RESERVATORIO DE CONTROLE DE ENCHENTES NA PRAÇA DA BANDEIRA, PROJETO E EXECUÇÃO

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Reservatório de controle de enchentes na Praça da Bandeira: projeto 
e execução 
 
Francisco Marques 
Terratek, Rio de Janeiro, Brasil, francisco.marques@terratek.com.br 
 
Alberto Ortigão 
Terratek, Rio de Janeiro, Brasil, ortigao@terratek.com.br 
 
Nuno Silva 
Terratek, Rio de Janeiro Brasil, nuno.silva@terratek.com.br 
 
Marcelo Sepúlvida 
Rio Águas, Rio de Janeiro Brasil, msepulvida@gmail.com 
 
Paulo Fonseca 
Rio Águas, Rio de Janeiro Brasil, pfonseca13@gmail.com 
 
 
RESUMO: Para resolver o problema das enchentes que afetam vários bairros da cidade do Rio de 
Janeiro, a Prefeitura lançou um projeto de construção de reservatórios de contenção de enchentes na 
bacia hidrográfica do canal do Mangue. Um desses, está localizado na Praça da Bandeira (RT-2). 
Este artigo apresenta as análises numéricas realizadas em diversas fases da obra, para validação dos 
resultados obtidos pelo projetista. Empregou-se, então, modelagem numérica com elementos finitos 
em 2D e 3D (Plaxis 2D e 3D). Os resultados numéricos foram comparados com resultados da 
instrumentação. Através dessa comparação, efetuou-se uma calibração de parâmetros geotécnicos 
do modelo numérico e a validação do modelo. 
 
PALAVRAS-CHAVE: Escavação subterrâneas, Plaxis 2D, Plaxis 3D, Modelagem numérica 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
As enchentes na cidade do Rio de Janeiro são de 
longa data e os problemas persistem até a 
atualidade. Os progressos do desenvolvimento 
urbano e o intenso crescimento da população, ao 
longo do século passado, tornaram ainda mais 
frequentes e intensas as enchentes, causando 
grandes transtornos e danos materiais, e por 
vezes, mortais nas áreas afetadas. Somando isso, 
a topografia da cidade favorece bastante para 
reduzidos tempos de concentração de água nas 
diversas bacias hidrográficas. A bacia 
hidrográfica do canal do Mangue é das mais 
problemáticas, tendo a convergência de cinco 
rios distintos na região da Tijuca. Para resolver 
este problema, a Prefeitura do Rio de Janeiro 
lançou um projeto de construção de reservatórios 
de contenção de enchentes na bacia hidrográfica 
do canal do Mangue, descrito anteriormente por 
Duarte et al (2013). Um desses reservatórios, 
está localizado na Praça da Bandeira. 
Este artigo apresenta resultados de análise 
numéricas em elementos finitos 2D e 3D de 
diversas fases da obra. Os parâmetros 
geotécnicos destas análises numéricas foram 
calibrados com auxílio do resultado da 
instrumentação efetuada na obra 
 
 
2 PROJETO 
 
O reservatório da Praça da Bandeira, construído 
com contenção de parede diafragma, tem 40 m 
de diâmetro e aproximadamente 20 m de 
profundidade (Figura 1). A parede diafragma foi 
executada até ao topo rochoso 
(aproximadamente 30 m) e tem 80 cm de 
espessura. O suporte interno das paredes contou 
com seis anéis internos de compressão e um de 
coroamento, para ajudar a combater os 
deslocamentos e momentos fletores da parede 
diafragma, durante e após a escavação. Em cada 
junta da parede diafragma foi executada uma 
coluna de jet grouting (JG) para reforçar a 
impermeabilidade da parede diafragma. Essa 
impermeabilidade foi comprovada durante os 
ensaios de bombeamento, realizados antes da 
escavação que, para além de servir para obtenção 
de parâmetros de permeabilidade do solo e do 
topo rochoso fraturado, serviu para verificar a 
impermeabilidade da parede diafragma. A 
bomba do ensaio foi instalada no poço, próximo 
ao topo rochoso. Durante o ensaio, os 
piezômetros internos (instalados na área do 
reservatório) tiveram variações nas suas cotas 
piezométricas, enquanto os piezômetros 
exteriores (fora da área do reservatório) só 
tiveram variações na sua cota piezométricas em 
profundidades próximas ao topo rochoso 
fraturado, pelo que ficou provado assim a 
impermeabilidade da parede diafragma e a 
existência de aquíferos no solo. (Figura 2). 
Com base no ensaio de bombeamento, foi 
possível excluir a necessidade de tampão de 
fundo em JG, pois o risco de erosão interna ou 
levantamento do fundo era muito pequeno. 
 
 
 
Figura 1- Reservatório RT-2 Praça da Bandeira 
 
A Figura 3 e a 4 apresentam o projeto de 
instrumentação que consistiu em três 
inclinômetros, dois conjuntos de piezômetros 
(cada um com quatro piezômetros) e alvos 
topográficos em edifícios ao redor da obra para 
controle de deformações, da modelação 
numérica, que será discutida mais adiante. 
 
 
 
Figura 2 – Variação das cotas piezométricas durante o 
ensaio de bombeamento 
 
 
 
Figura 3 – Locação dos inclinômetros e piezômetros 
 
 
 
Figura 4 – Edifícios monitorados com alvos topográficos 
(a cinza). 
 
 
3 MODELO NUMÉRICO EM 2D E 3D 
 
Os autores adotaram o software Plaxis para 
modelagem matemática da escavação. Os 
modelos constitutivos selecionados foram o 
HSM (Hardening Soil Model) para os solos e 
Hoek-Brown para a rocha, ambos disponíveis no 
Plaxis. 
 
O modelo 3D foi utilizado para prever o 
comportamento geotécnico da estrutura 
enquanto que o 2D foi utilizado para a análise de 
percolação da escavação do reservatório. 
Os parâmetros geotécnicos do solo e do material 
rochoso foram estimados através de correlações 
empíricas (com base em sondagens SPT 
realizadas no campo) e no ensaio de 
bombeamento. As tabelas 1 a 4 apresentam 
parâmetros geotécnicos já calibrados com o 
comportamento observado em campo. 
 
Tabela 1. Parâmetros geotécnicos do solo (HSM) 
Solo γ 
(kN/m3) 
k 
(cm/s) 
Tipo de 
drenagem) 
Aterro 17 5E-5 
Drenado 
 
Argila 
Orgânica 
16 1E-8 
Argila 
Argilosa 
18 1E-6 
Areia 1 18 1E-3 
Argila 1 17 1E-7 
Areia 2 19 2E-4 
Argila 2 17 1E-7 
Areia 3 19 5E-4 
 
Tabela 2. Parâmetros de rigidez do solo (HSM) 
Solo E50 
(MPa) 
Eoed 
(MPa) 
Eur 
(MPa) 
n 
Aterro 20 20 54 0.5 
Argila 
Orgânica 
3,3 3,3 9 1 
Argila 
Argilosa 
33 33 90 0.75 
Areia 1 57,2 57,2 156 0.5 
Argila 1 55 55 150 1 
Areia 2 68,2 68,2 68,2 0.5 
Argila 2 37 37 102 1 
Areia 3 88 88 240 0.5 
 
Tabela 3. Parâmetros de resistência do solo (HSM) cont. 
Solo c’ 
(kPa) 
φ' 
(°) 
Y 
(°) 
Aterro 10 28 0 
Argila 
Orgânica 
3 15 0 
Argila 
Argilosa 
5 22 2 
Areia 1 0 33 2 
Argila 1 40 55 1 
Areia 2 0 35 3 
Argila 2 25 31 2 
Areia 3 0 38 3 
Tabela 4. Parâmetros geotécnicos do material rochoso 
(Hoek-Brown) 
Rocha GSI σci 
(MPa) 
mi 
 
D 
Rocha 
Branda 
30 250 26 0.7 
Rocha sã 60 250 26 1 
 
Onde 
 
 
Figura 5. Simbologia dos solos nos modelos 2D e 3D 
 
 A Figura 6 apresenta o modelo geométrico e a 
malha de elementos finitos utilizados na análise 
numérica a 2D. 
 
 
 
Figura 6. Geometria e malha de elementos finitos do 
modelo 2D do reservatório RT-2 
 
No modelo a 3D, tirou-se partido da bi-simetria 
do reservatório em relação aos eixos ortogonais 
horizontais e optou-se por modelar somente ¼ do 
mesmo. Elementos do tipo plate foram utilizados 
para representar as lamelas da parede diagrama e 
anéis de compressão. Como não existe 
continuidade de armadura entre lamelas (juntas), 
optou-se por representar essas juntas com 
elementos tipo plates com parâmetros estruturais 
x100 inferiores ao das lamelas, para permitir 
rotação relativa entre as mesmas. A Figura 7 
apresenta o modelo geométrico e a malha de 
elementos finitos utilizados na análise 3D. 
 
 
 
Figura 7. Geometria e malha de elementos finitos do 
modelo 3D do reservatório RT-2 
 
Os elementos plates no modelo 3D estão 
orientados de acordo com um sistema de eixos 
locais (Figura 8). 
 
 
 
Figura 8. Sistema de eixos locais nas plates do modelo 
3D 
 
A Tabela 5 apresenta os parâmetros utilizados 
nos elementos estruturais. 
 
Tabela 5. Parâmetros estruturaisno modelo 2D e 3D 
Solo 
EA 
(kN/m) 
EI 
(kN.m/m) 
Tipo 
Parede 
diafragma 
16,8E6 896E3 Plate 
Junta 16.8E4 8960 Plate 
Anel de 
compressão 1 
10E6 - 
Anchor (2D)/ 
Plate (3D) 
Anel de 
compressão 2 
15,8E6 - 
Anchor (2D)/ 
Plate (3D) 
Anel de 
compressão 3 
40E6 - 
Anchor (2D)/ 
Plate (3D) 
 
A sobrecarga distribuída na superfície do terreno 
adotada em todos os modelos foi de 10 kPa. 
 
4 RESULTADOS NUMÉRICOS 
 
As Figuras 9 a 11 mostram a evolução da 
deformação do solo durante a escavação 
resultados numéricos da obra 
 
 
 
Figura 9. Deslocamento no solo - escavação a 6 m de 
profundidade (deslocamento máx: 3 cm) 
 
 
Figura 10. Deslocamento no solo, com escavação a 12 m 
de profundidade (deslocamento máx: 4 cm) 
 
 
 
Figura 11. Deslocamento no solo, com escavação a 20 m 
de profundidade (deslocamento máx: 6 cm) 
 
As Figuras 12 a 14 mostram a evolução da tensão 
de cisalhamento relativa do solo, durante a 
escavação. É possível verificar a sua 
mobilização com o avançar da escavação. 
 
 
 
Figura 12. Tensão de cisalhamento relativa do solo, com 
escavação a 6 m de profundidade 
 
 
 
Figura 13. Tensão de cisalhamento relativa do solo, com 
escavação a 12 m de profundidade 
 
 
 
Figura 14. Tensão de cisalhamento relativa do solo, com 
escavação a 20 m de profundidade 
 
As Figuras 15 a 17 mostram a evolução da 
deformação horizontal (segundo o eixo X) da 
parede diafragma, durante a escavação. Como a 
estrutura é simétrica, as deformações horizontais 
segundo o eixo Y são simétricas ao do eixo X. A 
deformação máxima foi inferior a 1% da altura 
de escavação (0.1 %, que corresponde a 2 cm em 
20 m escavados). 
 
 
Figura 15. Deslocamento na parede diafragma, com 
escavação a 6 m de profundidade (deslocamento máx: 
0,9 cm) 
 
 
 
Figura 16. Deslocamento horizontal na parede diafragma, 
com escavação a 12 m de profundidade (deslocamento 
máx: 1.4 cm) 
 
 
 
Figura 17. Deslocamento horizontal na parede diafragma, 
com escavação a 20 m de profundidade (deslocamento 
máx: 2 cm) 
 
As Figuras 18 a 20 mostram a evolução do 
momento fletor M11 da parede diafragma, 
durante a escavação. Como seria esperado, os 
momentos nas juntas da parede diafragma são 
aproximadamente nulos, pois não existe 
continuidade de armadura. As magnitudes de 
esforços estão dentro da ordem de grandeza 
suportada pelas paredes diafragmas. 
 
 
 
Figura 18. Momento fletor 11 da parede diafragma, com 
escavação a 6 m de profundidade (Momento máx e min: 
120 e -335 kNm/m) 
 
 
Figura 19. Momento fletor 11 da parede diafragma, com 
escavação a 12 m de profundidade (Momento máx e min: 
120 e -350 kN.m/m) 
 
 
 
Figura 20. Momento fletor 11 da parede diafragma, com 
escavação a 20 m de profundidade (Momento máx e min: 
200 e -600 kNm/m) 
 
As Figuras 21 a 23 mostram a evolução do 
esforço axial N11 nos anéis de compressão, 
durante a escavação. Registou-se esforços axiais 
elevados, mas dentro dos limites de capacidade 
axial para quais foram dimensionados. 
 
 
 
Figura 21. Esforço axial 11 dos anéis de compressão, 
com escavação a 6 m de profundidade (Esforço máx -
1700 kN/m) 
 
 
 
Figura 22. Esforço axial 11 dos anéis de compressão, 
com escavação a 12 m de profundidade (Esforço máx -
4800 kN/m) 
 
 
 
Figura 23. Esforço axial 11 dos anéis de compressão, 
com escavação a 20 m de profundidade (Esforço máx -
8000 kN/m) 
 
As Figuras 24 a 26 a mostram a evolução da 
percolação no terreno, durante a escavação. As 
vazões obtidas na análise de fluxo foram da 
mesma ordem de grandeza das vazões 
verificadas durante a escavação do reservatório 
(máximo de 2 m3/dia no final da escavação). 
 
 
Figura 24. Percolação 2D, com escavação a 6 m de 
profundidade (1 m3/dia) 
 
 
 
Figura 25. Percolação 2D, com escavação a 6 m de 
profundidade (1.6 m3/dia) 
 
 
 
Figura 26. Percolação 2D, com escavação a 6 m de 
profundidade (2.5 m3/dia) 
 
Nesta modelagem numérica foram consideradas 
e estudadas sobrecargas variáveis (graus de alta 
capacidade e o faseamento construtivo de vigas 
da cobertura pós-tensionadas) pelo fato se 
localizarem muito próximas do reservatório 
(Figura 27). Verificou-se que as atuações destas 
sobrecargas não causariam a acrescimentos 
significativos de recalque e tensão na parede 
diafragma e anéis de compressão. 
 
Acréscimo de magnitude de momentos devido a sobrecargas váriaveis ( KN.m/m)
-15 -10 -5 0 5 10 15
P
ro
fu
n
d
id
a
d
e
 (
m
)
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
M11 (KN.m/m)
M12 (KN.m/m)
M22 (KN.m/m)
 
 
Figura 27. Acréscimo de magnitude de momentos, na 
parede diafragma devido a sobrecargas variáveis 
 
 
5 INSTRUMENTAÇÃO: RESULTADOS 
 
As Figuras 28 a 30 a mostram a comparação das 
leituras obtidas do inclinômetro com os 
resultados com os parâmetros já calibrados do 
modelo 3D. A calibração dos parâmetros 
geotécnicos permitiu um ajuste razoável do 
modelo 3D com as leituras dos inclinômetros. 
Os deslocamentos horizontais da parede 
diafragma estiveram dentro dos limites de 
segurança (deslocamento horizontal máximo de 
2 cm, que corresponde a 0.1 % da altura de 
escavação do reservatório). 
 
 
Figura 28. Comparação das leituras dos inclinômetros 
com o modelo (escavação a 6 m de profundidade) 
 
 
 
Figura 29. Comparação das leituras dos inclinômetros 
com o modelo (escavação a 12 m de profundidade) 
 
 
Figura 30. Comparação das leituras dos inclinômetros 
com o modelo (escavação a 12 m de profundidade) 
 
A Figura 31 apresenta as leituras dos 
piezômetros 1 A a D. Tal como no ensaio de 
bombeamento, somente o piezômetro 1D (que se 
localizava junto do topo rochoso) teve variação 
na sua cota piezométrica. Essa cota decresceu 
consideravelmente durante a escavação 
(percolação) e voltou a subir e a estabilizar-se 
com a execução do fundo do reservatório. Os 
restantes tiveram pequenas variações nas suas 
cotas, provando assim a estanqueidade da parede 
diafragma. 
 
 
Figura 31. Evolução da cota piezômetricas durante a 
escavação. 
 
Durante a escavação foram feitas leituras nos 
alvos topográficos instalados nos edifícios em 
torno da praça da bandeira. Durante o 
monitoramento, os recalques máximos obtidos 
foram na ordem dos 1 mm, como se pode 
verificar na Figura 32. Esse recalque é baixo, 
pois os edifícios se encontravam a uma distância 
muito considerável da obra e as condições 
geotécnicas do terreno não eram as mais 
adversas. 
Tempo (dias)
0 20 40 60 80
R
e
c
a
lq
u
e
 (
m
m
)
-1.2
-1.0
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
Recalque de edificio
 
 
Figura 32. Recalque verificado em edifício em torno da 
praça da bandeira 
 
 
6 CONCLUSÕES 
 
A retroanálise deste projeto permitiu entender 
com mais detalhe o comportamento geotécnico 
do reservatório da Praça da Bandeira durante a 
sua escavação. Ficou claro a importância da 
instrumentação e de realização de ensaios in situ 
como o ensaio de bombeamento para a 
convergência dos resultados numéricos com a 
realidade. 
Os resultados, após calibrados, permitiram 
validar os resultados, de deformações, esforços e 
recalques. Sendo assim ficou assegurada assim a 
segurança e a boa qualidade deste projeto. 
Face aos bons resultados nesta obra, a Rio Águas 
e a Terratek adotarão esta mesma metodologia 
nos próximos reservatórios a serem construídos 
em 2014-2015. Alguns previstos são os ensaios 
PMT (pressiômetro) e ajustes na instrumentação. 
 (Praça Niterói; Praça Varnhagen; e Mariz e 
Barros). 
 
REFERÊNCIASAlonso, U. R. (2013). Rebaixamento temporário de 
aquíferos – Oficina de texto, São Paulo, Brasil 
Duarte M, Fonseca P, Ortigao A (2013) Flash flood control 
Works around Maracanã district in Rio de Janeiro, 
Brazil, Proceedings ICE Institution of Civil Engineers, 
Special Issue 166, November 2013, Issue CE6, pp 44-
48, http://dx.doi.org/10.1680/cien.13.00009, paper 
1300009 
Plaxis (2013). Plaxis 3D Reference Manual, 
http://www.plaxis.nl/plaxis3d/manuals/ 
Plaxis (2013). Plaxis 2D Reference Manual, 
http://www.plaxis.nl/plaxis2d/manuals/