ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO DO SOLO NO ARRANCAMENTO DE GRAMPOS

Ana Ribeiro

27/09/2020

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Mecânica dos Solos I

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ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO DO SOLO
NO ARRANCAMENTO DE GRAMPOS

Matheus de Souza Barbosa Morais

Projeto de Graduação apresentado ao
Curso de Engenharia Civil da Escola
Politécnica, Universidade Federal do Rio
de Janeiro, como parte dos requisito s
necessários à obtenção do título de
Engenheiro.

Orientadores: Leonardo De Bona Becker
Tiago Proto da Silva

RIO DE JANEIRO
Setembro de 2017

ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO DO SOLO
NO ARRANCAMENTO DE GRAMPOS

Matheus de Souza Barbosa Morais

PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE
ENGENHARIA CIVIL DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE
FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS
NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO CIVIL.

Examinado por:

______________________________________________
Prof. Leonardo De Bona Becker - D.Sc. (orientador).

______________________________________________
Eng. Tiago Proto da Silva - M.Sc. (orientador).

______________________________________________
Prof. José Bernardino Borges - M.Sc.

______________________________________________
Prof. Rogério Cyrillo Gomes – M.Sc.

RIO DE JANEIRO
Setembro de 2017

iii

Morais, Matheus de Souza Barbosa

Estudo da influência da resistência ao cisalhamento do solo
no arrancamento de grampos / Matheus de Souza Barbosa
Morais – Rio de Janeiro: UFRJ / Escola Politécnica, 2017.
XII, 67 p.: il.; 29,7 cm.
Orientadores: Leonardo de Bona Becker e Tiago Proto da
Silva
Projeto de graduação – UFRJ/ Escola Politécnica / Curso
de Engenharia Civil, 2017.
Referências Bibliográficas: p. 56-57.
1. Ensaios de arrancamento. 2. Cisalhamento direto. 3.
Solo grampeado.
I. Leonardo De Bona Becker et al. II. Universidade
Federal do Rio de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de
Engenharia Civil. III. Título

AGRADECIMENTOS
Primeiramente agradeço a Deus, pela minha vida e por estar sempre comigo,
iluminando meus caminhos e me erguendo nos momentos de fraqueza.
Aos meus pais, por todo o amor e apoio que foram essenciais durante esses anos.
Muito obrigado por me terem permitido realizar este sonho, por serem a minha base e não
medirem esforços para que eu concluísse essa caminhada. Por trás deste diploma há muito
esforço, muitas lágrimas e muitas privações, e eu não estou falando das minhas. Obrigado
por terem acreditado em mim.
À minha irmã Nathália, que mesmo com as nossas divergências de opiniões, está
sempre comigo, me apoiando e torcendo por mim.
As minhas tias Graça, Tereza e Ivone, que vibravam a cada conquista e que jamais
permitiram que eu me sentisse sozinho nesta caminhada, todas aquelas incansáveis horas
de orações deram certo. A minha tia Soni, por todo o apoio e paciência, principalmente
nesses últimos anos, muito obrigado pelas palavras de conforto, por ser uma base forte
nos momentos mais turbulentos que se passaram e por me presentear com a Manu. Amo
muito vocês.
Aos meus orientadores, Leonardo Becker e Tiago Proto, pela disposição em
sempre me ajudar durante a elaboração deste trabalho, pelas lições ensinadas e por
contribuírem para o meu crescimento profissional e pessoal.
Aos meus amigos e fiéis companheiros que fiz durante este curso, vocês fizeram
a minha graduação bem mais divertida e proveitosa. Muito obrigado pelos momentos de
descontração dentro e fora das salas de aula, não tenho como deixar de citá-los aqui,
Daniel, Dani, Enzo, Gabriela, Ignez, Lucas, Luiz Bouch, Monique, Paola e Renan.
Agradeço de forma especial à engenheira Jéssica, que esteve comigo desde os primeiro s
dias no Fundão até os últimos momentos da graduação. Todos vocês são incríveis.
Aos colegas que me auxiliaram com os ensaios de laboratório, sempre dispostos
a ajudar no que fosse preciso, Isabelle e Mathias. À equipe do Laboratório de Geotecnia
da COPPE, pela ajuda nos ensaios de caracterização.

À SEEL pela oportunidade de aprendizagem e por disponibilizar os dados
necessários à fase de campo desta pesquisa.

Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/UFRJ como parte dos
requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.

Estudo da influência da resistência ao cisalhamento do solo no arrancamento de
grampos
Matheus de Souza Barbosa Morais
Setembro/2017
Orientadores: Leonardo De Bona Becker
Tiago Proto da Silva
Curso: Engenharia Civil
Este trabalho apresenta uma análise da relação entre os parâmetros de resistênc ia
do solo c’ e φ’ e a resistência ao arrancamento de grampos (qs) através da proposta de
Proto Silva (2005). Também buscou-se verificar a influência da reinjeção na resistência
ao arrancamento dos grampos, a partir da comparação dos resultados de qs de grampos
não reinjetados e executados com uma reinjeção.
Para o desenvolvimento da pesquisa foram realizados ensaios de arrancamento em
10 grampos executados em um talude de solo residual, sendo 3 destes executados com
uma reinjeção e os demais executados apenas com uma injeção. Do talude em questão,
foram retiradas amostras indeformadas de solo que foram ensaiadas em laboratório.
Foram executados ensaios de cisalhamento direto e de caracterização do solo.
Com os resultados, foram obtidos pela relação semi-empírica os valores de qs* e
posteriormente comparados os resultados de qs obtidos em campo, verificando-se uma
aproximação do valor estimado pela proposta com o resultado real, para grampos
executados em solo residual de gnaisse. Adicionalmente, foi verificado o ganho de
resistência ao arrancamento com o procedimento de reinjeção, comparando-se os valores
de qs de 3 grampos injetados confinados sob diferentes tensões normais com resultados
de 7 grampos executados apenas com uma injeção.

Palavras-chave: Parâmetros de resistência, resistência ao arrancamento, reinjeção, solo
residual.

vii

Undergraduate Project’s abstract presented to Escola Politécnica/UFRJ as part of the
requirements for obtaining the title of Civil Engineer.

Study of the influence of soil shear resistance on nails pullout.
Matheus Souza Barbosa de Morais
September/2017
Advisors: Leonardo De Bona Becker
Tiago Proto da Silva
Undergraduate Degree: Civil Engineering
This work presents an analysis of the relationship between soil resistance
parameters (c’ and φ’) and nails pullout resistance (qs) through Proto Silva’s (2005)
proposal. Furthermore, it sought to verify the influence of reinjection on nails pullout
resistance by comparing the results of qs from non-reinjected nails and the ones executed
with only one reinjection.
For the development of this research, pullout tests were performed on 10 nails
fixed in a residual soil slope. 3 of these nails were executed with one reinjection and the
rest was executed with only one injection. Undeformed soil samples were taken from the
slope in question and tested in laboratory. Direct shear and soil characterization tests were
performed.
The values of qs* were obtained by using the results from the tests and the semi-
empirical formulas. They were compared with the results of qs obtained in field, allowing
for the verification of certain proximity between the value estimated with the proposal
and the real result for nails fixed in gneiss residual soil. Additionally, it was verified the
gain in pullout resistance from the reinjection procedure by the comparison between qs of
3 injected nails confined under different normal stresses and the results of 7 nails executed
with only one injection.
Key words: Soil resistance parameters, pullout resistance, reinjection, residualsoil.

viii

Sumário
1. Introdução ............................................................................................................... 1
1.1. Considerações Iniciais .................................................................................... 1
1.2. Objetivo da pesquisa....................................................................................... 2
1.3. Metodologia.................................................................................................... 2
1.4. Organização da pesquisa ................................................................................ 3
2. Revisão Bibliográfica ............................................................................................. 4
2.1. Ensaio de cisalhamento direto ........................................................................ 4
2.1.1 Determinação da velocidade do ensaio .......................................................... 6
2.2. Ensaio de arrancamento de grampos .............................................................. 8
2.2.1 Procedimento executivo do ensaio de arrancamento...................................... 9
2.2.1.1 Características iniciais ................................................................................ 9
2.2.1.2 Montagem ................................................................................................... 9
2.2.1.3 Execução do ensaio................................................................................... 10
2.2.2 Fatores que influenciam no resultado dos ensaios ................................... 12
2.2.3 Valores típicos de resistência ao arrancamento ........................................ 13
2.3. Resistência ao arrancamento a partir de parâmetros do solo ........................ 14
3. Procedimentos experimentais............................................................................. 19
3.1. Procedimentos de laboratório ....................................................................... 19
3.1.1 Amostragem em campo .............................................................................. 19
3.1.2 Ensaios de Caracterização ............................................................................ 21
3.1.3 Determinação dos Índices Físicos ................................................................ 23
3.1.4 Cisalhamento Direto ..................................................................................... 24
3.1.4.1 Moldagem dos corpos de prova ................................................................ 25
3.1.4.2 Determinação da velocidade do ensaio..................................................... 28
3.1.4.3 Cisalhamento em corpos de prova inundados .......................................... 28
3.1.4.4 Cisalhamento em corpos de prova na umidade natural ............................ 31

3.2. Procedimentos de campo .............................................................................. 34
3.2.1 Ensaios de arrancamento de grampos .............................................................. 34
3.2.1.1 Montagem dos grampos............................................................................ 34
3.2.1.2 Métodos executivos .................................................................................. 35
3.2.1.3 Ensaios de arrancamento .......................................................................... 39
4. Análise dos resultados ......................................................................................... 47
4.1 Ensaios de laboratório................................................................................. 47
4.2 Ensaios de campo ........................................................................................ 47
4.3 Avaliação da estimativa da resistência ao arrancamento ......................... 48
4.4 Avaliação da influência da reinjeção na resistência ao arrancamento .... 53
5. Conclusão............................................................................................................... 54
6. Referências bibliográficas ................................................................................... 56
Apêndice A – Planilhas dos ensaios de arrancamento .......................................... 58

LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Esquema do ensaio de cisalhamento direto (adaptado de Fernandes, 2012). ... 4
Figura 2: Representação de resultado típico do ensaio de cisalhamento direto (PINTO,
2000). ................................................................................................................................ 5
Figura 3: Representação do critério de ruptura de Coulomb (PINTO, 2000). ................. 6
Figura 4: Adensamento em termos de porcentagem de recalque e altura de corpo de
prova em função de raiz do tempo (PINTO, 2006). ......................................................... 7
Figura 5: Esquema de montagem do ensaio de arrancamento (adaptado de Ortigão e
Sayão, 1999). .................................................................................................................. 10
Figura 6 : Fator de carga λ1 em função da tensão normal para o solo residual jovem de
gnaisse (PROTO SILVA, 2005). .................................................................................... 16
Figura 7: Fator de carga λ1* em função da tensão normal para o solo residual de gnaisse
(PROTO SILVA, 2005). ................................................................................................. 16
Figura 8: Relação entre o coeficiente de interface (α) e a tensão normal. (PROTO
SILVA, 2005). ................................................................................................................ 17
Figura 9: Talude utilizado no estudo. ............................................................................. 19
Figura 10: (a) Abertura da tela da face do talude. (b) Desbaste da camada superficial de
material. .......................................................................................................................... 20
Figura 11: Cilindro sendo cravado no talude. ................................................................. 20
Figura 12: (a) Cilindro com solo envolto em plástico filme. (b) Cilindros prontos para
serem transportados à câmara úmida. ............................................................................. 21
Figura 13: Curva granulométrica do solo em estudo. ..................................................... 22
Figura 14: Limites de Atterberg. .................................................................................... 22
Figura 15: Equipamento utilizado nos ensaios de cisalhamento direto. ......................... 25
Figura 16: (a) Extrusão de parte do solo para início da cravação. (b) Cravação com
desbaste das laterais. (c) Coleta de amostras em cápsula. .............................................. 26
Figura 17: (a) Amostra retirada antes do arrasamento. (b) Amostra arrasada. ............... 27
Figura 18: (a) Amostra posicionada sobre a caixa bipartida. (b) Extração com ajuda do
soquete de madeira. ........................................................................................................ 27
Figura 19: Tensão cisalhante versus deslocamento horizontal – Solo inundado............ 28
Figura 20: Deslocamento vertical versus deslocamento horizontal – Solo inundado. ... 29
Figura 21: Tensão cisalhante normalizada versus deslocamento horizontal – Solo
inundado. ........................................................................................................................ 29

Figura 22: Envoltória de resistência - Solo Inundado. ................................................... 30
Figura 23: Tensão cisalhante versus deslocamento horizontal – Umidade natural. ....... 31
Figura 24: Deslocamentovertical versus deslocamento horizontal – Umidade natural. 32
Figura 25: Tensão cisalhante normalizada versus deslocamento horizontal – Umidade
natural. ............................................................................................................................ 32
Figura 26: Envoltória de resistência – Umidade natural. ............................................... 33
Figura 27: Locação dos grampos no talude .................................................................... 34
Figura 28: Esquema de montagem dos grampos. ........................................................... 35
Figura 29: Seção de grampo inserido no talude. ............................................................. 35
Figura 30: Perfuratriz manual utilizada na perfuração. .................................................. 36
Figura 31: Haste acoplada com tricone. ......................................................................... 37
Figura 32: Conjunto de hastes para avanço do tricone no furo. ..................................... 37
Figura 33: Grampos montados........................................................................................ 38
Figura 34: Execução da perfuração. ............................................................................... 38
Figura 35: Posicionamento do grampo no furo. ............................................................. 38
Figura 36: Esquema de montagem de ensaio de arrancamento. ..................................... 39
Figura 37: Ensaio de arrancamento montado. ................................................................ 39
Figura 38: Boletim de campo para ensaios de arrancamento. ........................................ 40
Figura 39: Planilha de tratamento de dados - Grampo 1. ............................................... 42
Figura 40: Gráfico dos ensaios de arrancamento dos grampos TIPO A. ........................ 44
Figura 41: Gráfico dos ensaios de arrancamento dos grampos TIPO L. ........................ 44
Figura 42: Gráfico dos ensaios de arrancamento dos grampos TIPO R. ........................ 45
Figura 43: Seção transversal típica do talude. ................................................................ 49
Figura 44: Fator de carga para solos residuais de gnaisse. ............................................. 52
Figura 45: Planilha de tratamento de dados - Grampo 02. ............................................. 59
Figura 46: Planilha de tratamento de dados - Grampo 03. ............................................. 60
Figura 47: Planilha de tratamento de dados - Grampo 04. ............................................. 61
Figura 48: Planilha de tratamento de dados - Grampo 05. ............................................. 62
Figura 49: Planilha de tratamento de dados - Grampo 06. ............................................. 63
Figura 50: Planilha de tratamento de dados - Grampo 07. ............................................. 64
Figura 51: Planilha de tratamento de dados - Grampo 08. ............................................. 65
Figura 52: Planilha de tratamento de dados - Grampo 09. ............................................. 66
Figura 53: Planilha de tratamento de dados - Grampo 10. ............................................. 67

file:///E:/TCC/Final/Tcc-Matheus%20Morais%20-%20Rev.05.docx%23_Toc493440058
file:///E:/TCC/Final/Tcc-Matheus%20Morais%20-%20Rev.05.docx%23_Toc493440064

xii

LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Sequência de estágios de carga durante a execução do ensaio. ...................... 11
Tabela 2: Características físicas de solos residuais brasileiros (Sandroni, 1985 apud
Bernardes 2003). ............................................................................................................. 23
Tabela 3: Índices físicos dos corpos de prova antes do início dos ensaios de
cisalhamento direto. ........................................................................................................ 23
Tabela 4: Índices físicos médios. .................................................................................... 24
Tabela 5: Relação de grampos executados de acordo com os métodos executivos. ...... 43
Tabela 6: Parâmetros de resistência do solo em estudo. ................................................. 47
Tabela 7: Índices físicos do solo em estudo. .................................................................. 47
Tabela 8: Relação dos resultados dos ensaios de arrancamento realizados. ................... 48
Tabela 9: Tensão normal atuante em cada grampo. ....................................................... 50
Tabela 10: Parâmetros adotados para a obtenção de qs* - Grampo 02. ......................... 50
Tabela 11: Parâmetros adotados para a obtenção de qs* - Grampo 03. ......................... 50
Tabela 12: Parâmetros adotados para a obtenção de qs* - Grampo 05. ......................... 50
Tabela 13: Parâmetros adotados para a obtenção de qs* - Grampo 06. ......................... 50
Tabela 14: Parâmetros adotados para a obtenção de qs* - Grampo 08. ......................... 50
Tabela 15: Parâmetros adotados para a obtenção de qs* - Grampo 09. ......................... 51
Tabela 16: Parâmetros adotados para a obtenção de qs* - Grampo 10. ......................... 51
Tabela 17: Resultados da estimativa de grampos do Grupo 1. ....................................... 51
Tabela 18: Resultados da estimativa de grampos do Grupo 2. ....................................... 51
Tabela 19: Resultados da estimativa de grampos do Grupo 3. ....................................... 51

1. INTRODUÇÃO
1.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Solo grampeado ou solo pregado é uma técnica de estabilização de taludes que
consiste na inserção de um reforço no maciço, geralmente barras de aço envolvidas com
calda de cimento, com o objetivo de aumentar a resistência à tração dos solos, melhorando
assim o fator de segurança (FS) do mesmo. O conceito de solo grampeado tomou impulso
no final da década de 70 em países como a Alemanha, Estados Unidos e França. No
Brasil, a técnica foi empregada pela primeira vez também na década de 70. Desde então,
a solução tem sido bastante aceita e difundida no meio técnico.
A solução apresenta inúmeras vantagens quando comparadas a outros métodos de
estabilização de taludes. Em geral, uma contenção em solo grampeado costuma ser menos
onerosa, de simples aplicação e de rápida velocidade de execução.
Em linhas gerais, a técnica consiste na aplicação de ancoragens sub-horizonta is
no maciço, promovendo a estabilidade global do mesmo. Associado às ancoragens, é
executado um tratamento na face do talude, geralmente com uso de concreto projetado
com armadura ou aplicação de tela metálica de alta resistência, garantindo a estabilidade
local do maciço.
Os grampos são elementos que resistem aos esforços de tração e cisalhamento. A
resistência deles está relacionada com a mobilização do atrito no contato dos grampos
com o solo circundante. Uma característica do solo grampeado é a que este tipo de
contenção necessita que ocorram pequenos deslocamentos do maciço (da ordem de
milímetros) para que o atrito seja mobilizado e ancoragem comece a trabalhar.
Desta forma, vários projetistas têm adotado esta técnica como solução para
problemas de estabilidade de taludes. Surge então a necessidade de se prever a resistência
ao cisalhamento dos grampos no contato com o solo circundante para o desenvolvimento
dos projetos, visto que o conhecimento desta resistência é parâmetro essencial para
dimensionamento da estrutura de contenção em solo grampeado.
Para se obter a resistência ao arrancamento de grampos (qs), é necessário realizar
ensaios de arrancamento em campo durante a construção. Durante a fase de projeto, este

parâmetro é frequentemente estimado com base na experiênciado projetista ou com
relações propostas na literatura que propõem a estimativa de qs com base em parâmetros
do solo, seguidas de posterior verificação e com ensaio em campo e, se necessário,
implementação de ajustes no projeto.
1.2. OBJETIVO DA PESQUISA
O objetivo principal deste trabalho é verificar a proposta de Proto Silva (2005)
para a estimativa da resistência ao arrancamento dos grampos (qs) com base em
parâmetros de resistência do solo.
Sendo assim, também é objetivo deste trabalho a obtenção de parâmetros de
resistência ao cisalhamento do solo em estudo e a obtenção da resistência ao arrancamento
de grampos (qs) a partir de ensaios realizados em campo, para posterior comparação com
os valores estimados.
Adicionalmente, será verificada a conclusão de Springer (2006) acerca da
influência da reinjeção na resistência ao arrancamento de grampos em solos residuais de
gnaisse, para os grampos reinjetados desta pesquisa.
1.3. METODOLOGIA
A metodologia de execução deste trabalho se divide em ensaios de laboratório,
ensaios de campo, estimativas de qs através de relação semi-empírica e comparação de
resultados.
Para a obtenção dos parâmetros de resistência ao cisalhamento do solo, foi
realizada amostragem em campo do solo e posterior realização de ensaios de
cisalhamento direto e caracterização, em laboratório.
Para a determinação da resistência ao arrancamento dos grampos (qs), foram
realizados 10 ensaios de arrancamento, em campo, no talude de estudo.
Com os parâmetros de resistência do solo obtidos, foi realizada a estimativa de qs
através da correlação de Proto Silva (2005) e posterior análise comparativa dos valores
estimados com os valores reais.

1.4. ORGANIZAÇÃO DA PESQUISA
O trabalho foi dividido em seis capítulos e organizado da seguinte forma:
O Capítulo 1 apresenta a introdução do trabalho.
O Capítulo 2 apresenta uma revisão bibliográfica de todos os conceitos
necessários para o desenvolvimento da pesquisa.
O Capítulo 3 é dividido em ensaios de laboratório e em ensaios de campo. Para os
ensaios de laboratório são apresentados os resultados dos ensaios de cisalhamento direto,
de caracterização e apresentação dos resultados encontrados. Para os ensaios de campo,
apresenta-se o método executivo dos ensaios de arrancamento, mostrando-se os boletins
de tratamento de dados para cada um destes ensaios.
O Capítulo 4 apresenta a análise dos resultados encontrados nos ensaios, o
processo de obtenção de qs de campo a partir dos boletins de tratamento de dados e, por
fim, são estimados os valores de qs a partir dos parâmetros de resistência ao cisalhamento
do solo. Também há uma avaliação da influência da reinjeção dos grampos na resistência
ao arrancamento para os ensaios realizados nesta pesquisa e comparados com a conclusão
de Springer (2006).
O capítulo 5 apresenta a conclusão do trabalho e sugestões para futuras pesquisas.
O capítulo 6 apresenta as referências bibliográficas citadas ao longo da pesquisa.
Este trabalho apresenta ainda um apêndice referente às planilhas dos ensaios de
arrancamento dos grampos.

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1. ENSAIO DE CISALHAMENTO DIRETO
Para a determinação dos parâmetros de resistência do solo em estudo, o
procedimento utilizado foi a realização de ensaios de cisalhamento direto em amostras de
solo moldadas em laboratório e cisalhadas nas condições de umidade natural e submersa.
Segundo Terzaghi e Peck (1948) e Pinto (2006), este ensaio é o mais simples e
mais antigo método para determinação da resistência ao cisalhamento, baseado
diretamente no critério de Coulomb. Aplica-se uma tensão normal num plano e verifica-
se a tensão cisalhante que provoca a ruptura.
O ensaio consiste em duas etapas, adensamento e cisalhamento.
Para o adensamento, a amostra já deve estar na caixa bipartida e na prensa de
cisalhamento. Assim, todo o aparato é ajustado para o início da realização do ensaio,
porém, antes de se iniciar cisalhamento de fato, este é submetido a uma força vertical N
que corresponde à tensão de ensaio de interesse, até que todo o excesso de poropressão
seja dissipado da amostra. Nesta fase do ensaio, em que apenas a tensão normal é
aplicada, não se permite deformação lateral da amostra.
Na fase de cisalhamento, a amostra permanece submetida à força vertical N da
fase de adensamento e impõe-se em deslocamento a uma velocidade constante na parte
inferior da caixa bipartida, ficando a parte superior imóvel durante o ensaio. Esse
deslocamento faz surgir uma força tangencial T medida através de um anel
dinamométrico. Durante a realização do ensaio, os deslocamentos horizontais (δh) e
verticais (δv) também são medidos através de extensômetros. A Figura 1 ilustra um
esquema de ensaio.

Figura 1: Esquema do ensaio de cisalhamento direto (adaptado de Fernandes, 2012).

Para a determinação das tensões normal (σ) e cisalhante (τ) atuantes, deve-se
dividir as forças N e T respectivamente pela seção transversal do corpo de prova,
conforme as equações a seguir:
𝜎 =
𝑁
𝐴𝑐

𝜏 =
𝑇
𝐴𝑐

onde,
N = força normal atuante sobre o corpo de prova
T = força horizontal medida pelo anel dinamométrico
Ac = Área da seção transversal corrigida do corpo de prova
Para um corpo de prova com seção quadrada, o cálculo de Ac fica sendo:
𝐴𝑐 = 𝑙1 × ( 𝑙2 − 𝛿ℎ)
onde,
𝑙1 = dimensão na direção perpendicular ao deslocamento do cisalhamento
𝑙2 = dimensão na direção paralela ao deslocamento do cisalhamento
𝛿ℎ= deslocamento horizontal no sentido do cisalhamento
A Figura 2 abaixo representa um resultado típico de um ensaio de cisalhamento
direto, realizado sob uma dada tensão normal N, em termos de tensão cisalhante (τ) e da
variação de altura (Δh), ambos em função do deslocamento horizontal (d) imposto pela
forca tangencial T.

Figura 2: Representação de resultado típico do ensaio de cisalhamento direto (PINTO, 2000).

Devido ao fato deste ensaio impor um plano de ruptura à amostra, as tensões
normal e cisalhante são determinadas apenas no plano aonde ocorre a ruptura. A partir da
realização de ensaios com diversas tensões normais, pode-se obter a envoltória de
resistência (Pinto, 2006). A Figura 3 a seguir apresenta um exemplo de uma envoltória de
Coulomb a partir de ensaios de cisalhamento direto.

Figura 3: Representação do critério de ruptura de Coulomb (PINTO, 2000).

A envoltória acima apresentada pode ser representada pela seguinte equação:
𝜏 = 𝑐 + 𝜎 𝑡𝑎𝑛𝜑 ,
onde 𝑐 e 𝜑 podem ser definidos como coesão e ângulo de atrito interno, respectivamente.
Vale ressaltar que os parâmetros acima não são constantes para um determinado tipo de
solo e sim dependem do grau de saturação da amostra e das condições de drenagem do
ensaio.

2.1.1 DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE DO ENSAIO
A determinação da velocidade dos ensaios de cisalhamento direto pode ser obtida
através do Método de Taylor (raiz quadrada do tempo), utilizado para a determinação do
coeficiente de adensamento. A partir deste método, obtém-se o 𝑡100 , que corresponde ao
tempo necessário para que a amostra atinja uma deformação correspondente ao final do
adensamento primário.
Segundo Pinto (2006), esse método baseia-se no formato da curva de porcentagem
de recalque (U) em função do tempo (T), onde a raiz quadrada do fator tempo é colocada
em abscissas. Os dados dos ensaios são colocados em função de da raiz quadrada do
tempo. A Figura 4 ilustra essas curvas para um dado ensaio.

Figura 4: Adensamento em termos de porcentagem de recalque e altura de corpo de prova em
função de raiz do tempo (PINTO, 2006).

“Do início do adensamento primário, traça-se uma reta com
abscissas iguais a 1,15 vezes as abscissas correspondentes da reta
inicial. A intersecção da reta com a curva do ensaio indica o pontoem que teriam ocorrido 90% do adensamento, uma vez que, pela
equação parabólica da parte inicial da curva de adensamento
(representada pela reta na escala de raiz de T), para U=0,9,
T=0,64, cuja raiz quadrada é 0,80. Pela solução da teoria do
adensamento, para U=0,9, T=0,848, cuja raiz quadrada é de 0,92,
ou seja, 15% maior do que 0,80. (PINTO, 2006, p. 228) ”
A partir da explicação acima, é possível determinar o ponto que corresponde a
90% de recalque. Com isso, determinar-se o t90, correspondente a esta porcentagem de
recalque.

A partir das relações abaixo, determina-se ℎ100 :
𝜌90 = ℎ90 − ℎ0;
𝜌100 =
10
9
𝜌90 ;
ℎ100 = 𝜌100 + ℎ0.
Onde:
𝜌90 – recalque correspondente a 90% do adensamento total teórico;
𝜌100 – adensamento total teórico, 100%;
ℎ0 – altura do corpo de prova após a compressão inicial instantânea;

ℎ90 – altura do corpo de prova após a 90% do adensamento;
ℎ100 – altura do corpo de prova após a 100% do adensamento.
Após a determinação de ℎ100 , é possível identificar na curva o ponto
correspondente a 100% do adensamento, daí determina-se o 𝑡100 .
Gibson & Henkel (1954), propuseram que o tempo estimado para a ruptura no
ensaio de cisalhamento lento pode ser determinado pela equação empírica:
𝑡𝑓 = 12,7 𝑥 𝑡100 ,
onde 𝑡𝑓 é o tempo estimado para a ruptura. A partir daí a velocidade de ruptura pode ser
calculada como:
𝑣𝑓 =
𝑑𝑓
𝑡𝑓

onde 𝑣𝑓 é a velocidade de ruptura e 𝑑𝑓 é o deslocamento até a ruptura.
2.2. ENSAIO DE ARRANCAMENTO DE GRAMPOS
A partir dos resultados dos ensaios de arrancamento, é possível determinar a força
de tração necessária para que o grampo, no interior da massa de solo, se desloque e, assim,
obter o parâmetro qs.
Este parâmetro é de fundamental importância para o dimensionamento de uma
estrutura de solo grampeado, e pode ser entendido como a resistência média na região de
contato solo-grampo.
O ensaio de arrancamento consiste em aplicar cargas de tração à barra de aço
ancorada no terreno até a ruptura da interface solo-grampo. Esta carga é aplicada por meio
de um macaco hidráulico e registra-se o deslocamento de arrancamento da cabeça do
grampo. (Springer, 2006).
Os ensaios podem ser realizados antes e durante a obra, permitindo ajustes no
projeto. No Brasil, ainda não se dispõe de uma norma para a regulamentação destes
ensaios, porém existem algumas sugestões que podem ser encontradas em diversas
bibliografias que tratam do assunto.
A Fundação GEO-RIO (2014), propõe, através de seu manual, que sejam
realizados ensaios de arrancamento em, no mínimo, dois grampos ou 1% do total previsto,
para que sejam confirmados os valores de qs considerados no projeto. Estes ensaios

devem ser realizados na medida em que a obra avança para permitir adequações de
projeto.
Falconi & Alonso (1996) sugerem a realização de um ensaio a cada dez grampos
permanentes na obra.
Zirlis et al (2003) propõem a execução de ensaios de arrancamento em 10% do
total de grampos previsto, ou ainda, numa quantidade que garanta a representatividade
destes resultados.
2.2.1 PROCEDIMENTO EXECUTIVO DO ENSAIO DE ARRANCAMENTO
A seguir encontra-se a descrição do processo executivo do ensaio.
2.2.1.1 CARACTERÍSTICAS INICIAIS
• O grampo deve ter um comprimento livre inicial de no mínimo
1,0m, de forma a evitar a influência da reação do sistema de
aplicação de cargas na resistência lateral do grampo. Neste trecho
não deve ser caracterizada a aderência entre o grampo e o terreno.
Para garantia deste comprimento livre, a barra deve ser protegida
com espuma, minimizando o efeito do atrito no local.
• A carga máxima a ser aplicada durante o ensaio deve corresponder
a 90% da carga teórica de escoamento da barra de aço, em sua
seção mais delgada. Esta carga máxima não deve ser ultrapassada
para se evitar uma possível ruptura brusca do aço, podendo
acarretar em acidente, ou seja:
𝐹𝑚𝑎𝑥 = 0,9 𝑥 𝜎𝑎ç𝑜𝑥 𝐴𝑠
onde,

𝐹𝑚𝑎𝑥 – força máxima a ser aplicada;
𝜎𝑎ç𝑜 – tensão de escoamento do aço;
𝐴𝑠 – área da seção transversal útil da barra.

2.2.1.2 MONTAGEM
• Deve-se preparar a superfície do terreno que vai receber o sistema
de reação de forma que este sistema fique ortogonal ao eixo do
grampo;

• Instalar uma base (concreto, placas de aço, madeira) com
dimensões apropriadas para resistir a carga sem grandes
deformações;
• Instalar o macaco no mesmo alinhamento do grampo e fixar com
placa e porcas;
• Adotar um apoio, fora da área de influência de movimentos, para
fixar o sistema de medição de deslocamento da cabeça do grampo.

Figura 5: Esquema de montagem do ensaio de arrancamento (adaptado de Ortigão e Sayão, 1999).

2.2.1.3 EXECUÇÃO DO ENSAIO
• Antes de começar os estágios de carga, deve ser aplicada uma carga
igual a 10% da carga máxima de ensaio e aguardar dois minutos
para a estabilização das deformações;
• Aplicar os incrementos de carga equivalentes a 10% da carga
máxima do ensaio, respeitando os intervalos de tempo para a
estabilização dos deslocamentos (cerca de 2 min), até atingir a
ruptura, fazendo sempre a leitura do deflectômetro em cada
estágio. A Tabela 1 apresenta a sequência de estágios;
• Caso o deslocamento medido na cabeça não se estabilize para uma
determinada carga, significa situação de rotura. É necessário então

medir as deformações a cada 30 segundos, por um intervalo de 5
minutos mantendo a carga constante;
• Caso não seja atingida a rotura na carga máxima de ensaio,
observar o comportamento por 5 minutos na carga máxima e
depois, descarregar em estágios;
• Apresentar o resultado em um gráfico carga X deslocamento da
cabeça do grampo.

Tabela 1: Sequência de estágios de carga durante a execução do ensaio.
Estágio Força axial (kN)
Tempo de
Estabilização
1 0,2𝐹𝑚𝑎𝑥 2 minutos
2 0,3𝐹𝑚𝑎𝑥 2 minutos
3 0,4𝐹𝑚𝑎𝑥 2 minutos
4 0,5𝐹𝑚𝑎𝑥 2 minutos
5 0,6𝐹𝑚𝑎𝑥 2 minutos
6 0,7𝐹𝑚𝑎𝑥 2 minutos
7 0,8𝐹𝑚𝑎𝑥 2 minutos
8 0,9𝐹𝑚𝑎𝑥 2 minutos
9 1,0𝐹𝑚𝑎𝑥 5 minutos
10 0,8𝐹𝑚𝑎𝑥 5 minutos
11 0,6𝐹𝑚𝑎𝑥 2 minutos
12 0,4𝐹𝑚𝑎𝑥 2 minutos
13 0,2𝐹𝑚𝑎𝑥 2 minutos
14 0,0𝐹𝑚𝑎𝑥 2 minutos
Obs.: os estágios de carga devem ser aproximados em função
curva de calibração do conjunto macaco/bomba, afim de que
as leituras de pressão manométricas sejam números inteiros
com a precisão do instrumento utilizado (manômetro).

Após o ensaio terminado, o valor de qs é definido por:

𝑞𝑠 =
𝐹𝑟𝑢𝑝
𝜋. ∅𝑓𝑢𝑟𝑜 . 𝐿𝑖𝑛𝑗.

onde,
𝐹𝑟𝑢𝑝 – força de ruptura obtida no ensaio;
𝐿𝑖𝑛𝑗. – comprimento do trecho ancorado;
∅𝑓𝑢𝑟𝑜 – diâmetro do furo.

2.2.2 FATORES QUE INFLUENCIAM NO RESULTADO DOS ENSAIOS
Grampos reinjetados, apresentaram resistência ao arrancamento, em média, 37%
superior aos grampos com uma injeção, para grampos executados em solo residual
maduro. Para grampos em solo residual jovem, a resistência qs foi, em média, 27%
superior para os grampos com reinjeção (primeira injeção + uma reinjeção) (SPRINGER,
2006).
Com relação à lavagem do furo, para grampos reinjetados o aumento da
resistência ao arrancamento é da ordem de 5% com relação aos furos não lavados. Para
grampos com uma injeção, a lavagem do furo aumentou cerca de 27% o valor de qs.
(SPRINGER, 2006).
Souza et al. (2005) realizaram um trabalho avaliando a influência do processo
executivo de execução dos grampos nos valores de qs, executando ensaios com
perfurações de 75mm e grampos com diâmetro de 16mm, todos com 6m de comprimento.
Os grampos foram executados de três formas diferentes, só com uma injeção, com uma
reinjeção e com duas fases de reinjeção. Os resultados indicaram uma diferença da ordem
de 78% entre a injeção só com bainha e com a bainha e mais uma injeção.
Segundo Ortigão (1997) a resistência do grampo aocisalhamento no contato solo-
grampo pode ser melhorada com os seguintes cuidados:
• Limpeza do furo: a limpeza pode ser realizada a seco, utilizando água ou
outro fluido na lavagem;
• Materiais e fator água-cimento: empregando os componentes de calda e
cimento adequados, com fator água cimento apropriados;
• Tubo lateral de injeção: utilização de uma tubulação de plástico lateral,
especialmente em grampos longos, comprimentos maiores que 3,0m, deve
ser obrigatória, pois é essencial para garantir que a calda preencha todo o
furo;
• Aditivos: expansor de calda de cimento evita a retração da calda e a
diminuição do atrito. O acelerador de pega permite a mobilização do
reforço em menor tempo; deve-se ressaltar que o uso de alguns
aceleradores de pega causa corrosão na barra;

• Espaçadores e centralizadores: garantem que a barra fique centralizada no
furo evitando que haja uma descentralização da barra comprometendo a
ancoragem.

2.2.3 VALORES TÍPICOS DE RESISTÊNCIA AO ARRANCAMENTO
É possível identificar na literatura diversos resultados de ensaios de arrancamento
que foram executados em diferentes obras.
Feijó e Erhlich (2001 e 2005) apud Lima (2007) apresentaram resultados de ensaio
de arrancamento em grampos injetados com calda de cimento no Rio de Janeiro. Os
ensaios foram realizados em solos residuais de gnaisse leptinítico e de biotita-gnaisse em
grampos com diferentes comprimentos. Foi constatado que os valores de resistência
unitária variaram com o tipo de solo e os resultados médios de qs para os grampos de 3m
variaram entre 145 e 295kPa e para os grampos com 6m, variaram entre 185 e 205kPa no
solo residual de biotita-gnaisse. Para o solo residual de gnaisse leptinítico, a faixa de
valores para grampos de 3m foi de 108 a 248kPa, já para os grampos com 6m, os valores
variaram na faixa de 95 a 190kPa. Observando os resultados é possível perceber que para
o mesmo material, os valores de qs foram praticamente constantes para os grampos de
comprimentos diferentes.
Proto Silva (2005) realizou ensaios de arrancamento para 4 cotas diferentes em
uma obra de solo grampeado executado em solo residual de gnaisse. Para estes ensaios,
os grampos foram instrumentados com strain gauges para melhor avaliação da
distribuição das cargas durantes os estágios de carregamento. Os ensaios forneceram
valores de qs entre 166 e 208kPa.
Springer (2006) realizou uma coletânea de 25 ensaios de arrancamento em solo
residual de gnaisse, utilizando grampos instrumentados com strain gauges. Para grampos
injetados uma única vez, os valores de resistência ficaram compreendidos entre 94 e
162kPa, enquanto os grampos que tiveram uma reinjeção apresentaram resultados entre
159 e 217kPa.

2.3. RESISTÊNCIA AO ARRANCAMENTO A PARTIR DE PARÂMETROS DO SOLO
Em projetos preliminares, quando não há nenhum ensaio de arrancamento
realizado em campo, os valores de qs podem ser calculados em função de correlações
empíricas e/ou semi-empíricas.
Na literatura existem diversas propostas de correlação da resistência ao atrito
lateral do grampo com os diferentes parâmetros obtidos em ensaios de campos para solos,
como por exemplo, correlação de qs com a pressão limite de Ménard (p1), proposta pelo
trabalho de Bustamante e Doix (1985) e o trabalho de Ortigão (1997), que apresenta a
correlação entre qs e o número de golpes do ensaio SPT, N(SPT).
A proposta deste trabalho é estudar a correlação semi-empírica obtida por Proto
Silva (2005), que será apresentada a seguir.
Proto Silva (2005) desenvolve uma correlação semi-empírica para obtenção da
resistência arrancamento em função dos parâmetros de resistência do solo e da interface
solo/nata de cimento.
A relação foi obtida partir de ensaios de arrancamento em uma obra de solo
grampeado, executada em solo residual de gnaisse, e de ensaios de cisalhamento direto
no solo e na interface solo/nata de cimento.
Para tanto, o autor admite que o mecanismo de transferência de carga na interação
na interação solo/grampo se dá pelo deslizamento da nata de cimento no contato com o
solo. Pode-se então considerar que a resistência ao arrancamento (qs) obtida nos ensaios
de campo é igual a resistência ao cisalhamento na interface solo/grampo, obtida pelos
ensaios de cisalhamento direto na interface solo/nata de cimento. Estes ensaios foram
executados em corpos de prova moldados com estes dois materiais, com a superfície de
ruptura coincidindo com a interface. A equação abaixo apresenta a relação (PROTO
SILVA, 2005).
𝑞𝑠 = 𝜏
𝑞𝑠 = 𝜏 = 𝜆1. (𝑐
′
𝑎 + 𝜎𝑛. 𝑡𝑔𝛿
′)
onde:
𝑞𝑠 – resistência ao arrancamento;
𝜏 – resistência ao cisalhamento;

𝜆1 – fator de carga;
𝑐′𝑎 – adesão da interface;
𝜎𝑛 – tensão normal aplicada ao grampo;
𝛿 ′- ângulo de atrito da interface.
A equação anterior pode também ser escrita em função dos parâmetros de
resistência do solo (PROTO SILVA, 2005):
𝑞𝑠 = 𝜆1.𝛼. (𝑐′ + 𝜎𝑛. 𝑡𝑔𝜑′)
onde:
𝑞𝑠 – resistência ao arrancamento;
𝜆1 – fator de carga;
𝛼 – coeficiente de interface;
𝑐′ – coesão do solo;
𝜎𝑛 – tensão normal aplicada ao grampo;
𝜑′- ângulo de atrito do solo.
Proto Silva (2005) apresenta um fator de carga (𝜆1) presente nas equações
anteriores e que envolve um conjunto de condicionantes, tais como:
• Fator de escala;
• Interação física entre a nata de cimento e o solo;
• Sucção dos solos não saturados;
• Efeito tridimensional do grampo;
• Condicionantes de projeto (espaçamento entre os grampos);
• Efeitos da reinjeção dos grampos estudados.
A Figura 6 apresenta a variação do fator de carga (𝜆1) com o aumento da tensão
vertical no solo caracterizado como areia argilosa (solo residual jovem).

Figura 6 : Fator de carga λ1 em função da tensão normal para o solo residual jovem de gnaisse
(PROTO SILVA, 2005).
Proto Silva (2005) realizou os arrancamentos em dois tipos de solo diferentes. A
Figura 6 apresenta a relação do fator de carga com a tensão normal para o solo residual
jovem de gnaisse. Na ocasião o autor também realizou ensaio em solo residual maduro
de gnaisse. A Figura 7, apresenta o resultado do fator de carga considerando os resultados
em solo residual jovem e em solo residual maduro (𝜆1
∗ ) em função da tensão normal e
para solo residual de gnaisse.

Figura 7: Fator de carga λ1* em função da tensão normal para o solo residual de gnaisse (PROTO
SILVA, 2005).

O coeficiente de interface (𝛼) é utilizado devido à necessidade de se expressar a
resistência da interface solo/nata de cimento em função dos parâmetros de resistência do
solo e pode ser definido como (PROTO SILVA, 2005):
𝛼 =
𝑐𝑎
′ + 𝜎𝑛 𝑡𝑔𝛿
′
𝑐′ + 𝜎𝑛 𝑡𝑔𝜑
′

onde:
𝛼 – coeficiente de interface;
𝑐𝑎
′ – adesão solo/nata de cimento;
𝜎𝑛 – tensão normal aplicada ao grampo;
𝛿 ′- ângulo de atrito na interface solo/nata de cimento;
𝑐′ – coesão do solo;
𝜑′- ângulo de atrito do solo.
A Figura 8 define as curvas de variação do coeficiente de interface (𝛼) em função
da tensão normal para o grampo de solo residual maduro (solo 1) e solo residual jovem
de gnaisse (solo 2). (PROTO SILVA, 2005)

Figura 8: Relação entre o coeficiente de interface (α) e a tensão normal. (PROTO SILVA, 2005).
Então, com a determinação do fator de carga para solo residual de gnaisse (𝜆1
∗ ),
com a definição do coeficiente de interface (α) e em função dos parâmetros de resistência
do solo (𝑐′ , 𝜑′ ), é possível escrever a equação semi-empírica de avaliação da resistênc ia
do grampo ao arrancamento (qs) em função destes, a saber (PROTO SILVA, 2005):

𝑞𝑠 = 𝜆1
∗ .𝛼. (𝑐′ + 𝜎𝑛. 𝑡𝑔𝜑′)
onde:
𝑞𝑠 – resistência ao arrancamento;
𝜆1
∗ – fator de carga para solo residual de gnaisse;
𝛼 – coeficiente de interface;
𝑐′ – coesão do solo;
𝜎𝑛– tensão normal aplicada ao grampo (meio do bulbo de ancoragem);
𝜑′- ângulo de atrito do solo.
A expressão semi-empírica apresentada pelo autor apresentou resultados
satisfatórios para os solos residuais de gnaisse.

3. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
3.1. PROCEDIMENTOS DE LABORATÓRIO
3.1.1 Amostragem em campo
O local utilizado para o estudo é apresentado na Figura 9 a seguir. Trata-se de um
talude de corte executado com revestimento de face em tela associado a geomanta, sendo
este localizado no município de Duque de Caxias/RJ.

Figura 9: Talude utilizado no estudo.
A retirada das amostras indeformadas do solo foi feita a partir da cravação no
talude de três cilindros biselados em um dos lados, com as dimensões de 12cm (H) x
10cm (D), denominados amostradores de campo. Para a realização das cravações, a tela
do faceamento foi aberta na emenda e a camada mais superficial de material foi
desbastada, conforme ilustrado na Figura 10 (a) e (b).

Figura 10: (a) Abertura da tela da face do talude. (b) Desbaste da camada superficial de material.
O processo de cravação dos cilindros no talude se deu de forma manual e estática,
de modo que a perturbação no solo que seria usado para a realização dos ensaios de
laboratório fosse a mínima possível (Figura 11). Imediatamente após a retirada do cilindro
do talude, o mesmo foi embrulhado em plástico filme, para evitar a perda de umidade, e,
após o término do processo descrito para os três cilindros, os mesmos foram transportados
para o laboratório e mantidos na câmara úmida (Figura 12). O maior período de tempo
entre a retirada das amostras de campo e realização dos ensaios foi de 15 dias.

Figura 11: Cilindro sendo cravado no talude.
(b) (a)

Figura 12: (a) Cilindro com solo envolto em plástico filme. (b) Cilindros prontos para serem
transportados à câmara úmida.

3.1.2 ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO
Para a caracterização do solo, foi realizado o ensaio de granulometria com
peneiramento e sedimentação de acordo com a norma NBR7181/84 - ABNT, foi
calculada a densidade real dos grãos, segundo a norma NBR 6508/84 - ABNT e, para os
Limites de Atterberg, a determinação do Limite de Liquidez de solos seguiu a NBR
6459/84 – ABNT enquanto a determinação do Limite de Plasticidade foi realizado de
acordo com a NBR 7180/84 – ABNT.
Para a realização dos ensaios, as amostras de solo foram previamente separadas,
secas ao ar, destorroadas e passadas no quarteador. No ensaio de sedimentação, foi
utilizado defloculante com solução de hexametafosfato de sódio.
As figuras Figura 13 e Figura 14 abaixo apresentam os resultados destes ensaios,
com a curva granulométrica e Limites de Atterberg, respectivamente.
(b) (a)

Figura 13: Curva granulométrica do solo em estudo.

Figura 14: Limites de Atterberg.
De acordo com a distribuição granulométrica e seguindo o Sistema Unificado de
Classificação dos Solos (SUCS), que leva em conta os Limites de Atterberg, o solo pode
ser classificado como um silte arenoso de alta compressibilidade.
10
100
45,0 47,0 49,0 51,0 53,0 55,0 57,0 59,0 61,0 63,0 65,0 67,0 69,0
N
ú
m
e
ro
d
e
G
o
lp
e
s
Umidade, %
LL= 56,0%
LP= 31,0%
IP= 25,0%

O valor da densidade real dos grãos (Gs) obtido para este material foi de 2,63.
Sandroni (1981) apud Bernardes (2003), apresenta, conforme a Tabela 2, valores de
características físicas típicas de solos residuais.
Tabela 2: Características físicas de solos residuais brasileiros (Sandroni, 1985 apud Bernardes
2003).

Pode-se observar pela Tabela 2 que a densidade real dos grãos do solo estudado
está compreendida na faixa de valores característicos de solos residuais de gnaisse.
3.1.3 DETERMINAÇÃO DOS ÍNDICES FÍSICOS
Antes do início de cada ensaio de cisalhamento direto, foram determinados os
valores do peso específico natural (n), da umidade (w), e do índice de vazios de cada
corpo de prova. Para os ensaios em material inundado, os valores de umidade referem-se
à condição anterior à inundação. A Tabela 3 abaixo apresenta os resultados dos índices
para cada ensaio realizado.

Tabela 3: Índices físicos dos corpos de prova antes do início dos ensaios de cisalhamento direto.

Os valores médios de peso específico natural (γn,méd), do peso específico seco
(γd,méd) e do índice de vazios (eméd) estão resumidos na Tabela 4.
Rocha Matriz
Densidade dos
Grãos (Gs)
Gnaisse 2,60-2,80
Quartzito 2,65-2,75
Xisto 2,70-2,90
Filito e Ardósia 2,75-2,90
Basalto 2,80-3,20
Índice de vazios (e)
0,3-1,1
0,5-0,9
0,6-1,2
0,9-1,3
1,2-2,1
Ensaio Tensão (kPa) ɣn (kN/m³) w (%) ɣd (kN/m³) e
25 17,33 24,08 13,97 0,88
50 18,43 24,40 14,81 0,77
100 17,89 23,46 14,49 0,81
25 19,06 23,17 15,47 0,70
50 17,86 24,51 14,34 0,83
100 18,85 20,82 15,60 0,68
150 18,85 22,14 15,43 0,70
Inundado
Umidade Natural

Tabela 4: Índices físicos médios.

A curva granulométrica e os valores médios encontrados para o índice de vazios,
associados com o valor encontrado para a densidade real dos grãos são compatíveis com
um solo residual de gnaisse.
3.1.4 CISALHAMENTO DIRETO
Foram realizados 7 (sete) ensaios de cisalhamento direto para obtenção de
parâmetros de resistência do solo em estudo, sendo 3 (três) ensaios com os corpos de
prova submersos e 4 (quatro) ensaios com os corpos de prova em sua umidade natural.
Os ensaios foram realizados nas tensões normais de 25, 50 e 100kPa para a condição de
material inundado e nas tensões normais de 25, 50, 100 e 150kPa para a condição de
material em umidade natural. Estas tensões foram definidas com base na profundidade
estimada do bulbo de ancoragem dos grampos e com o peso específico do solo, a fim de
melhor representar o estado de tensões normais atuantes nos grampos.
Os ensaios de cisalhamento direto foram realizados no Laboratório de Mecânica
dos Solos Prof. Fernando Emmanuel Barata da Escola Politécnica da Universidad e
Federal do Rio de Janeiro.
O equipamento utilizado foi a prensa de cisalhamento direto (Figura 15) fabricado
pela Ronald Top S/A.
A tensão vertical foi aplicada por meio de pesos. As leituras dos deslocamentos
verticais e horizontais foram realizadas através de extensômetros com sensibilidade de
0,01mm. As leituras da força vertical foram realizadas através de um anel dinamométr ico
de constante igual a 0,074kgf.div-1 e capacidade de carga de 300kgf.

ɣn,méd (kN/m³) 18,32
ɣd,méd (kN/m³) 14,87
eméd 0,77

Figura 15: Equipamento utilizado nos ensaios de cisalhamento direto.

3.1.4.1 MOLDAGEM DOS CORPOS DE PROVA
A moldagem dos corpos de prova em laboratório se deu pela cravação de um anel
biselado quadrado, com altura de 2,0cm nas amostras trazidas ao laboratório, de acordo
com as etapas abaixo:
• Primeiramente extraiu-se do cilindro metálico uma parte do solo,
pressionando o mesmo sobre uma base também cilíndrica de diâmetro
inferior ao diâmetro interno cilindro (Figura 16 (a));
• Em seguida, o anel quadrado foi cravado cuidadosamente em pequenas
etapas, intercalando-se a cravação com a desbastamento lateral da
amostra, a fim de se obter um corpo de prova que preenchesse todo o
amostrador (Figura 16 (b)). Durante a desbastação, foram captadas
amostras de solo, armazenadas em cápsulas e levadas às estufas, para
verificação de teores de umidade (Figura 16 (c));
• Repetiram-se os dois procedimentos anteriores até o topo do solo passar
do topo do anel. A seguir o anel é separado da amostra original;
• Por fim iniciou-se o processo de arrasamento do corpo de prova,
deixando-o o mais nivelado possível com o anel quadrado, em suas faces
superior e inferior (Figura 17).

Antes do início de cada ensaio de cisalhamento, todos os corpos de prova foram
pesados para a determinaçãode seus índices físicos.

Figura 16: (a) Extrusão de parte do solo para início da cravação. (b) Cravação com desbaste das
laterais. (c) Coleta de amostras em cápsula.
(b) (a)
(c)

Figura 17: (a) Amostra retirada antes do arrasamento. (b) Amostra arrasada.
O processo de retirada dos corpos de prova do amostrador de laboratório para a
caixa bipartida deu-se através da prensa ISC –Índice de Suporte Califórnia mecânica
manual, com a ajuda de um soquete de madeira para facilitar a distribuição de tensões e
evitar um amolgamento do material durante o processo (Figura 18).
Uma vez que os corpos de prova estivessem dentro da caixa bipartida, para a
realização dos ensaios com material inundado, iniciou-se o processo de saturação das
amostras mantendo-as por um período não menor que 24h submersas em água, dentro da
própria banheira do equipamento onde seria realizado o ensaio de cisalhamento direto, e
com o pendural já na posição final de início do ensaio de cisalhamento, porém sem as
cargas do ensaio aplicadas.

Figura 18: (a) Amostra posicionada sobre a caixa bipartida. (b) Extração com ajuda do soquete de
madeira.

(a) (b)
(a) (b)

3.1.4.2 DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE DO ENSAIO
Sabe-se que uma das etapas do ensaio de cisalhamento é o adensamento do corpo
de prova. As fases de adensamento tiveram duração de 24h para corpos de provas
submersos e 2h para os corpos de prova que seriam ensaiados em sua umidade natural,
ou até ser observada uma constância na sua deformação, durando não mais que 4h.
A partir destas fases de adensamento foi possível obter a velocidade de
cisalhamento dos ensaios a partir do método proposto por Gibson e Henkel (1954), sendo
esta definida em 0,03mm/min, a fim de se obter uma condição drenada de cisalhamento.
3.1.4.3 CISALHAMENTO EM CORPOS DE PROVA INUNDADOS
A seguir, serão apresentados os resultados dos ensaios para os corpos de prova na
condição inundada, para as tensões normais de 25, 50 e 100kPa.
Na Figura 19 abaixo, observa-se que há a presença de pico no gráfico de tensão-
deformação apenas para o ensaio realizado na tensão de 25kPa, sendo as demais curvas
sem esta característica. Nota-se pela Figura 20 que, durante os ensaios, os corpos de prova
submetidos à tensão de 100 e 50kPa contraíram, enquanto o material cisalhado com
tensão de 25kPa apresentou significativa expansão.

Figura 19: Tensão cisalhante versus deslocamento horizontal – Solo inundado.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Te
n
sã
o
c
is
a
lh
a
n
te
(k
P
a
)
Deslocamento horizontal (mm)
100Pa
50kPa
25kPa

Figura 20: Deslocamento vertical versus deslocamento horizontal – Solo inundado.
A seguir, apresentam-se os resultados dos ensaios em termos de tensão cisalhante
normalizada (τ/σ’). O pico pode ser observado apenas no ensaio realizado a tensão de
25kPa (Figura 21).

Figura 21: Tensão cisalhante normalizada versus deslocamento horizontal – Solo inundado.
-0,4
-0,3
-0,2
-0,1
0
0,1
0,2
0,3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
D
es
lo
ca
m
en
to
v
er
ti
ca
l (
m
m
)
Deslocamento horizontal (mm)
100Pa
50kPa
25kPa
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Te
n
sã
o
c
is
al
h
an
te
n
o
rm
al
iz
ad
a
Deslocamento horizontal (mm)
100Pa
50kPa
25kPa

A envoltória de resistência para este solo nas condições descritas, resulta num
intercepto coesivo (c) que vale 12kPa e um ângulo de atrito (ϕ) de 28°, conforme Figura
22.

Figura 22: Envoltória de resistência - Solo Inundado.

y = 0,5411x + 11,579
R² = 0,9989
0
20
40
60
80
100
120
0 20 40 60 80 100 120 140
Te
n
sã
o
c
is
al
h
an
te
(k
P
a)
Tensão normal (kPa)

3.1.4.4 CISALHAMENTO EM CORPOS DE PROVA NA UMIDADE NATURAL
Para os ensaios em condição de umidade natural, foram realizados inicialmente
três ensaios nas tensões de 100, 50 e 25kPa. Uma vez que os resultados destes ensaios
foram analisados, resolveu-se por realizar mais um ensaio em uma tensão de 150kPa, a
fim de definir melhor a envoltória de resistência para a condição de cisalhamento em
unidade natural.
Abaixo, apresentam-se os resultados dos ensaios.

Figura 23: Tensão cisalhante versus deslocamento horizontal – Umidade natural.
Pelo gráfico tensão-deformação apresentado na Figura 23, observa-se novamente
que apenas o ensaio de 25kPa apresenta um pico bem definido. Pelo gráfico da Figura 24,
que relaciona o deslocamento vertical com o horizontal, conclui-se que houve uma
contração inicial de todos os corpos de prova, sendo o CP ensaiado a 150kPa apresentando
este comportamento até o final do ensaio e os demais expandindo.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Te
n
sã
o
c
is
al
h
an
te
(k
P
a)
Deslocamento horizontal (mm)
150kPa
100kPa
25kPa
50kPa

Figura 24: Deslocamento vertical versus deslocamento horizontal – Umidade natural.

Figura 25: Tensão cisalhante normalizada versus deslocamento horizontal – Umidade natural.
-0,4
-0,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
D
es
lo
ca
m
en
to
v
er
ti
ca
l (
m
m
)
Deslocamento horizontal (mm)
150kPa
100kPa
50kPa
25kPa
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Te
n
sã
o
c
is
al
h
an
te
n
o
rm
al
iz
ad
a
Deslocamento horizontal (mm)
150kPa
100kPa
50kPa
25kPa

Através da Figura 25 acima, os resultados dos ensaios em termos de tensão
cisalhante normalizada (τ/σ’) são apresentados. Em seguida mostra-se, pela Figura 26, a
envoltória de resistência para o material na condição natural.

Figura 26: Envoltória de resistência – Umidade natural.
A envoltória de resistência do solo em umidade natural indicou uma coesão (c)
de 29kPa e um ângulo de atrito (ϕ) de 34°.

y = 0,6767x + 28,682
R² = 0,989
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Te
n
sã
o
c
is
al
h
an
te
(k
P
a)
Tensão normal (kPa)

3.2. PROCEDIMENTOS DE CAMPO
3.2.1 ENSAIOS DE ARRANCAMENTO DE GRAMPOS
Para a realização dos ensaios de arrancamento, foram executados grampos de
acordo com três metodologias executivas diferentes, denominadas TIPO A, TIPO L e
TIPO R, que serão detalhadas mais a frente. Foram executados dez grampos para serem
ensaiados e a figura 3.1 a seguir apresenta um croqui da locação dos grampos no talude.

Figura 27: Locação dos grampos no talude
3.2.1.1 MONTAGEM DOS GRAMPOS
Todas as barras utilizadas foram do tipo Pinofix - PX25, com carga de trabalho de
13tf e diâmetro de 23mm. O comprimento total das barras é de 5,0m, sendo 4,0m em solo
e 1,0m de prolongamento para fora do talude, para permitir a realização dos ensaios. As
barras foram inseridas num furo previamente executado com 75mm de diâmetro.
Todas as barras foram equipadas com obturador de espuma para garantia do trecho
livre, com um tubo de reinjeção com 4,5m de comprimento de 15mm de diâmetro e com
um tubo de respiro, com 1,7m e mesmo diâmetro do tubo de reinjeção. Para garantir que,
na fase de instalação, as barras de aço permanecessem no centro do furo, foram instalados
centralizadores ao longo das barras, espaçados a cada um metro, para impedir um contato
da barra com as paredes do furo e comprometer o ensaio.
Os grampos foram executados com um comprimento ancorado de 3,0m e 1,0m de
comprimento livre, sendo este comprimento livre garantido pelo obturador de espuma.
As Figura 28 e Figura 29 a seguir apresentam, respectivamente, um detalhe esquemático

da montagem dos grampos e uma seção transversal mostrando o esquema do grampo
inserido no talude.

Figura 28: Esquema de montagem dos grampos.

Figura 29: Seção de grampo inserido no talude.
3.2.1.2 MÉTODOS EXECUTIVOS
A) Método TIPOA
O furo foi executado através da perfuração a ar comprimido, numa
inclinação de 15°, utilizando-se como equipamento de perfuração uma
perfuratriz manual leve (Figura 30) e o avanço do furo foi executado com o
auxílio de hastes (Figura 31 e Figura 32), cada uma com 1,0m de
comprimento. A ponta da primeira haste, que perfura o solo, é equipada com
um tricone, enquanto as demais eram emendadas nesta, até que se atingisse o
comprimento de perfuração desejado, 4 metros.
Para este método, a limpeza do furo após a perfuração foi executada apenas
com a utilização de ar comprimido. Após a limpeza, foi executada a injeção

da calda de cimento através da bomba de injeção, a partir do fundo do furo
para a boca; em seguida, a barra de aço foi inserida no furo.

B) Método TIPO L
Neste método, o processo de perfuração com o avanço do tricone foi
executado de maneira idêntica ao método TIPO A. A peculiaridade deste
método está na limpeza do furo, que foi executada com a utilização de água e
não pelo uso do ar comprimido, conforme visto anteriormente.
Os processos de injeção de calda de cimento e de inserção da barra no furo
foram executados de maneira similar ao visto anteriormente.

C) Método TIPO R
Este método é análogo ao método do TIPO A no que diz respeito à
execução do furo, limpeza e à instalação da barra. A singularidade deste está
na reinjeção da nata de cimento. Grampos executados por este método
passaram pelo processo de reinjeção de calda de cimento, através do tubo de
reinjeção. Este processo foi realizado 2h após o término da injeção de calda
no grampo com o único propósito de minimizar os efeitos da retração da calda
de cimento após o início do processo de cura. Tendo em vista que a cura ainda
não estava atingida, as pressões de injeção eram baixas.

Figura 30: Perfuratriz manual utilizada na perfuração.

Figura 31: Haste acoplada com tricone.

Figura 32: Conjunto de hastes para avanço do tricone no furo.
A seguir serão apresentadas imagens que mostram os grampos montados antes de
serem inseridos no furo (Figura 33), a execução da perfuração com a perfuratriz manual
leve (Figura 34) e a inserção da barra no furo (Figura 35) , para melhor entendimento do
processo.

Figura 33: Grampos montados.

Figura 34: Execução da perfuração.

Figura 35: Posicionamento do grampo no furo.

3.2.1.3 ENSAIOS DE ARRANCAMENTO
Para a realização dos ensaios de arrancamento, foram utilizados um macaco com
capacidade de carga de 300kN e um extensômetro digital com precisão de 0,01mm,
posicionado na placa de referência. Este extensômetro foi instalado sobre uma superfíc ie
indeslocável, para medir corretamente o deslocamento gerado. A Figura 36 abaixo
apresenta um esquema de montagem dos ensaios de arrancamento e a Figura 37 apresenta
um ensaio montado em campo, para os grampos situados na cota mais superior do talude,
o ensaio foi realizado sobre andaime.

Figura 36: Esquema de montagem de ensaio de arrancamento.

Figura 37: Ensaio de arrancamento montado.

Antes do início do ensaio de arrancamento foi definida que a carga máxima de
ensaio seria de 225kN, com incrementos de carga de 10% a cada estágio, até que fosse
atingida a carga máxima de ensaio. Esta carga do ensaio foi definida a partir da
multiplicação da carga de trabalho do grampo, fornecida pelo fabricante da barra e que
vale 130kN, por 1,75.
Após a montagem do sistema de reação, foi posicionado o extensômetro para a
leitura do deslocamento da cabeça do furo e iniciou-se o processo de aplicação de carga
pelo conjunto macaco-bomba.
As leituras eram realizadas através do extensômetro e, antes de ser aplicado a
próximo estágio de carga, era necessário que o deslocamento fosse estabilizado ou, caso
este não se estabilizasse, o novo estágio de carga era aplicado após 2 minutos. A Figura
38 seguir apresenta o boletim de campo utilizado nos ensaios.

Figura 38: Boletim de campo para ensaios de arrancamento.
Data do ensaio:
Obra:
Operador:
Macaco:
Constante (kg/cm²)/kN:
Grampo nº:
Tipo/Aço:
Diâmetro do furo (mm):
Comprimento livre (m):
Compr. Ancorado (m):
Compr. Extensão (m):
Trabalho Ensaio
Ciclo Carga (kN)
Pressão
(kg/cm²)
Leitura (mm)
0,0F 0 0
0,1F 24 50
0,2F 44 90
0,3F 68 140
0,4F 87 180
0,5F 112 230
0,6F 141 290
0,7F 155 320
0,8F 180 370
0,9F 199 410
1,0F 223 460
0,8F 180 370
0,6F 136 280
0,4F 87 180
0,2F 44 90
0,0F 0 0
Observações:
Cargas (kN)
Incorporação
Dados de campo do ensaio
MCH 008
2,061

Os ensaios eram executados até que fosse atingida a carga máxima de ensaio ou
quando não fosse detectado nenhum aumento de pressão na bomba e os deslocamentos
estivessem aumentando. Quando um destes eventos fosse notado, marcava-se o fim dos
estágios de carregamento e dava-se início aos estágios de descarregamento.
Os estágios de descarregamento seguiam conforme o boletim de campo ou,
quando não era atingida a carga máxima de ensaio, era adaptado para a realidade do
ensaio.
Na Figura 39 a seguir é apresentada a planilha do ensaio do Grampo 1 a título de
exemplo. As demais planilhas são apresentadas no Apêndice A.

Cliente:
Obra:
Local:
GRAMPO Nº: Número:
Ø FURO: Operador:
Ø BARRA:
Aço:
Manômetro Carga Leitura Deslocament
o
ΔL / Estágio OBSERVAÇÕES:
(kgf/cm2) (kN) (mm) (mm) (mm)
0 0,0 -0,01 0,00 0,00
50 25,6 0,91 0,92 0,92
90 46,1 1,95 1,96 1,04
130 66,5 6,69 6,70 4,74
130 66,5 10,04 10,05 3,35
130 66,5 20,11 20,12 10,07
130 66,5 29,86 29,87 9,75
130 66,5 39,76 39,77 9,90
130 66,5 49,96 49,97 10,20
60 30,7 49,28 49,29 -0,68
0 0,0 47,97 47,98 -1,31
ANCORAGEM
MCH 008
75 mm José Magesk
Relação de
carga:
1,954 (kgf/cm²)/kN
ENSAIO DE ARRANCAMENTO DE GRAMPO
01
PX 25
MACACO-BOMBA-MANÔMETRO
SEEL
CAMPO EXPERIMENTAL DUQUE DE CAXIAS
DADOS DO ENSAIO
R. AÇU 1500, ENG. DO PORTO - DUQUE DE CAXIAS / RJ
23 mm
0
10
20
30
40
50
60
70
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
C
a
rg
a
(
k
N
)
Alongamento (mm)
Ensaio de arrancamento - Grampo 01
Figura 39: Planilha de tratamento de dados - Grampo 1.

Algumas observações acerca da execução dos grampos e dos ensaios devem ser
destacadas:
• O furo do grampo 06, que a princípio era do TIPO A – com limpeza a ar, fechou.
Resolveu-se então transformá- lo num TIPO L – limpando e desobstruindo o furo
com água;
• Há uma dificuldade em controlar o limite entre o trecho livre e o trecho ancorado,
uma vez que em grampos montados com espuma folgada no furo podem
apresentar calda de cimento no trecho livre, comprometendo o resultado dos
ensaios, sugere-se executar uma bainha de PVC lubrificada minimizando os
efeitos do atrito no trecho livre;
• Os deslocamentos dos grampos em todos os estágios de carregamento durante os
ensaios de arrancamento se estabilizaram com 2 minutos ou menos;
• Há a necessidade de que o eixo do macaco e o eixo do grampo estejam alinhados,
garantindo que toda carga aplicada ao grampo durante o ensaio seja de tração;
• Durante a fase de descarregamento, é necessário que este seja efetuado de forma
controlada. Se for executado de forma rápida o peso do macaco pode alterar a
posição do extensômetro, fazendo com que a leitura seja perdida;
• A Tabela 5 a seguir mostra o esquema relacionando cada grampo com o método
executivo utilizado.
Tabela 5: Relação de grampos executados de acordo com os métodos executivos.

Um resumo dos ensaios será apresentado nos gráficos a seguir, organizados de
acordo com o método executivo de cada grampo.
Grampo Tipo
1 R
2 L
3 A
4 R
5 L
6 L
7 R
8 L
9 A
10 A
Limpeza do furo com ar; com
uma reinjeção
Limpeza do furo com água;
sem reinjeção
Limpeza do furo a ar; sem
reinjeção
Legenda
Tipo A
Tipo L
Tipo R

Figura 40: Gráfico dos ensaiosde arrancamento dos grampos TIPO A.

Figura 41: Gráfico dos ensaios de arrancamento dos grampos TIPO L.

0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
0 20 40 60 80
C
a
rg
a
a
xi
a
l
(k
N
)
Alongamento (mm)
Grampo 03 - Tipo A
Grampo 09 - Tipo A
Grampo 10 - Tipo A
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
-5 15 35 55 75
C
a
rg
a
a
xi
a
l
(k
N
)
Alongamento (mm)
Grampo 02 - Tipo L
Grampo 05 - Tipo L
Grampo 06 - Tipo L
Grampo 08 - Tipo L

Figura 42: Gráfico dos ensaios de arrancamento dos grampos TIPO R.
Os ensaios realizados nos grampos executados com limpeza do furo a ar, Figura
40, apresentaram, para os grampos 3 e 9, uma similaridade entre os valores de carga
máxima atingida. O grampo 10 apresentou um comportamento destoante dos demais da
mesma categoria. Acredita-se que o motivo esteja na montagem deste grampo, que foi
realizada em campo. Verificou-se que a espuma do trecho livre ficou folgada no furo e a
calda de cimento ficou impregnada de uma forma que não se previa, ajudando a aumentar
a resistência ao atrito. Notou-se também um considerável afundamento da face do talude
na região deste grampo, após o término do ensaio, sugerindo que a massa de solo
circundante à espuma tenha contribuído para o aumento do atrito na região do trecho livre.
Os ensaios dos grampos TIPO – L, representados na Figura 41, apresentaram
valores médios de carga máxima de ruptura de 85kN. Durante os primeiros estágios de
carga do grampo 8, o extensômetro marcou leituras menores que zero. Este fato deve-se
à conformação do aparato de ensaio na superfície do talude. Neste caso, houve uma
acomodação dos dormentes adjacentes à superfície irregular do talude, fazendo com que
a placa de referência deslocasse no sentido contrário ao esperado pelo ensaio. O grampo
5 exemplifica um caso de perda de referencial de medida durante o descarregamento. A
despressurização da bomba foi realizada de forma abrupta para o último estágio de
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
C
a
rg
a
a
xi
a
l
(k
N
)
Alongamento (mm)
Grampo 07 - Tipo R
Grampo 01 - Tipo R
Grampo 04 - Tipo R

descarga, fazendo-se com que o conjunto deslocasse a ponto de a última leitura ser
perdida.
Para os grampos reinjetados (TIPO-R), Figura 42, o ganho de resistência variou,
porém, quando comparados valores médios de qs de grampos reinjetados com valores
médios dos demais qs, o ganho foi da ordem de 20%.
Nota-se que o ganho de resistência conferido aos grampos executados com
limpeza do furo a água com relação aos executados com limpeza a ar, para esta gama de
ensaios, foi menor que 5%. O processo de reinjeção se mostrou o mais eficaz para
obtenção de aumento de qs.

4. ANÁLISE DOS RESULTADOS
Este capítulo apresenta os resultados encontrados nos ensaios de laboratório e de
campo. Além disso, é avaliada a relação proposta por Proto Silva (2005) para estimativa
de qs a partir dos parâmetros de resistência do solo, com os resultados obtidos nos ensaios
de cisalhamento direto deste trabalho, comparada com os resultados dos ensaios de
arrancamento realizados no mesmo solo. Para os ensaios realizados em grampos com
reinjeção, é realizada a verificação da conclusão de Springer (2006) acerca do efeito da
reinjeção na resistência ao arrancamento dos grampos.
4.1 ENSAIOS DE LABORATÓRIO
Dos ensaios de laboratório, os resultados estão resumidos abaixo de acordo com
as Tabela 6 e Tabela 7.
Tabela 6: Parâmetros de resistência do solo em estudo.

Tabela 7: Índices físicos do solo em estudo.

Como visto no capítulo anterior, o solo em estudo pode ser classificado como um
silte arenoso. Quanto à origem, de acordo com os resultados dos ensaios caracterização
realizados, o material apresenta características de um solo residual de gnaisse.
4.2 ENSAIOS DE CAMPO
Para os ensaios de arrancamento realizados em campo, cujos boletins encontram-
se no capítulo 3, a obtenção de qs se dá utilizando a fórmula abaixo.
𝑞𝑠 =
𝐹𝑟𝑢𝑝
𝜋. ∅𝑓𝑢𝑟𝑜 . 𝐿𝑖𝑛𝑗.

onde,
𝐹𝑟𝑢𝑝 – força de ruptura obtida no ensaio;
Condição c' (kPa) ϕ' (°)
Inundado 12 28
Umid. Natural 29 34
ɣn,méd (kN/m³) 18,32
ɣd,méd (kN/m³) 14,87
eméd 0,77

𝐿 𝑖𝑛𝑗. – comprimento do trecho ancorado;
∅𝑓𝑢𝑟𝑜 – diâmetro do furo.
A Tabela 8 a seguir apresenta os valores de qs obtidos para cada grampo, conforme
os ensaios realizados em campo.
Tabela 8: Relação dos resultados dos ensaios de arrancamento realizados.

4.3 AVALIAÇÃO DA ESTIMATIVA DA RESISTÊNCIA AO ARRANCAMENTO
Para estimar a resistência ao arrancamento, foi utilizada a proposta de Proto Silva
(2005), apresentada anteriormente no capítulo 2 deste trabalho. A determinação do fator
de carga (𝜆1
∗ ) será dada através da Figura 7. Assim, devido ao fato de Proto Silva (2005)
não utilizar grampos reinjetados em sua pesquisa, os pontos plotados na Figura 7 não
consideram o efeito da reinjeção. Portanto, para esta análise, serão descartados os
grampos reinjetados. A relação é novamente mostrada a seguir.
𝑞𝑠
∗ = 𝜆1
∗ .𝛼. (𝑐′ + 𝜎𝑛 . 𝑡𝑔𝜑′)
onde:
𝑞𝑠
∗ – resistência ao arrancamento;
𝜆1
∗ – fator de carga para solo residual de gnaisse;
𝛼 – coeficiente de interface;
𝑐′ – coesão do solo;
Grampo Linj. (m)
Força axial
máx. (kN)
qs (kPa) Tipo
01 3,0 66,5 94,1 R
02 3,0 66,5 94,1 L
03 3,0 61,4 86,9 A
04 3,0 92,1 130,3 R
05 3,0 76,8 108,6 L
06 3,0 107,5 152,1 L
07 3,0 138,2 195,5 R
08 3,0 87,0 123,1 L
09 3,0 76,8 108,6 A
10 3,0 102,4 144,9 A

𝜎𝑛 – tensão normal aplicada ao grampo;
𝜑′- ângulo de atrito do solo.
Para estimativa de qs a partir da relação, serão considerados os parâmetros de
resistência em condições de umidade natural, acredita-se que esta situação representa
mais adequadamente as condições encontradas em campo.
Para a consideração do coeficiente de interface 𝛼, foi utilizada a curva apresentada
na Figura 8 para o solo 1. Quando avaliados os ensaios de granulometria e caracterização
do solo em estudo nesta pesquisa, este apresenta índices físicos que se aproximam de um
solo residual jovem.
No cálculo das tensões normais relacionadas na Tabela 9, foi considerado o peso
específico natural médio (γn,méd.) e a altura correspondente ao meio do trecho injetado
(Hlinj.,méd.), conforme a equação mostrada a seguir. Ressalta-se que os grampos foram
executados no talude com inclinação de 15º.
𝜎𝑛,𝑚é𝑑. = 𝛾𝑛,𝑚é𝑑. 𝑥 𝐻𝑙𝑖𝑛𝑗.,𝑚é𝑑
onde:
𝜎𝑛,𝑚é𝑑 . – tensão normal média atuante no trecho injetado;
𝛾𝑛,𝑚é𝑑. – peso específico médio do solo em estudo;
𝐻𝑙𝑖𝑛𝑗.,𝑚é𝑑 – altura correspondente ao meio do trecho injetado.
A Figura 43 a seguir esquematiza a consideração utilizada para obtenção de
Hlinj,méd.

Figura 43: Seção transversal típica do talude.

Tabela 9: Tensão normal atuante em cada grampo.

Para cada grampo, as informações estão apresentadas em tabelas a fim de
organizar melhor os parâmetros e coeficientes considerados, qs* refere-se ao valor da
resistência ao arrancamento estimado pela proposta do autor.
Tabela 10: Parâmetros adotados para a obtenção de qs* - Grampo 02.

Tabela 11: Parâmetros adotados para a obtenção de qs* - Grampo 03.

Tabela 12: Parâmetros adotados para a obtenção de qs* - Grampo 05.

Tabela 13: Parâmetros adotados para a obtenção de qs* - Grampo 06.

Tabela 14: Parâmetros adotados para a obtenção de qs* - Grampo 08.

Grampo
Hlinj.,méd.
(m)
σn,méd.
(kPa)
02 2,5 45,8
03 2,9 52,2
05 3,5 63,2
06 3,8 69,6
08 2,2 40,3
09 2,3 41,2
10 3,3 59,5
Solo
σn,méd.
(kPa)
c' (kPa) ϕ' (°) α λ1* qs* (kPa)
SRJ 45,8 29 34 0,72 2,1 89,5
Solo
σn,méd.
(kPa)
c' (kPa) ϕ' (°) α λ1* qs* (kPa)
SRJ 52,2