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TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO Aula 3: Cuidados na etapa de escavação e execução de taludes Profa.: Paula Scovino Cel.: 99963.1969 Email: scovino2002@yahoo.com Objetivos da disciplina • Objetivo 1 – Conhecer os cuidados que devem existir durante as escavações; • Objetivo 2 – Conhecer os principais tipos de taludes; Objetivos da disciplina Antes de iniciar a execução de uma escavação é importante conhecer o entorno em que se dará tal atividade. Para isso, os cuidados devem ser planejados e acompanhados durante a execução. A NBR 9061 afirma que o controle das edificações vizinhas e da escavação deve obedecer a um plano de acompanhamento através de inspeção e de instrumentação adequada ao tamanho da obra O plano de acompanhamento através de inspeção e de instrumentação adequada ao tamanho da obra se dá da seguinte forma: a) inspeção: - tem por finalidade observar qualquer evento cuja análise permite medidas preventivas ou considerações especiais para a segurança da obra; a) inspeção: - b) instrumentação: - visa à medida direta de grandezas físicas necessárias à interpretação e previsão do desempenho das obras, com referência aos critérios de segurança e econômicos adotados na fase de projeto. Nesse caso aqui estão relacionados os equipamentos necessários, o escoramento que deve ser feito e sinalização e isolamento da área da execução. Após a realização da inspeção e definição da instrumentação, poderemos iniciar o projeto em si. Para a elaboração de um projeto de escavação, a NBR 9061 apresenta como sugestão as 4 fases necessárias, são elas: a) viabilidade: permitir a previsão de custos e prazos das diversas alternativas. b) projeto básico: detalhamento do projeto de forma a quantificar os serviços necessários ao desenvolvimento do projeto executivo. c) projeto executivo: o projeto define claramente os diversos componentes da obra, incluindo memoriais descritivos, cálculos estruturais, desenhos, especificações técnicas e executivas, planilhas de orçamento e cronogramas básicos. d) projeto “como executado” compreende o acompanhamento sistemático da execução da obra, reexame dos critérios de dimensionamento em função de dados obtidos durante a execução e elaboração de um relatório final, comentando a execução com as dificuldades encontradas, sendo recomendada a complementação com fotografias. Lembrando que o grau de detalhamento do projeto varia de acordo com o tipo e a característica de cada obra. Durante a execução da escavação as cargas e carregamentos no terreno podem variar, e a NBR 9061 classifica em cargas estáticas e cargas dinâmicas. A) as cargas estáticas são: Empuxo lateral do solo; Pressão hidrostática; Cargas provenientes de construções próximas; Acúmulo de material escavado na borda da escavação; Empuxo lateral do solo; Acúmulo de material escavado na borda da escavação Acúmulo de material escavado na borda da escavação atenção para esse tipo de carga, pois na hora da elaboração do plano você deverá definir onde essa terra retirada será depositada. A NR 18 afirma que os materiais retirados da escavação devem ser depositados a uma distância superior à metade da profundidade, medida a partir da borda do talude. A Figura apresenta bem como seria essa relação. B) As cargas dinâmicas são: Tráfego de veículos; Máquinas e equipamentos. Importante lembrar que o tráfego próximo da escavação deve ser desviado ou ter a velocidade reduzida, e para a segurança dos envolvidos, os acessos de pessoal, veículos e equipamentos devem ter sinalização permanente, além de ser proibido o acesso de pessoal não autorizado. B) As cargas dinâmicas são: Tráfego de veículos; Máquinas e equipamentos. A Figura apresenta uma sugestão de afastamentos da área de execução. Então, conforme foi apresentado, são muitos os cuidados que devemos ter durante a escavação e a NR 18 apresenta ainda mais outras ações que podem garantir a segurança dos envolvidos na atividade, são elas: Os taludes instáveis das escavações com profundidade superior a 1,25m ( um metro e vinte e cinco centímetros) devem ter sua estabilidade garantida por meio de estruturas dimensionadas para este fim. As Figuras apresentam um exemplo de escoramento de vala. As escavações com mais de 1,25 m de profundidade devem dispor de escadas ou rampas, colocadas próximas aos postos de trabalho, a fim de permitir, em caso de emergência, a saída rápida dos trabalhadores. A área de trabalho deverá ser previamente limpa, devendo ser retirados ou escorados solidamente árvores, rochas, equipamentos, materiais ou objetos de qualquer natureza, quando houver risco de comprometimento de sua estabilidade, durante a execução dos serviços. Assim, muros, edificações vizinhas e todas as estruturas que possam ser afetadas pela escavação devem ser escorados. Escoramento de valas O escoramento de valas tem por objetivo garantir a segurança dos trabalhadores evitando desabamentos das paredes da vala, eliminando os riscos existentes. Escoramento de valas É necessário portanto o conhecimento dos tipos de escoramentos possíveis e sua execução para que possa escolher o mais adequado em função do tipo de solo/profundidade da vala/tempo em que a vala permanecerá aberta / passagem de veículos na área/presença de água/proximidade de construções. Madeira - Quando a profundidade < 5 m Metal - Quando a profundidade > 5 m Durante toda a fase de execução e durante a existência da escavação, é indispensável ter-se no canteiro de obra um arquivo contendo os seguintes documentos: a) resultados das investigações geotécnicas; b) perfis geotécnicos do solo; c) profundidade e dimensões da escavação, bem como as etapas a serem atingidas durante a execução e reaterro; d) condições da água subterrânea; e) levantamento das fundações das edificações vizinhas e redes de serviços públicos; f) projeto detalhado do tipo de proteção das paredes da escavação; g) caso haja necessidade das ancoragens penetrarem em terrenos vizinhos, deve-se ter autorização dos proprietários para permitir a sua instalação. PRINCIPAIS TIPOS DE TALUDES Podemos dizer que talude é uma superfície inclinada do solo que limita um platô. Os taludes também são chamados de encostas e podem ser naturais ou construídos artificialmente pelo homem, como mostra a Figura. Sendo que os taludes de aterro devem ser menos inclinados do que os de corte. PRINCIPAIS TIPOS DE TALUDES A escolha para o tipo de contenção mais adequada depende do estudo detalhado de cada caso, das condições específicas da obra e da região. Então, vamos conhecer alguns tipos de contenção? ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO COM SOLO REFORÇADO COM GEOSSINTÉTICOS Essa forma de contenção consiste no uso de mantas geotêxteis ou geogrelhas intercaladas com camadas de aterro compactado, como pode ser visto na Figura. ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO COM SOLO REFORÇADO COM GEOSSINTÉTICOS Os geossintéticos podem apresentar diversas funções entre as quais se destacam: separação, filtração, drenagem, reforço, contenção de fluidos/gases, ou controle de processos erosivos. Dependendo do caso o produto pode apresentar mais de uma função. ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO COM SOLO REFORÇADO COM GEOSSINTÉTICOS Drenagem da Arena Fonte Nova •Produto: Manta geotêxtil não tecido de filamentos contínuos 100% poliéster com resistência tração longitudinal mínima de 16kN/m e tração transversal mínima de 14kN/m. •Aplicação: Necessidade de um sistema drenante eficiente do campo de futebol para evitar o acúmulo de água superficial em épocas de chuva, que prejudica os jogos e o crescimento do gramado. •Soluções:O geotêxtil atuou como elemento de filtração, permitindo um escoamento rápido da água, ao mesmo tempo em que evita o carreamento de partículas para o interior do dreno. Além disso, como elemento de separação, evitou a mistura de dois materiais preservando as suas características originais. Resultado: Maior velocidade de execução da obra, eficiência do sistema drenante ao longo do tempo, preservação das características originais de materiais adjacentes. ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO COM SOLO REFORÇADO COM GEOSSINTÉTICOS Drenagem da Arena Fonte Nova ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO COM SOLO REFORÇADO COM GEOSSINTÉTICOS Construção da Fábrica de Tubos Planos da VSB Produto: Geocélula Aplicação: Proteção dos taludes contra erosão. Soluções: Com isso, a solução definitiva para o controle da erosão dos taludes, foi a aplicação de geocélulas de polipropileno preenchidas com um solo próprio para o plantio, e em seguida foi aplicada a hidrossemeadura para o revestimento dos taludes. Resultado: Foram instalados neste projeto em torno de 50.000 m2 de geocélulas de polipropileno. O sistema com geocélulas se apresentou como uma ótima alternativa para esta aplicação, destacando-se a facilidade e praticidade na execução, aliadas a alta produtividade proporcionada, resultando com isso em vantagens técnicas e econômicas para a obra. ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO COM SOLO REFORÇADO COM GEOSSINTÉTICOS vantagens dos geossintéticos são o menor tempo de execução das obras, devido à facilidade de instalação em relação aos agregados naturais, que exigem equipamentos de terraplenagem de grande porte, e consequentemente maior poluição ambiental, e a preservação dos recursos naturais, por serem produtos alternativos aos materiais naturais, como solos e materiais granulares, tornando-se uma aplicação inteligente para preservação do meio ambiente. ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO COM SOLO REFORÇADO COM GEOSSINTÉTICOS Devemos conhecer as propriedades mecânicas na hora da escolha do geossintético. E observamos que esse tipo de material apresenta um custo menor quando comparado a outros tipos de materiais de contenção A técnica de solo reforçado se baseia na interação entre o solo e a inclusão de reforço, sendo que a transferência de tensões entre estes elementos ocorre por atrito e/ou por resistência, dependendo da geometria do reforço. ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO COM SOLO REFORÇADO COM GEOSSINTÉTICOS No Brasil, os geossintéticos têm sido empregados desde o início da década de 70, principalmente em sistemas de drenagem. Em 1984, foi realizada a primeira obra de solo reforçado com geotêxteis, no km 35 da rodovia SP-123 que liga Taubaté a Campos de Jordão. Esta obra foi implantada para recuperar um aterro rodoviário de cerca de 30 m de altura, que estava sofrendo processos erosivos, colocando em risco a continuidade da rodovia. ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO COM SOLO REFORÇADO COM GEOSSINTÉTICOS A estrutura dimensionada deve ser verificada quanto ao risco de ruptura global, avaliando-se os fatores de segurança em relação a quatro mecanismos básicos de instabilização: • deslizamento da base da estrutura reforçada, • tombamento em torno do pé do muro, • capacidade de carga da fundação e • ruptura global por uma superfície que engloba todo o maciço reforçado CORTINA DE CONCRETO ATIRANTADA Podemos definir que são muros de concreto armado com espessuras entre 0,20 m e 0,30 m, contidos por tirantes protendidos. O tirante, basicamente, é um elemento metálico que é introduzido no solo para transferir carga de dentro de um maciço para uma parede ou outra estrutura de contenção Em geral, são verticais com os tirantes distribuídos de maneira uniforme com espaçamentos que variam de acordo com a altura da contenção e os esforços atuantes. Pode ser aplicado em qualquer situação geométrica, tipo de solo ou condição hidrológica. CORTINA DE CONCRETO ATIRANTADA A Figura apresenta um corte e uma foto demonstrando os tirantes e a presença de canaletas para que a drenagem seja direcionada a um descarte seguro. CORTINA DE CONCRETO ATIRANTADA A cortina de concreto é empurrado contra o solo por meio dos tirantes, garantindo a contenção da área. Um projeto de contenção com cortina atirantada especifica: • a extensão da parede de concreto armado, • a quantidade e a profundidade dos tirantes, • os tamanhos do trecho livre e do ancorado, • a armação da parede, a resistência do concreto e • o traço da calda de cimento. Todos os itens do projeto são dimensionados a partir de sondagens realizadas no terreno, como os ensaios de sondagem à percussão (SPT), que auxiliam no dimensionamento dos tirantes. CORTINA DE CONCRETO ATIRANTADA As propriedades do maciço levantadas no estudo geotécnico vão determinar como vai ser o projeto executivo, com características como inclinação de perfuração e execução dos tirantes, profundidade da perfuração - que pode variar geralmente entre 10 m e 15 m de profundidade -, comprimentos do trecho ancorado e trecho livre. CORTINA DE CONCRETO ATIRANTADA A execução de atirantamento em uma cortina para contenção de talude é feita seguindo algumas etapas: • perfuração do maciço, concluída a perfuração, é feita a limpeza do interior do furo para eliminação de todos os detritos. A perfuração do maciço é feita por máquinas chamadas de perfuratrizes, seguindo profundidade, ângulo e diâmetro determinados em projeto. • montagem e instalação dos tirantes, • injeção de calda de cimento na extremidade interna do tirante e protensão. A calda é feita com cimento Portland comum, normalmente em uma proporção de metade água e metade cimento. CORTINA DE CONCRETO ATIRANTADA CORTINA DE CONCRETO ATIRANTADA CORTINA DE CONCRETO ATIRANTADA Parede de concreto: 25m de extensão. 5m de altura, 18 tirantes e 10 barbacãs Barbacãs são drenos de face para a liberação de água, geralmente é um pedaço de pvc colocado dentro do solo para evitar que haja retenção de água. CORTINA DE CONCRETO ATIRANTADA O tirante é acompanhado por um tubo de PVC com diâmetro, geralmente, de 1 polegada. No trecho ancorado, o tubo possui tubos envoltos por luvas de borracha (válvulas manchete) que se expandem quando é injetada, a alta pressão, uma calda de cimento. À medida que se faz a injeção, a calda sai pelas válvulas e forma o bulbo de ancoragem. A cabeça do tirante é a parte responsável pela transmissão de esforços para a cortina. Com um macaco hidráulico, essa ponta do tirante é “esticada”. Como a outra extremidade está fixada no trecho ancorado, a cabeça reage contra o muro de concreto, empurrando-o contra o solo que está sendo contido. MUROS DE ARRIMO Muros são estruturas corridas de contenção de parede vertical ou quase vertical, apoiadas em uma fundação rasa ou profunda. Podem ser construídos em alvenaria (tijolos ou pedras) ou em concreto (simples ou armado), ou ainda, de elementos especiais. MURO DE ARRIMO as estruturas à gravidade utilizam seu peso próprio e muitas vezes o peso de uma parte do bloco de solo incorporado a ela para sua estabilidade. MURO DE ARRIMO DE GABIÕES As estruturas de gravidade em gabiões já são um tradicional sistema de contenção. Sua origem é italiana e foram empregadas pela primeira vez, em sua versão moderna, no final do século XIX. Desde então sua utilização é crescente, e os campos de utilização são mais amplos a cada dia. No Brasil esta solução começou a ser utilizada no início dos anos 70 e hoje já existem muitas obras em todas as regiões do país. MURO DE ARRIMO DE GABIÕES Os muros de gabiões são constituídos por gaiolas metálicas preenchidas com pedras arrumadas manualmente e construídas com fios de aço galvanizado em malha hexagonal com dupla torção. MURO DE ARRIMODE GABIÕES Todas as unidades são firmemente unidas entre si através de costuras com arames de mesmas características daqueles da malha, de modo a formar uma estrutura monolítica. MURO DE ARRIMO DE GABIÕES Esse tipo de contenção apresenta a vantagem de ser feito com rapidez, por possuir elevada permeabilidade e grande flexibilidade aceitando deformações. As Figuras apresentam sua montagem. MURO DE ARRIMO DE GABIÕES As dimensões usuais dos gabiões são: comprimento de 2m e seção transversal quadrada com 1m de aresta MURO DE ARRIMO DE GABIÕES As dimensões usuais dos gabiões são: comprimento de 2m e seção transversal quadrada com 1m de aresta As principais características dos muros de gabiões são a flexibilidade, que permite que a estrutura se acomode a recalques diferenciais e a permeabilidade. MURO DE ARRIMO DE GABIÕES Os resultados dos ensaios de corte são mostrados na figura e mostram uma notável resistência ao corte dos gabiões, acompanhada por consideráveis deformações. A resistência ao corte é dada pela presença da malha e, portanto, pode ser aumentada através da adequação da mesma ou pela introdução de diafragmas MURO DE ARRIMO RIMBLOCO É um muro articulado, formado por peças padronizadas e contido por chumbadores. Esse sistema também apresenta um custo reduzido e flexibilidade. MURO DE ARRIMO RIMBLOCO Esse sistema utiliza peças pré-moldadas de concreto não- armado em forma de duplo "T" e chumbadores com cerca de 3 m de comprimento. MURO DE ARRIMO RIMBLOCO Aplicação: contenções em corte e aterro Vantagens: flexibilidade e custo reduzido Cuidados: execução de sistema de drenagem na face interna do muro MURO DE ARRIMO RIMBLOCO É efetuado o corte do talude, em etapas, a seguir são executados os elementos de fundação (base) e posteriormente os chumbadores são instalados e preenchidos com nata ou argamassa de cimento dentro de uma perfuração previamente executada. Os chumbadores são fixos ao revestimento (a superfície visível do muro) através de um encaixe na forma de cunha. Como as juntas entre os blocos são secas, não necessitando de argamassa, a drenagem da água ocorre com perfeição. MURO DE ARRIMO RIMBLOCO MURO DE ARRIMO RIMBLOCO MURO DE ARRIMO RIMBLOCO MURO DE ARRIMO RIMBLOCO MURO DE CONCRETO CICLÓPICO Trata-se de estrutura composta de concreto e agregados de grandes dimensões. A execução desse sistema consiste no preenchimento de uma fôrma com concreto e blocos de rocha de dimensões variadas. Sua aplicação é recomendada para taludes superiores a 3 metros de altura. MURO DE SOLO PNEU - Solo-pneu: construção mais barata que utiliza o próprio solo e uma estrutura montada com pneus amarrados uns aos outros. Oferece boa drenabilidade. MURO DE SOLO PNEU Feito de pneus descartados. São obras de fácil construção e de baixo custo, segundo um arranjo estabelecido em função da altura da encosta e das dimensões do muro. ALVENARIA DE PEDRA Estrutura mais rígida, com baixa capacidade de deformação. É necessário um sistema de drenagem eficiente. ALVENARIA DE PEDRA Quando a altura é de até 3m, é economicamente viável, pois sua construção não exige mão-de-obra tão qualificada. CORTINA DE ESTACAS PRANCHA Perfis, metálicos ou de concreto, com engastes laterais, que admitem a acoplagem de vários destes, permitindo a formação de uma cortina que quando cravada no terreno serve como contenção vertical. CORTINA DE ESTACAS PRANCHA • Manter verticalidade no posicionamento da cortina • Cuidar para que não ocorra o desligamento entre as estacas na hora da cravação da cortina CORTINA DE ESTACAS PRANCHA É uma solução para a contenção vertical. Em obras de infraestrutura, são aplicadas em terminais portuários, passagens de nível em vias e rodovias, contenção para valas de rede de água e esgoto, além de proteção de acessos a túneis, por exemplo. CORTINA DE ESTACAS MOLDADAS As estacas podem ser cravadas no interior do solo, mesmo antes de se executar a escavação. CORTINA DE ESTACAS MOLDADAS As estacas são executadas no interior do solo, mesmo antes de se executar a escavação. CORTINA DE ESTACAS MOLDADAS as estacas moldadas contra o terreno são aquelas em que é o próprio terreno que enforma as estacas, independentemente de se utilizar ou não tubo moldador. CORTINA CRAVADA Podem ser obras contínuas quando utilizamos as estacas prancha ou estacas justapostas, como mostrado na Figura Esse tipo de contenção é formado por estacas ou perfis cravados no terreno, trabalhando à flexão e resistindo pelo apoio da parte enterrada do perfil. SOLO GRAMPEADO O grampeamento de solo é um procedimento de contenção aplicado a cortes em maciços de terra. O sistema utiliza, basicamente, chumbadores, concreto projetado e drenagem, e tem como objetivo estabilizar taludes de corte de forma temporária ou, o que é mais comum, permanente. SOLO GRAMPEADO Tem execução relativamente rápida e custo relativamente baixo se comparado a outras tecnologias. A contenção ocorre por conta da ancoragem de chumbadores sub-horizontais, que atuam de forma passiva, e são introduzidos no maciço e depois fixados com calda de cimento. SOLO GRAMPEADO Os chumbadores são formados por barras de aço introduzidas em uma perfuração no maciço e que recebem injeção de calda de cimento sob pressão. A barra de aço geralmente tem diâmetro de 10 mm a 25 mm e proteção anticorrosiva - quando seu diâmetro for de até 20 mm, costuma-se dobrar a ponta externa. SOLO GRAMPEADO 2 Perfuração 3 Injeção 4 Armação metálica 5 Drenagem 6 Projeção do concreto Material Complementar • Conheça mais sobre muros de arrimo em: https://www.youtube.com/watch?v=yKm56Fu 5gGE • Conheça mais sobre obras de contenção em: http://www.aecweb.com.br/cls/catalogos/ma ccaferri/obras_de_contencao_opt.pdf