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ESCAVAÇÕES EM PERÍMETRO URBANO: PROJETO, EXECUÇÃO E CONTROLE DE DESEMPENHO

LOBO, B. O. Milititsky Consultoria Geotécnica, Florianópolis, Santa Catarina, Brasil, biancamil@terra.com.br

Resumo: A construção de subsolos em centros urbanos tem se tornado potencial fonte de atividades para a construção civil, especialmente para a engenharia geotécnica. Em cidades como Florianópolis, a demanda crescente, principalmente por estacionamentos, tem gerado empreendimentos com subsolos cada vez mais profundos, em áreas intensamente edificadas, e por muitas vezes, com condições geológico-geotécnicas desfavoráveis. Neste trabalho, apresentam-se aspectos relevantes sobre a concepção de projetos de contenção em cortinas de estacas escavadas, estacas prancha, perfil pranchado e paredes diafragmas, elucidando aspectos construtivos e seus efeitos no desempenho e funcionalidade dos paramentos. Abstract: Underground building structures in urban areas have been a potential activity for civil engineering, especially for geotechnical subject. Nowadays in cities like Florianopolis, the higher request for parking areas has improving underground structures building, demanding higher depths in populated urban areas and, in most of time, in adverse geological and geotechnical conditions. This paper presents, important aspects related with retaining walls design composed by bored piles, steel sheet piles, steel H piles and diaphragm walls, discussing practical procedures and its effects on retaining walls behavior.

1 INTRODUÇÃO A crescente demanda de construção de

subsolos em centros urbanos tem se tornado uma potencial fonte de atividades para a construção civil, especialmente para a engenharia geotécnica. Esta atividade produz desafios do ponto de vista de segurança, técnicas construtivas e desenvolvimento de novos equipamentos.

Até a década de 1960, as escavações no Brasil eram executadas para desníveis não superiores a 3 metros, resultando, em apenas um subsolo. Com a necessidade de mais vagas destinadas a veículos, avançou-se para a construção de dois subsolos, com escavações na ordem de 5 metros.

Atualmente, com o crescente número de automóveis, as escavações para 3 a 6 subsolos começam a crescer. Em cidades como Florianópolis, a demanda crescente por garagens subterrâneas tem gerado empreendimentos com escavações cada vez mais profundas, em áreas intensamente edificadas e, por muitas vezes, com condições geológico-geotécnicas desfavoráveis.

Neste trabalho, apresentam-se aspectos relevantes sobre a concepção de projetos de contenções em cortinas compostas por estacas escavadas, estacas prancha, perfil pranchado e

paredes diafragmas, elucidando os principais aspectos construtivos e seus efeitos no desempenho e funcionalidade dos paramentos.

2 O PROJETO DE ESTRURAS DE

CONTENÇÃO A implantação de subsolos requer o

conhecimento completo das reais características do problema a resolver, como carregamentos impostos, condições das edificações vizinhas, práticas construtivas regionais, assim como prazos e custos desejáveis.

Um adequado projeto de contenções deve atender às condições de segurança contra a ruptura da estrutura de contenção e provocar mínimos danos às edificações limítrofes.

Os dados essenciais para a elaboração do projeto constituem-se na investigação geotécnica do terreno a ser escavado, no levantamento planialtimétrico e cadastral das áreas vizinhas e, evidentemente, no conhecimento dos esforços atuantes nas contenções durante as diversas etapas construtivas.

A elaboração de um projeto de contenções envolve a determinação das solicitações e sua segurança referente aos seguintes estados limites:

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- Perda de estabilidade global (Figura 1); - Ruptura de um elemento estrutural ou da

ligação entre elementos estruturais (Figura 2); - Ruptura conjunta do terreno e de um

elemento estrutural; - Movimentos da estrutura de suporte que

possam causar colapso ou afetar a aparência ou eficiência da própria estrutura ou de estruturas vizinhas;

- Inaceitável percolação de água sob ou através da parede;

- Transporte em quantidade excessiva de partículas do terreno sob ou através da parede;

- Alteração inaceitável das condições de percolação da água no terreno.

Figura 1: Exemplos de estados limites de perda de estabilidade global (Eurocode 7)

Figura 2: Exemplos de estados limites de ruptura estrutural de estruturas de contenção (Eurocode 7)

No caso de cortinas, somam-se as seguintes verificações:

- ruptura por rotação ou translação da parede ou de partes desta (Figura 3);

- ruptura por perda de equilíbrio vertical da cortina (Figura 4);

- ruptura por arranque das ancoragens, quando ancoradas (Figura 5)

Figura 3: Exemplos de estados limites de ruptura rotacional de cortinas (Eurocode 7)

Figura 4: Exemplos de estados limites de ruptura vertical em cortinas (Eurocode 7)

Figura 5: Exemplos de estados limites de ruptura por arranque das ancoragens (Eurocode 7)

Para todos os tipos de estrutura, devem ser

verificadas as ações combinadas dos estados limites anteriormente referidos.

Milititsky (2012) indica também, a verificação nos estados limites para valores pessimistas de parâmetros de projeto, resistências, cargas e geometria, para preparar-se

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ao inesperado, indesejável e condições improváveis na qual a estrutura de contenção pode ser imposta. O grau de pessimismo dependerá da severidade e da consequência a que este estado limite está associado.

2.1 Os Empuxos de Terra A introdução de uma estrutura de contenção

para suportar uma escavação, provoca carregamento na estrutura, causando deslocamentos que, por sua vez, alteram o carregamento imposto, num processo interativo. Desta forma, podemos dizer que contenções são estruturas cujo projeto é condicionado por cargas, que dependem dos deslocamentos gerados.

As rotinas tradicionais de um projeto de contenções são baseadas nas teorias de estados limites de ruptura (Estados ativo e passivo), pois dimensionam as estruturas para a hipótese de equilíbrio plástico do solo, com deformações de elevada magnitude.

Na prática, a maioria das estruturas não sofrem este tipo e deformação, e em estruturas cujos deslocamentos laterais forem limitados (i. e. cortinas rígidas ou flexíveis, paredes diafragma, estacas justapostas, estacas pranchas, entre outros), os carregamentos laterais mobilizados estão entre os valores de coeficiente de empuxo no repouso (K0) e ativo (Ka).

Assim como na determinação do empuxo ativo, o nível de deformação imposto à estrutura é determinante na sua quantificação. No caso passivo, a deformação necessária, relativamente maior para o seu desenvolvimento completo, torna-se inaceitável sob o ponto de vista de utilização da estrutura. Na prática, a pressão de trabalho situa-se entre o valor no repouso (K0) e o estado passivo (Kp).

Na determinação dos valores de cálculo das pressões de terra, deve-se considerar o tipo e a natureza dos movimentos e das deformações admissíveis para o estado limite em consideração, não podendo ser caracterizado como um único valor.

Uma publicação abrangente sobre empuxos de solo e estruturas de contenção, com a determinação das condições gerais de solicitações e estabilidade é apresentada Clayton et. al (1993).

O Eurocode 7, indica como ordem de grandeza dos movimentos necessários para o desenvolvimento de um estado de equilíbrio limite ativo em um terreno não coesivo medianamente denso, os seguintes valores:

- rotação em torno do topo: 0,002H - rotação em torno do pé: 0,005 H - translação: 0,001H

sendo, H a altura do muro. Para a existência de condição de repouso no

terreno, indica-se uma movimentação da estrutura inferior a 5x10-4

H, em solos normalmente adensados (Eurocode 7).

Os carregamentos nas estruturas de contenção não se restringem apenas aos empuxos gerados pelo solo. De fundamental importância é a avaliação da ação da água, ação das sobrecargas das edificações vizinhas e serviços públicos existentes. Milititsky (2012) aborda com detalhe as principais variáveis necessárias para a identificação dos carregamentos em escavações em perímetro urbano.

3 CORTINAS: ASPECTOS CONSTRUTIVOS

3.1 Cortina de Estacas Escavadas

As cortinas de estacas escavadas podem ser

executadas com diversos tipos de estacas (estacões, tubulões, estacas raiz e estacas hélice contínua) dispostas isoladas, contíguas ou secantes, suportadas por estroncas metálicas ou tirantes protendidos, conforme as características do solo a conter e nível de deformação aceitável.

3.1.1 Estacões Escavados

A solução com estacões – estacas escavadas

de grande diâmetro com lama bentonítica ou revestidas com camisas metálicas e tubulões a céu aberto – apresentam a vantagem de execução sem praticamente desconfinar o solo adjacente ou provocar vibrações às edificações vizinhas.

Devido a sua grande rigidez, permitem um maior espaçamento dos escoramentos (tirantes ou estroncas), porém, necessitam de um espaço entre 70 e 100 cm para a sua instalação, que pode ser um limitador na escolha desta solução.

O solo entre os estacões pode ser contido com concreto projetado, por uma cortina convencional de concreto armado ou simplesmente, protegido por parede de alvenaria. Escavação manual entre os estacões incorpora custos e prazos elevados para a contenção.

No caso de elementos contíguos, sempre haverá um espaço entre os estacões (de 5 a 10 cm), e ainda podem ocorrer problemas de verticalidade no caso de contenções mais profundas, onde fluirá água e solo para dentro da escavação. O tratamento das juntas com injeções químicas ou colunas jet grount reduzem este problema.

Esta solução é indicada tipicamente em argilas médias a rijas acima do nível freático, que

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apresentam certa coesão, para espaçar os tubulões e para compensar o maior consumo de concreto e aço por m2 de paramento.

No caso do solo a ser contido constituir-se de material granular ou argila mole, abaixo do nível da água, a implantação deste sistema de contenção requer o emprego de sistemas de rebaixamento do lençol freático.

3.1.2 Estacas Hélice Contínua No caso de estacas tipo hélice contínua, há a

vantagem em relação aos estacões e ao fato destes não utilizarem lama bentonítica e/ou camisas metálicas para conter o terreno, proporcionando uma maior velocidade de execução.

A limitação da utilização de estacas hélice contínua consiste na dificuldade de colocação da armadura em comprimento elevado, limitando a altura do paramento e ficha ao comprimento da armadura. Alternativamente podem ser inseridos perfis metálicos às estacas para adequa-las à escavações mais profundas.

A Figura 7 ilustra uma cortina de estacas hélice contínua justapostas.

Figura 7: Cortina de Estacas Justapostas.

3.1.3 Estacas Tipo Raiz As estacas raiz são utilizadas em terrenos com

presença de matacões ou extremamente resistentes, onde as ferramentas tradicionais de perfuração não conseguem atravessar.

A execução das estacas ao longo de todo o perímetro da obra se faz alternadamente, com posterior fechamento dos intervalos, com um espaçamento que permita uma pequena superposição entre elas para melhorar as condições de estanqueidade.

Os problemas executivos estão geralmente relacionados com a verticalidade dos elementos, que podem provocar vazios e dificultar a escavação em função da percolação de água e carreamento de solo.

Devido as suas limitações de diâmetro (tipicamente até 40 cm) e reduções de seção para ultrapassar matacões e blocos de rocha, as estacas raiz, apresentam pouca capacidade de resistir a momentos fletores, necessitando de um maior número de escoramentos, quando comparado a outras soluções.

3.2 Cortina de Estacas Prancha

Consiste na cravação no terreno de elementos

metálicos, dotados de um sistema de encaixe tipo macho-fêmea, formando uma cortina, conforme ilustra a Figura 8.

Este tipo de contenção é muito utilizado em obras marítimas como ensecadeiras, encontro de pontes e instalações portuárias. Sua utilização é limitada quando se encontram matacões, rochas duras ou grandes blocos de rochas que impeçam a cravação das estacas.

Possui a vantagem de rápida execução, de ser razoavelmente estanque à percolação de água e de evitar carreamento do solo para o interior da escavação.

No entanto, esta solução apresenta custo elevado, especialmente quando não for possível a recuperação do sistema após a execução da estrutura definitiva.

Podem ser reutilizadas, mas para tanto, devem ser implantadas afastadas da estrutura definitiva. A remoção das estacas prancha cria vazios no solo que desconfina o terreno adjacente, podendo provocar recalques indesejados.

Quando projetadas como estrutura definitiva em longo prazo, podem apresentar problemas de corrosão, especialmente em obras marítimas.

Dentre os aspectos executivos, os problemas mais frequentes estão relacionados com a garantia de verticalidade durante a cravação, ficha insuficiente, arraste de estacas já cravadas, danos gerados na cabeça dos perfis e os indesejados ruídos e vibrações impostos durante a cravação.

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Figura 8: Cortina de Estacas Prancha 3.3 Perfil Pranchado

Consiste na cravação no terreno de perfis

metálicos ou trilhos ao longo de todo o perímetro da obra, espaçados, geralmente, de 1 a 2 metros.

À medida que o terreno vai sendo escavado, são colocados pranchões de madeira ou pré-fabricados de concreto armado entre os perfis, formando uma cortina. Com o avanço da escavação, é necessário criar escoramentos (estroncas ou tirantes) para reduzir as deformações de topo dos perfis.

A escavação manual para a instalação das pranchas de madeira gera custos e prazos elevados para a obra, assim como os escoramentos projetados.

Esta solução geralmente requer espaço reduzido para implantação (20 a 40 cm), e os perfis metálicos podem ser utilizados para suportar as cargas verticais da contenção das vigas, lajes, e também da estrutura definitiva. Os pranchões de madeira podem servir de forma (perdida) para a cortina definitiva de concreto armado.

É tipicamente utilizada em obras de contenção implantadas acima do lençol freático e em solos que permanecem estáveis, ao menos temporariamente, de modo a permitir a escavação do terreno entre os perfis para a instalação do prancheamento. Nestas condições esta solução tem se mostrado econômica para escavações de até 6 metros de altura.

Abaixo do nível da água, esta solução só pode ser adotada com o rebaixamento do lençol freático, provocando recalques indesejáveis nas construções vizinhas.

Outra limitação refere-se à vibração que a cravação dos perfis metálicos pode causar, especialmente se o subsolo contiver camadas de elevada resistência.

Figura 9: Cortina com perfil pranchado (3,5m de escavação em solo mole), executada sem escoramento.

Figura 10: Deformações impostas à edificação lindeira devido à inexistência do escoramento.

3.4 Parede Diafragma

Paredes diafragma são estruturas moldadas in

loco, ou pré-moldadas de concreto armado, escavadas a partir da superfície do terreno, em lamelas com largura típica de 2,50 metros e espessura de 0,3 a 1,2 metros.

No caso de estruturas moldadas in loco, a primeira etapa construtiva consiste na execução da mureta guia seguida da escavação com clam-shell.

Quando executadas abaixo do nível de água, as escavações devem ser realizadas com simultâneo lançamento de lama bentonítica ou polímero, atentando para que seu fluído esteja sempre, no mínimo, a 1,5 metros acima do lençol freático.

Após a escavação e limpeza da base da lamela na profundidade de projeto, procede-se com a colocação da chapa junta (junta seca tipo macho-

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fêmea) nas extremidades dos painéis, com posterior descida da armadura.

A seguir, procede-se com a concretagem, ou seja, com o lançamento de concreto a partir do fundo da escavação através de tubo tremonha. À medida que o concreto sobe, o tubo tremonha vai sendo levantado, atentando para que sua extremidade esteja sempre imersa no concreto.

As Figuras 11 a 15 ilustram a sequência executiva de paredes diagrama.

Figura 11: Mureta guia

Figura 12: Escavação com clam-shell

Figura 13: Descida da Ferragem

Figura 14: Concretagem

Figura 15: Lamelas prontas em fase de escavação.

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Esta solução apresenta como vantagem, poder ser utilizada em praticamente qualquer tipo de terreno, não provocando vibrações. As lamelas formam um paramento estaque, limitando o fluxo de água para o interior da escavação, e podem ser incorporadas à estrutura como parede definitiva dos subsolos.

No caso da utilização de tirantes como escoramentos, estas estruturas dispensam a execução das vigas para a distribuição das cargas. Na Figura 16 apresenta-se a solução de contenção com parede diafragma atirantada executada no centro de Florianópolis com nível de escavação de 10 metros.

Figura 16 - Parede Diagrama Atirantada para a execução de 10 metros de escavação no centro, de Florianópolis, SC.

Como desvantagem da solução em parede

diafragma, cita-se a necessidade de utilização de equipamentos pesados e de grande porte, necessidade de canteiro de obras com espaço para a armazenagem e manuseio do fluído estabilizante, e a limitação da escavação com o clam-shell na presença de matacões ou solos de elevada resistência.

Uma alternativa para a transposição de camadas resistentes ou até mesmo para a execução em rochas alteradas ou brandas, consiste na utilização de equipamento de perfuração denominado Hidrofresa. Neste sistema, o avanço da escavação ocorre por meio de rodas e correntes de corte que trabalham em alta rotação, desagregando o substrato terroso ou rochoso.

A lamela é preenchida com fluído estabilizante, (lama bentonítica ou polimérica) e conforme avanço do equipamento, o material escavado é retirado da cava através de sucção por bomba acoplada ao corpo da ferramenta.

Figura 17: Hidrofresa (Grandis & Marzionna, 2012).

As patologias típicas associadas com a

execução de paredes diafragma são citadas a seguir:

- Desvios de prumo durante a escavação:

patologia tipicamente associada em escavações realizadas sem mureta guia ou com falta de cuidado na verticalidade do clam-shell;

- Limpeza de Fundo inadequada: resulta em falha no contato entre a lamela e o solo, podendo comprometer a resistência de ponta, quando esta serve de fundação para pilares apoiados na cortina;

- Dificuldades de concretagem: como a interrupções no fornecimento de concreto, material de trabalhabilidade inadequada, entre outros, influindo diretamente no seu desempenho mecânico e de estanqueidade da contenção. Durante a escavação, qualquer imperfeição ou falha constatada deve ser imediatamente tratada.

- Problemas de juntas entre lamelas: resultam em caminhos preferenciais da água e devem ser imediatamente tratados.

As Figuras 18 a 21 ilustram as patologias citadas.

Figura 18: Desvio de prumo de lamelas executadas em um poço para extração de carvão de 25m de profundidade.

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Figura 19: Lamela com problemas de limpeza de base.

Figura 20: Dificuldades de concretagem e problema de junta entre as lamelas.

Figura 21: Problemas de juntas entre as lamelas provocando o carreamento de solo e instabilidade.

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.

CIRIA (2003) associa o colapso de estruturas de contenção aos seguintes aspectos:

- conhecimento inadequado das condições geológico-geotécnicas e hidrogeológico local;

- projeto deficiente com mau detalhamento construtivo e de especificações;

- sequência construtiva inadequada resultando em empuxos diferentes e superiores aos de projeto;

- controle inadequado das etapas construtivas, tais como escavação além de cotas definidas para a implantação dos escoramentos, e sobrecargas não consideradas de equipamentos pesados adjacentes.

3.5 Tirantes Cortinas necessitam de escoramentos para o

seu adequado funcionamento, que podem ser constituídos por estroncas, bermas, pela própria estrutura (execução top-down), ou por uma combinação dos tipos mencionados.

Escoramentos constituídos por tirantes constituem a prática em nosso meio, pois não ocupam espaço entre os paramentos, facilitando as escavações e a execução da estrutura definitiva.

No dimensionamento dos tirantes devem ser consideradas todas as circunstâncias susceptíveis a ocorrer durante a sua vida útil. No caso de ancoragens definitivas, devem ser consideradas a ocorrência da fluência e corrosão do aço.

A verificação dos estados limites últimos em tirantes deve considerar:

- ruptura da armadura ou da cabeça da ancoragem por ter sido excedida a resistência e os respectivos materiais ou a ruptura de ligação entre aqueles elementos;

- ruptura na interface armadura-calda ou calda-terreno;

- ruptura por falta de estabilidade global. Tirantes permanentes (com vida útil superior

a 2 anos) devem ser protegidos contra a corrosão ao longo de toda a sua extensão e cabeça. Neste caso, deve ser considerada em projeto a ocorrência da fluência e corrosão do aço.

Como estes elementos são instalados em terrenos adjacentes às contenções, estes só

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podem ser utilizados, mesmo que de forma provisória, com autorização dos proprietários dos terrenos limítrofes. Somado a isto, a investigação do terreno deve indicar o conhecimento das condições geológico-geotécnicas fora do local da obra, onde as forças de tração dos tirantes serão transmitidas.

Diversas abordagens podem ser utilizadas no cálculo da reação no tirante, no entanto, deve sempre haver comprovação experimental dos comprimentos projetados e procedimentos executivos. A NBR 5629/2006 estabelece os ensaios e critérios de comprovação de desempenho de tirantes.

A posição dos tirantes deve ser projetada para não interferir na implantação da estrutura da futura edificação e de forma a evitar interferências nas edificações vizinhas.

Os problemas construtivos relacionados com a execução de tirantes referem-se principalmente, aos seus efeitos nas edificações vizinhas. As perfurações para a sua instalação podem provocar recalques, suas injeções podem provocar levantamento do terreno e a sua proteção pode interferir e induzir esforços horizontais nas fundações de edificações adjacentes.

Outro aspecto importante consiste na drenagem do subsolo. Tirantes não tratados em subsolos abaixo do lençol freático formam caminhos preferenciais de água que comprometem a drenagem do subsolo. A Figura 22 ilustra um subsolo com problemas de drenagem devido à ausência de tratamento das juntas entre as lamelas e tirantes.

Figura 22: Problemas de drenagem do subsolo devido à ausência de tratamento das juntas entre as lamelas e tirantes.

4 EFEITOS NAS EDIFICAÇÕES VIZINHAS

Os efeitos nas edificações vizinhas dependem

da magnitude da escavação, tipo de contenção adotada, qualidade executiva dos serviços e sensibilidade da estrutura (tipo de fundação e rigidez).

O deslocamento lateral do elemento de contenção origina extensão lateral e recalque (deslocamento vertical do terreno), quando a massa de solo vizinha à escavação se movimenta em direção à região escavada.

A previsão ou cálculo dos deslocamentos é um desafio de difícil solução. Segundo Milititsky (2012), o uso da experiência organizada é uma ferramenta importante, assim como os programas computacionais modernos. No entanto, as metodologias de cálculo numérico apresentam a limitação da necessidade de caracterização geotécnica abrangente do solo envolvido (complexa determinação).

As referências clássicas obtidas com a experiência acumulada sobre medidas de deslocamentos junto às escavações são apresentadas nas Figuras 23 e 24.

I) Areia e argila mole a dura II) Argila muito mole a mole com profundidade

limitada de argila abaixo do fundo da escavação. III) Argila mole a muito mole para uma

profundidade significativa abaixo do fundo da escavação. Figura 23: Deslocamentos durante as escavações (Peck, 1969, apud Milititsky et al, 2006)

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Figura 24: Forma expedita de prever deslocamentos verticais e horizontais máximos em escavações escoradas em função da qualidade da execução (Ranzini & Negro Jr., 1998, apud Milititsky et al, 2006).

O sistema construtivo das contenções, suas

características de rigidez, etapas e cuidados na implantação, afetam diferentemente os deslocamentos provocados na vizinhança.

Elementos cravados provocam vibrações, cortinas de estacas escavadas justapostas, quando executadas em solos granulares abaixo do nível de água ou em argilas moles, podem provocar a perda de solo.

No caso de cortinas ancoradas com tirantes, o tempo decorrente entre a escavação, a implantação dos tirantes e a sua protensão, têm efeito marcante nos deslocamentos provocados.

Quanto maior o tempo até efetivamente conter a cortina, maior o deslocamento (Milititsky et al, 2006).

Paredes diafragma construídas com o auxílio de bentonita produzem um alívio de tensões e arqueamento do solo, mesmo quando bem executadas.

No caso de estacas justapostas ou paredes diafragma em que são deixadas bermas como elemento de estabilização, deve-se projetar adequadamente a proteção contra a erosão, e a infiltração da água da chuva, para se evitar problemas de deslocamentos excessivos ou a instabilizarão da contenção.

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.

4.1 Controle de Recalques O procedimento consiste na medição com

equipamento topográfico de precisão, referenciado a um “bench mark” ou marco de referência, de forma regular, da evolução dos recalques com o tempo ou com os estágios de carregamento. A instalação de controle é indicada pela NBR 9061 (1985), com o detalhe de um marco de referência e dos pinos usualmente utilizados, nos quais é apoiada, por ocasião de cada leitura, uma régua “invar”.

Tão importante quanto o valor absoluto dos recalques medidos é a sua velocidade de ocorrência. A unidade na qual se explicita a velocidade é micras/dia, µ /dia, representando milésimo de milímetro por dia, indicando a tendência dos deslocamentos.

Escavações próximas geram valores de velocidade de recalque muito variados, em função do solo sendo escavado, do tipo e geometria da fundação sobre a qual se apoia a estrutura, da magnitude da escavação, da velocidade e da qualidade de execução e tipo de escoramento. Milititsky (2000) cita os valores de velocidade e seus riscos associados, como orientação geral:

- até 50 µ /dia: seguro. - até 80 a 100 µ /dia e atenuando: razoável,

usual. - entre 100 e 200 µ /dia e constantes:

necessária a adoção de medidas corretivas no processo executivo, cautela e aumento da regularidade de medidas.

- acima de 200 µ /dia: situação de urgência, re-aterro ou adoção de medidas cautelares.

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

É importante ressaltar que podem ser observados valores diários elevados, porém, a magnitude isoladamente não é indicador absoluto a considerar, a tendência, ou seja, aceleração, constância ou redução, é aspecto fundamental. As medições devem ser acompanhadas imediatamente pelos executantes dos serviços e pelo projetista para a tomada de decisão.

4.2 Controle de Verticalidade Consiste na verificação periódica da

verticalidade das edificações lindeiras com aparelho topográfico de precisão, sempre nos mesmos pontos, resultando em planilhas e gráficos.

A leitura inicial deve ser realizada antes do início das escavações e as leituras devem ser realizadas sempre em mais de uma direção para evitar conclusões equivocadas.

Devem ser considerados os efeitos da temperatura, sendo recomendado por Milititsky

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(2012), que as leituras sejam realizadas sempre no mesmo horário e pelo mesmo operador para não haver uma superposição de efeitos.

4.3 Controle de Fissuras Medidas sistemáticas de abertura de extensão

das trincas realizadas com paquímetros ou fissurômetros. A análise da gravidade ou origem das trincas envolve o comportamento de diversos materiais, sua conectividade e possíveis origens e causas. Trincas em elementos portantes ou sua progressão são indicadores de risco.

4.4 Danos Os movimentos causados pelas escavações e

procedimentos de apoio podem provocar deslocamentos como translações, rotações e distorções nas edificações limítrofes. A quantificação do nível de deslocamento responsável pela causa de dano em uma edificação é uma questão de difícil resposta. Laefer (2001) apresenta uma proposta para a relação entre o nível de dano e a deformação horizontal.

Tabela 1: Relação entre o nível de dano e

deformação horizontal (Laefer, 2001).

Categoria de dano

Grau de severidade

Limite de deformação em tração (%)

0 Desprezível 0 - 0,050

1 Muito pequeno 0,050 – 0,075

2 Pequeno 0,075 - 0,150

3 Moderado 0,150 - 0,300

4 Alto a muito alto

> 0,300

Milititsky (2012) apresenta tabelas de

classificação de danos através do controle de recalques desaprumo e fissuras em alvenarias de

acordo com a Nacional Coal Board (1975), e em edifícios, de acordo com a experiência inglesa (Thornburn & Hutchinson, 1985). As Tabelas 2 e 3 transcrevem os dados mencionados.

5 ACOMPANHAMENTO E INSTRUMENTAÇÃO DA OBRA

O acompanhamento da obra por parte do

projetista é fundamental para o bom desempenho da estrutura de contenção. A observação dos dados de instrumentação, ensaios nos elementos ancorados e controle de fissuras são essenciais para a prevenção de acidentes.

O conhecimento do comportamento da estrutura permite a adoção de medidas corretivas a tempo de não comprometer o seu desempenho.

A ação da água é sempre importante, seja na estimativa dos empuxos sobre as contenções, rebaixamento indevido do lençol freático ou no adensamento de solos, com consequentes recalques de camadas argilosas saturadas.

Piezômetros instalados na massa de solo em várias distâncias do paramento, com monitoração ao longo do desenvolvimento dos serviços servem como parâmetros de adequação das premissas de cálculo, indicação da eficiência dos trabalhos e acompanhamento dos efeitos da implantação da estrutura de contenção.

A instalação de inclinômetros no corpo da parede de contenção permite a medição dos deslocamentos, curvatura do elemento estrutural e a determinação dos momentos atuantes.

Células de carga em tirantes e estroncas permitem o acompanhamento das reações ao longo da implantação, identificando situações anômalas ou sinais de risco.

O atual avanço das ferramentas numéricas de análise e dimensionamento de estruturas, 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.

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Tabela 2: Classificação de danos em paredes (National Coal Board, 1975, apud Milititsky, 2012)

Classe de Danos Descrição de Danos

Largura aproximada das trincas (mm)

Limite de deformação por tração (%)

Desprezíveis Trincas capilares < 0,1

0 – 0,05

Muito pequenos

Trincas estreitas de fácil reparo. Trincas na alvenaria externa, visíveis sob inspeção detalhada.

< 1

0,05 – 0,075

Pequenos Trincas facilmente preenchidas. Várias fraturas pequenas no interior da edificação. Trincas externas visíveis e sujeitas à infiltração. Portas e janelas emperrando um pouco nas esquadrias.

< 5 0,075 - 0,15

Moderados O fechamento das trincas requer significativo preenchimento. Talvez seja necessária a substituição de pequenas áreas de alvenaria externa. Portas e janelas emperradas. Redes de utilidade podem estar interrompidas.

5 a 15 ou várias trincas com mais de 3 mm

0,15 – 0,3

Severos Necessidade de reparos envolvendo remoção de pedaços de parede, especialmente sobre portas e janelas substancialmente fora do esquadro. Paredes fora do prumo, com eventual deslocamento de vigas de suporte. Utilidades interrompidas.

15 a 25 e também em função do número de trincas

> 0,3

Muito Severos

Reparos significativos envolvendo reconstrução parcial ou total. Paredes requerem escoramento. Janelas quebradas. Perigo de instabilidade.

Usualmente > 25, mas depende do número de trincas

-

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Tabela 3: Experiência Inglesa de classificação de danos em edifícios (Thornburn & Hutchinson, 1985,

apud Milititsky, 2012)

Grau de Dano Abertura de Fissura (mm)

Residencial Comercial ou Público

Industrial

Efeito na Estrutura e Uso da Edificação

< 0,1 Insignificante

Insignificante Insignificante Nenhum

0,1 a 0,3 Muito leve

Muito leve Insignificante Nenhum

0,3 a 1 Leve

Leve Muito leve Estético apenas

1 a 2

Leve a moderado

Leve a moderado

Muito leve Estético. Acelera efeitos da ação climática externa

2 a 5 Moderado

Moderado Leve

5 a 15

Moderado a severo

Moderado a severo

Moderado

15 a 25

Severo a muito severo

Severo a muito severo

Severo a muito severo

O uso da edificação será afetado; valores no limite superior podem por em risco a estabilidade

> 25 Muito severo a perigoso

Severo a perigoso

Severo a perigoso

Cresce o risco de a estrutura tornar-se perigosa

6 CONCLUSÕES Neste trabalho foram apresentados e

discutidos critérios relacionados com o dimensionamento e execução de escavações suportadas por cortinas. Somado a isto, foram exibidos os efeitos de escavações sobre as edificações vizinhas e os mecanismos de monitoramento de desempenho ao longo das diversas etapas envolvidas no processo.

Na alínea sobre Projeto de Estruturas de Contenção, foram citados os dados essenciais para a elaboração de projetos de contenção, as verificações necessárias e as teorias existentes para resolução dos problemas.

Uma breve discussão sobre o desenvolvimento de empuxos em cortinas e as pequenas deformações na qual estas estruturas são tipicamente impostas foi apresentada, enfatizando a dependência dos carregamentos impostos à estrutura em função das deformações ocorridas.

Apesar da necessidade, pouco se investe em Santa Catarina na investigação do estado de tensões in situ seja pela prática de projetar estruturas de contenção através de teorias de Estados Limites de Ruptura ou pelas dificuldades de determinação K0 em laboratório ou campo.

A seguir, o presente artigo exibiu as principais questões construtivas de cortinas de estacas

escavadas, cortinas de estacas prancha, perfil pranchado, paredes diafragma e tirantes.

Ressalta-se a importância do controle dos aspectos construtivos de cortinas, uma vez que, o colapso de contenções em paredes diafragma e cortinas de estacas justapostas são tipicamente associados a dificuldades de concretagem e a falta de estanqueidade das juntas.

Os efeitos das escavações nas edificações lindeiras foram abordados, com apresentação da experiência organizada nacional e internacional.

Devido à complexidade da interação entre o terreno e a estrutura de suporte, é recomendável a utilização do método observacional para a revalidação de premissas de cálculo e monitoramento do desempenho das estruturas nas diversas etapas construtivas.

A instrumentação da obra através de medição dos deslocamentos nas edificações limítrofes, dos deslocamentos horizontais da parede, piezometria, carga nos tirantes, entre outros, conduzem a escavações controladas e seguras.

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