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ESCAVAÇÕES EM

PERÍMETRO URBANO

Enga Geotécnica, D.Sc. Bianca Lobo

Milititsky Consultoria Geotécnica

Demanda crescente de construção de subsolos

cada vez mais profundos em grandes centros

urbanos;

Enormes desafios de segurança e exequibilidade,

previsão e remediação dos possíveis efeitos sobre

as construções vizinhas;

ESCAVAÇÕES EM PERÍMETRO

URBANO

1 - Introdução

2 – Variáveis desconhecidas: Identificação do

problema

3 – Escolhas: Decisões de projeto

4 - Projeto

5 - Construção - cuidados e suas implicações

6 - Efeitos nas Edificações vizinhas

7 - Acompanhamento e Instrumentação da obra

8 - Recomendações


URBANO

1 - INTRODUÇÃO

Ressalta-se a complexidade envolvida na solução de

problemas desta natureza, envolvimento de

profissionais com várias especialidades, comunicação

permanente, tomada de decisões imediatas ao ser

constatado falha construtiva, risco ou mau

desempenho da estrutura.

Conhecimentos geotécnicos são essenciais

(empuxos, estabilidade da escavação e experiência).

1 - Introdução


problema


4 - Projeto




8 - Recomendações


URBANO

2 - IDENTIFICAÇÃO DO PROBLEMA

Identificação das reais características do

problema a resolver:

Solo: natureza das camadas, resistência, estado

inicial de tensões, permeabilidade, presença de água,

eventual contaminação, presença de obstruções

naturais (matacões), entre outros;

Interferências: estruturas enterradas, fundações,

canalizações e elementos enterrados

Condições das edificações e serviços vizinhos;

Contaminação do solo.

Resultados de Sondagens – Escavação/Porto Alegre - RS

Nível de Tensão

2 - IDENTIFICAÇÃO DO PROBLEMA

1 - Introdução


problema


4 - Projeto




8 - Recomendações


URBANO

4 - DECISÕES DE PROJETO

Decisões fundamentais a serem tomadas peloprofissional responsável, fruto das condiçõese circunstâncias de cada caso Tipo de estrutura de contenção e método

construtivo (prática regional, equipamentosdisponíveis, condições de solo e água, espaçodisponível, vizinhança, custos, prazos executivos,etc)

Escolha da forma de implantação, baixo para cimaou cima para baixo, “bottom-up” ou “top-down”

Solução de fundações para as cargas estruturaisinternas

Contenção da água no período construtivo edurante a vida útil da obra (subpressão)


FORMA DE IMPLANTAÇÃO

Sistema cima para baixo (top down)

Exemplo: obra de pequena extensão, com 3 subsolos, sem apossibilidade de uso de tirantes.

Contenções com estacas hélice continua secantes para permitir aexecução até a profundidade necessária, pela presença de solos dealta resistência em profundidade inferior à de implantação do 3ºsubsolo, armadas com perfis metálicos I

Execução parcial da estrutura na periferia serviu de suportedurante a escavação. Feita escavação parcial até o nível do primeirosubsolo, foi concretada parte da laje formando um escoramentogeral nesta cota

Após realizou-se escavação até a cota de implantação do 3º subsolo,com berma calculada para não permitir grandes deslocamentos dosvizinhos com fundações superficiais (prédio com 5 pavimentos).Foram executadas as fundações em sapatas da obra e iniciada aestrutura do prédio

Após completar sua construção e apoio das contenções as bermasforam retiradas



Sistema cima para baixo (top down)

Vantagem de não utilizar tirantes

Desvantagens: escavação abaixo das lajes ou da

estrutura, acuidade executiva necessária para a

instalação das fundações e pilares a partir do nível

original - dificuldades construtivas importantes



Sistema de baixo para cima (bottom up)



Sistema “top-down” – desejável a utilização de elemento

único como fundação dos pilares centrais

Típica a utilização de estacas escavadas de grande seção únicas

(estacões) por pilar ou “barretes”

Alternativamente pode ser utilizado elemento central executado

do nível original do terreno, implantação dos pilares e posterior

execução de estacas adicionais (tipo raiz, por exemplo) a ser

consolidado em bloco único, no caso das cargas não serem

compatíveis com elemento único central

Dependendo das condições locais de solo e geometria da

escavação as fundações dos pilares centrais (não

coincidentes com os limites da obra) podem ser

executadas a partir do nível original do terreno, ou de

nível intermediário


SOLUÇÃO PARA AS CARGAS INTERNAS

Presença de horizontes permeáveis e nível de água elevado pode

condicionar a necessidade de rebaixamento do lençol freático;

Em certas circunstâncias, poços de captação são suficientes para

permitir a implantação da obra

A presença de nível de água pode ser resolvida do ponto de vista

dos efeitos de subpressão com a parede de contenção levada até

profundidade em que seus efeitos sejam mínimos, ou através de

laje de subpressão, ou com elementos tracionados (fundações ou

tirantes), ou drenagem permanente (também com seus efeitos a

serem avaliados quanto às estruturas vizinhas)

Programas de cálculo de percolação - avaliar o efeito da

presença das contenções até níveis diferenciados de

profundidade ou atingindo horizontes impermeáveis


CONTENÇÃO DA ÁGUA

1 - Introdução


problema


4 - Projeto




8 - Recomendações


URBANO

A elaboração do projeto envolve: Determinação das solicitações

Avaliação dos efeitos da implantação na vizinhança

Dimensionamento dos elementos das contenções

Elaboração das plantas com especificaçõesconstrutivas

Detalhamento do controle e instrumentação

Verificação da segurança referente aos estadoslimites, ou seja, quanto a todos os mecanismospossíveis de colapso, como mostrado de formaesquemática na figura a seguir

4 - PROJETO

4 – PROJETO

DETERMINAÇÃO DAS SOLICITAÇÕES E

SEGURANÇA

4 – PROJETODIMENSIONAMENTO DO ESCORAMENTO

Escoramento das paredes de contenção:

Metálico (pouco usado no Brasil)

Bermas

Banquetas de solo e tirantes

Elementos de solo grampeado: mobilização deresistência é condicionada a certo deslocamento damassa de solo, os mesmos não são usualmenteutilizados junto a prédios sensíveis

Escoramentos metálicos têm dimensionamentoespecífico de estruturas metálicas, cabendocomentário sobre a necessidade de levar em conta osefeitos de temperatura e que a vinculação dos mesmoscom elementos de concreto da contenção deve terdetalhamento especifico e execução cuidadosa


Bermas Tratada com o devido cuidado - mobilização do empuxo

passivo na massa de solo pressupõe a existência de volumeconsiderável de material (ver CIRIA, 2003)

Necessária a preservação de geometria (prevenção deerosão e estabilidade)

Tirantes Prática corrente - farta literatura técnica específica

Cuidados específicos no projeto de cada elemento devemincluir a verificação dos comprimentos livres e ancorados,para que o mesmo não se situe dentro da cunha virtual deruptura

Várias abordagens podem ser utilizadas no cálculo -sempre essencial a recomendação de comprovaçãoexperimental dos comprimentos e procedimentosexecutivos


Posições dos elementos de suporte da parede

devem ser escolhidas de forma a não interferir na

implantação da estrutura da futura edificação

Fundações das estruturas vizinhas e utilidades

identificadas devem ser objeto de cuidados

específicos

Localização das mesmas em projeto e

posicionamento dos tirantes de forma a evitar as

interferências

4 – PROJETOMÉTODOS DE ANÁLISE

Dentre os métodos de análise, podem ser

utilizados: Métodos de equilíbrio limite

Métodos usando simulação de viga com apoio elástico

(subgrade-reaction)

Métodos de elementos finitos e diferenças finitas

4 – PROJETOMÉTODOS DE ANÁLISE

Método de Cálculo

gb K0

Su c' , f ' Su c' , f '

Modelos de rigidez não linear (1) (1) (1) (1) (1)

Nota

1. Parâmetros de entrada especiais requeridos dependendo do modelo analitico adotado

Parâmetros do Solo

Tensão

Total

Tensão

Efetiva

Tensão

Total

Tensão

Efetiva

Peso

específico

do solo

Coeficiente

de empuxo

ao repouso

Estado limite

último

Estado limite de

serviço

Resistência ao Cisalhamento

Equilibrio Limite

Reação do Subleito/Elementos

pseudos-finitos

elasto-plástico, modelo Mohr-

Coulomb

Elementos Finitos/Diferenças Finitas

Parâmetros

de rigidez

do solo

4 – PROJETO

No dimensionamento da parede deve-seconsiderar cada etapa da implantaçãocada nível de escavação, cada implantação deescoramento ou tirantes, com a geometriadetalhada de escavação e as ações decorrentesdesta condição (empuxos de solo, água evizinhança) nesta situação devem ser calculados, eo dimensionamento final será aquele quecubra a envoltória em todas as situaçõesverificadas

A condição final de apoio na estrutura deveser objeto de verificação do projetistaestrutural, pelas solicitações que serãotransferidas quando da desativação dosescoramentos ou tirantes.

1 - Introdução


problema


4 - Projeto


6 – Efeitos nas Edificações vizinhas


8 - Recomendações


URBANO

5 - CONSTRUÇÃO

O planejamento das várias atividades que concorrem

para a implantação de subsolo

A escavação e remoção do solo, sua sequência sincronizada

com a execução dos tirantes ou apoios, as diversas

atividades de execução de tirantes e sua protensão e teste,

com prazos definidos, caracteriza um bom ou mau

andamento dos serviços

Atrasos e interferências nas etapas de efetiva

ativação do escoramento conduzem a aumento nos

efeitos sobre deslocamentos permitidos

Definição e planejamento dos trechos a escavar/cotas

para a implantação dos escoramentos - fundamentais

para o bom andamento da implantação da obra (parte

do projeto)

5 – CONSTRUÇÃO

ESTACAS SECANTES

5 – CONSTRUÇÃO

PERFIL PRANCHADO

5 – CONSTRUÇÃO

PAREDE DIAFRAGMA

Estruturas tipicamente moldadas in loco em lamelas

com largura usual de 2,50 m e espessura de 0,3 a 1,2 m

5 – CONSTRUÇÃO

PAREDE DIAFRAGMA

5 – CONSTRUÇÃO

Milititsky (2012) ressalta a importância do controle

dos aspectos construtivos de cortinas, relatando que os

casos históricos de acidentes de contenções em

paredes diafragma e cortinas de estacas

justapostas são tipicamente associados a

dificuldades de concretagem e falta de

estanqueidade das juntas. O colapso de contenções

é raramente associado a erros na determinação dos

esforços ou dimensionamento de cortinas

propriamente ditas.

1 - Introdução


problema


4 - Projeto




8 - Recomendações


URBANO

6-EFEITOS NAS EDIFICAÇÕES

VIZINHAS

O sistema construtivo das contenções, suascaracterísticas de rigidez, etapas e cuidados naimplantação, afetam diferentemente osdeslocamentos provocados na vizinhança:

Elementos cravados → vibrações;

Cortinas de estacas escavadas justapostas → solos granulares abaixo NA ou em argilas moles → perda de solo;

Cortinas ancoradas com tirantes: tempo decorrente entre a escavação, a implantação dos tirantes e a sua protensão→ efeito marcante nos deslocamentos provocados;

Cortinas com bermas como elemento de estabilização: proteção contra a erosão, e a infiltração da água da chuva, para se evitar problemas de deslocamentos excessivos ou a instabilização da contenção.

6-EFEITOS NAS EDIFICAÇÕES

VIZINHAS

Controle e acompanhamento durante a

implantação é elemento essencial para a

comprovação das premissas de projeto,

verificação do desenvolvimento da obra e

segurança da mesma

O monitoramento de desempenho de estruturas

adjacentes às escavações deve ser realizado

através de controle de recalques, controle de

verticalidade, controle de fissuras e quantificação

dos danos

6-EFEITOS NAS EDIFICAÇÕES VIZINHAS

CONTROLE DE RECALQUES

Tão importante quanto o valor absoluto dos recalques

medidos é a sua velocidade de ocorrência:

Milititsky (2000) cita os valores de velocidade e seus

riscos associados, como orientação geral:

- até 50 /dia: seguro.

- até 80 a 100 /dia e atenuando: razoável, usual.

- entre 100 e 200 /dia e constantes: necessária a

adoção de medidas corretivas no processo executivo,

cautela e aumento da regularidade de medidas.

- acima de 200 /dia: situação de urgência, reaterro ou

adoção de medidas cautelares.

- acima de 400 /dia: emergência e risco de acidente.

1 - Introdução


problema


4 - Projeto



7 - Acompanhamento e Instrumentação da

obra

8 - Recomendações


URBANO

7- ACOMPANHAMENTO E

INSTRUMENTAÇÃO DA OBRA

Controle e o acompanhamento durante a implantação é elemento essencial para a comprovação das premissas de projeto, verificação do desenvolvimento da obra e segurança da mesma

A observação dos dados de instrumentação, ensaios nos elementos ancorados e controle de fissuras são essenciais para a prevenção de acidentes;

Permitem a adoção de medidas corretivas a tempo de não comprometer o desempenho da estrutura

Piezômetros, Inclinômetros, Células de carga;

Ferramentas numéricas de análise aliado aos resultados da instrumentação da obra, se constitui em valioso auxilio e entendimento do real comportamento das contenções, contribuindo para o aperfeiçoamento de procedimentos e técnicas construtivas.

1 - Introdução


problema


4 - Projeto




8 - Recomendações


URBANO

Não existem critérios absolutos de aceitabilidade ou

segurança quanto a recalques admissíveis decorrentes

de escavações, nem de velocidade de recalques

seguros, mas indicações são feitas e podem servir de

recomendação inicial

É de absoluta importância a comunicação permanente

entre todos os participantes, especialmente na etapa

de implantação dos serviços, e da tomada de decisões

imediatas ao ser constatado falha construtiva ou

sinalização de risco ou mau desempenho no

acompanhamento do desenvolvimento dos serviços

8- RECOMENDAÇÕES

(MILITITSKY, 2013)

A instrumentação disponível, nem sempre utilizada

na rotina de engenharia, é extremamente importante

no acompanhamento das etapas construtivas, seja

para a confirmação das premissas de projeto, seja

para fornecer dados essenciais sobre a segurança dos

trabalhos

8- RECOMENDAÇÕES

(MILITITSKY, 2013)

OBRIGADA PELA ATENÇÃO

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