1

SOLO GRAMPEADO EXECUOENG ALBERTO CASATI ZIRLIS DIR. SOLOTRAT ENG. GEOTECNICA LTDA Mesa redonda em evento no I.E. promovido pela ABMS para 23/11/99 s 18h.

1 RESUMO 2 BIBLIOGRAFIA 3 DEFINIO DE SOLO GRAMPEADO 4 MTODO CONSTRUTIVO 4.1 Seqncia Geral dos Trabalhos 4.2 O Chumbador 4.2.1 Definio 4.2.2 Perfurao 4.2.3 Montagem 4.2.4 Injeo 4.2.5 Boletim de Execuo 4.3 Concreto Projetado 4.3.1 Definio 4.3.2 Equipamentos 4.3.3 O Concreto: Agregados, Cimento, gua, Resistncia Controle 4.3.4 Aplicao / Mangoteiro 4.3.5 Armao 4.4 Drenagem 4.4.1 Definio 4.4.2 Dreno Profundo 4.4.3 Dreno de Paramento 4.5 Controle Executivo 4.5.1 Chumbador 4.5.2 Concreto Projetado 4.5.3 Drenagem 4.5.4 Geral 5 CONCLUSES

2

1 RESUMO Tem-se a seguir, dados sobre Solo Grampeado, resumo da nossa experincia acumulada desde a poca da construo da Rodovia dos Imigrantes. Esta vivncia no exclusiva da execuo de Solo Grampeado, advm tambm da execuo de tirantes, injees de consolidao, rebaixamento de lenol fretico, estacas raiz, tnel NATM, enfim servios de engenharia geotcnica.

2 BIBLIOGRAFIA Consideramos muito importante apresentar alguns dos totalidade so artigos ou catlogos estrangeiros: Artigo publicado no JSMFD, da ASCE, por Shen C. K. e outros, em dezembro de 1981, Ground Movement Analysis / Field Measurements of Earth Support System; Catlogo da Bauer Soil Nailing The Bauer System. Schrobenhausen (1988). A Bauer empreiteira Alem de servios, talvez uma das maiores do mundo. Dever ser lido em conjunto com o artigo de Gassler G. e Gudehus G., publicado nos anais do 10 CIMSEF (Estocolmo 1981), volume 3: Soil Nailing Some Aspects of a New Technique; Artigo publicado na revista Ground Engineering por Bruce D. A. e Jewell R. A., em novembro de 1986 e Janeiro de 1987 Soil Nailing: Applications and Practice; Projet National Clouterre, desenvolvido na ENPC de Paris, resultando livro publicado pela ENPC em 1991. Grande parte da experincia nacional, foi apresentada no captulo 18, Reforo do Terreno, sub item 18.3 Solo Grampeado do livro Fundaes Teoria e Prtica da PINI / ABMS / ABEF de novembro de 1996. Ao longo deste perodo temos documentado cerca de 55.000 m2 de obras que acreditamos seja menos da metade das obras executadas no Brasil. documentos bibliogrficos que nos

estimularam ao contnuo desenvolvimento da aplicao deste mtodo de conteno. Em sua

3

3 - DEFINIO DE SOLO GRAMPEADO o resultado da execuo de chumbadores, concreto projetado e drenagem visando estabilizar determinado talude. Os chumbadores promovem a estabilizao geral do macio, o concreto projetado a estabilidade local junto ao paramento e a drenagem age em ambos os casos. O conjunto visa estabilizar taludes nas condies de instabilidade de: Macios a serem cortados, cuja geometria resultante no estvel; Taludes existentes que no tem a estabilidade satisfatria; Taludes rompidos.

4 - MTODO CONSTRUTIVO 4.1 - Seqncia Geral dos Chumbadores Inicia-se com o corte do solo na geometria de projeto, ou no se o caso for reforar taludes. Segue-se com a execuo da primeira linha de chumbadores e aplicao do revestimento de concreto projetado. Caso o talude j se encontre cortado pode-se trabalhar de forma descendente ou ascendente, conforme a convenincia. Simultaneamente ao avano dos trabalhos executam-se os drenos profundos, de paramento e as canaletas ou descidas dgua, conforme projeto.

4

Fases construtivas de solo grampeado em corte com equipamentos pesados

Fases construtivas de solo grampeado em corte com equipamentos manuais

5

4.2 - O Chumbador 4.2.1 Definio Chumbadores so peas moldadas in loco, por meio das operaes de perfurao com equipamento mecnico ou manual, instalao e fixao de armao metlica, com injeo de calda de cimento sob presso. 4.2.2 Perfurao As perfuraes so executadas por equipamentos, pesando entre 25 e 500 Kg, portanto leves, de fcil manuseio, instalao e trabalho sobre qualquer talude. Como fludo de perfurao e limpeza do furo, poder ser utilizada gua, ar, lama, ou nenhum deles em se optando por trados helicoidais contnuos. O sistema usual aquele por lavagem com gua, por meio de hastes dotadas de elementos cortantes na extremidade, do tipo tricones com vdea, no dimetro de 3. A depender da profundidade do furo, dimetro, rea de trabalho, pode-se optar por perfuratrizes tipo sonda, crawlair, wagon drill, ou at perfuratrizes manuais. Quando a condio de trabalho permite alta produtividade, so utilizadas esteiras de perfurao, cujo peso varia entre 2000 e 4000 Kg. Os chumbadores tem sempre inclinao abaixo da horizontal variando de 5 a 30. A escolha do mtodo de perfurao deve ser tal que a cavidade perfurada permanea estvel at que a injeo seja concluda. 4.2.3 - Montagem Concluda a perfurao, segue-se a instalao e fixao de nervuras. Estas so metlicas e no devem perder suas caractersticas de resistncia ao longo do tempo, devendo receber tratamento anticorrosivo usualmente por meio de resinas polimricas e calda de cimento. Ao longo destes elementos devero ser instalados dispositivos centralizadores, que garantam seu contnuo e constante recobrimento com a calda de cimento. A barra de ao usualmente tem dimetro de 10 a 25mm. dobrada na extremidade (para dimetros at 20mm), com cerca de 20cm, e centralizadores a cada 2,0m. A aplicao de placa e porca ocorre

6

para dimetros da barra iguais ou superiores a 22mm quando no possvel dobr-la, comum tambm a solda de pedao de barra de ao. Adjacente a barra instala-se um ou mais tubos de injeo perdidos, com dimetro de 10 a 15mm provido de vlvulas a cada 0,5m, at 1,5m da boca do furo.

Partes constitutivas de um Chumbador4.2.4 - Injeo Injeta-se a bainha pelo tubo auxiliar removvel, de forma ascendente, com calda de cimento fator gua/cimento prximo de 0,5 (em peso), proveniente de misturador de alta turbulncia at o seu extravasamento na boca do furo. Como uma boa alternativa, pode-se preencher o furo com calda e ento introduzir a estrutura metlica. A bainha a fase inicial de injeo em que se pretende recompor a cavidade escavada. Aps um mnimo de 12 horas, reinjetar o chumbador por meio do tubo de injeo perdido, anotandose a presso mxima de injeo e o volume de calda absorvida. No se executa a reinjeo, a no ser que hajam dois ou mais tubos de injeo perdidos.

7

4.2.5 - Boletim de Execuo Conforme boletim ilustrativo abaixo, so anotados todos os dados de execuo do chumbador, nica fase:OBRA DO

N. BOLETIM DE CONTROLE DE EXECUO DE CHUMBADOR

(mm) comprimento (m) ang. c/ horiz. PERFURAO (mm) comprimento (m) PARTE METLICA Ao PROTEO ANTICORROSIVA Espaador a cada (m) TIPO Trao da Fator A/C = litros gua + litros solo = litros calda Bainha 1sc cimento + INJEO Trao da Fator A/C = 1sc cimento + litros gua + litros solo = litros calda Fase Vol - Volume Injetado em sacos Pa - Presso de Abertura (Kg/cm2) Pi - Presso de Injeo (Kg/cm2) INJEO INJEO N. CHUMBADOR Bainha DATA N. CHUMBADOR DATA Bainha FASE NICA FASE NICA Vol Pa Pi Vol Vol Pa PiCARACTERSTICAS CHUMBADOR

Vol

OBS.:

4.3 - Concreto Projetado 4.3.1 Definio Concreto Projetado a denominao que se d condio em que so construdas peas de concreto sem a utilizao de forma, por meio de conduo de ar comprimido. Estas podem receber ferragens convencionais, telas eletrosoldadas ou fibras conforme necessidade de projeto. Existem duas maneiras de se obter o Concreto Projetado: via seca ou via mida.

8

A diferena bsica entre eles est no preparo e conduo dos componentes do concreto: Via Seca: preparado a seco. A adio de gua d-se, junto ao bico de projeo instantes antes da aplicao; Via mida: preparado com gua e desta forma conduzido at o local de aplicao.

Ambos utilizam traos e equipamentos com caractersticas especiais. O equipamento utilizado para Solo Grampeado o Via Seca, a que nos referimos nos itens a seguir, no havendo entretanto qualquer objeo na utilizao do Via mida. 4.3.2 Equipamentos Para via seca so necessrios pelo menos os seguintes equipamentos e acessrios: a) Bomba de Projeo: recebe adequadamente misturado o concreto seco e o disponibiliza para aplicao; b) Compressor de Ar: acoplado bomba de projeo fornece energia em vazo e presso correta, para conduzir o concreto at o local da aplicao; c) Bomba Dgua: fornece gua em vazo e presso junto ao bico de projeo. Pode ser substitudo pela rede pblica de fornecimento de gua; d) Mangote: o duto por onde o concreto conduzido da bomba ao ponto de aplicao, podendo ser de borracha ou metlico; e) Bico de Projeo: pea instalada na extremidade de sada do mangote junto aplicao; f) Anel Dgua: acoplado entre o final do mangote e o bico de projeo adiciona gua ao concreto; g) Pr umidificador: instalado cerca de 3,0m do bico de projeo, visa fornecer gua ao concreto seco, previamente aplicao. O concreto poder ser fornecido usinado, em caminhes betoneiras, ou preparado no canteiro de obras.

9

Detalhes importantes dos equipamentos: Bomba de projeo. necessrio que os equipamentos tenham perfeitas condies de trabalho, estando as peas de consumo com desgaste aceitvel e a mquina sempre bem ajustada; Compressor. Para as condies geomtricas e de produo pretendidas, h um nico conjunto de valores para vazo e presso de ar. Como ilustrao apresenta-se a seguir tabela de valores da norma americana, ACI 506-66: Vazo do Compressor (pcm) 365 600 750 Dimetro do condutor (mangote ou tubulao) 1 1 2 Presso de Ar necessria (MPa) 0,40 0,50 0,60

A prtica brasileira entretanto, diz que para qualquer dimetro de mangueira ou vazo de trabalho, a presso caracterstica do compressor deve ser de 0,7 MPa. Este valor quando da projeo do concreto, lido no compressor, no pode ser inferior a 0,3 MPa. Desta forma para distncia de at 50,0 m teramos, como condio mnima: Vazo do Compressor (pcm) 350 600 700 Dimetro do condutor (mangote ou tubulao) 1 2 2

Bomba dgua. Dever fornecer gua com presso pelo menos 0,1 MPa superior, quela dos materiais em fluxo, junto ao bico de projeo.

Os acessrios como mangotes, bicos, anis dgua, pr umidificadores e discos devero ter as condies conforme especificao dos fabricantes e fornecedores.

10

A montagem est ilustrada a seguir:

Montagem da aplicao convencional do concreto projetado4.3.3 - O Concreto: Agregados, Cimento, gua, Resistncia Controle Normalmente, a resistncia solicitada em projeto de 15 MPa. Como agregados temos o pedrisco ou pedra zero e a areia mdia. necessrio que ambos tenham uma umidade mnima. A areia em torno de 5%, nunca inferior a 3%, pois causaria muita poeira, nem superior a 7% causando entupimentos de mangote e incio de hidratao do cimento. Para o pedrisco a umidade de 2% suficiente. A areia mdia no poder ter acima de 5% de gros finos, podendo compor-se por 60% de gros mdios e at 35% de gros grossos. O cimento poder ser qualquer, Comum, Composto, Pozolanico, Alto Forno, ARI ou ARI-RS, dependendo das especificaes de projeto. Pode-se utilizar aditivos acelerador de pega, secos ou lquidos conforme necessidade da obra. A gua dever ser conforme recomenda a tecnologia do concreto. Sua dosagem feita pelo mangoteiro por meio de registro junto ao anel dgua. Advm de sensibilidade e experincia

11

adquirida noutras obras pelo operador. Existem vrias prticas de pr umidificao da via seca, conforme se ilustra abaixo, em duas condies: CPJET Neste caso 80% da gua fornecida ao concreto cerca de 3,0m antes da aplicao e o restante, 20%, adicionado pelo mangoteiro.

Montagem da aplicao com pr-umidificador de linha tipo CP-JET e detalhe do pr-umidificador CP JET

12

BOOSTER Nesta situao 100% da gua aplicada 3,0m antes da aplicao.

Montagem da aplicao com pr-umidificador de linha tipo BOOSTER e detalhe do pr-umidificador BOOSTERO controle da qualidade do concreto se d pela extrao de corpos de prova de placas moldadas em obra. Existem algumas normas brasileiras da ABNT para este controle. Estas tiveram seu desenvolvimento impulsionado pelos servios de execuo Tneis NATM: NBR 13044 Concreto Projetado Reconstituio da mistura recm projetada

13

NBR 13069 Concreto Projetado Determinao dos tempos de pega em pasta de cimento Portland, com ou sem a utilizao de aditivo acelerador de pega. NBR 13070 Moldagem de placas para ensaio de argamassa de concreto projetados. NBR 13371 Concreto Projetado Determinao do ndice de reflexo por medio direta. NBR 13354 Concreto Projetado Determinao do ndice de reflexo em placas. 4.3.4 - Aplicao / Mangoteiro De igual importncia aos itens de agregados e equipamentos, temos os aplicadores do concreto. usual termos dois especialistas: o mangoteiro e o bombeiro. O bombeiro est sempre junto a bomba de projeo, ajustando-a conforme os desgastes ocorrem, e verificando o correto fornecimento do compressor. O mangoteiro aquele que aplica o concreto, em movimentos contnuos usualmente circulares, dirigidos ortogonalmente superfcie, dela distando 1,0m. Alm disso regula a gua, e tem sensibilidade para perceber uma oscilao nas caractersticas de vazo e presso do ar. o elemento fundamental neste servio, j havendo inclusive norma da ABNT, NBR 13597 Procedimento para Qualificao de Mangoteiro de Concreto Projetado aplicado por Via Seca, para qualificao deste profissional. No est sendo aplicada, mas o caminho para uso em futuro prximo.

14

4.3.5 - Armao As telas eletrosoldadas tem sido a armao convencional do concreto projetado. Sua instalao ocorre em uma ou duas camadas, conforme especifica o projeto. Aplica-se a primeira camada com a primeira tela, a segunda camada do projetado, segunda tela e concreto final. Pode-se instalar previamente ao concreto as telas. Entretanto, especial cuidado deve ser tomado para evitar que a tela funcione como anteparo e cause vazios atrs da mesma.

Detalhe das sombras na projeo do concretoDesde 1992 temos utilizado alternativamente s telas, fibras metlicas de ao. So adicionadas diretamente na betoneira ou caminho betoneira, resultando numa mistura perfeitamente homognea.

15

No obriga qualquer mudana em equipamento. Promove reduo da equipe de trabalho, visto que no h necessidade de mo de obra para preparo e instalao das telas. Tem ajuste perfeito ao corte realizado no talude aceitando superfcies irregulares, com espessura constante.

Detalhe fibra e telaResulta num concreto extremamente tenaz. A presena das fibras, produz concreto de baixa permeabilidade, uma vez que age no combate s tenses de trao durante o incio da cura, homogeneamente em todas regies da pea. No h cuidado especial com cobrimento de armadura, pois a corroso eventual se limita aquela fibra que estava em contato com a atmosfera, no prosseguindo para as outras imersas no concreto. A despeito de seu custo, cerca de 20% superior s telas, a economia do produto final de 20 a 40% por metro quadrado aplicado. A tendncia atual a total substituio das telas por fibras de ao.

16

4.4 - Drenagem 4.4.1 - Definio A prtica usual recomenda sempre a execuo de servios de drenagem profunda e de superfcie. Como drenagem profunda, tem-se o DHP Dreno Subhorizontal Profundo. Os drenos de superfcie so os barbacs, drenos de paramento e canaletas. 4.4.2 - Dreno Profundo So elementos que captam as guas distantes da face do talude antes que nela aflorem. Ao capt-las, as conduzem ao paramento e despejam em canaletas. Os drenos subhorizontais profundos, DHP, resultam da instalao de tubos plsticos drenantes de 1 a 2 em perfuraes no solo de 2 a 4. Os tubos so perfurados e recobertos por manta geotxtil ou telas de nylon. So drenos lineares embutidos no macio, cujos comprimentos se situam normalmente entre 6,0 e 18,0m.

Dreno profundo DHP

17

4.4.3 - Dreno de Paramento So peas que pretendem promover um adequado fluxo s guas que chegam no paramento do talude. Para os drenos de sub superfcie, ou aqueles atrs e adjacentes ao revestimento de concreto, tem-se os barbacs e o dreno de paramento. O dreno tipo barbac o resultado da escavao de uma cavidade com cerca de 40 x 40 x 40 cm preenchida com material arenoso e tendo como sada tubo de PVC drenante, partindo de seu interior para fora do revestimento com inclinao descendente. Trata-se de uma drenagem pontual.

Dreno de Paramento e BarbacO dreno de paramento o resultado da instalao numa escavao de calha plstica drenante revestida por manta geotxtil, dreno fibroqumico, na direo vertical da crista at o p do talude.

18

Aflora na canaleta de p, sendo considerado um dreno linear. Considera-se este ltimo como a opo eficiente recomendvel para projeto. As canaletas de crista e p, bem como as de descida dgua so moldadas in loco e revestidas por concreto projetado. 4.5 - Controle Executivo No existe at o presente momento, normalizao brasileira que regulamente os controles de execuo. 4.5.1 - Chumbador A ferragem deve estar centrada e com recobrimento totalmente seguro, certificando-se portanto de que a armao no ser corroda. Garantir-se que no tenha havido perda de calda ou resina, observando-se minutos aps a injeo junto boca do chumbador se no houve decantao. Aceita-se um erro de deslocamento local de at 15% da distncia horizontal ou vertical, no posicionamento do chumbador. Porm dever ser mantida a quantidade de chumbadores prevista no projeto para a rea contida. No h necessidade de qualquer controle rigoroso quanto a tolerncia de inclinao podendo-se aceitar uma variao em torno de 5 graus. A calda de injeo dever atender ao projeto, no contendo cimentos agressivos armao do chumbador. O fator gua / cimento ajustado em campo, em funo das condies da estabilidade da cavidade perfurada e sua permeabilidade. Sugere-se que todo chumbador receba pelo menos uma fase de injeo alm da bainha. A proteo anticorrosiva com tinta polimrica, pintura eletroltica ou qualquer processo de inibio da corroso, dever ser eficiente, mesmo com o manejo das barras. Como sugesto de proteo anticorrosiva, poderamos adotar a proposta da NBR5629 Tirantes Ancorados no Terreno, publicada em 1996, pela Associao Brasileira de Normas Tcnicas, ABNT, considerando o grampo como sendo o trecho ancorado de um tirante.

19

Classe 1 2

Tipo de Chumbador provisrios em meio muito agressivo Permanentes em meio no agressivo, ou

Proteo anticorrosiva e calda de cimento

Permanentes em meio agressivo, ou Dupla com emprego de pintura

provisrios em meio medianamente Proteo simples atravs de calda agressivo 3 Provisrios em meio no agressivo de cimento injetada

A definio de agressividade subjetiva e pode-se adotar aquela proposta na NBR5629. O ensaio de tracionamento do chumbador deve ser realizado, para que se obtenham dados para projeto. No h entretanto normalizao para tal. Sugere-se a execuo de ensaios num mnimo de 10% das ancoragens, ou quantidade tal que permita haver representatividade do resultado. Durante a perfurao devem ser observadas as posies estruturais das camadas de solo em funo do corte, ajustando se necessrio o posicionamento dos chumbadores. 4.5.2 - Concreto Projetado O concreto projetado dever ter na sua espessura controlada por meio de marcos aplicados a cada 4,0m2. Devero ser seguidas as Normas Brasileiras de concreto projetado, naquilo que couber. Ressalta-se principalmente, atentar-se para a utilizao do equipamento de via seca em condies corretas de presso e vazo, o clculo correto do volume de aplicao da gua e a cura. Como a exposio atmosfrica do concreto muito grande, cuidados especiais de umidificao durante a cura devem ser tomados. A utilizao do pr umidificador de linha, deve ser objetivada, obtendo-se um concreto com menor reflexo, maior resistncia, menor permeabilidade, e menor poeira. 4.5.3 - Drenagem Durante a execuo devem ser avaliadas e determinadas as posies e fluxos do lenol fretico, que dificilmente o so na fase do projeto. Desta forma haver um correto ajuste no sistema de drenagem.

20

4.5.4 - Geral Para que se possa avanar com a aplicao desta tcnica, bem como sua otimizao, fundamental a medida de deformao do macio. No h quem o faa at o momento, exceto em carter acadmico. Sugere-se que sejam tomadas deformaes, da forma mais simples e prtica possvel. Considera-se no mnimo, leitura de deformaes de pinos tomados com teodolitos, em 3 faixas verticais do muro, de tal forma que sejam representativas da obra. As propostas acima visam a compilao de informaes, quando no h recomendaes especficas do projeto em execuo. 5 - CONCLUSES O Solo Grampeado uma tcnica eficiente e economicamente vivel para nossos solos sedimentares ou residuais. Deve ser tecnicamente desenvolvido para nossas condies propondo-se para tal um trabalho semelhante ao CLOUTERRE, francs, num consrcio entre: Empreiteiros Geotcnicos; Projetistas, Consultores; Escola, Associaes Nacionais; Empresas Pblicas / Privadas.