começam a sofrer inclinação (os coqueiros mostram bem este problema) formam-se curvaturas no tronco, pela tendência a retornar a posição vertical. PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 10 - Um importante efeito mecânico da vegetação é a estruturação do solo através do sistema radicular. O sistema formado pelo entrelaçamento das raízes retém o solo, inserindo-se em espaços vazios, agregando grânulos, seixos e até blocos maiores aos materiais mais finos, como um efeito importante sobre a resistência ao cisalhamento dos solos. Figura 10: Deslizamentos acelerados pela presença de bananeiras em taludes As bananeiras, tão comuns nas paisagens dos morros, têm um efeito muito negativo quando instaladas em encostas, como mostrado na Figura 10. Desenvolvem-se sobre colúvios ou aterros não compactados, geralmente com a presença de lixo orgânico, aproveitando a boa porosidade e permeabilidade desses depósitos para acumular grandes volumes de água, de que necessitam para o seu metabolismo. São particularmente exuberantes as bananeiras nascidas próximas a fossas e locais de lançamento de águas servidas. Suas raízes não cumprem papel de estruturação dos solos desempenhando por outros vegetais, sendo comumente responsáveis pelo arrastamento desses solos durante os deslizamentos. Acompanhando, então, os avanços de estudo geológico, os progressos tecnológicos da área de engenharia e robótica vêm trazendo também soluções para tais problemas naturais. Trabalhar em encostas sujeitas a deslizamentos é um trabalho perigoso. Mas, se ele não for feito, o deslizamento propriamente dito pode causar prejuízos muito maiores e, freqüentemente, a perda de vidas humanas. Agora, com a ajuda de inovações feitas para o programa espacial europeu, acaba de ser testado com sucesso, na Itália, o Roboclimber, um gigantesco robô de 4 toneladas projetado justamente para fazer o perigoso trabalho de retenção de encostas. Figura 11: Roboclimber PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 11 - O robô foi desenvolvido pela equipe do Dr. Roberto Zannini, em colaboração com o laboratório PMARlab, da Universidade de Genova. Equipado com uma gigantesca perfuratriz de 2.400 Newton-metro de torque, cerca de 80 vezes mais potente do que uma perfuratriz manual, em poucos minutos este poderoso equipamento faz um furo de 10 metros de profundidade, o primeiro passo no trabalho de estabilização de encostas. O Roboclimber utiliza um sistema de controle remoto sem fios, com câmeras de monitoramento em tempo real, desenvolvido para o controle de robôs no espaço. O robô é capaz de perfurar buracos de até 20 metros de profundidade e 76 mm de diâmetro em qualquer tipo de rocha. Entre os buracos ele se move utilizando suas quatro pernas com acionamento hidráulico, que também se fixam na rocha por meio de perfuratrizes. Outras muitas variáveis e vertentes para os problemas de escorregamentos podem ser levadas em conta, e cada região ditará a melhor solução. É importante lembrar, contudo, que muitas medidas podem, ao invés de resolver o problema, acentuá- lo acelerando o processode deslizamento do solo, e que, em todos os casos, a prevenção de situações de risco é medida essencial. Conforme anotado por FELDER E CARTER, com a instrumentação de estudo de uma área de risco e um sistema de informação bem implantado fornecerá condições para que uma determinada região seja evacuada antes de uma catástrofe (em casos onde a evacuação permanente não é possível), de forma a se preservar vidas e a possibilitar economias gigantescas, principalmente para os organismos públicos e setores responsáveis por tais tipos de atividades naturais. Abaixamento de Nível O abaixamento do solo é gerado muitas vezes pelo esforço humano modificador das condições naturais de uma região. A mudança do índice de água do solo e a exposição à geada profunda também podem contribuir para este fenômeno [FELDER E CARTER]. A utilização industrial e doméstica das águas do lençol freático gera o rebaixamento deste, acarretando na perda de volume do solo e seu consecutivo abatimento em condições de esforço normais. Um exemplo foi o colapso do solo em Cajamar (SP), em 1986, devido a rebaixamento do nível freático, pela exploração superdimensionada da água subterrânea (Figura 12). Figura 12: Colapso de Cajamar / SP PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 12 - Outras causas de rebaixamento dos solos são conhecidas. Uma destas se explica pelo fato de que determinados tipos de solos formados por sedimentos cenozóicos e solos residuais, provenientes da decomposição do arenito Bauru, com predominância de partículas de areia fina, interligadas por grumos de argila coloidal e óxidos de ferro, apresentam uma coesão temporária ou fictícia, provocada por tensões de sucção. Tais solos, quando ocorre um aumento no teor de umidade do mesmo, sofrem redução nas tensões de sucção e enfraquecimento dos agentes cimentantes, reduzindo, assim, sua resistência ao cisalhamento e consecutivamente seu volume, quando sob tensão. Essa propriedade, que nos últimos anos tem despertado a atenção de inúmeros pesquisadores, recebe o nome de colapso, e o solo, com essa característica, de colapsível. Esse comportamento é típico de clima tropical, no qual ocorre alternância de estações chuvosas e estações de relativa seca, provocando intensa lixiviação dos finos do horizonte superficial [LOBO et al.]. No Brasil, tem-se observado a presença desse tipo de solo em muitas regiões, tais como: São Paulo, Minas Gerais, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Paraná, Bahia, Rio Grande do Sul, Distrito Federal, dentre outros. A grande espessura de solos colapsíveis, em algumas regiões, chega a se constituir em um grave problema para a estabilidade e a integridade de obras civis, principalmente as de médio e de pequeno porte, para os quais soluções mitigadoras se tornam caras e inviáveis, considerando o poder aquisitivo de grande parte da população afetada. Uma das obras civis que mais sofre o efeito danoso e indesejável da infiltração de água é o muro de arrimo, uma construção muito freqüente em áreas urbanas, onde o alto custo da terra acaba indicando sua utilização em substituição à execução de taludes [LOBO et al.]. Paredes de Contenção Paredes de contenção são estruturas que têm a função de exercer sobre um talude uma força contrária ao deslizamento, evitando sua ruptura. Dentre os tipos de paredes de contenção, podemos citar: • Muro de Gravidade em Gabiões: Têm a finalidade de conter, por seu peso próprio, maciços de solos ou outros tipos de materiais (como rejeitos de mineração, etc.), restabelecendo o equilíbrio da encosta [CUNHA]. Os gabiões permitem a construção de estruturas duráveis, monolíticas, flexíveis, permeáveis, de baixo impacto ambiental e que se integram facilmente ao meio circundante, sendo também econômicos, fáceis e de construção rápida (Figura 13). Figura 13: Muro de gravidade em gabiões • Cortinas Atirantadas: São compostas por elemento pré-moldado de concreto que funciona como “pele” e distribuição das tensões com tirantes metálicos ou geossintéticos que resistem aos esforços pelo atrito desenvolvido no solo compactado (Figuras 14 e 15). Apresenta como vantagens a aplicabilidade em taludes PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 13 - verticais, a economia com relação a outros processos para paredes verticais, a agilidade e padronização de execução por utilizar elementos pré-moldados, entre outras. Figura 14: Placas de pré-moldados para paredes atirantadas Figura 15: Parede atirantada (a) e Tirantes geossintéticos (b) • Muros de Gravidade em Solo Cimento Ensacado: Técnica alternativa para contenção de encostas que utiliza sacos de solo estabilizado com cimento. Apresenta como vantagens o seu baixo custo e o fato de não requerer mão de obra e equipamentos especializados (Figura 16). A sua utilização é recomendável para alturas máximas entre 4 e 5 metros, e pode ser aplicado em áreas arenosas sujeitas à erosão acentuada, prestando-se para recomposição do relevo afetado por voçorocas e outras formas erosivas menos severas. Antes de se optar pela utilização do solo-cimento, deve-se verificar o tipo de solo do local e a ocorrência, nas proximidades, de jazidas de material adequado a essa técnica. Em princípio, qualquer solo pode ser estabilizado com cimento. No entanto, solos que contenham de 50% a 90% de areia produzem um solo cimento mais econômico e durável. Os solos finos (argilas) apresentam alguns inconvenientes, tais como dificuldade de pulverização e maior consumo de cimento. Nesses casos, recomenda-se a mistura do solo argiloso com solos arenosos, em proporções capazes de produzir uma composição que atenda aos requisitos de economia, durabilidade e resistência mecânica [ALHEIROS]. Figura 16: Muro de gravidade em solo cimento ensacado PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 14 - • Muro de pedra seca (sem rejunte): É o tipo mais simples de arrimo, formado pelo arranjo manual de pedras rachão, cuja resistência resulta unicamente do imbricamento dessas pedras [CUNHA]. Os blocos devem ter dimensões regulares para sua estabilidade, o que resulta num menor atrito entre as pedras. O muro deve ter espessura mínima de 0,06 metros e não deve ser usado em taludes com mais de 1,5 metros de altura. É de fácil construção e de baixo custo, por não exigir mão de obra especializada, e, particularmente, se houver jazidas próximas ao local. Dispensa a drenagem interna (barbacãs) pela sua capacidade autodrenante, que evita a ocorrência de pressões de água contra o muro. Figura 17: Muro de pedra seca (sem rejunte) • Muro de alvenaria de pedras (com rejunte): Possuem uma estrutura rígida, com baixa capacidade de deformação, o que exige bom terreno de fundação, drenagem eficiente e prevenção contra tendências aos deslizamentos. São estruturas economicamente viáveis para alturas de até 3 metrose em situações em que há disponibilidade de pedras e mão de obra com mínima qualificação. A alvenaria deve ser executada com pedras graníticas isentas de impurezas ou detritos, com diâmetro médio superior a 0,30 metros. O assentamento deve ser executado com argamassa de cimento e areia no traço 1:4, preenchendo-se todos os espaços internos da estrutura com essa massa. A superfície do topo do muro deverá ser revestida com uma camada de argamassa, com espessura mínima de 2 centímetros. Devem ser previstos dispositivos de drenagem constituídos por drenos de areia e barbacãs, para alívio da pressão da água na estrutura de contenção [ALHEIROS et al.]. Figura 18: Muro de alvenaria de pedras (com rejunte) • Muro de concreto armado: Os muros de concreto armado podem ser de vários tipos, e têm como principal vantagem diminuir o volume da estrutura do arrimo, embora tenham como fator limitante o seu custo, bem mais elevado que as demais modalidades de muros de contenção. A sua estabilidade é garantida pelo peso do retroaterro, que age sobre a laje da base fazendo com o que o conjunto muro-aterro funcione como uma PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 15 - estrutura de gravidade. Os muros utilizam predominantemente fundação direta, porém, em casos especiais poderão ter fundações profundas constituídas por estacas ou tubulões. Devem ser previstos dispositivos de drenagem formados por drenos de areia, geotêxteis e barbacãs, para alívio da pressão da água na estrutura de contenção. Devem ser previstas juntas estruturais com espaçamento máximo de 20 metros [ALHEIROS et al.]. Figura 19: Muro de concreto armado • Muro de concreto ciclópico: Estes muros são recomendáveis para contenção de taludes com altura máxima entre 4 e 5 metros. O concreto ciclópico utilizado na estrutura deve ser constituído por 70% de concreto estrutural e 30% de pedra rachão granítica, não intemperizada. Devem ser previstos dispositivos de drenagem constituídos por drenos de areia e barbaças para alívio da pressão da água na estrutura [ALHEIROS et al.]. • Muros de Blocos de Concreto Articulados: o sistema de contenção de encostas com blocos de concreto articulados utiliza o princípio básico de encaixe lateral sem o uso de argamassa para a montagem do muro, formando um revestimento ecológico, ideal para o uso em muros com altura e ângulo variado, podendo se acoplar escadaria integrada ao muro de arrimo. Este processo construtivo permite executar contenção em encostas com inclinações baixas de 35º até a vertical. Em encostas com ângulo superior a 70º, possibilita o plantio de vegetação, transformando o muro de arrimo em um jardim inclinado. É recomendável para taludes que apresentam problemas de infiltração de água. Os vazios frontais da camada interna dos blocos serão preenchidos com terra de boa qualidade e adubada para posterior plantio de vegetação. Deve ser molhada abundantemente para que a terra colocada dentro do bloco se compacte. O acabamento superior do muro, junto à última camada de blocos, geralmente não necessita de nenhum tratamento especial, podendo ser preenchido com terra adubada para plantio [ALHEIROS et al.]. Figura 20: Muro de concreto armado PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 16 - • Muros de solo-pneu: Nos muros de espera ou de arrimo, também poderão ser utilizados pneus descartados. São obras de fácil construção e baixo custo, com boa drenabilidade, que utiliza o solo da própria encosta associado a uma estrutura montada de pneus inservíveis, amarrados uns aos outros segundo um arranjo pré- estabelecido em função da altura da encosta e das dimensões do muro. Ao final, o muro de solo-pneu deve ser recoberto por uma camada de terra para preenchimento dos vazios formados pelo encaixe dos pneus, com semeadura de gramíneas para sua fixação, evitando que pneus expostos possam representar riscos de incêndio. O número de camadas de pneus é função da altura e inclinação do talude, bem como das condições de estabilidade do muro. Caso o solo utilizado nos pneus seja argiloso (baixa drenagem), deve-se colocar barbacãs para saída de água de dreno de areia ou de brita [ALHEIROS, SOUZA, BITOUN, MEDEIROS e AMORIM JR]. Figura 21: Muro de solo pneu Tipos de reconhecimento para construção de uma rodovia ou ferrovia. Os trabalhos para construção de uma estrada iniciam-se por meio de estudos de Planejamento de Transporte. Esses estudos têm por objetivo verificar o comportamento do sistema viário existente para, posteriormente, estabelecer prioridades de ligação com vistas às demandas de tráfego detectadas e projetadas, de acordo com os dados sócio-econômicos da região em estudo. As principais atividades para elaboração de um projeto viário são [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]: • Estudos de tráfego; • Estudos geológicos e geotécnicos; • Estudos hidrológicos; • Estudos topográficos; • Projeto geométrico; • Projeto de terraplenagem; • Projeto de pavimentação; • Projeto de drenagem; • Projeto de obras de arte correntes; • Projeto de obras de arte especiais; PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 17 - • Projeto de viabilidade econômica; • Projeto de desapropriação; • Projetos de interseções, retornos e acessos; • Projeto de sinalização; • Projeto de elementos de segurança; • Orçamento da obra e plano de execução; • Relatório de impacto ambiental. O projeto geométrico de uma estrada comporta uma série de operações que consistem nas seguintes fases [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]: • Reconhecimento ou Anteprojeto; • Exploração ou Projeto; • Locação ou Projeto Definitivo. Neste ínterim, reconhecimento ou anteprojeto é a primeira fase da escolha do traçado de uma estrada. Tem por objetivo principal o levantamento e a análise de dados da região necessários à definição dos possíveis locais por onde a estrada possa passar. Nesta fase são detectados os principais obstáculos topográficos, geológicos, hidrológicos e escolhidos locais para o lançamento de anteprojetos [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Como elementos necessários para a fase de reconhecimento, podemos citar [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]: • Localização dos pontos inicial e final da estrada; • Indicação dos pontos obrigatórios de passagem; o Pontos Obrigatórios de Passagem de Condição: são pontos estabelecidos antes de qualquer estudo, condicionando a construção da estrada à passagem por eles. São determinados por fatores não técnicos, como fatores políticos, econômicos, sociais, históricos, etc. o Pontos Obrigatórios de Passagem de Circunstância: são pontos selecionados no terreno, durante o reconhecimento, pelos quais será tecnicamente mais vantajoso passar a estrada (seja para se obter melhores condições de tráfego e/ou para possibilitar obras menos dispendiosas). A escolha desses pontos é, portanto, um problema essencialmente técnico. • Retas que ligam os pontos obrigatórios de passagem. o Diretriz Geral: É a reta que liga os pontos extremos daestrada, representando a solução de menor distância para realizar a ligação entre os pontos extremos. o Diretriz Parcial: É cada uma das retas que liga dois pontos obrigatórios intermediários. Do estudo de todas as diretrizes parciais resulta a escolha das diretrizes que fornecerão o traçado final da estrada. Como exemplo, consideremos a ligação entre dois pontos A e B, em uma determinada região, esboçada na Figura 22. Nesta situação os pontos A e B são os pontos extremos. A reta AB, ligando esses pontos, é a diretriz geral da estrada. A cidade C e o porto D, que serão servidos pela estrada a construir, são os pontos obrigatórios de passagem de condição e são determinados pelo órgão responsável pela construção. A topografia da região pode impor a passagem da estrada por determinados pontos. A garganta G é um exemplo, constituindo-se num ponto obrigatório de passagem de circunstância [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Figura 22: Diretrizes de uma estrada [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL] PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 18 - As tarefas a serem desenvolvidas na fase de reconhecimento consistem basicamente de [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]: • Coleta de dados sobre a região (mapas, cartas, fotos aéreas, topografia, dados sócio-econômicos, tráfego, estudos geológicos e hidrológicos existentes, etc.); • Observação do terreno dentro do qual se situam os pontos obrigatórios de passagem de condição (no campo, em cartas ou em fotografias aéreas); • A determinação das diretrizes geral e parciais, considerando-se apenas os pontos obrigatórios de condição; • Determinação dos pontos obrigatórios de passagem de circunstância; • Determinação das diversas diretrizes parciais possíveis; • Seleção das diretrizes parciais que forneçam o traçado mais próximo da diretriz geral; • Levantamento de quantitativos e custos preliminares das alternativas; • Avaliação dos traçados. Quanto aos tipos de reconhecimento, deve-se considerar que a profundidade ou detalhamento dos trabalhos de campo, para a fase de reconhecimento, dependerá da existência e da qualidade das informações disponíveis sobre a região. De uma maneira geral, os tipos de reconhecimento são [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]: • Reconhecimento com cartas e fotos; • Reconhecimento aerofotogramétrico; • Reconhecimento terrestre. Reconhecimento com cartas e fotos Muitas vezes o projetista, na sua coleta de dados para os trabalhos de reconhecimento, encontra informações em forma de mapas ou cartas e tem a possibilidade de iniciar, no escritório, os trabalhos preliminares de lançamento das alternativas de traçados sobre os mapas ou cartas topográficas disponíveis [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Geralmente dispõe-se de mapas em escalas pequenas, dando apenas indicações dos cursos d’água e, esquematicamente, o relevo do terreno. O estudo neste tipo de carta não é suficiente para a escolha da melhor alternativa de traçado, sendo necessário deslocar-se ao campo e percorrer várias diretrizes selecionadas em escritório, para se definir qual a melhor [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Assim como o reconhecimento sobre a carta deve ser seguido de uma verificação no campo, esse reconhecimento visual do terreno é complementado por um levantamento topográfico expedito, que nos permita fazer o desenho da(s) faixa(s) reconhecida(s). O reconhecimento em cartas pode ser auxiliado pelo emprego de fotografias aéreas, através da observação estereoscópica [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Dá-se o nome de estereoscopia à observação em 3 dimensões de 2 fotos aéreas consecutivas que se recobrem parcialmente, através de aparelhos especiais chamados "estereoscópios" [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. O estereoscópio consta de duas lentes de aumento cujos centros distam entre si uns 6 cm e cuja base é colocada paralelamente à linha de vôo das fotografias já orientadas. O observador olha as fotos através das lentes obtendo visão ampliada delas [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Figura 23: Esquema de um estereoscópio [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL] PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 19 - Para fazermos o chamado estudo estereoscópico do traçado de uma estrada tomamos as fotografias e examinamos, par a par, no estereoscópio, procurando, desse modo, determinar os pontos forçados e, conseqüentemente, as diretrizes do traçado [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Escolhidos alguns deles, situamos os mesmos num "esboço fotográfico". Ligamos, no esboço, os pontos forçados por retas. Fazemos, agora, a volta, isto é, procuramos marcar com lápis de cera, na fotografia, a reta acima citada. Recolocamos as fotografias, par a par, no estereoscópio e examinamos a viabilidade desse traçado. Se a linha for viável, o traçado pelos pontos forçados constituirá uma primeira idéia de anteprojeto da estrada [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Poderemos ter uma ou mais sugestões de traçados para o anteprojeto. Todas as variantes devem ser pesquisadas. O traçado, assim obtido através das fotografias, constituirá o chamado Traçado Estereoscópio [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. As fotografias aéreas são bastante úteis na definição da orografia e potamografia da região sob reconhecimento. De posse das fotografias, pode-se obter informações relativas às distâncias horizontais e às cotas dos pontos de interesse [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Reconhecimento aerofotogramétrico O emprego da técnica aerofotogramétrica no estudo de reconhecimento de estradas vem sendo amplamente intensificado, devido às simplificações e aos excelentes resultados obtidos, principalmente em terrenos montanhosos [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. A partir de levantamentos aerofotogramétricos pode-se fazer estudos estereoscópicos do traçado, pelo emprego de mosaico controlado, em escalas de 1:5000. Chama-se de mosaico um conjunto de fotografias aéreas, unidas em seus pontos comuns, constituindo um todo referente a determinada região. Tem-se [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]: • Mosaico controlado: é quando a junção das fotografias individuais é feita mediante controle das distâncias conhecidas de pontos no terreno, e que figurem nas fotografias. • Mosaico não controlado: é quando as fotografias são unidas pela simples superposição dos pontos comuns, sem nenhum controle em face do terreno a que se refere. A preparação de mosaicos controlados é bastante dispendiosa, porém é muito útil, pois mostra todas as características do terreno, menos o relevo. Serve, desta forma, para a obtenção de dados planimétricos, cujas medidas reais podem ser obtidas diretamente, em escala, sobre o mosaico [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. O apoio terrestre objetiva a definição de pontos determinados geodesicamente ou topograficamente, com a finalidade de orientar o modelo estereoscópico em planimetria e altimetria [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Pode-se, também, realizar o estudo de alternativas de traçados em plantas planialtimétricas, ditas restituídas, na escala 1:5.000, com curvas de nível com intervalo de contorno de 2,5 m [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Mesmo quando se dispõe de plantas aerofotogramétricas restituídas, a ida ao campo é também necessária na fase de reconhecimento, embora o trabalho de campo possa ser grandemente simplificado [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Reconhecimento terrestre: No caso de insuficiência ou inexistênciade elementos cartográficos da região, os trabalhos de campo para o reconhecimento exigirão maiores detalhamentos para se definir os elementos topográficos, capazes de fornecer indicações precisas das alternativas de traçados [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Os trabalhos são desenvolvidos em duas etapas. A primeira consiste numa inspeção local de todos os traçados possíveis. O engenheiro percorre, de automóvel, a cavalo ou a pé, a região, levando uma bússola, um aneróide e acompanhado de um guia que conheça todos os caminhos. Todas as diretrizes são percorridas e uma avaliação dos traçados, baseada no espírito de observação e outros elementos colhidos, é realizada objetivando selecionar uma ou duas diretrizes para uma avaliação posterior [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 20 - A segunda etapa consta de um levantamento topográfico expedito desta(s) alternativa(s) selecionada(s). Durante esta etapa é preciso ter, sempre em mente, as exigências das normas técnicas, notadamente no que se refere a raios mínimos e rampas máximas. O traçado ideal seria, evidentemente, aquele dado pelas diretrizes que ligam apenas os pontos obrigatórios de passagem de condição. Isso, entretanto, é muito raramente possível, devido às exigências das normas em face à orografia e potamografia da região [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Nos levantamentos propriamente ditos podem ser adotados os métodos expeditos comuns de topografia terrestre, onde, em geral, os instrumentos empregados são os seguintes [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]: • Bússola, para que se possa determinar os azimutes, rumos e deflexões dos alinhamentos; • Inclinômetro, para medida de ângulos verticais; • Aneróide, para medir diferença de nível entre dois pontos do terreno; • Podômetro, passômetro ou um telêmetro , para medida das distâncias. O engenheiro percorre o traçado da estrada, escolhendo as posições adequadas de passagem e vai anotando a extensão dos alinhamentos, os valores angulares registrados, os obstáculos que o traçado terá que vencer. As anotações são feitas em uma caderneta de campo [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Trabalhos de escritório na etapa de reconhecimento Após o reconhecimento é feito um relatório completo e detalhado que recebe o nome de Memorial do Reconhecimento, no qual devem ser justificadas todas as opções adotadas. Basicamente, este relatório, que também é chamado de Relatório Preliminar, contém [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]: • Descrição dos dados coletados no reconhecimento; • Descrição das alternativas estudadas; • Descrição de sub-trechos de cada alternativa, caso existam; • Descrição das características geométricas adotadas; • Apresentação dos quantitativos e custos preliminares (Orçamento Preliminar); • Análise técnica-econômica e financeira dos traçados. O memorial deve apresentar uma descrição dos dados coletados, abordando aspectos econômicos gerais da região atravessada, fornecendo notícias sobre a cultura do solo, população e atividade econômica principal das cidades e povoados atravessados, enfim, tudo que possa contribuir para uma atualização do conhecimento sócio-econômico da região [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Além da parte de texto, deve ser elaborado o desenho da linha de reconhecimento em planta e perfil. A escala das plantas a serem apresentadas deve ser 1:20.000, podendo-se aceitar, para trechos muito extensos (acima de 400 km), a representação na escala de 1:40.000 ou 1:50.000 [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. O perfil da linha de reconhecimento deverá ser apresentado nas escalas horizontal de 1:20.000 (ou 1:50.000) e vertical 1:2000 (ou 1:5000) [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Nos desenhos deverão ser assinalados, em forma esquemática, os principais acidentes orográficos e potamográficos dignos de nota, além da posição geográfica das cidades, vilas e povoados [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. As alternativas de traçados são lançadas sobre os elementos gráficos disponíveis, considerando, além das características técnicas, obtidas através dos estudos de tráfego para a estrada, aqueles relativos à geologia e hidrologia da área. Devem ser consideradas também as dificuldades topográficas e orográficas, condições de travessia dos cursos d’água, tipos de solos, etc. [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Os traçados são representados graficamente através de um anteprojeto geométrico em planta e perfil. O anteprojeto em planta consiste no lançamento de tangentes e curvas circulares, observadas as condicionantes expostas acima. O em perfil consiste no lançamento do greide preliminar das alternativas dos traçados, podendo ou não ser concordado por curvas verticais, dependendo da escala das plantas [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Todas as alternativas de traçado da estrada serão orçadas em nível preliminar, para servir de base na avaliação técnico-econômica. Neste orçamento, deverá ser levado em conta a movimentação de terra e as obras de grande vulto (pontes, viadutos, muros de arrimo, túneis, etc.) [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 21 - A avaliação técnico-econômica das alternativas de traçado consiste em se obter os custos totais de transporte, composto dos custos de construção, operação e conservação, de cada alternativa [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Os custos de construção correspondem ao orçamento apresentado no Memorial do Reconhecimento. Os custos de operação correspondem aos custos operacionais dos veículos que usarão a estrada. Estes dependem das condições geométricas da estrada, as quais irão oferecer melhor desempenho na operação do tráfego e definem o comprimento virtual do trecho. Os custos de conservação são estimados em função do volume de tráfego previsto. A rigor, a alternativa mais viável é aquela que apresenta os menores custos totais de transporte. Porém, como os resultados são ainda preliminares, o engenheiro deve usar estimativas realistas na seleção final das alternativas [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Exploração ou Projeto Na fase de reconhecimento da estrada seleciona-se uma ou duas alternativas de traçado, cujos estudos topográficos foram desenvolvidos a partir de levantamento de natureza expedita, empregando-se métodos de baixa precisão. No reconhecimento não se justifica levantar grandes detalhes topográficos, face ao caráter preliminar dos estudos [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Com o objetivo de realizar o Projeto Definitivo de Engenharia da Estrada, executa-se uma segunda etapa de estudos, com mais detalhes, possibilitando a obtenção de todos os demais elementos para a elaboração de um projeto inicial da estrada. Esta nova etapa é denominada Exploração ou Projeto [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Durante a fase de exploração são desenvolvidos outros estudos, além dos topográficos, como os relativos a tráfego, hidrologia, geologia, geotécnica, etc. Estes estudos possibilitam a elaboração dos projetos geométrico, drenagem, terraplenagem, pavimentação, etc. [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. A metodologia clássica de exploração consiste basicamente, dentre outros estudos, no levantamento topográfico rigoroso de uma faixa limitada do terreno, dentro da qual seja possível projetar o eixo da futura estrada. Essa faixa tem largura variável, de acordo com a orografia da região, e será levantada topograficamente de forma planialtimétrica. Neste levantamento empregam-se instrumentos e procedimentos muito mais precisos do que aqueles empregadosna fase de reconhecimento, com o objetivo de fazer a representação gráfica do relevo do terreno ao longo da faixa de exploração [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Tomando-se para referência os Pontos Obrigatórios de Passagem (de Condição e de Circunstância), determinados na etapa anterior, procura-se demarcar no terreno uma linha poligonal tão próxima quanto possível do futuro eixo de projeto da estrada [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. A poligonal levantada topograficamente na fase de exploração recebe a denominação de Eixo de Exploração ou Poligonal de Exploração. É importante observar que esta poligonal não é necessariamente igual à poligonal estabelecida na fase de reconhecimento, pois a equipe de exploração pode encontrar, nesta fase, uma linha tecnicamente mais indicada e que se situe ligeiramente afastada da diretriz do reconhecimento. Observe-se, também, que o eixo de exploração não será necessariamente o eixo de projeto definitivo, isto é, o eixo da estrada a ser construída [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Portanto, os trabalhos de campo tomam como apoio e guia os estudos desenvolvidos na fase de reconhecimento, os quais servirão para mais facilmente identificar os pontos obrigatórios de passagem, os acidentes geográficos, as travessias de cursos d’água, etc. [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Trabalhos de campo Os trabalhos de campo, na fase de exploração, compreendem classicamente três estágios: • Lançamento do eixo da poligonal; • Nivelamento e Contranivelamento da poligonal; • Levantamento das Seções Transversais. Lançamento do eixo da poligonal É uma etapa muito importante na exploração, devido ao fato de que a poligonal a ser implantada será a linha de apoio para os demais serviços topográficos, com o objetivo de colher elementos que possibilitem a representação gráfica do relevo do PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 22 - terreno ao longo da faixa. Este aspecto evidencia o extremo cuidado que se deve ter na orientação a ser dada para o lançamento dos alinhamentos, que irão constituir a poligonal de exploração [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. O lançamento da poligonal de exploração deverá ser feito com base em medidas lineares (distâncias horizontais) e angulares (azimutes e deflexões) dos alinhamentos. Considerando-se toda a extensão da linha de reconhecimento, pode a implantação da poligonal de exploração ser entregue a uma única equipe de topografia ou distribuída por mais de uma delas. Em qualquer caso, cada trecho a ser levantado por uma equipe deve ter suas extremidades localizadas em pontos obrigatórios de passagem, para que se possa garantir a continuidade do eixo de exploração [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. As deflexões devem ser anotadas com aproximação de 1 minuto, enquanto as medidas lineares devem ser feitas com trena de aço. Recomenda-se evitar distâncias curtas entre duas deflexões sucessivas, para atender a condição de tangente mínima estabelecida pela norma [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. À medida que se realiza a implantação das tangentes (alinhamentos da poligonal), estas deverão ser estaqueadas. A operação consiste em demarcar no terreno, ao longo dos alinhamentos, pontos distanciados entre si de 20 metros, a partir de um ponto inicial. Este ponto inicial do estaqueamento recebe a denominação de Estaca Zero. A partir deste ponto, a tangente é piqueteada (isto é, são colocados piquetes) de 20 em 20 m, sendo o estaqueamento numericamente crescente no sentido do desenvolvimento do caminhamento. As medições são feitas com trena de aço. A Figura 24 ilustra um estaqueamento [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Figura 24: Poligonal de exploração com o estaqueamento [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL] Os pontos de mudança de direção, quando não coincidentes com estacas inteiras (o que geralmente acontece) são indicados pela estaca inteira imediatamente anterior mais a distância do ponto a essa estaca. Assim, a estaca fracionária resulta quando a extensão do alinhamento não é divisível por 20. Por exemplo, se o alinhamento tem uma extensão de 125,00 m e tem início na Estaca Zero, a sua outra extremidade fica caracterizada pela Estaca 6 +5,00 m. Nesses pontos, são fixados pregos na parte superior dos piquetes e os mesmos são chamados de estacas-prego ou estacas de mudança, como ilustra a Figura 25. Também pode existir estaca fracionária, entre duas estacas inteiras, quando houver um acidente orográfico, travessia de curso d’água ou outro acidente digno de nota [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Figura 25: Estaca-prego e testemunha de estaca-prego [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL] PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 23 - Os piquetes devem ser cravados até ficarem rentes ao chão (para evitar serem deslocados ou retirados por pessoas estranhas) e sempre acompanhadas por estacas (testemunhas) com a indicação do número da estaca, sempre com o número iniciando no topo, como indica a Figura 26 [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Figura 26: Piquetes e estaca testemunha [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL] As anotações deste estágio inicial são feitas na chamada Caderneta de Alinhamento ou Caderneta de Caminhamento. Em conclusão, determinando-se o azimute e a extensão de cada alinhamento, as amarrações das tangentes e o estaqueamento da poligonal de exploração, passa-se ao segundo estágio dos trabalhos de campo, qual seja o Nivelamento e Contranivelamento da poligonal de exploração [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL]. Nivelamento e Contranivelamento da poligonal O eixo da poligonal deverá ser nivelado em todas as estacas, portanto, utilizando-se os piquetes cravados pela equipe de estaqueamento, com o objetivo de determinar as cotas dos pontos do terreno, para traçar o perfil longitudinal. A cota inicial deverá ser transportada de uma referência de nível (RN) existente na região ou arbitrada, quando tal não puder acontecer. O método utilizado no nivelamento é aquele baseado no paralelismo de planos, o chamado Nivelamento Geométrico, cujos instrumentos empregados são o nível de luneta com tripé e a mira. Em cada estação mede-se a altura, ou seja, a distância vertical que vai do piquete até a linha de visada, estabelecida com o nível e a mira. A partir destas alturas e da cota inicial da Estaca Zero, determinam-se as cotas de todas as estacas subseqüentes. Como a poligonal é aberta e não apoiada, comumente não tendo as suas extremidades caracterizadas por cotas previamente conhecidas para controle da qualidade do nivelamento, torna-se necessário que o eixo da poligonal seja contranivelado, de preferência por outro operador, e que o registro das leituras e informações seja feito em caderneta diferente. O contranivelamento é um segundo nivelamento que se procede com o fim de verificar a precisão do nivelamento. Levantamento das Seções Transversais Para possibilitar a representação gráfica do relevo do terreno, ao longo da faixa de exploração, procede-se ao levantamento de seções transversais, a partir do eixo de exploração, conforme indica a Figura 27. PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br- 24 - Figura 27: Seções transversais a partir do eixo de exploração [sic SITIO TOPOGRAFIA GERAL] 2. PRÁTICA - 3. BIBLIOGRAFIA DNIT. Terminologias Rodoviárias Usualmente Utilizadas. 2007. COMITÊ BRASILEIRO METRO-FERROVIÁRIO. ABNT/CB-06. Revisão sistemática – normas de 1971 a 1980, 1995 e 2000. BRINA, Helvécio Lapertosa. Estradas de Ferro. Livros Técnicos e Científicos Editora S. A. Rio de Janeiro. 1983. SCHRAMM, Gerhard. Técnica e Economia na Via Permanente. 1977. RAAD, Henrique Jardim. Trabalhos em Terra, Solos e Problemas de Fundação. Notas de aula expositiva. Curso de Mestrado em Construção Civil. UFMG. 2004. SUDECAP. Caderno de Encargos de Infra-estrutura Urbana. Belo Horizonte. 2001. FELD, Jacob e CARPER, Kenneth L. Construction Failure. John Wiley & Sons; 2ª edição. 12 de dezembro de 1996. YODER, E. J. E WITCZAK, M. W. Principles of Pavement Design. John Wiley & Sons. 2ª Edição. New York. 1973. MICHELIN, R. G. Drenagem Superficial e Subterrânea de Estradas. Multibri Ltda. 2ª Edição. Porto Alegre. 1975. YAZIGI, Walid. A Técnica de Edificar. PINI. 5ª Edição. São Paulo. 2003. GREENFIELD, S., e SHEN, C. Foundations in Problem Soils. Prentice Hall. Upper Saddle River. SANTANA, Jean Gonçalves. Acidentes com Escorregamento de Terra nas Encostas de Salvador-BA: Contexto Histórico. Dissertação apresentada no curso de Mestrado de Engenharia Ambiental Urbana da Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia (UFBA). FARAH, Flávio. Habitação e encostas. IPT – Instituto de Pesquisas Tecnológicas. São Paulo. 2003 CAPUTO, H. P. Mecânica dos Solos e Suas Aplicações. Volume 2. Livros Técnicos e Científicos Editora. Rio de Janeiro. 1975. LOBO, Ademar da Silva, FERREIRA, Cláudio Vidrih e RENOFIO, Adilson. Muros de Arrimo em Solos Colapsíveis Provenientes do Arenito Bauru: Problemas Executivos e Influência em Edificações Vizinhas em Áreas Urbanas – Artigo. Faculdade de Engenharia da Universidade Estadual Paulista, Departamento de Engenharia Civil. CUNHA, M. A. Ocupação de Encostas. Instituto de Pesquisas Tecnológicas – IPT. Publicação nº 1831. São Paulo. 1991. ALHEIROS, Margareth Mascarenhas. Riscos de Escorregamento na Região Metropolitana de Recife. Tese de Doutorado. Universidade Federal da Bahia. Salvador. ALHEIROS, M. M., e SOUZA, M. A. A., e BITOUN, J., e MEDEIROS, S. M. G. M., e AMORIM JR., W. M. Morros – Manual de Ocupação – Região Metropolitana do Recife. Pernambuco. 2003. BADILLO, J. e RODRÍGUEZ, R. Mecânica de Suelos – Tomo 3: Flujo de Água em Suelos. Editorial Limusa. México D. F. 1974. SITIO TOPOGRAFIA GERAL. Noções de topografia para projetos rodoviários. Capítulo 2. http://www.topografiageral.com/Curso/capitulo%2002.php. 2008. SENÇO, W. de. Manual de Técnicas de Pavimentação. Vol. I e II. PINI. 1ª Edição. São Paulo. 1997. DNIT – Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transportes. Manual de Pavimentação. Publicação IPR-719. 2006.
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