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Material de Apoio 6 de Obras de Terra - Aterros Compactados - Escolha das Áreas de Aterro e de Empréstimo - Serviços Preliminares - Empréstimo - Aterro - Aterros Sobre Solos Inconsistentes - Aterros Sobre Terrenos com Elevada Declividade ATERROS COMPACTADOS Aterros são obras de terra nas quais um terreno é remodelado com o uso de solos recolhidos de áreas de empréstimo. Aterros (ou reaterros) servem para nivelar um terreno ou elevá-lo, com base no projeto que se está executando. Eles servem para preparar terrenos para uma série de construções civis, tais como casas; prédios; estradas; estruturas de contenção de encostas naturais ou artificiais; barragens; enrocamentos; etc. As figuras 1, 2 e 3 abaixo mostram os principais elementos que compõem um aterro. Figura 1 - Representação da seção de um aterro. A = cota do terreno natural no eixo do aterro. B=cota do greide de terraplenagem no eixo. C = cota vermelha (cota do terreno – cota do greide no eixo). D = bordo da plataforma. F= talude de aterro. I= plataforma; e(%) = abaulamento ou declive transversal. Fonte: Pereira et al., 2006. Figura 2 - Exemplo de seção de aterro. Fonte: Pereira et al., 2006. Figura 3 - Exemplo de aterro. Fonte: www.google.com.br, 2017. Os aterros ou reaterros devem ser acompanhados de processos de compactação do solo, realizada com equipamento manual ou mecânico. A realização de obras de aterros ou reaterros seguem os seguintes passos para serem realizadas: 1) Escolha das áreas de aterro e de empréstimo; 2) Serviços preliminares; 3) Empréstimo; 4) Transporte; 5) Aterros ou reaterros; ESCOLHA DAS ÁREAS DE ATERRO E DE EMPRÉSTIMO Áreas de aterro são as regiões dentro de um projeto que receberão o nivelamento do solo mediante a adição de solos retirados de outras regiões. As regiões de onde provém o material utilizado para a construção do aterro se denominam ÁREAS DE EMPRÉSTIMO. As áreas de aterro podem ter tamanhos e características diversificadas, dependendo do projeto e da região na qual o projeto de construção deverá ser realizado. Por exemplo, no caso de aterro de terreno para a construção de uma estrada, a área a ser aterrada será estreita e comprida, podendo ser reta ou possuir curvas, horizontal ou apresentar algum ângulo de inclinação. Para o caso de um aterro feito em um terreno que receberá a construção de um edifício, a região a ser aterrada poderá ter configuração geométrica retangular ou quadrada. Já para o caso do reaterro de uma encosta, o preenchimento do vazio entre a encosta original e a estrutura de contenção será trapezoidal. As áreas de empréstimo (de onde o material construtivo do aterro é retirado) podem fazer parte da região do empreendimento civil, ou serem de uma área externa a ele, dependendo das condições do projeto a ser executado. Alguns cuidados com as escolhas das áreas de aterro e de empréstimo devem ser tomadas. Esses cuidados levam em conta os objetivos do projeto, as condições geotécnicas da região na qual ele está sendo implantado, características econômicas e ambientais, etc. A escolha da(s) área(s) de empréstimo leva em consideração a distância do transporte, o volume do material disponível e os tipos de solo e seus teores de umidade. Deve-se sempre procurar o melhor meio de execução da obra, ou seja, aquele que impacte menos o meio ambiente, que se ajuste melhor às características geotécnicas locais de forma a garantir a segurança da obra, com o menor custo possível, que possa ser realizado dentro do prazo estipulado. Essas escolhas estão atreladas a um estudo preliminar geotécnico bem feito do subsolo da área a ser aterrada. É necessário que se conheçam as condições do terreno (o tipo de solo e/ou rochas existentes, o nível e tipo do lençol freático, etc.) para determinar os custos e características da obra a ser realizada. SERVIÇOS PRELIMINARES Os serviços preliminares correspondem à preparação do terreno que receberá o aterro. Eles compreendem o desmatamento, o destocamento e a limpeza da área de construção. Desmatamento O desmatamento consiste no corte e remoção da vegetação existente na área. Ela pode ser executada com o uso de motosserras, ou por processos mecânicos. Destocamento Consiste na retirada de troncos de árvores que foram previamente cortados (tocos de árvores). Pode ser realizado com fogo, com máquinas, ou manualmente. Limpeza Compreende a remoção da vegetação rasteira e de quaisquer outros materiais que podem vir a interferir no projeto de aterro, contribuindo para uma possível instabilidade futura do aterro. Uma vez que essas etapas tenham sido cumpridas, o terreno estará pronto para receber o aterro. Além dessas três etapas, outros serviços preliminares podem ser requisitados para determinados projetos, tais como a remoção de cercas, de estruturas de madeira, remanejamento de postes, demolição de muros e estruturas de alvenaria, etc. EMPRÉSTIMO Como já dito, as áreas de empréstimo são aquelas das quais os materiais utilizados para a construção dos aterros são obtidos. O que irá determinar essas áreas de empréstimo é a qualidade do material que as compõem, a sua distância até a área do aterro, e a existência do volume necessário para a realização do aterro. Certos tipos de solos devem ser evitados, em especial solos orgânicos ou turfosos. Solos micáceos e saibrosos devem ser desconsiderados como empréstimos de aterros sempre que possível. Solos orgânicos são aqueles majoritariamente compostos por matéria orgânica (restos vegetais e/ou animais). Solos turfosos são aqueles compostos por grandes quantidades de partículas fibrosas de material carbonoso ao lado de matéria orgânica em estado coloidal. Estes dois tipos de solo devem ser evitados sempre porque o comportamento das partículas orgânicas no solo é variável com o tempo, bastante susceptível a alterações quando em contato com água ou diferenças ambientais. Em outras palavras, estes tipos de solo possuem péssimo comportamento mecânico. Solos micáceos são aqueles majoritariamente compostos por micas, argilominerais filossilicatos. Já os saibros são solos formados pelo intemperismo incipiente de rochas graníticas, que possuem quantidades apreciáveis de minerais tamanho areia, além de porcentagens mais baixas de argila. O empréstimo (solo da área de empréstimo que será utilizado para a realização do aterro) deve ser analisado para que todos os critérios de um aterro correto sejam possíveis. Estes solos podem ser classificados de acordo com o equipamento capaz de realizar economicamente o seu desmonte (retirada de seu local de origem): 1° Categoria: solos que podem ser retirados com o auxílio de equipamentos comuns (pá-carregadeira, trator de lâmina, motoscraper). 2° Categoria: são os solos que podem ser retirados com o material acima descrito mas que, devido à sua maior consistência, exigem um desmonte prévio realizado com escarificador (equipamento utilizado na agricultura para quebrar a compactação dos solos) ou com o uso descontínuo de explosivos de baixa potência. 3° Categoria: materiais de resistência mecânica elevada que só podem ser removidos com o uso de explosivos de maior potência. As principais propriedades do solo que devem ser consideradas para que sirvam de empréstimo são o peso, o empolamento e a redução. • Peso O peso de um solo depende de seu peso específico: 𝛾 = 𝑃 𝑉 Onde: ɣ = peso específico; P = peso; V = volume. • Empolamento O empolamento (E%)é o aumento de volume sofrido pelo solo ao ser removido de seu estado natural. Ele é expresso pela porcentagem do aumento de volume (V) em relação ao seu volume original (Vi), ou seja, é o aumento de seu índice de vazios: 𝐸(%) = 𝑉 𝑉𝑖 𝑥100 Onde: E = empolamento; Vi = volume original; V = diferença entre o volume final e o volume inicial do solo (V = Vf-Vi). (1) (2) Existe um fator, denominado Fator de Conversão (Fc), que corresponde ao peso específico no estado solto e o peso específico original do solo: 𝐹𝑐 = 𝛾𝑓 𝛾𝑖 Onde: Fc = fator de conversão; ɣf = peso específico no estado solto; ɣi = peso específico original. Se considerarmos o empolamento do solo em relação a seu fator de conversão, teremos: 𝐸(%) = 𝑉 𝑉𝑖 𝑥100 = 𝑉𝑓 − 𝑉𝑖 𝑉𝑖 𝑥100 = ( 𝑉𝑓 𝑉𝑖 − 1) 𝑥100 Onde: E = empolamento; Vi = volume inicial do solo; Vf = volume final do solo. 𝐹𝑐𝐸 = 𝛾𝑓 𝛾𝑖 = 𝑃/𝑉𝑓 𝑃/𝑉𝑖 = 𝑉𝑖 𝑉𝑓 Onde: FcE = fator de conversão em relação ao empolamento do solo; ɣi = peso específico original do solo; ɣf = peso específico final do solo; P = peso do solo; Vi = volume inicial do solo; Vf = volume final do solo. Logo: 𝑉𝑖 = 𝐹𝑐𝐸. 𝑉𝑓 Então: 1 𝐹𝑐𝐸 = 𝑉2 𝑉𝑖 De onde: 𝐸(%) = ( 1 𝐹𝑐𝐸 − 1) 𝑥100 E, por fim: 𝐹𝑐𝐸 = 100 100 + 𝐸 (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) • Redução A redução é a redução de volume que um solo apresenta após ser compactado. Ela é uma função do grau de compactação exigido para a obra, e do material do qual o solo é composto. Por definição: 𝑅(%) = 𝑉′ 𝑉𝑖 𝑥100 Onde: R = redução; V’ = volume inicial (de antes da compactação) menos o volume final (o do solo compactado) (V’=Vi-Vf); Vi = volume inicial. De onde: 𝑅(%) = ( 𝑉𝑖 − 𝑉𝑓 𝑉𝑖 ) 𝑥100 = (1 − 𝑉𝑓 𝑉𝑖 ) 𝑥100 Se considerarmos a fórmula do fator de conversão em relação à redução, temos: 𝐹𝑐𝑅 = 𝛾𝑓 𝛾𝑖 = 𝑃/𝑉𝑓 𝑃/𝑉𝑖 = 𝑉𝑖 𝑉𝑓 De onde: 𝑅(%) = (1 − 1 𝐹𝑐𝑅 ) 𝑥100 Então: 𝐹𝑐𝑅 = 100 100 − 𝑅 Onde: FCR = fator de conversão; R = redução de volume do solo. • Volume O cálculo do volume de solo necessário para a construção de um determinado aterro é feito pelo método de Malhas Cotadas. Para tanto, o terreno é dividido em cotas e, então, deve-se determinar o nível que o terreno deverá adquirir após pronta a obra. Em seguida, determina-se, para cada malha, se será necessário realizar corte ou aterro de acordo com o nível desejado. Por fim, calculam-se os volumes necessários para preenchimento do terreno e, se necessário, os volumes de corte nos pontos mais altos do que o nível determinado da obra. (10) (11) (12) (13) (14) A somatória desses volumes determina o volume final de material necessário para a realização do aterro. ATERRO Uma vez coletado, o material é então transportado para a região onde o aterro será implementado. As etapas operacionais de um aterro compreendem a descarga, o espalhamento, a correção da umidade (umedecimento ou aeração) e a compactação do solo. É importante salientar que, hoje em dia, os aterros de vários tipos de obras civis não são realizados apenas como obras de terra. Diversas técnicas e tecnologias estão sendo desenvolvidas para, por exemplo, o reaproveitamento de resíduos da construção civil como parte de aterros utilizados para construções de estradas ou edificações. Aqui, entretanto, trataremos apenas de aterros de obras de terra, que são aqueles realizados com maciços terrosos. Esses aterros obedecem às normas de compactação dos solos e da obtenção de umidade e da densidade dos solos, tais como as normas ABNT NBR 7182:2016 – Solos: ensaio de compactação; 6457: 2016 versão corrigida 2016 – Amostras de solo – Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização; 9813:2016 – Solo – determinação da massa específica aparente in situ, com emprego de cilindro de cravação; entre outras. As dimensões do aterro devem obedecer ao que foi estabelecido no projeto, de acordo com os dados topográficos e geológico-geomorfológicos levantados durante a fase de pré- projeto. Essas dimensões devem ser tais que obedeçam às regras de estabilidade de taludes, garantindo um fator de segurança que impeça a ocorrência de movimentação de massa do maciço terroso durante e após a execução da obra, e dependerá do tipo de material utilizado na construção do aterro e da finalidade da obra de aterro a ser executada. Essa inclinação do(s) talude(s) do aterro, em geral, não são maiores que 45° (1:1), mas pode variar até 1:3 (para cada 1m de altura – vertical, tem-se 3m de largura – horizontal), dependendo das especificações do projeto. A largura da crista dependerá portanto da altura do aterro e das especificações quanto à inclinação de seus taludes. Transporte e Espalhamento do Solo Nesta etapa, é necessário se estabelecer quanto de material será necessário, levando- se em consideração que a espessura da camada solta a espalhar deve ser compatível com a espessura final. Essa espessura geralmente é estabelecida como entre 15 a 20 cm, pois o efeito dos equipamentos utilizados em campo geralmente não ultrapassa essas profundidades. A espessura dos espalhamentos depende do tipo do solo, mas em geral uma camada de 22 a 23cm de solo solto gera uma camada em torno de 15 cm de solo compactado. O espalhamento deve ser o mais uniforme possível, formando camadas mais ou menos horizontais. Acerto da Umidade É atingido por meio de irrigação ou aeração, geralmente realizada por caminhão pipa, seguida de revolvimento mecânico do solo de maneira a homogeneizá-lo. Compactação Os equipamentos de compactação dos solos utilizados em campo devem ser escolhidos de acordo com o tipo de solo a ser compactado. Os equipamentos geralmente utilizados, e seus respectivos tipos de solo são: • Rolos pé de carneiro: adequados para solos argilosos. Eles penetram as camadas do solo solto, compactando-o de baixo para cima, de modo que evita a formação de uma placa superficial de solo fino que possa reduzir a ação do equipamento em profundidades maiores. • Rolos pneumáticos: eficientes para uma grande variedade de solos. É mais utilizado, entretanto, em operações de pequeno a médio porte. Ele compacta os solos pela pressão exercida pelo peso de seus pneus ao passar sobre as camadas soltas. O peso e a pressão desses pneus devem ser adaptadas a cada caso de compactação. • Rolos vibratórios: especialmente aplicados para solos granulares. Pode ser de dois tipos: rolo liso, e rolo com pé. Utiliza a vibração para redistribuir as partículas do solo e diminuir seus vazios. O rolo liso promove pressão, impacto e vibração durante o processo de compactação. O rolo com pé ainda promove a compactação por amassamento. • Rolos combinados: são uma combinação de dois ou mais tipos de rolo. Utilizados quando há uma mistura de tipos de solo (granulometria e mineralogia diferentes em um mesmo solo). • Rolos lisos: seu tambor de aço pode estar vazio ou cheio com água, areia ou pó de pedra dependendo da energia necessária para a compactação. É mais utilizado na compactação de solos granulares. • Pilões manuais: utilizados para trabalhos secundários (como em reaterros de valas). • Pilões a explosão (sapo) ou a ar comprimido: utilizados em quase todos os tipos de solos, em áreas fechadas ou restritas, ou em operações complementares. • Outros tipos: os próprios caminhões de transporte dos solos podem ser utilizados como equipamento de compactação, dependendodo tamanho da obra. Nesses casos, uma atenção grande deve ser dispendida para se averiguar a homogeneização da compactação devido à pequena área dos pneus. A compactação do solo é um processo importante para torná-lo mais estável. A umidade em que o solo deve se encontrar, bem como a densidade que deve ser atingida, variam de acordo com o tipo de obra que se quer executar e o tipo de solo utilizado para a realização do aterro. Sabe-se que o aumento do peso específico do solo produzido pela compactação depende especificamente da energia dispendida para que a compactação ocorra e do teor de umidade do solo. Assim, quando se compacta um solo com baixa umidade, o atrito entre suas partículas sólidas não permite uma redução dos vazios do solo de forma significativa. Quando, entretanto, o solo está com a umidade mais elevada, a água provoca um efeito lubrificante entre as partículas sólidas que o compõem, e estas deslizam entre si, acomodando-se em um arranjo mais compacto. A compactação do solo não diminui sua umidade. A redução dos vazios se deve à expulsão do ar dos interstícios entre os grãos. Quando se atinge um certo teor de umidade, a compactação não consegue mais expulsar o ar dos vazios do solo, pois o grau de saturação elevado faz com que o ar fique ocluso (envolto por água). Sabe-se ainda que quanto maior o teor de umidade do solo, maior será sua superfície específica (como visto anteriormente no estudo dos argilominerais). Portanto, para uma dada energia aplicada, haverá um certo teor de umidade denominado UMIDADE ÓTIMA, que é a umidade que conduz a uma MASSA ESPECÍFICA SECA MÁXIMA ( ou DENSIDADE SECA MÁXIMA). A Umidade ótima e a massa específica seca máxima são determinadas em laboratório, pelo Ensaio de Proctor, que é normalizado no Brasil pela norma NBR 7182:2016 da ABNT. Essa norma apresenta diversas alternativas para a realização do ensaio. Em campo, faz-se um controle da compactação, para que se possa verificar se a compactação está sendo executada corretamente, de acordo com as especificações transmitidas pelos ensaios laboratoriais. Essas especificações fixam intervalos de umidade e de densidade seca a serem obtidos (por exemplo, entre wot-1 e wot +1, ou entre wot-2 e wot, etc.) e um grau de compactação mínimo (por exemplo, GC de no mínimo 95%). Para que o controle ocorra, então, é necessário que se estabeleça o Grau de Compactação (GC) do solo que está sendo compactado. Para tanto, são tomadas, sistematicamente, medidas da densidade seca (ou peso específico seco, pelo método do frasco de areia ou similar) e da umidade (pelo método do speedy, ou similar) do solo. O GRAU DE COMPACTAÇÃO (GC) será, então, o quociente da densidade seca (peso específico seco, ou massa específica aparente seca) do solo obtida em campo pela densidade seca máxima (ou peso específico seco máximo, ou massa específica aparente seca máxima) obtida em laboratório: 𝐺𝐶 = 𝜌𝑑(𝑐𝑎𝑚𝑝𝑜) 𝜌𝑑 𝑚á𝑥.(𝑙𝑎𝑏𝑜𝑟𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜) 𝑥100 Onde: ρd = densidade seca e ρd máx. = densidade seca máxima. Quando a obra que está sendo executada é grande, justifica-se a construção de um aterro experimental. Este aterro é um pequeno aterro que é construído com o(s) solo(s) selecionado(s) para a obra. Ele tem aproximadamente 200m de extensão e é subdividido de 4 a 6 subtrechos. Estes subtrechos terão umidades diferentes, que serão compactados com o equipamento previsto para a obra. Com isso, determina-se a melhor opção para a construção do aterro da obra. ATERROS SOBRE SOLOS INCONSISTENTES Em algumas situações impostas pela geologia regional, a fundação dos aterros (ou seja, a composição e características do subsolo acima do qual o aterro será implantado) pode apresentar problemas. Estes problemas se relacionam à presença, nos terrenos de fundação de aterros, de solos que possuem baixa resistência ao cisalhamento, ou seja, que são incapazes de suportar as pressões transmitidas a eles pelos aterros sem apresentar rupturas ou deformações apreciáveis. Solos possuem este tipo de baixa resistência, geralmente, quando se formam sob a influência direta da água, como no caso de talvegues sob influência do lençol freático, planícies costeiras ou de planícies de inundações de rios compostas por solos finos. A figura 4 abaixo mostra alguns exemplos de solos que não suportam aterros. (15) Figura 4 - Exemplos de situações nas quais podem ocorrer solos moles. Fonte: Pereira et al., 2006 (Modificada). Esse tipo de solo apresenta péssimo comportamento geotécnico, sendo genericamente denominados “solos moles” ou “solos hidromórficos”. Os solos moles apresentam grande diversidade de comportamento, devido às diferentes características que as suas camadas podem apresentar. Isto é, variações tanto em suas características físicas, tais como coesão e resistência ao cisalhamento, quanto em sua espessura, continuidade e profundidade. Quando ocorrem, portanto, solos moles em terrenos nos quais se pretende implantar um aterro, uma atenção especial deve ser dada ao local da obra para que se torne possível a construção do aterro. Para tanto, diversos procedimentos podem ser adotados de forma a viabilizar a construção do aterro planejado. Remoção da Camada Inconsistente Em termos gerais, a camada problemática é completamente retirada com o uso de equipamentos escavadores, e o volume de solo mole retirado é então substituído por material de boa qualidade, que geralmente é um material inerte à ação da água. Em seguida, procede-se à construção do aterro normalmente. É uma técnica bastante recomendada, que evita o acontecimento de futuros recalques diferenciais, caso a remoção da camada de solo mole seja executada corretamente. Entretanto, essa técnica enfrenta limitações de ordem técnica e econômica, caso a camada de solo mole tenha porte de proporções elevadas. Execução de Bermas de Equilíbrio Este procedimento consiste na construção de um aterro que é ladeado por banquetas laterais que decrescem gradualmente em altura. Essas banquetas laterais, chamadas de bermas de equilíbrio, fazem com que as tensões se distribuam em uma área bem mais ampla que aquela que resultaria da utilização de um aterro convencional. Como se sabe, ao se distribuir a tensão sobre uma área mais ampla, evita-se o recalque diferencial do solo pela diminuição das pressões aplicadas. As bermas são utilizadas em situações nas quais se precisa, portanto, minimizar a inclinação do aterro (ou de outra obra de terra), aumentando o fator de segurança contra a ruptura da obra. Elas funcionam como plataformas laterais de contrapeso que criam um momento contrário ao momento de ruptura gerado pelas forças (peso, empuxo) do aterro sobre o solo. Assim, elas colaboram para aumentar a resistência ao cisalhamento do solo, conforme ilustra a figura 5. Figura 5 – Esquema das forças atuantes com a colocação de bermas de equilíbrio em obras de aterro. Fonte: www.google.com.br., 2017. A altura das bermas é feita com base na altura crítica do aterro e a resistência ao cisalhamento do solo. A altura crítica é dada por: ℎ𝑐𝑟 = 𝑐 0,18𝛾 Onde: hcr = altura crítica; c = resistência ao cisalhamento do solo; ɣ = peso específico do material utilizado no aterro. A altura admissível das bermas então será dada por: ℎ𝑎𝑑𝑚 = ℎ𝑐𝑟 𝐹𝑠 (16) (17) Onde: hamd = altura admissível; hcr = altura crítica; Fs = fator de segurança da obra. A figura 6 abaixo mostra um aterro executado com bermas de equilíbrio. Figura 6 - Representação esquemáticade aterro com bermas de equilíbrio. Fonte: www.google.com.br., 2017. Execução do Aterro por Etapas Por este método, o aterro é feito por etapas. Cada camada de solo do aterro é colocada sobre o solo mole e compactada e, então, procede-se a análise do processo de adensamento da camada mole do subsolo que está recebendo o aterro. O solo irá se enrijecer gradualmente. A execução da obra continua a seguir estes passos até que em um determinado momento, após um certo número de aplicações de frações do aterro final, o sistema entra em equilíbrio e então o restante do aterro pode ser construído normalmente. Cada adição de material do aterro não deve superar a altura crítica, que é a quantidade de material colocada que representa a carga máxima suportada pela camada mole sem que ocorram rupturas. Este processo, entretanto, não permite a utilização de previsões muito seguras no que tange à quantidade de material a ser aplicado até a estabilização do sistema, e ao prazo necessário para a verificação deste evento. Sobrecarga Adicional O terreno do solo mole é submetido a uma carga adicional, além daquela que o próprio aterro possui. Essa carga adicional representa uma espessura adicional na obra do aterro que é colocada assim que o aterro é construído, com o objetivo de submeter a camada de solo mole aos recalques primários e secundários mais rapidamente. A espessura necessária para provocar essa reação do solo mole é obtida pela diferença entre a cota final do projeto e sua cota inicial, levando-se em conta o recalque estimado do aterro. No final do período de sobrecarregamento do solo (quando este atinge o recalque esperado), a sobrecarga é retirada, o que causa uma redução de recalques no período pós- construtivo do projeto. As condições do subsolo devem sempre ser observadas em obras deste tipo, para que se assegure que a carga e/ou sobrecarga não provoquem rupturas do solo. Ainda, é necessário que se implante um tapete drenante na face da camada de solo mole, a fim de acelerar a dissipação da poropressão (pressão neutra) exercida pela água no solo. O objetivo principal da sobrecarga é antecipar os recalques primários gerados pelo carregamento permanente do aterro. Como os recalques são maiores que os gerados pela carga do aterro, e ocorrem mais rapidamente, praticamente não restarão recalques primários após a remoção da carga adicional. As imagens 7 e 8 abaixo demonstram esse método. Figura 7 – representações esquemática e gráfica da sobrecarga adicional. Fonte: Massad, 2010 (Modificada). Figura 8 – exemplo esquemático de aterro com sobrecarga adicional. Fonte: www.google.com.br, 2018. Expulsão da Camada Mole por Meio de Explosivos Neste caso, uma porção do aterro projetado é construída sobre o terreno e cargas explosivas são postas em seu interior. Estas cargas explosivas são então detonadas. Por estarem contidas na porção superior do terreno, no meio do material que foi colocado como a primeira parte do aterro. A sua explosão faz com que parte do solo mole seja expulsa lateralmente. Como consequência, o material sobreposto ocupa o espaço “liberado” pela parte expulsa do solo mole. O processo se repete, com a colocação de mais uma parte do material do aterro e novas explosões, até que a camada mole do solo tenha sido expulsa e o aterro possa terminar de ser executado normalmente. Figura 9 – Exemplo esquemático de expulsão da camada mole por meio de explosivos. Fonte: Pereira et al., 2006. Execução de Drenos Verticais Por este método, drenos verticais preenchidos por areia são executados na obra do aterro, adequadamente dispostos em planta e seção transversal. Caso o material utilizado para o aterro não seja um material drenante, coloca-se um colchão drenante sobre os drenos verticais (camada de areia, manta geotêxtil), e, em seguida, parte do aterro é implantado sobre este colchão. A carga do aterro exerce pressão sobre o sistema, forçando a água a sair das camadas de solo mole por meio dos drenos verticais de areia. A remoção da água que estava saturando a camada de solo mole acelera o processo de adensamento dessa camada de solo, tornando- a mais estável, aumentando sua capacidade de suporte. Para a instalação dos drenos verticais de areia, são cravados no solo tubos de ponta aberta até a cota desejada, que geralmente é a camada de areia subjacente à camada de solo mole. Após sua colocação, o interior dos tubos é limpo com jatos de água. Por fim, enquanto os tubos vão sendo retirados do solo, a areia vai sendo despejada no interior do tubo, de forma que quando todo o tubo for retirado do solo, em seu lugar haverá o dreno vertical de areia. Estes drenos representam o caminho que a água percorrerá quando for “expulsa” do solo pela sobrecarga do aterro. Além dos drenos feitos de areia, os geodrenos (drenos construídos por materiais sintéticos) têm aparecido como uma opção interessante para estes casos. A camada de aterro colocada irá se deformar na medida em que a água sair do solo mole (ou seja, à medida que o solo mole sofre recalque) e, portanto, deverá ser reconformada. Este processo não elimina a possibilidade de recalques adicionais. A figura 10 abaixo demonstra esquematicamente esse sistema. Figura 10 – exemplo esquemático de drenos verticais para aterros em solos moles. Fonte: Pereira et al., 2006. Os drenos possuem diâmetros que variam entre 20cm e 45cm, e ficam espaçados uns dos outros por distâncias entre 1m e 4,5m. O dimensionamento é feito com base nesses dois quesitos, e dependem das condições da obra. Reforço de Terreno de Fundação com Geossintéticos Por esta técnica, aplica-se na superfície do terreno que servirá de fundação do aterro um geossintético do tipo geotêxtil, geogrelha ou geocécula. Estes materiais geossintéticos têm longa durabilidade, alta resistência à tração e flexibilidade, agindo de forma a melhorar a capacidade do solo em suportara carga do aterro. Geossintéticos do tipo geotêxtil (Figura 11A) são mantas contínuas de filamentos ou fibras, tecidos, não tecidos, tricotados ou costurados, que são flexíveis e permeáveis. Já geogrelhas (Figura 11C) são geossintéticos com forma de grelha, e geossintéticos do tipo geocélula (Figura 11B) são arranjos tridimensionais relativamente espessos, constituídos por tiras poliméricas soldadas para formar células interconectadas. Essas células são preenchidas com solos e, às vezes, com concreto. Figura 11 - Exemplos de geossintéticos: A. geotêxtil; B. geomanta; C. geogrelha. Fonte: www.google.com.br, 2018. A B C O tipo de geossintético a ser utilizado dependerá de fatores econômicos e particulares de cada obra. Por suas características, geossintéticos têm se tornando uma prática cada vez mais difundida para reforços de solos em obras civis no Brasil. Colunas de Pedra A exemplo dos drenos verticais de areia, o método das colunas de pedra consiste na abertura de furos na camada de solo mole, espaçados entre si de 1m a 2,5m, com diâmetros que variam entre 70 e 90cm. Estes furos são feitos até que se atinja a camada de solo ou rocha subjacente. Eles são, então, preenchidos com pedras ou brita, que são densificadas por vibração. As colunas de pedra possuem duas funções: - Transferir a carga dos aterros a profundidades maiores, como se fossem estacas; - Funcionar como drenos verticais. ATERROS SOBRE TERRENOS COM ELEVADA DECLIVIDADE No caso de ser necessária a construção de um aterro sobre uma encosta íngreme, ou sobre um aterro pré-existentecuja geometria se queira melhorar, o principal problema é o entrosamento entre o terrapleno e o terreno natural da encosta. Este problema se agrava caso a encosta seja composta por superfície lisa (rochosa) e/ou se houver tendência à formação de zonas de percolação de água. Neste caso, recomenda-se que a primeira etapa da obra corresponda à escavação de degraus na encosta, uma técnica conhecida como ESCALONAMENTO ou DENTEAMENTO. Após o material dos degraus ter sido removido, a construção do aterro é feita normalmente (Figura 12). A utilização do escalonamento antes da construção do aterro faz com que o material utilizado para o aterro se entrose ao terreno natural, formando com este um maciço. Ainda, quando se observa a possibilidade de zonas de percolação de água, é necessária a implantação de drenos nos degraus escavados. Figura 12 - Imagem representativa de aterro com escalonamento. Fonte: Pereira et al., 2006. As dimensões dos degraus (altura e largura) devem ser definidas para cada obra, de acordo com as dimensões e características do terreno e do equipamento disponível. BIBLIOGRAFIA ABRAM, I. e ROCHA, A. V. Manual Prático de Terraplenagem. Salvador, Bahia. 2000. CAPUTO, H.P. Mecânica dos solos e suas aplicações. Vol.1. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. 2000. 242 p. CAPUTO, H.P. Mecânica dos solos e suas aplicações. Vol.2. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. 1987. 512 p. GOOGLE. Várias imagens. Disponível em: <www.google.com.br>. Acesso em: 05 de outubro de 2017. PEREIRA, D.M.; RATTON, E.; BLASI, G.F.; KÜSTER FILHO, W.; COSTA, R. Introdução à terraplenagem. Paraná: Universidade Federal do Paraná – UFPR. 2006. 103p. PINTO, C.S. Curso básico de mecânica dos solos. 3ª ed. São Paulo: Oficina de Textos. 2006. 355p. MASSAD, F. Obras de Terra – Curso Básico de Geotecnia. 2ª. Ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2010. RICARDO, H. S. e CATALANI, G. Manual prático de escavação, terraplenagem e escavação de rocha. 3ºed. PINI. 2007.
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