Trabalho Rodolfo

7/27/2019 Trabalho Rodolfo

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EESSCCOOLLAA PPOOLLIITTCCNNIICCAA DDAA UUNNIIVVEERRSSIIDDAADDEE DDEE SSOO PPAAUULLOO

TTRRAABBAALLHHOO DDEE FFOORRMMAATTUURRAA

PPRROOJJEETTOO EE EEXXEECCUUOO DDAASS OOBBRRAASS PPRROOVVIISSRRIIAASS EE

PPEERRMMAANNEENNTTEESS PPAARRAA IIMMPPLLAANNTTAAOO DDAA EESSTTAAOO VVIILLAA

PPRRUUDDEENNTTEE DDAA LLIINNHHAA 22--VVEERRDDEE DDOO MMEETTRR DDEE SSOO PPAAUULLOO

EENNTTRREEGGAA PPAARRCCIIAALL

Nomes: N

o

USP:Anderson Agena Nakazone 5434900Carollina Boretti Gomes 5959631Patrcia Sobral Fernandes 5489248Pedro de Stefani Nogueira 5438564Rodolfo Andro Simoni 5433534

Orientadora:Profa. Dra. Heloisa Helena Silva Gonalves

SO PAULO, 28 DE JUNHO DE 2009.


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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Mapa do Transporte Metropolitano. (Metr SP, 2009) ......................................................... 12

Figura 2 - Corte esquemtico de uma vala. ............................................................................................... 17

Figura 3 - Exemplo de ligao macho-fmea entre estacas-prancha metlicas.

(www.belgo.com.br).....................................................................................................................20

Figura 4 - Conteno definitiva em estacas-prancha metlicas. (www.revistafator.com.br) ................... 20

Figura 5 - Conteno em perfis metlicos e pranches de madeira. (PREFEITURA DO RECIFE,

2002) ..................................................................................................................................................... 21

Figura 6 - Foto de uma conteno em perfis metlicos e pranches de madeira associados a taludes.

(Arquivo pessoal) ...................................................................................................................................... 22

Figura 7 Cortina de estacas escavadas com concreto projetado (HACHICH et. al., 1996) ................... 24

Figura 8 - Cortina de estacas escavadas com colunas tipo CCP (HACHICH et. al., 1996) .................. 24

Figura 9 - Cortina de estacas-raiz. (HACHICH et. al., 1996) ................................................................... 25

Figura 10 - Esquema ilustrativo da seqncia executiva de uma parede diafragma moldada in loco

(PREFEITURA DO RECIFE, 2004) ........................................................................................................ 28

Figura 11 - Parede-diafragma atirantada (www.infraestrutura.eng.br) ..................................................... 28

Figura 12 - Esquema de estroncas horizontais .......................................................................................... 30

Figura 13 - Detalhe tpico de um tirante. (Revista Tchne, Ed. 123) ....................................................... 31

Figura 14 - Detalhes da distribuio de empuxo ativo (MAFFEI, 1995). ................................................ 37

Figura 15 - Detalhes da distribuio de empuxo passivo (MAFFEI, 1995). ............................................ 37

Figura 16 - Distribuio de empuxo ativo mnimo (MAFFEI et al, 1998). .............................................. 38

Figura 17 - Zona de considerao de sobrecargas de superfcie (MAFFEI, 1995)................................... 39

Figura 18 - Larguras de atuao de sobrecargas a serem consideradas (MAFFEI, 1995). ....................... 40

Figura 19 - Tenses horizontais referentes sobrecarga P (MAFFEI, 1995). ........................................ 41

Figura 20 - Distribuio de empuxos hidrostticos para lenis empoleirados (MAFFEI et al, 1998). ... 43

Figura 21 - Modo de falha e distribuio de tenses assumida (TACITANO, 2006). ............................. 47

Figura 22 - Detalhe das distncias consideradas na atuao dos empuxos-fora (MAFFEI, 1995). ........ 48

Figura 23 - Envoltria sugerida por Guerra, 1982 (MAFFEI, 1995). ....................................................... 50


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Figura 24 - Diagrama de empuxos para a fase intermediria de escavao (MAFFEI et al, 1998).......... 51

Figura 25 - Diagrama de empuxos para a fase final de escavao (MAFFEI et al, 1998). ...................... 52

Figura 26 - Diagrama de empuxos para a fase intermediria de escavao para paredes rgidas (MAFFEI

et al, 1998). ............................................................................................................................................... 53

Figura 27 - Comportamento elasto-plstico associado ao solo (TACITANO, 2006). .............................. 54

Figura 28 - Seqncia executiva do mtodo VCA. ................................................................................... 58

Figura 29 Tnel executado pelo mtodo liner (www.armcostaco.com.br) ............................................ 59

Figura 30 - Mtodo executivo de shield com escavao manual. (CHIOSSI, 1975). ........................... 62

Figura 31 - Mtodo executivo de shield com escavao semi-mecanizada. (CHIOSSI,

1975)..63

Figura 32 - Seo de um shield mecanizado. (Companhia do Metropolitano de So Paulo, 2009)...... 63

Figura 33 - Seo de um shield com ar comprimido. (Companhia do Metropolitano de So Paulo,

2009) ......................................................................................................................................................... 64

Figura 34 - Seqncia executiva de tneis N.A.T.M. (Companhia do Metropolitano de So Paulo,

2009).67

Figura 35 - Classificao de solos segundo Terzaghi (1946) ................................................................... 71

Figura 36 - Mecanismos de ruptura local e global (Maffei, Murakami) .................................................. 74

Figura 37 - Tenses verticais antes e depois da escavao de uma seo circulas (SZCHY, 1973) ...... 75

Figura 38 - Redistribuio de tenses em uma seo circular segundo Kirsch para =0 e =0,25

(SZCHY, 1973) ...................................................................................................................................... 76

Figura 39 - Isobricas de tenses em uma seo circular segundo Kirsch (SZCHY,1973) ................... 77

Figura 40 - Material elasto-plstico ideal (SZCHY, 1973) .................................................................... 79

Figura 41 - Critrio de resistncia de Mohr-Coulomb. (SZCHY, 1973) ................................................ 79

Figura 42 - Representao da Teoria de Kastner (SZCHY, 1973) ......................................................... 80

Figura 43 - Processo de ruptura do fenmeno conhecido como loosening. (SZCHY, 1973) ................ 81

Figura 44 - Extenso da zona plstica em funo da rigidez dos suportes em um tnel circular a uma

profundidade de 1000m. (SZCHY, 1973) .............................................................................................. 84

Figura 45 - Presso de gua em (a) estrutura drenante e (b) estrutura no drenante (SZCHY, 1973) ... 87

Figura 46 Anlise do fenmeno conhecido por "areia movedia" durante a percolao (TERZAGHI) ...

88


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3

Figura 47 - Parbola de carga da Teoria de Bierbumer (BAGNOLI, 1976) ........................................... 90

Figura 48 - Configurao de esforos da Teoria de Terzaghi. (BAGNOLI, 1976) .................................. 91

Figura 49 - Ilustrao do Modelo de Kommerell (SZCHY, 1973) ........................................................ 92

Figura 50 - Ilustrao da Teoria de Protodyakonov. (SZCHY, 1973) ................................................... 93

Figura 51 - Representao de uma malha criada para o mtodo dos elementos finitos ............................ 97

Figura 52 - Ilustrao esquemtica de instrumentao convencional. (DER-SP 2005) ......................... 101

Figura 53 - Marco superficial. (MORETTI 2009) .................................................................................. 103

Figura 54 - Esquema da instalao de um marco superficial em um aterro. (MORETTI

2009)104

Figura 55 - Instalao de um pino de recalque. (MORETTI 2009) ........................................................ 105

Figura 56 - Instalao de um tassmetro. (Bureau de Projetos e consultoria LTDA 2009) ................... 106

Figura 57 - Medidor de convergncia. .................................................................................................... 107

Figura 58 - Piezmetro pneumtico instalado em um aterro. (MORETTI 2009) ................................... 108

Figura 59 - Leitora pneumtica. (MORETTI 2009) ............................................................................... 108

Figura 60 - Esquema de instalao de um piezmetro pneumtico. (MORETTI 2009) ......................... 109

Figura 61 - Esquema de instalao de um piezmetro Casagrande. (MORETTI 2009) ......................... 110

Figura 62 - Esquema de instalao de um indicador de nvel dgua. (MORETTI 2009) ..................... 112

Figura 63 - Esquema de instalao de um inclinmetro. (MORETTI 2009) .......................................... 114

Figura 64 - Corte de um do tubo inclinomtrico e as ranhuras que servem como guias. (MORETTI

2009) ....................................................................................................................................................... 114

Figura 65 - Torpedo com servo-acelerometros. (MORETTI 2009) ........................................................ 115

Figura 66 Esquema de um perfilmetro em uma seo de tnel. (MORETTI 2009) .......................... 116

Figura 67 - Esquema de instalao do referencial de nvel profundo (Benchmark). (MORETTI 2009) ..

.117


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LISTA DE EQUAES

Equao 1 - Razo entre tenses verticais e horizontais segundo a mecnica clssica. ........................... 72

Equao 2 Tenso radial ........................................................................................................................ 75

Equao 3 Tenso tangencial ................................................................................................................. 75

Equao 4 Fora cortante ....................................................................................................................... 75

Equao 5 Resultado da teoria de Kastner generalizada........................................................................ 80

Equao 6 Altura da cunha de ruptura ................................................................................................... 81

Equao 7 Presso vertical no revestimento definitivo ......................................................................... 90

Equao 8 Resistncia ao cisalhamento das paredes ............................................................................. 91

Equao 9 Tenso final vertical ............................................................................................................. 91

Equao 10 Altura da elipse .................................................................................................................. 93

Equao 11 Carga total resultante ......................................................................................................... 93

Equao 12 Momento em relao a um ponto genrico ........................................................................ 94

Equao 13 Altura da parbola resultante ............................................................................................. 94

Equao 14 Presso resultante sobre o revestimento ............................................................................. 94

Equao 15 Presso horizontal segundo Terzaghi ................................................................................. 94

Equao 16 Presso horizontal segundo Rankine .................................................................................. 95

Equao 17 Presso horizontal segundo a mecnica clssica ................................................................ 95

Equao 18 Deformaes e distores para um estado plano de deformao ....................................... 96

Equao 19 Lei de Hooke ...................................................................................................................... 96

Equao 20 Equilbrio nodal para cada ponto i ..................................................................................... 96

Equao 21 - Critrio de plastificao de Coulomb ................................................................................. 96


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SUMRIO

LISTA DE FIGURAS ................................................................................................................................. 1

LISTA DE EQUAES ............................................................................................................................ 4

SUMRIO .................................................................................................................................................. 5

1 RESUMO ........................................................................................................................................... 7

2 OBJETIVO......................................................................................................................................... 8

3 INTRODUO ................................................................................................................................. 8

3.1 Plano de expanso do Metr e sua necessidade .......................................................................... 8

3.2 Histrico de obras enterradas valas e tneis .......................................................................... 13

3.2.1 Valas ................................................................................................................................. 13

3.2.2 Tneis ............................................................................................................................... 13

4 Embasamento terico sobre escavao e estabilidade de valas e tneis .......................................... 15

4.1 Dimensionamento e mtodos construtivos de valas ................................................................. 17

4.1.1 Contenes ........................................................................................................................ 17

4.1.1.1 Estacas-Prancha ............................................................ ............................................................. 19

4.1.1.2 Perfil Pranchado ........................................................................................................................ 20

4.1.1.3 Paramentos com Estaces ............................................................. ............................................. 22

4.1.1.4 Cortina com Microestacas ou Estacas tipo Raiz ................................................................... ..... 25

4.1.1.5 Cortinas com Estacas Tipo Hlice Contnua ............................................... .............................. 25

4.1.1.6 Colunas Jet Grouting .................................................................. ............................................ 26

4.1.1.7 Paredes-diafragma ................................................................................................. .................... 26

4.1.1.8 Estruturas auto-portantes .................................................................. ......................................... 29

4.1.2 Escoramentos .................................................................................................................... 29

4.1.2.1 Estroncas ................................................................... ................................................................. 30

4.1.2.2 Tirantes ........................................................... ................................................................... ........ 31

4.1.3 Esforos Solicitantes ......................................................................................................... 33

4.1.3.1 Empuxos de Terra .......................................................... ............................................................ 34

4.1.3.2 Sobrecargas de clculo .............................................................................................................. 39

4.1.3.3 Influncias da gua no macio ................................................................ ................................... 41


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6

4.1.4 Modelos de clculo ........................................................................................................... 43

4.1.4.1 Mtodos no evolutivos ............................................................ ................................................. 45

4.1.4.2 Mtodos evolutivos ................................................................... ................................................. 53

4.2 Dimensionamento e mtodos construtivos de tneis ................................................................ 56

4.2.1 Mtodos construtivos ........................................................................................................ 56

4.2.1.1 Vala a cu aberto ou cut and cover ................................................................... ......................... 57

4.2.1.2 Tnel liner ................................................................................................................................. 58

4.2.1.3 TBM Tunnel Boring Machine ................................................................................................ 60

4.2.1.4 NATM New Austrian Tunnelling Method ............................................................................. 64

4.2.2 Mtodos de ruptura do macio (Terzaghi) ........................................................................ 69

4.2.3 Clculo de solicitaes ...................................................................................................... 72

4.2.3.1 Cargas do macio .................................................................... ................................................... 72

4.2.3.2 Sobrecargas de Clculo ............................................................ .................................................. 85

4.2.3.3 Empuxos de gua .................................................. ........................................................... ......... 86

4.2.4 Modelos de Clculo .......................................................................................................... 89

4.2.4.1 Teorias que consideram a profundidade na determinao de cargas verticais ........................... 90

4.2.4.2 Teorias que no consideram a profundidade na determinao de cargas verticais .................... 92

4.2.4.3 Cargas horizontais ..................................................................................................................... 94

4.2.4.4 Cargas de fundo ............................................................. ............................................................ 95

4.2.4.5 Aplicao do mtodo dos elementos finitos ..................................................... ......................... 95

4.2.5 Instrumentao .................................................................................................................. 98

4.2.5.1 Introduo ............................................................ .............................................................. ........ 98

4.2.5.2 Instrumentao de tneis em NATM .................................................................... ..................... 99

4.2.5.3 Descrio dos Instrumentos ............................................................. ........................................ 103

4.2.5.4 Leitura dos Dados ................................................................. ................................................... 117

4.2.5.5 Acompanhamento Tcnico de Obras ...................................................................... ................. 119

5 Referncias bibliogrficas .............................................................................................................. 120


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1 RESUMO

Este trabalho trata do estudo de caso das obras provisrias e permanentes para aimplantao da Estao Vila Prudente da Linha 2 Verde do Metr de So Paulo.

A Estao Vila Prudente est em fase de execuo, com trmino previsto para maro de

2010. Ela composta por dois poos de 42 metros de dimetro cada, um poo de sada de

emergncia e um tnel de 63 metros, realizado peloNew Austrian Tunnelling Method(NATM).

O trabalho est dividido em duas partes: uma primeira parte apresentada aqui, onde

abordaremos os conceitos envolvidos neste tipo de obra, e a segunda parte, que ser

apresentada no prximo semestre, onde abordaremos a situao da Estao Vila Prudente, seus

mtodos construtivos, equipamentos utilizados, impactos envolvidos, etc.

Apresentaremos nas prximas pginas, em linhas gerais, o plano de expanso do Metr

de So Paulo, a histria das obras enterradas e conceitos bsicos de instrumentao geotcnica.

E como principal parte desta primeira entrega, faremos um embasamento terico sobre

escavao e estabilidade de valas e tneis, com seus respectivos dimensionamentos e mtodos

construtivos.


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2 OBJETIVO

Fazer uma reviso bibliogrfica dos principais mtodos construtivos e modelos declculos em escavaes de valas e tneis.

Com embasamento terico, fazer um estudo de caso, analisando as obras provisrias e

permanentes da Estao Vila Prudente da Linha 2 Verde do Metr de So Paulo.

Analisar os diversos aspectos que levaram as decises de projeto e execuo da estao,

analisar as memrias de clculo comparando com outros mtodos.

Alm disso, abordaremos assuntos tais como estudo de demanda e estudo de impactos

ambientais.

3 INTRODUO

3.1 Plano de expanso do Metr e sua necessidade

So Paulo, a maior cidade da Regio Metropolitana de So Paulo (RMSP), composta

por mais 38 municpios, sofre dia aps dia com seus tpicos congestionamentos. Com quase 11

milhes de habitantes, sua rede de transporte engloba nibus, trens, metr, alm de um sistema

composto por mais de 17,2 mil quilmetros de vias.

Um fator agravante em relao ao trnsito na maior cidade da Amrica do Sul o

crescimento da frota de veculos. Em 12 meses (de maro de 2007 a maro de 2008), o total de

veculos em So Paulo subiu 6,7%, proporo quase 16 vezes maior que o ritmo de crescimentoda populao de So Paulo (0,41% ao ano em 2006 e 2007, segundo a Fundao Seade). So

Paulo ganha cerca de mil veculos novos por dia (DETRAN-SP, 2009) e, existe hoje,

aproximadamente um veculo para cada dois habitantes da capital.

Segundo a CET (Companhia de Engenharia de Trfego), o nmero de veculos cresceu

25% nos ltimos dez anos, enquanto a infra-estrutura urbana, com a quantidade de ruas e

avenidas, aumentou apenas 6%. Como conseqncia desse aumento desordenado dos veculos


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em relao s vias, a velocidade mdia dos carros diminuiu nos ltimos anos, assim como a

velocidade dos nibus.

Para ajudar a solucionar este crescente problema, deve ser feito um investimento notransporte pblico da cidade, que precrio se comparado com outras grandes cidades, como

Nova Iorque, Londres, Tquio e Paris, que apresentam as maiores redes metrovirias do

mundo.

A primeira linha do Metr de So Paulo foi a Linha Azul, inaugurada em 1974, e ligava

dois cantos opostos da cidade: Santana e Jabaquara. Hoje, com 3,3 milhes de usurios por dia,

os 61,3 quilmetros de trilhos e as 55 estaes existentes so insuficientes. O Metr est

operando com capacidade mxima em algumas estaes, nos horrios de pico (Tabela 1).

DEMANDA

Entrada de passageiros - 2008

Linha

1-Azul

Linha

2-Verde

Linha

3-Vermelha

Linha

5-LilsRede

Total (milhares) 264.157 73.758 312.756 33.695 684.367

Mdia dos dias teis 885.618 261.169 1.045.665 118.052 2.310.503

Mdia dos Sbados 499.908 104.399 596.462 65.827 1.266.596

Mdia dos Domingos 287.366 56.761 346.234 35.557 704.672

Mxima Diria 992.377 288.955 1.157.387 139.469 2.562.460

Tabela 1 - Demanda de passageiros segundo a linha 2008. (GOP/OPC/CTE, 2008)

O Plano de Expanso do Transporte Metropolitano conta com investimento de R$ 20

bilhes do Governo do Estado de So Paulo, para que at 2010, a rede sobre trilhos, que

engloba Metr, CPTM e EMTU/SP, seja quadruplicada e chegue a 240 quilmetros e reduza

em at 25% o tempo de viagem dos passageiros.

Uma das primeiras medidas do Plano de Expanso a serem implementadas, foi a

aquisio de novos trens para o sistema metroferrovirio. At 2010, sero 107 novos trens, e o

Plano prev aquisio de mais trens futuramente.

Este plano tambm abrange investimentos em infra-estrutura, para que se possa

aumentar a velocidade dos trens e diminuir a distncia segura entre um trem e outro,

aumentando o nmero de viagens realizadas.


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Apenas para a rede metroviria, desde 2004 esto sendo construdos 17 quilmetros de

vias e 14 estaes, que devero ficar prontas ate 2012, totalizando um investimento de R$ 10,1

bilhes.

A Linha 2 Verde do Metr que atualmente vai da estao Ana Rosa at a estao Alto

do Ipiranga, com 10,7 quilmetros, est sendo ampliada com a criao de trs novas estaes:

Sacom, Tamanduate e Vila Prudente, totalizando 15 quilmetros.Alm de possuir integrao

com a Linha 1-Azul nas estaes Paraso e Ana Rosa, a Linha 2-Verde, em seu novo trecho, ir

se integrar com a Linha 10-Turquesa (CPTM), na estao Tamanduate, com o Expresso

Tiradentes, na futura Estao Sacom e com a futura extenso da Linha 5-Lils, na Estao

Chcara Klabin.

A previso de que em 2010, com a operao total da Linha 2-Verde, entre Vila

Madalena e Vila Prudente, integrada na Estao Tamanduate com a Linha "D" da Companhia

Paulista de Trens Metropolitanos - CPTM e na Estao Sacom com o Expresso Tiradentes, a

demanda diria da linha chegue a 800 mil pessoas.

J a Linha 4 Amarela, com extenso de 12,8 quilmetros e 11 estaes, ligar o bairro

da Luz ao bairro de Vila Snia, na Zona Oeste, passando pela regio da Consolao, Avenida

Paulista e Pinheiros, e ser implantada em duas etapas. A primeira prev a construo e

inaugurao de seis estaes: Butant, Pinheiros, Faria Lima, Paulista, Repblica e Luz;

estrutura das estaes intermedirias Fradique Coutinho, Oscar Freire e Higienpolis-

Mackenzie; construo e inaugurao do ptio de manuteno Vila Snia. A segunda prev o

acabamento e a inaugurao das estaes intermedirias: Fradique Coutinho, Oscar Freire e

Higienpolis-Mackenzie; construo e inaugurao de duas estaes: So Paulo-Morumbi e

Vila Snia. Haver integrao com as linhas 1-Azul, 2-Verde e 3-Vermelha nas estaes Luz,

Paulista, e Repblica, respectivamente.

O trecho inicial da Linha 5-Lils foi entregue populao em outubro de 2002 e conta

com 8,4 km de extenso operacional distribudos em seis estaes: Capo Redondo, Campo

Limpo, Vila das Belezas, Giovanni Gronchi, Santo Amaro e Largo Treze. A integrao com a

rede metroviria realizada atravs da Estao Santo Amaro da CPTM. Essa linha atende aos

bairros de Capo Redondo, Capela do Socorro, Campo Limpo,Graja, Piraporinha, extremo de

Santo Amaro e redondezas.


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O segundo trecho a ser construdo dever atender uma demanda de, aproximadamente,

650 mil passageiros/dia til e ligar a Estao Largo Treze Estao Santa Cruz (Linha 1-

Azul) e Estao Chcara Klabin (Linha 2-Verde). Sero mais 11 estaes: Adolfo Pinheiro,

Alto da Boa Vista, Borba Gato, Brooklin- Campo Belo, gua Espraiada, Ibirapuera, Moema,

Servidor, Vila Clementino, Santa Cruz e Chcara Klabin. Sero mais 11,7 km de via a serem

implantados com previso de concluso em 2012. Quando totalmente construda, a Linha 5

Lils ter cerca de 20 quilmetros e 17 estaes.

O Plano de Expanso ainda contempla a elaborao dos projetos visando implantao

da futura Linha 6-Laranja (Brasilndia/Vila Nova Cachoeirinha - So Joaquim). As obras

devem iniciar at 2010.

O mapa completo pode ser observado a seguir (Figura 1), ilustrando tanto as estaes

existentes quanto s em projeto.


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Figura 1 - Mapa do Transporte Metropolitano. (Metr SP, 2009)


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3.2 Histrico de obras enterradas valas e tneis

3.2.1 Valas

Segundo Kinder e Hilgemann (1964 apud Hachich et. al.,1996), os registros mais

antigos de obras de conteno apontam para muros de alvenaria de argila contendo aterros na

regio sul da Mesopotmia (atual Iraque) construdos por sumerianos entre 3200 e 2800 a.C..

Obras seguindo os preceitos da engenharia moderna comearam a surgir apenas no

incio do sculo XVIII, frutos de trabalhos de engenheiros franceses. A engenharia moderna de

obras de conteno comeou com o trabalho de Coulomb em 1776, sobre regras de mximos e

mnimos aplicadas a estrutura de arrimo causando um enorme impacto na concepo e

construo desse tipo de estrutura.

O grande desenvolvimento desta cincia foi motivado pela expanso colonizadora

europia iniciada no sculo XVI, que necessitava de estruturas de defesa e fortificaes

militares em locais e terrenos os mais variveis possveis em quase todos os continentes da

Terra.

Esses tipos de estrutura de defesa foram as primeiras obras de conteno a serem

introduzidas no Brasil no sculo XVII (fortes costeiros). O seu uso foi expandido ao longo do

sculo XVIII para obras porturias e de contenes urbanas na Bahia e Rio de Janeiro com a

vinda da Corte Real portuguesa.

A expanso deste tipo de estrutura pelo territrio nacional s teve incio no sculo XIX

com a expanso das obras ferrovirias particulares (Imperial Estrada de Ferro de Petrpolis,

1854) e estatais (Companhia Estrada de Ferro Dom Pedro II, 1864). (HACHICH et. al., 1996).

3.2.2 Tneis

A histria da construo de tneis remonta a Pr Histria quando o homem primitivo,procurando abrigo e proteo dos inimigos, escavou as primeiras cavernas. O tnel mais antigo


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foi construdo h 4000 anos sob o Rio Eufrates com o propsito de comunicao entre dois

palcios da Babilnia e teve a considervel dimenso de 1km de extenso e seo de 3,6m por

4,5m. (SZCHY, 1966).

Na Histria Antiga, o domnio das obras subterrneas permitiu a construo de

aquedutos e passagens militares, que ainda resistem e continuam em utilizao, como os

aquedutos da Grcia que foram reformados e continuam levando gua at os pontos finais.

O desenvolvimento de tcnicas construtivas de tneis teve como impulso a construo

de ferrovias e a necessidade de transposio de rios. No Brasil, tneis comearam a ser

construdos na poca do imprio para a construo da Estrada de Ferro Dom Pedro II com

ponteira e marreta, pois a dinamite ainda no existia.

Os mtodos construtivos evoluram muito e hoje o que se observa so obras cada vez

mais seguras e finalizadas em curto espao de tempo. Mais adiante, ser feita uma breve

abordagem dos diversos mtodos construtivos utilizados atualmente.


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4 Embasamento terico sobre escavao e estabilidade de valas e tneis

Obras de conteno do terreno esto presentes nas mais diversas reas da construocivil tais como projetos de estradas, de pontes, de estabilizao de encostas, de canalizaes, de

saneamento, de metrs, etc. As contenes so feitas pela introduo de uma estrutura e de

elementos que apresentam uma rigidez distinta daquela do terreno que conter.

Como um panorama dos processos executivos de estruturas de conteno, Hachich et.

al. (1996) apresenta algumas definies relativas a contenes, muros, escoramentos, cortinas e

reforos. Tais definies so apresentadas a seguir:

Conteno todo elemento ou estrutura destinado a contrapor-se a empuxos ou tenses

geradas em macio cuja condio de equilbrio foi alterada por algum tipo de

escavao, corte ou aterro.

Muros so estruturas corridas de conteno constitudas de parede vertical ou quase

vertical apoiada numa fundao rasa ou profunda. Podem ser construdos em alvenarias

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

especiais. Sua fundao pode ser direta, rasa e corrida ou profunda, em estacas ou

tubules.

Escoramentos so estruturas provisrias executadas para possibilitar a construo de

outras obras. So utilizados mais comumente para permitir a execuo de obras

enterradas ou assentamento de tubulaes embutidas no terreno.

Cortinas so contenes ancoradas ou apoiadas em outras estruturas, caracterizadas pela

pequena deslocabilidade.

Reforos do terreno so construes em que um ou mais elementos so introduzidos no

solo com a finalidade de aumentar sua resistncia para que possa suportar as tenses

geradas por um desnvel abrupto. Nesta categoria enquadram-se o Solo Reforado, a

Terra Armada e o Solo Grampeado ou Pregado.

Existem diversas maneiras de se classificar uma conteno segundo Cardoso (2002).

Algumas das mais comuns formas de classificao so: a classificao pela transitoriedade da


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conteno (definitiva ou provisria), pelo funcionamento estrutural da conteno (rgida ou

flexvel), pela forma de obteno de equilbrio (escoradas ou no escoradas), etc.

A transitoriedade de uma conteno de suma importncia para escolha de seu mtodoexecutivo. Em obras onde haver uma abertura de vala e um subseqente reaterro (em

assentamento de tubulao, por exemplo), o ideal que se use um sistema de conteno

provisrio que possa ser reutilizado posteriormente. J em subsolos, por exemplo, pode-se

pensar em estruturas definitivas que possam cumprir uma dupla funo: conter o terreno

escavado e permitir a vedao da parte enterrada.

Contenes flexveis permitem certa movimentao e so capazes de absorver as

deformaes do solo adjacente com maior facilidade o que no ocorre com as contenesrgidas. No entanto, ao permitir deformaes, o solo vizinho tambm pode se deformar e

apresentar problemas de instabilidade, recalques, trincas, esforos no previstos, etc. De uma

maneira geral, contenes provisrias so flexveis e contenes permanentes so rgidas.

A forma de obteno de equilbrio das estruturas de conteno, sendo ela feita por

escoramento ou no, pode vir a determinar o consumo de materiais necessrios para

estabilizao de uma escavao (necessidade de estroncas, ou tirantes, por exemplo). Mais

detalhes a respeito dos escoramentos sero tratados no item 4.1.2.

O desempenho de uma conteno depende das caractersticas do terreno, das condies

do lenol fretico, das condies das construes vizinhas, do espao disponvel para sua

implantao das caractersticas do sistema de conteno escolhido e inmeras outras variveis

que mudam sensivelmente de uma situao para outra. Inmeras variveis estas, que tornam

complexa a avaliao das vantagens, desvantagens e limitaes de cada um dos tipos de

conteno.

Segundo Hachich et. al. (1996), a anlise do custo de um sistema de conteno no pode

se restringir apenas ao seu custo direto de implantao. Deve tambm levar em conta outros

custos afetados pelo tipo de conteno adotado.


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4.1 Dimensionamento e mtodos construtivos de valas

A escolha do mtodo construtivo se baseia, principalmente, em fatores tcnicos,econmicos e de segurana. De maneira mais especfica, para obras do metr, as quais so

executadas em reas densamente urbanizadas, deve-se considerar ainda uma rapidez de

execuo, tanto pelos incmodos causados a populao quanto pela urgncia na demanda por

transportes pblicos mais eficazes.

Na escavao de uma vala, a definio do mtodo construtivo consiste, basicamente,

nas definies do tipo de conteno que sero utilizados durante as diversas fases da obra, bem

como do tipo de escoramento das mesmas. A figura 2 mostra uma seo esquemtica de umavala:

Figura 2 - Corte esquemtico de uma vala.

4.1.1 Contenes

A escavao de uma vala provoca um alvio nas tenses horizontais (h) que atuavam no

macio em seu estado natural. Dessa forma, medida que se aumenta a profundidade da

escavao, tenses horizontais cada vez maiores so aliviadas, o que provoca uma instabilidade

da parede escavada, bem como da superfcie adjacente vala. Conseqentemente, deve-se


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utilizar sistemas de contenes laterais, ou seja, elementos que tenham a capacidade de

compensar o alvio das tenses, resistindo aos empuxos do solo e da gua nas paredes da vala.

Deve-se dizer que a escavao de valas sem contenes possvel em alguns casos

excepcionais. Entretanto, a profundidade deve ser pequena e o solo deve ser coesivo, no

podendo haver grandes sobrecargas nos arredores da vala (caso de escavaes para implantao

de tubulaes de gua e esgoto, linhas telefnicas, etc.).

De modo geral, deve-se dimensionar um sistema de conteno que permita a menor

alterao possvel no estado inicial de tenses, o que nem sempre possvel de ser feito. A

escolha do tipo de conteno se baseia, principalmente, nos seguintes pontos:

Impactos da movimentao das paredes de conteno e conseqente causa de recalquesem construes adjacentes;

Aspectos econmicos e tcnicos, os quais devem ser funo do tipo de solo a ser

escavado, disponibilidade de equipamentos, acessibilidade do local, entre outros;

O fato de a conteno ser uma obra provisria ou permanente;

Basicamente, os sistemas de conteno podem ser divididos em dois grandes grupos,sistemas rgidos ou flexveis. De acordo com Marzionna (1979), a classificao de uma parede

de conteno como rgida ou flexvel funo direta do seu produto de rigidez, do tipo e

distribuio do escoramento utilizado, do solo que est sendo escavado e das edificaes

lindeiras. Assim, quanto mais rgidos forem os elementos de conteno e menos deformveis

forem os solos, menores sero os deslocamentos horizontais. O documento tcnico da

Companhia do Metropolitano de So Paulo (CMSP) intitulado Clculo das Obras Executadas

pelo Mtodo da Trincheira (MAFFEI, 1995) assume, de forma mais simplista, que a parede

considerada flexvel quando sofre deformaes por flexo significativa. Por outro lado, a

parede pode ser considerada rgida quando essas deformaes puderem ser desprezadas.

Em termos prticos, tem-se a seguinte separao entre os tipos de conteno:

Contenes Rgidas: paredes de diafragma, estacas secantes (estaces, hlice contnua,

estacas raiz), devidamente escoradas;

Contenes Flexveis: perfis metlicos espaados entre 1,5 e 3,0 m, com pranches demadeira ou concreto, estacas-prancha, paredes descontnuas;


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Outro ponto a ser considerado a possibilidade de carreamento de material por entre os

vazios existentes, o que intensifica os recalques junto superfcie de paredes suportadas por

contenes flexveis. A seguir, sero discorridos os principais tipos de conteno.

4.1.1.1 Estacas-Prancha

As estacas-prancha so perfis de ao laminados com sees planas ou em forma de U

ou Z, ou de concreto armado, ou de madeira, com encaixes do tipo macho-fmea (Figura

3), que permitem construir paredes contnuas atravs da justaposio das peas que vo sendo

encaixadas e cravadas no solo de maneira sucessiva.

Em estacas-prancha metlicas essa cravao pode ser feita por percusso ou por

vibrao e dependendo das caractersticas do terreno e das construes vizinhas, sua

implantao pode provocar problemas indesejveis de incmodo, rudo e fissurao oriundos

da vibrao.

O sistema de ligao entre as estacas-pranchas permite a formao de um paramento

estanque que evita o fluxo dgua e o carreamento de material para o interior das escavaes.

Dependendo do comprimento de sua ficha e das caractersticas do subsolo podem muitas

vezes dispensar os sistemas de rebaixamento de lenol fretico.

Podem ser reaproveitadas se forem empregadas como estrutura temporria e

implantadas afastadas das estruturas definitivas. A retirada das estacas-prancha deixa vazios no

solo que desconfinam o terreno podendo permitir o fenmeno do recalque.

So utilizadas com qualquer tipo de escoramento. No caso de utilizao como estrutura

definitiva (Figura 4), elas no podem ser reaproveitadas tornando o processo antieconmico.

O escoramento inferior das estacas-prancha proporcionado pelas prprias fichas da

estrutura, sendo que estas tambm suportam os esforos verticais atuantes no paramento.

Estacas-prancha de madeira so utilizadas em conteno de escavao de pequena

profundidade como, por exemplo, em valas para instalao de tubulaes de esgoto, guas

pluviais, etc.


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Estacas-prancha de concreto tem restries quanto ao seu uso. Contenes altas exigem

porte avantajado dessas estacas-prancha de concreto, tornando difcil o seu manuseio e sua

cravao tendo em vista o elevado peso e dificuldade de alinhamento das mesmas. Outros

problemas so as falhas nas juntas dessas estacas que permitem passagem de gua e solo para

dentro das escavaes.

Figura 3 - Exemplo de ligao macho-fmea entre estacas-prancha metlicas. (www.belgo.com.br)

Figura 4 - Conteno definitiva em estacas-prancha metlicas. (www.revistafator.com.br)

4.1.1.2 Perfil Pranchado

Trata-se de um paramento muito usado em obras de conteno implantadas acima do

lenol fretico e em solos que podem, por efeito de um arqueamento (areias) ou devido sua

coeso (argilas e siltes), permanecer estveis, ao menos temporariamente, permitindo a

escavao do terreno entre perfis, para instalao do pranchamento. Nestas condies e para

alturas de escavaes de at aproximadamente 6 m tem se mostrado uma soluo muito

econmica, principalmente quando os perfis metlicos so incorporados estrutura definitiva

como parte integrante da armadura da cortina de concreto.


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O espao necessrio para sua implantao de aproximadamente 20 cm a 40 cm e

considerado pequeno. O perfil pranchado pode ser utilizado com qualquer tipo de escoramento.

Os perfis metlicos so utilizados para suportar as cargas verticais da conteno dasvigas e lajes e tambm as da estrutura definitiva.

Abaixo do nvel dgua, s podem ser implantadas com o auxlio de sistemas de

rebaixamento do lenol fretico tornando essa opo onerosa nessas condies. Tambm nessas

condies podem aparecer recalques indesejveis nas construes vizinhas.

A cravao dos perfis metlicos feita com auxlio bate-estacas e pode causar vibraes

excessivas se tais perfis forem de porte avantajado e se o subsolo apresentar camadas de solo

resistentes. Muitas vezes, os perfis metlicos s podem ser instalados com a utilizao de pr-

furos para reduzir as vibraes e permitir que os mesmos atravessem camadas resistentes de

solo.

Os perfis so cravados com um espaamento que varia entre 1,5 a 2,5 m.O vo entre os

perfis contido por pranchas normalmente de madeira (Figura 5). Aps a cravao dos perfis,

feita a escavao do terreno concomitantemente instalao das pranchas de madeira nos vos

entre os perfis (Figura 6).

Figura 5 - Conteno em perfis metlicos e pranches de madeira. (PREFEITURA DO RECIFE, 2002)


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Figura 6 - Foto de uma conteno em perfis metlicos e pranches de madeira associados a taludes. (Arquivo pessoal)

4.1.1.3 Paramentos com Estaces

Neste tpico, estaro ilustradas as cortinas constitudas por estaces escavados com

lama bentontica, estaces revestidos com camisas metlicas e tambm cortinas de tubules

executados a cu aberto.

Essas cortinas podem ser executadas da superfcie do terreno, sem praticamente

desconfinar o solo adjacente e sem provocar vibraes. Este tipo de soluo adotado na

execuo de contenes em que o solo a ser contido constitudo por argilas mdias, rijas e

duras, ou ainda solos (acima do nvel dgua) que possuam certa coeso que permita espaar os

estaces ou tubules para compensar o maior consumo de ao e concreto por m de paramento,

dada a sua forma circular.

Para a instalao deste tipo de paramento, necessrio dispor de um espao de pelo

menos 70 cm no caso de tubules a cu aberto escavados manualmente (podem ser executados

tangente divisa), e de pelo menos 80 cm no caso de estaces escavados com lama bentontica

ou com camisa perdida. (HACHICH et. al., 1996)

De uma maneira geral, os estaces e tubules possuem elevada rigidez e, portanto

permitem um maior espaamento dos escoramentos (tirantes e estroncas). Maiores

espaamentos constituem um aspecto econmico favorvel.


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Os estaces escavados com lama bentontica e os estaces revestidos com camisa

metlica necessitam de equipamentos e mo-de-obra especializada tornando-se ento uma

alternativa mais cara.

Cortinas de tubules so em geral utilizadas quando o acesso de equipamentos pesados

praticamente impossvel ou ainda quando h presena de mataces que prejudicam o

desempenho de tal equipamento.

Os tubules so executados manualmente, a cu aberto, valendo neste caso, todas as

restries que se aplicam a este tipo de soluo de fundao (em linhas gerais, podem ser

usados em solos coesivos e rijos, acima do nvel dgua).

O solo entre estaces ou tubules pode ser contido por concreto projetado, armado ou

no, por uma cortina convencional de concreto armado ou simplesmente protegido por uma

camada de alvenaria. Em todos os casos, haver escavao manual, cujo custo dever ser

avaliando no momento da anlise econmica da soluo.

No caso do concreto projetado, este aplicado em forma de arco funcionando como um

pranchamento (Figura 7). Esse concreto projetado em forma de arco busca transmitir aos

elementos adjacentes o empuxo de terra.

Uma variante desta soluo, especialmente em terrenos de baixa consistncia, seria a

substituio do concreto projetado entre as estacas escavadas por colunas tipo CCP

(Chemical Churning Pile) executadas pela tecnologia do Jet Grouting, secantes, tambm em

forma de arco (Figura 8). Neste caso, durante o processo da escavao, a conteno do terreno

entre as estacas j estar pronta, entretanto, fundamental que no haja vazios entre as colunas

de forma a permitir a passagem de solo e gua comprometendo as estruturas vizinhas.

Quando o solo a ser contido for constitudo por camadas de areias, argilas moles ou

siltes fofos, situadas abaixo do nvel dgua, a implantao destes sistemas de conteno s se

tornam possveis com o emprego de sistemas de rebaixamento do leno fretico.

No caso de estaces justapostos, sempre haver entre eles um espao de

aproximadamente 5 cm a 10 cm ou at mais (em casos de problemas com a verticalidade em

escavaes profundas). Nestes espaos, poder haver fluxo de gua e solo. Este problema pode

ser resolvido com tratamento das juntas atravs de injees qumicas ou atravs de colunas de


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Jet Grouting citadas anteriormente. O tratamento deve ser feito por trs da cortina e antes das

escavaes.

Estes tratamentos so relativamente onerosos e no garante perfeita estanqueidade dasjuntas. Dever haver um tratamento adicional pelo lado interno, dos pontos localizados de

vazamento.

Figura 7 Cortina de estacas escavadas com concreto projetado (HACHICH et. al., 1996)

Figura 8 - Cortina de estacas escavadas com colunas tipo CCP (HACHICH et. al., 1996)


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4.1.1.4 Cortina com Microestacas ou Estacas tipo Raiz

Estacas de pequeno dimetro no so os elementos mais recomendados para seremutilizados como paramento de uma conteno. Isto porque alm de apresentarem baixa

capacidade de resistir a momentos fletores devido a sua pequena seo transversal, exigem um

maior nmero de pontos a serem escorados, como mostrado na figura 9, e ainda apresentam

assim como os estaces, os mesmos problemas de justaposio (penetrao de gua e solo

comprometendo a vizinhana) com o agravante de se ter um maior nmero de juntas por m.

Elas so executadas com equipamentos de pequeno porte, adequados para perfurar

rochas. Seu emprego tem sido limitado a situaes onde outros sistemas se mostram inviveis einadequados, seja por problemas de acesso de equipamentos, ou ainda pelas condies adversas

do subsolo criadas pela presena de mataces ou veios rochosos.

Figura 9 - Cortina de estacas-raiz. (HACHICH et. al., 1996)

4.1.1.5 Cortinas com Estacas Tipo Hlice Contnua

As recomendaes e comentrios feitos para as cortinas constitudas por estaces

tambm se aplicam s cortinas executadas com estacas tipo Hlice.


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Devido ao processo executivo, elas apresentam como vantagem em relao aos estaces

o fato de no utilizarem lama bentontica e ou camisas metlicas para conter o terreno e ter uma

velocidade de execuo bem maior.

O processo de colocao das armaduras, neste tipo de estaca no permite que ela,

dependendo do seu comprimento, seja totalmente armada. Por este motivo a sua utilizao em

contenes fica limitada a paramentos cuja altura, incluindo o comprimento da ficha, seja igual

ou inferior ao comprimento da estaca possvel de ser armada.

4.1.1.6 Colunas Jet Grouting

As colunas de Jet Grouting so colunas de solo/cimento e, como tal, tm pouca

resistncia trao. Por este motivo, tais colunas no so muito utilizadas como paramento, a

no ser em casos de conteno de pequena altura ou em paramentos cuja forma induza tenses

predominantemente de compresso como no caso de contenes de paredes de poos

circulares.

Podendo ser executadas secantes umas s outras, as colunas de Jet Grouting permitem

estanqueidade do terreno a ser contido.

Como processo de melhoria de resistncia dos solos, tem sido utilizado enfilagem na

execuo de tneis.

Elas so estruturas provisrias e, portanto, no substituem a conteno definitiva.

4.1.1.7 Paredes-diafragma

A parede-diafragma foi concebida por C. Verder e Marconi no final dcada de 1930 em

Milo, na Itlia. Este sistema consiste na execuo de painis de profundidades e espessuras

variveis formando uma cortina.

As paredes-diafragmas podem ser de diversos tipos, dentre os quais:


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Concreto armado ou no moldadas in loco;

Concreto armado em placas pr-moldadas;

Mistura de cimento, bentonita e gua em propores convenientes, conhecida como

coulis, formando um diafragma plstico;

Mista.

Este sistema de conteno permite a execuo de uma parede contnua ao longo de todo

permetro da conteno, sem provocar vibraes ou desconfinar o terreno adjacente (mesmo em

areias muito compactas e argilas muito duras). A parede-diafragma pode ser aplicada

praticamente em qualquer tipo de solo, acima ou abaixo do nvel dgua local e forma um

paramento estanque, ou seja, evitam o fluxo de gua para o interior da escavao.

Alm desses aspectos, salienta-se que a parede pode ser executada com espessuras que

variam de 30 cm at 120 cm (em alguns casos especiais pode chegar a at 240 cm) e so

utilizadas tanto em contenes de pequena altura quanto em contenes de grande altura.

Como se conformam melhor com o permetro da conteno, podem ser utilizadas com

qualquer tipo de escoramento. No caso do uso de tirantes, dispensam a execuo das longarinas

(vigas horizontais) para distribuio das cargas. Quando se utiliza como escoramento a prpria

estrutura definitiva, as paredes-diafragma podem ser executadas incorporando os ferros de

espera das vigas e lajes das estruturas projetadas.

Durante a execuo da parede-diafragma se pressupe a estabilizao das paredes da

escavao, uma vez que este processo feito sem revestimento. A lama bentontica, que uma

mistura de bentonita e gua em proporo conveniente, garante a estabilidade da escavao.

A seqncia executiva da parede-diafragma moldada in loco obedece s seguintes

etapas (Figura 10):

Execuo de parede-guia, que servir para definir o permetro da obra e guia para a

ferramenta de escavao (clam-shell);

Escavao com simultneo preenchimento com lama bentontica at a profundidade de

projeto, visando estabilidade das paredes escavadas;


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Colocao da chapa-junta. As juntas entre painis so juntas secas do tipo

macho/fmea, que so colocadas na extremidade dos painis antes da concretagem;

Colocao da armadura;

Concretagem submersa. O concreto lanado no fundo da escavao atravs dos tubos

de concretagem; medida que o concreto sobe, o tubo de concretagem, que deve ter sua

extremidade sempre imersa no concreto, vai tambm sendo levantado;

Retirada da chapa-junta, que dever acontecer assim que o concreto iniciar o seu

processo de pega.

Figura 10 - Esquema ilustrativo da seqncia executiva de uma parede diafragma moldada in loco (PREFEITURADO RECIFE, 2004)

Figura 11 - Parede-diafragma atirantada (www.infraestrutura.eng.br)


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A figura 11 apresenta uma conteno em parede diafragma. O processo executivo exige

a utilizao de equipamentos pesados e de grande porte e, portanto, no possvel execut-las

em locais onde estes equipamentos no conseguem ter acesso. A presena de mataces outro

fator que pode inviabilizar a utilizao deste sistema.

4.1.1.8 Estruturas auto-portantes

Estruturas auto-portantes so aquelas que utilizam de sua forma, ou de uma

configurao especial, para melhor suportar os esforos a que so submetidas. Exemplos como

telhas, coberturas e armazns auto-portantes so muito comuns no mercado da construo civil

brasileiro.

A estao Vila Prudente da Linha Verde do Metr de So Paulo, tema de estudo do

presente trabalho, pode ser considerada uma estrutura auto-portante, devido forma cilndrica

de seus poos, que podem suportar esforos de empuxo do solo e da gua utilizando a principal

caracterstica do concreto, que boa resistncia a esforos de compresso. Na segunda entrega

deste trabalho, no estudo de caso do projeto e obras da estao Vila Prudente, ser feita umaanlise de uma estrutura deste tipo sujeita a esforos axiais, segundo a mecnica clssica, com a

finalidade de comparar com os esforos solicitantes de projeto.

4.1.2 Escoramentos

Escoramentos so reforos executados nas contenes para colaborarem no suporte s

cargas aplicadas. Os escoramentos podem resistir a esforos de compresso ou de trao. A

seguir, sero descritos dois tipos desses elementos de apoio.


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4.1.2.1 Estroncas

Estroncas so peas de travamento das contenes tambm conhecidas por escoras. Sopeas que trabalham fundamentalmente compresso, podendo ser de madeira ou de ao. As

escoras podem ter o carter provisrio, sendo substituda por lajes ou outro elemento estrutural,

ou simplesmente deixando de existir.

As estroncas devem ser posicionadas logo aps a escavao e colocao das longarinas

(elemento linear em que a conteno se apia). Em escavaes de valas estreitas, o

escoramento com escoras pode ser feito na horizontal e em diversos nveis at se atingir a

profundidade desejada (Figura 12). Quando as escavaes tiverem dimenses maiores, elasdevem ser posicionadas de forma inclinada.

As estroncas possuem a desvantagem de ocupar o espao da obra, restringindo as

operaes. Em contra partida, o sistema de escoramento com menor custo. Em escavaes

muito largas, as estroncas podem se tornar inviveis, sendo substitudas pelos tirantes.

Figura 12 - Esquema de estroncas horizontais


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4.1.2.2 Tirantes

O tirante um elemento linear capaz de transmitir esforos de trao entre suasextremidades. (HACHICH et. al., 1998)

A utilizao de tirantes tem como principal conceito a melhoria das caractersticas

mecnicas do terreno. Geralmente so barras de ao, por ser um material que resiste bem a

esforos trao.

O tirante composto por trs partes: a cabea, que a parte que fica fora do terreno e

suporta ou escora a estrutura; o trecho livre, responsvel pela ligao entre a cabea e o bulbo

de ancoragem; e o trecho ancorado, tambm conhecido por bulbo de ancoragem, que a

extremidade que fica enterrada e transmite os esforos do tirante para o terreno. Cada parte

ainda possui outros componentes que so mostrados na figura 13.

Figura 13 - Detalhe tpico de um tirante. (Revista Tchne, Ed. 123)

Segundo Hachich et. al. (1998), o grande mrito do tirante obter elevadas cargas com

peas de pequeno porte. Entre outras vantagens, pode-se citar ainda a pouca interferncia na

obra, o fato de ser uma estrutura auto-portante sem necessidade de detalhes complexos de


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fundao e a garantia de 100% da qualidade quanto s cargas, pois so todos testados

individualmente.

Devido vizinhana das construes, o atirantamento pode se tornar invivel porinterferncia com outras fundaes ou por invaso do terreno adjacente. Outro cuidado que

deve ser tomado quanto ao risco de corroso, uma vez que algumas estruturas so de ao.

O uso do tirante tem diversas aplicaes, sendo que nesse trabalho ficar restrito

aplicao mais utilizada: combate ao empuxo de terra.

A escavao de valas profundas requer estruturas para conteno do material devido ao

alvio de tenses provocado com a retirada do solo. Os tirantes so estruturas componentes do

escoramento, substituindo as escoras. A sua instalao ocorre medida que a escavao vai

sendo executada, permitindo escavaes de cima para baixo e reduzindo as deformaes do

terreno. As escavaes devem ocorrer em nichos, permitindo que um nicho no executado sirva

de suporte para o tirante em execuo. Assim, o processo se torna seguro e evita a

descompresso do terreno pelo efeito de protenso dos tirantes.

O tirante deve ser preparado de acordo com o previsto em projeto, respeitando o

comprimento e os componentes auxiliares, alm de receber proteo anticorrosiva adequada.

A locao do furo de perfurao deve ser feita minuciosamente, atentando para

inclinao e direo do tirante. O tipo de equipamento utilizado para a perfurao deve ser

coerente com o tipo de terreno, comprimento e dimetro do furo.

Aps a perfurao, o tirante instalado no furo. Em seguida, feito o preenchimento do

furo com calda de cimento at que ocorra o vazamento de calda pela boca. Essa injeo de

calda de cimento pode ocorrer antes da instalao do tirante, sendo dependente do tipo de

mtodo executivo adotado.

Todos os tirantes devem ser submetidos a ensaios de protenso de acordo com a norma

brasileira, que feito com um conjunto macaco hidrulico-bomba-manmetro. Assim, tem-se

total controle da capacidade de carga e comportamento de todos os tirantes da obra.

O clculo para dimensionamento do tirante inicia-se com a anlise do solo, de modo a

determinar a superfcie de ruptura. Assim, obtm-se o fator de segurana global, o que definir

a necessidade ou no de tirantes. Com a necessidade de tirante, este deve ser dimensionado de


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modo a considerar o empuxo de terra e de gua atuante, analisando a regio estvel do macio

para que sejam dissipadas as tenses. O comprimento livre deve ser dimensionado de acordo

com a cunha de deslizamento para que no ocorram esforos prejudiciais nessa regio.

Finalmente, o clculo do comprimento do trecho ancorado deve garantir a carga de ensaio.

4.1.3 Esforos Solicitantes

O conjunto solo-conteno forma um sistema estaticamente indeterminado. Dessa

forma, os valores de empuxos, bem como a distribuio das tenses que atuam na parede,

dependem significativamente dos deslocamentos e das deformaes, tanto da interface solo-

parede quanto do macio arrimado. Por sua vez, os deslocamentos e deformaes so funo da

vinculao e da rigidez da parede de conteno, as quais variam conforme as diferentes fases de

escavao. Alm disso, eles dependem tambm das caractersticas geomtricas e reolgicas do

solo que compe o macio. Existem basicamente trs situaes de vinculao:

Paredes em balano: resistem aos empuxos pelo seu engastamento no solo e, portanto,

necessrio existir um comprimento mnimo para que haja equilbrio, denominado fichamnima.

Paredes com um nvel de escoramento: costuma-se considerar que o apoio escorado

indeslocvel, ou seja, pode haver rotao da parede em torno deste ponto. Dessa forma,

o equilbrio se d pela existncia de uma ficha mnima que evite essa rotao e por uma

fora de escoramento aplicada tal que a somatria das foras horizontais resulte nula.

Paredes com vrios nveis de escoramento: o equilbrio ocorre pelos esforos que osescoramentos aplicam na parede. Dessa forma, a ficha no tem tanta importncia quanto

nos casos anteriores.

No caso de escavao de valas circulares, como o caso de poos escavados para a

construo de estaes de metr, a conteno do macio feita por uma estrutura auto-portante,

a qual resiste aos empuxos do solo, redistribuindo-os em tenses de compresso, para as quais a

parede deve ser dimensionada para resistir.


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4.1.3.1 Empuxos de Terra

Os empuxos de terra variam de acordo com o estado do solo, sendo os principais:

Ativo: ativado por pequenos deslocamentos no sentido interno da vala, o que gera um

alvio das tenses horizontais de confinamento (h). caracterizado pelo coeficiente de

empuxo ativo (ka);

Passivo: ocorre quando o solo empurrado pela parede. Dessa forma, os empuxos

passivos so os maiores empuxos de terra que podem atuar em uma parede.

caracterizado pelo coeficiente de empuxo passivo (kp);

Repouso: situao na qual no ocorrem descolamentos da parede. caracterizado pelo

coeficiente de empuxo (k0).

Em situaes mais especficas, quando os deslocamentos so insuficientes para ativar os

estados ativo ou passivo, podem-se adotar coeficientes de empuxo intermedirios,

caracterizando o repouso-ativo ou o repouso-passivo.

Maffei et al (1998) diz que a seqncia bsica consiste em calcular primeiramente a

resultante do empuxo, que nominalmente aceito como estaticamente determinado por teoria

de equilbrio-limite para as condies de ruptura do solo e, subseqentemente, estimar a

distribuio das tenses respectivas. Ou seja, deve-se pesquisar ou simplesmente adotar uma

superfcie critica para a aplicao da hiptese-limite de ruptura. No interior dessa superfcie

admite-se a plastificao do solo no momento da ruptura, a qual ocorre principalmente por

cisalhamento ou pela eventual existncia de trinca de trao. Deve-se ressaltar que na hiptese

de corpo rgido est implcito o desenvolvimento simultneo das tenses e deformaes de

ruptura, hiptese esta aceitvel para macios homogneos de dimenses mdicas e de

comportamento tenso-deformao plsticos.

Como mencionado anteriormente, os deslocamentos so determinantes na distribuio

de tenses na parede. No caso de rotao em torno da base, a distribuio de tenses atuantes

na parede triangular, com intensidade variando conforme os deslocamentos laterais, podendo

ser calculadas pela Teoria de Rankine. No caso de translao da parede ou de rotao em torno

do topo, por outro lado, as distribuies de tenso se afastam da triangular ideal, tendendo a


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resultar em empuxos-fora cerca de 5 a 20 % maiores (MAFFEI, 1995). Essa diferena na

distribuio de tenses est relacionada com a capacidade de arqueamento do solo, ou seja, sua

capacidade de se adequar a um novo estado de tenses a partir de uma redistribuio de tenses

de cisalhamento. Assim, de modo geral, em solos sem capacidade de arqueamento (solos

moles, solos residuais, entre outros), tendem a prevalecer distribuies triangulares do tipo

geosttico.

Alm do Mtodo de Rankine j mencionado, tem-se outro mtodo tradicional para o

clculo de empuxos de terra, o Mtodo de Coulomb.

A teoria de Rankine foi inicialmente proposta baseando-se nas seguintes hipteses:

O solo do macio homogneo e no-coesivo;

O tardoz da parede de conteno deve ser vertical e liso, ou seja, despreza-se o atrito

solo-parede;

O retroaterro, ou seja, o macio arrimado deve ser horizontal.

Posteriormente, estendeu-se sua proposta, permitindo o tratamento de solos coesivos,

bem como de macios inclinados.

Conclui-se pelas condies apresentadas que as tenses principais (1 e 3) atuantes em

um elemento de solo prximo a parede esto sempre atuando nas direes vertical e horizontal.

Dessa forma, baseado no conceito de ruptura de Mohr-Coulomb, Rankine obteve as expresses

que permitem o clculo dos empuxos de terra atuantes na parede. A Teoria de Rankine assume

que o solo do macio arrimado esteja em um estado de equilbrio plstico, ou seja, na iminncia

da ruptura. Percebe-se que Rankine props um mecanismo que parte das condies de

equilbrio e plastificao, o que classifica sua teoria como um mtodo de equilbrio-limite.

Um aspecto importante a ser ressaltado sobre essa teoria reside no fato da no

considerao do atrito solo-parede, o que pode conduzir a valores significativamente maiores

de empuxos ativos, a favor da segurana, porm antieconmicos.

Ao contrrio da Teoria de Rankine, a Teoria de Coulomb parte de um mecanismo,

supondo superfcie plana de ruptura, dentro da qual ocorre a plastificao do solo, ou seja,

trata-se de um mtodo cinemtico de clculo. A regio do solo que sofre plastificao

limitada por uma cunha triangular de solo, formada pelo tardoz da parede, pela superfcie do


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macio e pela superfcie de ruptura adotada. Comparativamente com o Mtodo de Rankine, o

Mtodo de Coulomb tem aplicao mais ampla, pois pode ser aplicado em condies de macio

irregular, seja ele homogneo ou estratificado, sem desprezar a resistncia mobilizada entre o

solo e o muro.

Maffei et al (1998) diz que no caso de solos estratificados, pode-se utilizar o Mtodo de

Rankine para o clculo de tenses supondo que as camadas sobrejacentes atuem como

sobrecarga de extenso ilimitada. No entanto, quando h grande variabilidade de resistncia das

camadas, esse procedimento pode conduzir a resultados errneos, sendo recomendvel a

utilizao do Mtodo de Coulomb, devendo ser considerada a compatibilidade de

deslocamentos entre as mesmas. Ademais, para se utilizar o Mtodo de Rankine em macios

inclinados, deve-se utilizar coeficientes de empuxo que levem em conta essa inclinao, como

os obtidos por mtodos cinemticos, a exemplo dos coeficientes propostos por Caquot-Kerisel-

ABSI (1973) ou por Schneebeli.

A seguir so apresentadas formas usuais para o clculo dos empuxos de terra atuantes

no macio, baseadas no Mtodo de Rankine, por este ser tradicionalmente adotado pela CMSP.

Empuxo Ativo

Deve-se verificar inicialmente se o solo do macio homogneo ou pode ser assumido

como tal. Pelo esquema da seo de uma vala e pelo que foi explanado nos itens anteriores,

pode-se concluir que o empuxo ativo ocorre no lado do macio arrimado, o qual gera tenses

que empurram a parede de conteno, como mostrado no seguinte esquema:

aaa kcHk '..2..

A existncia de trincas de trao do descolamento da parede e a possibilidade deinfiltraes obrigam considerao de presses hidrostticas ao longo de sua altura (z0). Seu

valor coincide com a profundidade do macio em que a tenso ativa nula, como mostra a

figura 14:


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Figura 14 - Detalhes da distribuio de empuxo ativo (MAFFEI, 1995).

Empuxo Passivo

O empuxo passivo mobilizado pela presso que a parede faz no solo na parte interna

da vala, abaixo da cota de escavao, ou seja, um esforo que trabalha a favor da sustentao

da parede de conteno. O esquema apresentado na figura 15 ilustra a ao dessas tenses na

parede.

ppp kcHk '..2..

Figura 15 - Detalhes da distribuio de empuxo passivo (MAFFEI, 1995).


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Empuxo Ativo Mnimo

Em alguns casos, os solos argilosos podem se apresentar muito resistentes, com elevada

coeso, de modo que o empuxo ativo calculado resulte em um valor muito pequeno, nulo ou atmesmo negativo. Entretanto, mesmo que os clculos mostrem que o macio estvel,

recomenda-se o uso de um escoramento mnimo, uma vez que pode haver dvidas em relao

confiabilidade dos parmetros adotados, sua variao com o tempo e a ocorrncia de

mecanismos no previstos.

Maffei et al (1998) recomenda a utilizao de um empuxo ativo mnimo para o

dimensionamento da conteno a ser aplicada (Figura 16).

Figura 16 - Distribuio de empuxo ativo mnimo (MAFFEI et al, 1998).

Deve-se ressaltar que algumas providncias construtivas devem ser adotadas:

Instalao de uma linha de estroncas prxima superfcie, a fim de evitar a ocorrncia

de trincas de trao;

O eventual empuxo de gua na trinca de trao deve ser controlado com a utilizao dedrenos adequadamente dispostos;

Admite-se que os deslocamentos do escoramento adotado sejam suficientes para a

mobilizao, ao menos parcial, da resistncia ao cisalhamento do solo; Dessa forma, se

a parede estiver sujeita a severas restries de deslocamentos horizontais, deve ser

adotado o empuxo em repouso.


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4.1.3.2 Sobrecargas de clculo

Deve-se sempre consider-las no dimensionamento de paredes de conteno. Refere-ses cargas advindas de construes, edificaes e equipamentos que se situem nos arredores da

trincheira. Na prtica, Maffei (1995) prope considerar a rea de influncia definida na figura

17.

Figura 17 - Zona de considerao de sobrecargas de superfcie (MAFFEI, 1995).

Definem-se dois tipos de sobrecargas equivalentes, aplicadas conforme a figura 18:

P: sobrecarga geral uniformemente distribuda que abrange as cargas provenientes dedepsitos de materiais de construo e tambm as cargas provenientes do trfego de

veculos. Usualmente adotada como P = 10 kN/m2;

P: sobrecarga geral semi-infinita que abrange veculos especiais e equipamentos que

atuem prximos da vala. Usualmente adotada como P = 25 a 40 kN/m2, em uma

largura de 1,5 m a partir da parede de conteno (MAFFEI et al, 1998).


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Figura 18 - Larguras de atuao de sobrecargas a serem consideradas (MAFFEI, 1995).

O efeito dessas sobrecargas pode ser calculado atravs de expresses da Teoria da

Elasticidade, o que pode conduzir a valores de empuxo muito conservadores. Por definio,

caso o empuxo resultante das sobrecargas seja maior que 40 % do empuxo resultante do peso

prprio do macio, deve-se utilizar outros mtodos para estim-lo, como mtodos cinemticos.

Simplificadamente, para a carga distribuda P, as tenses horizontais so constantescom a profundidade, podendo ser estimadas como h = P.ka. Para a sobrecarga P, pode-se

utilizar os valores de tenses horizontais mostrados na figura 19.


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Figura 19 - Tenses horizontais referentes sobrecarga P (MAFFEI, 1995).

Deve-se ressaltar que a presena de sobrecargas no fundo da vala, ou seja, cargas que

contribuiriam para um aumento do empuxo passivo resistente, so desprezadas a favor da

segurana.

4.1.3.3 Influncias da gua no macio

A considerao dos efeitos da ao da gua em obras geotcnicas imprescindvel e jfoi observada como a causa de ruptura de diversas obras como barragens, sistemas de

conteno, taludes, entre outras.

A gua ocupa os vazios do solo, criando presses neutras no mesmo, presses estas que

aliviam o peso natural do solo, ou seja, diminuem as tenses efetivas nele atuantes, diminuindo

sua resistncia, o que pode levar sua ruptura dependendo da situao.


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No caso de paredes de conteno, a gua pode introduzir tenses adicionais que podem

influenciar consideravelmente no seu dimensionamento. Sua ao depende dos condicionantes

hidrogeolgicos da regio e das permeabilidades da parede e do solo arrimado.

Terrenos homogneos

Se a parede impermevel (parede de diafragma, estacas secantes, etc) e no h

rebaixamento do lenol, considera-se o nvel dgua como esttico, somando-se o empuxo

hidrosttico ao empuxo de terra calculado com o peso especfico submerso do solo (sub).

No caso de paredes permeveis (perfil com pranches, paredes descontnuas, etc.),

deve-se analisar se o meio permevel ou no. Em meios permeveis, admite-se que o lenol naturalmente drenado, ou seja, calculam-se os empuxos de terra adotando o peso especfico

natural do solo. Entretanto, caso esse rebaixamento no seja to eficiente a ponto do nvel

dgua cruzar a parede acima da cota de fundo da escavao, o empuxo dever ser determinado

por mtodo cinemtico atravs da pesquisa da superfcie crtica considerando a interferncia do

lenol fretico e a piezometria no macio (MAFFEI, 1995). O mesmo tratamento pode ser dado

a rebaixamentos de lenis em meios permeveis arrimados por uma parede impermevel.

Por fim, pode-se ter uma parede permevel suportando um macio impermevel. Nestecaso, tem-se um rebaixamento do fluxo transiente, ou seja, deve-se comparar sua velocidade

com a velocidade de rebaixo da escavao. Assim, Maffei (1995) recomenda que sejam

traadas as redes de fluxo e se considere o efeito da gua na superfcie crtica.

Terrenos estratificados

No caso de terrenos estratificados, o rebaixamento do lenol fretico tem eficincia

questionvel, ou seja, seja a parede permevel ou no, devem-se utilizar mtodos cinemticospara a determinao da superfcie crtica. Pode-se tratar o caso de uma parede permevel sem

rebaixamento do lenol de forma anloga. Por fim, para uma parede impermevel, sem

rebaixamento, pode-se adotar o empuxo hidrosttico e calcular o empuxo de terra com o peso

submerso.

H casos de solos que alternam camadas argilosas e arenosas, ou seja, terrenos que

podem ter mais de um nvel de lenol fretico, os chamados lenis empoleirados. Isso porque

a permeabilidade da camada de areia cerca de 1000 vezes maior que a de argila, situao esta

que pode ser encontrada em diversos solos da cidade de So Paulo (NEGRO, 1992). Caso no


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haja drenagem desses lenis por meio de bombeamento submerso, Maffei (1995) recomenda o

diagrama de empuxos hidrostticos da Figura 20.

Figura 20 - Distribuio de empuxos hidrostticos para lenis empoleirados (MAFFEI et al, 1998).

Para paredes permeveis, utilizar mtodos cinemticos. Para paredes impermeveis,

considerar empuxos conforme a figura acima. Entretanto, no trecho em que o empuxo reduz

com a profundidade (solo argiloso), deve-se calcular o empuxo de terra com o peso especifico

natural do solo e som-lo a subpresso.

Alternativamente, como j mencionado, pode-se efetuar a drenagem profunda desses

lenis empoleirados atravs de bombeamento, soluo bastante adotada pela CMSP em

escavaes de poos. Essa soluo permite que se considere a atuao singular do empuxo de

terra calculado com o peso especfico natural do solo. Alm disso, permite a escavao das

camadas arenosas sem o risco de escoamento das mesmas para o interior da vala, ou seja, trata-

se de uma soluo tcnica e construtiva.

4.1.4 Modelos de clculo


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O clculo de valas est intimamente ligado ao comportamento dos solos. Como no se

sabe, a priori, qual o mecanismo de ruptura mais crtico para o sistema solo-parede de

conteno-escoramento, analisam-se, usualmente, alguns mecanismos de ruptura considerados

viveis isoladamente e garante-se uma segurana adequada da obra contra cada um deles.

Segundo Marzionna (1979), uma vez definidos o mtodo construtivo e o sistema de

escoramento, o dimensionamento dos elementos de conteno de valas compreende

basicamente duas etapas:

Avaliao da ficha necessria da parede de conteno;

Avaliao das solicitaes em todo o sistema de conteno.

Para que isso seja feito, necessria a adoo de um modelo representativo que permita

a determinao do campo de tenses e de deslocamentos na estrutura de conteno (AUN,

2004), ou seja, necessrio conhecer:

As tenses iniciais em todos os pontos do macio;

A geometria do macio e da estrutura em todas as fases de execuo;

A reologia (comportamento tenso x deformao) em todos os pontos do macio e da

estrutura.

Dessa forma, o modelo conceitual definido atravs da representao simplificada de todos

esses elementos, uma vez que conhec-los completamente impossvel. O estado inicial de

tenses representado por tenses principais admitidas, verticais e horizontais, as quais variam

com a profundidade. A reologia do macio e da estrutura poderia ser representada por um

modelo visco-elasto-plstico complexo. Assim, sabendo-se que a determinao dos

carregamentos atuantes no sistema de conteno em cada fase de execuo se trata de um

problema hiperesttico funo da rigidez relativa entre o macio e a parede, esse modelo

possibilita a resoluo numrica de problemas de contenes sujeitas a qualquer caso de

solicitao (AUN, 2004). Entretanto, sua aplicao quase que invivel, uma vez que as

representaes geomtricas e reolgicas so muito complexas, alm de haver vrias fases entre

o incio e o final da escavao da vala.


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Por esse motivo foram definidos modelos derivados, que resultam da adoo de

hipteses simplificadoras na determinao de alguns parmetros e da desconsiderao de outros

julgados desprezveis. A seguir, sero apresentados de forma sucinta alguns mtodos de clculo

baseados em modelos derivados, os quais sero agrupados em Mtodos Evolutivos e No

Evolutivos.

4.1.4.1 Mtodos no evolutivos

Os mtodos no evolutivos so aqueles que no consideram as deformaes e

deslocamentos provenientes da etapa de escavao anterior, ou seja, assume-se que cada fase

de escavao seja independente da precedente. Constituem mtodos no evolutivos, portanto,

os Mtodos Empricos e Semi-Empricos, mtodos clssicos utilizados no dimensionamento de

paredes de conteno.

Segundo Ching (1985), a no considerao do clculo evolutivo ocasiona sempre em

uma diferena com a realidade, tanto em termos de esforos solicitantes quanto em termos de

deslocamentos, sendo criticamente mais importante na anlise de paredes rgidas. Entretanto,Tacitano (2006) explica que para solos normais, isto , com parmetros de resistncia no

muito baixos, estes mtodos tm-se mostrado como aceitveis. Alm disso, eles podem ser

ferramentas importantes no pr-dimensionamento de sistemas de conteno devido sua

simplicidade e praticidade.

As principais hipteses admitidas por esses mtodos so:

Cada fase de escavao independente da anterior;

Tirantes e estroncas so considerados apoios indeslocveis, isto , suas flexibilidades

so negligenciadas;

Assume-se que cada fase das escavaes ocorra instantaneamente, admitindo que os

escoramentos j estejam instalados antes mesmo da escavao ser realizada.

Segundo Maffei (1995), a magnitude e distribuio dos esforos obtidos por esses

mtodos de clculo no devem ser assumidas como realsticas, tanto pelas simplificaes


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adotadas quanto pelas dificuldades em se simular a reologia do solo e outros fenmenos que

possam ocorrer durante a escavao. Dessa forma, a distribuio de esforos deve ser assumida

como estaticamente admissvel, isto , em equilbrio com o carregamento, no violando a

condio de plastificao do solo arrimado.

Dessa forma, esses mtodos apresentam diversas limitaes, o que impede que sejam

usados de forma indiscriminada em qualquer situao (MARZIONNA, 1979). Em sua tese,

Tacitano (2006) aborda as principais limitaes:

No consideram a variao das tenses horizontais advindas da deformao dos

escoramentos;

No consideram o histrico da escavao e nem a irreversibilidade do comportamento

do solo (histerese). Portanto, no consideram os deslocamentos provenientes da etapa

anterior de escavao;

Em geral, as tenses so superestimadas e sua evoluo ao longo do processo de

escavao ignorada, ou seja, so mtodos conservadores, que acabam por onerar as

obras de conteno;

Paredes em balano

As paredes em balano resistem aos empuxos solicitantes devido ao seu engastamento

no solo. Para seu dimensionamento, considera-se a rotao da parede em torno do ponto b

situado abaixo da cota de escavao (vide figura abaixo). Ademais, admite-se que haver, em

qualquer caso, deslocamentos suficientes para mobilizar o empuxo ativo.

Para o clculo da ficha necessria (definida como sendo o menor comprimento de

parede de conteno enterrado no solo, ou seja, abaixo da cota final de escavao, suficiente

para garantir condies adequadas de segurana obra) para o equilbrio da parede usual a

aplicao do Mtodo de Blum, calculando os empuxos de terra conforme o Mtodo de Rankine,

ou seja, assumindo que a distribuio de tenses seja triangular. De fato, a experincia tem

mostrado que o Mtodo de Rankine fornece valores de tenses bastante prximos da realidade

nessa situao. Assim, caso a determinao dos deslocamentos no seja almejada, o Mtodo de

Blum suficiente para um projeto adequado de paredes de conteno em balano.


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O mtodo consiste basicamente em aplicar as condies de equilbrio conforme o

carregamento indicado na figura 21.

Figura 21 - Modo de falha e distribuio de tenses assumida (TACITANO, 2006).

Admite-se que o contra-empuxo Fc atue no centro de rotao Ce, portanto, no influi no

equilbrio de momentos. Assim, calcula-seD atravs do equilbrio de momentos em torno do

ponto Ce encontra-se o comprimento de ficha mnima D somando-se a D um comprimento

adicional de 0,2.D. Para tal, deve-se minorar o empuxo passivo com um coeficiente desegurana (CS) igual a 1,5 para obras provisrias e igual a 2,0 para obras permanentes.

O clculo de fichas maiores que a mnima similar, mas um pouco mais trabalhoso.

Costuma-se utilizar fichas maiores que a mnima para reduzir os deslocamentos horizontais do

macio. Quando h espao fsico disponvel, pode-se tambm utilizar bermas de equilbrio,

visando aumentar o empuxo passivo disponvel.

Tacitano (2006) recomenda a utilizao de paredes em balano para valas de at 4,0metros de profundidade, pois abaixo desta cota os projetos tornam-se antieconmicos.


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Ademais, Maffei et al. (1998) recomenda a execuo de um piso estrutural em obras

permanentes, a fim de se evitar deformaes por fluncia ou reduo de rigidez do solo e

eventual colapso por perda de resistncia ou eroso.

Paredes com um nvel de escoramento

No clculo do comprimento de ficha mnimo considera-se que a falha do sistema de

conteno ocorre atravs da rotao da parede em torno do nvel de ancoragem, o qual provoca

um arqueamento do solo do macio arrimado (exceo feita a solos moles). Dessa forma, o

empuxo ativo atuante abaixo do nvel de escoramento deve ser retificado, de modo que sua rea

resultante seja igual rea triangular anterior (apenas o empuxo de terra deve ser retificado).

Assim, a ficha mnima determinada pelas condies de equilbrio esttico, admitindo-

se que seja mobilizado o empuxo passivo do lado da escavao. Por se tratar do atendimento de

condies de equilbrio, o empuxo passivo deve ser minorado por um CS, de forma anloga ao

item anterior. A figura 22 ilustra a situao descrita.

Figura 22 - Detalhe das distncias consideradas na atuao dos empuxos-fora (MAFFEI, 1995).

Logo, do equilbrio de momentos de todas as foras atuantes em torno do ponto R, tem-

se o comprimento de ficha mnimo:


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ahaph

P ElCS

El ..

Por sua vez, a fora resistente do escoramento obtida por equilbrio de foras

horizontais, ou seja, F = Eah.(1 la/lp).

Maffei et al. (1998) ressalta que se costuma adotar CS entre 2,0 e 3,0 para limitao de

deslocamentos nos casos em que as fichas estejam imersas em solos muito deformveis, como

por exemplo, os solos silte-arenosos encontrados nas vrzeas dos rios Tiet e Pinheiros em So

Paulo. Para paredes muito flexveis, este mtodo conduz a valores superestimados de momento

fletor, o que pode ser melhorado atravs das curvas de reduo de momentos propostas por

Rowe (1953) e abordadas de forma bastante elucidativa na tese de Tacitano (2006, p. 37 42).

Casos de ficha maior que a mnima correspondem, em geral, a segunda fase de

escavao de paredes multi-escoradas. Procede-se de forma anloga, considerando-se o

empuxo ativo retificado apenas at a cota de fundo da vala e normal abaixo dela.

No caso de paredes projetadas com apenas um nvel de escoramento de forma

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