Estruturas de Contenção: Tipos e Funcionamento

Estruturas de contenção muros de peso em concreto muros em balanço terra armada pranchadas em balanço e estroncadas paredes diafragma e cortinas Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto você deve apresentar os seguintes aprendizados Diferenciar os principais tipos de estruturas de contenção Reconhecer os mecanismos de funcionamento de muros de arrimo Identificar outras soluções para estruturas de contenção Introdução A configuração do solo sem a ação do homem é o resultado da ação dos fenômenos da natureza ao longo dos anos Sempre que um solo é escavado por exemplo ele deixa de estar em seu estado de repouso Como consequência dependendo das características desse solo e do escavamento podem ocorrer deformações excessivas no solo ou in clusive desmoronamento Como forma de compensar a ação do homem na estabilidade de escavações existem as estruturas de contenção que variam de acordo com as condições do solo verba disponível nível de água impacto de um possível desmoronamento tempo de vida da contenção entre outros Cabe ao engenheiro avaliar cada caso e aplicar a melhor alternativa para solucionar o problema É por isso que neste capítulo você vai conhecer os diferentes tipos de estruturas e a aplicabilidade de cada uma delas Estruturas de contenção As estruturas de contenção são estruturas projetadas de modo que sejam capa zes de resistir a empuxos carregamentos eou quaisquer outros carregamentos que sem elas provocariam risco de deslocamento do solo Tais estruturas são comumente aplicadas em fundações e são constituídas por armaduras e elementos estruturais compostos Muitos são os tipos de estruturas de contenção a sua escolha depende de algumas características do projeto e do local de execução tais como altura da estrutura cargas atuantes natureza e características do solo da fundação e do solo a ser contido nível de água do terreno espaço disponível para a implantação da estrutura custos mão de obra qualificada disponibilidade de máquinas e equipamentos entre outros Essas estruturas possuem caráter provisório ou definitivo As estruturas provisórias de contenção são concebidas para funcionar de forma temporária quase sempre para execução de serviços enterrados como por exemplo a instalação da rede de esgoto de um condomínio Tão logo o serviço seja exe cutado elas são removidas e seus componentes podem ser reaproveitados em contenções futuras Normalmente essas estruturas envolvem alturas inferiores a 3 m e são feitas com um sistema de pranchas e estroncas de madeira com perfis cravados e placas de madeira ou ainda com perfis metálicos justapostos As estruturas de contenção definitivas são aquelas que são mantidas de pois do término da obra e que têm função permanente Entre as principais estruturas de contenção permanentes estão muro de peso em concreto muros em balanço terra armada pranchadas em balanço e estroncadas paredes diafragma e cortinas Essas soluções são apresentadas a seguir Muros de arrimo Os muros de arrimo são estruturas defi nitivas empregadas para a contenção de solos Podem ser construídos em alvenaria concreto simples ou armado em pedras ou em casos especiais por outros materiais São divididos em muros de peso ou gravidade fl exão ou em balanço e com ou sem tirantes Muros de peso em concreto Os muros de peso também chamados de muros de gravidade são estruturas cor ridas de contenção apoiadas em fundações rasas ou profundas Do ponto de vista Estruturas de contenção muros de peso em concreto muros em balanço terra armada 194 funcional seu peso deve ser sufi ciente para conter os empuxos horizontais do solo Geralmente está limitado a uma altura inferior a 5 m Em um corte transversal as paredes do muro devem ter inclinação recomendandose que a base seja duas vezes maior do que o topo do muro conforme pode ser visto na Figura 1 Para esse tipo de estrutura é necessário fazer o cálculo de verificação de estabilidade para quatro tipos de rupturas deslizamento do muro o muro pode deslizar horizontalmente devido ao empuxo do solo contido tombamento do muro o muro pode tombar devido ao empuxo do solo contido capacidade de carga do muro o solo em contato com o concreto pode ser rompido se for ultrapassada a capacidade de carga do muro e finalmente ruptura global o solo pode sofrer ruptura global na qual a estrutura de contenção é englobada na superfície de ruptura Existem métodos específicos para avaliar estas condições Devido à pouca permeabilidade do concreto é fundamental executar um sistema de drenagem que seja capaz de expulsar a água no solo contido nesse sistema devem ser incluídos tubos para escoamento da água que atravessam a parede do muro A não expulsão da água faz com que o muro seja sobrecarregado pelo nível dela Figura 1 Seção transversal de um muro de peso Fonte adaptada de Zern LiewShutterstockcom 195 Estruturas de contenção muros de peso em concreto muros em balanço terra armada Muros em balanço Os muros em balanço ou muros de fl exão são estruturas corridas esbeltas de contenção apoiadas em fundações rasas ou profundas que apresentam seção transversal em formato de L ou T conforme pode ser visto na Figura 2 Essas estruturas resistem aos empuxos por fl exão utilizando parte do peso próprio do maciço solo contido que se apoia sobre a base do L ou do T para manterse em equilíbrio Normalmente passa a fi car muito caro quando a altura da contenção é superior a 5 metros A dimensão da base é cerca de 50 a 70 da altura Em alguns casos são feitas vigas de enrijecimento no muro para aumentar a sua resistência outra forma de aumentar a resistência é fazer uso de chumbadores ou tirantes aplicados em rochas Assim como no caso do muro de peso é fundamental que seja implemen tado um sistema de drenagem para que o nível de água não exerça empuxo horizontal adicional na estrutura Os mesmos quatro tipos de rupturas que ocorrem em muros de peso podem ocorrer nesse tipo de contenção Figura 2 Seção transversal de um muro de flexão Fonte adaptada de Zern LiewShutterstockcom Estruturas de contenção muros de peso em concreto muros em balanço terra armada 196 Outras estruturas de contenção No que se refere às estruturas de contenção existem outros tipos bastante utilizados nas obras Veja a seguir uma descrição de cada uma delas e os locais em que são utilizadas Terra armada A terra armada também chamada de solo armado é uma estrutura de con tenção composta por placas de concreto prémoldadas Conectadas às placas estão tiras metálicas imersas no solo contido um tipo de solução bastante aplicado em obras rodoviárias e ferroviárias sobretudo na execução de elevados e viadutos A técnica é composta por três elementos fundamen tais o aterro é o solo que forma a terra amarrada formado por camadas sucessivas devidamente compactadas as armaduras são as tiras metálicas normalmente em aço galvanizado para que não haja deterioração do material que trabalham em atrito com o solo e são amarradas às placas de concreto e as placas prémoldadas são painéis de concreto também conhecidas como escamas que formam o acabamento externo da contenção e são responsáveis por equilibrar as tensões na periferia do aterro Neste link é mostrado o processo de montagem de uma estrutura em terra armada httpsgooglLSK9FG Iniciase a montagem do sistema com uma primeira fiada conhecida como soleira de placas montadas sobre concreto O solo a ser contido passa a ser compactado de camada a camada Quando uma camada é finalizada são colocadas as armaduras que se ligam às placas de concreto prémoldado há um elemento concretado com a placa para fazer essa amarração Para a montagem das fiadas superiores normalmente as placas são içadas meca nicamente O atrito da armadura com o solo é o responsável por aumentar a resistência do solo e fazer a fixação das placas As placas atualmente têm recebido imprimação tratamento superficial e formas diferentes de modo a ser esteticamente compatível com o ambiente em que estão sendo aplicadas 197 Estruturas de contenção muros de peso em concreto muros em balanço terra armada Pranchadas em balanço e estroncadas As estacas pranchadas podem ser em madeira concreto armado ou aço Nesse sistema perfi s metálicos ou pilares de concreto ou madeira são cravados no solo junto ao solo contido Entre o solo e esses perfi s ou pilares são colo cadas pranchas de madeira aço ou concreto de modo que as deformações no solo são impedidas O uso das pranchadas em madeira é na maior parte dos casos limi tado a obras temporárias por dois motivos comprimento limitado e pouca resistência à variação de umidade no solo As pranchadas de concreto apresentam uma boa vida útil e resistem bem a essas variações Entretanto quando da cravação é necessário que se tomem os devidos cuidados para que não ocorram trincas e fissuras nas peças Uma vez trincada ou fissurada as pranchadas podem perder parte da sua resistência e sem os ensaios devidos para determinação de integridade podem apresentar risco à obra sem que esse risco seja percebido no caso de trincas internas As pranchadas em aço têm se tornado cada vez mais frequentes por uma série de motivos melhor estanqueidade possibilidade de utilização de variados tipos de perfis transversais comprimento recuperação das peças regularidade facilidade de cravação peso entre outros O maior cuidado com esse tipo de material é a questão da corrosão principalmente em ambientes agressivos Duas soluções são usualmente empregadas as pranchadas em balanço e as pranchadas estroncadas muito embora haja espaço para um sistema no qual as pranchadas são ancoradas no solo ou em rochas As pranchas em balanço são assim chamadas quando os perfis ou pilares são cravados até uma determinada profundidade de modo que parte dos perfis fica enterrada mesmo após a escavação Após a cravação o solo é removido onde se deseja formando um desnível de solo nas faces da estrutura de contenção O solo que está no nível mais alto exerce um empuxo lateral sobre a prancha Se a prancha é capaz de resistir a esse empuxo apenas com a reação provocada nos perfis e evidentemente com a sua própria resistência considerase que o sistema é de pranchada em balanço Caso seja necessária ancoragem no solo ou em rocha para que a pranchada seja capaz de suportar ao empuxo dizse que o sistema é de pranchada com ancoragem Estruturas de contenção muros de peso em concreto muros em balanço terra armada 198 Há ainda o caso em que está sendo executado um buraco no solo para por exemplo a execução da rede de esgoto de um condomínio Podese aplicar o sistema de pranchadas nas paredes do buraco e eventualmente podese utilizar peças de madeira ou de aço chamadas de estroncas nas quais as suas extremidades são apoiadas nas pranchadas promovendo um travamento e impedindo tanto o tombamento quanto o deslocamento do solo em direção ao buraco Esse tipo de estrutura é mostrado na Figura 3 Figura 3 Sistema de contenção utilizando pranchada com perfis metálicos com estroncamento também metálico Fonte SUMITH NUNKHAMShutterstockcom Paredes diafragma As paredes diafragma são uma técnica para contenção de solo baseada na execução de um muro vertical de profundidade e espessura variáveis constituído de painéis alternados ou sucessivos geralmente em concreto armado podendo ser também de concreto simples prémoldado ou ainda com compostos especiais capazes de resistir a cargas axiais empuxos horizontais e momentos de fl exão é bastante efi ciente para interceptação hidráulica As paredes diafragma são bastante aplicadas em subsolos e são 199 Estruturas de contenção muros de peso em concreto muros em balanço terra armada indicadas para escavações abaixo do nível do lençol freático oferecendo agilidade construtiva Apresentam como vantagens o aspecto fi nal e sua grande capacidade de absorver esforços Em contrapartida é uma solução onerosa fi nanceiramente e que demanda um bom controle de qualidade em especial do concreto utilizado Na prática Veja em realidade aumentada as etapas de montagem da parede de diafragma Para construção da cortina são necessárias a escavação do solo e a execução da contenção do solo por etapas de cima para baixo sendo cada placa atirantada ao solo lateral vizinho Aponte para o QR code ou acesse o link httpgooglwX1BCh para ver o recurso A execução é dada com base nos seguintes passos 1 construção de guias em concreto 2 as guias servem para orientar a escavação que é feita com um equipamento conhecido como clamshell mostrado na Figura 4 a escavação acontece de forma que a parede seja composta por painéis e não inteiriça 3 depois da escavação introduzse a chapa espelho que funciona como uma forma metálica 4 em seguida a armadura é introduzida na chapa 5 logo acontece a concretagem do painel o painel quando a parede apenas é incapaz de resistir aos esforços é atirantado com os tirantes sendo fixados a rochas ou solo competente No caso de painéis prémoldados a base da parede diafragma é concretada in loco e há a necessidade de fazer tratamento de juntas Estruturas de contenção muros de peso em concreto muros em balanço terra armada 200 Figura 4 Equipamento chamado clamshell executando escavação para realização de parede diafragma Fonte BluePhoenixShutterstockcom Cortinas As cortinas são bastante aplicadas em obras de contenção em edifi cações com subsolo ou em terrenos com taludes As cortinas podem ser constituídas de estacas prancha estacas secantes ou justapostas e ainda de perfi s metálicos H W ou I combinados com pranchões de madeira aço ou concreto Podem ser ancoradas ou não dependendo do tipo de solo e da diferença de nível entre o solo contido e o solo escavado As estacas do tipo prancha são peças de madeira de concreto ou de aço que são cravadas no solo de forma justaposta retendo água no solo e conferindo a contenção do mesmo Depois de cravadas até a profundidade de projeto a escavação do solo desejado é executada As cortinas formadas por estacas secantes ou justapostas são semelhantes no sentido de que ambas as estacas são cravadas no solo ou concretadas in loco formando um sistema que coíbe a passagem da água As cortinas podem ser feitas com a cravação de perfis metálicos combi nados com pranchões Temse usado cada vez mais pranchões de concreto prémoldado nos quais os módulos prémoldados são encaixados entre os perfis Muitos desses módulos comercializados são vazados internamente permitindo concretagem no local Na Figura 5 mostrase uma cortina com um sistema conhecido como tradicional composto por estacas moldadas in loco e pranchas de madeira Há preenchimento dos vazios com concreto armado 201 Estruturas de contenção muros de peso em concreto muros em balanço terra armada Figura 5 Cortina com estacas justapostas Fonte JarousShutterstockcom SEADI M L B LEDUR A Paredes diafragmas moldadas in loco etapas de execução Porto Alegre UFRGS 2011 Disponível em httpswwwufrgsbresocontentp558 Acesso em 24 jan 2018 Leituras recomendadas GERSCOVICH D M S Estruturas de contenção muros de arrimo Rio de Janeiro Facul dade de Engenharia Departamento de Estruturas e Fundações UERJ 2010 Dispo nível em httpwwwenguerjbrdenisepdfmurospdf Acesso em 24 jan 2018 MATERA D R ROMANEL C Estabilidade de muros de gravidade Rio de Janeiro De partamento de Engenharia Civil PUCRio 2014 Disponível em httpwwwpucrio brpibicrelatorioresumo2014relatoriospdfctcCIVCIVDouglas20Rocha20 Materapdf Acesso em 24 jan 2018 NEVES L F S Parede diafragma é alternativa para obras de contenções profundas Sl AEC Web 2017 Disponível em httpswwwaecwebcombrcontmrev paredediafragmaealternativaparaobrasdecontencoesprofundas10803100 Acesso em 24 jan 2018 PREMONTA Cortinas de contenção em concreto prémoldado Sl Premonta 2015 Disponível em httppremontacombrcortinasdecontencaoemconcretopre moldado Acesso em 24 jan 2017 Referência Estruturas de contenção muros de peso em concreto muros em balanço terra armada 202 SANTOS K R M Contenções em cortinas com ficha descontínua um caso de obra contemplando instrumentação modelagem numérica e métodos usuais de projeto 2016 218 f Dissertação Mestrado em Engenharia Civil Faculdade de Engenharia Centro de Tecnologia e Ciências Universidade do Estado do Rio de Janeiro Rio de Janeiro 2016 Disponível em httpwwwlabbasenguerjbrpgecivnovafiles dissertacoes110pdf Acesso em 24 jan 2018 203 Estruturas de contenção muros de peso em concreto muros em balanço terra armada