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FAGNER ALEXANDRE NUNES DE FRANA
Ensaios de arrancamento em solo grampeado executados
em laboratrio
Dissertao apresentada Escola de Engenharia de So Carlos da Universidade de So Paulo, como parte dos requisitos para a obteno do Ttulo de Mestre em Geotecnia.
Orientador: Prof. Dr. Bendito de Souza Bueno
So Carlos
2007
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minha noiva amada e minha famlia querida.
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AGRADECIMENTOS
Agradeo a Deus pela oportunidade de vida e sucesso que me foi dada.
A minha querida noiva Marlia, que, por todos estes anos, me acompanhou nos momentos difceis, me auxiliou nas decises tomadas, me apoiou nestas, enfim, me amou em toda a sua plenitude e que, assim tambm, a amo.
A minha famlia, distante, porm sempre presente no pensamento.
A Ozilda, minha me, um agradecimento especial pela formao que me deu, na qual me baseio em tantos momentos da vida e que me faz crescer diariamente, mesmo distante.
A Dilma Ottoni, sempre atuante com seus pensamentos positivos, oraes e apoio constante
em todos os momentos, de aflio e de felicidade.
A Nevinha e Eliana por todos os momentos de alegria e o eterno auxlio.
Aos meus amigos, grandes amigos, pela amizade construda com a convivncia em So Carlos e que perdurar, certamente, sem a mesma.
Ao Prof. Dr. Benedito de Souza Bueno, sem o qual, este trabalho tornar-se-ia impossvel.
Aos professores do Departamento de Geotecnia, em especial aos Professores Esquvel, Orncio, Cintra e Aoki, pelo apoio profissional e, principalmente, pessoal.
Aos professores da UFRN que contriburam para minha formao acadmica, em especial aos Professores Ricardo Amaral, Olavo Santos Jnior e Roberto Medeiros e ao companheirismo do Prof. Ricardo Severo e de Osvaldo de Freitas Neto.
A todos os funcionrios do Departamento de Geotecnia da EESC-USP pelo apoio constante.
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Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico (CNPq) e Fundao de Amparo Pesquisa do Estado de So Paulo (FAPESP) pelo apoio financeiro a esta pesquisa e ao Laboratrio de Materiais Avanados Base de Cimento pelo auxlio na pesquisa.
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No meio de qualquer dificuldade encontra-se a oportunidade.
Albert Einstein
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RESUMO
FRANA, F. A. N. (2007). Ensaios de arrancamento em solo grampeado executados em laboratrio. Dissertao (Mestrado) Escola de Engenharia de So Carlos, Universidade de So Paulo, So Carlos, 2007.
Solo grampeado uma alternativa eficiente utilizada em obras de reforo de solos. resultante da incluso de reforos, denominados grampos, em um macio em corte. A resistncia ao cisalhamento da interface solo-grampo um dos parmetros mais importantes para fins de projeto. Este parmetro determinado a partir da experincia dos projetistas e se baseia principalmente no tipo de solo e em ensaios de campo (arrancamento, sondagens a percusso e pressiomtricos). Neste contexto, a realizao de ensaios de arrancamento in situ extremamente importante para a quantificao deste parmetro e, conseqentemente, para a elaborao de projetos mais econmicos e seguros. A execuo de ensaios de arrancamento em laboratrio permite verificar condies muitas vezes no encontradas em campo. Este trabalho apresenta os resultados de ensaios de arrancamento de grampos realizados em laboratrio. Tambm foi analisada a evoluo da fora nos grampos e dos deslocamentos do solo. Os grampos foram instalados em um prottipo de solo grampeado sobre o qual se aplicou uma sobrecarga de 50 kPa atravs de uma bolsa de ar comprimido. Os ensaios de arrancamento permitiram quantificar valores de resistncia ao cisalhamento de interface da ordem de 145 kPa, mobilizados com pequenos deslocamentos dos grampos. O arrancamento de grampos instrumentados indicou que cerca de 90% do comprimento total dos grampos foi solicitado. Ao final dos ensaios de arrancamento, os grampos foram extrados completamente do macio de solo o que permitiu comprovar a sua integridade fsica. Os deslocamentos do solo foram mximos prximo ao topo do prottipo e na direo horizontal. Os resultados demonstram a viabilidade de estudar o comportamento do macio reforado a partir do comportamento do prottipo de solo grampeado construdo em laboratrio.
Palavras-chave: Solos grampeados. Ensaios de arrancamento. Resistncia ao cisalhamento de interface.
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ABSTRACT
FRANA, F. A. N. (2007). Pullout tests in soil nailed wall built in laboratory. Dissertation (Master) Escola de Engenharia de So Carlos, Universidade de So Paulo, So Carlos, 2007.
Soil nailing is an efficient soil reinforcement technique which uses inclusions, namely nails,
in soil slopes. Unit skin friction is one of the most important parameters used in soil nailing design. The definition of this parameter is commonly based on local experience and correlations to some in situ tests. This work presents the results obtained from the pullout test carried out in a soil nailed wall prototype built in laboratory. Forces acting in nails were measured by strain gage instrumentation. Soil displacement was measured in short and long terms. The pullout tests were carried out after the application of a uniform surcharge given by a compressed air bag. The results showed that unit skin friction was about 145 kPa, mobilized with little nail displacements. About 90% of nail length were solicited during pullout tests, according to tests performed in strain gage instrumented nails. Nail extraction showed a high level of nail integrity. Soil displacements were higher close to the wall top, near the face. These results demonstrate the feasibility of using of laboratory prototype studies to investigate the geotechnical behavior of soil nailing structures.
Keywords: Soil nailing. Pullout tests. Unit skin friction.
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LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 Aplicaes mais comuns de solos grampeados: a estabilizao de taludes; b conteno de taldes em corte (adaptado de Guilloux e Schlosser, 1982). ................ 27
Figura 2.2 Mtodos de execuo de tneis (adaptado de FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991)........................................................... 29
Figura 2.3 Primeiro muro em solo grampeado documentado, em Versailles, Frana (adaptado de FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991). ........................................................................................................................... 30
Figura 2.4 Etapas executivas da tcnica de solos grampeados (SOLOTRAT ENGENHARIA GEOTCNICA, 2003). .................................................................... 32
Figura 2.5 Tipos de ligaes grampo-face. (a) Para barra com mais de 20 mm de dimetro e (b) para barras com menos de 20 mm de dimetro (adaptado de Ortigo, Palmeira e Zirlis, 1995). ................................................................................ 35
Figura 2.6 Comparao entre face em concreto projetado com malha de ao eletrossoldada (a) e concreto com fibras (b) (SOLOTRAT ENGENHARIA GEOTCNICA, 2003). ............................................................................................... 38
Figura 2.7 Esquema de dreno subhorizontal profundo (SOLOTRAT ENGENHARIA GEOTCNICA, 2003). ............................................................................................... 39
Figura 2.8 Comparao entre cortinas atirantadas (a) e solo grampeado (b) (adaptado de Ortigo, Palmeira e Zirlis, 1995). ................................................................................ 43
Figura 2.9 Representao dos pontos de deslocamentos horizontais mximos da face na tcnica de solos grampeado (a) e da terra armada (b).................................................. 46
Figura 2.10 Esquema de deformao de uma barra submetida a cisalhamento ao longo de uma superfcie potencial de ruptura (adaptado de Schlosser, 1982)....................... 50
Figura 2.11 Carregamento progressivo de um grampo em solo grampeado devido ao processo de escavao (FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991). ................................................................................................. 53
Figura 2.12 Zonas ativa e passiva caractersticas de contenes em solo grampeado (EHRLICH; SILVA; 1992). ........................................................................................ 54
Figura 2.13 Influncia da rigidez do grampo nas deformaes e tenses mobilizadas (EHRLICH, 2003, adaptado de Jewell, 1990). ............................................................ 56
Figura 2.14 Variao do coeficiente de empuxo com a profundidade em solos grampeados (adaptado de Guilloux e Schlosser, 1982)............................................... 57
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Figura 2.15 Mecanismos de ruptura em solos grampeados (adaptado de FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991). ....................................57
Figura 2.16 Mecanismos clssicos de instabilizao de estruturas de conteno. (a) Deslizamento. (b) Tombamento. (c) Capacidade de carga das fundaes. (d) Ruptura global (adaptado de Vertematti et al., 2004). .................................................64
Figura 2.17 Limites da rea onde devem ser executadas as investigaes geotcnicas. (a) Taludes sem inclinao montante. (b) Talude com inclinao montante (FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991). ..................67
Figura 2.18 Esquema para ensaios de arrancamento em diferentes camadas de solo (FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991). ..................69
Figura 2.19 Esquema para ensaios de arrancamento in situ em solos grampeado (FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991). ..................71
Figura 2.20 Critrios de ruptura utilizados nos ensaios de arrancamento (FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991). ....................................72
Figura 3.1 Dimenses internas da caixa de ensaio metlica utilizada nesta pesquisa (a) e face frontal adaptada para a construo do prottipo de solo grampeado (b)..............76
Figura 3.2 (a) Curva granulomtrica e (b) curva de compactao com energia normal obtidas para o solo utilizado nesta pesquisa.................................................................79
Figura 3.3 Suportes utilizados para a perfurao com inclinao de 10 com a horizontal (a) e detalhe do trado utilizado nesta operao (b).......................................................79
Figura 3.4 Moldagem de corpos de prova da calda de cimento durante a execuo de uma linha de grampos (a) e exemplo dos mesmos em cura submersa (b). ..................80
Figura 3.5 Evoluo da resistncia compresso uniaxial da calda de cimento segundo o tempo de cura submersa. ...........................................................................................81
Figura 3.6 Localizao dos grampos no prottipo de solo grampeado com destaque para as sees verticais centrais, instrumentadas com strain gages. ....................................81
Figura 3.7 Seo vertical central do prottipo de solo grampeado, tomada como representativa do comportamento do mesmo...............................................................82
Figura 3.8 Calibrao dos strain gages: a) Equipamentos utilizados no procedimento; b) Grficos tpicos produzidos no processo de calibrao dos strain gages.................83
Figura 3.9 Relgios comparadores utilizados para medio dos deslocamentos do prottipo durante a construo. ....................................................................................84
Figura 3.10 Curvas de calibrao do forno microondas para o solo utilizado nesta pesquisa. .......................................................................................................................86
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Figura 3.11 Fotos ilustrativas do controle de compactao pelo mtodo do cilindro de cravao. ...................................................................................................................... 87
Figura 3.12 Fotos ilustrativas do procedimento manual de compactao: a antes do lanamento do solo; b solo lanado; c espalhamento manual com enxada; d compactao com soquete manual............................................................................... 88
Figura 3.13 Camadas do macio de solo compactado utilizado para a construo do prottipo de solo grampeado. ...................................................................................... 89
Figura 3.14 Simulao do processo de escavao do macio de solo atravs da remoo de um segmento da face de madeira. ........................................................................... 90
Figura 3.15 Instalao dos grampos: a perfurao com trado manual; b preenchimento do furo com calda de cimento, por gravidade..................................... 91
Figura 3.16 Equipamentos utilizados nos ensaios de arrancamento. a - vista geral. b - vista detalhada. ............................................................................................................ 92
Figura 3.17 Adaptao dos equipamentos utilizados nos ensaios de arrancamento para a extrao completa dos grampos................................................................................... 93
Figura 4.1 Resultados dos ensaios de arrancamento executados nesta pesquisa.................. 96
Figura 4.2 Resistncia ao cisalhamento de interface versus profundidade dos grampos em valores absolutos e mdios. ................................................................................. 101
Figura 4.3 Evoluo do comprimento solicitado durante os ensaios de arrancamento executados nos grampos instrumentados (4-4, 6-4 e 6-5). Foram plotados quatro nveis de carregamento em relao fora de arrancamento. ................................... 104
Figura 4.4 Exemplos de grampos submetidos extrao completa. .................................. 106
Figura 4.5 Evoluo dos deslocamentos medidos durante a construo do prottipo em solo grampeado. ......................................................................................................... 107
Figura 4.6 Deslocamentos horizontais da face aps a aplicao da sobrecarga (50 kPa). . 111
Figura 4.7 Grficos tpicos da evoluo da fora de trao nos grampos instrumentados. 114
Figura 4.8 Fora de trao ao longo dos grampos. A linha tracejada indica a posio da superfcie potencial de ruptura sugerida para cada situao: a Fim de construo; b Aps aplicao da sobrecarga.............................................................................. 116
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LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 Definio do tipo de proteo contra corroso a ser utilizada em cortinas atirantadas e aplicada aos solos grampeados................................................................37
Tabela 3.1 Resumo da caracterizao geotcnica do solo utilizado nesta pesquisa. ............78
Tabela 3.2 Teores de umidade obtidos em estufa e no forno de microondas. ......................86
Tabela 4.1 Resultados dos ensaios de arrancamento. ...........................................................98
Tabela 4.2 Valores da resistncia ao cisalhamento da interface solo-grampo (adaptado de BYRNE et al., 1998). ............................................................................................100
Tabela 4.3 Fora nos grampos para os quatro nveis de carregamento analisados nesta pesquisa. .....................................................................................................................103
Tabela 4.4 Taxa mdia de incremento dos deslocamentos medidos (mm/dia)...................108
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SUMRIO
Captulo 1 - Introduo..................................................................................... 23 Captulo 2 - Reviso Bibliogrfica ................................................................... 26
2.1 Generalidades ................................................................................................................26
2.1.1 Histrico .................................................................................................................28
2.1.2 Seqncia executiva ...............................................................................................31
2.1.2.1 Escavao........................................................................................................32
2.1.2.2 Instalao dos grampos ...................................................................................33
2.1.2.2.1 Grampos cravados................................................................................33
2.1.2.2.2 Grampos envoltos em calda de cimento ..............................................33
2.1.2.2.3 Outros tipos de grampos ......................................................................35
2.1.2.2.4 Proteo dos grampos contra a corroso..............................................36
2.1.2.3 Revestimento de face ......................................................................................36
2.1.2.4 Drenagem........................................................................................................38
2.1.3 Vantagens da tcnica de solo grampeado...............................................................40
2.1.4 Limitaes da tcnica de solo grampeado..............................................................41
2.1.5 Comparao com outras tcnicas ...........................................................................43
2.1.5.1 Comparao com cortinas atirantadas ............................................................43
2.1.5.2 Comparao com terra armada .......................................................................45
2.1.6 Estruturas mistas ....................................................................................................47
2.2 Interao solo-grampo ...................................................................................................48
2.2.1 Resistncia ao cisalhamento da interface entre o solo e o grampo ........................48
2.2.2 Empuxo lateral de terra ..........................................................................................49
2.3 Comportamento da obra ................................................................................................50
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2.3.1 Deslocamentos e tenses de trao........................................................................ 51
2.3.2 Fora mxima de trao mobilizada ...................................................................... 53
2.3.3 Tenses no solo...................................................................................................... 55
2.3.4 Tipos de ruptura..................................................................................................... 56
2.3.4.1 Ruptura interna ............................................................................................... 57
2.3.4.1.1 Ruptura dos grampos........................................................................... 57
2.3.4.1.2 Falta de aderncia................................................................................ 58
2.3.4.1.3 Altura de escavao excessiva ............................................................ 59
2.3.4.1.4 Eroso regressiva (piping)................................................................... 60
2.3.4.2 Ruptura Externa.............................................................................................. 60
2.3.4.3 Ruptura mista ................................................................................................. 60
2.4 Monitoramento da obra................................................................................................. 61
2.4.1 Deslocamentos da face .......................................................................................... 61
2.4.2 Deslocamentos do solo contido ............................................................................. 61
2.4.3 Fora nos grampos................................................................................................. 62
2.4.4 Durabilidade dos grampos ..................................................................................... 62
2.4.5 Sistema de drenagem e nvel piezomtrico ........................................................... 63
2.5 Consideraes de projeto .............................................................................................. 63
2.6 Obteno dos parmetros de projeto............................................................................. 66
2.6.1 Investigaes Geotcnicas ..................................................................................... 66
2.6.2 Ensaios nos grampos.............................................................................................. 68
Captulo 3 - Materiais e Mtodos ..................................................................75 3.1 Caixa de ensaio ............................................................................................................. 75
3.2 Solo ............................................................................................................................... 77
3.3 Reforos (grampos)....................................................................................................... 78
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3.4 Instrumentao...............................................................................................................82
3.5 Calibrao do forno de microondas...............................................................................84
3.6 Compactao do solo.....................................................................................................86
3.7 Execuo do solo grampeado ........................................................................................89
3.8 Aplicao de sobrecarga................................................................................................91
3.9 Ensaios de arrancamento ...............................................................................................92
Captulo 4 - Apresentao e Anlise dos Resultados .................................. 94 4.1 Ensaios de arrancamento ...............................................................................................94
4.1.1 Ensaios de arrancamento nos grampos instrumentados .......................................102
4.1.2 Extrao dos grampos ..........................................................................................105
4.2 Comportamento do prottipo ......................................................................................106
4.2.1 Deslocamentos do solo.........................................................................................106
4.2.1.1 Deslocamentos do solo durante a construo do prottipo...........................107
4.2.1.2 Deslocamentos do solo aps a construo do prottipo ...............................110
4.2.2 Foras nos grampos..............................................................................................113
4.2.2.1 Sugesto de uma superfcie potencial de ruptura..........................................115
Captulo 5 - Concluses................................................................................ 118 Referncias ..................................................................................................... 121
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Captulo 1 Introduo
23
Captulo 1 - Introduo
O reforo de solo uma alternativa eficiente para a construo de taludes
ngremes, sejam em corte ou em aterro. As estruturas de solo reforado tm por objetivo
restringir as deformaes do meio reforado (solo e incluses) e do solo adjacente. Bruce e
Jewell (1986) definem reforo in situ como a introduo de incluses no solo para manter o
equilbrio devido ao peso prprio e s sobrecargas aplicadas acima do terreno.
Entre as tcnicas mais comuns de reforo do solo, destaca-se a de solo grampeado
que resulta da introduo de reforos, esbeltos e sem pr-tensionamento, em um macio em
corte. O procedimento concludo, de forma geral, com um revestimento de face feito com
concreto projetado, armado com tela de ao eletrossoldada, ou com adio de fibras de ao. O
solo grampeado permite a construo de taludes ngremes em corte, o que possibilita um
maior aproveitamento do espao e reduz os custos com escavaes.
Os parmetros envolvidos nos projetos de solo grampeado relacionam-se com os
solos do local da obra e com elementos como grampos, revestimento da face e sistema de
drenagem. Os projetos de solo grampeado consideram as condies de ruptura interna e
externa da obra. Um parmetro fundamental nestas avaliaes a resistncia ao cisalhamento
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Captulo 1 Introduo
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da interface solo-grampo. Este parmetro obtido atravs de ensaios em campo ou por meio
de correlaes. CLOUTERRE (1991), por exemplo, apresenta correlaes entre a resistncia
ao cisalhamento de interface e resultados de ensaios pressiomtricos, enquanto Byrne et al.
(1998) apresenta faixas de variao para a resistncia ao arrancamento de grampos em funo
dos tipos de solos. Contudo, ambas as publicaes citadas recomendam que os valores
estimados sejam comprovados por ensaios em campo, executados antes e durante o
andamento da obra.
Estudos elaborados por vrios autores apresentam ensaios de arrancamento de
grampos em pequena dimenso, em que um nico grampo (CHU; YIN, 2005) ou uma linha de
grampos (JUNAIDEEN et al.,2004) so avaliados. Este tipo de ensaio apresenta a vantagem
de permitir que as condies de contorno sejam alteradas ao longo do estudo, como o teor de
umidade e o grau de compactao do solo. Contudo, os ensaios em pequenas dimenses no
permitem verificar o comportamento real da obra, pois no permitem a modelagem da
seqncia construtiva ou dos nveis de tenses presentes.
Ensaios em centrfugas apresentam-se como uma alternativa para verificar o
comportamento de obras de solo grampeado (ZHANG et al., 2001; e TEI; TAYLOR;
MILLIGAN, 1998). Embora simulem de forma aceitvel a geometria e o nvel de tenses da
obra e, portanto, o seu comportamento, os ensaios em solos grampeados realizados em
centrfugas no permitem a execuo de ensaios de arrancamento dos grampos.
A construo de modelos de solo grampeado em grandes dimenses mostra-se
como uma alternativa vivel para o estudo do comportamento desse tipo de obra, bem como
para a execuo de ensaios de arrancamento. Nem todos os trabalhos experimentais
executados at ento foram concebidos para verificar estes dois aspectos. Raju, Wong e Low
(1997), por exemplo, construram um modelo de solo grampeado com 2,4 m de altura para
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Captulo 1 Introduo
25
verificar o seu comportamento em relao aos deslocamentos do solo e s foras nos grampos.
Eles, contudo, no realizaram ensaios de arrancamento.
A presente pesquisa visou ampliar o entendimento da interao solo-grampo.
Desta forma constituiu objetivo principal do trabalho a determinao da resistncia ao
cisalhamento de interface solo-grampo atravs de ensaios de arrancamento dos grampos. O
objetivo secundrio do trabalho consistiu na anlise da distribuio das foras desenvolvidas
nos grampos, bem como na verificao dos deslocamentos externos do macio reforado.
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Captulo 2 Reviso Bibliogrfica
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Captulo 2 - Reviso Bibliogrfica
Este captulo apresenta uma reviso bibliogrfica ampla sobre solo grampeado.
Entendeu-se que a apresentao dos conceitos bsicos do mtodo e dos principais detalhes
construtivos auxiliaria o leitor a entender de forma mais clara os objetivos centrais do
trabalho. Desta forma, a reviso apresentada se estende na descrio e na discusso de
aspectos que transcendem os objetivos deste trabalho de pesquisa.
2.1 Generalidades
Solo grampeado uma tcnica empregada para a estabilizao e conteno de
taludes em corte. O processo construtivo consiste na introduo de incluses passivas no
macio a ser estabilizado. Estas incluses trabalham essencialmente trao e so aliadas a
um revestimento de face, mas podem, em alguns casos, sofrer esforos cisalhantes e
momentos fletores.
A terminologia especfica para esta tcnica ainda no foi totalmente consolidada
em lngua portuguesa. Os termos solo grampeado e solo pregado so os mais comuns. A
denominao de solo pregado se aproxima mais da terminologia internacional (soil nailing em
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Captulo 2 Reviso Bibliogrfica
27
ingls e sol clu em francs) e apresenta-se semelhante ao resultado final da sua aplicao,
onde as incluses trabalham de forma semelhante a pregos comuns (DIAS, 1992). Contudo, a
maioria dos trabalhos publicados em portugus utiliza a nomenclatura solo grampeado, sendo
esta, portanto, a que ser adotada nesta pesquisa.
O solo grampeado utilizado basicamente em duas situaes: na estabilizao de
taludes com baixa estabilidade e na conteno de taludes em corte (Figura 2.1).
Figura 2.1 Aplicaes mais comuns de solos grampeados: a estabilizao de taludes; b conteno de taldes em corte (adaptado de Guilloux e Schlosser, 1982).
Na estabilizao de taludes, a funo do reforo promover um aumento no fator
de segurana ou reduzir os deslocamentos. Este tipo de aplicao no exige servios de
escavao e os grampos so, em geral, instalados perpendiculares superfcie potencial de
ruptura.
A conteno de taludes em corte, por outro lado, exige escavaes (execuo do
corte), que so feitas em etapas alternadas, com os servios de instalao dos grampos,
implantados horizontal ou sub-horizontalmente, e o revestimento da face. Outra diferena
entre as duas aplicaes refere-se aos esforos que solicitam o reforo. Na estabilizao de
taludes so mobilizadas principalmente as resistncias ao cisalhamento e a momentos fletores
Escavao em etapas
b)
Solo instvel
a)
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Captulo 2 Reviso Bibliogrfica
28
dos grampos, enquanto que os principais esforos solicitantes na conteno de taludes em
corte so as foras de trao.
As obras em solo grampeado so comumente utilizadas em carter definitivo,
contudo, tambm podem ser executadas em estruturas temporrias. A definio da vida til da
obra e do potencial corrosivo do solo so os principais fatores que intervm na definio de
formas de preveno da corroso dos grampos.
2.1.1 Histrico
A origem da tcnica de solo grampeado est em geral associada construo de
tneis com o processo NATM (New Austrian Tunneling Method) (BRUCE; JEWELL,
1986; GUILLOUX; SCHLOSSER, 1982; JURAN; ELIAS, 1991; ORTIGO; PALMEIRA;
ZIRLIS, 1995). Neste mtodo, o reforo do macio rochoso feito com a introduo de
incluses (barras de ao envoltas em calda de cimento) imediatamente aps cada fase de
escavao da galeria, resultando numa aprecivel reduo na espessura do revestimento
(Figura 2.2). A metodologia seguiu sendo aplicada em rochas menos competentes at a sua
utilizao em solos, substituindo grandes escoramentos de madeira por chumbadores e
concreto projetado.
A origem do solo grampeado pode ser tambm associada a tcnica da terra
armada, apresentando-se como um mtodo de reforo complementar para esta tcnica. A
terra armada consiste basicamente na introduo de fitas de ao em um macio compactado.
Estes elementos so adicionados entre as camadas compactadas de solo medida que o aterro
executado. O solo grampeado, por sua vez, foi concebido para estabilizar taludes em corte e,
similarmente terra armada, os grampos so implantados em um macio de solo com um
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Captulo 2 Reviso Bibliogrfica
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padro geomtrico regular. Em ambos os mtodos os espaamentos (horizontal e vertical) e
um comprimento das incluses que fornea fatores de segurana adequados so definidos a
partir de parmetros geomtricos da obra e de caractersticas do solo.
Figura 2.2 Mtodos de execuo de tneis (adaptado de FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991).
A primeira obra documentada em solo grampeado foi executada na Frana, em
1972 e 1973, em um talude ferrovirio prximo cidade de Versailles. Trata-se de uma
conteno temporria construda em areia (Fontainebleau sand) com alta densidade de
grampos curtos (Figura 2.3). Ortigo, Palmeira e Zirlis (1995) citam que, no Brasil, a primeira
obra em solos grampeados foi executada em 1970.
Um grande desenvolvimento da tcnica de solo grampeado pautou-se em um
estudo de quatro anos executado na Alemanha Ocidental a partir de 1975. Este estudo
envolveu a iniciativa privada, a Universidade de Karlsruhe e o governo alemo. Os resultados
foram analisados e descritos por Stocker, Gudehus e Gassler (1979).
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Captulo 2 Reviso Bibliogrfica
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Figura 2.3 Primeiro muro em solo grampeado documentado, em Versailles, Frana (adaptado de FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991).
O emprego pioneiro de solo grampeado nos Estados Unidos ocorreu em 1976, nas
escavaes para a construo do Hospital Good Samaritan, na cidade de Portland. O
desenvolvimento da tcnica foi acelerado por um extenso programa de pesquisa executado
pela Universidade da Califrnia. Neste programa, foram executados ensaios em modelos,
utilizao de centrfuga e anlises por elementos finitos. Shen et al. (1981) citam que uma
srie de obras de conteno em solo grampeado foram executadas no Canad com escavaes
da ordem de 18 m antes de 1976.
Em 1979 aconteceu o primeiro simpsio sobre solos grampeados. Este permitiu
uma valiosa troca de experincias entre os engenheiros dos diversos pases, pois, at ento, a
tcnica havia se consolidado de forma isolada, principalmente na Frana, na Alemanha
Ocidental e nos Estados Unidos.
Em 1981 foi realizada a primeira tentativa de industrializao da tcnica de solo
grampeado com o desenvolvimento de uma face pr-fabricada (LOUIS, 1981 apud FRENCH
NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991).
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Captulo 2 Reviso Bibliogrfica
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Em 1982 foi executada uma escavao para as fundaes do escritrio central de
uma indstria, em Pittsburgh, Estados Unidos (NICHOLSON, 1986 apud FRENCH
NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991). O fato relevante desta obra a
associao do solo grampeado com um pr-jateamento da face, utilizando-se concreto, e o
reforo com microestacas de algumas fundaes crticas na zona grampeada.
Em 1986 teve incio um grande projeto de pesquisa francs sobre solos
grampeados, o Projeto CLOUTERRE, com a participao da iniciativa privada e do governo
francs. O objetivo deste programa era promover o uso do solo grampeado atravs de
recomendaes, incrementando o conhecimento do comportamento e para o desenvolvimento
de projetos com este tipo de estrutura. O projeto abrangeu estudos experimentais com muros-
modelo alm da anlise de dados dos ensaios realizados pelas empresas participantes e
resultou na produo de um volume com diversas recomendaes em 1991.
No Brasil, como apresentado anteriormente, a primeira obra em solo grampeado
foi executada em 1970, de forma intuitiva, para a estabilizao do emboque do tnel de
aduo do sistema Cantareiras. A partir de 1972, chumbadores perfurados e injetados com
calda de cimento ou somente cravados foram utilizados nos tneis e taludes da Rodovia dos
Imigrantes. Pitta, Souza e Zirlis (2003) citam que foram executados 72.763 m2 de obras de
solo grampeado no pas de 1983 a 2003, dos quais cerca de 60% entre 1996 e 2003,
demonstrando a rpida expanso na utilizao desta tcnica no Brasil.
2.1.2 Seqncia executiva
O sistema de conteno em solo grampeado realizado em etapas sucessivas e
descendentes, com escavaes, como representado na Figura 2.4
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Captulo 2 Reviso Bibliogrfica
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Figura 2.4 Etapas executivas da tcnica de solos grampeados (SOLOTRAT ENGENHARIA GEOTCNICA, 2003).
2.1.2.1 Escavao
A primeira etapa na seqncia executiva dos solos grampeados a escavao, que
realizada em estgios, comumente com profundidades de 1 a 2 m. Alguns autores relatam
profundidades diferentes de escavao como Vucetic, Tufenkjian e Doroudian (1993) que
sugerem entre 1,2 a 1,8 m e Raju, Wong e Low (1997) e Gssler e Gudehus (1981), de 1 a 1,5
m.
O material a ser escavado deve permanecer estvel por algumas horas at a
aplicao dos grampos e o revestimento da face. No caso de areias finas isso pode ser possvel
devido aos efeitos da capilaridade. Argilas muito moles devem apresentar uma resistncia
mnima no drenada de 15 kPa para permaneceram estveis (ORTIGO; PALMEIRA;
ZIRLIS, 1995).
O umedecimento de solos no coesivos secos, o pr-jateamento da face recm-
escavada com concreto projetado e ainda a escavao em trechos horizontais intercalados (em
slots) so recomendaes teis para se executar obras sem sobressaltos em solos de
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Captulo 2 Reviso Bibliogrfica
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comportamento geotcnico difcil.
2.1.2.2 Instalao dos grampos
Os grampos devem ser instalados no solo imediatamente aps a escavao.
Existem diversas formas de instalao, as mais comuns so a cravao e a perfurao seguida
de aplicao de calda de cimento.
2.1.2.2.1 Grampos cravados
Os grampos podem ser cravados no macio de solo usando-se martelos
pneumticos ou hidrulicos, sem nenhuma escavao preliminar. A instalao rpida,
econmica e particularmente eficiente em solos no coesivos fofos. O mtodo oferece
resistncia imediata uma vez que no necessrio esperar nenhum tempo de cura da calda de
cimento.
Este mtodo apresenta a desvantagem de ser aplicado apenas a grampos curtos,
em geral at 3 m de comprimento, no excedendo 8 m. Esta restrio se deve principalmente
ao espao necessrio para os equipamentos de instalao. inadequado a solos muito rgidos
ou que contenham blocos de rocha e em obras permanentes, devido dificuldade em proteg-
los contra corroso. O atrito desenvolvido entre o solo e o grampo apresenta valores da ordem
de 30 a 40 kPa em areias e valores ainda menores em argilas.
2.1.2.2.2 Grampos envoltos em calda de cimento
Este o tipo de instalao mais comum (ORTIGO; PALMEIRA; ZIRLIS,
1995). O processo inicia-se com a perfurao do solo, produzindo furos com dimetro entre
50 e 600 mm. Este procedimento pode ser realizado com trados helicoidais contnuos ou
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Captulo 2 Reviso Bibliogrfica
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perfuratrizes e facilitado com o uso de fluidos como gua, ar comprimido ou lama bentontica.
Aps a perfurao so realizadas a instalao e fixao das incluses, normalmente formadas
por barras de ao, com ou sem proteo contra corroso, ou ainda de fibras de vidro e outros
materiais similares. comum a utilizao de barras de ao de 13 a 32 mm de dimetro.
Devem ser utilizados centralizadores para garantir a continuidade e a regularidade do
recobrimento com o material de preenchimento (grout) do furo, aplicada aps a fixao das
incluses.
O grout pode ser aplicado sob presso ou por gravidade. Podem ser utilizadas
calda de cimento ou resinas. Normalmente a calda de cimento, com elevado teor de cimento,
aplicada em solos e as resinas em materiais rochosos e em locais de difcil acesso (ZIRLIS;
PITTA, 1992). Barras corrugadas so utilizadas para aumentar a aderncia com a calda de
cimento. Este procedimento resulta numa resistncia de interface (grampo-solo) da ordem de
100 kPa para a maioria dos tipos de solo.
O contato entre os grampos e a face comumente feito por porca e parafuso, para
barras com dimetro igual ou maior que 20 mm, ou com a dobra da barra, caso esta possua
dimetro menor que 20 mm (Figura 2.5).
A grande vantagem desta forma de instalao dos grampos o seu campo de
atuao, sendo aplicvel em praticamente qualquer tipo de solo. Alm disso, existe a
possibilidade de sempre se obter a resistncia ao arrancamento necessria atravs da injeo
sob presso controlada.
Dentre as desvantagens destaca-se a necessidade de adaptar o equipamento de
perfurao quando as caractersticas do solo variam, medida que as escavaes prosseguem.
Essa situao pode tornar a obra mais complicada e menos econmica. Adiciona-se a isso o
fato de que a resistncia do grampos ser plenamente disponvel quando o processo de cura
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Captulo 2 Reviso Bibliogrfica
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for concludo. Este tipo de incluso deve ser executado com uma inclinao mnima de 10
em relao horizontal. Esta medida visa facilitar o preenchimento do furo com a calda de
cimento.
Figura 2.5 Tipos de ligaes grampo-face. (a) Para barra com mais de 20 mm de dimetro e (b) para barras com menos de 20 mm de dimetro (adaptado de Ortigo, Palmeira e Zirlis,
1995).
2.1.2.2.3 Outros tipos de grampos
Outros mtodos de instalao dos grampos so citados na literatura, mas so
pouco utilizados no Brasil. Juran e Elias (1991) citam os grampos instalados com jet-grouting
(jet-grouted nails). A tcnica consiste na cravao por vibropercusso e na injeo da calda de
cimento atravs de um canal longitudinal de poucos milmetros sob altas presses (4 a 20
MPa). Essa presso suficiente para causar o fraturamento hidrulico do solo circundante,
criando um macio nico composto por solo e calda de cimento. Esse processo produz um
aumento na resistncia ao arrancamento dos grampos.
A tcnica Hurpinoise de instalao dos grampos foi desenvolvida na Frana e
consiste na cravao de cantoneiras de ao no solo por penetrao dinmica, inclinadas em
Concreto projetado
Concreto projetado
Malha de ao
Malha de ao
Calda de cimento Calda de
cimento
Barra de ao
Espaador
(a) (b)
Barra de ao
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20 com a horizontal. O comprimento das incluses curto e a densidade alta (dois grampos
por metro quadrado) (GUILLOUX; SCHLOSSER, 1982).
Outro mtodo de instalao recente o lanamento de uma barra metlica
diretamente no solo. Este procedimento consiste na utilizao de um lanador de ar
comprimido que atira o grampo diretamente no terreno, chegando a velocidades de 320 km/h
e energia de at 100 kJ. uma tcnica rpida e que reduz procedimentos alm de
proporcionar as menores perturbaes no solo. Esta tecnologia foi inicialmente utilizada na
estabilizao de taludes, mas j tem uso em contenes (INGOLD; MYLES, 1996; MYLES;
BRIDLE, 1992).
2.1.2.2.4 Proteo dos grampos contra a corroso
Os grampos necessitam de proteo contra a corroso quando instalados em
ambientes agressivos. Como no existe uma norma especfica para a tcnica de solos
grampeados, recomenda-se adotar a proposta da norma NBR 5629 Execuo de Tirantes
Ancorados no Terreno (ORTIGO; PALMEIRA; ZIRLIS, 1995). Esta norma traz a
classificao para determinar o tipo de proteo a ser utilizada em cortinas atirantadas (Tabela
2.1).
2.1.2.3 Revestimento de face
O revestimento da face feito, em geral, com concreto projetado armado com
malha de ao eletrossoldada. Embora no possua funo estrutural, pois absorve apenas
pequenos carregamentos, a face deve evitar rupturas localizadas e processos erosivos.
O concreto projetado pode ser aplicado por via seca ou mida. A aplicao por via
seca mais utilizada devido a sua praticidade, pois possvel interromper e reiniciar os
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Captulo 2 Reviso Bibliogrfica
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servios sem perdas de material e tempo para limpeza do equipamento (ZIRLIS; PITTA,
1992). A aplicao por via mida mais apropriada para trabalhos maiores devido ao
tamanho dos equipamentos necessrios. A elevada energia de aplicao produz uma boa
compactao do concreto, o que aumenta a resistncia final do revestimento. preciso atentar
para o efeito sombra. Esse efeito provocado pela m distribuio do concreto projetado atrs
da malha de ao caso o lanamento no previna a sua ocorrncia e pode gerar regies com
concreto projetado menos compactado.
Tabela 2.1 Definio do tipo de proteo contra corroso a ser utilizada em cortinas atirantadas e aplicada aos solos grampeados.
Classe Tipo de Grampo Proteo
1 Permanentes em ambientes agressivos ou temporrios em ambientes muito agressivos Dupla, com uso de pintura
anticorrosiva e calda de cimento
2 Permanentes em ambientes no agressivos ou
temporrios em ambientes medianamente agressivos
Simples, com calda de cimento injetado
3 Temporrios em ambientes no agressivos Simples, com calda de cimento injetado
A espessura do revestimento varia entre 50 e 150 mm, com uma ou duas malhas
de ao embutidas no concreto projetado. Faces mais esbeltas podem ser utilizadas em
superfcies inclinadas enquanto que as contenes permanentes e verticais possuem faces com
espessura maior.
A malha pode ser substituda por fibras de ao ou fibras sintticas misturadas ao
concreto projetado. Esta opo tem a vantagem de reduzir o tempo de execuo e o volume de
concreto (Figura 2.6). Mesmo com um custo mais elevado, a economia do produto final pode
chegar a valores de 20 a 40% por metro quadrado aplicado.
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Captulo 2 Reviso Bibliogrfica
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Figura 2.6 Comparao entre face em concreto projetado com malha de ao eletrossoldada (a) e concreto com fibras (b) (SOLOTRAT ENGENHARIA GEOTCNICA, 2003).
A face tambm pode ser revestida com concreto lanado quando no existem
problemas de instabilidade em curto prazo. Esse mtodo usual quando uma grande
quantidade de reforo utilizada ou quando a face tem que se apresentar com concreto liso.
Outro tipo de face empregado por Saramago et al. (2005) consiste no uso de
blocos pr-moldados de cimento. Os autores alegam que o uso de blocos pr-moldados
incorpora uma vantagem esttica obra, pois permite a execuo de faces arquitetonicamente
mais elaboradas.
2.1.2.4 Drenagem
Uma regra geral para a execuo de solos grampeados que o terreno deve estar
acima do nvel dgua ou ainda que este deve ser rebaixado antecipadamente. Contudo,
mesmo tomando estas medidas, necessrio evitar que a percolao de gua de outras fontes,
como a chuva ou vazamentos em tubulaes, ocorra na direo do paramento.
(a) (b)
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A proteo consiste basicamente na execuo de drenos profundos e de aparatos
para drenagem superficial. Devem ser utilizados tambm drenos de paramento com a funo
de promover a drenagem das guas vindas do talude, que chegam ao paramento.
A drenagem profunda feita com drenos subhorizontais profundos. Estes
consistem de tubos plsticos ranhurados (dimetro em torno de 50 mm), inseridos em furos no
solo de aproximadamente 75 mm de dimetro. Os tubos so recobertos por geotxtil ou tela
de nylon com a funo de filtrao. Os comprimentos dos drenos variam entre 6 e 18 m.
(Figura 2.7).
Figura 2.7 Esquema de dreno subhorizontal profundo (SOLOTRAT ENGENHARIA GEOTCNICA, 2003).
A drenagem de paramento feita com barbacs ou com dreno linear contnuo. Os
barbacs so executados com a escavao de uma cavidade (aproximadamente 0,2 x 0,2 x
0,2 m) preenchida com material arenoso. Nessa cavidade instalada uma sada com tubo
drenante, partindo do seu interior para fora do revestimento, com inclinao descendente.
um procedimento de drenagem pontual que deve ser projetado para abranger toda a superfcie
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Captulo 2 Reviso Bibliogrfica
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do paramento, respeitando espaamentos especificados em projeto.
A drenagem do paramento tambm pode ser feita com drenos lineares contnuos.
Estes so construdos com a instalao de uma calha envolta com material filtrante, geotxtil
ou geodreno. Este dreno se estende na vertical do paramento, desde sua crista at o p do
talude, onde aflora na canaleta de p.
Por fim, necessrio atentar para a drenagem superficial. Canaletas de crista e de
p cumprem este papel. Em geral so moldadas no local e cobertas com concreto projetado.
Com estas medidas, a gua conduzida corretamente por toda a obra e
importante que elas sejam instaladas antes da execuo do revestimento da face. Ressalta-se a
necessidade de uma correta manuteno do sistema de drenagem. Trincas, sujeiras e
obstrues em tubos devem ser evitadas.
2.1.3 Vantagens da tcnica de solo grampeado
Dentre as vantagens do solo grampeado comparado com outras tcnicas de reforo
do solo verifica-se o uso reduzido de equipamentos, caracterizados ainda por serem de
pequeno porte. Isto implica em menores nveis de rudo e vibrao, alm de facilitar a
execuo em locais remotos e em reas de difcil acesso. Alm desta, cita-se tambm como
vantagem a seqncia construtiva, que permite que servios diferentes (escavao, instalao
dos grampos e revestimento de face) sejam realizados simultaneamente. Portanto, com o
devido planejamento logstico da obra, possvel atingir uma alta velocidade de execuo.
A tcnica de solo grampeado permite que alteraes do projeto inicial sejam
realizadas juntamente com o andamento da obra. O espaamento entre grampos, a
profundidade de escavao e o comprimento dos grampos so exemplos de parmetros que
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Captulo 2 Reviso Bibliogrfica
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podem ser modificados ao longo da execuo da obra. Isso permite uma grande flexibilidade
da tcnica de solo grampeado, que tambm associada a sua aplicabilidade em locais e
geometrias onde outras tcnicas apresentariam problemas para serem empregadas (execuo
em superfcies inclinadas, em curvas ou com bermas). Azambuja, Strauss e Silveira (2001)
citam a flexibilidade como uma das grandes vantagens da tcnica de solo grampeado.
Finalmente, a execuo de solo grampeado em faces inclinadas possibilita um
aumento na estabilidade global e reduo das perdas de material no revestimento de face.
A combinao de equipamentos de pequeno porte, velocidade e simplicidade da
tcnica torna o solo grampeado uma opo de baixo custo em obras de reforo de solos. Bruce
e Jewell (1986) citam que possvel obter uma economia de 10% a 30% em contenes da
ordem de 10 m executadas em solo grampeado.
2.1.4 Limitaes da tcnica de solo grampeado
Naturalmente, o sistema de conteno em solo grampeado apresenta algumas
limitaes para a sua aplicao. Os deslocamentos horizontais e verticais so inerentes
aplicao da tcnica. Deve-se, portanto, avaliar a magnitude desses deslocamentos e verificar
os danos que possam ocorrer a estruturas vizinhas. Tais deslocamentos devem ser previstos e
controlados atravs de um projeto adequado de execuo e monitoramento da obra.
A tcnica de solo grampeado recomendada apenas em escavaes em solos
acima do nvel dgua ou com o prvio rebaixamento do mesmo. Escavaes abaixo do nvel
dgua podem dificultar a execuo do revestimento de face e ainda causar instabilidades
localizadas.
Feij e Ehrlich (2005) afirmam que a tcnica de solos grampeados bastante
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competitiva em solos residuais no saturados devido as suas boas caractersticas mecnicas.
Contudo, alguns tipos de solos no so apropriados para o grampeamento. necessrio que o
solo seja auto-portante por algumas horas, perodo entre a escavao e a aplicao do
revestimento de face. Caso os solos no apresentem capacidade de suporte, pode-se executar
um pr-tratamento com grout para estabilizar a face. Esta medida aumenta os custos e a
complicao da obra, tornando-a invivel em alguns casos. Ortigao, Palmeira e Zirlis (1995)
relatam a tentativa de executar uma conteno em solo grampeado nas areias fofas da praia de
Copacabana, Rio de Janeiro. A escavao de 1 m no foi possvel e, mesmo aps
umedecimento e jateamento com concreto projetado, ainda houve a ruptura da face. Neste
caso foi necessria a adoo de outra tcnica de conteno.
Alguns exemplos de tipos de solos nos quais a aplicao do grampeamento pode
ser invivel so as areias puras e secas, solos com bolses de gua, solos com alto teor de
argila, nos quais o teor de umidade pode aumentar aps a construo, argilas moles e solos
susceptveis a congelamento. Raju, Wong e Low (1997) utilizaram uma areia fina mdia,
pouco graduada, nos seus estudos. Contudo, este material apresentou um teor de umidade
aceitvel para garantir uma estabilidade temporria suficiente para a instalao dos grampos
aps uma fase de escavao. Guilloux, Notte e Gonin (1983) verificaram o comportamento de
uma obra em solo grampeado durante o inverno nos Alpes franceses. O congelamento ocorreu
apenas no solo adjacente face, levando a um incremento nos esforos de trao e nos
deslocamentos dos grampos. Contudo, estes esforos no levaram ruptura da obra, pois
foram absorvidos pela parte do grampo que estava inserido no trecho de solo que no
congelou.
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2.1.5 Comparao com outras tcnicas
A tcnica de solo grampeado apresenta-se como uma alternativa para obras de
conteno de encostas e estabilizao de taludes. Neste item, o solo grampeado comparado a
duas outras tcnicas de conteno de encostas, a cortina atirantada e a terra armada. Estes
sistemas de conteno foram escolhidos para comparao devido as suas similaridades, mas
com o objetivo de destacar tambm o que difere entre eles.
2.1.5.1 Comparao com cortinas atirantadas
Os tirantes convencionais utilizados para estabilizao de taludes ou escavaes
apresentam grandes semelhanas com a tcnica de solo grampeado. Contudo, existem
diferenas marcantes que so preponderantes na escolha de um mtodo ou outro para uma
determinada situao (Figura 2.8).
Figura 2.8 Comparao entre cortinas atirantadas (a) e solo grampeado (b) (adaptado de Ortigo, Palmeira e Zirlis, 1995).
(a)
Fora de
Concreto armado
(b)
Tmx
Zona Passiva
Zona Ativa
Face
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Os tirantes so intervenes ativas, enquanto que os grampos possuem um
trabalho inicial passivo. Isso ocorre porque os tirantes so protendidos com cargas de 150 a
1000 kN (ORTIGO; PALMEIRA; ZIRLIS, 1995) quando a conteno est pronta. Esta
protenso garante que no ocorram deslocamentos da face. Os grampos, por sua vez, no so
protendidos. Em alguns casos so aplicadas cargas de 5 a 10 kN para garantir o contato entre
a face e o solo contido (ORTIGO; PALMEIRA; ZIRLIS, 1995; BRUCE; JEWELL, 1986).
Os deslocamentos so necessrios para que haja mobilizao da resistncia ao cisalhamento
da interface entre o solo e o grampo.
Os tirantes possuem um comprimento livre. Nos grampos, o contato solo-grampo
se d ao longo de toda a sua extenso. Como conseqncia disso, a distribuio de tenses no
solo diferente nos dois casos. Nas cortinas atirantadas, os esforos de trao so constantes
ao longo de todo o comprimento livre. Nos solos grampeados, a fora de trao varia ao longo
de todo o comprimento do reforo.
Contenes em solo grampeado apresentam uma densidade de incluses superior
encontrada nas cortinas atirantadas. Como conseqncia disso, a ruptura de um grampo no
to severa quanto a ruptura de um tirante. Zirlis e Pitta (1992) citam que a ruptura de um
tirante pode induzir a um acrscimo de carga de 65% nas ancoragens adjacentes.
As altas cargas aplicadas nos tirantes levam considerao dos esforos de
puncionamento no dimensionamento da face. A face de concreto nos solos grampeados no
possui funo estrutural, funcionando apenas para prevenir instabilidades localizadas. A face
de concreto em cortinas atirantadas possui espessura da ordem de 0,2 a 0,3 m (ORTIGO;
PALMEIRA; ZIRLIS, 1995) enquanto que, nos solos grampeados, este parmetro apresenta-
se em torno de 0,15 m.
No projeto de cortinas atirantadas evitam-se faces inclinadas, pois estas dificultam
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o lanamento do concreto. Nos solos grampeados, a face executada, em geral, com concreto
projetado, que pode ser aplicado em qualquer direo. Com isso possvel aplicar a tcnica
em taludes pr-existentes, evitando-se gastos extras com escavaes.
Os tirantes tendem a ser longos (15 a 45m) e, portanto, necessitam de
equipamentos maiores para instalao. O comprimento dos grampos situa-se entre 60% e
120% da altura total de escavao.
Ortigo, Palmeira e Zirlis (1995) destacam que a maioria das rupturas de taludes
em solos residuais ocorre em pequenas profundidades. A tcnica de solos grampeados, aliada
a um sistema de drenagem profunda e superficial, uma soluo muito econmica para estes
casos. O emprego de cortinas atirantadas mais recomendvel quando a superfcie potencial
de ruptura mais profunda.
2.1.5.2 Comparao com terra armada
As duas tcnicas possuem vrios pontos em comum, contudo apresentam
diferenas considerveis. As semelhanas vo alm da aparncia fsica final da obra,
perceptvel primeira vista. Em ambas as tcnicas, as incluses so instaladas sem pr-tenso.
As foras nos reforos so mobilizadas a partir das deformaes do solo contido e os pontos
de mxima trao nas incluses se situam no interior do macio de solo e no na face. Com a
localizao geomtrica destes pontos possvel separar a massa de solo em duas zonas, uma
ativa e outra passiva. As incluses trabalham basicamente devido ao contato solo-reforo. A
zona reforada estvel e resiste ao empuxo da zona no reforada como um muro de
gravidade.
A face nas duas tcnicas no apresenta funo estrutural, sendo ento de pequena
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Captulo 2 Reviso Bibliogrfica
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espessura. Painis pr-fabricados so utilizados na terra armada e nos solos grampeados
comum encontrar a face em concreto projetado.
Apesar de apresentarem muitas semelhanas, as duas tcnicas apresentam
diferenas marcantes. A distino mais notvel reside no mtodo executivo. Por concepo, a
terra armada executada em aterro, onde as camadas so compactadas alternadamente com a
disposio das incluses. Os solos grampeados so executados em corte, onde as incluses
so instaladas medida que as fases de escavao so concludas. Isto tem uma influncia
essencial na distribuio das foras que se desenvolvem nas incluses e nos deslocamentos da
face (Figura 2.9).
Figura 2.9 Representao dos pontos de deslocamentos horizontais mximos da face na tcnica de solos grampeado (a) e da terra armada (b).
A tcnica de solo grampeado explora as condies naturais dos solos adjacentes
enquanto que a terra armada, executada em aterro, emprega solos pr-selecionados e com
maior controle de disposio devido ao processo de compactao.
Nos solos grampeados, devido ao uso de argamassa de cimento, o contato solo-
reforo possui uma parcela fsica e outra qumica (atrito e adeso, respectivamente). Na terra
(a)
( a )
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Captulo 2 Reviso Bibliogrfica
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armada, quando se emprega solo granular (solo recomendado), a interao entre o solo e a
incluso se d basicamente devido ao atrito entre o solo e as incluses.
Schlosser (1982) destaca ainda que, em solos grampeados, os reforos so capazes
de resistir trao e aos momentos fletores, devido sua maior rigidez. Pode-se considerar
ainda a resistncia destes aos esforos cisalhantes, principalmente nos casos onde so
aplicados para corrigir taludes pouco estveis. As incluses na terra armada resistem apenas
aos esforos de trao. Contudo, comumente as obras em solo grampeado no apresentam
esforos cisalhantes e momentos fletores nos grampos.
2.1.6 Estruturas mistas
Algumas obras combinam a tcnica de solo grampeado a outras tcnicas de
conteno de taludes. Essa opo tem por objetivo reduzir os deslocamentos laterais, prevenir
instabilidades, possibilitar a utilizao de fases de escavao maiores ou combater problemas
de instabilidade devido ao fluxo de gua (FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT
CLOUTERRE, 1991).
As maiores deformaes nos solos grampeados ocorrem na crista do muro. A
reduo dos deslocamentos laterais pode ser obtida com a introduo de uma ou duas linha de
tirantes na parte superior da conteno. Recomenda-se que a ancoragem seja feita atrs dos
limites do muro em solo grampeado.
O Tervoile grampeado consiste na execuo de tirantes e grampos medida que
a escavao prossegue. A diferena est na face, que compreende estacas pr-fabricadas,
montadas a cada face de escavao.
Outra estrutura mista o Berlin Wall associado ao solo grampeado. Nesta
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tcnica, estacas so instaladas antes da escavao e so executados os grampos no espao
entre estacas, medida que a escavao prossegue. As estacas so reforadas com tirantes que
penetram no terreno. Os grampos permitem aumentar a distncia entre estacas.
2.2 Interao solo-grampo
A interao solo-grampo pode se desenvolver de duas formas diferentes: atravs
da resistncia ao cisalhamento de interface entre o solo e o grampo e da tenso de terra lateral
grampo (Bridle e Davis, 1997; Schlosser, 1982; Clouterre, 1991). A primeira induz o
surgimento de tenses de trao nos grampos. A tenso de terra lateral torna possvel a
mobilizao da resistncia dos grampos em relao ao cisalhamento e a momentos fletores.
2.2.1 Resistncia ao cisalhamento da interface entre o solo e o grampo
O mecanismo de interao mais importante nos solos grampeados, em contenes
de escavaes, a mobilizao da resistncia ao cisalhamento da interface entre o solo e o
grampo ao longo das incluses (SCHLOSSER, 1982; SCHLOSSER E DE BUHAN, 1990).
Bruce e Jewell (1986) declaram que o solo grampeado aumenta a resistncia ao cisalhamento
do solo com os grampos atuando sob tenso de trao. A tenso cisalhante na interface solo-
grampo , portanto, o principal parmetro de projeto.
A mobilizao da resistncia ao cisalhamento de interface requer deslocamentos
relativos entre o solo e o grampo da ordem de alguns milmetros, bem como ocorre em estacas
com relao mobilizao do atrito lateral. As deformaes internas da massa reforada
induzem a mobilizao da resistncia ao cisalhamento de interface ao longo dos grampos e o
posterior tracionamento dos mesmos. Estas deformaes ocorrem devido ao desconfinamento
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Captulo 2 Reviso Bibliogrfica
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do solo medida que a escavao prossegue.
A resistncia ao cisalhamento da interface entre o solo e o grampo sofre influncia
principalmente do tipo de grampo e do teor de umidade do solo. Os grampos instalados em
furos preenchidos com calda de cimento por gravidade apresentam grande variabilidade no
atrito de interface. Quanto mais lisas forem as paredes do furo, menores esse valores. A
perfurao reduz a tenso normal a zero nas paredes do furo, ento, a tenso normal inicial
depois da instalao dos grampos muito baixa. A resistncia ao cisalhamento de interface
em curto prazo pode ser altamente influenciada pelo grau de saturao do solo caso este
possua certa quantidade de finos (FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT
CLOUTERRE, 1991).
2.2.2 Empuxo lateral de terra
O empuxo lateral de terra requer certo nvel de rigidez dos grampos, bem como
uma zona de cisalhamento no solo (SCHLOSSER, 1982). Uma estrutura mais flexvel ir se
deformar at a obteno do equilbrio. Este tipo de interao mais comum no emprego da
tcnica de solos grampeados para a estabilizao de taludes. Tambm pode ocorrer em obras
de conteno com fator de segurana baixo, sendo menos expressiva que a mobilizao da
resistncia ao cisalhamento da interface entre o solo e o grampo.
No cisalhamento de uma massa de solo grampeado, a ruptura se d por trao na
interseo do grampo com o plano de ruptura ou por plastificao do material nos pontos de
mximos momentos fletores (Figura 2.10).
Um estudo realizado por Juran et al. (1981 apud SCHLOSSER, 1982) mostrou
uma mobilizao progressiva da rigidez flexo das barras, mas foram necessrios
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deslocamentos maiores que aqueles suficientes para mobilizar a resistncia ao cisalhamento
de interface. Juran et al. (1983) mostraram que so necessrios grandes deslocamentos
relativos do solo para mobilizar a resistncia contra o empuxo lateral de terra. Eles ressaltam
que, como conseqncia disso, qualquer aplicao que precise da mobilizao da resistncia
ao cisalhamento dos reforos deve ser projetada com respeito a deslocamentos admissveis
das estruturas circundantes. De forma geral, em condies de servios, a resistncia flexo
dos grampos mobilizada modestamente.
Figura 2.10 Esquema de deformao de uma barra submetida a cisalhamento ao longo de uma superfcie potencial de ruptura (adaptado de Schlosser, 1982).
2.3 Comportamento da obra
O comportamento de obras em solo grampeado tem sido objeto de diversos
estudos, em obras reais e experimentais, em escalas reduzidas ou no. Os estudos visam
verificar o comportamento no tocante aos deslocamentos da face e do solo contido, bem como
as tenses aplicadas nos grampos e no solo.
Momento fletor mximo Fora de trao mxima
Grampo
ZONA PASSIVA ZONA ATIVA
Supercie de ruptura
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2.3.1 Deslocamentos e tenses de trao
O modo como as tenses e os deslocamentos se distribuem no solo e nos grampos
se deve basicamente ao mtodo construtivo do solo grampeado. medida que as escavaes
so executadas, o solo contido sofre um desconfinamento. Ao final da construo, o muro
apresenta uma leve inclinao da face. Os deslocamentos do solo so inevitveis e
necessrios, uma vez que a mobilizao do atrito e da adeso entre o solo e o grampo requer
alguma deformao do solo (GUILOUX; SCHLOSSER, 1982). Os deslocamentos da face
dependem de vrios parmetros tais como o fator de segurana global, a razo entre o
comprimento dos grampos e a altura da conteno (L/H), a velocidade de construo, a altura
dos estgios de escavao, o espaamento entre grampos e sua rigidez e a capacidade de carga
do solo de fundao.
Os valores mximos de deslocamento horizontais e verticais ocorrem na crista da
face, com predomnio daqueles na direo horizontal. O deslocamento horizontal mximo
encontra-se comumente entre 0,1 e 0,4% da altura da conteno (CARTIER e GIGAN, 1983;
CLOUTERRE, 1991), valores suficientes para ativar o solo, pois deslocamentos horizontais
da ordem de 0,1% da altura do anteparo so suficientes para levar o macio de solo ao estado
ativo. Apesar de poderem ser determinados empiricamente (GSSLER; GUDEHUS, 1981;
SHEN; BANG; HERRMAN, 1981), os deslocamentos horizontais mximos so difceis de
prever devido ao elevado nmero de fatores que podem influenciar neste valor. Azambuja et
al (2003) relatam deslocamentos mximos da ordem de 0,7% da altura da conteno. Bruce e
Jewell (1986) apresentam um levantamento de diversas obras em solo grampeado. Estes
autores relatam valores de deslocamento horizontal mximo entre 0,08% e 0,30% da altura
total da obra de conteno.
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Alguns autores encontraram deformaes da crista do muro fora dessa ordem de
grandeza. Raju, Wong e Low (1997), por exemplo, estudaram o comportamento de seis muros
experimentais em solo grampeado, construdos com baixos fatores de segurana para lev-los
a ruptura por ao de uma sobrecarga aplicada. Neste estudo, os autores encontraram
deformaes da crista da ordem de 2% da altura da obra no final da fase de escavao. Eles
atestam que tais deslocamentos ocorreram devido aos baixos fatores de segurana inerentes ao
projeto do muro.
O instante em que as tenses de trao so aplicadas aos grampos tambm
inerente ao mtodo construtivo. O tracionamento em uma linha de grampos situados mesma
altura comea apenas quando as escavaes esto em nveis mais baixos. O projeto
CLOUTERRE (1991) apresenta uma conteno em solo grampeado de carter experimental
onde o tracionamento quase que totalmente imposto aos grampos at o terceiro ou quarto
nvel de escavao seguinte. A partir desse nvel os acrscimos de tenses so mnimos
(Figura 2.11). Com isso pode-se concluir que os grampos situados prximos ao p do muro
so os menos solicitados.
Springer, Gerscovich e Sayo (2001) estudaram a influncia do tipo de ligao
entre os grampos e a face na deformabilidade da obra. Eles mostraram que pode haver
puncionamento nos grampos embutidos ou dobrados podendo, portanto, ser considerados
livres. Nos grampos fixados por placa metlica e porca mais adequado consider-los ligados
face. Atravs de simulaes computacionais baseadas no mtodo de diferenas finitas eles
concluiram que os deslocamentos da massa de solo dependem da razo L/H, sendo L o
comprimento dos grampos e H a posio vertical do grampo em relao ao p do talude.
Para L/H < 0,67, os deslocamentos horizontais e verticais so menores em grampos fixados
parede. Para os demais valores de L/H o mtodo construtivo no apresentou influncia.
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Figura 2.11 Carregamento progressivo de um grampo em solo grampeado devido ao processo de escavao (FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE,
1991).
2.3.2 Fora mxima de trao mobilizada
As tenses mximas de trao nos solos grampeados se encontram no interior da
massa de solo reforada, como em muitas outras tcnicas de reforo de solos onde a
transmisso dos esforos se d ao longo de toda extenso das incluses (FRENCH
NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991). A mxima trao ocorre na
interseo dos grampos com a superfcie potencial de ruptura (linha imaginria que une os
pontos de mxima trao nos reforos) e serve de referncia para definir, em projeto, a
quantidade de reforos para evitar a ruptura da obra. A superfcie potencial de ruptura separa
o solo em duas zonas, uma ativa e outra passiva (Figura 2.12). Esta linha normalmente
curva, tendo um trecho praticamente vertical na parte superior e se localiza a cerca de 0,3H da
face, sendo H a altura total de escavao, no caso de uma conteno vertical e com superfcies
de jusante e montante horizontais. A inclinao da face e a presena de taludes acima da
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conteno alteram essa distncia.
Figura 2.12 Zonas ativa e passiva caractersticas de contenes em solo grampeado (EHRLICH; SILVA; 1992).
A localizao do ponto da tenso de trao mxima fundamental para calcular o
comprimento de ancoragem necessrio para que no ocorra o arrancamento do grampo. Raju,
Wong e Low (1997) apresentam um estudo do comportamento de solos grampeados em
escala reduzida. Utilizaram grampos com 1,6 m de comprimento em contenes de 3 m de
largura e 3,25 m de profundidade. Os grampos foram instrumentados com strain gages. A
fora nos grampos apresentou valores mximos prximos face do modelo.
Em solo reforado admite-se que haja uma perfeita compatibilidade de
deslocamentos entre solo e reforo. Portanto, admitindo-se este princpio em condies de
servio, as deformaes dos grampos so as mesmas dos solos na interface entre os dois
materiais (EHRLICH, 2003). Ento as deformaes do solo so controladas pela rigidez dos
grampos e se pode definir um ndice de Rigidez Relativa dos grampos (Si) como:
r ri
a v h
A ESkP S S
= (1)
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Onde: Ar a rea da seo transversal dos grampos, Er mdulo de
deformabilidade dos grampos, k o mdulo tangente inicial, Pa a presso atmosfrica, Sv e
Sh so os espaamentos vertical e horizontal, respectivamente.
A Figura 2.13 apresenta o modelo tenso-deformao que rege o comportamento
solo-grampo (EHRLICH, 2003). A partir desta figura percebe-se que as tenses no solo
diminuem medida que as deformaes ocorrem, tendendo ao estado ativo, enquanto que as
tenses nos reforos aumentam. As deformaes cessam quando o equilbrio atingido.
Verificando na Figura 2.13, grampos mais rgidos, representados pela reta (Si)2 resultam em
menores deformaes e em tenses no solo e no reforo mais prximas quelas no repouso.
Ao contrrio, grampos mais flexveis (Si)1 permitem maiores deslocamentos, suficientes para
a plastificao da zona potencialmente instvel, resultando em tenses mais prximas do
estado ativo. Nestas condies, as tenses no grampo se apresentam mais baixas (EHRLICH,
2003).
2.3.3 Tenses no solo
Com o conhecimento das tenses de trao mximas nos grampos possvel
estimar o estado de tenses no solo, ao longo da linha de traes mximas, atravs da seguinte
frmula:
mx
v h
T cosKZS S
= (2)
Onde: Tmx a fora de trao mxima no grampo, a inclinao dos grampos
com a horizontal, o peso especfico do solo, Z a profundidade considerada e Sv e Sh so
os espaamentos vertical e horizontal, respectivamente.
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Figura 2.13 Influncia da rigidez do grampo nas deformaes e tenses mobilizadas (EHRLICH, 2003, adaptado de Jewell, 1990).
Esta frmula exprime uma comparao entre as traes mximas e o empuxo
ativo sobre a face, caso os grampos fossem removidos. K situa-se prximo de K0 (coeficiente
de empuxo no repouso) na parte superior do muro e se torna menor que Ka (coeficiente de
empuxo ativo) na parte inferior (Figura 2.14). Este comportamento se deve ao mtodo
construtivo em escavaes sucessivas que mobiliza o arqueamento entre o topo do muro e a
base daquele nvel de escavao.
2.3.4 Tipos de ruptura
Uma estrutura de solo grampeado comporta-se como um bloco monoltico.
feita, portanto, uma distino entre rupturas internas e externas e ainda uma ao combinada
destes dois tipos, a ruptura mista (Figura 2.15).
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Figura 2.14 Variao do coeficiente de empuxo com a profundidade em solos grampeados (adaptado de Guilloux e Schlosser, 1982).
Figura 2.15 Mecanismos de ruptura em solos grampeados (adaptado de FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991).
2.3.4.1 Ruptura interna
A ruptura interna pode ocorrer por quatro processos diferentes: ruptura dos
grampos, falta de aderncia, altura de escavao excessiva ou eroso regressiva (piping).
2.3.4.1.1 Ruptura dos grampos
A ruptura dos grampos pode ocorrer devido a uma estimativa incorreta da sua
seo transversal, projetando-a com um dimetro menor que o necessrio para suportar os
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esforos. A corroso das barras tambm pode gerar essa situao.
A aplicao de uma sobrecarga no topo do muro para a qual ele no foi projetado
tambm pode levar a ruptura dos grampos. Stocker et al. (1979 apud FRENCH NATIONAL
RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991) executou um experimento que apresentou este
tipo de ruptura, que ocorreu de forma repentina e com a superfcie correspondendo bem
linha de traes mximas. Kim et al. (1995) investigaram os efeitos da sobrecarga no
mecanismo de ruptura em modelos de solos grampeados, em escala reduzida, para obras
novas ou de reabilitao. Dentre as concluses obtidas podem-se destacar o incremento nos
deslocamentos da face e que a ruptura dos grampos no muro com sobrecarga ocorre em
pontos muito prximos daqueles obtidos com grampos flexveis sem sobrecarga.
A presena de lentes de gelo em solos susceptveis ao congelamento pode
acarretar tambm o rompimento dos grampos. Este fenmeno induz aumentos de tenso nos
grampos, na regio prxima face. Guilloux, Notte e Gonin (1983) relatam incrementos nas
tenses e nos deslocamentos de grampos sujeitos a um inverno rigoroso nos Alpes Franceses.
Eles verificaram que o solo atrs da face apresentava temperatura igual a -5 C e que valores
positivos de temperatura s eram obtidos a cerca de 0,4 m da face.
2.3.4.1.2 Falta de aderncia
A ruptura por falta de aderncia mais comum que aquela por ruptura dos
grampos. a conseqncia de uma m estimativa da resistncia ao cisalhamento de interface
ou por falhas executivas. Este tipo de ruptura se caracteriza pelo comprimento insuficiente do
grampo dentro da zona passiva, incapaz de balancear as traes mximas. Os grampos so,
portanto, arrancados do solo. Em geral, grandes deformaes se desenvolvem antes da
ruptura, exceto em alguns casos durante a construo. Schlosser et al. (1992) descrevem uma
obra experimental, conduzida pelo Programa CLOUTERRE (1991), onde os grampos tm o
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comprimento reduzido, depois de inseridos no terreno por meio de tubos telescpicos.
A falta de aderncia pode ocorrer principalmente por dois motivos: por efeito da
saturao em solos com maior teor de finos, ou durante a construo, se o comprimento dos
grampos no topo da escavao for insuficiente, especialmente em casos de uma m estimativa
da resistncia ao cisalhamento de interface.
Guilloux e Schlosser (1982) relatam a ruptura da conteno conhecida como Les
Eparris. No havia dados de instrumentao desta obra, mas ela um exemplo da
importncia da boa estimativa da resistncia ao cisalhamento entre o solo e o reforo. No
foram executados ensaios in situ para a obteno da resistncia ao cisalhamento de interface,
que foi determinado a partir de anlises tericas e adotado entre 16 kN/m e 70 kN/m. Durante
um perodo de chuvas intensas, ocorreu a ruptura do muro. Executaram-se ensaios de
arrancamento nas incluses aps a ruptura, resultando em valores em torno de 15 kN/m. O
clculo do fator de segurana com atrito de interface unitrio encontrado resultou em valores
iguais a 1,0. A soluo encontrada foi reconstruir o muro com incluses duas vezes mais
compridas.
2.3.4.1.3 Altura de escavao excessiva
A altura excessiva de escavao pode levar a uma ruptura repentina atravs de
uma instabilidade local que se propaga at o topo da conteno. Neste tipo de ruptura, o solo
atrs da face flui devido eliminao do efeito do arqueamento. A face ento desce at
encontrar o solo de fundao e os grampos se deformam por flexo, mas no se rompem. Para
prevenir este tipo de ruptura, a escavao deve ser mantida em alturas inferiores altura
crtica ou realizadas em aberturas (slots).
O projeto CLOUTERRE (1991) apresenta o resultado de uma ruptura por altura
de escavao excessiva realizado em um muro experimental. O muro foi executado com
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incrementos na altura de escavao. Durante a ltima fase de escavao (3 m de altura) a
eficincia do arqueamento foi destruda e houve ruptura local, que se propagou at a
superfcie.
2.3.4.1.4 Eroso regressiva (piping)
Este tipo de ruptura similar ao anterior na forma como ocorre, contudo, possui
causas diferentes. Ocorre em geral devido presena de fluxo de gua no solo. Assim,
durante a escavao, as foras de percolao que surgem podem arrastar as partculas do solo
atravs de seus vazios, empobrecendo-o granulometricamente e reduzindo a sua estabilidade
local na zona escavada. Rupturas rpidas e regressivas provocam o fluxo do solo atrs do
muro. A ruptura por piping resulta da heterogeneidade do solo e de falta de sistemas de
drenagem durante a construo.
2.3.4.2 Ruptura Externa
A ruptura externa em solos grampeados ocorre geralmente por escorregamento ao
longo da superfcie de ruptura, afetando toda a estrutura e atingindo regies alm das
fundaes. comum em obras de conteno e ocorre devido baixa qualidade do solo de
fundao ou por comprimento insuficiente dos grampos.
2.3.4.3 Ruptura mista
A ruptura mista combina instabilidades interna e externa da obra. Refere-se a uma
superfcie de ruptura que passa por dentro e por fora da zona reforada e ocorre, geralmente,
devido ao comprimento insuficiente dos grampos associado a alguma deficincia destes
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(baixa resistncia ou baixo atrito de interface).
2.4 Monitoramento da obra
Os solos grampeados necessitam de pequenos deslocamentos para que haja a
mobilizao efetiva da resistncia dos grampos. Assim, o desempenho da obra deve ser
acompanhado atentamente atravs do monitoramento dos deslocamentos da face e do solo
contido. As tenses nos grampos e o desempenho da face e do sistema de drenagem tambm
devem ser acompanhados, alm da verificao dos nveis piezomtricos. Algumas inspees
so obrigatrias e outras so recomendadas para casos especficos. O projeto CLOUTERRE
(1991) cita que o monitoramento especialmente importante para obras com mais de 10 m,
em locais com taludes a montante e sensveis s movimentaes. Em nvel de projeto, devem
ser especificados os responsveis pelo monitoramento, quais inspees sero realizadas e com
que freqncia, os limites previstos e mximos das medies tomadas e as atitudes
necessrias caso estes valores sejam ultrapassados.
2.4.1 Deslocamentos da face
Os deslocamentos da face devem ser acompanhados durante a construo e a vida
til da obra. Normalmente as leituras so realizadas com extensmetros analgicos ou digitais
ou por leituras com equipamentos topogrficos.
2.4.2 Deslocamentos do solo contido
O monitoramento dos deslocamentos da massa de solo contido recomendado
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para dois casos diferentes: em locais com taludes instveis e quando a obra ou construes
vizinhas so sensveis s movimentaes do solo. realizado normalmente com o auxlio de
inclinmetros. As medies devem ser realizadas at profundidades onde nenhum movimento
ocorra (FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991).
2.4.3 Fora nos grampos
A fora nos grampos pode ser acompanhada atravs da instalao de strain gages.
Alguns estudos apresentam grampos em forma de tubos para permitir a instalao de strain
gages no interior dos mesmos e evitar a interferncia do solo nas suas leituras (JUNAIDEEN
et al., 2004; RAJU, WONG e LOW, 1997). Outros apresentam strain gages instalados nas
barras de ao que sero utilizadas como grampos envoltos em calda de cimento
(JUNAIDEEN et al., 2004; CHU e YIN, 2005; WONG et al.; 1997; FEIJ E EHRLICH,
2005; CHENG, LAWRENCE e HANSEN, 1994).
2.4.4 Durabilidade dos grampos
Em obras de mdio e longo prazo em solos grampeados, a verificao de sinais de
corroso nos grampos torna-se praticamente obrigatria (FRENCH NATIONAL RESEARCH
PROJECT CLOUTERRE, 1991). Este monitoramento feito atravs da instalao de
grampos que sero extrados em tempos pr-estabelecidos para se verificar o grau de corroso
que ocorre na obra. Recomenda-se que estes grampos sejam executados da mesma forma que
os grampos atuantes, porm mais curtos (1,0 a 1,5 m). No caso do uso de grampos com calda
de cimento, os grampos que sero extrados no devem receb-la para simular qualquer
fissura que permita o contato direto do solo com a barra de ao. As barras extradas podem
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ento ser submetidas inspeo visual para verificar o grau de corroso, a uma comparao
de pesos depois de ter sido limpa integralmente e a ensaios mecnicos para determinar sua
resistncia residual trao.
2.4.5 Sistema de drenagem e nvel piezomtrico
O monitoramento do sistema de drenagem refere-se, basicamente, a inspees
visuais para checar a existncia de umedecimento na face e medidas de vazes nos drenos e
nos barbacs, alm do nvel piezomtrico.
2.5 Consideraes de projeto
Na concepo do projeto de uma estrutura em solo grampeado so levados em
considerao diversos parmetros como o comprimento, o ngulo de instalao, os
espaamentos dos grampos. Feij e Ehrlich (2005) analisaram a influncia da inclinao dos
grampos no comportamento global da obra atravs de ensaios de arrancamento. Os ngulos
adotados foram 5, 15 e 30. Os grampos inclinados 15 com a horizontal foram os que
suportaram os maiores esforos, o que concorda com o projeto CLOUTERRE (1991), que
sugere valores entre 0 e 20. Tais parmetros devem assegurar a estabilidade interna e externa
da obra e a sua determinao depende de fatores como a altura e a inclinao da face, a
inclinao do talude de montante, o tipo dos grampos alm de outras variveis estabelecidas
pelo ambiente.
O dimensionamento de solos grampeados baseado em mtodos de equilbrio
limite em que o solo atrs da face subdividido em duas regies, uma ativa e outra passiva,
limitadas por uma superfcie potencial de ruptura. A insero dos grampos na zona passiva
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deve garantir um comprimento suficiente para suportar os esforos de arrancamento dos
grampos provenientes da zona ativa. As metodologias para o dimensionamento de solos
grampeados diferem, basicamente, na forma da superfcie de ruptura adotada, no clculo do
equilbrio das foras atuantes e na natureza destas foras.
Os mtodos de equilbrio limite apresentam-se como uma boa soluo quando
utilizados com ferramentas computacionais. Este mtodo consiste no clculo da estabilidade
interna e externa da obra. Para a verificao da estabilidade externa, a obra considerada
como um bloco monoltico e se analisa a probabilidade de ocorrncia de quatro fenmenos:
deslizamento, tombamento, ruptura da fundao e ruptura global (Figura 2.16). Na verificao
da estabilidade interna dimensionam-se os grampos para que suportem os esforos, em geral
de trao, aos quais sero submetidos e para que no ocorra o arrancamento do reforo de
dentro da zona passiva, sempre baseado numa dada distribuio de grampos. necessrio
ainda verificar a zona ativa e projetar a face para suportar parte das solicitaes nesta regio.
Figura 2.16 Mecanismos clssicos de instabilizao de estruturas de conteno. (a) Deslizamento. (b) Tombamen