As canaletas de crista e pé, bem como as escadas de descida d'água são moldadas in loco e revestidas por concreto projetado.
2 Solo grampeado 46 Figura 8 - Detalhe do dreno profundo (ABMS / ABEF, 1999)
Figura 9 - Detalhe dos drenos tipo barbacã e de paramento (ABMS / ABEF, 1999)
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2.5. Comparação entre técnicas de estabilização
2.5.1. Solo Grampeado e Cortina Ancorada
Embora possa parecer que haja grande similaridade entre os grampos e as ancoragens ou os tirantes convencionais, quando utilizados para estabilização de taludes ou escavações, há distinções muito importantes e com aplicações específicas para cada caso (Bruce e Jewel, 1986; Ortigão e Fannin, 1992). Enquanto as ancoragens são fortemente pré-tensionadas com cargas de 150kN a 1000kN, para garantir a estabilidade desejada, os grampos, em alguns casos, podem ser submetidos a apenas uma pequena pré-tensão, da ordem de 5kN a 10 kN, com a finalidade exclusiva de garantir a ligação com o concreto projetado, principalmente em paramentos verticais.
Os mecanismos de transferência de carga também apresentam diferenças marcantes, conforme mostra a Figura 10. Basicamente, os grampos são intervenções com mobilização passiva, enquanto os tirantes apresentam mobilização ativa. Ao contrário das ancoragens, os grampos não têm trecho livre, transferindo tensões para o solo ao longo de todo o seu comprimento. Em conseqüência, a distribuição de tensões na massa de solo é diferente. Por outro lado, como os grampos são instalados com uma maior densidade (tipicamente 1 grampo para cada 1,0m2 até 5,0m2 de parede), a possibilidade de ruptura em um grampo é, em geral, pequena e as tolerâncias construtivas não exigem o rigor que se pratica nas cortinas convencionais.
Revestimento Zona ativa
Zona passiva
a) Solo grampeado b) Cortina atirantada Figura 10 - Mecanismos de transferência de carga (ABMS / ABEF, 1999)
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A grande maioria das cortinas tradicionais tem parede vertical moldada in loco, em função da facilidade de execução, quando comparada com a parede inclinada. Ao contrário, os muros de solo grampeado podem facilmente ter paredes inclinadas, com vantagens para a estabilidade da obra e redução de escavações.
As ancoragens convencionais tendem a ser longas (entre 9 e 25m), necessitando de um equipamento de maior porte, ao contrário dos grampos que são curtos, de comprimento máximo da ordem da profundidade da escavação.
Os tirantes são protendidos assim que a estrutura de contenção vai ficando pronta, mobilizando-se sem necessidade de deformação do maciço. Ao contrário, os grampos não são protendidos. Somente após a deformação do maciço, eles se mobilizam. Sabe-se, entretanto, que as deformações necessárias para mobilização da interação solo/grampo são muito pequenas.
No caso de estruturas com solo grampeado, os avanços dos serviços de contenção ocorrem de forma contínua não necessitando de paralisações para aguardar cura, ensaios e protensão das ancoragens atirantadas.
Cuidados especiais no dimensionamento das peças de concreto armado ou vigas metálicas devem ser tomados para os tirantes, especialmente em relação à punção. No caso dos grampos, a carga junto à cabeça é mínima ou nula, sendo suficiente o simples dobramento com gancho ou o uso de pequena placa metálica, porca e aperto com chave.
A corrosão dos tirantes pode ser maior, visto que o mesmo pode estar exposto ao efeito da corrosão sob tensão, necessitando de cuidados especiais de tratamento, principalmente para obras permanentes.
2.5.2. Solo Grampeado e Terra armada
Em 1960, Henry Vidal patenteou o sistema de contenção denominado
Terra Armada. Esta técnica consiste na construção de aterros em que, durante sua execução, são colocadas tiras, entre as camadas de solo. O atrito lateral destes elementos implantados no solo compactado permite a formação de arrimos verticais de grande altura.
A técnica de solo grampeado é bastante semelhante à terra armada, tanto em princípios quanto no método de análise. A principal diferença reside na seqüência construtiva. A terra armada é executada em aterros, de baixo para cima e os deslocamentos horizontais do muro ocorrem principalmente na parte
2 Solo grampeado 49 de baixo. Já o muro em solo grampeado é executado de cima para baixo e os maiores deslocamentos ocorrem na parte superior do muro. A Figura 1 apresenta a comparação entre os deslocamentos horizontais do muro de solo grampeado e do muro de terra armada.
Ao contrário da terra armada, a técnica de solo grampeado pode ser aplicada a um solo existente explorando suas características naturais. Na terra armada, as características do material de aterro são previamente controladas, determinadas e determinante (há fabricação de material).
a) Solo grampeado b) Terra armada Figura 1 - Deslocamentos horizontais de muros (Schlosser, 1983)
Ambas as técnicas apresentam os seguintes pontos em comum: (i) Os reforços são instalados no solo sem tensão, sendo mobilizados somente após a deformação do conjunto; (i) Os grampos trabalham basicamente por atrito lateral, e a área reforçada assemelha-se a um muro de gravidade; (i) O revestimento na face do talude não desempenha papel estrutural relevante, utilizando comumente o concreto projetado para a técnica de solo grampeado e, geralmente, estruturas pré-moldadas para a terra armada; (iv) Há uma interação física e química entre os grampos e o solo, devido à injeção de calda de cimento no furo que contém a barra de aço, ou seja, temse uma resistência por atrito e adesão. Na terra armada tem-se basicamente o atrito entre o solo e as nervuras.
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2.6. Vantagens
A técnica de solo grampeado apresenta vantagens econômicas tanto no escoramento de escavações quanto na estabilização de taludes. Desde o primeiro emprego no Brasil em 1970, vários projetistas e construtores têm optado por esta solução e já se obteve uma razoável experiência em obras executadas.
A evolução dos métodos de análise, a experiência na execução e os bons resultados permitem otimizar o projeto, reduzindo-se o comprimento total de grampos em relação aos projetos elaborados nas décadas de 70 e 80.
A disseminação da técnica de solo grampeado deve-se a diversas vantagens: (i) Baixo Custo A execução da obra requer poucos tipos de equipamentos: máquina para remover o solo de escavação, sonda de perfuração, equipamento de injeção de calda de cimento ou martelo mecânico para cravação dos grampos e máquina para lançamento do concreto projetado do paramento.
A espessura do concreto projetado é relativamente pequena (0,05 a 0,15m), o que representa uma economia de material. (i) Facilidade de Execução A técnica pode ser executada utilizando-se equipamentos convencionais de perfuração e chumbamento. (i) Velocidade de Execução Os avanços dos serviços de contenção ocorrem de forma contínua. A velocidade na execução do reforço é conferida por meio da utilização de equipamentos adequados, tais como perfuratrizes rotopercussoras, em que o comprimento reduzido dos grampos permite perfuração com poucas manobras da lança da rotopercussora.
A utilização de concreto projetado na execução do paramento também confere velocidade à obra. (iv) Acessibilidade Os equipamentos utilizados são de fácil transporte, sendo, portanto particularmente interessantes em locais de difícil acesso, de área limitada, densamente ocupados ou instáveis.
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(v) Segurança Os muros de solo grampeado podem facilmente ser inclinados no sentido do terreno, contribuindo para uma maior estabilidade do muro e redução do movimento de terra na obra. Além disso, a inclinação da parede minimiza a perda por reflexão do concreto jateado.
Um grampo que venha a sofrer uma sobrecarga, não induzirá o colapso do sistema como um todo.
Medições de campo em escavações com solo grampeado realizadas na
Europa indicaram que os deslocamentos necessários para mobilização do reforço são surpreendentemente menores que o esperado. Em taludes verticais, os valores máximos observados são da ordem de 0,3% da altura. Além disto, desde que o grampeamento seja aplicado no menor tempo possível após a escavação, os deslocamentos do solo são minimizados, prevenindo-se danos a estruturas adjacentes (Clouterre, 1991 e Juran e Elias, 1991).
As estruturas utilizadas em solo grampeado são mais flexíveis que as estruturas convencionais de concreto armado. Conseqüentemente, essas estruturas podem adaptar-se melhor ao terreno circundante e resistir melhor aos recalques diferenciais. Essa característica do solo grampeado pode oferecer economia para escavações em taludes instáveis.
O solo grampeado é um excelente método de contenção em regiões sísmicas. O desempenho e estabilidade das estruturas de solo grampeado durante terremotos têm sido analisados e confirmados por meio de ensaios centrífugos (Vucetic e outros,1993). (vi) Versatilidade Embora a maioria das pesquisas e estudos em solo grampeado empreendidos até os dias de hoje estejam limitados a solos homogêneos, esta técnica também se adapta aos solos heterogêneos.
A técnica pode ser empregada a diferentes tipos de solo, sendo as melhores condições observadas em solos granulares compactos ou argilas arenosas rijas de baixa plasticidade. O aumento da rigidez da estrutura de solo grampeado é possível por meio da adoção de soluções mistas em que grampos são combinados com ancoragens convencionais, permitindo reduzir os movimentos do terreno. Em escavações próximas a estruturas sensíveis aos deslocamentos do terreno, esta alternativa permite projetar um muro de solo grampeado enrijecido em locais específicos.
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2.7. Limitações
Apesar das vantagens expressivas, a técnica de solo grampeado também apresenta algumas restrições: (i) Tipo de Solo O solo deve possuir alguma coesão ou cimentação, para que o talude permaneça estável por algumas horas até a instalação dos grampos.
A técnica não se aplica a solos com alto teor de argila ou que sejam suscetíveis a variações volumétricas significativas (argilas expansivas, argilas orgânicas). (i) Presença de Nível d'água O uso da técnica limita-se a maciços de solo sem nível d'água estabelecido. Na presença de nível d'água, deve-se projetar sistemas eficientes de rebaixamento permanente do NA. (i) Monitoramento obrigatório da Obra Taludes resultantes de escavações junto a estruturas pré-existentes, sujeitas a danos por recalques, somente devem ser estabilizados pelo processo de grampeamento, se houver uma análise adequada e controle de recalques da estrutura desde o início da escavação até os 6 meses seguintes após o término da obra. Tal recomendação é decorrente das deformações inevitáveis que ocorrem durante a mobilização da resistência do solo e alongamento do grampo até atingir a sua carga de trabalho, que induzem recalques na superfície de montante do talude escavado. (iv) Qualidade do Grampo Em estruturas de longa vida útil, deve-se prestar atenção particular a durabilidade dos grampos usados em solos corrosivos e para movimentos a longo prazo, tais como o rastejo.
2.8. Modelos de análise e métodos de projeto
Não há uma metodologia padrão ou única para dimensionamento de uma estrutura em solo grampeado. A literatura apresenta diferentes enfoques conceituais quanto à fenomenologia de funcionamento. Em alguns casos, considera-se que o maciço tratado deve ser assemelhado a um muro de gravidade e, como tal, analisado, tanto para esforços externos como internos. Desta forma, o bloco reforçado deve resistir, sem escorregamento ou
2 Solo grampeado 53 tombamento, aos empuxos do solo contido. A verificação da estabilidade interna se dá pelo dimensionamento do espaçamento e comprimento do grampo, os quais devem ser suficientes para estabilizar o volume de solo abrangido.