Um caso de obra: Aeródromo Caiapó – Mococa - SP · à vala de 2,2m, foi utilizada uma...

733IV COBRAE - Conferência Brasileira sobre Estabilidade de Encostas - Salvador-BA

Um caso de obra: Aeródromo Caiapó – Mococa - SP

Teixeira, A.H.Teixeira, A.A.H.A H Teixeira Consultoria e Projetos S/C Ltda

Souza, G.J.T.Pitta, C.A.Zirlis, A.C.Dechen, M.Solotrat Engenharia Geotécnica Ltda.

Resumo: Foi executado no município de Mococa, SP, pela Dumont Engenharia e ConsultoriaAeroportuária, o Aeródromo Caiapó de propriedade da Agropecuária Caiapó. Seu hangar tem áreade 4200 m2, com cobertura em forma de arco com base de 60,0m e altura de 16,5m. Objetiva alojaruma aeronave Boeing 737-800. Para permitir o embutimento da porta de entrada do hangar no solo,foi necessária a execução de vala com 60,0m de extensão, 2,0m de largura útil e 9,81m de profundidade.Este caso de obra é único no mundo. O projeto de arrimo da vala é de a A.H.Teixeira Consultoriae Projetos. As fundações são em sapatas e estacas-raiz e a contenção vertical dos 1216,0m2 dasparedes é em Solo Grampeado. A estrutura interna de concreto armado foi dimensionada pelo Eng.ºNatan J. Levental. Todos os serviços construção da vala já estão prontos e foram executados pelaSolotrat Engenharia Geotécnica.

Figura 1 – Ilustração gráfica da obra civil.

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1. OBJETIVO DESTE ARTIGO

Este artigo abordará somente o arrimo em SoloGrampeado, mostrando alguns detalhes geomé-tricos do projeto, detalhes de execução dos tra-balhos e alguns valores das deformações davala medidas durante a construção. Não serãoapresentados detalhes técnicos específicos dodimensionamento do projeto. Não é um artigoconclusivo visando sua divulgação promovera discussão dos limites e possibilidades destatécnica de arrimo.

2. CONCEITO DE PROJETO

O partido arquitetônico do projeto do hangarprevê que suas portas quando abertas estejamtotalmente embutidas no subsolo para o aces-so da aeronave. Nesta condição, as mesmas quesão retráteis e acionadas por pistões hidráuli-cos, serão cobertas por grelha metálica permi-tindo a entrada da aeronave. Esta grelha terá alargura total da vala de 2,0m, sendo articuladahidraulicamente apenas numa extremidade.

Para contenção permanente dos esforçosoriundos da escavação foi projetada uma pare-de vertical em Solo Grampeado. As cargas ver-ticais de transito da aeronave e do solo, foramabsorvidas por lajes de transição, vigas e pila-res em concreto armado, transferindo a cargapara sapatas executadas a partir do fundo davala, e estacas-raiz a partir da superfície. Asestacas-raiz foram projetadas para permitir umdimensionamento estrutural adequado das pe-ças de concreto armado na lateral de articula-ção da grelha metálica.

3. CARACTERÍSTICA DO SUBSOLO E TREM-TIPO DA AERONAVE

Foram executadas 3 sondagens a percussão comensaio SPT a cada metro, ao longo do eixo davala, conforme locação apresentada na figura

2. O perfil geotécnico inferido com base nestassondagens, está apresentado na figura 3. Com-põe-se de aterro compactado de areia fina, comespessura entre 1,4 e 2,3m. Segue com areiasfinas com compacidade crescente, variando osvalores do SPT entre 2 a partir do topo destacamada a 30 a cerca de 10,0m de profundidade.As sondagens encontraram material nãoperfurável pelas ferramentas de percussão en-tre 11,0 e 13,0m. Foi colhida amostra indeformadado subsolo a 7,0m de profundidade, cujas ca-racterísticas estão mostradas na figura 4.

Como sobrecarga de projeto foi adotada aaeronave Boeing 737-800, para 800 kN, confor-me figura 5.

Figura 2 – Planta do hangar e locação das sondagens

Figura 2 – Perfil Geotécnico


Figura 5 – Trem-Tipo Aeronave Boeing 737-800

4. CARACTERÍSTICAS DO PROJETO

Devido as diferentes características apresenta-das pelo solo local, os comprimentos, as cargasnos grampos e as dimensões da malha, tiveramuma variação significativa conforme a profun-didade da vala escavada, utilizando-se nodimensionamento o método de Jewell.

Utilizou-se nos cálculos da capacidade de car-ga dos grampos fatores de segurança relativos adurabilidade, manuseio dos grampos e ações depossíveis efeitos químicos e biológicos.

A estabilidade geral das paredes do solo gram-peado foi verificada através do método de

Spencer, determinando a superfície mais críticaentre as 5005 pesquisadas pelo programacomputacional SLIDE. O fator de segurança dasuperfície critica de ruptura foi de 1,5.

Procedeu-se a uma análise elástica com o in-tuito de se aferir os comprimentos dos grampose determinar as deformações teóricas do modeloadotado. O referido programa ainda permitiu quefossem calculados os fatores de segurança emralação a ruptura após instalados os grampos e aparede de concreto projetado. O programacomputacional utilizado para elaboração das aná-lises elástica foi p Phase² - 5.0.

Os chumbadores que compõem o Solo Gram-peado foram instalados em perfurações com diâ-metro de 75mm, dotados de 3 tubos para injeçãocoletiva, conforme figura 6. Sua armação com-preende uma cordoalha flexível de 15,2mm, açoCP-190-RB. Este tipo de armação flexível se de-veu a impossibilidade de aplicação de barras rí-gidas por causa da reduzida largura da vala de2,0m. O espaçamento horizontal doschumbadores variou entre 1,3 e 1,7m e verticalentre 1,25 e 1,5m, conforme figura 7. Seu com-primento também era variado sendo 12,0m paraos chumbadores da linha junto a superfície, re-duzindo para 4,5m para linha do pé, conformefigura 7. O concreto projetado, de revestimentoda face, era para 20Mpa, com espessura de100mm, armado com uma tela eletrosoldada Q196 (fios de 5mm CA 60, malha de 10x10cm, 3,11kg/m2), conforme figura 6.

Para as cargas verticais permanentes e mó-veis foi construída laje de transição em concretoarmado com 2,0m de largura e 20cm de espessu-ra. Disposta ao longo de toda extensão e em cadalado da vala foi vinculada a vigas construídasadjacentes ao alinhamento de sua face. Este con-junto está apoiado em pares de pilares de 24x24cma cada lado e junto à parede da vala e em plantaespaçados entre 3,2 e 5,3m. Para a laje de transi-ção somente do lado da articulação da grelha,foram executadas estacas-raiz de 200mm de diâ-

Figura 4 – Características do subsolo extraídas de amostraindeformada


metro a cada eixo de pistões. Estas estacas-raizforam projetadas para permitir uma condição dedimensionamento estrutural ótima das peças deconcreto armado neste lado. A fundação dos pi-lares foi em sapatas executadas a partir do fundoda vala. Todos estes detalhes estão ilustradosnas figuras 9, 10 e 11.

Figura 6 – Detalhe do chumbador, concreto projetadoe ferragem

Figura.7 – Vista frontal da parede mostrando oschumbadores

Figura 8 – Seção transversal da vala, mostrando oschumbadores

Figura 9 – Planta da vala, mostrando as vigas e posiçãodas estacas-raiz

Figura 10 – Seção transversal da vala, mostrando asvigas, pilares, estacas raiz e sapatas

5. MÉTODO CONSTRUTIVO GERAL

A obra foi executada em 59 dias com início em13/10/2003 e encerramento em 11/12/2003. Atéo dia 03/11/2003 a obra trabalhou dia e noite e orestante em turno normal de trabalho. Na figura12 tem-se uma tabela resumo da evolução dacontenção e indicação das ocorrências notá-veis. Na figura 13, apresenta-se a evolução daescavação com o tempo, indicando para 14 da-


Fig. 11 – Pormenores da trincheira e vista do hangar

a) Topo de vala

b) Topo da vala

c) Fundo da vala d) Vista geral


tas a posição da cota inferior da escavação aolongo da vala. Na figura 14, mostra-se a evolu-ção com o tempo da área de parede contida acu-mulada, e sua porcentagem do total executada,indicando eventos importantes como a ocorrên-cia de trincas e o reforço do solo.

A cota do solo junto ao topo da vala estava40cm abaixo da cota acabada, que seria comple-tada pelo pavimento do hangar e pista.

A vala foi inicialmente escavada até 3,0m deprofundidade em 27/10/2004, com umaescavadeira hidráulica das duas extremidadespara o centro, conforme figura 15. A partir deentão a escavação passou a ser realizada manu-almente com o solo verticalmente içado para su-perfície por meio de duas pontes rolantes insta-ladas em dois pórticos móveis, conforme figura16. Neste momento inicial houve frente de traba-lho para execução da primeira e segunda linha dechumbadores, em que a linha superior foi execu-tada com o uso de andaimes. A partir de 3,0m deprofundidade eram abertos nichos comabrangência de dois chumbadores em cada faceou seja, com 2,5 a 3,0m de largura para cadalinha. Somente para a última linha dechumbadores a largura do nicho foi reduzida paraapenas um chumbador em cada face.

Seguiu-se com a execução das 17 estacas raiza cada eixo das vigas V4 ou V4A, conforme fi-gura 9 Simultaneamente passou-se a execuçãodas peças de concreto armado junto ao topo davala, dos pilares e das sapatas.

Figura 15 – Detalhe da escavação inicial mecanizada

Figura 12 – Tabela resumo da evolução da contenção eindicação de eventos importantes com o tempo

Figura 13 – Posição do limite inferior da escavaçãocom o tempo da obra

Figura 14 – Área de parede contida acumulada, e suaporcentagem do total com o tempo


6. ALGUNS DETALHES CONSTRUTIVOSDOS CHUMBADORES

Face ao exíguo espaço escavado internamenteà vala de 2,2m, foi utilizada uma perfuratriz com-pacta elétrica, com avanço manual. As hastesespeciais de perfuração, diâmetro AW, eramcompostas por segmentos unitários rosqueá-veis de 1,0m. Como fluído de perfuração foi uti-

lizada água. A cavidade perfurada era estabiliza-da pela lama do próprio solo, sendo a ferramen-ta de corte um tricone de vídia com diâmetro de75mm. Ao término da perfuração a bainha eraexecutada por meio do preenchimento do furocom calda de cimento, bombeada com pressãosuficiente para permitir seu fluxo de baixo paracima. A primeira fase de injeção era executadano dia seguinte, e consumia em média 40 litrosde calda, com valores da pressão de injeção emtorno de 1,0 MPa. A segunda fase de injeção eraexecutada dois dias após a bainha, e em médiaconsumia 20 litros de calda com valores da pres-são de injeção entre 1,5 e 2,0 MPa. Já na segun-da fase cerca de 50% dos chumbadores nadaabsorveram. Desta forma não se utilizou a partirda primeira linha de chumbadores 3 tubos deinjeção. A composição da calda para a relaçãoágua/cimento em peso era de 0,5.

7. ALGUNS DETALHES CONSTRUTIVOS DOCONCRETO PROJETADO

O concreto projetado era aplicado imediatamen-te após a execução do chumbador sobre toda aárea exposta. Inicialmente aplicava-se em todaárea camada de 3,0cm, instalava-se a tela metáli-ca Q196 e finalmente 7,0cm na extremidade su-perior da área até cerca de 5,0cm na parte inferi-or. Este passo era repetido a cada faixa horizon-tal escavada. Com as sobreposições de cama-das construia-se as juntas horizontais. A espes-sura final mínima era de 10,0cm. A junta verticalfoi construída de madeira com 20mm de espes-sura de cima para baixo a cada 20,0m. O traço doconcreto projetado foi ajustado para os agrega-dos existentes no local, de acordo com a ACIconforme a figura 17, resultando para 1 m3 : 400kgde cimento, 589kg de pedrisco e 1172kg de areia.Os resultados de resistência, obtidos em amos-tras extraídas de placas para 7 dias variou entre40.0 MPa e 48.6 MPa , para 28 dias variou entre57.3 MPa e 62.7 MPa.

Figura 16 – Detalhe da vala, da ponte rolante, e pórti-co, execução do chumbador, escavação parcializada.


Figura 17 – Ajuste do traço do concreto projetado


8. MEDIDAS DE DEFORMAÇÕES

Foram realizadas medidas de deformações ver-ticais e horizontais das paredes e da área adja-cente à vala.

Dispostos em seis eixos: 1,2,3,4,5 6 confor-me mostra a figura 18, foram criados 72 marcos.Em cada eixo havia doze pontos distantes entresi de 5,0m.

Nos eixos 3 e 4 distantes de 1,5m do eixo davala, os marcos foram executados com 1,5m deprofundidade e 75mm de diâmetro, tinham comoarmação uma barra de aço de 20mm nele fixadacom calda de cimento. Outros 48 pontos foramdispostos da mesma forma em grupo de 12 uni-dades ao longo dos outros quatro eixos, dois acada lado da vala, e de seu eixo distantes de5,5m e 9,5m. Consistiam em blocos de argamas-sa de 10x10x5cm.

Os valores da deformação horizontal foramtomados junto à crista, para um par de pontosdos eixos 3 e 4, em cada uma das 12 posições.Media-se a aproximação entre cada par, obten-do-se o “fechamento da vala” e, por conse-guinte sua deformação. Esta medição era reali-zada com régua com precisão de milímetros. Aquise considerou que as deformações das paredeseram iguais, sendo adotado como valor de cadauma a metade do total medido.

Para as deformações verticais de todos os72 pontos, foram realizadas medidas com nívelótico com precisão de milímetro.

9. TRINCAS - AJUSTES DO PROJETO

No dia 03/11/03, surgiram bruscamente trincasjunto à superfície, com espessuras variáveisentre 10 e 20mm, se desenvolveram por todaextensão da vala distando de sua borda entre3,5 e 6,0 metros, conforme apresentam as figu-ras 18 e 19. Decidiu-se então pela execuçãoimediata de um primeiro reforço do solo adja-cente ao meio da vala e a cada lado. Este traba-

lho abrangeu a execução de 24 chumbadoresverticais com 8,0m cada, e injeção de preenchi-mento e selagem das trincas com calda de ci-mento. Estes chumbadores somente receberama injeção de bainha e foram armados com umabarra de 20mm, aço CA 50A. A partir desta datao avanço dos trabalhos foi alterado para umturno, reduzindo-se a produtividade. Os servi-ços de contenção foram retomados no dia 05/11/03, e após um pequeno avanço no trechocentral e extremidade, houve em 07/11/03 umanova abertura de trincas. Exatamente na mesmaposição que a anterior, porém com valores en-tre 2 e 7mm. Decidiu-se por executar um segun-do reforço mais abrangente junto ao trecho cen-tral com 132 chumbadores distribuídos em 3 li-nhas com 8,0m de comprimento e inclinação de20O com a vertical, conforme figura 21. Nestemomento as áreas já contidas, indicavam pro-fundidades variando entre 3,8m ao centro e 7,2mpara cada lado a partir do centro, com cerca de60,4% da contenção já realizada, de acordo comfigura 14. A relação entre a distância da trinca àcrista da vala e a profundidade naquele ponto,variou entre 0,7 e 0,92, conforme figura 18.

A partir de 17/11/03 a escavação seguiuininterruptamente até seu final, porém semprecom milimétricas movimentações horizontaismanifestadas a cada avanço da escavação.

10. DEFORMAÇÕES HORIZONTAIS DACRISTA DA VALA

A deformação horizontal máxima da crista davala estimada em projeto era cerca de 40mm eobteve-se 89mm. Na figura 23 apresentam-seestes valores e na figura 22 as porcentagensde deformação com relação a altura escava-da. A relação das deformações com a alturaescavada atingiu a 0.91%. Estes valores sãomuito superiores a alguns extraídos da litera-tura, conforme comparações mostradas na fi-gura 25.


Figura 18 – Posição dos marcos de deformações

Figura 19 – Posição gráfica das trincas junto a superfície


Figura 20 – Fotografia da posição das trincas junto a superfície e seu preenchimento

Figura 21 – Reforço por meio de chumbadores verticais

a) lado esquerdo, entre eixos E e C b) lado direito, entre eixos C e A


Figura 22 - Porcentagemda deformação horizontalda crista da vale com rela-ção a altura escavada con-forme seções da figura 18.

11. DEFORMAÇÕES VERTICAIS DO PISOADJACENTE A VALA

A bacia de recalques para as deformações ver-ticais atingiu 10mm como deformação máxima, a1,5m do eixo da vala: linhas 3 e 4. Estes valoresreduziram-se para cerca de 4mm ao longo doseixos 2 e 4. E para os eixos 1 e 6 estiveram emtorno de 1mm. A figura 24 ilustra este comporta-mento.

Figura 23 - Deformaçõeshorizontais da crista da valaem milímetros, conformesecções da figura 18.

12. ALGUMAS CONCLUSÕES OU OBSERVA-ÇÕES

A relação das deformações com a altura esca-vada atingiu a 0.91%. Estes valores são muitosuperiores a alguns extraídos da literatura, con-forme comparações mostradas na figura e tabe-la 25 (ver referência -1- de Pitta e outros). Aexplicação para tais valores elevados, especial-mente neste solo razoavelmente homogêneo deareia fina, pode vir a ser obtida por análisesmatemáticas. Um detalhe notável que foi a apli-cação de cordoalhas de 15,2mm, como a arma-ção do chumbador para viabilizar a execução,pode ter oferecido ao conjunto rigidez inferiorque o caso com aplicação de barras maciças.Artigo de Ehrlich, M. em “Solo Grampeado-Com-portamento e Procedimentos de Análise” (ref.1-p.129,130), mostra o efeito da variação da rigi-dez a flexão dos grampos para com aplastificação do solo.

13. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

Pitta C.A. , Souza G.J.T. , Zirlis A. C. (2003) SoloGrampeado: Alguns detalhes executivos –Ensaios – Casos de obras – work shop SoloGrampeado – Projeto, execução,instrumentação e Comportamento –Sinduscon S.P. – pg 1 a 8.


Figura 24 – Deformações verticais da área adjacente ao topo da vala

Figura 25 – Comparações das % de deformações com aaltura escavada com alguns valores extraídos da litera-tura, conforme referência bibliográfica

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