FRANCA 2007.pdf

FAGNER ALEXANDRE NUNES DE FRANA

Ensaios de arrancamento em solo grampeado executados

em laboratrio

Dissertao apresentada Escola de Engenharia de So Carlos da Universidade de So Paulo, como parte dos requisitos para a obteno do Ttulo de Mestre em Geotecnia.

Orientador: Prof. Dr. Bendito de Souza Bueno

So Carlos

2007

minha noiva amada e minha famlia querida.

AGRADECIMENTOS

Agradeo a Deus pela oportunidade de vida e sucesso que me foi dada.

A minha querida noiva Marlia, que, por todos estes anos, me acompanhou nos momentos difceis, me auxiliou nas decises tomadas, me apoiou nestas, enfim, me amou em toda a sua plenitude e que, assim tambm, a amo.

A minha famlia, distante, porm sempre presente no pensamento.

A Ozilda, minha me, um agradecimento especial pela formao que me deu, na qual me baseio em tantos momentos da vida e que me faz crescer diariamente, mesmo distante.

A Dilma Ottoni, sempre atuante com seus pensamentos positivos, oraes e apoio constante

em todos os momentos, de aflio e de felicidade.

A Nevinha e Eliana por todos os momentos de alegria e o eterno auxlio.

Aos meus amigos, grandes amigos, pela amizade construda com a convivncia em So Carlos e que perdurar, certamente, sem a mesma.

Ao Prof. Dr. Benedito de Souza Bueno, sem o qual, este trabalho tornar-se-ia impossvel.

Aos professores do Departamento de Geotecnia, em especial aos Professores Esquvel, Orncio, Cintra e Aoki, pelo apoio profissional e, principalmente, pessoal.

Aos professores da UFRN que contriburam para minha formao acadmica, em especial aos Professores Ricardo Amaral, Olavo Santos Jnior e Roberto Medeiros e ao companheirismo do Prof. Ricardo Severo e de Osvaldo de Freitas Neto.

A todos os funcionrios do Departamento de Geotecnia da EESC-USP pelo apoio constante.

Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico (CNPq) e Fundao de Amparo Pesquisa do Estado de So Paulo (FAPESP) pelo apoio financeiro a esta pesquisa e ao Laboratrio de Materiais Avanados Base de Cimento pelo auxlio na pesquisa.

No meio de qualquer dificuldade encontra-se a oportunidade.

Albert Einstein

RESUMO

FRANA, F. A. N. (2007). Ensaios de arrancamento em solo grampeado executados em laboratrio. Dissertao (Mestrado) Escola de Engenharia de So Carlos, Universidade de So Paulo, So Carlos, 2007.

Solo grampeado uma alternativa eficiente utilizada em obras de reforo de solos. resultante da incluso de reforos, denominados grampos, em um macio em corte. A resistncia ao cisalhamento da interface solo-grampo um dos parmetros mais importantes para fins de projeto. Este parmetro determinado a partir da experincia dos projetistas e se baseia principalmente no tipo de solo e em ensaios de campo (arrancamento, sondagens a percusso e pressiomtricos). Neste contexto, a realizao de ensaios de arrancamento in situ extremamente importante para a quantificao deste parmetro e, conseqentemente, para a elaborao de projetos mais econmicos e seguros. A execuo de ensaios de arrancamento em laboratrio permite verificar condies muitas vezes no encontradas em campo. Este trabalho apresenta os resultados de ensaios de arrancamento de grampos realizados em laboratrio. Tambm foi analisada a evoluo da fora nos grampos e dos deslocamentos do solo. Os grampos foram instalados em um prottipo de solo grampeado sobre o qual se aplicou uma sobrecarga de 50 kPa atravs de uma bolsa de ar comprimido. Os ensaios de arrancamento permitiram quantificar valores de resistncia ao cisalhamento de interface da ordem de 145 kPa, mobilizados com pequenos deslocamentos dos grampos. O arrancamento de grampos instrumentados indicou que cerca de 90% do comprimento total dos grampos foi solicitado. Ao final dos ensaios de arrancamento, os grampos foram extrados completamente do macio de solo o que permitiu comprovar a sua integridade fsica. Os deslocamentos do solo foram mximos prximo ao topo do prottipo e na direo horizontal. Os resultados demonstram a viabilidade de estudar o comportamento do macio reforado a partir do comportamento do prottipo de solo grampeado construdo em laboratrio.

Palavras-chave: Solos grampeados. Ensaios de arrancamento. Resistncia ao cisalhamento de interface.

ABSTRACT

FRANA, F. A. N. (2007). Pullout tests in soil nailed wall built in laboratory. Dissertation (Master) Escola de Engenharia de So Carlos, Universidade de So Paulo, So Carlos, 2007.

Soil nailing is an efficient soil reinforcement technique which uses inclusions, namely nails,

in soil slopes. Unit skin friction is one of the most important parameters used in soil nailing design. The definition of this parameter is commonly based on local experience and correlations to some in situ tests. This work presents the results obtained from the pullout test carried out in a soil nailed wall prototype built in laboratory. Forces acting in nails were measured by strain gage instrumentation. Soil displacement was measured in short and long terms. The pullout tests were carried out after the application of a uniform surcharge given by a compressed air bag. The results showed that unit skin friction was about 145 kPa, mobilized with little nail displacements. About 90% of nail length were solicited during pullout tests, according to tests performed in strain gage instrumented nails. Nail extraction showed a high level of nail integrity. Soil displacements were higher close to the wall top, near the face. These results demonstrate the feasibility of using of laboratory prototype studies to investigate the geotechnical behavior of soil nailing structures.

Keywords: Soil nailing. Pullout tests. Unit skin friction.

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 Aplicaes mais comuns de solos grampeados: a estabilizao de taludes; b conteno de taldes em corte (adaptado de Guilloux e Schlosser, 1982). ................ 27

Figura 2.2 Mtodos de execuo de tneis (adaptado de FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991)........................................................... 29

Figura 2.3 Primeiro muro em solo grampeado documentado, em Versailles, Frana (adaptado de FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991). ........................................................................................................................... 30

Figura 2.4 Etapas executivas da tcnica de solos grampeados (SOLOTRAT ENGENHARIA GEOTCNICA, 2003). .................................................................... 32

Figura 2.5 Tipos de ligaes grampo-face. (a) Para barra com mais de 20 mm de dimetro e (b) para barras com menos de 20 mm de dimetro (adaptado de Ortigo, Palmeira e Zirlis, 1995). ................................................................................ 35

Figura 2.6 Comparao entre face em concreto projetado com malha de ao eletrossoldada (a) e concreto com fibras (b) (SOLOTRAT ENGENHARIA GEOTCNICA, 2003). ............................................................................................... 38

Figura 2.7 Esquema de dreno subhorizontal profundo (SOLOTRAT ENGENHARIA GEOTCNICA, 2003). ............................................................................................... 39

Figura 2.8 Comparao entre cortinas atirantadas (a) e solo grampeado (b) (adaptado de Ortigo, Palmeira e Zirlis, 1995). ................................................................................ 43

Figura 2.9 Representao dos pontos de deslocamentos horizontais mximos da face na tcnica de solos grampeado (a) e da terra armada (b).................................................. 46

Figura 2.10 Esquema de deformao de uma barra submetida a cisalhamento ao longo de uma superfcie potencial de ruptura (adaptado de Schlosser, 1982)....................... 50

Figura 2.11 Carregamento progressivo de um grampo em solo grampeado devido ao processo de escavao (FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991). ................................................................................................. 53

Figura 2.12 Zonas ativa e passiva caractersticas de contenes em solo grampeado (EHRLICH; SILVA; 1992). ........................................................................................ 54

Figura 2.13 Influncia da rigidez do grampo nas deformaes e tenses mobilizadas (EHRLICH, 2003, adaptado de Jewell, 1990). ............................................................ 56

Figura 2.14 Variao do coeficiente de empuxo com a profundidade em solos grampeados (adaptado de Guilloux e Schlosser, 1982)............................................... 57

Figura 2.15 Mecanismos de ruptura em solos grampeados (adaptado de FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991). ....................................57

Figura 2.16 Mecanismos clssicos de instabilizao de estruturas de conteno. (a) Deslizamento. (b) Tombamento. (c) Capacidade de carga das fundaes. (d) Ruptura global (adaptado de Vertematti et al., 2004). .................................................64

Figura 2.17 Limites da rea onde devem ser executadas as investigaes geotcnicas. (a) Taludes sem inclinao montante. (b) Talude com inclinao montante (FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991). ..................67

Figura 2.18 Esquema para ensaios de arrancamento em diferentes camadas de solo (FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991). ..................69

Figura 2.19 Esquema para ensaios de arrancamento in situ em solos grampeado (FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991). ..................71

Figura 2.20 Critrios de ruptura utilizados nos ensaios de arrancamento (FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991). ....................................72

Figura 3.1 Dimenses internas da caixa de ensaio metlica utilizada nesta pesquisa (a) e face frontal adaptada para a construo do prottipo de solo grampeado (b)..............76

Figura 3.2 (a) Curva granulomtrica e (b) curva de compactao com energia normal obtidas para o solo utilizado nesta pesquisa.................................................................79

Figura 3.3 Suportes utilizados para a perfurao com inclinao de 10 com a horizontal (a) e detalhe do trado utilizado nesta operao (b).......................................................79

Figura 3.4 Moldagem de corpos de prova da calda de cimento durante a execuo de uma linha de grampos (a) e exemplo dos mesmos em cura submersa (b). ..................80

Figura 3.5 Evoluo da resistncia compresso uniaxial da calda de cimento segundo o tempo de cura submersa. ...........................................................................................81

Figura 3.6 Localizao dos grampos no prottipo de solo grampeado com destaque para as sees verticais centrais, instrumentadas com strain gages. ....................................81

Figura 3.7 Seo vertical central do prottipo de solo grampeado, tomada como representativa do comportamento do mesmo...............................................................82

Figura 3.8 Calibrao dos strain gages: a) Equipamentos utilizados no procedimento; b) Grficos tpicos produzidos no processo de calibrao dos strain gages.................83

Figura 3.9 Relgios comparadores utilizados para medio dos deslocamentos do prottipo durante a construo. ....................................................................................84

Figura 3.10 Curvas de calibrao do forno microondas para o solo utilizado nesta pesquisa. .......................................................................................................................86

Figura 3.11 Fotos ilustrativas do controle de compactao pelo mtodo do cilindro de cravao. ...................................................................................................................... 87

Figura 3.12 Fotos ilustrativas do procedimento manual de compactao: a antes do lanamento do solo; b solo lanado; c espalhamento manual com enxada; d compactao com soquete manual............................................................................... 88

Figura 3.13 Camadas do macio de solo compactado utilizado para a construo do prottipo de solo grampeado. ...................................................................................... 89

Figura 3.14 Simulao do processo de escavao do macio de solo atravs da remoo de um segmento da face de madeira. ........................................................................... 90

Figura 3.15 Instalao dos grampos: a perfurao com trado manual; b preenchimento do furo com calda de cimento, por gravidade..................................... 91

Figura 3.16 Equipamentos utilizados nos ensaios de arrancamento. a - vista geral. b - vista detalhada. ............................................................................................................ 92

Figura 3.17 Adaptao dos equipamentos utilizados nos ensaios de arrancamento para a extrao completa dos grampos................................................................................... 93

Figura 4.1 Resultados dos ensaios de arrancamento executados nesta pesquisa.................. 96

Figura 4.2 Resistncia ao cisalhamento de interface versus profundidade dos grampos em valores absolutos e mdios. ................................................................................. 101

Figura 4.3 Evoluo do comprimento solicitado durante os ensaios de arrancamento executados nos grampos instrumentados (4-4, 6-4 e 6-5). Foram plotados quatro nveis de carregamento em relao fora de arrancamento. ................................... 104

Figura 4.4 Exemplos de grampos submetidos extrao completa. .................................. 106

Figura 4.5 Evoluo dos deslocamentos medidos durante a construo do prottipo em solo grampeado. ......................................................................................................... 107

Figura 4.6 Deslocamentos horizontais da face aps a aplicao da sobrecarga (50 kPa). . 111

Figura 4.7 Grficos tpicos da evoluo da fora de trao nos grampos instrumentados. 114

Figura 4.8 Fora de trao ao longo dos grampos. A linha tracejada indica a posio da superfcie potencial de ruptura sugerida para cada situao: a Fim de construo; b Aps aplicao da sobrecarga.............................................................................. 116

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1 Definio do tipo de proteo contra corroso a ser utilizada em cortinas atirantadas e aplicada aos solos grampeados................................................................37

Tabela 3.1 Resumo da caracterizao geotcnica do solo utilizado nesta pesquisa. ............78

Tabela 3.2 Teores de umidade obtidos em estufa e no forno de microondas. ......................86

Tabela 4.1 Resultados dos ensaios de arrancamento. ...........................................................98

Tabela 4.2 Valores da resistncia ao cisalhamento da interface solo-grampo (adaptado de BYRNE et al., 1998). ............................................................................................100

Tabela 4.3 Fora nos grampos para os quatro nveis de carregamento analisados nesta pesquisa. .....................................................................................................................103

Tabela 4.4 Taxa mdia de incremento dos deslocamentos medidos (mm/dia)...................108

SUMRIO

Captulo 1 - Introduo..................................................................................... 23 Captulo 2 - Reviso Bibliogrfica ................................................................... 26

2.1 Generalidades ................................................................................................................26

2.1.1 Histrico .................................................................................................................28

2.1.2 Seqncia executiva ...............................................................................................31

2.1.2.1 Escavao........................................................................................................32

2.1.2.2 Instalao dos grampos ...................................................................................33

2.1.2.2.1 Grampos cravados................................................................................33

2.1.2.2.2 Grampos envoltos em calda de cimento ..............................................33

2.1.2.2.3 Outros tipos de grampos ......................................................................35

2.1.2.2.4 Proteo dos grampos contra a corroso..............................................36

2.1.2.3 Revestimento de face ......................................................................................36

2.1.2.4 Drenagem........................................................................................................38

2.1.3 Vantagens da tcnica de solo grampeado...............................................................40

2.1.4 Limitaes da tcnica de solo grampeado..............................................................41

2.1.5 Comparao com outras tcnicas ...........................................................................43

2.1.5.1 Comparao com cortinas atirantadas ............................................................43

2.1.5.2 Comparao com terra armada .......................................................................45

2.1.6 Estruturas mistas ....................................................................................................47

2.2 Interao solo-grampo ...................................................................................................48

2.2.1 Resistncia ao cisalhamento da interface entre o solo e o grampo ........................48

2.2.2 Empuxo lateral de terra ..........................................................................................49

2.3 Comportamento da obra ................................................................................................50

2.3.1 Deslocamentos e tenses de trao........................................................................ 51

2.3.2 Fora mxima de trao mobilizada ...................................................................... 53

2.3.3 Tenses no solo...................................................................................................... 55

2.3.4 Tipos de ruptura..................................................................................................... 56

2.3.4.1 Ruptura interna ............................................................................................... 57

2.3.4.1.1 Ruptura dos grampos........................................................................... 57

2.3.4.1.2 Falta de aderncia................................................................................ 58

2.3.4.1.3 Altura de escavao excessiva ............................................................ 59

2.3.4.1.4 Eroso regressiva (piping)................................................................... 60

2.3.4.2 Ruptura Externa.............................................................................................. 60

2.3.4.3 Ruptura mista ................................................................................................. 60

2.4 Monitoramento da obra................................................................................................. 61

2.4.1 Deslocamentos da face .......................................................................................... 61

2.4.2 Deslocamentos do solo contido ............................................................................. 61

2.4.3 Fora nos grampos................................................................................................. 62

2.4.4 Durabilidade dos grampos ..................................................................................... 62

2.4.5 Sistema de drenagem e nvel piezomtrico ........................................................... 63

2.5 Consideraes de projeto .............................................................................................. 63

2.6 Obteno dos parmetros de projeto............................................................................. 66

2.6.1 Investigaes Geotcnicas ..................................................................................... 66

2.6.2 Ensaios nos grampos.............................................................................................. 68

Captulo 3 - Materiais e Mtodos ..................................................................75 3.1 Caixa de ensaio ............................................................................................................. 75

3.2 Solo ............................................................................................................................... 77

3.3 Reforos (grampos)....................................................................................................... 78

3.4 Instrumentao...............................................................................................................82

3.5 Calibrao do forno de microondas...............................................................................84

3.6 Compactao do solo.....................................................................................................86

3.7 Execuo do solo grampeado ........................................................................................89

3.8 Aplicao de sobrecarga................................................................................................91

3.9 Ensaios de arrancamento ...............................................................................................92

Captulo 4 - Apresentao e Anlise dos Resultados .................................. 94 4.1 Ensaios de arrancamento ...............................................................................................94

4.1.1 Ensaios de arrancamento nos grampos instrumentados .......................................102

4.1.2 Extrao dos grampos ..........................................................................................105

4.2 Comportamento do prottipo ......................................................................................106

4.2.1 Deslocamentos do solo.........................................................................................106

4.2.1.1 Deslocamentos do solo durante a construo do prottipo...........................107

4.2.1.2 Deslocamentos do solo aps a construo do prottipo ...............................110

4.2.2 Foras nos grampos..............................................................................................113

4.2.2.1 Sugesto de uma superfcie potencial de ruptura..........................................115

Captulo 5 - Concluses................................................................................ 118 Referncias ..................................................................................................... 121

Captulo 1 Introduo

23

Captulo 1 - Introduo

O reforo de solo uma alternativa eficiente para a construo de taludes

ngremes, sejam em corte ou em aterro. As estruturas de solo reforado tm por objetivo

restringir as deformaes do meio reforado (solo e incluses) e do solo adjacente. Bruce e

Jewell (1986) definem reforo in situ como a introduo de incluses no solo para manter o

equilbrio devido ao peso prprio e s sobrecargas aplicadas acima do terreno.

Entre as tcnicas mais comuns de reforo do solo, destaca-se a de solo grampeado

que resulta da introduo de reforos, esbeltos e sem pr-tensionamento, em um macio em

corte. O procedimento concludo, de forma geral, com um revestimento de face feito com

concreto projetado, armado com tela de ao eletrossoldada, ou com adio de fibras de ao. O

solo grampeado permite a construo de taludes ngremes em corte, o que possibilita um

maior aproveitamento do espao e reduz os custos com escavaes.

Os parmetros envolvidos nos projetos de solo grampeado relacionam-se com os

solos do local da obra e com elementos como grampos, revestimento da face e sistema de

drenagem. Os projetos de solo grampeado consideram as condies de ruptura interna e

externa da obra. Um parmetro fundamental nestas avaliaes a resistncia ao cisalhamento

Captulo 1 Introduo

24

da interface solo-grampo. Este parmetro obtido atravs de ensaios em campo ou por meio

de correlaes. CLOUTERRE (1991), por exemplo, apresenta correlaes entre a resistncia

ao cisalhamento de interface e resultados de ensaios pressiomtricos, enquanto Byrne et al.

(1998) apresenta faixas de variao para a resistncia ao arrancamento de grampos em funo

dos tipos de solos. Contudo, ambas as publicaes citadas recomendam que os valores

estimados sejam comprovados por ensaios em campo, executados antes e durante o

andamento da obra.

Estudos elaborados por vrios autores apresentam ensaios de arrancamento de

grampos em pequena dimenso, em que um nico grampo (CHU; YIN, 2005) ou uma linha de

grampos (JUNAIDEEN et al.,2004) so avaliados. Este tipo de ensaio apresenta a vantagem

de permitir que as condies de contorno sejam alteradas ao longo do estudo, como o teor de

umidade e o grau de compactao do solo. Contudo, os ensaios em pequenas dimenses no

permitem verificar o comportamento real da obra, pois no permitem a modelagem da

seqncia construtiva ou dos nveis de tenses presentes.

Ensaios em centrfugas apresentam-se como uma alternativa para verificar o

comportamento de obras de solo grampeado (ZHANG et al., 2001; e TEI; TAYLOR;

MILLIGAN, 1998). Embora simulem de forma aceitvel a geometria e o nvel de tenses da

obra e, portanto, o seu comportamento, os ensaios em solos grampeados realizados em

centrfugas no permitem a execuo de ensaios de arrancamento dos grampos.

A construo de modelos de solo grampeado em grandes dimenses mostra-se

como uma alternativa vivel para o estudo do comportamento desse tipo de obra, bem como

para a execuo de ensaios de arrancamento. Nem todos os trabalhos experimentais

executados at ento foram concebidos para verificar estes dois aspectos. Raju, Wong e Low

(1997), por exemplo, construram um modelo de solo grampeado com 2,4 m de altura para

Captulo 1 Introduo

25

verificar o seu comportamento em relao aos deslocamentos do solo e s foras nos grampos.

Eles, contudo, no realizaram ensaios de arrancamento.

A presente pesquisa visou ampliar o entendimento da interao solo-grampo.

Desta forma constituiu objetivo principal do trabalho a determinao da resistncia ao

cisalhamento de interface solo-grampo atravs de ensaios de arrancamento dos grampos. O

objetivo secundrio do trabalho consistiu na anlise da distribuio das foras desenvolvidas

nos grampos, bem como na verificao dos deslocamentos externos do macio reforado.

Captulo 2 Reviso Bibliogrfica

26

Captulo 2 - Reviso Bibliogrfica

Este captulo apresenta uma reviso bibliogrfica ampla sobre solo grampeado.

Entendeu-se que a apresentao dos conceitos bsicos do mtodo e dos principais detalhes

construtivos auxiliaria o leitor a entender de forma mais clara os objetivos centrais do

trabalho. Desta forma, a reviso apresentada se estende na descrio e na discusso de

aspectos que transcendem os objetivos deste trabalho de pesquisa.

2.1 Generalidades

Solo grampeado uma tcnica empregada para a estabilizao e conteno de

taludes em corte. O processo construtivo consiste na introduo de incluses passivas no

macio a ser estabilizado. Estas incluses trabalham essencialmente trao e so aliadas a

um revestimento de face, mas podem, em alguns casos, sofrer esforos cisalhantes e

momentos fletores.

A terminologia especfica para esta tcnica ainda no foi totalmente consolidada

em lngua portuguesa. Os termos solo grampeado e solo pregado so os mais comuns. A

denominao de solo pregado se aproxima mais da terminologia internacional (soil nailing em


27

ingls e sol clu em francs) e apresenta-se semelhante ao resultado final da sua aplicao,

onde as incluses trabalham de forma semelhante a pregos comuns (DIAS, 1992). Contudo, a

maioria dos trabalhos publicados em portugus utiliza a nomenclatura solo grampeado, sendo

esta, portanto, a que ser adotada nesta pesquisa.

O solo grampeado utilizado basicamente em duas situaes: na estabilizao de

taludes com baixa estabilidade e na conteno de taludes em corte (Figura 2.1).

Figura 2.1 Aplicaes mais comuns de solos grampeados: a estabilizao de taludes; b conteno de taldes em corte (adaptado de Guilloux e Schlosser, 1982).

Na estabilizao de taludes, a funo do reforo promover um aumento no fator

de segurana ou reduzir os deslocamentos. Este tipo de aplicao no exige servios de

escavao e os grampos so, em geral, instalados perpendiculares superfcie potencial de

ruptura.

A conteno de taludes em corte, por outro lado, exige escavaes (execuo do

corte), que so feitas em etapas alternadas, com os servios de instalao dos grampos,

implantados horizontal ou sub-horizontalmente, e o revestimento da face. Outra diferena

entre as duas aplicaes refere-se aos esforos que solicitam o reforo. Na estabilizao de

taludes so mobilizadas principalmente as resistncias ao cisalhamento e a momentos fletores

Escavao em etapas

b)

Solo instvel

a)


28

dos grampos, enquanto que os principais esforos solicitantes na conteno de taludes em

corte so as foras de trao.

As obras em solo grampeado so comumente utilizadas em carter definitivo,

contudo, tambm podem ser executadas em estruturas temporrias. A definio da vida til da

obra e do potencial corrosivo do solo so os principais fatores que intervm na definio de

formas de preveno da corroso dos grampos.

2.1.1 Histrico

A origem da tcnica de solo grampeado est em geral associada construo de

tneis com o processo NATM (New Austrian Tunneling Method) (BRUCE; JEWELL,

1986; GUILLOUX; SCHLOSSER, 1982; JURAN; ELIAS, 1991; ORTIGO; PALMEIRA;

ZIRLIS, 1995). Neste mtodo, o reforo do macio rochoso feito com a introduo de

incluses (barras de ao envoltas em calda de cimento) imediatamente aps cada fase de

escavao da galeria, resultando numa aprecivel reduo na espessura do revestimento

(Figura 2.2). A metodologia seguiu sendo aplicada em rochas menos competentes at a sua

utilizao em solos, substituindo grandes escoramentos de madeira por chumbadores e

concreto projetado.

A origem do solo grampeado pode ser tambm associada a tcnica da terra

armada, apresentando-se como um mtodo de reforo complementar para esta tcnica. A

terra armada consiste basicamente na introduo de fitas de ao em um macio compactado.

Estes elementos so adicionados entre as camadas compactadas de solo medida que o aterro

executado. O solo grampeado, por sua vez, foi concebido para estabilizar taludes em corte e,

similarmente terra armada, os grampos so implantados em um macio de solo com um


29

padro geomtrico regular. Em ambos os mtodos os espaamentos (horizontal e vertical) e

um comprimento das incluses que fornea fatores de segurana adequados so definidos a

partir de parmetros geomtricos da obra e de caractersticas do solo.

Figura 2.2 Mtodos de execuo de tneis (adaptado de FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991).

A primeira obra documentada em solo grampeado foi executada na Frana, em

1972 e 1973, em um talude ferrovirio prximo cidade de Versailles. Trata-se de uma

conteno temporria construda em areia (Fontainebleau sand) com alta densidade de

grampos curtos (Figura 2.3). Ortigo, Palmeira e Zirlis (1995) citam que, no Brasil, a primeira

obra em solos grampeados foi executada em 1970.

Um grande desenvolvimento da tcnica de solo grampeado pautou-se em um

estudo de quatro anos executado na Alemanha Ocidental a partir de 1975. Este estudo

envolveu a iniciativa privada, a Universidade de Karlsruhe e o governo alemo. Os resultados

foram analisados e descritos por Stocker, Gudehus e Gassler (1979).


30

Figura 2.3 Primeiro muro em solo grampeado documentado, em Versailles, Frana (adaptado de FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991).

O emprego pioneiro de solo grampeado nos Estados Unidos ocorreu em 1976, nas

escavaes para a construo do Hospital Good Samaritan, na cidade de Portland. O

desenvolvimento da tcnica foi acelerado por um extenso programa de pesquisa executado

pela Universidade da Califrnia. Neste programa, foram executados ensaios em modelos,

utilizao de centrfuga e anlises por elementos finitos. Shen et al. (1981) citam que uma

srie de obras de conteno em solo grampeado foram executadas no Canad com escavaes

da ordem de 18 m antes de 1976.

Em 1979 aconteceu o primeiro simpsio sobre solos grampeados. Este permitiu

uma valiosa troca de experincias entre os engenheiros dos diversos pases, pois, at ento, a

tcnica havia se consolidado de forma isolada, principalmente na Frana, na Alemanha

Ocidental e nos Estados Unidos.

Em 1981 foi realizada a primeira tentativa de industrializao da tcnica de solo

grampeado com o desenvolvimento de uma face pr-fabricada (LOUIS, 1981 apud FRENCH

NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991).


31

Em 1982 foi executada uma escavao para as fundaes do escritrio central de

uma indstria, em Pittsburgh, Estados Unidos (NICHOLSON, 1986 apud FRENCH

NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991). O fato relevante desta obra a

associao do solo grampeado com um pr-jateamento da face, utilizando-se concreto, e o

reforo com microestacas de algumas fundaes crticas na zona grampeada.

Em 1986 teve incio um grande projeto de pesquisa francs sobre solos

grampeados, o Projeto CLOUTERRE, com a participao da iniciativa privada e do governo

francs. O objetivo deste programa era promover o uso do solo grampeado atravs de

recomendaes, incrementando o conhecimento do comportamento e para o desenvolvimento

de projetos com este tipo de estrutura. O projeto abrangeu estudos experimentais com muros-

modelo alm da anlise de dados dos ensaios realizados pelas empresas participantes e

resultou na produo de um volume com diversas recomendaes em 1991.

No Brasil, como apresentado anteriormente, a primeira obra em solo grampeado

foi executada em 1970, de forma intuitiva, para a estabilizao do emboque do tnel de

aduo do sistema Cantareiras. A partir de 1972, chumbadores perfurados e injetados com

calda de cimento ou somente cravados foram utilizados nos tneis e taludes da Rodovia dos

Imigrantes. Pitta, Souza e Zirlis (2003) citam que foram executados 72.763 m2 de obras de

solo grampeado no pas de 1983 a 2003, dos quais cerca de 60% entre 1996 e 2003,

demonstrando a rpida expanso na utilizao desta tcnica no Brasil.

2.1.2 Seqncia executiva

O sistema de conteno em solo grampeado realizado em etapas sucessivas e

descendentes, com escavaes, como representado na Figura 2.4


32

Figura 2.4 Etapas executivas da tcnica de solos grampeados (SOLOTRAT ENGENHARIA GEOTCNICA, 2003).

2.1.2.1 Escavao

A primeira etapa na seqncia executiva dos solos grampeados a escavao, que

realizada em estgios, comumente com profundidades de 1 a 2 m. Alguns autores relatam

profundidades diferentes de escavao como Vucetic, Tufenkjian e Doroudian (1993) que

sugerem entre 1,2 a 1,8 m e Raju, Wong e Low (1997) e Gssler e Gudehus (1981), de 1 a 1,5

m.

O material a ser escavado deve permanecer estvel por algumas horas at a

aplicao dos grampos e o revestimento da face. No caso de areias finas isso pode ser possvel

devido aos efeitos da capilaridade. Argilas muito moles devem apresentar uma resistncia

mnima no drenada de 15 kPa para permaneceram estveis (ORTIGO; PALMEIRA;

ZIRLIS, 1995).

O umedecimento de solos no coesivos secos, o pr-jateamento da face recm-

escavada com concreto projetado e ainda a escavao em trechos horizontais intercalados (em

slots) so recomendaes teis para se executar obras sem sobressaltos em solos de


33

comportamento geotcnico difcil.

2.1.2.2 Instalao dos grampos

Os grampos devem ser instalados no solo imediatamente aps a escavao.

Existem diversas formas de instalao, as mais comuns so a cravao e a perfurao seguida

de aplicao de calda de cimento.

2.1.2.2.1 Grampos cravados

Os grampos podem ser cravados no macio de solo usando-se martelos

pneumticos ou hidrulicos, sem nenhuma escavao preliminar. A instalao rpida,

econmica e particularmente eficiente em solos no coesivos fofos. O mtodo oferece

resistncia imediata uma vez que no necessrio esperar nenhum tempo de cura da calda de

cimento.

Este mtodo apresenta a desvantagem de ser aplicado apenas a grampos curtos,

em geral at 3 m de comprimento, no excedendo 8 m. Esta restrio se deve principalmente

ao espao necessrio para os equipamentos de instalao. inadequado a solos muito rgidos

ou que contenham blocos de rocha e em obras permanentes, devido dificuldade em proteg-

los contra corroso. O atrito desenvolvido entre o solo e o grampo apresenta valores da ordem

de 30 a 40 kPa em areias e valores ainda menores em argilas.

2.1.2.2.2 Grampos envoltos em calda de cimento

Este o tipo de instalao mais comum (ORTIGO; PALMEIRA; ZIRLIS,

1995). O processo inicia-se com a perfurao do solo, produzindo furos com dimetro entre

50 e 600 mm. Este procedimento pode ser realizado com trados helicoidais contnuos ou


34

perfuratrizes e facilitado com o uso de fluidos como gua, ar comprimido ou lama bentontica.

Aps a perfurao so realizadas a instalao e fixao das incluses, normalmente formadas

por barras de ao, com ou sem proteo contra corroso, ou ainda de fibras de vidro e outros

materiais similares. comum a utilizao de barras de ao de 13 a 32 mm de dimetro.

Devem ser utilizados centralizadores para garantir a continuidade e a regularidade do

recobrimento com o material de preenchimento (grout) do furo, aplicada aps a fixao das

incluses.

O grout pode ser aplicado sob presso ou por gravidade. Podem ser utilizadas

calda de cimento ou resinas. Normalmente a calda de cimento, com elevado teor de cimento,

aplicada em solos e as resinas em materiais rochosos e em locais de difcil acesso (ZIRLIS;

PITTA, 1992). Barras corrugadas so utilizadas para aumentar a aderncia com a calda de

cimento. Este procedimento resulta numa resistncia de interface (grampo-solo) da ordem de

100 kPa para a maioria dos tipos de solo.

O contato entre os grampos e a face comumente feito por porca e parafuso, para

barras com dimetro igual ou maior que 20 mm, ou com a dobra da barra, caso esta possua

dimetro menor que 20 mm (Figura 2.5).

A grande vantagem desta forma de instalao dos grampos o seu campo de

atuao, sendo aplicvel em praticamente qualquer tipo de solo. Alm disso, existe a

possibilidade de sempre se obter a resistncia ao arrancamento necessria atravs da injeo

sob presso controlada.

Dentre as desvantagens destaca-se a necessidade de adaptar o equipamento de

perfurao quando as caractersticas do solo variam, medida que as escavaes prosseguem.

Essa situao pode tornar a obra mais complicada e menos econmica. Adiciona-se a isso o

fato de que a resistncia do grampos ser plenamente disponvel quando o processo de cura


35

for concludo. Este tipo de incluso deve ser executado com uma inclinao mnima de 10

em relao horizontal. Esta medida visa facilitar o preenchimento do furo com a calda de

cimento.

Figura 2.5 Tipos de ligaes grampo-face. (a) Para barra com mais de 20 mm de dimetro e (b) para barras com menos de 20 mm de dimetro (adaptado de Ortigo, Palmeira e Zirlis,

1995).

2.1.2.2.3 Outros tipos de grampos

Outros mtodos de instalao dos grampos so citados na literatura, mas so

pouco utilizados no Brasil. Juran e Elias (1991) citam os grampos instalados com jet-grouting

(jet-grouted nails). A tcnica consiste na cravao por vibropercusso e na injeo da calda de

cimento atravs de um canal longitudinal de poucos milmetros sob altas presses (4 a 20

MPa). Essa presso suficiente para causar o fraturamento hidrulico do solo circundante,

criando um macio nico composto por solo e calda de cimento. Esse processo produz um

aumento na resistncia ao arrancamento dos grampos.

A tcnica Hurpinoise de instalao dos grampos foi desenvolvida na Frana e

consiste na cravao de cantoneiras de ao no solo por penetrao dinmica, inclinadas em

Concreto projetado

Concreto projetado

Malha de ao

Malha de ao

Calda de cimento Calda de

cimento

Barra de ao

Espaador

(a) (b)

Barra de ao


36

20 com a horizontal. O comprimento das incluses curto e a densidade alta (dois grampos

por metro quadrado) (GUILLOUX; SCHLOSSER, 1982).

Outro mtodo de instalao recente o lanamento de uma barra metlica

diretamente no solo. Este procedimento consiste na utilizao de um lanador de ar

comprimido que atira o grampo diretamente no terreno, chegando a velocidades de 320 km/h

e energia de at 100 kJ. uma tcnica rpida e que reduz procedimentos alm de

proporcionar as menores perturbaes no solo. Esta tecnologia foi inicialmente utilizada na

estabilizao de taludes, mas j tem uso em contenes (INGOLD; MYLES, 1996; MYLES;

BRIDLE, 1992).

2.1.2.2.4 Proteo dos grampos contra a corroso

Os grampos necessitam de proteo contra a corroso quando instalados em

ambientes agressivos. Como no existe uma norma especfica para a tcnica de solos

grampeados, recomenda-se adotar a proposta da norma NBR 5629 Execuo de Tirantes

Ancorados no Terreno (ORTIGO; PALMEIRA; ZIRLIS, 1995). Esta norma traz a

classificao para determinar o tipo de proteo a ser utilizada em cortinas atirantadas (Tabela

2.1).

2.1.2.3 Revestimento de face

O revestimento da face feito, em geral, com concreto projetado armado com

malha de ao eletrossoldada. Embora no possua funo estrutural, pois absorve apenas

pequenos carregamentos, a face deve evitar rupturas localizadas e processos erosivos.

O concreto projetado pode ser aplicado por via seca ou mida. A aplicao por via

seca mais utilizada devido a sua praticidade, pois possvel interromper e reiniciar os


37

servios sem perdas de material e tempo para limpeza do equipamento (ZIRLIS; PITTA,

1992). A aplicao por via mida mais apropriada para trabalhos maiores devido ao

tamanho dos equipamentos necessrios. A elevada energia de aplicao produz uma boa

compactao do concreto, o que aumenta a resistncia final do revestimento. preciso atentar

para o efeito sombra. Esse efeito provocado pela m distribuio do concreto projetado atrs

da malha de ao caso o lanamento no previna a sua ocorrncia e pode gerar regies com

concreto projetado menos compactado.

Tabela 2.1 Definio do tipo de proteo contra corroso a ser utilizada em cortinas atirantadas e aplicada aos solos grampeados.

Classe Tipo de Grampo Proteo

1 Permanentes em ambientes agressivos ou temporrios em ambientes muito agressivos Dupla, com uso de pintura

anticorrosiva e calda de cimento

2 Permanentes em ambientes no agressivos ou

temporrios em ambientes medianamente agressivos

Simples, com calda de cimento injetado

3 Temporrios em ambientes no agressivos Simples, com calda de cimento injetado

A espessura do revestimento varia entre 50 e 150 mm, com uma ou duas malhas

de ao embutidas no concreto projetado. Faces mais esbeltas podem ser utilizadas em

superfcies inclinadas enquanto que as contenes permanentes e verticais possuem faces com

espessura maior.

A malha pode ser substituda por fibras de ao ou fibras sintticas misturadas ao

concreto projetado. Esta opo tem a vantagem de reduzir o tempo de execuo e o volume de

concreto (Figura 2.6). Mesmo com um custo mais elevado, a economia do produto final pode

chegar a valores de 20 a 40% por metro quadrado aplicado.


38

Figura 2.6 Comparao entre face em concreto projetado com malha de ao eletrossoldada (a) e concreto com fibras (b) (SOLOTRAT ENGENHARIA GEOTCNICA, 2003).

A face tambm pode ser revestida com concreto lanado quando no existem

problemas de instabilidade em curto prazo. Esse mtodo usual quando uma grande

quantidade de reforo utilizada ou quando a face tem que se apresentar com concreto liso.

Outro tipo de face empregado por Saramago et al. (2005) consiste no uso de

blocos pr-moldados de cimento. Os autores alegam que o uso de blocos pr-moldados

incorpora uma vantagem esttica obra, pois permite a execuo de faces arquitetonicamente

mais elaboradas.

2.1.2.4 Drenagem

Uma regra geral para a execuo de solos grampeados que o terreno deve estar

acima do nvel dgua ou ainda que este deve ser rebaixado antecipadamente. Contudo,

mesmo tomando estas medidas, necessrio evitar que a percolao de gua de outras fontes,

como a chuva ou vazamentos em tubulaes, ocorra na direo do paramento.

(a) (b)


39

A proteo consiste basicamente na execuo de drenos profundos e de aparatos

para drenagem superficial. Devem ser utilizados tambm drenos de paramento com a funo

de promover a drenagem das guas vindas do talude, que chegam ao paramento.

A drenagem profunda feita com drenos subhorizontais profundos. Estes

consistem de tubos plsticos ranhurados (dimetro em torno de 50 mm), inseridos em furos no

solo de aproximadamente 75 mm de dimetro. Os tubos so recobertos por geotxtil ou tela

de nylon com a funo de filtrao. Os comprimentos dos drenos variam entre 6 e 18 m.

(Figura 2.7).

Figura 2.7 Esquema de dreno subhorizontal profundo (SOLOTRAT ENGENHARIA GEOTCNICA, 2003).

A drenagem de paramento feita com barbacs ou com dreno linear contnuo. Os

barbacs so executados com a escavao de uma cavidade (aproximadamente 0,2 x 0,2 x

0,2 m) preenchida com material arenoso. Nessa cavidade instalada uma sada com tubo

drenante, partindo do seu interior para fora do revestimento, com inclinao descendente.

um procedimento de drenagem pontual que deve ser projetado para abranger toda a superfcie


40

do paramento, respeitando espaamentos especificados em projeto.

A drenagem do paramento tambm pode ser feita com drenos lineares contnuos.

Estes so construdos com a instalao de uma calha envolta com material filtrante, geotxtil

ou geodreno. Este dreno se estende na vertical do paramento, desde sua crista at o p do

talude, onde aflora na canaleta de p.

Por fim, necessrio atentar para a drenagem superficial. Canaletas de crista e de

p cumprem este papel. Em geral so moldadas no local e cobertas com concreto projetado.

Com estas medidas, a gua conduzida corretamente por toda a obra e

importante que elas sejam instaladas antes da execuo do revestimento da face. Ressalta-se a

necessidade de uma correta manuteno do sistema de drenagem. Trincas, sujeiras e

obstrues em tubos devem ser evitadas.

2.1.3 Vantagens da tcnica de solo grampeado

Dentre as vantagens do solo grampeado comparado com outras tcnicas de reforo

do solo verifica-se o uso reduzido de equipamentos, caracterizados ainda por serem de

pequeno porte. Isto implica em menores nveis de rudo e vibrao, alm de facilitar a

execuo em locais remotos e em reas de difcil acesso. Alm desta, cita-se tambm como

vantagem a seqncia construtiva, que permite que servios diferentes (escavao, instalao

dos grampos e revestimento de face) sejam realizados simultaneamente. Portanto, com o

devido planejamento logstico da obra, possvel atingir uma alta velocidade de execuo.

A tcnica de solo grampeado permite que alteraes do projeto inicial sejam

realizadas juntamente com o andamento da obra. O espaamento entre grampos, a

profundidade de escavao e o comprimento dos grampos so exemplos de parmetros que


41

podem ser modificados ao longo da execuo da obra. Isso permite uma grande flexibilidade

da tcnica de solo grampeado, que tambm associada a sua aplicabilidade em locais e

geometrias onde outras tcnicas apresentariam problemas para serem empregadas (execuo

em superfcies inclinadas, em curvas ou com bermas). Azambuja, Strauss e Silveira (2001)

citam a flexibilidade como uma das grandes vantagens da tcnica de solo grampeado.

Finalmente, a execuo de solo grampeado em faces inclinadas possibilita um

aumento na estabilidade global e reduo das perdas de material no revestimento de face.

A combinao de equipamentos de pequeno porte, velocidade e simplicidade da

tcnica torna o solo grampeado uma opo de baixo custo em obras de reforo de solos. Bruce

e Jewell (1986) citam que possvel obter uma economia de 10% a 30% em contenes da

ordem de 10 m executadas em solo grampeado.

2.1.4 Limitaes da tcnica de solo grampeado

Naturalmente, o sistema de conteno em solo grampeado apresenta algumas

limitaes para a sua aplicao. Os deslocamentos horizontais e verticais so inerentes

aplicao da tcnica. Deve-se, portanto, avaliar a magnitude desses deslocamentos e verificar

os danos que possam ocorrer a estruturas vizinhas. Tais deslocamentos devem ser previstos e

controlados atravs de um projeto adequado de execuo e monitoramento da obra.

A tcnica de solo grampeado recomendada apenas em escavaes em solos

acima do nvel dgua ou com o prvio rebaixamento do mesmo. Escavaes abaixo do nvel

dgua podem dificultar a execuo do revestimento de face e ainda causar instabilidades

localizadas.

Feij e Ehrlich (2005) afirmam que a tcnica de solos grampeados bastante


42

competitiva em solos residuais no saturados devido as suas boas caractersticas mecnicas.

Contudo, alguns tipos de solos no so apropriados para o grampeamento. necessrio que o

solo seja auto-portante por algumas horas, perodo entre a escavao e a aplicao do

revestimento de face. Caso os solos no apresentem capacidade de suporte, pode-se executar

um pr-tratamento com grout para estabilizar a face. Esta medida aumenta os custos e a

complicao da obra, tornando-a invivel em alguns casos. Ortigao, Palmeira e Zirlis (1995)

relatam a tentativa de executar uma conteno em solo grampeado nas areias fofas da praia de

Copacabana, Rio de Janeiro. A escavao de 1 m no foi possvel e, mesmo aps

umedecimento e jateamento com concreto projetado, ainda houve a ruptura da face. Neste

caso foi necessria a adoo de outra tcnica de conteno.

Alguns exemplos de tipos de solos nos quais a aplicao do grampeamento pode

ser invivel so as areias puras e secas, solos com bolses de gua, solos com alto teor de

argila, nos quais o teor de umidade pode aumentar aps a construo, argilas moles e solos

susceptveis a congelamento. Raju, Wong e Low (1997) utilizaram uma areia fina mdia,

pouco graduada, nos seus estudos. Contudo, este material apresentou um teor de umidade

aceitvel para garantir uma estabilidade temporria suficiente para a instalao dos grampos

aps uma fase de escavao. Guilloux, Notte e Gonin (1983) verificaram o comportamento de

uma obra em solo grampeado durante o inverno nos Alpes franceses. O congelamento ocorreu

apenas no solo adjacente face, levando a um incremento nos esforos de trao e nos

deslocamentos dos grampos. Contudo, estes esforos no levaram ruptura da obra, pois

foram absorvidos pela parte do grampo que estava inserido no trecho de solo que no

congelou.


43

2.1.5 Comparao com outras tcnicas

A tcnica de solo grampeado apresenta-se como uma alternativa para obras de

conteno de encostas e estabilizao de taludes. Neste item, o solo grampeado comparado a

duas outras tcnicas de conteno de encostas, a cortina atirantada e a terra armada. Estes

sistemas de conteno foram escolhidos para comparao devido as suas similaridades, mas

com o objetivo de destacar tambm o que difere entre eles.

2.1.5.1 Comparao com cortinas atirantadas

Os tirantes convencionais utilizados para estabilizao de taludes ou escavaes

apresentam grandes semelhanas com a tcnica de solo grampeado. Contudo, existem

diferenas marcantes que so preponderantes na escolha de um mtodo ou outro para uma

determinada situao (Figura 2.8).

Figura 2.8 Comparao entre cortinas atirantadas (a) e solo grampeado (b) (adaptado de Ortigo, Palmeira e Zirlis, 1995).

(a)

Fora de

Concreto armado

(b)

Tmx

Zona Passiva

Zona Ativa

Face


44

Os tirantes so intervenes ativas, enquanto que os grampos possuem um

trabalho inicial passivo. Isso ocorre porque os tirantes so protendidos com cargas de 150 a

1000 kN (ORTIGO; PALMEIRA; ZIRLIS, 1995) quando a conteno est pronta. Esta

protenso garante que no ocorram deslocamentos da face. Os grampos, por sua vez, no so

protendidos. Em alguns casos so aplicadas cargas de 5 a 10 kN para garantir o contato entre

a face e o solo contido (ORTIGO; PALMEIRA; ZIRLIS, 1995; BRUCE; JEWELL, 1986).

Os deslocamentos so necessrios para que haja mobilizao da resistncia ao cisalhamento

da interface entre o solo e o grampo.

Os tirantes possuem um comprimento livre. Nos grampos, o contato solo-grampo

se d ao longo de toda a sua extenso. Como conseqncia disso, a distribuio de tenses no

solo diferente nos dois casos. Nas cortinas atirantadas, os esforos de trao so constantes

ao longo de todo o comprimento livre. Nos solos grampeados, a fora de trao varia ao longo

de todo o comprimento do reforo.

Contenes em solo grampeado apresentam uma densidade de incluses superior

encontrada nas cortinas atirantadas. Como conseqncia disso, a ruptura de um grampo no

to severa quanto a ruptura de um tirante. Zirlis e Pitta (1992) citam que a ruptura de um

tirante pode induzir a um acrscimo de carga de 65% nas ancoragens adjacentes.

As altas cargas aplicadas nos tirantes levam considerao dos esforos de

puncionamento no dimensionamento da face. A face de concreto nos solos grampeados no

possui funo estrutural, funcionando apenas para prevenir instabilidades localizadas. A face

de concreto em cortinas atirantadas possui espessura da ordem de 0,2 a 0,3 m (ORTIGO;

PALMEIRA; ZIRLIS, 1995) enquanto que, nos solos grampeados, este parmetro apresenta-

se em torno de 0,15 m.

No projeto de cortinas atirantadas evitam-se faces inclinadas, pois estas dificultam


45

o lanamento do concreto. Nos solos grampeados, a face executada, em geral, com concreto

projetado, que pode ser aplicado em qualquer direo. Com isso possvel aplicar a tcnica

em taludes pr-existentes, evitando-se gastos extras com escavaes.

Os tirantes tendem a ser longos (15 a 45m) e, portanto, necessitam de

equipamentos maiores para instalao. O comprimento dos grampos situa-se entre 60% e

120% da altura total de escavao.

Ortigo, Palmeira e Zirlis (1995) destacam que a maioria das rupturas de taludes

em solos residuais ocorre em pequenas profundidades. A tcnica de solos grampeados, aliada

a um sistema de drenagem profunda e superficial, uma soluo muito econmica para estes

casos. O emprego de cortinas atirantadas mais recomendvel quando a superfcie potencial

de ruptura mais profunda.

2.1.5.2 Comparao com terra armada

As duas tcnicas possuem vrios pontos em comum, contudo apresentam

diferenas considerveis. As semelhanas vo alm da aparncia fsica final da obra,

perceptvel primeira vista. Em ambas as tcnicas, as incluses so instaladas sem pr-tenso.

As foras nos reforos so mobilizadas a partir das deformaes do solo contido e os pontos

de mxima trao nas incluses se situam no interior do macio de solo e no na face. Com a

localizao geomtrica destes pontos possvel separar a massa de solo em duas zonas, uma

ativa e outra passiva. As incluses trabalham basicamente devido ao contato solo-reforo. A

zona reforada estvel e resiste ao empuxo da zona no reforada como um muro de

gravidade.

A face nas duas tcnicas no apresenta funo estrutural, sendo ento de pequena


46

espessura. Painis pr-fabricados so utilizados na terra armada e nos solos grampeados

comum encontrar a face em concreto projetado.

Apesar de apresentarem muitas semelhanas, as duas tcnicas apresentam

diferenas marcantes. A distino mais notvel reside no mtodo executivo. Por concepo, a

terra armada executada em aterro, onde as camadas so compactadas alternadamente com a

disposio das incluses. Os solos grampeados so executados em corte, onde as incluses

so instaladas medida que as fases de escavao so concludas. Isto tem uma influncia

essencial na distribuio das foras que se desenvolvem nas incluses e nos deslocamentos da

face (Figura 2.9).

Figura 2.9 Representao dos pontos de deslocamentos horizontais mximos da face na tcnica de solos grampeado (a) e da terra armada (b).

A tcnica de solo grampeado explora as condies naturais dos solos adjacentes

enquanto que a terra armada, executada em aterro, emprega solos pr-selecionados e com

maior controle de disposio devido ao processo de compactao.

Nos solos grampeados, devido ao uso de argamassa de cimento, o contato solo-

reforo possui uma parcela fsica e outra qumica (atrito e adeso, respectivamente). Na terra

(a)

( a )


47

armada, quando se emprega solo granular (solo recomendado), a interao entre o solo e a

incluso se d basicamente devido ao atrito entre o solo e as incluses.

Schlosser (1982) destaca ainda que, em solos grampeados, os reforos so capazes

de resistir trao e aos momentos fletores, devido sua maior rigidez. Pode-se considerar

ainda a resistncia destes aos esforos cisalhantes, principalmente nos casos onde so

aplicados para corrigir taludes pouco estveis. As incluses na terra armada resistem apenas

aos esforos de trao. Contudo, comumente as obras em solo grampeado no apresentam

esforos cisalhantes e momentos fletores nos grampos.

2.1.6 Estruturas mistas

Algumas obras combinam a tcnica de solo grampeado a outras tcnicas de

conteno de taludes. Essa opo tem por objetivo reduzir os deslocamentos laterais, prevenir

instabilidades, possibilitar a utilizao de fases de escavao maiores ou combater problemas

de instabilidade devido ao fluxo de gua (FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT

CLOUTERRE, 1991).

As maiores deformaes nos solos grampeados ocorrem na crista do muro. A

reduo dos deslocamentos laterais pode ser obtida com a introduo de uma ou duas linha de

tirantes na parte superior da conteno. Recomenda-se que a ancoragem seja feita atrs dos

limites do muro em solo grampeado.

O Tervoile grampeado consiste na execuo de tirantes e grampos medida que

a escavao prossegue. A diferena est na face, que compreende estacas pr-fabricadas,

montadas a cada face de escavao.

Outra estrutura mista o Berlin Wall associado ao solo grampeado. Nesta


48

tcnica, estacas so instaladas antes da escavao e so executados os grampos no espao

entre estacas, medida que a escavao prossegue. As estacas so reforadas com tirantes que

penetram no terreno. Os grampos permitem aumentar a distncia entre estacas.

2.2 Interao solo-grampo

A interao solo-grampo pode se desenvolver de duas formas diferentes: atravs

da resistncia ao cisalhamento de interface entre o solo e o grampo e da tenso de terra lateral

grampo (Bridle e Davis, 1997; Schlosser, 1982; Clouterre, 1991). A primeira induz o

surgimento de tenses de trao nos grampos. A tenso de terra lateral torna possvel a

mobilizao da resistncia dos grampos em relao ao cisalhamento e a momentos fletores.

2.2.1 Resistncia ao cisalhamento da interface entre o solo e o grampo

O mecanismo de interao mais importante nos solos grampeados, em contenes

de escavaes, a mobilizao da resistncia ao cisalhamento da interface entre o solo e o

grampo ao longo das incluses (SCHLOSSER, 1982; SCHLOSSER E DE BUHAN, 1990).

Bruce e Jewell (1986) declaram que o solo grampeado aumenta a resistncia ao cisalhamento

do solo com os grampos atuando sob tenso de trao. A tenso cisalhante na interface solo-

grampo , portanto, o principal parmetro de projeto.

A mobilizao da resistncia ao cisalhamento de interface requer deslocamentos

relativos entre o solo e o grampo da ordem de alguns milmetros, bem como ocorre em estacas

com relao mobilizao do atrito lateral. As deformaes internas da massa reforada

induzem a mobilizao da resistncia ao cisalhamento de interface ao longo dos grampos e o

posterior tracionamento dos mesmos. Estas deformaes ocorrem devido ao desconfinamento


49

do solo medida que a escavao prossegue.

A resistncia ao cisalhamento da interface entre o solo e o grampo sofre influncia

principalmente do tipo de grampo e do teor de umidade do solo. Os grampos instalados em

furos preenchidos com calda de cimento por gravidade apresentam grande variabilidade no

atrito de interface. Quanto mais lisas forem as paredes do furo, menores esse valores. A

perfurao reduz a tenso normal a zero nas paredes do furo, ento, a tenso normal inicial

depois da instalao dos grampos muito baixa. A resistncia ao cisalhamento de interface

em curto prazo pode ser altamente influenciada pelo grau de saturao do solo caso este

possua certa quantidade de finos (FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT

CLOUTERRE, 1991).

2.2.2 Empuxo lateral de terra

O empuxo lateral de terra requer certo nvel de rigidez dos grampos, bem como

uma zona de cisalhamento no solo (SCHLOSSER, 1982). Uma estrutura mais flexvel ir se

deformar at a obteno do equilbrio. Este tipo de interao mais comum no emprego da

tcnica de solos grampeados para a estabilizao de taludes. Tambm pode ocorrer em obras

de conteno com fator de segurana baixo, sendo menos expressiva que a mobilizao da

resistncia ao cisalhamento da interface entre o solo e o grampo.

No cisalhamento de uma massa de solo grampeado, a ruptura se d por trao na

interseo do grampo com o plano de ruptura ou por plastificao do material nos pontos de

mximos momentos fletores (Figura 2.10).

Um estudo realizado por Juran et al. (1981 apud SCHLOSSER, 1982) mostrou

uma mobilizao progressiva da rigidez flexo das barras, mas foram necessrios


50

deslocamentos maiores que aqueles suficientes para mobilizar a resistncia ao cisalhamento

de interface. Juran et al. (1983) mostraram que so necessrios grandes deslocamentos

relativos do solo para mobilizar a resistncia contra o empuxo lateral de terra. Eles ressaltam

que, como conseqncia disso, qualquer aplicao que precise da mobilizao da resistncia

ao cisalhamento dos reforos deve ser projetada com respeito a deslocamentos admissveis

das estruturas circundantes. De forma geral, em condies de servios, a resistncia flexo

dos grampos mobilizada modestamente.

Figura 2.10 Esquema de deformao de uma barra submetida a cisalhamento ao longo de uma superfcie potencial de ruptura (adaptado de Schlosser, 1982).

2.3 Comportamento da obra

O comportamento de obras em solo grampeado tem sido objeto de diversos

estudos, em obras reais e experimentais, em escalas reduzidas ou no. Os estudos visam

verificar o comportamento no tocante aos deslocamentos da face e do solo contido, bem como

as tenses aplicadas nos grampos e no solo.

Momento fletor mximo Fora de trao mxima

Grampo

ZONA PASSIVA ZONA ATIVA

Supercie de ruptura


51

2.3.1 Deslocamentos e tenses de trao

O modo como as tenses e os deslocamentos se distribuem no solo e nos grampos

se deve basicamente ao mtodo construtivo do solo grampeado. medida que as escavaes

so executadas, o solo contido sofre um desconfinamento. Ao final da construo, o muro

apresenta uma leve inclinao da face. Os deslocamentos do solo so inevitveis e

necessrios, uma vez que a mobilizao do atrito e da adeso entre o solo e o grampo requer

alguma deformao do solo (GUILOUX; SCHLOSSER, 1982). Os deslocamentos da face

dependem de vrios parmetros tais como o fator de segurana global, a razo entre o

comprimento dos grampos e a altura da conteno (L/H), a velocidade de construo, a altura

dos estgios de escavao, o espaamento entre grampos e sua rigidez e a capacidade de carga

do solo de fundao.

Os valores mximos de deslocamento horizontais e verticais ocorrem na crista da

face, com predomnio daqueles na direo horizontal. O deslocamento horizontal mximo

encontra-se comumente entre 0,1 e 0,4% da altura da conteno (CARTIER e GIGAN, 1983;

CLOUTERRE, 1991), valores suficientes para ativar o solo, pois deslocamentos horizontais

da ordem de 0,1% da altura do anteparo so suficientes para levar o macio de solo ao estado

ativo. Apesar de poderem ser determinados empiricamente (GSSLER; GUDEHUS, 1981;

SHEN; BANG; HERRMAN, 1981), os deslocamentos horizontais mximos so difceis de

prever devido ao elevado nmero de fatores que podem influenciar neste valor. Azambuja et

al (2003) relatam deslocamentos mximos da ordem de 0,7% da altura da conteno. Bruce e

Jewell (1986) apresentam um levantamento de diversas obras em solo grampeado. Estes

autores relatam valores de deslocamento horizontal mximo entre 0,08% e 0,30% da altura

total da obra de conteno.


52

Alguns autores encontraram deformaes da crista do muro fora dessa ordem de

grandeza. Raju, Wong e Low (1997), por exemplo, estudaram o comportamento de seis muros

experimentais em solo grampeado, construdos com baixos fatores de segurana para lev-los

a ruptura por ao de uma sobrecarga aplicada. Neste estudo, os autores encontraram

deformaes da crista da ordem de 2% da altura da obra no final da fase de escavao. Eles

atestam que tais deslocamentos ocorreram devido aos baixos fatores de segurana inerentes ao

projeto do muro.

O instante em que as tenses de trao so aplicadas aos grampos tambm

inerente ao mtodo construtivo. O tracionamento em uma linha de grampos situados mesma

altura comea apenas quando as escavaes esto em nveis mais baixos. O projeto

CLOUTERRE (1991) apresenta uma conteno em solo grampeado de carter experimental

onde o tracionamento quase que totalmente imposto aos grampos at o terceiro ou quarto

nvel de escavao seguinte. A partir desse nvel os acrscimos de tenses so mnimos

(Figura 2.11). Com isso pode-se concluir que os grampos situados prximos ao p do muro

so os menos solicitados.

Springer, Gerscovich e Sayo (2001) estudaram a influncia do tipo de ligao

entre os grampos e a face na deformabilidade da obra. Eles mostraram que pode haver

puncionamento nos grampos embutidos ou dobrados podendo, portanto, ser considerados

livres. Nos grampos fixados por placa metlica e porca mais adequado consider-los ligados

face. Atravs de simulaes computacionais baseadas no mtodo de diferenas finitas eles

concluiram que os deslocamentos da massa de solo dependem da razo L/H, sendo L o

comprimento dos grampos e H a posio vertical do grampo em relao ao p do talude.

Para L/H < 0,67, os deslocamentos horizontais e verticais so menores em grampos fixados

parede. Para os demais valores de L/H o mtodo construtivo no apresentou influncia.


53

Figura 2.11 Carregamento progressivo de um grampo em solo grampeado devido ao processo de escavao (FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE,

1991).

2.3.2 Fora mxima de trao mobilizada

As tenses mximas de trao nos solos grampeados se encontram no interior da

massa de solo reforada, como em muitas outras tcnicas de reforo de solos onde a

transmisso dos esforos se d ao longo de toda extenso das incluses (FRENCH

NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991). A mxima trao ocorre na

interseo dos grampos com a superfcie potencial de ruptura (linha imaginria que une os

pontos de mxima trao nos reforos) e serve de referncia para definir, em projeto, a

quantidade de reforos para evitar a ruptura da obra. A superfcie potencial de ruptura separa

o solo em duas zonas, uma ativa e outra passiva (Figura 2.12). Esta linha normalmente

curva, tendo um trecho praticamente vertical na parte superior e se localiza a cerca de 0,3H da

face, sendo H a altura total de escavao, no caso de uma conteno vertical e com superfcies

de jusante e montante horizontais. A inclinao da face e a presena de taludes acima da


54

conteno alteram essa distncia.

Figura 2.12 Zonas ativa e passiva caractersticas de contenes em solo grampeado (EHRLICH; SILVA; 1992).

A localizao do ponto da tenso de trao mxima fundamental para calcular o

comprimento de ancoragem necessrio para que no ocorra o arrancamento do grampo. Raju,

Wong e Low (1997) apresentam um estudo do comportamento de solos grampeados em

escala reduzida. Utilizaram grampos com 1,6 m de comprimento em contenes de 3 m de

largura e 3,25 m de profundidade. Os grampos foram instrumentados com strain gages. A

fora nos grampos apresentou valores mximos prximos face do modelo.

Em solo reforado admite-se que haja uma perfeita compatibilidade de

deslocamentos entre solo e reforo. Portanto, admitindo-se este princpio em condies de

servio, as deformaes dos grampos so as mesmas dos solos na interface entre os dois

materiais (EHRLICH, 2003). Ento as deformaes do solo so controladas pela rigidez dos

grampos e se pode definir um ndice de Rigidez Relativa dos grampos (Si) como:

r ri

a v h

A ESkP S S

= (1)


55

Onde: Ar a rea da seo transversal dos grampos, Er mdulo de

deformabilidade dos grampos, k o mdulo tangente inicial, Pa a presso atmosfrica, Sv e

Sh so os espaamentos vertical e horizontal, respectivamente.

A Figura 2.13 apresenta o modelo tenso-deformao que rege o comportamento

solo-grampo (EHRLICH, 2003). A partir desta figura percebe-se que as tenses no solo

diminuem medida que as deformaes ocorrem, tendendo ao estado ativo, enquanto que as

tenses nos reforos aumentam. As deformaes cessam quando o equilbrio atingido.

Verificando na Figura 2.13, grampos mais rgidos, representados pela reta (Si)2 resultam em

menores deformaes e em tenses no solo e no reforo mais prximas quelas no repouso.

Ao contrrio, grampos mais flexveis (Si)1 permitem maiores deslocamentos, suficientes para

a plastificao da zona potencialmente instvel, resultando em tenses mais prximas do

estado ativo. Nestas condies, as tenses no grampo se apresentam mais baixas (EHRLICH,

2003).

2.3.3 Tenses no solo

Com o conhecimento das tenses de trao mximas nos grampos possvel

estimar o estado de tenses no solo, ao longo da linha de traes mximas, atravs da seguinte

frmula:

mx

v h

T cosKZS S

= (2)

Onde: Tmx a fora de trao mxima no grampo, a inclinao dos grampos

com a horizontal, o peso especfico do solo, Z a profundidade considerada e Sv e Sh so

os espaamentos vertical e horizontal, respectivamente.


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Figura 2.13 Influncia da rigidez do grampo nas deformaes e tenses mobilizadas (EHRLICH, 2003, adaptado de Jewell, 1990).

Esta frmula exprime uma comparao entre as traes mximas e o empuxo

ativo sobre a face, caso os grampos fossem removidos. K situa-se prximo de K0 (coeficiente

de empuxo no repouso) na parte superior do muro e se torna menor que Ka (coeficiente de

empuxo ativo) na parte inferior (Figura 2.14). Este comportamento se deve ao mtodo

construtivo em escavaes sucessivas que mobiliza o arqueamento entre o topo do muro e a

base daquele nvel de escavao.

2.3.4 Tipos de ruptura

Uma estrutura de solo grampeado comporta-se como um bloco monoltico.

feita, portanto, uma distino entre rupturas internas e externas e ainda uma ao combinada

destes dois tipos, a ruptura mista (Figura 2.15).


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Figura 2.14 Variao do coeficiente de empuxo com a profundidade em solos grampeados (adaptado de Guilloux e Schlosser, 1982).

Figura 2.15 Mecanismos de ruptura em solos grampeados (adaptado de FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991).

2.3.4.1 Ruptura interna

A ruptura interna pode ocorrer por quatro processos diferentes: ruptura dos

grampos, falta de aderncia, altura de escavao excessiva ou eroso regressiva (piping).

2.3.4.1.1 Ruptura dos grampos

A ruptura dos grampos pode ocorrer devido a uma estimativa incorreta da sua

seo transversal, projetando-a com um dimetro menor que o necessrio para suportar os


58

esforos. A corroso das barras tambm pode gerar essa situao.

A aplicao de uma sobrecarga no topo do muro para a qual ele no foi projetado

tambm pode levar a ruptura dos grampos. Stocker et al. (1979 apud FRENCH NATIONAL

RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991) executou um experimento que apresentou este

tipo de ruptura, que ocorreu de forma repentina e com a superfcie correspondendo bem

linha de traes mximas. Kim et al. (1995) investigaram os efeitos da sobrecarga no

mecanismo de ruptura em modelos de solos grampeados, em escala reduzida, para obras

novas ou de reabilitao. Dentre as concluses obtidas podem-se destacar o incremento nos

deslocamentos da face e que a ruptura dos grampos no muro com sobrecarga ocorre em

pontos muito prximos daqueles obtidos com grampos flexveis sem sobrecarga.

A presena de lentes de gelo em solos susceptveis ao congelamento pode

acarretar tambm o rompimento dos grampos. Este fenmeno induz aumentos de tenso nos

grampos, na regio prxima face. Guilloux, Notte e Gonin (1983) relatam incrementos nas

tenses e nos deslocamentos de grampos sujeitos a um inverno rigoroso nos Alpes Franceses.

Eles verificaram que o solo atrs da face apresentava temperatura igual a -5 C e que valores

positivos de temperatura s eram obtidos a cerca de 0,4 m da face.

2.3.4.1.2 Falta de aderncia

A ruptura por falta de aderncia mais comum que aquela por ruptura dos

grampos. a conseqncia de uma m estimativa da resistncia ao cisalhamento de interface

ou por falhas executivas. Este tipo de ruptura se caracteriza pelo comprimento insuficiente do

grampo dentro da zona passiva, incapaz de balancear as traes mximas. Os grampos so,

portanto, arrancados do solo. Em geral, grandes deformaes se desenvolvem antes da

ruptura, exceto em alguns casos durante a construo. Schlosser et al. (1992) descrevem uma

obra experimental, conduzida pelo Programa CLOUTERRE (1991), onde os grampos tm o


59

comprimento reduzido, depois de inseridos no terreno por meio de tubos telescpicos.

A falta de aderncia pode ocorrer principalmente por dois motivos: por efeito da

saturao em solos com maior teor de finos, ou durante a construo, se o comprimento dos

grampos no topo da escavao for insuficiente, especialmente em casos de uma m estimativa

da resistncia ao cisalhamento de interface.

Guilloux e Schlosser (1982) relatam a ruptura da conteno conhecida como Les

Eparris. No havia dados de instrumentao desta obra, mas ela um exemplo da

importncia da boa estimativa da resistncia ao cisalhamento entre o solo e o reforo. No

foram executados ensaios in situ para a obteno da resistncia ao cisalhamento de interface,

que foi determinado a partir de anlises tericas e adotado entre 16 kN/m e 70 kN/m. Durante

um perodo de chuvas intensas, ocorreu a ruptura do muro. Executaram-se ensaios de

arrancamento nas incluses aps a ruptura, resultando em valores em torno de 15 kN/m. O

clculo do fator de segurana com atrito de interface unitrio encontrado resultou em valores

iguais a 1,0. A soluo encontrada foi reconstruir o muro com incluses duas vezes mais

compridas.

2.3.4.1.3 Altura de escavao excessiva

A altura excessiva de escavao pode levar a uma ruptura repentina atravs de

uma instabilidade local que se propaga at o topo da conteno. Neste tipo de ruptura, o solo

atrs da face flui devido eliminao do efeito do arqueamento. A face ento desce at

encontrar o solo de fundao e os grampos se deformam por flexo, mas no se rompem. Para

prevenir este tipo de ruptura, a escavao deve ser mantida em alturas inferiores altura

crtica ou realizadas em aberturas (slots).

O projeto CLOUTERRE (1991) apresenta o resultado de uma ruptura por altura

de escavao excessiva realizado em um muro experimental. O muro foi executado com


60

incrementos na altura de escavao. Durante a ltima fase de escavao (3 m de altura) a

eficincia do arqueamento foi destruda e houve ruptura local, que se propagou at a

superfcie.

2.3.4.1.4 Eroso regressiva (piping)

Este tipo de ruptura similar ao anterior na forma como ocorre, contudo, possui

causas diferentes. Ocorre em geral devido presena de fluxo de gua no solo. Assim,

durante a escavao, as foras de percolao que surgem podem arrastar as partculas do solo

atravs de seus vazios, empobrecendo-o granulometricamente e reduzindo a sua estabilidade

local na zona escavada. Rupturas rpidas e regressivas provocam o fluxo do solo atrs do

muro. A ruptura por piping resulta da heterogeneidade do solo e de falta de sistemas de

drenagem durante a construo.

2.3.4.2 Ruptura Externa

A ruptura externa em solos grampeados ocorre geralmente por escorregamento ao

longo da superfcie de ruptura, afetando toda a estrutura e atingindo regies alm das

fundaes. comum em obras de conteno e ocorre devido baixa qualidade do solo de

fundao ou por comprimento insuficiente dos grampos.

2.3.4.3 Ruptura mista

A ruptura mista combina instabilidades interna e externa da obra. Refere-se a uma

superfcie de ruptura que passa por dentro e por fora da zona reforada e ocorre, geralmente,

devido ao comprimento insuficiente dos grampos associado a alguma deficincia destes


61

(baixa resistncia ou baixo atrito de interface).

2.4 Monitoramento da obra

Os solos grampeados necessitam de pequenos deslocamentos para que haja a

mobilizao efetiva da resistncia dos grampos. Assim, o desempenho da obra deve ser

acompanhado atentamente atravs do monitoramento dos deslocamentos da face e do solo

contido. As tenses nos grampos e o desempenho da face e do sistema de drenagem tambm

devem ser acompanhados, alm da verificao dos nveis piezomtricos. Algumas inspees

so obrigatrias e outras so recomendadas para casos especficos. O projeto CLOUTERRE

(1991) cita que o monitoramento especialmente importante para obras com mais de 10 m,

em locais com taludes a montante e sensveis s movimentaes. Em nvel de projeto, devem

ser especificados os responsveis pelo monitoramento, quais inspees sero realizadas e com

que freqncia, os limites previstos e mximos das medies tomadas e as atitudes

necessrias caso estes valores sejam ultrapassados.

2.4.1 Deslocamentos da face

Os deslocamentos da face devem ser acompanhados durante a construo e a vida

til da obra. Normalmente as leituras so realizadas com extensmetros analgicos ou digitais

ou por leituras com equipamentos topogrficos.

2.4.2 Deslocamentos do solo contido

O monitoramento dos deslocamentos da massa de solo contido recomendado


62

para dois casos diferentes: em locais com taludes instveis e quando a obra ou construes

vizinhas so sensveis s movimentaes do solo. realizado normalmente com o auxlio de

inclinmetros. As medies devem ser realizadas at profundidades onde nenhum movimento

ocorra (FRENCH NATIONAL RESEARCH PROJECT CLOUTERRE, 1991).

2.4.3 Fora nos grampos

A fora nos grampos pode ser acompanhada atravs da instalao de strain gages.

Alguns estudos apresentam grampos em forma de tubos para permitir a instalao de strain

gages no interior dos mesmos e evitar a interferncia do solo nas suas leituras (JUNAIDEEN

et al., 2004; RAJU, WONG e LOW, 1997). Outros apresentam strain gages instalados nas

barras de ao que sero utilizadas como grampos envoltos em calda de cimento

(JUNAIDEEN et al., 2004; CHU e YIN, 2005; WONG et al.; 1997; FEIJ E EHRLICH,

2005; CHENG, LAWRENCE e HANSEN, 1994).

2.4.4 Durabilidade dos grampos

Em obras de mdio e longo prazo em solos grampeados, a verificao de sinais de

corroso nos grampos torna-se praticamente obrigatria (FRENCH NATIONAL RESEARCH

PROJECT CLOUTERRE, 1991). Este monitoramento feito atravs da instalao de

grampos que sero extrados em tempos pr-estabelecidos para se verificar o grau de corroso

que ocorre na obra. Recomenda-se que estes grampos sejam executados da mesma forma que

os grampos atuantes, porm mais curtos (1,0 a 1,5 m). No caso do uso de grampos com calda

de cimento, os grampos que sero extrados no devem receb-la para simular qualquer

fissura que permita o contato direto do solo com a barra de ao. As barras extradas podem


63

ento ser submetidas inspeo visual para verificar o grau de corroso, a uma comparao

de pesos depois de ter sido limpa integralmente e a ensaios mecnicos para determinar sua

resistncia residual trao.

2.4.5 Sistema de drenagem e nvel piezomtrico

O monitoramento do sistema de drenagem refere-se, basicamente, a inspees

visuais para checar a existncia de umedecimento na face e medidas de vazes nos drenos e

nos barbacs, alm do nvel piezomtrico.

2.5 Consideraes de projeto

Na concepo do projeto de uma estrutura em solo grampeado so levados em

considerao diversos parmetros como o comprimento, o ngulo de instalao, os

espaamentos dos grampos. Feij e Ehrlich (2005) analisaram a influncia da inclinao dos

grampos no comportamento global da obra atravs de ensaios de arrancamento. Os ngulos

adotados foram 5, 15 e 30. Os grampos inclinados 15 com a horizontal foram os que

suportaram os maiores esforos, o que concorda com o projeto CLOUTERRE (1991), que

sugere valores entre 0 e 20. Tais parmetros devem assegurar a estabilidade interna e externa

da obra e a sua determinao depende de fatores como a altura e a inclinao da face, a

inclinao do talude de montante, o tipo dos grampos alm de outras variveis estabelecidas

pelo ambiente.

O dimensionamento de solos grampeados baseado em mtodos de equilbrio

limite em que o solo atrs da face subdividido em duas regies, uma ativa e outra passiva,

limitadas por uma superfcie potencial de ruptura. A insero dos grampos na zona passiva


64

deve garantir um comprimento suficiente para suportar os esforos de arrancamento dos

grampos provenientes da zona ativa. As metodologias para o dimensionamento de solos

grampeados diferem, basicamente, na forma da superfcie de ruptura adotada, no clculo do

equilbrio das foras atuantes e na natureza destas foras.

Os mtodos de equilbrio limite apresentam-se como uma boa soluo quando

utilizados com ferramentas computacionais. Este mtodo consiste no clculo da estabilidade

interna e externa da obra. Para a verificao da estabilidade externa, a obra considerada

como um bloco monoltico e se analisa a probabilidade de ocorrncia de quatro fenmenos:

deslizamento, tombamento, ruptura da fundao e ruptura global (Figura 2.16). Na verificao

da estabilidade interna dimensionam-se os grampos para que suportem os esforos, em geral

de trao, aos quais sero submetidos e para que no ocorra o arrancamento do reforo de

dentro da zona passiva, sempre baseado numa dada distribuio de grampos. necessrio

ainda verificar a zona ativa e projetar a face para suportar parte das solicitaes nesta regio.

Figura 2.16 Mecanismos clssicos de instabilizao de estruturas de conteno. (a) Deslizamento. (b) Tombamen

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FRANCA 2007.pdf