muro de contenção em terramesh e geogrelhas para a...
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Muro de contenção em terramesh e geogrelhas para a
contenção de britagem primária em mineração – Alto
Horizonte/GO Emerson José Ananias MacService Serviços de Engenharia Ltda, Itatiba/SP, [email protected], (11) 4525-5025 Gabriel de Oliveira Campos Consulgeo Consultoria e Projetos Geotécnicos Ltda, Belo Horizonte/MG, [email protected], (31) 3274-5677 José Ernani da Silva Silveira Consulgeo Consultoria e Projetos Geotécnicos Ltda, Belo Horizonte/MG, [email protected], (31) 3274-5677 Resumo: O crescimento do setor de mineração nos últimos anos tem trazido à
engenharia inúmeros desafios e oportunidades devido à diversos fatores complicadores
como grandes desníveis, sobrecargas especialmente altas e condicionantes geotécnicas
distintas. Este caso de estudo, situado numa mineração em Alto Horizonte/GO,
apresenta a solução de contenção em solo reforçado com terramesh e geogrelhas
adotada para vencer um desnível de 20m de altura da unidade de britagem. São
apresentados ainda os desafios impostos pelo projeto e para a garantia da qualidade de
campo, assim como os resultados dos monitoramentos de face realizados após 10 meses
da conclusão e operação da obra que demonstraram ótimo desempenho da contenção.
Abstract: The growth of the mining sector in recent years has brought to numerous
engineering challenges and opportunities due to many complicating factors such as
large height differences, particularly high loads and distinct geotechnical conditions.
This case study, situated in a mining Alto Horizonte / GO, presents the solution of
retaining wall on reinforced soil with geogrids and Terramesh with 20m height of the
crushing plant. The challenges of design and quality assurance field, and the results of
monitoring conducted face 10 months after the completion and operation of work that
demonstrated a great performance of retaining wall system are also presented.
1. INTRODUÇÃO
O crescimento do setor de mineração nos últimos anos tem trazido à engenharia
inúmeros desafios e oportunidades devido à diversos fatores complicadores como
grandes desníveis, sobrecargas especialmente altas e condicionantes geotécnicas
distintas e servem como grandes impulsionadores para a engenharia nacional.
O caso apresentado, situa-se numa mineração no munícipio de Alto Horizonte/GO,
distante aproximadamente 350km da capital Goiânia ao norte do estado de Goiás. O
projeto da contenção da nova unidade de britagem necessitava da contenção ao redor de
todo o britador para sua operação, sendo o desnível crítico máximo de 20m de altura, 3º
de inclinação de face apenas, carregamentos referente ao tráfego dos veículos fora de
estrada de 250ton e o solo de aterro com muita variabilidade nas jazidas, são fatores
complicadores ao projeto e à construção.
Mediante as considerações de projeto, adotou-se o sistema de contenções em solo
reforçado como a melhor relação técnica-econômica e a combinação de terramesh
system mais geogrelhas trouxeram inúmeros benefícios para o empreendimento.
2. DAS CONDICIONANTES DE PROJETO
O projeto e a execução da obra foram desenvolvidos ao longo do ano de 2009 e na
Tabela 1 pode-se verificar mais dados do mesmo.
Tabela 1 – Dados Gerais do Projeto
Local: Alto Horizonte / GO
Projeto: Consulgeo Consultoria e Projetos Geotécnicos Ltda
Construção: Maccaferri do Brasil Ltda
Data Execução: Maio à Agosto 2009 – 90 dias
Área de face: 1.950,00 m² de face
Altura máxima: 20,00m
Quantidade Materiais Geogrelhas: 64.800,00m²
Geocomposto drenante: 3.000,00m²
Geotextil não-tecido: 9.200,00m²
2.1. PARÂMETRO GEOTÉCNICOS
Para o projeto foram realizadas sondagens SPT para a avaliação do solo de fundação
natural onde seriam apoiadas as contenções e as fundações da unidade de britagem.
Como pode ser observado na Figura 1, optou-se pelo apoio da contenção na cota 384,
aproximadamente 1m abaixo do terreno natural na região de implantação principal da
britagem. Os índices de Nspt da região de apoio da contenção apresentam resistências
variando entre 15 a 30 golpes SPT.
Figura 1 – Seção da obra com sondagens na base da contenção
Não obstante, foram realizados ensaios de caracterização dos materiais de aterro,
ensaios de cisalhamento direto, ensaios de compactação em 5 jazidas possíveis de uso
como material de empréstimo e, conforme quadro resumo apresentado na Tabela 2 e
Figura 2.
Figura 2 – Caracterização das jazidas de empréstimo de solo para aterro
Tabela 2 – Resumo dos resultados dos ensaios de cisalhamento direto
Jazida coesão
(kPa)
atrito
(graus)
Grau de
compactação w ótima (%)
n máx.
(kN/m³)
d máx.
(kN/m³)
1 9,32 40,9 100% PN 18,5-18,9 18,95-18,96 15,95-15,99
2 1,86 43,4 100% PN 18,6-20,9 18,95-20,47 15,94-16,97
3 5,59 39,3 100% PN 14,9-15,2 21,34-21,35 18,54-18,57
4 0,83 39,7 100% PN 13,8-14,0 22,1 19,36-19,41
2.2. PROJETO E SOLICITAÇÕES
A nova unidade de britagem também proporcionou novos investimentos em
equipamentos de grande porte para o empreendimento que, paralelamente, motivaram a
adoção de sobrecargas de projeto bastantes elevadas.
Os caminhões foras de estrada, com peso total de 250ton, podem operar em até 3
acessos simultâneas no britador, local onde foi projetada uma laje estrutural de
aproximação com bate rodas. Este complexo todo operacional, obrigou que as cargas de
projeto fossem adotadas conforme se apresenta na Figura 3.
Figura 3 – (a) Seção de cálculo com os carregamentos externos de projeto e (b) planta de localização da
contenção
0
20
40
60
80
100
0,01 0,1 1 10 100
(%)
qu
e p
ass
a
diâmetro dos grãos (mm)
Jaz 1
Jaz 2
Jaz 3
Jaz 4
3. A SOLUÇÃO SOLO REFORÇADO COMBINANDO TERRAMESH
SYSTEM E GEOGRELHAS
A solução de solo reforçado com terramesh já tem uso consagrado no Brasil e no mundo
assim como as estruturas de solo reforçado com geogrelhas. ANANIAS (2009)
apresentou o crescimento do uso da tecnologia a mais de 20 anos de obras e aplicações
no Brasil. SANTOS (2007) apresenta a avaliação de diferentes tipos de reforços
sintéticos e metálicos e ainda uma grande experiência no uso deste tipo de solução em
mineração é apresentado por PEREA (2011), onde há um resumo de inúmeros casos de
obras de terramesh em grandes alturas na mineração no Peru.
Ao final do estudo de várias soluções para o projeto chegou-se a opção de melhor
relação técnica-econômica e de prazo de construção a solução de solo reforçado. Ainda
dentro das soluções de solo reforçado, a escolha da combinação de reforços primários
de alta resistência com geogrelhas poliéster e parâmetro frontal drenante com reforços
secundários tipo terramesh system trouxeram inúmeras vantagens para o projeto,
destacando-se:
- Paramento frontal drenante - Uso solo local
- Estrutura que comporta deformações
sem afetar desempenho estrutural
- Possibilidade da redução de
número de camadas de reforço
- Maior rigidez e monoliticidade da
face e com a introdução de reforços
secundários - terramesh system
- Contínuo de execução sem
necessidade de tratamento de face
posterior
- Eliminação de formas e gabaritos ou
escoras
- Área à frente do muro livre para
uso
- Grande produtividade - Fácil adaptação geométrica
- Não geração de passivos ambientais
ou resíduos de construção
- Simplicidade de instalação e
execução
Figura 4 – Seção Típica do Projeto - composição terramesh + geogrelhas
3.1. CARACTERÍSTICAS DAS GEOGRELHAS
Foram adotadas geogrelhas de 3 tipos de classe de resistência para o projeto mediante as
análises de estabilidade desenvolvidas para a seção crítica. Da base da contenção até
0,4H (8m) foram utilizadas geogrelhas MacGrid WG300; de 0,4H até 0,7H (8 a 14m)
foram utilizadas geogrelhas MacGrid WG200 e de 0,7H até o topo utilizou-se
geogrelhas MacGrid WG150.
As características técnicas dos materiais quanto a resistência a tração, resistência de
projeto, fatores de redução e deformação máxima são apresentadas na Tabela 3.
Também optou-se pela adoção de um fator de redução por incertezas de
projeto/execução de 1,10.
Tabela 3 – Caracterísicas dos materiais de reforço
Propriedade MacGrid
WG300
MacGrid
WG200
MacGrid
WG150
Terramesh
System
Resistencia a tração nominal (kN/m) 300,00 200 150 50,11
Alongamento na Resistência última (máx) 12% 12% 12%
Fator de redução devido a danos de instalação (mín) 1,10 1,10 1,10 1,1
Fator de redução devido a danos ambientais (mín) 1,05 1,05 1,05 1,05
Fator de redução devido à fluência (120anos) (mín) 1,51 1,51 1,51 1
Fator de redução por extrapolação de dados 1,05 1,05 1,05 1,05
Fator de redução por tolerancias na industrialização - 1,081
Resistencia a tração de projeto disponível (kN/m) 163,82 109,21 81,91 38,22
4. RESULTADOS DE CAMPO
4.1. ETAPAS DE EXECUÇÃO
Diante do projeto e desafio do empreendimento a primeira etapa da execução foi
iniciada com a execução de um colchão drenante com brita 1 envelopada com geotêxtil
não tecido de forma a garantir a drenagem de todo o maciço de aterro reforçado isento
de lençol freático, conforme pode ser verificado na Figura 5. Ainda neste aspecto, foram
instalados no contato aterro reforçado com terreno natural, geocomposto drenante
MacDrain 2R como elemento drenante de possíveis percolações de água.
Figura 5 – (a) Execução do colchão drenante na fundação e (b) geocomposto drenante MacDrain 2R
Desde o início, é possível notar nas Figuras 6 e 7, que todos os serviços foram
realizados em paralelo com a montagem civil e industrial do britador, caso possível pela
praticidade da solução de ser executada totalmente pela montante sem outro tratamento
posterior da face.
A instalação das geogrelhas é um procedimento simples, porém o cuidado com a
superfície isenta de materiais cortantes, colocação de forma perpendicular a face,
fixação dos panos no aterro de apoio e redução ao máximo das ondulações são etapas
essenciais para a mobilização da resistência de forma imediata à solicitação das cargas,
reduzindo as deformações construtivas, conforme pode ser observado na Figura 6.
Figura 6 – Geogrelhas MacGrid WG instaladas e montagem industrial na frente do muro
Em cada camada, o processo se repete, com a montagem das peças de terramesh system
após a instalação das geogrelhas, sendo feitas as costuras conforme a boa prática
orientada pelo fabricante, com próprio arrame de amarração, em voltas simples e voltas
duplas.
Figura 7 – (a) Área com geogrelhas instaladas e montagem das peças terramesh system na face e (b)
preenchimento das peças terramesh system com rachão
4.2. CONTROLE DE COMPACTAÇÃO
Muito se discute no meio técnico em relação aos reforços geossintéticos utilizados nas
contenções, porém o que se percebe ao longo das obras é que a qualidade do aterro é tão
fundamental ao desempenho da obra ou ainda mais.
Dentro do procedimento de garantia de qualidade, foram monitorados todos os setores
de compactação do aterro e os controles de compactação realizados através do método
de Hilf, para atendimento às especificações de 100% do Proctor Normal. A Figura 8
apresenta os trabalhos de aterro na área com reforços.
Figura 8 – (a) Procedimento de umidificação e homogeneização do solo de aterro e (b) compactação
manual com sapo na faixa de 1m junto a face e com rolo pé de carneiro na região seguinte
Na Figura 9, pode-se observar a distribuição dos pontos de avaliação do controle de
compactação e sua variabilidade de valores absolutos ao longo do alteamento da obra.
Tais alterações ocorreram pela heterogeneidade e variabilidade da jazida de
empréstimo, onde se priorizou as correções impostas pelo método de Hilf para o
controle de compactação.
Figura 9 – (a) Variação da umidade ótima e (b) variação do peso específico máximo obtido nos ensaios de campo – 100%PN (c) distribuição de pontos por cada camada
4.3. MONITORAMENTO DE DEFORMAÇÕES
Pela disposição de projeto, a grande preocupação dos usuários do empreendimento
tratava-se do comportamento pós-construtivo da contenção de solo reforçado, quanto
aos deslocamentos da face, algo ainda pouco registrado na bibliografia. Para
acompanhar os deslocamentos, foram preparados na face da contenção prismas de
leitura topográfica, algo similar ao apresentado por SANTOS (2012), quando o mesmo
estudou uma contenção em solo reforçado com terramesh e geogrelhas sob grandes
deformações através da medição topográfica dos a partir de uma estação total, sempre
com o cuidado dos mesmos pontos de referencia e checagem cruzada.
Sabe-se que no meio técnico este tipo de leitura tem uma precisão questionável, porém
os resultados apresentados servem ao menos como uma referencia de ordem de
grandeza para percepções do comportamento geral da estrutura
A Figura 10 apresenta as deformações do paramento frontal após 10 meses da conclusão
da obra em uma das seções instrumentadas comparando as medições com a previsão
numérica. A Figura 11 pode-se verificar a imagem da obra concluída.
Figura 10 – Deformações pós-construtivas de uma seção instrumentada 10meses após conclusão
Figura 11 - Imagem da obra finalizada dois anos após a conclusão.
5. CONCLUSÃO
O projeto apresentado teve seu sucesso garantido pela qualidade de todas as
informações desde a fase de projeto até a conclusão final da obra, superando desafios de
prazos construtivos extremamente apertados, heterogeneidade das jazidas de solo de
empréstimos, clima seco, segurança dos trabalhados e produtividade em 24 horas de
operação.
Ênfase deve ser dada ao empreso do método de Hilf no controle de compactação que
proporcionou criterioso controle e garantia de qualidade mesmo na variabilidade dos
materiais de aterro sem necessidade de qualquer importação de solos além de priorizar o
meio ambiente com a não geração de nenhum resíduo de construção não reciclável,
cuidado este cada vez mais importante nos melhores projetos. A solução terramesh e
geogrelhas proporcionou ainda perfeita harmonia no trabalho da construção civil e
montagem industrial do britador garantindo os prazos do projeto.
Por fim, as referencias de monitoramento, devem ser consideradas como um grande
estímulo para pesquisas futuras sobre o comportamento de longo prazo em contenções
de solo reforçado especialmente sobre grandes carregamentos e grandes alturas.
0
5
10
15
20
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va
ção
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Deslocamento (m)
Mod Num
10 meses - Campo