Pedro Henrique Macarini Radigonda

Samuel Felipe

Talita Canavezi Vit

MUROS DE ARRIMO – TIPOLOGIA E VERIFICAÇÃO DA ESTABILIDADE

Londrina

2013

Pedro Henrique Macarini Radigonda

Samuel Felipe

Talita Canavezi Vit

MUROS DE ARRIMO – TIPOLOGIA E VERIFICAÇÃO DA ESTABILIDADE

Trabalho apresentado à disciplina ENGC1020 Fundações e Obras de Terra, Julio Cesar Filla.

Londrina2013

RESUMO

Nesse trabalho serão apresentados os principais tipos de muros de contenção (ou

arrimo). A contenção é feita pela introdução de uma estrutura ou de elementos

estruturais compostos, que apresentam rigidez distinta daquela do terreno que conterá.

O carregamento da estrutura pelo terreno gera deslocamentos que por sua vez alteram o

carregamento. Os muros são estruturas cujo projeto é condicionado por cargas que

dependem de deslocamentos. Apesar de isto ser um fato há muito reconhecido, ilustrado

que foi pelos resultados clássicos de Terzaghi de ensaios de muros de arrimo em areia.

PALAVRAS CHAVES

Muros, muro de arrimo, contenção, fundação, corte, aterro, estrutura, carregamento,

deslocamento, solo, Terzaghi.

ABSTRACT

In this article we discuss the main types of retaining walls (or retaining). The contention

is done by introducing a structure or structural elements compounds, which present

rigidity different from that of ground containing. The loading of the structure at ground

generates dislocations which in turn alters the charging. The walls are structures whose

design is conditioned by loads that depend on displacements. Although this is a fact

long recognized, which was illustrated by the results of classical Terzaghi tests retaining

walls in sand.

KEY WORDS

Walls, retaining wall, containment, foundation, cut, fill, structure, load, displacement,

soil, Terzaghi.

INTRODUCAO

A realização de obras de fundações quase sempre envolvem estruturas de

contenção. É frequente a criação de subsolos para estacionamento em edifícios urbanos,

de contenções de cortes ou aterros, por muros de arrimo, para a criação de plataformas;

a instalação de dutos de utilidades em valas escoradas; projetos de estradas, de pontes,

de estabilização de encostas, de canalizações de saneamentos, de metrôs, etc. (Hachich

et al. (2004))

Dentre as estruturas de contenção, o trabalho afunila-se a muros, que “[...] são

estruturas corridas de contenção constituídas de parede vertical ou quase vertical

apoiada numa fundação rasa ou profunda. Podem ser construídos em alvenarias (de

tijolos ou pedras) ou em concreto (simples ou armado) ou ainda, elementos especiais.

Sua fundação pode ser direta, rasa e corrida ou profunda, em estacas ou tubulões”.

(Hachich et al. (2004))

METODOLOGIA

Esse trabalho foi desenvolvido através de pesquisas bibliográficas e tem como

intuito proporcionar um melhor entendimento do assunto de contenções, visando que as

estruturas de contenções são constantemente utilizadas na construção civil, pois sempre

que necessita de uma escavação ou de um aterramento é necessário que se faça uma

estrutura para segurar essa terra. No caso desse trabalho foram tidas como prioridade as

estruturas de muro de arrimo. Mostrando os tipos de muros existentes e como é o seu

processo construtivo e mostrando o que pode afetar essas estruturas

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

CONTENÇÕES PROVISÓRIAS

São conteções de caráter provisória, as quais quando não mais necessária sua

necessidade, removidas.

São três os principais processos executivos: conteções de madeira, conteções com perfis

cravados e madeira e conteções com perfis metálicos justapostos. Ambas as três, são

conteções flexíveis, podendo ser escoradas ou não.

A conteção de madeira, como mostra a figura 1, é uma técnica utilizada para

escavações de pequenas alturas, girando em torno de 1,5 m a 2,5 m, escavadas

manualmente. Substituímos as estroncas por estacas em escações de obras que não

valas, como mostra a figura 2.

Figura 1 - Contenção escorada de madeira ( Fonte: HARRIS, 1983, apud CARDOSO, 2002)

Figura 2 - Contenção escorada de madeira ( Fonte: ROUSSELET, 1986, apud CARDOSO, 2002)

A medida que avança a escação, as escoras devem ser feitas. As pranchas

verticais trabalham melhor quando essas sao dotadas de encaixe do tipo macho e fêmea,

principalmente em areias e terrenos argilosos muito moles.

Quando as escavavções são mais profundas, utiliza-se perfis metálicos cravados

e pranchas horizontais de madeira, de modo que torna essa técnica do ponto de vista

financeiro, mais indicada.

O processo, ilutrado na figura 3, inicia-se com a cravação de perfis tipo "I" ou

"H" laminados de aço nos limites da escavação. Em média, os espaçamentos entre os

perfis, gira em torno de 1,5m. Já sua altura, necessita ser maior do que a profundidade

da escavação. Crava-se os perfis com o auxílio de bate-estacas. Estando um

determinado trecho já com os perfis cravados, iniciamos a escavação do solo, a qual

ocorre por níveis, sendo que a medida que retiramos o solo, colocamos entre dois perfis

consecutivos pranchas de madeira contra eles encunhadas.

Figura 3 - Contenção escorada de madeira ( Fonte: CARSON, 1961, apud CARDOSO, 2002)

Colocadas e encunhadas as pranchas de madeira, aprofunda-se mais a escavação,

seguindo o mesmo processo a medida que aumenta a profundidade.

Nesse tipo de conteção o "peso do terreno" age horizontalmente sobre as

pranchas, transferindo carga para os perfis o qual funcionam como vigas em balanço

engastadas no solo, como mostra a figura 4. Devido a isso, é importante perfis mais

altos que a profundidade da escavação, sendo esse comprimento adicional chamado de

"ficha".

Figura 4 - Contenção escorada de madeira ( Fonte: CARDOSO, 2002)

Figura 4 – Funcionamento estrutural simplificado de uma conteção.

Independetimento do tipo de contenção provisória adotado, após executados os

serviçoes dentro da escavação, esta é novamente reaterrada em camadas. Terminando o

reaterro, os perfis são sacados do solo através de guindastes ou utilizar extratores

vibratórios. Dessa mandeira, todos os componentes da contenção provisória, podem ser

reaproveitados em um outro trecho da escavação ou uma nova escavação.

CONTENÇÕES DEFINITIVAS

Algumas técnicas de execução de conteções provisórias podem ser empregadas

em conteções definitivas, como o caso de utilizarmos os prancões como fundo de forma.

Porém, algumas outras técnicas só são economicamente viáveis quando em conteções

definitivas, principalmente por não permitir que seja reutilizado seus componentes e por

serem conteções mais robustas.

A execução de conteções através de estacas de concreto armado moldadas in

loco justapostas é uma solução simples e pouco onerosa. Assim que o concreto adquiri

resistência, o solo é escavado, e a face aparente pode receber um acabamento m

concreto.

A maneira mais simples de se executar essa contenção é escavar as estacas

tangenciando-as entre si. No entanto, essa alternativa acaba na prática levando a

ocorrência de frestas entre estacas vizinhas da ordem de 50 a 100 mm, o que pode

acarretar problemas em solos menos consistentes ou em presença de água.

Para se minimizar esse problema, pode-se executar em sequencia as estacas de

modo alternado e fazendo com que a distância livre entre duas estacas seja menor que o

seu diâmetro. Desse modo, ao completar a sequencia, executando as estacas faltantes

antes das anteriores atingirem maior resistência (antes de atingir 5 MPa), obtemos uma

parede sem frestas.

Contenções através de paredes diafragmas é uma evolução da técnica de estacas

de concreto armado moldadas in loco justapostas. São também obtidas pela escavação e

execução sucessivas de estacas de concreto armado, só que usulamente de maiores

dimensões e de forma retangulas, com comprimento variante de 1 a 6 m e largura de 40

cm a 60 cm.

Entretanto a diferença fundamental entre as duas técnicas é o fato de na parede

diafragma toto o buraco escavado fica preenchido com uma solução especial chamada

de "lama bentonítica", enquanto não for concretado.

Essa lama bentonítica é adquirida através da mistura de uma argila

montimorilonitica especial, que é refinada com água, e possui a propriedade de

equilibrar a pressão exercida pelo solo e pela água nele presente, de forma a evitar que o

buraco escavado desmorone. A lama bentonítica atua dessa maneira por formar nas

superfície escavada uma camada de gel que penetra nos seus poros, ligando os seus

grãos entre si, formando um filtro que evita a sua instabilização. Além do gel, o contato

da lama com o solo leva ao aparecimento de um fenômeno elétrico que contribui para

essa estabilização.

A figura 5 mostra a sequencia de execução de uma parede diafragma. Em (a) é

mostrada a escavação junto ao segmento vizinho já concretado, sendo o buraco

preenchido com a lama (solução de 3 a 10% de bentonita seca em água), para sua

estabilização. Ao terminar a escavação, coloca-se na extremidade um tubo de aço o qual

permite, por hora da concretagem, a criação de um engate entre o painel em execução e

o seguinte (b). Em (c) é colocada a armação de aço da parede. Em (d), um concreto

bastante plástico é vertido através de funis, preenchendo assim o buraco de baixo para

cima e expulsando a alama que é recolhida para posterior reaproveitamento. Após o

concreto adquirir uma certa resistência, o tubo de aço é retirado e o processo se reinicia.

Figura 5 - Contenção escorada de madeira ( Fonte: Xanthakos, 1979, apud CARDOSO, 2002)

A escavação dos buracos pode ser feita com inúmeros equipamentos, o qual não

só escavar o solo em si, como também permitir a separação entre o material e a lama.

Sua escolha depende de vários fatores, principalmente da disponibilidade do tipo de

solo e da profundidade da escavação.

Em suma, a parede diafragma é uma solução versátil, a qual aparesenta como

vantagens principais a velocidade de execução, a facilidade de trabalhar em solos de

consistência desfavorável e na presença de água, junto ao fato da sua execução poder se

dar sem causar barulhos ou vibrações.

MUROS

Muro nada mais é do que estruturas de contenção composta por parede vertical

ou quase vertical que fica apoiada sobre uma fundação rasa ou profunda. Esses muros

podem ser construídos de alvenaria ou de elementos especiais. Seu elemento construtivo

depende do tipo de muro que se vai utilizar, podendo ser eles de muro de gravidade,

muro atirantado, muro de flexão, misto, muro de contraforte, muro e gabiões e crib wall.

Tipos:

Muros de Gravidade: são estruturas corridas, massudas, que se opõe aos

empuxos horizontais pelo peso próprio. Em geral são empregadas para conter

desníveis pequenos ou médios, inferiores a cerca de 5m. Podem ser construídos

de concreto simples, ciclópico ou com pedras, argamassas ou não.

Muros Atirantados: São estruturas mistas em concreto e alvenaria de blocos de

concreto ou tijolos, com barras quase horizontais, contidas em planos verticais

perpendiculares ao paramento do muro, funcionando como tirantes, amarrando o

paramento a outros elementos embutidos no maciço, como blocos, vigas

longitudinais ou estacas. São construções de baixo custo utilizadas para alturas

até cerca de 3m.

Muros de Flexão: são estruturas mais esbeltas, com secção transversal em

forma de L que resistem aos empuxos por flexão, utilizando parte do peso

próprio do maciço arrimado, que se apoia sobre a base do L, para manter-se em

equilíbrio. No mais das vezes são construídos em concreto armado, tornando-se,

em geral, antieconômico para alturas acima de 5 a 7m.

Mistos: são muros com características intermediárias entre os supra citados, que

funcionam, por tanto, parcialmente pelo peso próprio e parcialmente a flexão,

utilizando parte do terrapleno como peso para atingir uma condição global de

equilíbrio.

Muros de Contrafortes: são os que possuem elementos verticais de maior

porte, chamados contrafortes ou gigantes, espaçados, em planta, de alguns

metros, e destinados a suportar os esforços de flexão pelo engastamento na

fundação. O paramento do muro, nesse caso, é formado por lajes veticais que se

apoiam nesses contrafortes. Como nos muros de flexão, o equilíbrio externo da

estrutura é conseguido tirando-se proveito do peso do próprio do maciço

arrimado, o qual se apoia sobre a sapata corrida ou laje de fundação. A diferença

em relação aos muros de flexão é essencialmente estrutural. Os gigantes ou

contrafortes podem ser construídos para o lado externo do paramento vertical ou

embutidos no terrapleno arrimado.

Muros de Gabiões: são muros de gravidade construídos pela superposição de

gabiões de malhas de arame galvanizado cheios com pedras cujos diâmetros

mínimos dever ser superiores à abertura de malha das gaiolas. São empregados

para faixas de alturas da mesma ordem de grandeza das dos muros de gravidade.

Parede de Engradados: (Crib Wall) são estruturas formadas por elementos pré

- moldados de concreto armado ou de madeira ou aço, que são montados no

local, em forma de fogueiras justapostas e interligadas longitudinalmente, cujo

espaço interno é cheio de preferência com material granular graúdo.

Cada muro citado acima tem seu modo especifico para ser construído,

lembrando que essas estruturas tem que ser construídas de forma que atenda as

condições especificadas. Segundo Hachich et al. (2004) uma estrutura de arrimo deve

conter um terrapleno e esse terraplano deve ser construído de modo a atender as

condições conflitantes, porque, deve ser adequadamente compactado para que a região

que contenha a superfície potencial de ruptura possua resistência ao cisalhamento não

inferior a que foi adotado no calculo de empuxos.

Muros de Gravidade: são muros construídos quando se tem espaço para

acomodar sua seção transversal que possui uma largura de 40% da altura a ser

arrimada. Esse tipo de muro é mais construído em “cachimbos” que são

escavações que em geral sua largura não passa de 1,5 m, com faces verticais.

Esse cachimbo permite que a escavação se evolua parceladamente. Esse tipo de

estrutura também pode ser executado para conter terraplenos, necessitando

nesses casos devem ser construídos integralmente.

Muros Atirantados: é um tipo de estrutura pequena e de baixo custo e são

normalmente utilizadas para pequenas alturas. E dependendo do solo e da altura

do arrimo pode ser apoiada em sapata corrida ou estaca.

Muros Mistos: são também conhecidos como muro de flexão, de contraforte,

são muros destinados a conter terraplenos e devem ser compactados

adequadamente e apoiado sobre uma sapata ou bloco de fundação. Exige espaço

para a sua execução, pois a sua fundação no caso, por exemplo, de uma sapata,

possui uma largura em média de 40% da altura a ser arrimada. Quando é feito

com fundação direta, possui uma condição critica de equilíbrio (é a relativa a

translação) que necessitara de um dente na estaca podendo ser vertical ou

inclinada para mobilizar uma parcela maior de resistência a esse deslocamento.

Muros de Gabiões: são construídos com pedra de mão que são colocadas sobre

o local da contenção formando uma fiada de pedra que formara um arrimo de

gravidade. Sua característica principal é a flexibilidade que permite que a

estrutura se acomode a recalques e a permeabilidade.

Crib Will: esse tipo de estrutura é construído através de montagem de peças

pré-moldadas no local e enchendo os espaços centrais com materiais granulares

graúdo. Elas podem acomodar recalques das fundações e também funcionam

como arrimo de gravidade.

Esses muros de arrimo necessitam de drenagem da água ou caso de não ter, esses

muros devem ser calculado prevendo a influencia da mesma, pois a água possui uma

grande influencia na estabilidade dessas estruturas podendo duplicar o empuxo

atuante. O efeito dessa água pode ser direto, que é resultado do encharcamento do

solo ou do acumulo de água junto ao muro, ou indireto, que é a redução da

resistência de cisalhamento do maciço. Sendo o efeito direto de maior intensidade

que pode ser eliminado através de um sistema eficiente de drenagem.

Segundo Hachich et al. (2004) os sistemas de drenagem devem ater-se aos

seguintes princípios básicos:

1) Impedir o acumulo de água junto ao murro;

2) Quando possível fizer com que a rede de percolação possua linhas de fluxo

verticais, na região da cunha potencial de ruptura;

3) Ter um sistema drenante que seja também filtrante, para afastar o perigo de

colmatacão ou entupimento que causaria a perda parcial ou total do sistema

de drenagem e também para impedir que o sólido do maciço arrimado seja

carregado pela drenagem;

4) Procurar separa o sistema de coleta e desvios das águas que escoa pela

superfície do terreno das que infiltram para não sobrecarregar o sistema de

drenagem.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Pela observação dos aspectos levantados, procuramos apresentar uma visão geral

sobre as técnicas de execução de contenções. Assim, observamos as contenções tanto

provisórias como as definitivas, fazendo uso de tábuas de madeiras, apoiadas ou não em

perfis de aço, ou com o uso de estacas-pranchas no caso das provisórias. Assim como

analisamos também as estacas justapostas e paredes diafragma nas definitivas.

Além de analisarmos essas técnicas executivas, apresentamos técnicas de

execução de atirantamentos e uso de muros de arrimo.

A escolha por uma ou outra técnica não depende de apenas um fator, mas sim

por um leque de vários fatores relevantes que vão desde custos diretos até o tipo do solo

escavado ou mesmo profundidade das escavações, uma vez que os esforços nas

contenções aumentam e invibializam determinadas técnicas.

A presença de água ou não também é um fator decisivo, que pode direcionar a

escolha por uma determinada técnica.

Em vista dos argumentos apresentados, para cada situação existe uma solução

técnica e economicamente ideal, a qual explore ao máximo as vantagens específicas de

cada uma das opções

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

JOPPERT JR. I., Fundações e Contenções de Edifícios. Ed.PINI- 2008.

CARDOSO, Francisco Ferreira. Sistemas de Contenção. Escola Politécnica de São Paulo – 2002. Disponível em <http://pcc2435.pcc.usp.br/pdf/sistemas_contencao.pdf> Acessado em 23 de março de 2013

HACHICH, Waldemar, et al. Fundações – Teoria e Prática. Ed. Pini – 2004.

ALVES, Luciano, Estudo de Parâmentros para Projeto de Muros de Arrimo em Alvenaria Estrutural. Trabalho de Conclusão de Curso em Engenharia Civil - Universidade Tecnológica Federal do Paraná -2001. Disponivel em <http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/239/1/PB_COECI_2011_2_06.pdf> Acessado em 23 de Março de 2013.

MEIRELES, Alfredo Bessa; MARTINS, João Guerra, Fundações e Contenção Lateral de Solos – Execução de Cortinas de Estacas. Série Estruturas – 1ª Edição 2006. Disponível em <http://www2.ufp.pt/~jguerra/PDF/Fundacoes/Cortinas%20de%20Estacas_web.pdf> Acessado em 24 de Março de 2013.