paredes diafragma

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1 Introdução

A execução de uma cortina de concreto armado, ou não, moldadas no solo em

painéis sucessivos, denominada parede diafragma, com profundidades e espessuras

variáveis, além de fundações estruturais de estacas barrete com o emprego de “calda” ou

“lama” bentonitica, só são possíveis devido às propriedades provenientes desta, as quais

desempenham funções essenciais ao sucesso da escavação e da substituição da “lama”

pelo concreto na vala. A parede diafragma foi concebida por C. Veder e Marconi, em

torno de 1938 em Milão, Itália, e sua técnica desenvolvida gerando os seus diversos

tipos. O grande trunfo dessa operação reside na rapidez executiva e na maleabilidade da

programação dos serviços. A escolha das misturas das soluções e dos materiais que

constituirão as paredes moldadas são tarefas primordiais, que está diretamente

relacionada aos conhecimentos de mecânicas dos solos e das rochas, e também ao fim a

que se destina. São inúmeros os campos de aplicações práticas no setor da construção

civil para esse sistema construtivo, os quais correspondem fundamentalmente a três tipos

de elementos, tais como: Elementos tipo parede, fundamentalmente concebido com fins

resistentes; Elementos de fundação de estruturas; Elemento impermeabilizante,

concebido com o fim de cortar água.

A técnica de escavação de valas em solo sem a entivação é possível graças às

funções exercidas pelas propriedades da “lama” bentonitica. Funções essas que são

capazes de manter a estabilidade das paredes da vala escavada querem os terrenos

sejam coesivos ou não, quer haja ou não lençol freático. Isso é possível devido às

propriedades, tais como: grande estabilidade da suspensão de bentonita em água, que se

faz manter suspensos os detritos da escavação impedindo a sua deposição no fundo da

vala; a pressão hidrostática exercida pela lama sobre as paredes da vala devido a sua

maior densidade que a da água; a formação do “cake”, película impermeável de argila,

que atua como cortina impermeável sobre as paredes da escavação, que além de evitar

perdas significativas de material, cria uma cortina impermeável sobre a qual se exercerá

a dita pressão hidrostática pelo fluido; a tixotropia, que é a propriedade que faz a lama

comportar-se como fluido pouco viscoso quando sujeita a uma agitação forte, o que

facilita o seu bombeamento, e adquirir propriedades de certa rigidez quando deixada em

repouso.

As técnicas de execução de cortinas de estacas de concreto armado, secantes ou

tangentes, foram utilizadas durante vários anos e executadas em variados casos, para

resolver problemas de fundações profundas, de cortina de impermeabilização, ou de

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contenções de terrenos, em que a utilização de estacas-prancha cravadas não era

praticável, seja por implicações econômicas ou técnicas. Ao se desenvolver as técnicas

de perfuração não entubada, com a utilização de fluidos tixotrópicos, a técnica das

cortinas de estacas evoluiu-se através do emprego de equipamentos de sucção ou

adução (circulação inversa ou direta) dos fluidos e das máquinas de perfuração. Isso deu

maior versatilidade nas formas geométricas a se escavar, possibilitando a abertura de

valas contínuas a partir de furos isolados. Os tipos de paredes diafragma em que

surgiram foram tais, como:

o Moldadas “in loco”, de concreto armado ou não;

o De concreto armado em placas pré-moldadas – Ver figura 1;

o Constituídas de uma mistura de cimento, bentonita e água em

proporções convencionais, conhecida como “coulis”, formando uma

parede diafragma impermeabilizante (plástica);

o Mista.-Ver figura 15..77 e figura 2.

Origem do Livro Fundação Teoria e Prática

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Figura 15.77

Origem do Livro Paredes Moldadas do seminário em Lisboa

Figura 1

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Figura 2

5

É possível realizar escavações de maneira rápida, mesmo a grandes

profundidades, sem a utilização de escoramentos ou revestimentos do terreno, graças ao

simultâneo preenchimento com “lama” bentonitica. Também, diversos painéis podem ser

feitos de forma contínua ou alternada, dando assim grande agilidade, além de muita

mobilidade para alterações futuras da seqüência executiva.

As paredes moldadas podem ser constituídas por diversos materiais, desde que

eles possam ser utilizados no enchimento de valas juntamente com o auxílio dos fluidos

tixotrópicos, de acordo com a função a serem desempenhadas por elas. As que

desempenham função de resistência são de concreto armado com cimento Portland

comum, além de agregados granulometricamente reduzidos em suas dimensões, em

torno de 2 a 2,5 cm em média. Porém, é importantes fazer antes o estudo do concreto

mais conveniente para obras submersas em água, e também uma análise da água de

onde será executada a obra, uma vez que neste caso elas condicionam o tipo do

concreto, dos agregados, ou mesmo do cimento a ser empregado. As paredes que

desempenham a função impermeabilizante devem ser contínuas, com misturas plásticas,

considerando principalmente a permeabilidade e a deformabilidade do concreto. Às

vezes, pode-se substituir o emprego da bentonita pela mistura de argila e cimento,

buscando sempre obter as propriedades que a bentonita deve ter. Ás vezes, ao próprio

fluido de escavação, lama bentonitica (com argila ou sem), adiciona-se o cimento, o que

torna toda a mistura em parede diafragma impermeabilizante, após algumas horas.

Essa técnica executiva é utilizada para confecção de estacas barrete, que é um

elemento de fundação de estruturas capaz de suportar elevadas cargas e os mais

diversos tipos de solicitações de esforços. Também é empregada para se fazer cortinas

de concreto armado no solo, conhecida como paredes diafragma. Estas paredes podem

exercer a função de impermeabilização do fundo de lagos e de canais, além de proteger

a estrutura do concreto contra a penetração de água e fluidos agressivos. Também, pode

ser empregada em escavações profundas, junto a edificações preexistentes na função de

conter taludes e evitar o desconfinamento de terrenos, o que provocaria recalques

diferenciais. Isto tudo sem a necessidade de um rebaixamento do lençol freático. E

também, pode ser empregadas na construção de túneis, passagens subterrâneas,

estacionamentos subterrâneos, galerias para esgoto, barragens de terras fundadas em

solos permeáveis, diques e outras aplicações mais.

A descoberta desse método executivo, graças à exploração das propriedades

tecnológicas da lama bentonitica, foi uma inovação, principalmente para o setor da

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construção civil. As escavações do solo, mesmo a grandes profundidades, seguidas de

concretagem é feita de forma rápida e segura, com muito menor risco de desabamentos

do terreno, caso não falte em momento algum o fluido tixotrópico utilizado na escavação

da vala.

2 Caracterização das propriedades da microestrutura da lama bentonitica, relacionando-

a com a performance final da lama para o método construtivo de paredes diafragma

O interesse em pauta é em entender, segundo a sua constituição e natureza, o

comportamento do fluido utilizado pela indústria da construção civil em escavações de

terrenos, no que diz respeito às propriedades do argilomineral que o constitui e o torna

capaz de conter, sem escoramentos ou revestimentos do terreno, as valas escavadas,

até serem totalmente preenchidas com concreto.

A bentonita é o principal mineral argiloso, do subgrupo das montmorilonitas- Ver

figura 3-, que uma vez em suspensão em água forma o fluido de perfuração de terrenos,

chamado por “lama” bentonitica” ou “calda” bentonitica. São argilas que conferem grande

riqueza coloidal às misturas aquosas, com respectivas partículas muito finas(da ordem de

milésimo de milímetro), praticamente desprovidas de impurezas, que comportam-se,

nessas dispersões em estreita dependência das ações elétricas recíprocas, segundo às

leis dos corpos colóides.As suas propriedades atendem muito bem às exigências

impostas pelo método construtivo, seja para construção de contenções como paredes

diafragma, ou de fundações com estacas barrete. A sua mais precisa definição é: “A

bentonita é uma rocha constituída essencialmente por um argilomineral montmorilonítico

(esmectítico) formado pela desvitrificação e subseqüente alteração química, em meio

úmido, de um material vítreo, de origem ígnea, usualmente um tufo ou cinza vulcânica,

ácida de preferência”. E como todos os minerais argilosos, é um mineral cristalino

formado por partículas lamelares de muito reduzidas dimensões.

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Figura 3

Para o uso na indústria, há dois tipos de bentonitas: As que incham e as que não

incham. As que incham são constituídas pelo argilomineral montmorilonita sódico,

naturais ou sintéticas, cujo cátion adsorvido predominantemente é o sódio(ou lítio). Estas

são as únicas montmorilonitas que se dispersam espontaneamente (incham

espontaneamente) em presença de água,como se pode ver na figura 4, gerando géis

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tixotrópicos a partir da concentração de 2%, que tem um valor industrial diretamente

ligado à formação desses géis, e que apresenta um poder ligante elevado no estado cru.

Esta argilomineral sódica, tem como padrão a bentonita de Wyoming e Dakota do Sul

(EUA), que são as mais utilizadas na indústria da construção civil. Porém, existem outras

bentonitas sendo utilizadas por causa de seu ótimo rendimento- Ver figura 5. Agora, as

bentonitas que não incham são constituídas pelo argilomineral montmorilonita, cujo cátion

adsorvido é o cálcio, podendo ser também, isolado ou conjuntamente o magnésio, o

hidróxido, o potássio, o ferro e o alumínio. Expostas à unidade atmosférica, as bentonitas

cálcicas adsorvem água até uma quantidade correspondente a três camadas

moleculares; em meio aquoso, a adsorção de mais camadas de moléculas de água não

ocorre. Assim, este inchamento é desconsiderado, por ser muito pequeno, e as partículas

se depositarem (flocularem e precipitarem) rapidamente, quando em dispersões aquosas.

Na indústria, essas argilas são largamente utilizadas como descorantes de óleos

minerais, animais e vegetais; porém, o seu uso para auxiliar nas escavações de solo só é

possível após o tratamento com carbonatato de sódio. As bentonitas cálcicas têm como

padrão a bentonita da região de Mississipi (EUA).

Origem do livro Tecnologia das Argilas – volume 2 - Autor Pérsio de Souza Santos

Figura 4

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Origem do livro Tecnologia das Argilas – volume 2 - Autor Pérsio de Souza Santos

Figura 5

Durante algum tempo usou-se bentonita cálcica de Mississipi em escavações, por

dar maior viscosidade aparente que a sódica. Então, por tratamento químico, chegou-se a

transformar a bentonita sódica em cálcica, para assim obter esse aumento de viscosidade

aparente. Só, que isso foi abandonado porque a bentonita cálcica, apesar de maior

viscosidade, tem maior volume de filtrado e maior espessura da parede de filtração,

sendo abandonada por causa desses valores inadequados. Hoje, em países que não

existe a montmorilonita sódica natural, que é a mais indicada para o uso na indústria da

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construção civil e em outras mais, é prática usual tratar a montmorilonita cálcica ou

magnesiana por carbonato de sódio e assim obter uma montmorilonita sódica sintética

(obtida em indústria química, por reação de dupla troca iônica), cujas propriedades

tecnológicas são iguais ou próximas às da bentonita sódica de Wyoming. Isso só é

possível, dada a semelhança entre o reticulado cristalino dos vários argilomonerais

montmoriloníticos. Por isso, as propriedades físico-químicas e tecnológicas dos

argilominerais são específicas deste subgrupo de montmorilonita, independente de sua

origem geológica.

Na constituição dos diversos minerais argilosos há a considerar dois tipos de

estruturas. São elas as camadas tetraédricas e as camadas octaédricas. Estas são

estruturas cristalinas, onde os átomos se arranjam segundo um padrão que se repete

tridimensionalmente. As camadas tetraédricas são formadas pela associação de

unidades tetraédricas de ((Si O4)elevado a –4) nas quais o átomo de silício se situa no

centro de um tetraedro cujos vértices são ocupados pelos quatro oxigênios. Estas

unidades ligam-se entre si de modo a ficarem todas com uma das faces sobre um mesmo

plano e o vértice oposto a essa face orientado sempre no mesmo sentido. Já as camadas

octaédricas são constituídas por associação de unidades em forma de octaedro nas quais

os íons de Mg2+ ou de Al3+ ocupam o centro e os oxidrilos (OH)- se situam nos vértices.

No caso da bentonite o conjunto que se repete para a constituição do cristal é formado

pela associação de duas camadas tetraédricas com uma camada octaédrica colocada

entre aquelas. Acontece, porém, que se verificam algumas substituições isomórficas do

silício por alumínio no tetraedro, e de alumínio ou magnésio, dos octaedros, por outros

elementos tais como o ferro, o cromo e o zinco(com diferença de valência ou de carga

elétrica). Isto gera como resultado o aparecimento de cargas elétricas negativas não

equilibradas no reticulado cristalino, ocasionando um desbalanceamento que é

equilibrado pela fixação, na superfície das partículas sólidas e insolúveis do argilomineral,

de cátions como o sódio, o cálcio e o potássio existentes no meio os quais, dadas as

suas dimensões, não penetram na rede cristalina, ficando dispostos junto ao contorno

exterior. Então, dependendo do cátion fixado reversivelmente, tem-se montmorilonita

ácida ou de hidrogênio, sódica, potássica, cálcica ou magnesiana; todas elas isomórficas

entre si e com a mesma reflexão basal(001). Dadas as fracas ligações existentes entre

estes cátions e a estrutura primitiva, eles são facilmente substituídos por outros, o que

resulta daí a designação de cátions permutáveis ou trocáveis. Esses cátions trocáveis

dos argilominerais montmoriloníticos são os fatores determinantes para os usos

industriais específicos das argilas montmoriloníticas. As camadas tetraédricas e

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octaédricas, com os respectivos cátions permutáveis, ligam-se umas às outras por

intermédio das forças de atração elétrica (ligação iônica), originada pelos cátions

permutáveis, e ainda pela ação da forças de Van der Waals.Trata-se, contudo, de forças

de reduzido valor, pois como se observa, o calor produzido no decurso de uma reação

química de troca iônica é da ordem de 2Kcal/mol, o que é muito pequeno. É por isso que

se torna relativamente fácil a separação das camadas e a fácil reversibilidade da troca

iônica. Assim, a industrialização de uma argila montmorilonítica, ao usar a reação química

de troca de cátions, quer seja a “ativação ácida” para a produção de uma argila

descorante, quer para formar as formas sódicas, leva a uma indústria de processo. É

exatamente a este fato que a bentonita deve as suas características de expansibilidade

quando em contato com a água. Com efeito, as forças de ligação entre camadas são

relativamente fracas, especialmente quando comparadas com as que se desenvolvem no

sentido de se produzir à adsorção de moléculas de água. Deste modo, estas são atraídas

e forçam a estrutura a separar-se ao longo dos planos potencialmente fracos, que são os

de ligação entre camadas. Surgem, deste modo, partículas de menores dimensões

resultantes da divisão dos agregados iniciais. Este processo de separação pode ser

incrementado e ativado mediante processos mecânicos, tais como agitação, podendo

atingir-se suspensões de partículas de pequeníssimas dimensões, e de geometria

fundamentalmente lamelar, constituindo-se assim uma suspensão com uma dada

viscosidade.

Devido à constituição iônica das redes cristalinas, as partículas em suspensão

apresentam cargas elétricas não equilibradas, distribuídas pela sua superfície,

verificando-se que ao longo das faces essas cargas são negativas enquanto ao longo dos

bordos elas são normalmente positivas, se bem que possam também ser negativa,

dependendo muitas vezes do seu sinal de imperfeições da rede iônica e até mesmo da

natureza do meio onde estão mergulhadas.

Enquanto mantiver um estado de agitação no meio aquoso em que estão mergulhadas

essas partículas em suspensão, esse conjunto de partículas, com as cargas elétricas que

acabam de serem referidas, permanecem em suspensão. Cessando esta agitação,

verifica-se que as mesmas partículas tendem a formar agregados mediante o seu arrumo

em estruturas cuja orientação espacial depende da distribuição das cargas elétricas nas

partículas, adquirindo uma estrutura rígida que só pode ser quebrada pela agitação.

Graças a essa rigidez é possível manter em suspensão as areias escavadas sem que as

mesmas se depositem no fundo da vala. Se voltar a introduzir movimentação mecânica

forte no meio, o arranjo estrutural desfaz-se e volta-se a ter novamente uma suspensão.

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A este fenômeno dá-se o nome de tixotropia, que é característico das suspensões desta

argila mineral montmorilonita sódica.

É importante ressaltar-se que, embora tecnicamente a tixotropia seja uma propriedade

comum a todas as argilas, ela só é expressiva no caso da bentonita sódica. Isso é

verdade devido ao tempo necessário à formação da estrutura, desde que cesse a

agitação, ser relativamente pequeno para esta bentonita. Em argilas médias a

geleificação pode levar alguns dias.

As bentonitas expostas à umidade adsorvem água formando uma espessa camada de

água entre camadas, ou interlamelar, com se pode ver na letra c da figura 3,que varia

com a natureza do cátion adsorvido e de acordo com a quantidade de água disponível.

Assim, as bentonitas formadas pelos cátions monovalentes, divalente e trivalente de

potássio, cálcio, magnésio, alumínio e ferro adsorvem água até determinada quantidade,

fato esse relacionado com o índice de coordenação do metal, provocando um

espaçamento basal máximo, já que as partículas hidratadas continuam rigidamente

unidas umas às outras, não rompendo a força de Van der Waals; em suspensão aquosa,

mesmo após agitação violenta, as argilas saturadas com esses cátions se apresentam

floculadas, com uma camada de água límpida sobre a camada de argila floculada no

fundo de um recipiente. A montmorilonitas propriamente dita, mostram que a espessura

da camada basal varia com o cátion presente, encontrando para a distância d(001) os

valores 12,0Å e 12,9Å, respectivamente, para o cátion de potássio e o de bário com uma

camada de água. Agora, as bentonitas sódicas, que são as que adsorvem os cátions de

sódio e o de lítio (cátions saturantes) em presença de água, apresentam um inchamento

intermicelar e intramicelar que varia desde 11,9Å e 13,4Å, até uma quantidade muito

grande, como ocorre no caso das camadas unitárias e isoladas e dispersas na água.

Porém, por causa da presença específica do sódio é que se adsorve mais moléculas de

água por cela unitária, de modo que as folhas unitárias Si-Al-Si vão se distanciando cada

vez mais até atingir a uma distância de 40Å. Depois dos 40Å, as camadas estruturais não

têm mais praticamente força de atração entre si suficiente para formar o empilhamento

das camadas basais. Assim, as folhas estruturais não têm mais força de atração

apreciável entre si e, se estiverem dentro de um recipiente contendo água ( com

concentração inferior a 2% ), a agitação cinética do fluido provoca um desfolhamento das

camadas basais até ocupar todo o volume da água dando um sol estável-Ver figura 6. O

aumento da solvatação ou hidratação das camadas basais, como foi exposto, implica que

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as camadas estruturais com cátion de sódio e moléculas de água adsorvidas estão em

constante movimento de difusão entre si. Este movimento é conhecido como movimento

browniano das partículas coloidais. Até os 40Å de espaçamento basal, as camadas

lamelares de cargas elétricas, são atraídas umas às outras pelas forças de Van der

Waals. Acima dos 40Å, o movimento browniano devido ao choque entre as moléculas do

fluido dispersante vence as forças de Van der Waals, as camadas lamelares se

desprendem espontaneamente e se dispersam no líquido – Ver figura 6. Entre os 20Å e

os 40Å, o sistema água+argila forma um gel-tixotrópico;é o inchamento macroscópico da

bentonita sódica natural, onde um fragmento umedecido pode crescer de 20 a 40 vezes o

volume inicial - Ver figura 4. Se adicionarmos mais água, fazendo com que as camadas

lamelares se distanciem mais e se separem, teremos a formação de um sol. Nas

montmorilonitas sódicas, o sol com mais de 2% de sólidos pode isotermicamente se

transformar em gel com repouso, e o gel em sol, pela agitação: é o já mencionado

fenômeno da tixotropia ( transformação sol-gel isotérmica reversível). As bentonitas

sódicas são as únicas em que a tixotropia aparece em concentrações tão pequena.

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Origem livro tecnologia das argilas vol. 2 – autor Pérsio de Souza Santos

Figura 6

A filtração da suspensão da bentonita nos terrenos da parede da vala a escavar

faz gerar, por diminuição da velocidade, a criação de uma rigidez da suspensão que

fica transformada em gel entre as partículas, conferindo ao terreno maior coesão; por

outro lado, a dissipação de água através do terreno origina um filtrado chamado de

“cake” que, por ser impermeável, transmite aos terrenos a suportar o correspondente

diferencial de pressões. A formação deste “cake” é outra propriedade exibida pela

suspensão de bentonita em água, que é de muita importância na execução de paredes

moldadas. Esta película impermeável forma-se, ao entrar a “lama” bentonítica em

contato com o solo, e é totalmente estanque, funcionando como uma membrana sobre

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a qual se exerce uma pressão hidrostática, possibilitando a distribuição uniformemente

da pressão sobre o terreno, o que mantém a sua estabilidade. É importante que essa

membrana seja contínua de forma a evitar fugas exageradas de calda para o interior

do terreno. Tais fugas são indesejáveis não só pela perda de calda em si, mas também

pelos efeitos instabilizadores que provocam, na medida que originam aumentos de

tensão neutra. Também, deve-se garantir que o nível da lama dentro da escavação

esteja acima do lençol freático (cerca de 1,5m), de modo a garantir a sua estabilidade

– Ver figura 7- O “Cake” é formado devido os fenômenos elétricos de atração entre as

partículas do solo e as partículas de bentonita da suspensão, conferindo ao terreno

maior coesão. No caso de solos finos, a suspensão não penetra profundamente no

solo por não existirem vazios de dimensão elevada. Então, a película que se forma é

superficial. Se a granulometria do solo envolvente é grosseira, a calda vai penetrando

em profundidade maior ou menor, e, graças às propriedades tixotrópicas, vão-se

criando estruturas de agregados de bentonita que vão obturando os canais de

circulação. Neste caso, a superfície da membrana onde se exerce a pressão

hidrostática não há diferenças apreciáveis. O que se verifica é a zona contaminada

pela suspensão ter uma maior espessura. Esta película impermeável implica na

estabilidade das paredes da vala escavada, devido possibilitar uma transferência

contínua e constante de pressão hidrostática as paredes do solo. Esta constitui, com

efeito, a principal ação estabilizadora existente embora não seja a única. Na realidade,

por si só ela não justifica teoricamente o equilíbrio, sendo também causado pelo efeito

arco que originam transferências de tensões para zonas fora da área em escavação

(assunto muito debatido quando se trata de estudo do dimensionamento).

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Origem do livro Fundações Teoria e Prática

Figura 7

As propriedades intrínsecas e tão evidentes da bentonita sódica a torna capaz e

precisa em atender às exigências do sistema construtivo empregado na construção de

contenções ou impermeabilizações com paredes diafragma, ou de fundações com

estacas barrete, ao proporcionar uma escavação do terreno sem que seja necessário o

uso de revestimentos ou escoramentos. Esta bentonita está presente no fluido utilizado

em perfurações de terrenos denominado de “lama” bentonitica, o qual permite e facilita

todo o processo de limpeza da vala e remoção do material escavado, devido a sua

importante função de servir de veiculo de transporte para estes. O sucesso desse método

construtivo é completado, após finalização da escavação da vala, que esta toda

preenchida pela lama, ao tornar possível a troca ou substituição da lama pelo concreto,

até concretar toda a vala.

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3 Característica mínimas que a lama betonítica deve apresentar para garantir as

propriedades desejadas

As propriedades mais importantes de um fluido bentonitico são a densidade ( que

depende da percentagem utilizada ), a viscosidade, a tixotropia e o valor de PH. Quando

se trata de reutilizar a lama, o que importa é o teor de areia (contaminação), que quando

excede a valores da ordem dos 2 ou 3%, reduz as propriedades básicas do fluido. Essas

propriedades devem ser controladas, ao se elaborar a “lama e principalmente durante a

concretagem das valas, dentro de valores pré-determinados em estudos laboratoriais,

que definem quais devem ser as características dos materiais constituintes da “lama”

bentonitica.

Segue-se, logo abaixo, segundo a NBR-6122, as características básicas que a

lama bentonitica deve apresentar no início da escavação, ao utilizar-se concentrações da

ordem de 3 a 6%, que é o que na prática acontece:

o Densidade – Os valores toleráveis partem desde 1,02 g/cm3, e

geralmente não atingem 1,10 g/cm3. Porém, a densidade corrente em

paredes-diafragma situa-se em torno de 1,05 g/cm3. O método de ensaio

utilizado é o “Densímetro”;

o Viscosidade – As suspensões aquosa de bentonite não são fluidos

newtonianos, que como nos corpos simplismente viscosos, os esforços de

corte são proporcionais ao gradiente das velocidades. Nestes fluidos

bentoníticos ( semelhantes aos corpos de Bingham)existe uma tensão

inicial de corte – a necessária para quebrar a rigidez – que é preciso

vencer para se fazer iniciar o movimento viscoso. A viscosidade deve ser

controlada para facilitar o bombeamento e a circulação da lama, diminuir

as perdas de carga e também permitir a regeneração (eliminação de

areias) processada a partir da centrifugação em ciclones e decantação.

Esta necessidade impõe limites práticos à viscosidade, que segundo a

NBR-6122, faz-se situar entre os valores de 30 a 90 segundos, medido

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pelo viscosímetro Cone Marsh, segundo o método de ensaio de Funil

Marsh. Essa viscosidade pode variar conforme os casos. São correntes

valores médios iniciais aproximados da ordem dos 35 segundos, que

podem subir para 45 segundos por efeito de contaminação ligeira por silte.

Fluidos não contaminados, com bentonitas de boa qualidade e boa

percentagem na suspensão aquosa, podem atingir valores de viscosidade

Marsh da ordem dos 60 segundos.O equipamento trata-se de um funil com

medidas normalizadas, onde se mede o tempo de escoamento de uma

determinada quantidade do fluido (946 cm3), comparando-a com o da

água, que a 20ºC é de 26 segundos;

o Teor de areia – Pode-se variar de acordo com os casos. Porém,

normalmente uma percentagem de silte ou areia não deve ultrapassar os

3%. Caso isto ocorra, obriga-se a fazer uma restituição ou substituição do

fluido. A eliminação dos fluidos pode ser feita em cones (ciclones) com

purgas de eliminação de areia seguida de decantação em tanque. O

método de ensaio é o “Baroid Sand Content”

o PH – Este valor deve situar-se entre 7 a 11. Uma elevação do PH para

além de 11 indica uma contaminação pelo cimento e possibilidades de

floculação por ruptura do equilíbrio eletrostática do sistema.

o Cake – A espessura da película impermeabilizante, formada na parede da

vala escavada, deve situar-se entre 1,0 a 2,0 mm. O método de ensaio é o

“Filter Press”

Além dessas características mínimas inerentes às caldas bentoniticas, exige-se

outras correções a fazer-se nelas como necessidade de reduzir o poder de filtração em

solos muito permeáveis, utilizando colmatantes diversos de ação obstrutiva, ou

aumentando a viscosidade por incorporação de argilas, o que obriga a correções com

produtos químicos dispersantes como fosfatos, tanato e metabisulfito de sódio.

Devemos também evitar a contaminação por água salgada ou gesso. Na

perfuração, em presença de água salgada ou de mar, deve-se utilizar bentonitas

especiais que podem causar perdas por filtração elevadas, mas o “cake” pode ser

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melhorado pela incorporação, embora dispendiosa, de suspensões coloidais orgânicas à

base de féculas e seus compostos.

Ocorre a necessidade de fabricar previamente os fluidos de bentonita, pelo menos

com um dia de antecedência de utilização, para que a hidratação da bentonita se possa

fazer em melhores condições. Agora, devido ao surgimento de modernos misturadores de

alto poder de agitação e das bombas de grande turbulência, permite-se reduzir esse

período, caso seja necessário.

4 Materiais constituintes das paredes diafragma

A fim de determinar os materiais constituintes das paredes moldadas em solo, elas

são classificadas em dois grandes grupos, tais como:

I. Paredes resistentes;

II. Paredes impermeabilizantes.

As paredes moldadas resistentes são aquelas constituídas, normalmente, por

concreto armado, cuja função é de conter taludes ou absorver os impulsos

provenientes de diferenças de cota (como no caso de obras marítimas), além de

simplesmente servir como fundação de estruturas. Para isso, utilizam-se o concreto

de cimento Portland comum com inertes de granulometria de reduzidas dimensões

(2,00 a 2,5 cm de dimensão máxima). Porém, antes se deve fazer um estudo em

laboratório ou centrais de concreto para a determinação dos materiais mais viáveis,

seja por motivos técnicos ou econômicos. Para a concretagem segundo a técnica de

concretos submersos, como ocorre em obras fluviais e marítimas, normalmente são

exigidos os concretos de 18 a 22,5 MPa. O concreto usado deve ter um consumo de

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cimento entre 350 a 400 Kg por metro cúbico, ser confeccionado com brita 1 e 2, além

de “slump” variando entre 18 e 22 centímetros. Deve-se também, fazer a analise da

água do meio onde vão ser executadas as paredes moldadas, pois estas condicionam

os tipos de concreto, de inertes, ou mesmo do cimento a se empregar.

Já as paredes moldadas contínuas impermeabilizantes, com a intenção de formar

cortinas mais ou menos estanques que constituam obstáculos a percolação ou

funcionem como cortinas de contenção de terrenos ou de solos altamente saturados

de água. São normalmente utilizadas em obras fluviais ou marítimas, desde obras de

regularização ou proteção da marginal dos cursos de água até impermeabilizações de

barragens em leitos aluvionares. Estas utilizam concretos, diferentes dos exigidos

para fins de resistência, com misturas plásticas, devido as deformações que as obras

vão sofrer, que devem levar em conta dois parâmetros : A permeabilidade e a

deformabilidade, obtidos por meio de ensaios de laboratório. Estas misturas são

formadas por materiais diversos, desde conglomerados de granulometria diversa, até

misturas de bentonita geleificada com argila e estabilizadas com cimento e aditivos

dispersantes ( silicato de sódio, por exemplo ), em proporções bem definidas e de

maneira a obter-se por meio de ensaios em laboratórios. Quando se utilizam argilas

com boa tixotropia, podem-se dispensar as bentonitas, utilizando-se apenas a mistura

de argila-cimento. Então, devem-se determinar, nas argilas, as mesmas propriedades

que as bentonitas devem possuir. Geralmente, conforme os diversos casos, podem

empregar-se conglomerados de cimento-betonita-argila e inertes finos(areia ou seixo).

As escolhas destes materiais dependem dos materiais disponíveis no local e outros

considerados de ordem técnica que imponham uma cortina com características

técnicas bem determinadas e que são função da obra. Normalmente, as misturas

mais utilizadas são as de argila-cimento, com ou sem areia e as de cimento-bentonita

igualmente com ou sem areia. Muitas vezes, emprega-se como material de

estanqueidade, uma mistura de cimento-bentonita (com ou sem argila). Muitas vezes,

ao próprio fluido de perfuração, como lama bentonitica, adiciona-se cimento em

quantidades tal que permita a mistura adquirir, algumas horas depois, a compacidade

requerida. Também, é correto o próprio fluido de escavação ser já a mistura de

cimento mais bentonita. Estes concretos são conglomerados plásticos submetidos a

esforços de compressão que se apresentam com possibilidades de deformação lenta

e resistências à compressão baixas. As paredes diafragma impermeabilizantes,

normalmente, são executadas sem que se tenha de recorrer aos tubos-junta, criando-

se assim uma melhor estanqueidade a cortina. E, nestes tipos de paredes moldadas

com concretos plásticos, tem de se ter um especial cuidado com todas as operações,

21

pois que, à concretagem e juntas mal executadas, vão corresponder locais de

eventuais passagens de água e, uma vez iniciado o movimento, a erosão progride, as

velocidades vão aumentando com novo aumento da erosão, e todo o fenômeno se

avoluma rapidamente, levando toda obra à ruína em curto espaço de tempo. Tem-se

de estar atento também, ao grau de permeabilidade, que não pode ser superior a

calculada, pois induz a distúrbios na obra e, se ela for pontual, numa zona ou noutra,

por defeito na execução da mistura plástica ou na sua colocação em obra, podem

provocar rupturas que por erosão do material, que se irão agravando com o passar do

tempo, pelo aumento das infiltrações, podendo levar ao colapso da obra. E a

resistência dos materiais constituintes da parede moldada deve ser escolhida de

acordo com as deformações a que ficarão sujeitos, devido a interação cortina-terreno,

acompanhando-as sem fissuração ou ruptura. Assim, a fissuração ou ruptura pode

originar um aumento da permeabilidade com risco de ruína da obra.

Para cada caso particular, a escolha detalhada das misturas e dos materiais que

devem constituir as paredes é uma tarefa primordial, que implica recorrer

continuamente aos conhecimentos de mecânica dos solos e rochas.

5 Campos de aplicações

Os campos de aplicações das técnicas de paredes-

diafrágma, de acordo com as suas funções, correspondem fundamentalmente a três

tipos de elementos estruturais, tais como:

I. Elementos tipo parede, fundamentalmente concebido com fins

resistentes;

II. Elementos tipo parede, fundamentalmente concebido com fins

de impermeabilização;

III. Elementos de fundação de estruturas.

As paredes moldadas, fundamentalmente concebidas para fins de resistências

dependem do tipo de terreno onde serão implantadas, e do tipo de obra que está sendo

requerida. Este tipo de paredes poderá ser engastado no solo do fundo da valas

(chamado de ficha), trabalhando com a consola livre (que são as paredes auto-portantes,

22

que suportam por si só os impulsos ativos do terreno e do lençol freático, logo que se

inicia a escavação, até o final da obra), ou engastadas no solo do fundo da vala e

também escorada ou atirantada no topo ou em outros níveis, como se pode ver na figura

8. A sua construção é iniciada com a construção da parede moldada enterrada no solo,

ao longo de todo o contorno, em planta, a se construir. Em seguida, começa a escavar

até um nível compatível com a capacidade que a parede possui de, por si só, fazer face

aos impulsos mobilizados, através de uma ficha. A fim de suportar tais impulsos, em

alturas superiores a 5 ou 6 metros, dependendo do tipo do terreno e obra, as estruturas

das paredes auto-portantes começam a ser anti-econômicas. Para fugir de tais

desperdícios, recorre-se a outros métodos executivos na construção de paredes

moldadas para tais finalidades, tais como: Escoramento com taludes provisórios;

Escoramentos com lajes do edifício; Construção simultânea descendente e ascendente;

Paredes com linhas de ancoragens travadas com vigas de coroamento, como se pode

ver nas figuras 9, 10 e 11. Então, para alturas maiores que 5 ou 6 metros, dependendo

do caso, pode-se recorrer, por exemplo, a instalação de uma linha de ancoragens, que ao

finalizar, prossegue-se com a escavação já iniciada, a partir desta linha de ancoragem.

Os elementos de ancoragem são obtidos furando o terreno e introduzindo cabos de aço

especial, nas extremidades dos quais serão injetados argamassa a pressão determinada

em projeto. Observa-se ainda, que na maioria dos casos, estas ancoragens são

provisórias, pois, uma vez construído todo o edifício, podem ser abandonadas ou

cortadas. Também, observou-se que, normalmente, o estabelecimento de ancoragens

nos terrenos vizinhos não oferecem problemas de danos aos elementos vizinhos já

existentes, pois, a furação para a ancoragem vai ser feita, em via de regra, abaixo das

profundidades destas fundações, dos coletores de água ou canalizações. Então,

conjugando níveis de escavação e instalação de fiadas de ancoragens, o desmonte do

material vai sendo levado até a cota desejada, deixando o interior do recinto

completamente livre para execuções, não condicionada, de estruturas internas e suas

fundações, pilares e placas, os quais são totalmente independentes da parede diafragma.

Podem-se citar casos típicos de paredes moldadas para fins de resistência realizada com

a utilização dos processos executivos acima citados, que são as construções com o

desenvolvimento linear como é o caso de túneis, passagens subterrâneas, parques de

estacionamentos subterrâneos, galerias de esgoto, e outras similares, como se pode ver

nas figuras 11, 13 e 14 . De um modo geral, nesses casos, a própria parede moldada

começa por servir como estrutura de suporte que permite a realização de escavação,

acabando por ser integrada na estrutura global, e constituindo elemento resistente da

construção em questão. Porém, na execução dessas citadas obras, uma vez executadas

as paredes moldadas, se à distância entre estas não permitir a construção de lajes

23

vencendo o vão completo, serão executadas, com o mesmo equipamento das paredes,

escavações para colocação de pilares metálicos ou pré-moldados que serão concretados

em sua parte inferior, constituindo-se, assim, uma espécie de estaca. Seguidamente, e

com apoio na parede, e nesses pilares intermediários, é construída a primeira laje, cerca

do piso térreo. A concretagem desta placa deixará, no entanto, espaços por concretar, a

fim de que seja possível a escavação das terras subjacentes. Ao mesmo tempo, poderá

iniciar-se a construção em elevação, prosseguindo a escavação, e sucessivas

concretagens dos vários pisos das caves. A concretagem destes pisos pode fazer-se,

começando por escavar o terreno (depois de construída a primeira placa cerca da cota

“zero”) até a profundidade de cerca de 4 a 5 metros, após o que, é montado o molde,

com estrutura suficiente e com taipais pré-fabricados, suspensos por meio de cabos da

placa anteriormente executada. Montada a armadura, procede-se então a concretagem,

deixando abertas para que a escavação subjacente prossiga de novo. Atingida a cota

suficiente para nova placa, procede-se a descofragem da placa superior, antes

executada, fazendo simplesmente baixar o cimbre e o molde, operação que é feita

facilmente, desde que a descida por meio dos cabos seja feita por guincho ou outros

aparelhos semelhantes. Entretanto, os trabalhos de construção em elevação prosseguem

normalmente, á medida que, sucessivamente, prosseguem os trabalhos descendentes,

sempre com o mesmo molde, e com montagens e desmontagens rápidas. Ao efetuar a

concretagem das placas, há que deixar livres as zonas dos cabos, envolvendo-as com

moldes de meio-tubos de aço, cortiça, poliestireno expandido, etc.

24

Origem: Livro Paredes Moldadas do seminário em Lisboa

Figura 8

25


Figura 9

26

Origem do livro Paredes Moldadas do

seminário em Lisboa

Figura 10

27

Origem da Revista Técne n° 37 de Nv/Dez 1998

Figura 11


Figura 12

28

Origem do livro Paredes Moldadas do seminário em Lisboa

Figura 13

Dentre outros processos de construção de paredes moldadas auto-portantes com

fins de resistência, cabe ressaltar o processo com contrafortes, como se pode ver na

figura 8. Este evita, em muitos casos, escoramentos ou tirantes, e permite uma

escavação franca e total do interior.

Outro processo de execução de paredes moldadas com o fim de resistência, cabe

ressaltar, são as paredes escoradas com taludes provisórios , como se pode ver na figura

9, que logo ao iniciar-se a escavação em torno de todo comprimento da parede, ou

parcialmente, serão deixados prismas de terreno que funcionam como escoras. Isso

reduz a carga a ser suportada pela parede diafragma. Então, a construção do edifício

poderá seguir-se sem problemas, sendo retirados os prismas de terreno, uma vez que se

tenham já construído lajes do edifício, que possam funcionar como escoras dessa

parede.

Seja qual for à maneira de levar a efeito a construção das paredes moldadas e o

conjunto da obra, haverá, em terrenos com água, que prever o modo de funcionamento

da laje de fundo, pois, achando-se esta submetida a pressões hidrostáticas que originam

29

impulsos de baixo para cima, haverá que prever amarrações especiais, podendo

funcionar indiferentemente como estaca ou tirante. O mesmo acontece quando o projeto

prevê pilares interiores, pois só a determinada altura da obra, quando o peso próprio das

estruturas for maior que o impulso, os apoios começam a trabalhar à compressão, sendo,

pois, igualmente, necessário prevê-los fundados sobre ancoragem-estaca, na sua fase

inicial, como se pode ver na figura 14, que mostra um edifício construído sobre estaca

Tubfix.

Origem do livro Paredes Moldadas do seminário

em Lisboa

Figura 14

30

É bom saber, que é necessário garantir a ligação dos vários elementos de

concreto armado, lajes e vigas, à parede moldada armada, já construída, em todos

processos de construção referidos acima.

Agora, para o segundo tipo de aplicação citado, concebe-se a parede moldada

para fins unicamente de cortar a percolação de água num dado terreno, sendo

impermeabilizante e não armada, como relata o texto de estudo de caso da barragem de

Quiminha, que segue-se neste trabalho de monografia. Trata-se de um elemento de

construção que vai funcionar encaixado no solo, aonde é construído. Para esses casos,

nos que não se exige elevada resistência mecânica, recorre-se com freqüência a

misturas de cimento e argila com auto-endurecimento. Assim, todo material da mistura de

perfuração constituirá a parede diafragma. A construção de barragens de terra em solos

permeáveis é um caso típico de paredes moldadas como corta-águas.Também, pode-se

obter uma parede desempenhando as duas funções, de resistência mecânica e de

impermeabilização. Estes tipos de paredes moldadas são encontrados em obras

hidráulicas, açudes ou barragens, e ficam, normalmente, submetidas a pressões

horizontais provenientes de diferenças entre as cotas de armazenamento ou de montante

e a cota de jusante. Devido igualmente aos assentos, e embora mesmo não se apoiando

no firme rochoso ou em camadas consistentes, as paredes ficam igualmente submetidas

a compressões, com problemas suplementares de flexões parasitas (encurvadura

essencial). Estes assentamentos implicam deslocamentos verticais e horizontais (estes

com valores da ordem de 0,4 a 0,5 dos valores verticais) e a formação de flechas além do

admissível, originando-se fissuração e possibilidade de percolação perniciosa que pode

levar a situações de ruptura graves. Naturalmente, as paredes moldadas não podem ser

consideradas, nestes casos, como um órgão independente que possua as características

de uma placa apoiada, em cima e em baixo, em suportes rígidos. Uma parede moldada

impermeável submetida aos esforços referidos, terá que se adaptar ao conjunto formado

pelo corpo da barragem e pelo solo de fundação devendo ter a capacidade para suportar

as deformações gerais criadas pelo novo diagrama triaxial de tensões, não só durante as

várias fases de construção da obra, até à conclusão, como ainda durante os vários

regimes de carga hidráulica proveniente das variações de níveis a montante e jusante, o

que implica que todo o comportamento da parede deva ser analisado pelos métodos da

mecânica dos solos, de maneira a avaliar o regime de tensões e escolher a resistência

dos materiais de enchimento ou constituição da cortina, em função destas informações.

E por fim, um terceiro tipo de elemento estrutural em cuja construção se recorre à

técnica das paredes moldadas é o que se relaciona com a execução de elementos de

31

fundações de estruturas, denominadas estacas “barretes”, que têm as dimensões na

ordem de 0,4 a 0,8 metros de largura e 2 a 5 metros de comprimento, permitindo a

construção de geometrias mais complexas como em T , L,I,H,U,etc, como se pode

observar na figura 16. Trata-se de elementos de grande rigidez e de grande momento de

inércia. São, portanto, uma estaca com formas variadas, que podem transmitir ao terreno

cargas apreciáveis, da ordem de vários milhares de toneladas, sejam as cargas verticais,

horizontais ou mesmo momentos, desde que eles sejam convenientemente orientados.

Essa grande capacidade de carga acontece devido ao atrito lateral destes elementos de

fundação, que possuem uma grande área lateral de atrito com o solo. Estes elementos

têm grandes vantagens em certos casos, quando em comparação com as estacas

convencionais que têm grande comprimento e são esbeltas, e têm uma pequena área em

contato com o solo, proporcional ao seu comprimento total. Assim, estas estacas esbeltas

trabalham por atrito de ponta (neste caso, o atrito lateral é insignificante e não é, portanto,

determinante). Então, há casos em que, devido às elevadas cargas, não se torna viável

fundar sobre estacas, o que obrigaria a construção de um grande número delas e com

maciços de ligação maiores que a área de construção. Há casos, em que, somente com

elementos de parede moldados no solo, estacas barretes, se tem conseguido suportar as

cargas elevadas advindas de estruturas industriais, como ilustra a figura 16.


em Lisboa

Figura 15

32


em Lisboa

Figura 16

6 Paredes-diafragma pré-moldadas

As placas pré-moldadas de concreto armado são executadas em unidade

industrial, fora da obra, podendo obter assim uma melhor qualidade do concreto, uma

maior precisão do posicionamento da armadura e uma melhor aparência e acabamento

do que as paredes contínuas moldadas ``in loco``. Isso proporciona menores gastos

com concreto, por serem menos espessas e poderem ser mais eficientemente dosados

que nas paredes moldadas ``in loco``.

Outras vantagens das paredes pré-moldadas são:

Melhores possibilidades de se executar juntas que possam resolver de maneira

praticamente absoluta os problemas de impermeabilização. A geometria das

juntas, muitas vezes com endentados, com ou sem meias-canas, permite, se for

necessário, proceder a injeções suplementares de produtos suficientemente

impermeabilizantes. Também há que se dizer que a calda auto-endurecida com

que se enche a vala depois da colocação dos painéis é por si só um produto

impermeabilizante, que envolve toda a parede – Ver figura 1;

33

Possibilidade de incorporar a parede, com todo o rigor, todos os dispositivos que

sirvam a arquitetura da construção;

Possibilidade de, com todo o rigor, trazer já, convenientemente terminadas, as

cabeças e placas de apoio de eventuais ancoragens a serem executadas;

Facilidade em serem decoradas com relevos, desenhos ou figuras que quebrem a

monotonia das superfícies lisas.

As desvantagens são que necessitam de transportes muito dispendiosos e de

equipamentos de descarga possantes. Além disso, existem limitações com relação ao

comprimento das placas pré-moldadas. Então, quando a altura de escavação for muito

grande, pode-se executar a parede diafragma mista, onde o trecho inferior é moldado no

terreno e o trecho superior pré-moldado, para assim proporcionar as vantagens de melhor

aparência e acabamento, como se pode ver na figura 1.

7 Sistemas de perfuração

Existem basicamente dois tipos de equipamentos que executam a escavação das

valas das paredes moldadas. Um deles utiliza a técnica de escavação por circulação

inversa, e outro a técnica de baldes de maxilas suspensos ou guiados.

7.1 Escavação por circulação inversa

A técnica de abertura de valas por circulação inversa é realizada com a utilização

de um trépano, ou de uma broca rotativa, ou de um aparelho misto, os quais provocam o

desmonte do terreno. Já a remoção dos produtos da escavação é feita por um sistema de

circulação forçada. Uma vez removidos todos os produtos da escavação, parte-se para à

separação entre a calda e os produtos da escavação, seguida de sua posterior

reutilização.

O trépano, geralmente circular, trabalha suspenso de dois cabos, executando um

desmonte por percussão. Ele é ligado a uma haste tubular integrada nos sistema de

circulação forçada. Já a broca executa o desmonte do solo por rotação, podendo a

ferramenta variar desde um conjunto simples de dentes e pás, para terrenos brandos, até

34

sistemas complexos de roletes de dentes duríssimos que podem perfurar camadas

rochosas. O sistema de broca rotativa é mais eficiente e mais rápido que o trépano, no

entanto, tem maiores dificuldades de concretização e manutenção, já que exige mesas

rotativas e juntas móveis perfeitamente estanques. Existem também os sistemas mistos,

que incluem percussão e rotação, usufruindo parcialmente das vantagens e

desvantagens dos dois sistemas.

Através do sistema de circulação forçada, os produtos da escavação são retirados

da vala por uma corrente forçada, após o seu desmonte. E há sempre um aparelho de

corte ligado a extremidade da barra tubular, por onde entra o fluido de perfuração e

também saem este mesmo fluido somado aos produtos da escavação, como é o caso da

circulação inversa. Já na circulação direta, o fluido mais os produtos da escavação saem

por outro campo, que não o da barra tubular de entrada do fluido de perfuração. O critério

de escolha de um método de circulação forçada direta ou inversa é fundamentalmente a

comparação das velocidades de escoamento do fluido no interior da barra tubular e no

exterior desta. Os métodos que provocam a circulação forçada são fundamentalmente

dois, tais quais:

O emulsor de ar comprimido (conhecido como “air-lift” );

Por bombeamento.

No primeiro caso, provoca-se a injeção de ar comprimido junto a

boca inferior da barra tubular. Esta injeção emulsiona a calda bentonitica contida na

coluna, baixando a sua densidade. O desequilíbrio entre as pressões da calda leve no

interior da coluna, e a calda pesada no exterior provoca uma corrente de circulação. Este

sistema só proporciona bom resultado a partir de uma certa profundidade, quando a

diferença de densidade origina uma força ascensional de certo valor, como ilustra na

figura 17. Para profundidades não excessivas, o bombeamento, que é visto na figura 18,

gera melhores rendimentos. A partir deste ponto, as perdas de carga do circuito começam

a exigirem grandes potências para as bombas. Tem como inconvenientes a necessidade

de um sistema complexo ( bomba de vácuo e depósitos auxiliares) e a dificuldade de

manter a estanqueidade do circuito hidráulico. A resolução destes produtos está,

entretanto, bastante avançada, a ponto de o bombeamento ser atualmente, o sistema

mais utilizado.

35


Figura 17

36


Figura 18

37

A separação da calda e dos produtos da escavação se dá pelos sistemas

mecânicos denominados crivos e desarenadores de ciclone, como se vê nas figuras 19,

20 e 21 para que possa realizar a separação da calda e dos produtos da escavação.

Estes sistemas são complementados por tanques de decantação onde a calda sofre uma

limpeza adicional.

38


Figura 19

39


Figura 20

40


em Lisboa

Figura 21

7.2 Escavação com Baldes de Maxilas

E o equipamento mais utilizado, composto de uma só ferramenta para desmonte e

remoção do terreno escavado das valas das paredes moldada. Existem diversos modelos

e tipos de baldes de maxilas, diferindo quanto ao sistema de manobra, a forma

geométrica das maxilas e ao sistema de guiamento do balde de maxilas.

41


em Lisboa.

Figura 22

7.3 Sistemas de Manobras

7.3.1 Manobra por meio de cabos

Este sistema exige que a maquina de suspensão seja provida de dois cabos

independentes. Um para suspender o balde e outro para comando das maxilas. Estes

equipamentos são pesados, porém as máquinas têm a capacidade suficiente para

suspender tais cargas pelos cabos, através de dois guinchos. Estes baldes têm a

vantagem da sua robustez, sendo um equipamento forte e resistente para escavar, com

pouca possibilidade de avaria. Além disso, serve para demolir e transportar o material

escavado para fora da vala. A desvantagem surge por ter a calda bentonitica uma certa

quantidade de areia em suspensão, que atua como material abrasivo que desgasta os

cabos e os sistemas de roldanas e articulações correspondentes, provocando avarias.

42

7.3.2 Manobra por meio de baldes hidráulicos

São baldes, através dos quais a manobra das maxilas é efetuada por meio de

macacos hidráulicos, acionados por uma bomba, comandada do exterior. Exige-se

apenas um cabo para suspensão do balde, reduzindo-se, portanto, as avarias

ocasionadas pela erosão da areia. No entanto, é menos robusta que o balde suspenso

por dois cabos. Apresenta uma desvantagem,que é surgimento de problemas

relacionados com a alimentação de óleo aos macacos hidráulicos.

7.3.3 Manobra por meio de baldes eletro-hidráulico

São baldes com sistemas de manobras mais complexos, possuindo-o no próprio

corpo da bomba hidráulica. São muito mais sensíveis na manobra do que os sistemas

anteriores. Podem ser dotadas de placas laterais que, movidas por macacos hidráulicos,

se apóiam nas paredes da vala, facilitando o guiamento e permitindo bloquear o balde

durante o fecho das maxilas.

7.4 Sistema de Guiamento

Todas as paredes da vala devem estar com o prumo perfeito, para boa execução

da parede-moldada. Se o balde de maxilas não for dotado de um sistema de guiamento,

terá tendência para procurar os caminhos mais fáceis.

7.4.1 Guiamento geométrico

É o tipo de guiamento em que o balde de maxilas se guia a si próprio ou é guiado

pela parte da vala já aberta. Significa que os baldes são livres.

7.4.2 Guiamento por barra rígida :

É o sistema em que o balde é guiado por uma barra

de nome Kelly, de grande rigidez, que trabalha no guiamento ligado a maquina de

suspensão. A manobra neste sistema é muito mais fácil do que no dos baldes

43

livres – Guiamento geométrico-, porém as deformações do Kelly e deslocamentos

da própria máquina de suspensão não evitam os desvios, particularmente em

valas profundas.

7.4.3 Guiamento por peças pré-posicionadas

É o sistema que faz o guiamento do balde de maxilas através de estacas de

concreto previamente executadas ou perfis metálicos cravados, os quais serão

incorporados na parede. Este sistema depende de uma correta implantação dos

elementos de guiamento, permitindo obter vantagens interessantes, incluindo a

construção de paredes inclinadas.

7.4.4 Outros

Existem outros sistemas como o tipo retro-escavadeira, escavadora frontal com

mastro-guia, cadeia de baldes, serra circular, e outros mais.

7.4.5 Considerações finais

Os rendimentos de perfuração dos vários tipos de equipamentos de perfuração

variam muito com a constituição do terreno. Em solos argilosos brandos ou areias, o

rendimento horário pode ultrapassar os 10 m² de parede por hora e é com estes valores

que podem ser determinados o prazo de uma obra, já que as operações de enchimento

com lama ou concretagem de cada painel são operações que, mais rápidas, não

pertencem, normalmente, a linha crítica do programa. Porém, os sistemas de baldes de

maxilas dão melhores rendimentos e conduzem a menores custos na execução de valas

não muito profundas e em terrenos fáceis. Já a circulação inversa toma a vantagem em

escavações a grandes profundidades e em terrenos difíceis, com intercalações rochosas

ou muito compactas. Os sistemas de circulação inversa permitem maior liberdade na

fixação do comprimento das valas.

Também, é importante lembrar que os dois sistemas fundamentais, circulação

inversa ou baldes de maxilas – guiados (Kelly) ou suspensos por cabos – operados por

gruas sobre lagartas, refere-se que as máquinas de circulação inversa são máquinas que

44

se deslocam sobre carris, como se vê na figura 44, paralelamente a parede moldada a

construir; A execução com recurso a baldes guiados – Kelly-( ilustrado na figura 23) ou

baldes pesados suspensos, necessita de plataformas de trabalho que permitam o

movimento e o posicionamento da grua.

Origem do livro Paredes Moldadas do seminário em

Lisboa

A 1ª figura, de cima para baixo, se refere à balde guiado – Kelly

Figura 23

45

8 Fases construtivas das paredes diafragmas

8.1 Seqüência construtiva

1ª) Trabalhos preliminares

É possível esquematizar a seqüência das fases de execução duma parede

moldada, mesmo que pormenores sejam diferentes de caso para caso, de acordo com as

condições particulares de cada obra.

Primeiro define-se em planta a localização da parede moldada e depois se

procura detectar todas as interferências na obra, assinalando-se as possíveis

canalizações existentes, condutores e cabos elétricos que atravessam o perímetro da

parede diafragma, e providenciar para que fiquem fora de serviço e sejam desviadas ou

desmontadas. Deve-se fazer o reconhecimento de todos os obstáculos na zona de

escavação da parede, especialmente no que diz respeito a fundações antigas ou

materiais constituintes de aterros. Então, detectado o obstáculo deve-se proceder com a

demolição destes, recorrendo eventualmente a uma escavação prévia da obra. Também

é necessário verificar a existência de cabos elétricos aéreos que possam ser tocados

pelas gruas ou equipamentos utilizados na escavação, providenciando o seu respectivo

desvio. Normalmente, a cota necessária em altura deve ser igual ao valor da

profundidade da parede diafragma acrescido de mais alguns metros (2 a 3 metros,

conforme o equipamento).

Independentemente das iniciativas tomadas na fase de concepção do projeto, é

de boa prática vistoriar os eventuais edifícios anexos, conhecer o respectivo tipo de

construção e o seu estado de conservação. E também conveniente averiguar o tipo,

estado de conservação, profundidade e forma das fundações dos edifícios vizinhos. Esta

averiguação pode ser feita através de poços de inspeção.

2ª) Escavação prévia eventual

Após a definição do local, começa-se a executar uma pequena trincheira ao longo

de todo o perímetro da parede diafragma a ser executada, para facilitar a instalação dos

muros-guia, os quais servirão para melhor direcionarem os equipamentos na escavação.

Então, torna-se necessário ficar atento e preparado para encarar problemas de esgoto,

de águas de chuva e outras, preparando a drenagem das águas subterrâneas e de

chuva. Também, deve-se estar atento para as dificuldades que elas criam para a

46

movimentação dos equipamentos. E, a execução desta operação pode originar

problemas na execução dos muros-guia, caso a superfície do terreno escavado se

apresentar depois muito remexida pelo equipamento de escavação.

A cota da escavação prevista deve ser condicionada pelo nível de uma eventual

superfície freática aqüífera. E sempre de boa norma deixar a maior distância possível

entre a cota do fluido e a cota da plataforma de trabalho que vai ser a cota do coroamento

dos muros-guia. Em casos correntes é conveniente que essa distância não seja inferior a

1,00 metro. Quando se trata de aterros pouco consistentes ou de materiais com coesão

reduzida, essa distância terá de ser aumentada para 2 ou 3 metros, ou ainda para mais

se houver escoamento da camada aqüífera.

Nos casos de obras hidráulicas, fundações de pilares ou cortinas de barragens em

rios com leitos permeáveis (areia), e em muitos outros casos em que o nível freático se

apresenta elevado, a escavação prévia não tem sentido e o que há que procurar e

estabelecer plataformas de trabalho a cotas suficientemente altas (2,50 a 3,50 metros a

partir da cota máxima da água), como garantia contra cheias e possibilidades de criar um

diferencial de pressão de bentonita-água, dentro e fora da vala da parede moldada,

suficiente para facilitar a filtração da calda de perfuração e o estabelecimento do “cake”.

Alturas muito reduzidas da plataforma de trabalho em relação ao nível de água,

especialmente quando há percolação, podem levar a acidentes graves como

desmoronamento de toda vala com afundamento do material de escavação e pessoal de

operação.

3ª) Instalação das Muretas-Guia

Para definir o comprimento dos painéis devem-se observar as seguintes

condicionantes:

o A geologia do terreno, as cargas do equipamento perfurante e das fundações dos

edifícios anexos definem a estabilidade da vala escavada;

o O volume máximo do painel a ser escavado e condicionado ao volume de

concreto que se pode colocar em obra. Então, o volume da vala não deverá ser

superior a 3 ou 4 vezes o volume de concreto que é possível colocar na tremonha

do tubo de concretagem;

47

o O peso da armadura, que também condiciona o comprimento do painel, pois o seu

peso é de acordo com a capacidade da grua, tanto no que diz respeito a altura

como em relação a capacidade elevatório e estabilidade no transporte com a

carga suspensa.

Após a escavação das trincheiras ao longo do perímetro da parede diafragma, os

taludes verticais desta escavação são protegidos com pequenos muros de concreto

denominados de muretas-guia. Estas servem para definir o perímetro da obra, e guiar o

equipamento ( “Clam-shell”)na escavação e criar uma espécie de canal para condução

da suspensão bentonitica durante a operação de escavação.

A execução dos painéis deverá ser feita alternadamente, segundo a técnica usual.

Deverá assegurar periodicamente a verticalidade da perfuração. Nos equipamentos de

mastro (Kelly), visto na figura 23, deve-se procurar que o equipamento assente sobre

uma base relativamente firme e que o mastro seja aprumado recorrendo a fio de prumo

ou nível. Nos equipamentos que utilizam baldes pesados suspensos por cabos ou que

utilizam circulação inversa, importa manobrar com os necessários cuidados para

assegurar a verticalidade da perfuração. São, no entanto, permitidos desvios da ordem

de 1% para menos ou para mais, mas os limites exatos devem ser condicionados ao tipo

de obra, existência de paredes interiores suplementares, acabamentos das

superfícies,etc. Durante a escavação é imperioso observar atentamente o nível do fluido

de perfuração e assegurar-se que não há perda através da vala ou no contorno do muro-

guia. Em certas obras, onde a bentonita ou fluido de perfuração pode filtrar-se

rapidamente para camadas mais profundas do solo, baixando rapidamente com o nível

deste fluido, poderá ocasionar um acidente de proporções inusitadas. Então, durante a

execução da escavação deverá proceder-se a observação do terreno escavado,

confrontando-o com o relatório de prospecção geotécnica. Será muito útil a recolha de

amostras que serão conservadas até o final da obra. Sempre que precise proceder a

perfuração de camadas duras, haverá que recorrer ao emprego de trépano. As camadas

duras ou obstáculos (restos de fundações antigas ou anexas) devem, de preferência,

serem demolidas e retiradas quando da execução da escavação prévia ou da construção

dos muros-guia.

Deve-se, tanto lateralmente como em profundidade, não remexer o terreno,

evitando reposições de terras. Caso isso não seja possível evitar, deverá optar-se por

formas de muros guia em formato L, não dispensando uma reposição de terras bem

48

compactada e o recurso, muitas vezes, a materiais mais argilosos de maneira a obter

melhores compactações.

As superfícies pré-moldadas das muretas-guia devem ficar bem desempenadas e

alinhadas, não sendo aceitável diferenças superiores a 3 ou 5 cm. A distância entre os

muros-guia deve corresponder a espessura teórica da parede, acrescida de poucos

centímetros (2 a 3 cm) por banda ou face, para facilitar o trabalho da ferramenta.

A construção destes muros processar-se-á por painéis, procurando-se ainda

manter um nivelamento rigoroso de todo o coroamento. À medida que se vai procedendo

a descofragem, as duas paredes dos muros-guia devem ser escoradas uma contra a

outra a intervalos regulares. Este escoramento é sempre mantido, até a execução de

cada parede moldada.

A altura das muretas-guia deve ser tal que impeça que as flutuações do nível da

calda originada pelas operações de escavação, não provocando nem o seu transbordo e

nem a sua descida para cotas inferiores à da base dos muros. No primeiro caso, causaria

uma perda de calda enquanto que no segundo, as sucessivas flutuações em zona não

protegida da escavação poderiam originar com facilidade desmoronamentos que

acabariam por arrastar a ruína dos próprios muros. Normalmente, a altura da mureta

varia entre 1,00 a 1,50 metro.

4ª)Montagem do sistema de preparação, distribuição e de eventual recuperação da calda:

Inicialmente, devem-se fazer estudos laboratoriais prévios a fim de definir qual a

constituição da calda que deve ser utilizada na escavação da vala. Para isso, não se

pode perder de vista o tipo do terreno onde realizar-se-á a escavação, além da natureza

dos materiais argilosos de empréstimos vizinhos, os quais poderão eventualmente ser

incorporados na própria calda.

Para que as escavações possam ser realizadas em boas condições é necessário

que as lamas desempenhem satisfatoriamente funções, tais como:

o Suportar a escavação;

o Permanecer na escavação sem que se verifiquem perdas sistemáticas

para o interior do solo;

49

o Manter suspenso os detritos da escavação impedindo a sua deposição no

fundo da escavação;

o Permitir uma fácil substituição pelo concreto sem que restem no final

qualquer camada ou bolsada no seu interior;

o Permitir por peneiração, sedimentação ou qualquer outro processo a

separação dos detritos de forma a tornar possível posterior re-utilização;

o Ser facilmente bombeada.

A satisfação conjunta destes requisitos é laboriosa, uma vez que alguns deles são

opostos. Assim, por exemplo, as pressões hidrostáticas, com que se conta para efeitos

estabilizadores da escavação, e a capacidade em manter suspensos os detritos, serão

melhorados à medida que as lamas se tornam mais densas. Porém, para melhor se

processar, quer a sua substituição, quer as operações de bombeamento, convém que

elas sejam as mais fluidas possíveis.

A escolha do tipo de bentonita deve ser feito em função da natureza química da

água do terreno (ou da água de utilização) e das quantidades tixotrópicas respectivas.

Além de estudos feitos preliminarmente para definir a mistura, há que se verificar

periodicamente se os valores obtidos em estaleiro estão dentro das tolerâncias admitidas

para os valores pré-fixados. Esta verificação deve ser feita principalmente quando se quer

re-utilizar as lamas, e também momentos antes do bombeamento do concreto para a

vala, pois uma contaminação forte pode obrigar a substituição do fluido antes da

concretagem. Também, um mesmo cuidado haverá que ser tomado no decurso da

concretagem, pois uma bentonita contaminada dificulta esta concretagem, ou gera

sintomas de concretagem mal executada. Uma bentonita é considerada contaminada

quando, de entre outras perturbações de ordem diversa, se apresentar com elevado teor

de areia, PH alterado, densidade exagerada, baixa viscosidade e decantação rápida (

reduzida tixotropia ). Por estes motivos é de praxe realizar, principalmente nesses ditos

instantes, determinações sistemáticas de diversas grandezas, tais como:

- Densidade;

50

- Viscosidade;

- Resistência do gel;

- PH;

- Percentagem de areia.

As exigências para cada caso serão eventualmente diversas, de acordo

com a particularidade de cada obra, cabendo aos responsáveis a definição dos

limites e valores exigíveis dessas ditas grandezas. Se em algumas obras as

determinações referidas podem ser dispensadas, existem outras em que devem

ser obrigatórias no todo ou em parte.

A freqüência com que se devem ser feitas os controles dessas grandezas a

se efetuar depende ainda do sistema de perfuração utilizado.

No caso do emprego de fluidos ou misturas auto-endurecíveis com base

em cimento, os controles a efetuar serão definidos através dos ensaios

laboratoriais que levaram ao estudo da mistura a aplicar. Este caso ocorre em

paredes de conglomerados plásticos servindo de cortinas de impermeabilização.

Pode-se dizer que o processo construtivo das paredes moldadas é

aplicável a qualquer tipo de solo desde que o equipamento de escavação, e

principalmente, e a natureza da lama de escavação sejam corretamente

escolhidos. Para que se tenha uma idéia da gama de variações da constituição

das lamas face à natureza do terreno, podem-se verificar os exemplos descritos

logo abaixo:

I. Para solos com permeabilidade até 0,1 a 0,01 cm/s é

suficiente adaptar suspensões de bentonita com

concentrações da ordem de 4 a 6%;

51

II. Para solos de permeabilidades superiores pode-se

aumentar a concentração da suspensão até 12%, não

podendo ir além disto;

III. Em casos excepcionais em que, mesmo para esta

concentração, a suspensão não é retida na escavação,

usam-se aditivos destinados a atuar por diversas formas,

tais como:

- Materiais destinados a provocar diretamente a

obstrução dos poros do solo (argilas, siltes ou

mesmo areias);

- Materiais que provocam a floculação da

bentonita(aluminato de potássio, cloreto de

alumínio e cálcio);

- Materiais que por ligação às partículas do solo

vão diminuindo os diâmetros dos poros

(cimento);

- Materiais fibrosos que vão criando redes nos

poros de maiores dimensões, a partir das quais

se torna mais fácil à obstrução (plantas fibrosas e

fibras sintéticas).

Ao definir-se a constituição da lama, é necessário dispor de todo o sistema

de preparação da mistura. Ele é formado fundamentalmente por reservatórios

providos de agitadores mecânicos, misturadores, no interior dos quais são

lançadas as quantidades previamente fixadas de cada material constituinte. Estes

são em seguida, misturados mediante a ação dos agitadores de forma a constituir-

se uma suspensão homogênea, e posteriormente armazenada em tanques. A

capacidade dos tanques deverá ser dimensionada de acordo com o volume de

uma vala elementar, de maneira a poder dispor da quantidade necessária para

perfurar e proceder a uma substituição completa da bentonita. Para evitar que as

52

partículas de argila formem estruturas, o que prejudicaria a bombeamento e o

papel a desempenhar pela suspensão no interior da escavação, mantém-se

ininterruptamente a agitação da mistura até se proceder a bombeamento para a

zona de escavação.

Para manter o nível da calda sempre constante deve-se regular a

alimentação de calda para o interior da escavação em função do ritmo da própria

escavação.

Um outro sistema destinado à recuperação da já utilizada calda na

escavação é habitual ser associado ao de preparação da calda, a fim de

possibilitar a posterior re-utilização da mesma. Trata-se de tanques, onde a calda

já utilizada é recolhida, para então procurar fazer a separação dos detritos

provenientes da escavação. Estes tanques regeneradores devem estar munidos

de crivos, vértices e decantadores que permitam eliminar eficazmente as areias

suspensas. O custo da bentonita é elevado, principalmente nos países onde não

existe esse material, justificando assim a sua re-utilização. A não ser que não

possa se dispor de espaço suficiente para o depósito da lama já utilizada, como

acontece em zonas urbanas com alta densidade demográfica.

53

Transparência do professor Dalmo

Figura 24

54

5ª) Escavação com simultâneo preenchimento com lama bentonitica até a

profundidade de projeto:

Depois de construída as muretas-guia e posto para funcionar o sistema de

alimentação da calda, parte-se para realização da escavação, simultaneamente

ao preenchimento com lama bentonitica. A escavação é feita parceladamente, em

painéis de dimensões calculadas para cada caso em questão. Primeiramente,

pode-se dizer que a altura da parede é dado do problema fornecido ao construtor,

em função da natureza do terreno e a finalidade a que a parede se destina,

podendo atingir profundidades de 45 metros, dependendo dos terrenos. Para o

calculista, com auxílio de uma casa especializada em projetos e execução de

paredes moldadas, definir em projeto o modo de execução das paredes moldadas,

os locais dos furos e as profundidades a se atingir é necessário antes verificar as

informações sobre a geologia local onde será implantada a obra. Deverá, então, a

casa especializada mais o calculista, estabelecer um programa de sondagem.

Será também definido o tipo de montagem que deverá ser contínua, a obter com

sonda rotativa, e, para obras mais importantes, recolhendo amostras intactas que,

em laboratório, servirão para a execução de ensaios com vista a determinação

dos parâmetros indispensáveis ao estabelecimento das bases de cálculo.

Também se fornece ao construtor dado como a largura da parede, que é

fixada em função da finalidade a que se destina. Porém, é preciso estar atento às

dimensões dos equipamentos de escavação disponível, pois, é em função dele

que será dimensionada a espessura da parede. Então, os valores a serem

adotados não são flexíveis uma vez que está amarrada aos equipamentos

comercializados, com valores que vai de 0,60 a 0,80 cm. Também, quanto à

espessura da parede, não se podem adotar valores maiores que 1,5 metros, uma

vez que os equipamentos tornar-se-iam demasiadamente pesados e

conseqüentemente de difícil manobra. Também, não se poderiam adotar valores

inferiores a 50 cm, porque o equipamento necessita de um mínimo de robustez e

de peso. Além disso, e para o caso de se tratar de paredes resistentes, a

colocação das armaduras e as operações de concretagem exigem espessuras

abaixo das quais se torna difícil a realização e elevado o risco de obter um a má

qualidade de execução.

Agora, para completar precisa definir o comprimento da parede. Quanto

maior for o painel, menos juntas serão criadas. A junta é sempre um ponto de

55

potencial fraqueza da parede, particularmente no que diz respeito a

estanqueidade. Também, quanto maior for o seu comprimento, menos juntas

existirão e conseqüentemente menor será o risco de ocorrência de deficiências de

execução. Para se definir o valor do comprimento, há também um outro fator a se

considerar importante. É que, além do efeito estabilizador da escavação gerado

pela ação da lama, o efeito arco pode contribuir para a estabilidade da escavação.

Porém, este efeito diminui à medida que o comprimento do painel aumenta.

Então, não se pode adotar comprimentos superiores a 2,5 metros em casos em

que exista a possibilidade de, por acidente na construção, ocorrer o desabamento

da escavação causando imensos danos a construções vizinhas, como é o caso de

zonas urbanas, onde as construções são muito próximas.

Outro fator importante é a substituição da lama de escavação pela mistura

definitiva. Sempre que se trata de construção de paredes resistentes, deve ter-se

em atenção que a concretagem deve ser feita sem interrupções, o que poderia

faltar material na vala ocasionando acidentes com desabamentos do terreno, e de

tal modo que esteja concluída antes das primeiras camadas terem iniciado a

pega.

Para realização da escavação existem atualmente dois tipos

fundamentais: equipamentos de escavação por circulação e equipamentos de

escavação por baldes.Os do primeiro tipo, começam por provocar a desagregação

dos materiais e a sua mistura com a lama forçando em seguida a circulação da

suspensão que assim serve de veículo de transporte dos produtos de escavação.

Dependendo da forma como se estabelece o movimento de circulação é possível

distinguir ainda dois subtipos de escavação designados por “circulação direta” e

“circulação inversa”. No primeiro caso, a lama é injetada no interior da escavação

e a saída, pela parte superior, é que vai arrastando os produtos de escavação. No

caso da circulação inversa, a lama é lançada dentro da escavação e por sucção é

retirada juntamente com os produtos da escavação.

Podem-se ainda considerar dois outros tipos, quanto ao modo como é

orientado o prosseguimento da escavação, tais como: por “aplainamento” e por

“furação à vara”- Ver Figura 25.

56


Figura 25

Na técnica de “aplainamento” o equipamento de escavação desloca-se ao longo

de todo comprimento do painel em consecutivos movimentos de vai-vem, em cada um

dos quais se vão escavando sucessivas fatias de pequena espessura, como se vê na

figura 25. Uma vez escavado todo o solo dentro do campo de ação do comprimento do

equipamento, acrescenta-se um a nova vara se repetido as operações. Na técnica de

“furação à vara” a escavação é feita por sucessivas furações de elementos verticais de

altura correspondente ao comprimento duma vara. Quando todo o painel se encontra

escavado para esse comprimento de equipamento acrescenta-se nova vara. Para

qualquer um dos métodos de circulação referidos é habitual montar o equipamento de

escavação sobre carris, o que permite o seu deslocamento de forma precisa e ágil.

Agora, para a realização da escavação pelo processo de “escavação por baldes”

existe hoje uma vasta gama de equipamentos diferindo entre si na geometria dos baldes,

no peso, no sistema de suspensão e de manutenção de verticalidade e ainda tipo de

comando(mecânico, hidráulico e hidroelétrico).

Então, é importante considerar o tipo de solo onde vai ser executada a parede

diafragma, a sua característica e a gama de equipamentos disponíveis, para assim

escolher qual o equipamento mais apropriado para executar a escavação.

57

6ª) Colocação da chapa-junta:

Trata-se de tubos metálicos recuperáveis, de diâmetro igual à espessura da

parede, os quais são colocados nas extremidades dos painéis antes de proceder com a

concretagem. Também existem os tubos-junta perdidos ou destrutíveis, que são

constituídos de poliestireno expandido, por exemplo, os quais passam a fazer parte da

parede diafragma após o termino da concretagem. Os tubos metálicos funcionam como

moldes, criando “juntas secas” entre os painéis do tipo “ macho/fêmea”. A sua posterior

remoção dá forma nas extremidades a superfícies semi-cilíndricas de bom acabamento.

Depois, quando se procede a concretagem do painel vizinho, é essa própria superfície

que passa a funcionar como molde formando-se uma junta de razoável qualidade, não só

pelo acabamento do concreto do painel construído em primeiro lugar, mas também pela

própria geometria do contato entre os dois painéis. A retirada dos tubos-junta deve ser

efetuada no tempo adequado, isto é, não tão cedo que o concreto ainda esteja

demasiado fluido, nem tão tarde permitindo que as reações de pega criem ligações muito

fortes entre o concreto e o tubo, o que torna difícil a sua retirada (deve ser feita logo após

o concreto iniciar o seu processo de pega).

A seqüência de execução dos painéis pode ser: de forma contínua, como pode ser

visto na figura 26, ou alternada, como pode ser visto também na figura 26 e na 27, logo

abaixo. Os de forma contínua são executados uns a seguir aos outros sem que fique

nunca nenhum painel intermediário por realizar. Já a de forma alternada, o trabalho é

conduzido de forma a construir primeiramente uma série de painéis alternados (painéis

primários) e só posteriormente é que a segunda série de painéis intermediários (painéis

secundários) é executada. Como se pode facilmente observar, o primeiro dos dois

métodos de trabalho apontados obriga à utilização de um único tubo-junta por painel. Já o

segundo obriga a utilização de dois tubos para cada painel primário enquanto que os

painéis secundários são realizados sem nenhum.

58


Figura 26

59


Figura 27

60

7ª) Colocação da armadura:

As armaduras deverão ser executadas de acordo com as dimensões de cada

painel. Dependendo da profundidade da parede e da capacidade elevatória da grua, a

gaiola da armadura pode ser executada inteira ou por frações, convindo evitar recorrer ao

fracionamento. Quando, especialmente para paredes profundas, houver que recorrer ao

fracionamento da armadura, deve-se prever a suspensão da primeira armadura a partir

das paredes do muro-guia e a soldagem de todos ou alguns dos aços principais ( por

sobreposição) da armadura ainda suspensa na grua. Uma eventual soldagem da

armadura deverá ter em conta o peso total a suportar e o convenientemente alinhamento,

a fim de, quando da descida do conjunto, evitar descentralização ou recobrimento

desigual ou ainda evitar deterioração das paredes de escavação . O recobrimento será

determinado em função do calculo, mas fundamentalmente do tipo de obra, face as

qualidades eventualmente agressivas do solo no que diz respeito a proteção das

armaduras quanto a corrosão. Em regra, o recobrimento mínimo e de 5 cm. A fim de

garantir o recobrimento, as armaduras deverão ser munidas de calços ou roletes de

argamassa de medida apropriada e aramados ao conjunto metálico. O dimensionamento

da armadura terá sempre em conta a capacidade de carga da grua e a operação de

colocação da armadura na vala. Para solidarizar convenientemente a armadura,

aumentando-lhe a rigidez, impõe-se a execução de uma soldagem por pontos em

diversos cruzamentos. Igualmente deverão ser estabelecidas barras de aço diagonais

que exerçam funções de travamento, a fim de evitar a deformação, em losango, do

conjunto. A execução da armadura (como concepção e cálculo ) terá em conta o

espaçamento das barras de aço, de maneira a permitir uma concretagem perfeita.

Igualmente a armadura deverá prever o espaço suficiente para introdução do tubo (ou

tubos ) de concretagem. Tanto na execução, como na concepção, deve-se estar atento a

densidade (concentração) das barras de aço horizontais da armadura ( armadura de

distribuição ), pois é esta que pode mais dificultar a subida do concreto dentro de cada

vala, durante a operação de enchimento. Quando existirem elementos estruturais a ligar

a parede, a armadura deverá já conter os dispositivos que proporcionam a ligação da

armadura a eles.

Logo que for concluída a realização da escavação deve-se proceder à colocação

da respectiva armadura, quando está executando uma parede resistente. A armadura

pronta é suspensa por intermédio duma grua, através da qual é colocada na vertical e

então descida de forma a mergulhar na calda que se encontra preenchendo

completamente o respectivo painel.

61

O reforço desta armadura torna-se necessário, principalmente se as dimensões do

painel são elevadas, a fim de conferir-lhe características que permitam a sua fácil

suspensão e transporte. As dificuldades de manipulação das armaduras, devido ao seu

peso e dimensões,como no caso de painéis de grandes comprimentos, pode-se proceder

com o seu o seccionamento. Quando se recorre a tal processo, a armadura é montada

por troços especialmente construídos para permitirem a pós-colocação a sobreposição

de ferros considerada necessária por cálculo. Na execução das armaduras podem ser

previstos pontos singulares como, por exemplo, os que correspondem ao atravessamento

das ancoragens. Trata-se duma situação muito corrente, uma vez que a técnica das

ancoragens é com muita freqüência utilizada em obras associada à construção de

paredes moldadas. Sempre que tal acontece à armadura da parede é preparada tendo

em atenção esse fato. É assim criado um espaço livre de armadura através do qual

passará posteriormente a ancoragem, ao mesmo tempo em que à sua volta se procede

ao adequado reforço com a armadura de distribuição para fazer face à concentração de

tensões devidas à atuação da ancoragem. O espaço livre por onde passará a ancoragem

é então obturado com materiais facilmente removíveis, tais como contramolde contínuo

de esferovite, a fim de evitar que na concretagem essas zonas sejam preenchidas com

concreto.

Origem do site www.fundesp.com.br

Figura 28

62

Origem site www.fundesp.com.br

Estação Elevatória da Sabesp

-Praia da Enseada, Guarujá-SP

Figura 29

63


em Lisboa

Figura 30

64

Origem do livro Paredes Moldadas do seminário em

Lisboa

Figura 31

65

Origem transparência do professor Dalmo

Figura 32

8ª) Concretagem submersa-Ver figura 32:

A operação de cocretagem vem imediatamente após a colocação das

armaduras e dos tubos-junta. Antes da colocação da armadura e execução da

66

concretagem deve–se averiguar o estado de contaminação da lama bentonitica

(especialmente na zona mais profunda) e providenciar pela sua substituição. Uma

bentonita contaminada dificulta a concretagem e pode originar misturas graves com

material decantado ou inclusões de fluido de perfuração na massa do material

constituinte da parede moldada. Em caso de contaminação, deverá proceder-se a

substituição do fluido de perfuração ou recirculação que permita não só retirar o material

decantado como simplesmente substituir o fluido por outros não contaminados. Antes de

se proceder a concretagem de cada painel, importa ainda sondar cuidadosamente o

fundo da vala, operação esta que se vai repetindo regularmente ao longo do enchimento

com lama bentonitica, sondando a massa ou material de enchimento.O concreto é

lançado no fundo da escavação através de sucessivos tubos de concretagem - conhecido

como “tubo tremonha”- de diâmetro da ordem de grandeza dos 15 a 25 cm e de

comprimento de 1 a 4 metros os quais vão sendo ligados uns aos outros até atingir o

fundo da escavação. Na extremidade superior a coluna termina por uma zona alargada,

que forma um funil, na qual é lançado o concreto que desliza ao longo da coluna. Ao

lançar o concreto no fundo da escavação, dado a sua maior densidade do que a da

“lama”, este faz com que a “lama”seja expulsa, por cima, para fora da vala, indo o

concreto ocupar o seu lugar. O enchimento com concreto processa-se assim de baixo

para cima ao mesmo tempo em que a lama estabilizadora da escavação vai sendo

expulsa do interior do painel. À medida que o concreto sobe, o tubo tremonha, que deve

ter extremidade sempre imersa no concreto, vai também sendo levantado. Contudo, para

facilitar o seu escoamento não é aconselhável criar grande desnível entre a parte inferior

da coluna do tubo, que deve estar imerso no concreto, e a superfície superior do concreto

(ponto de contato entre a lama e o concreto). Por essa razão, a coluna do tubo deve ir

sendo sucessivamente elevada de forma a manter permanentemente um comprimento

mergulhado no concreto da ordem de um a dois metros.

67

Origem: site www.fundesp.com.

Detalhe da concretagem com o tubo tremonha e o funil

Figura 33

68

No decurso da operação de concretagem torna-se imprescindível a comparação

entre as cotas do material de enchimento reais e as teóricas, ao longo de vários pontos

de concretagem da vala, e de acordo com os volumes de concreto descarregados na

tremonha, de maneira a tentar detectar inclusões de areias, de fluidos de perfuração, ou

de partes das paredes da vala que eventualmente desabem durante a operação, e assim

passaram a fazer parte da massa formadora da parede diafragma. Como também pode

ter ocorrido uma concretagem com concreto pouco fluido, de concretagem difícil, ou outra

causa mais. Caso ocorram desabamentos ou inclusões, o enchimento poderá ter que ser

interrompido e tomado as providencias necessárias. O concreto ou mistura de

enchimento deve ser cuidadosamente estudado e cada massada convenientemente

controlada.

Todo o concreto deve ser colocado antes de iniciada as reações de pega, para

que assim se crie uma monoliticidade no painel concretado. Este, portanto, é um

condicionamento que pode ter influência bem marcada na fixação do comprimento

máximo dos painéis. Também, se existirem tubos-junta, estes devem ser puxados a

intervalos regulares, de maneira a assegurar a sua presa e estabilidade da superfície já

moldada pelos tubos.

No caso de concretagem de paredes moldadas resistentes, com armação com

grande concentração de aço localizada em certos pontos, criam-se dificuldades de

escoamento do concreto o que pode provocar incompleta substituição das lamas,

exatamente nesses pontos críticos. Então, é preciso fazer a escolha de um concreto que

tenha características de consistência que permita uma fácil substituição da lama de

escavação por ele. O concreto usado deve ter um consumo de cimento de 400 Kg/m3 ,

sendo confeccionado com brita 1 e “slump” variando entre 18 e 22, conforme

especificado na NBR-6122. Então, deve procurar-se uma fluidez suficiente para

assegurar uma colocação em obra de acordo com as boas técnicas do concreto

submerso. O concreto ou mistura deverá ainda obedecer aos diversos requisitos de

resistência, impermeabilidade, deformabilidade, etc., para que a obra foi concebida.

Existe também um outro fator que condiciona no valor do comprimento dos

painéis. É que o comprimento não deve ultrapassar aos 3 ou 4 metros para uma

concretagem com apenas um tubo tremonha, senão provocaria a segregação do

concreto. Havendo interesse em se adotar maiores dimensões de painéis, pode-se evitar

esse problema utilizando mais de uma coluna de tubo tremonha ao longo de cada painel,

convenientemente espaçadas. Então, ao recorrer a este procedimento a concretagem

69

deve ser conduzida de forma a que em cada instante o nível de concreto dentro do painel

se mantenha o mais uniforme possível, o que equivale a dizer que a quantidade de

concreto a se descarregar em cada coluna deve ser aproximadamente igual em todas

elas.

9ª) Tratamento de juntas:

Sempre que se empreguem tubos junta, a execução de cada painel deve obrigar a

uma determinada escarificacão da superfície da junta a partir dos dentes do balde de

escavação. Quando, por razões imperiosas for necessário garantir uma certa ou absoluta

estanqueidade, deve-se recorrer a outros processos no desenho ou constituição da junta.

Eventualmente em casos especiais, haverá que recorrer ao emprego de furação e

injeções ( na zona da junta ou exteriores a mesma ) de produtos impermeabilizantes

diversos. Em casos de conglomerados plásticos, não existirão juntas propriamente ditas,

devendo assegurar-se eficazmente a ligação entre os diversos painéis a partir das

qualidades aglutinantes deste tipo de misturas.

Nas páginas a seguirem ilustram algumas fases executivas da parede diafragma,

tiradas do site: www.fundesp.com.br, como pode-se ver adiante:

70

- Foto em 06/11/02 - Início dos serviços de parede diafragma, pelo fundo da obra.

71

- Foto em 20/11/02 - Fechando a parede diafragma, no trecho dos fundos da obra.

72

Foto em 16/01/03 - Parede diafragma, e barretes concluídos. Preparando viga de coroamento.

73

- Foto em 23/01/03 - Iniciando escavação para execução da 1a. linha de tirantes.

74

- Foto em 31/01/03 - 1a.Fase de escavação, para execução da 1a.linha de tirantes.

75

Origem : site www.fundesp.com.br

Fases Construtivas da parede diafragma Pré-moldada:

A colocação de uma placa pré-moldada pode seguir a seguinte seqüência:

I. Inicia-se com a escavação com lama bentonitica;

II. Instala-se a placa pré-moldada fixada convenientemente a mureta-

guia;

76

III. Substitui-se a lama bentonítica pelo “coulis” aplicando-o, por um canal

deixado por entre a parede na sua confecção, de baixo para cima;

IV. Finalmente, lança-se a argamassa ou concreto da mesma forma que o

“coulis”.

77


Figura 35

8.2 Considerações finais

As fases construtivas podem ser alteradas ou até eliminadas, como no caso da

execução de parede diafragma com placa pré-moldada, que elimina as operações de

concretagem e altera alguns aspectos particulares como, por exemplo,os que dizem

respeito às juntas. Também, no caso da execução de uma parede fundamentalmente

impermeável, em relação ao qual não se põem questões de resistência, tem vindo a ser

utilizado uma técnica segundo a qual a própria lama de furação é simultaneamente o

material final de constituição da parede. Isso se consegue através da mistura, em

dosagem conveniente, de cimento à suspensão bentonitica, obtendo-se assim um

material que satisfaz os requisitos necessários à fase de furação e que, uma vez

terminada, portanto em situação de repouso, acaba por adquirir uma certa resistência

mecânica graças às reações de pega do cimento. Ao se fazer referência a processos de

boa pratica na execução de parede diafragma, deve-se cumprir um certo numero de

regras básicas, que não podem ser aplicada sem critério, a todos os tipos de obra. Cada

caso é um caso, e tem as sua respectiva particularidade, devendo sempre seguir a

seqüência lógica das regras básicas, eliminando por exclusão as que não se aplicam à

obra em questão.

Existem também, diversas técnicas mais ou menos evoluídas para executar

algumas tarefas, como ocorre no caso da execução de juntas entre painéis.

78

9 Cuidados primordiais a serem tomadas no enchimento dos painéis de paredes

diafragma ou estacas barrete

Ao executar paredes moldadas no solo com concreto armado, utilizando-se

concretos fluidos colocados por técnicas aplicadas a concretagens submersas, que se faz

com o uso de tubo e funil, chamado de tubo tremonha, devem-se tomar os seguintes

cuidados, para se obter um bom resultado:

I. Estudar convenientemente a granulometria, a dosagem e a fluidez

necessária ao concreto;

II. Controlar as propriedades do fluido de perfuração através de suas

características como sua densidade, viscosidade e teor de areia, antes da

sua utilização, e também durante o processo de escavação e

concretagem;

III. Verificar o volume de material decantado no fundo da vala escavada,

quando o painel esteve em repouso e tomar medidas de limpeza deste

fundo, ou mesmo substituição de parte da “lama” bentonítica, se

necessário;

IV. Controle eficaz das cotas de níveis de concreto e do topo inferior do tubo

durante o enchimento, bem como a comparação volumétrica com as

quantidades introduzidas para verificar se não está ocorrendo perdas

consideráveis do fluido de perfuração;

V. Controle da bentonita para verificar a contaminação por cimento;

VI. Controle do tempo de bombeamento do fluido de perfuração, que

condiciona o tempo de produção de concreto na obra, assim como o seu

volume ou dimensões de cada painel da parede diafragma;

VII. Evitar grandes concentrações de armaduras, pois são obstáculos a subida

do concreto. Ao se fazer a concretagem submersa, cria-se uma zona de

79

contato entre o concreto e a lama bentonítica. Se nesta zona existir uma

armadura densa poderão ocorrer dificuldades de concretagem ( o concreto

não consegue sair vencendo as resistências, mesmo ao subir o funil com a

intenção de aumentar o peso da coluna fluida) ou misturas de concreto a

bentonita, o que origina defeitos graves na parede.

10 Cuidados tomados para zelar com a estabilidade das paredes escavadas

I. É primordial executar um aterro com qualidade e compactação próprias para

plataforma de trabalho; caso seja necessário executar este aterro prévio;

II. Manter o nível da lama dentro da escavação acima do lençol freático, por

cerca de 1,5 metros, para garantir a estabilidade das paredes da vala. Só

assim, o diferencial de pressão hidrostática entre a cota superior da vala (dos

muros-guia) e a da água subterrânea reinante ou percolante, garante o

estabelecimento e manutenção do “cake”;

III. Uma boa execução dos muros-guia. A grande maioria dos acidentes ocorre

logo abaixo do muro-guia, especialmente por excesso de escavação ou

deficiente execução destas guias;

IV. Boa inspeção das características dos aterros, com um conhecimento o mais

complexo possível, das suas características, construções antigas não

aparentes, cavernas e canalizações ocas. Neste aspecto, há que notar que

uma perda repentina do fluido de escavação pode originar acidentes muito

graves, como desabamentos que podem arrastar pessoal e material operante;

V. Deve-se tomar todos os cuidados para que não falte a “lama” bentonitica na

vala escavada, para assim se manter a estabilidade das paredes da mesma.

80

11 Medidas importantes a serem tomadas pelos projetistas para zelar com a estabilidade

das obras vizinhas à zona a se construir

A fim de evitar ou reduzir ao mínimo os distúrbios gerados em construções

vizinhas, sobretudo em edifícios de idade avançada ou constituição precária, pelas

movimentações do terreno na construção de uma contenção de solos com parede

diafragma, recorre-se a um dimensionamento conveniente desta parede, a uma

arquitetura de contenção convenientemente elaborada, à planificação em obra das fases

e processos de execução dos painéis e suas dimensões e ainda ao controle das

deformações da parede. Torna-se igualmente imperioso estudar as variações dos níveis

de água exteriores, a fim de procurar ter em conta os processos da dinâmica de

assentamentos ou deformações de caráter diferencial que provocam distúrbios que

começam por simples fissurações e podem terminar em ruína das obras vizinhas. Então,

para evitar distúrbios em obras vizinhas a zona de utilização do método de parede

diafragma toma-se as seguintes precauções, tais como:

I. Deve-se obter os principais parâmetros necessários ao cálculo através de

sondagens no perímetro e no interior da área a ser escavada, além das

áreas exteriores de onde suspeitar de variações dignas de registro;

II. Inspeção das fundações dos edifícios anexos, sua geometria ou sistema

utilizado, profundidade, materiais constituintes e estado de conservação; É

importante elaborar uma planta das obras anexas, suas estrutura, e

materiais constituintes ou revestimentos. A existência de projetos destas

obras poupará trabalho de investigação;

III. Levantamento topográfico rigoroso da zona, com indicação de eventuais

galerias ou dutos;

IV. Estudo das deformações admissíveis nas obras vizinhas, face às suas

características e estado de conservação e face, naturalmente, às várias

fases de construção da nova obra.

81

12 Vantagens e desvantagens inerentes ao método construtivo de parede diafragma:

12.1 Vantagens:

o É um método totalmente aconselhado na realização de escavações e

concretagens em zonas urbanas com grandes conglomerados de construções,

por não desconfinar o terreno adjacente, provocando o mínimo de descompressão

e de deformação do terreno vizinho, o que implicam em assentamentos verticais e

movimentações horizontais. Graças a essa possibilidade de compartimentalização

do terreno possibilita o confinamento de terrenos entre paredes resistentes e a

subseqüente escavação ao abrigo dessas paredes, sem que as edificações

vizinhas sejam muito danificadas. Então, a parede diafragma é uma contenção de

terreno que reduz os distúrbios em obras vizinhas, mas há que controlá-los;

o Grande preferência desse método para obras urbanas devido ao nível de vibração

e de ruídos resultantes da sua construção serem muito modestos do que quando

se recorre a alguns métodos alternativos possíveis, como no caso das cravações

de estacas pranchas metálicas;

o Desde de que se proceda com um cuidadoso estudo da composição da “lama”

estabilizadora do terreno, do tipo de equipamento a ser utilizado e da geometria

do painel, a realização dessa técnica é possível em quase todo tipo de solo, e

sem a necessidade de rebaixamento do lençol freático;

o Grande maleabilidade na programação das obras uma vez que é através de

painéis isolados que é feita a sua execução;

o Boa capacidade em suportar, ao mesmo tempo, a solicitações das mais diversas

(como abalos sísmicos) com pressões laterais e cargas verticais, além de poder

serem incorporadas à estrutura em construção e de também funcionar como

cortina de impermeabilização;

82

o Permite-se nas escavações, sem problemas maiores, atingir a elevadas

profundidades;

o Se adotados certos cuidados de execução, o acabamento final obtido pode

dispensar qualquer tratamento posterior;

o Possibilitar através da “lama” bentonitica, a fácil remoção dos materiais escavados

da vala e a sua posterior concretagem;

o Permitir através da “lama” bentonitica uma escavação rápida e eficiente do terreno

sem o auxílio de revestimentos ou escoramentos;

o Possibilidade de ser executada em quase todos os tipos de terrenos, contendo um

grande diferencial sobre os outros métodos de contenções de taludes que é

poder ser executado, normalmente, em terrenos soltos (areias e saibros), lodosos

ou com argilas brandas e com grandes qualidades na execução e controle. Pois,

técnicas correntes, com a utilização de bombeamentos com rebaixamento do

lençol freático, podem originar erosões internas dos terrenos ou adensamentos e

os conseqüentes danos às obras vizinhas.

12.2 Desvantagens:

o Não é possível de ser executada em terrenos com cascalhos soltos, onde não dá

para manter taludes verticais e a “lama” bentonitica escapa por entre as pedras, o

que impossibilita a formação do “cake”;

o A presença de matacões no terreno pode inviabilizar a utilização desse método

construtivo;

o Nem sempre, as contenções de parede diafragma têm evitado recalques

pronunciados dos terrenos vizinhos- ver figura 36-, embora, na maioria dos casos

os minimize muito mais do que quando comparado a outros métodos de

contenções de taludes. Esses recalques ocorrem em função do desconfinamento

dos solos seguidos de descompressão gerando assentamentos verticais e

83

movimentações horizontais e também, provenientes de alterações no nível

aqüífero, as quais geram inchamentos ou adensamentos do terreno. Também,

geram nas obras vizinhas um novo arranjo tri-axial de tensões nos terrenos, com

redução das suas capacidades portantes, o que provoca fissurações dessas obras

vizinhas, que podem terminar em ruína;

o Caso falte, por algum motivo e durante apenas um instante, o fluido de

perfuração, que é a “lama” bentonitica, utilizado para estabilizar a vala escavada

com o seu preenchimento, pode ocasionar desastres como o desbarrancamento

de terrenos adjacentes puxando tudo a sua volta como trabalhadores,

equipamentos e outros elementos mais que se achem ao redor do sistema;

o O dimensionamento das paredes moldadas passa pela necessidade de um

conhecimento profundo das características das construções vizinhas como das

suas estruturas, fundações, deformabilidade, tipo de revestimentos, etc.

Origem: Livro Tecnologia, Gerenciamento e Qualidade na Construção, de Ercio

Thomaz, editora PINI

FIGURA 36

84

Origem da transparência do professor Dalmo

Figura 37

85


Figura 38

86

13 Paredes moldadas em barragens – Quiminha (Angola)

13.1 Introdução

Foram construídas obras de barragens com a utilização de paredes diafragma

impermeabilizante. Isso foi feito para regularização dos caudais do rio Bengo, suprindo o

abastecimento de água da cidade de Luanda e amortecendo as pontas de cheia, o que

protege contra inundações as zonas cultiváveis e permite a recuperação das áreas

alagadiças. Previa-se também a possibilidade de produção de energia elétrica, com a

instalação, no futuro, de uma central hidro-elétrica.

A barragem da Quiminha é uma barragem em terra, situada a cerca de 80Km de

Luanda, com cerca de 40 metros de altura, encontrando-se o coroamento da barragem à

cota 56,00. A esta cota o coroamento tem um comprimento de 275 metros e 10 metros de

largura.

O lago de barragem formado tem a capacidade de 1.400 milhões de m3 de água,

na superfície de uma área inundada de 11.200 ha.

O projeto da barragem foi elaborado pela "Société d'Études d'Entreprises", com a

colaboração da MECASOL. A construção esteve a cargo da firma Mota e Ca.Ltda., tendo

os trabalhos da parede moldada e impermeabilização dos órgãos da barragem sida

executados por Sondagens Rodio. Os trabalhos de prospecção geológica foram

orientados pelo Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), que atuou ainda como

consultor para o projeto, construção e observação da barragem.

13.2 Características geológicas do local da barragem

87


Figura 40

No local da barragem, o rio Bengo corre sobre um leito de aluviões, os quais

preenchem uma garganta entulhada nas formações calcárias. Estes aluviões

correspondem a materiais transportados em período de cheia do rio, entre os quais se

intercalam a aluviões provenientes dos flancos da garganta. A natureza destes dois

88

materiais é assim totalmente diferente, pois a erosão local na rocha calcária produziu um

material argilo-siltoso totalmente isento de sílica.

Estudos elaborados no laboratório de Luanda provaram o processo de

decomposição do calcário em materiais argilosos bentoniticos, constituídos por grande

quantidade de minerais da família dos montmorilonítes calcites.

Na zona aluvionar, com profundidades máximas da ordem dos 40 metros, as

sondagens de reconhecimento mostraram uma sucessão de formações arenosas,

lodosas e argilosas, podendo distinguir-se três camadas, de espessuras muito variáveis

(ver fig. logo abaixo ):

89


Figura 41

- uma camada superficial areno-argilosa.

90

- uma camada subjacente, constituída por argilas cinzento-esverdeadas e

cinzento escuras, micáceas e por vezes siltosas; estas argilas provenientes da

decomposição das formações calcáreas, encontravam-se em todos os estados de

transformação.

- uma camada profunda arenosa, de granulometria muito variável com

profundidade, indo desde a areia muito fina, até atingir dimensões de burgau

( cascalho ou pedra miúda que geralmente vem misturada com a areia grossa ) nas

zonas mais fundas.

As camadas superficiais apresentam uma permeabilidade muito baixa, enquanto

as areias, nitidamente dominante, são bastante permeáveis, variando essa

permeabilidade entre 1 x 10-² e 1 x 10-³ cm/s, nas camadas mais elevadas, e 2 x 10-1

cm/s nas camadas mais profundas.

A camada argilosa, que junto á margem direita chega a atingir espessuras de 20

metros, apresentava índices de plasticidade de cerca de 16% e um limite de liquidez

médio de 39%.

A heterogeneidade de espessuras levou a prever elevado assentamentos

diferenciais, ao longo do eixo da obra.

13.3 Estanqueidade da camada aluvionar

O projeto da barragem foi fortemente condicionado pelas características da

camada aluvionar, principalmente de acordo com os seguintes aspectos:

a grande permeabilidade das camadas arenosas;

a grande plasticidade e elevada deformabilidade das bolsas argilosas,

ocasionando grandes assentamentos.

A fim de suportar sem fissuras as deformações locais devido aos assentamentos

elaboraram-se as especificações do projeto supondo uma parede diafragma constituída

de concreto plástico, podendo ter módulo de deformação superior ao do terreno

envolvente.

91

Analisando sobre as diversas hipóteses possíveis, definiu-se por uma cortina do

tipo parede diafragma moldada com espessura de 0,80 metros, executada com uma

mistura da argila e cimento de baixa permeabilidade e alta deformabilidade.

4- CARACTERÍSTICAS DA PAREDE DIAFRÁGMA

A parede moldada estende-se a toda profundidade e a toda a largura da zona

aluvionar, que no local do eixo da barragem tem cerca de 170 metros, sendo encastrada

inferiormente na rocha sub-aluvionar.

O material constituinte da parede deveria obedecer às seguintes condições :

permeabilidade máxima : 10-6 cm/seg;

plasticidade suficiente para poder suportar, sem fissuração, as deformações locais

devidas a assentamentos, a que corresponde um módulo de deformabilidade

E=200 a 500 Kg/cm2;

dosagem de cimento igual a 80 Kg/m3.

Dado que as características exigidas eram essencialmente a estanqueidade e a

plasticidade, foi proposta uma mistura em conglomerado plástico ternário, com módulo de

elasticidade correspondente às deformações previstas para o solo "in situ".

De estudos levados a efeito para o cálculo dos assentamentos, concluiu-se

serem de prever assentamentos máximos, junto à margem direita, da ordem de grandeza

de 1,70 metros.

13.4 Estudos preliminar dos materiais constituintes da parede

92


Figura 42

Examinaram-se diversas qualidades de solos argilosos recolhidos na zona do

estaleiro e nos arredores, bem como ao longo das principais estradas de acesso ao

93

estaleiro, para, então, fazer um a escolha dos materiais a utilizar na constituição da

parede moldada da Quiminha.

Assim, os materiais colhidos e examinados por Sondagens Rodio, foram

designados pelas letras A1 a A16. Foram ainda examinadas as amostras C1 (calcário),

S1 (areia) e G1 (burgau). Os locais de colheita das amostras estão indicados na planta da

fig.42

As amostras mais representativas foram postas em suspensão em água, e depois

conservadas em recipientes de plásticos e em provetas de vidro.

Com as amostras A8, A10 e A16 foram postas em suspensão em água, e depois

conservadas em recipientes de plástico e em provetas de vidro.

Com as amostras A8, A10 e A16 foram feitos ensaios de decantação mais

completos.

Foram ainda anotados algumas particularidades, tal como o ph no estado

natural e a reação com ácido clorídrico.

Com os materiais mais significativos, prepararam-se diversas misturas

primárias (argila + água), secundárias (argila + água + cimento), terciárias ( argila + água

+ cimento + areia).

Tomou-se nota das densidades obtidas, consistência aparente e viscosidade pela

maior ou menor facilidade na passagem através de um funil.

Todos os materiais argilosos recolhidos permitiram confeccionar misturas de

elementos finos, semelhantes às misturas utilizadas freqüentemente nas barragens

brasileiras com paredes plásticas.

As argilas locais revelaram tais qualidades que justificava a concentração de

estudos sobre estes materiais.

A partir destes ensaios e análises sumárias, foi então possível selecionar alguns

tipos de solos argilosos, para serem enviados ao Laboratório de Engenharia de Angola

(LEA), onde se executaram ensaios mais completos, para uma escolha definitiva dos

materiais a utilizar tanto para o fluido de perfuração, como para a constituição da parede.

94

13.5 Ensaios no laboratório de engenharia de angola

Sondagens Rodio enviou ao Laboratório de Engenharia da Angola amostras de

solo argiloso, designadas com os números A10 e posteriormente as amostras A6, A7 E

A8.

A primeira amostra (A10) foi estudada pormenorizadamente, incluindo os estudos

mineralógicos, análise termogravimétrica, análise témico-diferencial, e análise

granulométrica; além dos ensaios triaxiais aos 7, 14 e 28 dias, efetuados em provetas de

solo-cimento, com dosagens de cimento de 80, 120 e 160 Kg/m3.

A segunda amostra ( A6, A7 e A8 misturadas em partes iguais) foi objeto apenas

dos ensaios triaxiais, em provetas com as mesmas dosagens de cimento utilizadas com a

amostra anterior.

13.6 Escolha da composição da mistura a empregar

A mistura constituinte da parede diafragma foi definida a partir dos resultados

fornecidos pelos ensaios feitos pelo Laboratório de Engenharia da Angola, e atendendo

ao projeto de execução no que diz respeito às solicitações a que deveria estar sujeita a

parede, e às características dos aluviões.

13.6.1 As análises laboratoriais mostram que a amostra A10 era constituída por cerca de

40% de materais argilosos, donde resulta um limite de liquidez de 39%. Já das amostras

A6,A7, A8 constitui uma mistura com cerca de 90% de materiais argilosos, 1/3 com limite

de liquidez da ordem dos 36%, outro terço 61% e outro 70%.

13.6.2 Relativamente aos ensaios triaxiais constatou-se que as provetas obtidas com A10

se caracterizavam pelos os seguintes valores:

- aos 7 dias:

coesão c: 0,250 a 0,950 Kg/cm2

ângulo de atrito y: 11º 30' a 14º 30'

95

-aos 28 dias:

coesão c: 1,250 a 2,450 Kg/cm2

ângulo de atrito y: 14º 45' a 25º 40'

As provetas obtidas com A6, A7 e A8 deram os valores seguintes:

- aos 7 dias:

c: 0,675 a 1,700 Kg/cm2

y:5º 10' a 17º 45'

-aos 28 dias:

c: 1,250 a 3.450 Kg/cm2

y:4º 20' a 12º 10'

13.6.3 Destes resultados tiraram-se as seguintes informações :

I. O solo-cimento preparado com A10 tinha um comportamento mais plástico que a

camada de aluviões ( camada arenosas)da fundação;

II. A sua deformabilidade era ainda suficiente em comparação com as formações

argilosas da margem direita, com exceção talvez das partes mais plásticas;

III. O solo-cimento preparado com A6, A7, A8, tinha uma plasticidade bastante maior

que as argilas (mesmo as mais plásticas) recolhidas na zona argilosa da margem

direita.

13.6.4 Resistência dos solos-cimento.

As tensões principais de ruptura atingiram, aos 28 dias, um mínimo de 7,3 Kg/cm2

para a proveta mais argilosa, e um máximo de 15 Kg/cm2 para à proveta

menos argilosa.

Uma maior dosagem de cimento, aumentando a resistência inicial, não influía, no

entanto, na resistência final, pois esta é condicionada essencialmente pelas

96

características intrínsecas do material argiloso. Com dosagens de 120 a 160 Kg/m3

verifica-se a tendência para uma diminuição das resistências às grandes deformações,

que anulava a pressuposta resistência inicial.

13.6.5 Conclusões

I. Todas as misturas preparadas com os materiais provenientes da zona de

empréstimo da margem esquerda permitiam uma resistência suficiente com uma

dosagem de 80 Kg/m3;

II. O material que se adaptava melhor à diversidade dos terrenos de fundação

deveria ser sensívelmente menos deformável que a mistura A6, A7 e A8;

III. Foi, então, proposta uma mistura constituída pelo solo A10, enriquecendo com

materiais argilosos, isto é, um solo com cerca de 50% de materiais argilosos.

Foi assim adotada a seguinte constituição por m3 de mistura:

Cimento P.N.............................80 Kg

Argila.........................................850Kg

Água.....................................65 a 70 %

Com esta composição, a resistência da mistura era caracterizada aos 28 dias

pelos valores de coesão e ângulo de atrito, respectivamente de 1,25 kg/cm2 e 15º.

Para uma tensão média de 29,5 t/m2 a resistência ao corte disponível no material

é igual a:

Tensão = 12,5 + 29,5 tg 15º =~ 20 t/m2

13.6.6 Central de misturas

97


Figura 43

A central de misturas para preparação, tanto da calda de perfuração como da

mistura constituinte da parede moldada, foi montada na esquerda e era, em traços gerais,

constituída por:

98

quatro tanques (I,II,III e IV), de dimensões variáveis, para a

preparação da mistura primária (argila e água), destinada à

constituição da parede;

A trituração das argilas e a mistura com água, nas proporções

necessárias era feita em misturadores horizontais, montadas junto

aos tanques.

No caso presente pretendia-se atingir uma densidade d= 1,35Kg/Litro, a

que equivalia cerca de 200 litros de argila e 800 litros de água. Dado que a umidade

natural da argila era por vezes variável, a quantidade de água a juntar à argila variava

também.

no tanque V preparava-se a calda bentonítica para perfuração, a qual

era por vezes preparada igualmente nos tanques I,II,III e IV;

dos tanques I<II<III e IV, a calda era canalizada para os tanques VI e

VII, onde se obtinha uma circulação da mistura por meio de bombas;

durante esta circulação fazia-se a adição do cimento ( 80 Kg/m3),

através de funis munidos de "tubo venturi";

dos tanques VI e VIII a mistura, já com o cimento adicionado, passava

para o tanque VIII, donde era então canalizado para o seu destino, por

bombagem;

nos tanques VI e VII dispunha ainda de agitadores, munidos de eixos

com hélices, para uniformizar a mistura, na medida do possível.

13.6.7 Execução da parede:

Foram utilizadas duas máquinas com sistema de circulação inversa, munidas de

trépano cortante, suspenso de uma coluna tubular, por onde se fazia a aspiração dos

99

produtos escavados. Estas eram movidas por motor elétrico e motor a diesel,

deslocando-se sobre carris, colocados ao longo dos muros-guia.


Figura 44

Após executada a plataforma de trabalho, à cota 24, com uma largura

aproximadamente de 18 metros, procedeu-se à execução dos primeiros metros de muro-

guia, em concreto armado, com 1,50 metros de profundidade.

Os painéis foram executados com 5 metros de comprimento junto às margens,

passando depois a 4 metros, na zona central, atendendo à maior profundidade.

A parede ficou encastrada na rocha calcária subaluvionar, sendo esse

encastramento variável com a alteração da rocha, verificando-se maiores profundidades

de encastramento junto à margem esquerda.

Foram executadas cerca de 4.878 m2 de parede moldada, sendo 4.664 m2 nos

aluviões e 214 m2 na rocha.

100

13.6.8 Tratamento e impermeabilização do substrato rochoso sob a parede moldada

Devido ao estado de alteração e fissuração da rocha subjacente à parede

moldada, verificado não só nas sondagens de reconhecimento, mas igualmente durante a

execução da própria parede, foi posteriormente executada uma cortina de injeção, para

tratamento da rocha.

Foram feitos furos através da parede, o que permitiu a obtenção de amostras da

parede moldada, com diâmetro igual a 86 mm, amostras estas que foram enviadas ao

Laboratório de Engenharia da Angola, para ensaio.

13.6.9 Comportamento da parede moldada

Foram feitas observações através de células de tensão neutra,

piezômetros abertos e dispositivos para medição dos assentamentos, colocados na

fundação e a jusante da parede, durante os meses de Junho a Setembro de 1973.

Em Agosto de 1974, o aterro da barragem encontrava-se a cerca de 70%

da sua altura máxima, ou seja, por volta da cota 42,5, enquanto que o nível da água na

albufeira havia atingido a cota 32 (cerca de 40% da carga máxima).

Não foram efetivamente detectadas percolações anormais através da

parede moldada, correspondendo às pressões a jusante da parede sensivelmente à cota

do nível freático (aproximadamente 22 metros).

Relativamente aos assentamentos, as observações comprovaram o que se

esperava, atingindo, na fase da obra, a cerca de 1 metro. E as diferenças de

assentamentos de ponto para ponto chegava atingir cerca de 0,60 metros.

101

14 Conclusão :

Como se pode ver, a construção de paredes diafragmas pode ser construída para

servir como cortina impermeabilizante, ou com a finalidade de conter terrenos. Além

destas, também pode servir para suportar enormes carregamentos na função de estacas

barretes. Então, esta tecnologia é muito importante aos conturbados e conglomerados

centros urbanos, principalmente por ser possível de ser executada sem grandes

interferências no tráfego de automóveis e nas construções vizinhas já existentes nas

imediações. O grande trunfo surge, portanto, das propriedades da lama bentonitica. Esta

possibilita escavações rápidas de valas em quase qualquer tipo de terreno, sem que seja

entivado, e seguido de concretagem, logo após ao término da escavação, sem o risco de

desabamentos, caso não falte lama na vala.

paredes diafragma

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