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Análise das patologias em contenção de terra de gabiões em cabeceiras de pontes
Patrícia Anne Pereira da Silva¹, Yhago Borges Barbosa², Daniel Iglesias Carvalho³
¹CEULP ULBRA / Departamento de Engenharia Civil / [email protected]²CEULP ULBRA / Departamento de Engenharia Civil / [email protected]
³CEULP ULBRA / UFT / Departamento de Engenharia Civil / [email protected]
Resumo
O uso de gabiõescaixa em cabeceiras de pontes, vem cada vez mais sendo utilizado no Brasil, devido a facilidade de execução, durabilidade e desempenho. Sendo assim, na ponte Fernando Henrique Cardoso Palmas/TO, composta pela vazante 1 e vazante 2, intercaladas por aterros, onde em cada vazante há dois muros de contenção de terra no talude, formada gabiões, nomeadas de parede A e parede B. Foi constatado por meios de inspeções que as paredes da vazante 1 não estão sendo drenadas de forma adequada, apresentando patologias com grave deterioração em 18 % da área na face do talude. Em 30 % da área das caixas na vazante 1 acumularam finos entre as pedras, dificultando a percolação de água e gerando pressões no talude não previstas na concepção original da obra. Já na parede A da vazante 1 e em ambas as paredes da vazante 2, apenas 5 % da área da face do talude possui telas deterioradas e pedras soltando. As patologia são oriundas de duas principais causas: a ausência de manutenção preventiva e corretiva desde a entrega da obra e a depredação por usuários da ponte que rompem as caixas e retiram as pedras. Sendo assim observase que na vazante 1 parede A a melhor solução será refazer toda a contensão com mantas geotêxtil para evitar carreamento de finos, com malhas hexagonais com resistência à abrasão. Já nas demais paredes, substituir as caixas com defeitos nas telas.
Figura 1 – Vista geral das patologias nos gabiões da vazante 1.
Palavras Chave: GabiãoCaixa; Patologia ; Aterro; Pontes.
Introdução
A Ponte Fernando Henrique Cardoso ou Ponte da Amizade e da Integração, é uma obra rodoviária existente no Município de Palmas no Estado do Tocantins localizada na rodovia TO080. A mesma liga a cidade de Palmas ao distrito de Luzimangues, no município de Porto Nacional, além da cidade vizinha de Paraíso do Tocantins por onde passa a rodovia BR153. A Ponte da Amizade foi concebida no formato causeway, sendo a segunda maior ponte deste tipo no Brasil.
A obra, constituída de 3 pontes e quatro aterros, faz a travessia sobre o lago formado pela UHE Lajeado do Rio Tocantins. A ponte mais extensa possui 1 quilômetro de comprimento e as outras duas 100 metros de extensão cada. O complexo totaliza 8.000 metros de extensão.
Pontes do tipo causeway são construídas geralmente sobre lagos ou mares podendo cumprir a função de diques, separando uma corrente de água de cada lado de sua construção. A etimologia da palavra está ligada a sua principal função, que é, poder ser erguida sobre quebramares e até mesmo sobre a areia, apresentando características de rua ou estrada.
Um dos elementos diferenciais nesse modelo construtivo de pontes é a utilização de Contenção em Gabião em suas cabeceiras. Esta tecnologia centenária foi desenvolvida no final do século XIX pelos italianos, com a intenção de proteger a margem de um rio próximo da cidade de Bolonha. Naquela época a melhor solução adotada foi a de encher uma simples rede de aço, em forma de sacos, com pedras britadas que se encontravam relativamente perto do local de intervenção. A palavra gabião provém do italiano gabbione, aumentativo de gabbia, que significa gaiola.
Os gabiões podem ser utilizados em construções variadas, desde: muros de suporte de terrenos, regularização de margens de rios e ribeiros. Sua aplicação é constantemente feita em construção de estradas e em locais onde é preciso haver uma boa drenagem do terreno. Após estarem instalados e cheios de pedras, os gabiões são convertidos em elementos estruturais muito flexíveis.
Em um muro de contenção, o correto dimensionamento e a execução civil perfeita de nada valerão se o sistema de drenagem não for eficaz. Para garantir essa eficiência a engenharia civil moderna faz largo uso de geossintéticos.
As águas do lençol freático, que porventura ocorram à montante de um muro de contenção, precisam ser monitoradas. Caso não sejam, podem gerar sérias patologias na estrutura das contenções, pois a água aprisionada a montante gera uma sobrecarga muito elevada em função da saturação do solo e, dependendo do tipo de muro, o mesmo não poderá resistir, levando assim ao colapso da estrutura.
Contenção em Gabião
Estruturas de contenção são obras civis construídas com a finalidade de conter a estabilidade contra a ruptura de maciços de solos. São estruturas que fornecem suporte a este maciço e evitam o escoramento causado pelo seu peso próprio ou por carregamentos.
As principais características de uma estrutura dessas, seja qual for sua aplicação final, são o fato de ser armada, monolítica, flexível, permeável e autodrenante. Por ter rochas naturais como principal material componente, é durável, tendo como principal foco de desgaste a malha metálica (PINI, 2006).
Figura 2: Gabião Contendo Montantes de Areia.Fonte: http://www.usadofacil.com.br/fotos/fotos_class/36918233.jpg
Segundo MOLITENO (1980), o gabião foi utilizado durante muito tempo como solução para desvio dos cursos dos rios e fechamentos das ensecadeiras nas obras de construção de barragens.
Seu uso têm se diversificado, encontrando aceitação na execução não só de muro de arrimos, como, em revestimento de canais, barragens, proteção de margens de rios, e em obras de emergência para contenção de encostas.
Quando comparado a estruturas em concreto armado seu valor total é muito inferior, com isso, a aplicação desse tipo de estrutura vem substituindo em muitos casos a
estrutura armada. Contudo, para aplicação da mesma, há a necessidade de um grande espaço para sua aplicação, devido a isso, nem sempre é viável a sua aplicabilidade.
Tipos de Gabião
Existem três tipos de gabiões: o gabião tipo caixa, o tipo colchão e o tipo saco. Cada um utilizado onde melhor se adapta seu formato à conformação de obras. Nas vazantes em estudo foi implantado o gabião tipo caixa.
O gabião tipo caixa – que consiste em uma gaiola formada por fios de aço galvanizado, em dupla torção e malha hexagonal preenchido por pedras ou britas – é muito recomendado para a contenção de encostas de córregos por permitir à construção das laterais do curso d’água, na forma de muros, associando resistência hidráulica a estabilidade geotécnica das margens.
Figura 3: Gaiola Metálica (Componente do Gabião Caixa).Fonte: http://g02.s.alicdn.com/kf/HTB1orlwIVXXXXcxXpXXq6xXFXXX6/80MMX100MM
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Uso de Gabião Caixa em Cabeceira de Ponte
A implantação de estrutura de contenção do tipo gabião em cabeceira de pontes é uma solução bastante útil, pois, além de trabalhar como elemento estrutural resistindo às cargas verticais advindas do peso próprio da ponte e também as cargas horizontais geradas pelo empuxo do solo, sua flexibilidade permite que a estrutura se acomode a possíveis recalques diferenciais e a permeabilidade.
Figura 4: Vista de Contenção à Gabião em Cabeceira de Ponte.
Conforme RANZINI (op.cit.), a influência da água é marcante na estabilidade de uma estrutura de arrimo, basta dizer que o acúmulo de água, por deficiência de drenagem, pode chegar a duplicar o empuxo atuante.
Com essa afirmação, podemos perceber a importância da percolação da água por entre as pedras, visando uma maior durabilidade da estrutura e com um melhor desempenho às solicitações da obra.
Aspectos de Durabilidade e Vida Útil em Gabião Caixa
Obras em gabião se adéquam a praticamente todos os ambientes construtivos comuns. A vida útil e durabilidade do gabião está diretamente ligada a manutenção preventiva e corretiva da obra, pois, as pedras naturais empregadas neste tipo de obra apresentam um grau de degradação muitíssimo baixo. Assim, não apresentam restrições à durabilidade das estruturas de gabiões.
Devese atentar a vida útil da tela do gabião, pois, que será determinada através da taxa de corrosão e o ambiente em que o mesmo se encontra. Além da corrosão outras variáveis podem influenciar na vida útil, como: contato com solo, grau de cobertura vegetal, ação do vento e perda de permeabilidade da estrutura pela sedimentação de partículas de solo transportadas para os vazios, com isso, esses processos acabam por favorecer o desfiamento das telas.
Processos de Formação de Patologia
Para evitar a fuga de finos do solo, é necessário utilizar filtro de material geotextil não tecido entre o solo e o gabião. Devido a sua textura porosa, e permeável, esse elemento permite rápida percolação da água (PINI, 2010).
Por meio de inspeções à estrutura, constatouse que, nos muros de contenção das vazantes não foi utilizado mantas geotextil no tardoz da estrutura (entre o gabião caixa e o solo) gerando uma deficiência no sistema de drenagem e posteriormente ajudando na formação de patologias da estrutura.
Figura 5: Muro vazante 1 lado A.
Conforme RANZINI (op.cit.), a influência da água é marcante na estabilidade de uma estrutura de arrimo, basta dizer que o acúmulo de água, por deficiência de drenagem, pode chegar a duplicar o empuxo atuante.
A falha presente no sistema de drenagem da contenção, possivelmente foi acarretada pela percolação da água com material fino do solo, gerando uma diminuição dos vazios no muro e causando pressões hidrostáticas no talude. Essa pressão exercida do talude no muro, posteriormente causaria o rompimento das telas metálicas permitindo a saída do material de preenchimento, as pedras de mão.
Vale lembrar que o material fino que estava sendo carreado do interior do talude e entupindo os poros de drenagem do gabião caixa, deixam espaços vazios no interior do talude, podendo assim gerar erosão em seu interior.
Outro indicio de patologias é a depredação por usuários que rompem as caixas com objetos cortantes e retiram as pedras. Estes afetam diretamente a durabilidade e resistência.
Patologias
Em linhas gerais, o que qualifica uma patologia presente em uma estrutura é o desvio ao que é adequado ao desempenho procurado ao construíla. Em uma contenção à gabião, qualquer anomalia que altere resistência aos carregamentos, drenagem ou durabilidade é considerada patologia.
Oportunamente, os autores realizaram uma inspeção extraordinária, de cunho particular, no mês de dezembro de 2015.
A estrutura de gabião existente nas duas vazantes são muros com aproximadamente 53 caixas de cada lado em cada vazante. A inspeção possibilitou observar que as caixas com patologias por falta de material (pedra de mão), telas deterioradas e pedras com finos no interior ficam mais ao centro da parede.
Diante do exposto pode se dizer, que o problema da vazante 1 é a falta de drenagem pois possibilita a fuga de material, com isso, gera pressões hidrostática no talude pois o acumulado de água junto ao tardoz interno no gabião e do encharcamento do terrapleno aumenta o peso da estrutura e em consequência do peso e da falta de drenagem o peso da água é grande e quando chega na gaiola faz com que rompa a tela.
A partir do exposto podese dizer que o problema do muro A vazante 1 é a falta de drenagem, pois possibilita a fuga de material e cria pressões hidrostática no talude logo o maciço interno do talude com baixa resistência tende a erosão e com isso rompem as telas e o material da caixa sai. Com isso 18% das caixas estão com grau de deterioração, e com 30% da área das caixas acumularam finos no seu interior, dificultando a percolação da água nas gaiolas.
Já no lado B da vazante 1 e em todos muros da vazante 2 apenas 5% das caixas estão deterioradas, e essa patologia é oriunda principalmente por usuários da ponte que rompem as caixas e retiram pedras.
Há indícios também que na vazante 2 e toda a parede B foi reconstruída pois se observou a arrumação das pedras na gaiola, toda a tela está sem nenhum defeito e granulometria do material de enchimento é maior que os demais.
Conclusão
Levando em consideração as patologias existentes nas cabeceiras das vazantes, a melhor solução para a vazante 1 e lado A será reconstruir todo o muro colocando manta geotextil na face interna da contenção que está em contato com o talude, pois, a partir do estudo realizado sabemos que a não utilização da manta na construção da contenção desencadeou todo o processo patológico drenagem inadequada da estrutura.
Nas demais paredes da contenção a solução será retirar todas as caixas com defeito na gaiola metálica e substituir por novas, pois as patologias observadas são ocasionadas provavelmente por moradores da região e usuários da ponte que utilizaram material cortante para remover as pedras de dentro das malhas.
A partir do estudo realizado é visto o quão importante é a necessidade de analise crítica do engenheiro em saber como direcionar as águas provenientes de eventos pluviométricos, visto que, a água em grande quantidade parada na estrutura de contenção possui um grande potencial como gerador de esforços verticais e horizontais, possivelmente não calculados em projeto. Dito isso, quando oportuno, a utilização de gabião como muro de arrimo é uma ótima saída para evitar parcialmente tais eventos, contudo, é necessário a correta aplicação do mesmo utilizando em sua face em contato com o maciço de solo, materiais que não permitam a passagem de partículas finas do mesmo e também o acompanhamento do comportamento da estrutura e quando necessário aplicar manutenções preventivas.
Referências
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