Sabesp

PROTEÇÃO E REFORÇO DE TALUDES

Construção Pesada

Profº Douglas Couri Jr.

Fonte/Material de Apoio:

Aulas e material disponibilizado pelo professor Ricardo Bonfim;

Apostila de “Obras de Terra” – Profº Paulo Moura;

Material disponibilizado pela “BIDIM”;

Material disponibilizado pela “MACCAFERRI”

Taludes

• Ou “encostas” são superfícies inclinadas de maciços terrosos, rochosos, ou mistos que podem apresentar modificações antrópicas (corte, desmatamento, carregamento..)

• Podem ser criados para vencer desníveis sem a necessidade de implantar muros de arrimo;

• Quando há um consultor geotécnico envolvido no projeto, ele é quem deve informar qual será a inclinação máxima dos taludes da obra.

Talude Natural

Talude Artificial - no Projeto

Talude Artificial - no Projeto

Fatores que Condicionam a Erosão e Instabilização do Solo

• Condições climáticas – principalmente pluviométricas;

• Arranjo do material distribuído nas encostas;

• Geomorfologia (formato) das encostas (retilíneo, côncavos e convexos);

• Hidrografia;

• Interferências antrópicas (do homem), tais como sobre carregamento, cortes e aterros, percolação de água...

Classificação dos Movimentos Erosivos Quedas e Rolamentos: • Ocorre principalmente com rochas, quando as lamelas se rompem devido às

tensões tangenciais, ou blocos inteiros se soltam do maciço; • Pode acontecer com pedaços de solo que se soltam do maciço.

Erosão - Laminar: • Muito comum, prejudica a superfície do solo de regiões planas;

Erosão – em sulcos: • Assim, como a laminar, porém em solos inclinados;

• A água da chuva escorre pelo talude, formando “caminhos” ao longo dele.

Erosão – Voçoroca: • Fenômeno onde a água da chuva percola sob o maciço, transladando-o

unicamente, ou em faixas;

Erosão – Interna (Piping): • Semelhante à erosão por sulcos, porém, sendo canalizado internamente ao

solo;

Rastejo: • Fenômeno muito lento de acomodação da superfícíe do solo; • Os limites são indefinidos, e os efeitos aparecem ao longo do tempo na

paisagem; • Estabilização envolve drenagem profunda e impermeabilização da

superfície;

Corridas: • São rápidas e possuem conformação em “língua”; • Podem ser de terra, areia, lama...

Subsidências: • Acomodação vertical do solo, que pode ser lenta (recalques em geral),

rápida...

• ou muito rápida!!! (caso de desabamento em túneis, galerias, cavernas...)

Tipos de Ruptura de Taludes Circular - ruptura rotacional, característica de solos naturais estratificados (mistos), tendo a região central mais aprofundada que as bordas; Planar - ruptura translacional que ocorre em determinado plano dentro do talude, geralmente acontece em solos homogêneos e em taludes artificiais; Em cunha – equivalente à planar, apenas que ocorre no encontro de dois planos de talude; Tombamento – quando a encosta se projeta sobre a própria base – mais comum em taludes extremamente inclinados, ou com inclinação negativa;

Técnicas de Proteção e Reforço de Taludes

Até a década de 80, a maior parcela dos gastos relacionados às estruturas estavam nas fundações. Com o crescimento populacional e também pela mudança da visão de mercado, começou-se a aproveitar mais o subsolo das edificações; além da expansão de estradas, ferrovias; da necessidade de um melhor aproveitamento de terrenos... enfim, estes fatores contribuíram para que na grande maioria das obras que envolvem contenções de maciços, esta etapa vem a ser a mais dispendiosa do empreendimento. Por isso, foram inseridas no mercado diversas técnicas envolvendo o tratamento de taludes para melhorar a relação custo X benefício - principalmente para o caso de grandes maciços de terra a serem protegidos/estabilizados.

Reforço de Taludes por Geossintéticos • Geossintéticos são produtos poliméricos com alta resistência à tração e altamente

permeáveis;

• São utilizados para: reforço de taludes, reforço de pavimentos, filtro, drenagem, impermeabilização, controle de erosão e separação de materiais;

• Possuem um custo acessível e não exigem M-D-O especializada para aplicação;

• Como são materiais sintéticos, garantem performance a longo prazo;

• Não requer equipamentos específicos para a aplicação (geralmente se resolve com escavadeiras, caminhões e compactadores);

• Método executivo rápido;

• Deve prever drenagem e proteção no acabamento do talude.

Exemplos de Geossintéticos:

Geotêxtil Georede Geogrelha Geomembrana

Cuidados no Armazenamento:

Apesar de não exigir M-D-O especializada, sua aplicação requer certos cuidados tais como:

• Não resvalar em elementos pontiagudos; • Não apresentar dobras indesejáveis; • Estar protegido de elementos químicos nocivos; • O produto deve estar mantido em sua embalagem até o momento de sua

utilização - caso não seja possível, deve estar protegido contra a ação de raios UV (dependendo do material, pode enrijecer e ficar quebradiço);

• O material deve estar protegido contra absorção de água, óleo, solventes... sempre estocado em paletes para evitar contato com o solo.

Aplicação:

1. Posicionar forma; 2. Desenrolar o geossintético deixando sobra sobre a forma. A sobre deve permitir uma sobreposição de cerca de 1m sobre a camada compactada; 3. Aterrar a camada compactando-a , porém, deixando uma lombada na extremidade para que a ponta do geossintético seja aterrada;

Espessura de compactação ≠ Espessura da camada

4. Completar a camada de aterro, reposicionar/colocar outra forma e repetir a sequência.

Estudo de Caso – Recomposição de Talude (disponibilizado no site da BIDIM):

Corte esquemático da solução

Estudo de Caso – Recomposição de Talude (disponibilizado no site da BIDIM):

1. Talude rompido;

2. Primeira camada de BIDIM;

3. Lançamento e compactação de solo sobre a segunda camada de geotêxtil;

4. Visão geral da obra;

5. Aplicação da penúltima camada do geotêxtil;

6. Reforço do talude concluído – aguardando proteção frontal;

7. Talude totalmente recuperado e gramado;

8. Obra concluída;

Reforço de Taludes por Solo Grampeado • Trabalha na contenção dos maciços de terra através de chumbadores – com

posterior acabamento em concreto projetado e drenagem;

• Os furos possuem entre ∅75 e 125mm de diâmetro e devem ser instaladas barras de aço CA50 com uma inclinação que varia de 5 a 30º com a horizontal, para que o furo não desabe e haja total preenchimento da calda de cimento;

• Os chumbadores podem ser também tubos e cantoneiras metálicas cravados;

• Neste caso, a função dos chumbadores é fazer o maciço trabalhar em conjunto, transferindo as tensões geradas pelo deslizamento/escorregamento na forma de cisalhamento para os grampos – diferente do reforço por atirantamento;

• Como todo o maciço se sustenta, trabalhando em conjunto para não romper, a proteção no faceamento não é robusta;

• Pode ser feito com o faceamento inclinado ou totalmente vertical.

Procedimento geral:

Execução do chumbador:

1. Posicionar perfuratriz que pode ser manual ou com equipamentos especializados

como a “crawler” (pneumática) ou a “wagon drill” (mecânica) – no caso de perfuação mecanizada, deve ser utilizado fluido de perfuração, que pode ser água, ar ou lama;

2. Perfurar com fluidos de perfuração (ar, lama ou água) e instalar a barra do chumbador com espaçadores; 3. Injetar calda de cimento através do tubo de injeção; 4. Executar o teste de carga; 5. Executar a proteção do talude e dar acabamento no chumbador.

Teste de carga:

Antes de dar o acabamento no chumbador, deve-se fazer um ensaio de carga, para confirmação da eficiência do chumbador. Carga máxima do ensaio:

Tmáx = 0,9 . fy . As Onde: fy = resistência característica do aço chumbado; As = Área de aço chumbada

Detalhamento da ancoragem:

VÍDEO – SOLOTRAT

Solotrat - Solo Grampeado.mp4

Reforço de Taludes por Atirantamento

• Trabalham através de ancoragens re-injetáveis e protendidas;

• Transferem cargas para o maciço através da reação provocada pela cordoalha protendida - logo, é calculado através de empuxo passivo;

• Diferente dos chumbadores, o preenchimento de calda de cimento é parcial, apenas na região do final do tubo, denominada bulbo, possibilitando a posterior pretensão da cordoalha;

• Toda a carga deve ser transferida diretamente para o bulbo, por isso, ao longo da cordoalha, deve ser colocado algum material que não crie atrito com a calda de cimento, tais como mangueira, fita, ou utilizar cordoalha engraxada;

• A proteção superficial possui função estrutural e sempre que possível deve ser executada com formas

• O ensaio de carga dos tirantes deve ser feito com valores entre 1,2 e 1,75 vezes a carga de projeto, de acordo com o parecer geotécnico;

• O bulbo não pode sofrer fluência (por relaxação) e nem arrancamento imediato;

Proteção Superficial com Concreto Projetado

• Camada protetora executada com concreto com agregados muito finos sobre armadura de aço; ou misturado com fibras;

• No caso dos atirantamentos, a proteção possui função estrutural;

• Podem ser executados por:

• Mistura seca - quando os materiais aditivos em pó, aditivos e agregados são misturados à agua no bico da projetora;

• Mistura úmida - quando os materiais são misturados antes da aspersão;

• Dosagem:

• Aditivo acelerador de pega entre 0 e 5% do peso de cimento

• Fator água/cimento entre 0,35 e 0,45;

• Cura úmida do concreto durante 24h após o lançamento, e posteriormente

após 7 dias, até que seja alçada resistência mínima.

• Exemplos de proteção para solos reforçados com manta geotêxtil/ geossintética:

Proteção Superficial com Revestimento Vegetal

• Deve ser feita proteção do solo com elemento geossintético antes da colocação da cobertura vegetal;

• O plantio deve ser feito com espécies que se adaptem bem às condições climáticas da região;

• Para taludes menores, com uma inclinação inferior a 60°, recomendasse plantio com grama, em placas a partir de 30cm de largura sobre solo vegetal com pelo menos 10cm de espessura;

• Ou, no caso de áreas mais íngremes e maiores, plantio por hidrosemeadura - mistura aquosa de sementes, fertilizantes e fibras - na proporção de 50 kg/ha

Outros Sistemas de Proteção e Reforço de Taludes

GABIÕES

Outros Sistemas de Proteção e Reforço de Taludes

TERRAMESH® - MACCAFERRI

Outros Sistemas de Proteção e Reforço de Taludes

TERRA ARMADA

Outros Sistemas de Proteção e Reforço de Taludes

CRIB WALL

Critério para Dimensionamento de Reforço de Taludes com Manta Geotêxtil

Método desenvolvido por Jewell (1991) utilizando os ábacos de Jarret e McGown (1988). Serve tanto para geotêxteis como para geossintéticos. • 1º Passo: Cálculo do ângulo de atrito de projeto;

∅𝑑 = tan−1(tan ∅𝑝

𝐹𝑆)

Onde: ∅p = ângulo de atrito interno do solo; ∅d = ângulo de atrito de projeto; FS = fator de segurança – normalmente 1,3.

• 2º Passo: Com o ângulo de atrito de projeto (∅d) e o ângulo do talude final (β), entrar no ábaco de Jarret e McGow (1988) para determinar o coeficiente de empuxo ativo requerido (Kreq):

• 3º Passo: Cálculo da tração requerida no geotêxtil:

𝑇𝑟𝑒𝑞 = 𝑒𝑣 . 𝐾𝑟𝑒𝑞 . 𝛾 . 𝐻

Onde: Treq = Tração atuante na manta; ev = espessura entre camadas; Kreq = Coeficiente de empuxo ativo requerido – extraído do ábaco; 𝛾 = Peso específio do solo; H = altura do maciço; • 4º Passo: Cálculo da resistência de catálogo do geotêxtil:

𝑇𝑚á𝑥 ≥ 𝑇𝑟𝑒𝑞 . 𝐹𝑅𝑇

Onde: Tmáx = Resistência do geotêxtil à tração; FRT = Fator de segurança da manta (para deformações, contato entre materiais, intempéries...) – normalmente 2,2.

• 5º Passo: Com o ângulo de atrito de projeto (∅d) e o ângulo do talude final (β), entrar nos ábacos de Jarret e McGow (1988) referentes à estabilidade para determinar a relação (LR/H) – LR se refere ao comprimento do reforço.

Ábaco para verificação à estabilidade global – (LR/H)OVR :

Ábaco para verificação ao escorregamento – (LR/H)ds : Importante: • Comprimento mínimo para a crista do talude: LR,OVR; • Comprimento mínimo para a base do talude: o maior entre LR,OVR e LR,ds; • Caso entre as duas verificações, o escorregamento foi preponderante, pode-se

graduar os comprimentos da base até a crista do talude; • Caso contrário, o comprimento das mantas deverá ser constante.

• 6º Passo: Cálculo do comprimento de cada faixa reforço:

𝐿𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐿𝑅 + 𝑒𝑣 + 𝑑𝑜𝑏𝑟𝑎 As mantas são fornecidas usualmente em bobinas de 100m de comprimento, com largura variável entre fabricantes (2,15m / 3,00m / 4,15m...).

Exercício

Em uma determinada obra (uma fazenda), há um talude com inclinação de 30º. Junto à divisa de uma rodovia. O proprietário requer que este talude seja acentuado a fim de ganhar espaço útil no terreno. O proprietário não sabe ao certo quanto a obra custará para ele, e solicitou um estudo de viabilidade para quatro situações: Reforço do talude com ângulos finais de 50/60/70/80º. Dados da obra: Solo areno-argiloso Øp = 39º; 𝛾𝑠𝑜𝑙𝑜 = 18 kN/m3; FS = 1,3; FRT = 2,2; Dobra da manta = 1,00m; Distância da obra até o local de empréstimo: 60 km Sobreposição entre mantas: 50 cm Extensão do talude: 150 m Dados do parecer geotécnico: Espessura máxima entre camadas, para efeitos de compactação, não pode ser superior a 60cm; Fator de redução do solo: 95%; Fator de empolamento: 1,30 Talude provisório permitido: 0,75:1,00 (H:V) – Toda a superfície do talude existente deverá ser escavada e apicoada.

30°

12

m

11

m

50º

60º

70º

80º

12

m

1m

1,0

0

0,75

X4

X1

X3X2

9m

Manta