Pedro Henrique Macarini Radigonda
Samuel Felipe
Talita Canavezi Vit
MUROS DE ARRIMO – TIPOLOGIA E VERIFICAÇÃO DA ESTABILIDADE
Londrina
2013
Pedro Henrique Macarini Radigonda
Samuel Felipe
Talita Canavezi Vit
MUROS DE ARRIMO – TIPOLOGIA E VERIFICAÇÃO DA ESTABILIDADE
Trabalho apresentado à disciplina ENGC1020 Fundações e Obras de Terra, Julio Cesar Filla.
Londrina2013
RESUMO
Nesse trabalho serão apresentados os principais tipos de muros de contenção (ou
arrimo). A contenção é feita pela introdução de uma estrutura ou de elementos
estruturais compostos, que apresentam rigidez distinta daquela do terreno que conterá.
O carregamento da estrutura pelo terreno gera deslocamentos que por sua vez alteram o
carregamento. Os muros são estruturas cujo projeto é condicionado por cargas que
dependem de deslocamentos. Apesar de isto ser um fato há muito reconhecido, ilustrado
que foi pelos resultados clássicos de Terzaghi de ensaios de muros de arrimo em areia.
PALAVRAS CHAVES
Muros, muro de arrimo, contenção, fundação, corte, aterro, estrutura, carregamento,
deslocamento, solo, Terzaghi.
ABSTRACT
In this article we discuss the main types of retaining walls (or retaining). The contention
is done by introducing a structure or structural elements compounds, which present
rigidity different from that of ground containing. The loading of the structure at ground
generates dislocations which in turn alters the charging. The walls are structures whose
design is conditioned by loads that depend on displacements. Although this is a fact
long recognized, which was illustrated by the results of classical Terzaghi tests retaining
walls in sand.
KEY WORDS
Walls, retaining wall, containment, foundation, cut, fill, structure, load, displacement,
soil, Terzaghi.
INTRODUCAO
A realização de obras de fundações quase sempre envolvem estruturas de
contenção. É frequente a criação de subsolos para estacionamento em edifícios urbanos,
de contenções de cortes ou aterros, por muros de arrimo, para a criação de plataformas;
a instalação de dutos de utilidades em valas escoradas; projetos de estradas, de pontes,
de estabilização de encostas, de canalizações de saneamentos, de metrôs, etc. (Hachich
et al. (2004))
Dentre as estruturas de contenção, o trabalho afunila-se a muros, que “[...] são
estruturas corridas de contenção constituídas de parede vertical ou quase vertical
apoiada numa fundação rasa ou profunda. Podem ser construídos em alvenarias (de
tijolos ou pedras) ou em concreto (simples ou armado) ou ainda, elementos especiais.
Sua fundação pode ser direta, rasa e corrida ou profunda, em estacas ou tubulões”.
(Hachich et al. (2004))
METODOLOGIA
Esse trabalho foi desenvolvido através de pesquisas bibliográficas e tem como
intuito proporcionar um melhor entendimento do assunto de contenções, visando que as
estruturas de contenções são constantemente utilizadas na construção civil, pois sempre
que necessita de uma escavação ou de um aterramento é necessário que se faça uma
estrutura para segurar essa terra. No caso desse trabalho foram tidas como prioridade as
estruturas de muro de arrimo. Mostrando os tipos de muros existentes e como é o seu
processo construtivo e mostrando o que pode afetar essas estruturas
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
CONTENÇÕES PROVISÓRIAS
São conteções de caráter provisória, as quais quando não mais necessária sua
necessidade, removidas.
São três os principais processos executivos: conteções de madeira, conteções com perfis
cravados e madeira e conteções com perfis metálicos justapostos. Ambas as três, são
conteções flexíveis, podendo ser escoradas ou não.
A conteção de madeira, como mostra a figura 1, é uma técnica utilizada para
escavações de pequenas alturas, girando em torno de 1,5 m a 2,5 m, escavadas
manualmente. Substituímos as estroncas por estacas em escações de obras que não
valas, como mostra a figura 2.
Figura 1 - Contenção escorada de madeira ( Fonte: HARRIS, 1983, apud CARDOSO, 2002)
Figura 2 - Contenção escorada de madeira ( Fonte: ROUSSELET, 1986, apud CARDOSO, 2002)
A medida que avança a escação, as escoras devem ser feitas. As pranchas
verticais trabalham melhor quando essas sao dotadas de encaixe do tipo macho e fêmea,
principalmente em areias e terrenos argilosos muito moles.
Quando as escavavções são mais profundas, utiliza-se perfis metálicos cravados
e pranchas horizontais de madeira, de modo que torna essa técnica do ponto de vista
financeiro, mais indicada.
O processo, ilutrado na figura 3, inicia-se com a cravação de perfis tipo "I" ou
"H" laminados de aço nos limites da escavação. Em média, os espaçamentos entre os
perfis, gira em torno de 1,5m. Já sua altura, necessita ser maior do que a profundidade
da escavação. Crava-se os perfis com o auxílio de bate-estacas. Estando um
determinado trecho já com os perfis cravados, iniciamos a escavação do solo, a qual
ocorre por níveis, sendo que a medida que retiramos o solo, colocamos entre dois perfis
consecutivos pranchas de madeira contra eles encunhadas.
Figura 3 - Contenção escorada de madeira ( Fonte: CARSON, 1961, apud CARDOSO, 2002)
Colocadas e encunhadas as pranchas de madeira, aprofunda-se mais a escavação,
seguindo o mesmo processo a medida que aumenta a profundidade.
Nesse tipo de conteção o "peso do terreno" age horizontalmente sobre as
pranchas, transferindo carga para os perfis o qual funcionam como vigas em balanço
engastadas no solo, como mostra a figura 4. Devido a isso, é importante perfis mais
altos que a profundidade da escavação, sendo esse comprimento adicional chamado de
"ficha".
Figura 4 - Contenção escorada de madeira ( Fonte: CARDOSO, 2002)
Figura 4 – Funcionamento estrutural simplificado de uma conteção.
Independetimento do tipo de contenção provisória adotado, após executados os
serviçoes dentro da escavação, esta é novamente reaterrada em camadas. Terminando o
reaterro, os perfis são sacados do solo através de guindastes ou utilizar extratores
vibratórios. Dessa mandeira, todos os componentes da contenção provisória, podem ser
reaproveitados em um outro trecho da escavação ou uma nova escavação.
CONTENÇÕES DEFINITIVAS
Algumas técnicas de execução de conteções provisórias podem ser empregadas
em conteções definitivas, como o caso de utilizarmos os prancões como fundo de forma.
Porém, algumas outras técnicas só são economicamente viáveis quando em conteções
definitivas, principalmente por não permitir que seja reutilizado seus componentes e por
serem conteções mais robustas.
A execução de conteções através de estacas de concreto armado moldadas in
loco justapostas é uma solução simples e pouco onerosa. Assim que o concreto adquiri
resistência, o solo é escavado, e a face aparente pode receber um acabamento m
concreto.
A maneira mais simples de se executar essa contenção é escavar as estacas
tangenciando-as entre si. No entanto, essa alternativa acaba na prática levando a
ocorrência de frestas entre estacas vizinhas da ordem de 50 a 100 mm, o que pode
acarretar problemas em solos menos consistentes ou em presença de água.
Para se minimizar esse problema, pode-se executar em sequencia as estacas de
modo alternado e fazendo com que a distância livre entre duas estacas seja menor que o
seu diâmetro. Desse modo, ao completar a sequencia, executando as estacas faltantes
antes das anteriores atingirem maior resistência (antes de atingir 5 MPa), obtemos uma
parede sem frestas.
Contenções através de paredes diafragmas é uma evolução da técnica de estacas
de concreto armado moldadas in loco justapostas. São também obtidas pela escavação e
execução sucessivas de estacas de concreto armado, só que usulamente de maiores
dimensões e de forma retangulas, com comprimento variante de 1 a 6 m e largura de 40
cm a 60 cm.
Entretanto a diferença fundamental entre as duas técnicas é o fato de na parede
diafragma toto o buraco escavado fica preenchido com uma solução especial chamada
de "lama bentonítica", enquanto não for concretado.
Essa lama bentonítica é adquirida através da mistura de uma argila
montimorilonitica especial, que é refinada com água, e possui a propriedade de
equilibrar a pressão exercida pelo solo e pela água nele presente, de forma a evitar que o
buraco escavado desmorone. A lama bentonítica atua dessa maneira por formar nas
superfície escavada uma camada de gel que penetra nos seus poros, ligando os seus
grãos entre si, formando um filtro que evita a sua instabilização. Além do gel, o contato
da lama com o solo leva ao aparecimento de um fenômeno elétrico que contribui para
essa estabilização.
A figura 5 mostra a sequencia de execução de uma parede diafragma. Em (a) é
mostrada a escavação junto ao segmento vizinho já concretado, sendo o buraco
preenchido com a lama (solução de 3 a 10% de bentonita seca em água), para sua
estabilização. Ao terminar a escavação, coloca-se na extremidade um tubo de aço o qual
permite, por hora da concretagem, a criação de um engate entre o painel em execução e
o seguinte (b). Em (c) é colocada a armação de aço da parede. Em (d), um concreto
bastante plástico é vertido através de funis, preenchendo assim o buraco de baixo para
cima e expulsando a alama que é recolhida para posterior reaproveitamento. Após o
concreto adquirir uma certa resistência, o tubo de aço é retirado e o processo se reinicia.
Figura 5 - Contenção escorada de madeira ( Fonte: Xanthakos, 1979, apud CARDOSO, 2002)
A escavação dos buracos pode ser feita com inúmeros equipamentos, o qual não
só escavar o solo em si, como também permitir a separação entre o material e a lama.
Sua escolha depende de vários fatores, principalmente da disponibilidade do tipo de
solo e da profundidade da escavação.
Em suma, a parede diafragma é uma solução versátil, a qual aparesenta como
vantagens principais a velocidade de execução, a facilidade de trabalhar em solos de
consistência desfavorável e na presença de água, junto ao fato da sua execução poder se
dar sem causar barulhos ou vibrações.
MUROS
Muro nada mais é do que estruturas de contenção composta por parede vertical
ou quase vertical que fica apoiada sobre uma fundação rasa ou profunda. Esses muros
podem ser construídos de alvenaria ou de elementos especiais. Seu elemento construtivo
depende do tipo de muro que se vai utilizar, podendo ser eles de muro de gravidade,
muro atirantado, muro de flexão, misto, muro de contraforte, muro e gabiões e crib wall.
Tipos:
Muros de Gravidade: são estruturas corridas, massudas, que se opõe aos
empuxos horizontais pelo peso próprio. Em geral são empregadas para conter
desníveis pequenos ou médios, inferiores a cerca de 5m. Podem ser construídos
de concreto simples, ciclópico ou com pedras, argamassas ou não.
Muros Atirantados: São estruturas mistas em concreto e alvenaria de blocos de
concreto ou tijolos, com barras quase horizontais, contidas em planos verticais
perpendiculares ao paramento do muro, funcionando como tirantes, amarrando o
paramento a outros elementos embutidos no maciço, como blocos, vigas
longitudinais ou estacas. São construções de baixo custo utilizadas para alturas
até cerca de 3m.
Muros de Flexão: são estruturas mais esbeltas, com secção transversal em
forma de L que resistem aos empuxos por flexão, utilizando parte do peso
próprio do maciço arrimado, que se apoia sobre a base do L, para manter-se em
equilíbrio. No mais das vezes são construídos em concreto armado, tornando-se,
em geral, antieconômico para alturas acima de 5 a 7m.
Mistos: são muros com características intermediárias entre os supra citados, que
funcionam, por tanto, parcialmente pelo peso próprio e parcialmente a flexão,
utilizando parte do terrapleno como peso para atingir uma condição global de
equilíbrio.
Muros de Contrafortes: são os que possuem elementos verticais de maior
porte, chamados contrafortes ou gigantes, espaçados, em planta, de alguns
metros, e destinados a suportar os esforços de flexão pelo engastamento na
fundação. O paramento do muro, nesse caso, é formado por lajes veticais que se
apoiam nesses contrafortes. Como nos muros de flexão, o equilíbrio externo da
estrutura é conseguido tirando-se proveito do peso do próprio do maciço
arrimado, o qual se apoia sobre a sapata corrida ou laje de fundação. A diferença
em relação aos muros de flexão é essencialmente estrutural. Os gigantes ou
contrafortes podem ser construídos para o lado externo do paramento vertical ou
embutidos no terrapleno arrimado.
Muros de Gabiões: são muros de gravidade construídos pela superposição de
gabiões de malhas de arame galvanizado cheios com pedras cujos diâmetros
mínimos dever ser superiores à abertura de malha das gaiolas. São empregados
para faixas de alturas da mesma ordem de grandeza das dos muros de gravidade.
Parede de Engradados: (Crib Wall) são estruturas formadas por elementos pré
- moldados de concreto armado ou de madeira ou aço, que são montados no
local, em forma de fogueiras justapostas e interligadas longitudinalmente, cujo
espaço interno é cheio de preferência com material granular graúdo.
Cada muro citado acima tem seu modo especifico para ser construído,
lembrando que essas estruturas tem que ser construídas de forma que atenda as
condições especificadas. Segundo Hachich et al. (2004) uma estrutura de arrimo deve
conter um terrapleno e esse terraplano deve ser construído de modo a atender as
condições conflitantes, porque, deve ser adequadamente compactado para que a região
que contenha a superfície potencial de ruptura possua resistência ao cisalhamento não
inferior a que foi adotado no calculo de empuxos.
Muros de Gravidade: são muros construídos quando se tem espaço para
acomodar sua seção transversal que possui uma largura de 40% da altura a ser
arrimada. Esse tipo de muro é mais construído em “cachimbos” que são
escavações que em geral sua largura não passa de 1,5 m, com faces verticais.
Esse cachimbo permite que a escavação se evolua parceladamente. Esse tipo de
estrutura também pode ser executado para conter terraplenos, necessitando
nesses casos devem ser construídos integralmente.
Muros Atirantados: é um tipo de estrutura pequena e de baixo custo e são
normalmente utilizadas para pequenas alturas. E dependendo do solo e da altura
do arrimo pode ser apoiada em sapata corrida ou estaca.
Muros Mistos: são também conhecidos como muro de flexão, de contraforte,
são muros destinados a conter terraplenos e devem ser compactados
adequadamente e apoiado sobre uma sapata ou bloco de fundação. Exige espaço
para a sua execução, pois a sua fundação no caso, por exemplo, de uma sapata,
possui uma largura em média de 40% da altura a ser arrimada. Quando é feito
com fundação direta, possui uma condição critica de equilíbrio (é a relativa a
translação) que necessitara de um dente na estaca podendo ser vertical ou
inclinada para mobilizar uma parcela maior de resistência a esse deslocamento.
Muros de Gabiões: são construídos com pedra de mão que são colocadas sobre
o local da contenção formando uma fiada de pedra que formara um arrimo de
gravidade. Sua característica principal é a flexibilidade que permite que a
estrutura se acomode a recalques e a permeabilidade.
Crib Will: esse tipo de estrutura é construído através de montagem de peças
pré-moldadas no local e enchendo os espaços centrais com materiais granulares
graúdo. Elas podem acomodar recalques das fundações e também funcionam
como arrimo de gravidade.
Esses muros de arrimo necessitam de drenagem da água ou caso de não ter, esses
muros devem ser calculado prevendo a influencia da mesma, pois a água possui uma
grande influencia na estabilidade dessas estruturas podendo duplicar o empuxo
atuante. O efeito dessa água pode ser direto, que é resultado do encharcamento do
solo ou do acumulo de água junto ao muro, ou indireto, que é a redução da
resistência de cisalhamento do maciço. Sendo o efeito direto de maior intensidade
que pode ser eliminado através de um sistema eficiente de drenagem.
Segundo Hachich et al. (2004) os sistemas de drenagem devem ater-se aos
seguintes princípios básicos:
1) Impedir o acumulo de água junto ao murro;
2) Quando possível fizer com que a rede de percolação possua linhas de fluxo
verticais, na região da cunha potencial de ruptura;
3) Ter um sistema drenante que seja também filtrante, para afastar o perigo de
colmatacão ou entupimento que causaria a perda parcial ou total do sistema
de drenagem e também para impedir que o sólido do maciço arrimado seja
carregado pela drenagem;
4) Procurar separa o sistema de coleta e desvios das águas que escoa pela
superfície do terreno das que infiltram para não sobrecarregar o sistema de
drenagem.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Pela observação dos aspectos levantados, procuramos apresentar uma visão geral
sobre as técnicas de execução de contenções. Assim, observamos as contenções tanto
provisórias como as definitivas, fazendo uso de tábuas de madeiras, apoiadas ou não em
perfis de aço, ou com o uso de estacas-pranchas no caso das provisórias. Assim como
analisamos também as estacas justapostas e paredes diafragma nas definitivas.
Além de analisarmos essas técnicas executivas, apresentamos técnicas de
execução de atirantamentos e uso de muros de arrimo.
A escolha por uma ou outra técnica não depende de apenas um fator, mas sim
por um leque de vários fatores relevantes que vão desde custos diretos até o tipo do solo
escavado ou mesmo profundidade das escavações, uma vez que os esforços nas
contenções aumentam e invibializam determinadas técnicas.
A presença de água ou não também é um fator decisivo, que pode direcionar a
escolha por uma determinada técnica.
Em vista dos argumentos apresentados, para cada situação existe uma solução
técnica e economicamente ideal, a qual explore ao máximo as vantagens específicas de
cada uma das opções
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
JOPPERT JR. I., Fundações e Contenções de Edifícios. Ed.PINI- 2008.
CARDOSO, Francisco Ferreira. Sistemas de Contenção. Escola Politécnica de São Paulo – 2002. Disponível em <http://pcc2435.pcc.usp.br/pdf/sistemas_contencao.pdf> Acessado em 23 de março de 2013
HACHICH, Waldemar, et al. Fundações – Teoria e Prática. Ed. Pini – 2004.
ALVES, Luciano, Estudo de Parâmentros para Projeto de Muros de Arrimo em Alvenaria Estrutural. Trabalho de Conclusão de Curso em Engenharia Civil - Universidade Tecnológica Federal do Paraná -2001. Disponivel em <http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/239/1/PB_COECI_2011_2_06.pdf> Acessado em 23 de Março de 2013.
MEIRELES, Alfredo Bessa; MARTINS, João Guerra, Fundações e Contenção Lateral de Solos – Execução de Cortinas de Estacas. Série Estruturas – 1ª Edição 2006. Disponível em <http://www2.ufp.pt/~jguerra/PDF/Fundacoes/Cortinas%20de%20Estacas_web.pdf> Acessado em 24 de Março de 2013.