THE USE OF STAPLED SOIL TECHNIQUE FOR EMBANKMENT STABILIZATION
REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.7933017
Eduarda Silva Barbieri Cleto1
Thiago Machado Maia Carvalho2
Cláudio Bonfante de Oliveira3
RESUMO
O emprego de técnicas para a estabilização de taludes vem se tornando de grande importância atualmente devido a grande ocupação de áreas de encostas naturais por conta do crescimento populacional desenfreado. O presente artigo apresenta uma breve definição de taludes, listando as principais classificações de escorregamentos, assim como os tipos de contenções que podem ser usadas como alternativa para estabilização dos maciços de solo. Apresenta o emprego da técnica de solo grampeado, as etapas do seu processo e os benefícios, como a viabilidade técnica-econômica.
Palavras-chaves: Talude. Estabilidade. Solo Grampeado.
ABSTRACT
The use of techniques for embankment stabilization has become of great importance nowadays due to the large occupation of areas of natural slopes due to the rampant population growth. This article presents a brief definition of embankment, listing the main classifications of landslides, as well as the types of containment that can be used as an alternative to stabilize soil masses. It presents the use of the stapled soil technique, the stages of its process and the benefits, such as technical-economic feasibility.
Keywords: Embankment. Stabilization. Stapled Soil.
1. INTRODUÇÃO
No Brasil houve um grande crescimento populacional, principalmente após a implantação de algumas políticas que visavam a expansão e o desenvolvimento urbano, gerando assim consequências, como por exemplo, a ocupação da população em locais inapropriados e também a construção de rodovias para mobilidade urbana. Para obter-se uma rodovia com menores riscos é necessário diminuir o número de curvas acentuadas, sendo assim, é utilizado o serviço de terraplanagem que, através de corte e/ou aterros, formam taludes.
Os taludes se não forem contidos de forma correta e eficiente podem gerar grandes acidentes, impedindo a passagem de veículos, assim como o soterramento de casas e pessoas, gerando enorme destruição. Em contrapartida, a contenção dos mesmos pode gerar, em sua maioria, impactos negativos para o meio ambiente, como emissão de substâncias poluentes, geração de resíduos e modificação do meio. Por este motivo é necessário a utilização de métodos mais sustentáveis.
A técnica de grampeamento de solos é uma das maneiras mais práticas que temos para estabilizar um talude. Esta técnica, segundo Bruce e Jewell (1986), se provou ser muito eficaz. Seu processo consiste na introdução de grampos no maciço de solo ou de rocha, comumente sendo usadas barras de aço como grampos. O solo ou rocha para receber este tipo de técnica necessita ter algum tipo de estabilização feita por concreto jateado. Segundo Bruce e Jewell (1986) esta técnica forma uma zona homogênea que pode ser comparada ao muro de contenção por gravidade.
2. REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 TALUDE
De acordo com a ABNT NBR 11.682:1991 (Estabilidade de Taludes), talude é definido como uma superfície inclinada que limita uma porção de terra, rocha ou mistos, sendo dividido em taludes naturais que não foram sujeitos a ação do homem, como encostas ou vertentes, e taludes artificiais formados ou modificados pela ação humana, como cortes e aterros.
Ao tratarmos de taludes, é importante citar os fenômenos que podem ser causadores da instabilidade de maciços de solo, também denominados movimentos de massa. Tais fenômenos podem ter suas origens e ocorrências de formas diferentes umas das outras tendo diversas classificações. Os movimentos de solo são classificados em três tipos fundamentais: a) escoamentos, b) escorregamentos, c) subsidências.
a) Escoamentos: correspondem, em uma ampla definição, a um movimento contínuo ou deformação podendo ou não apresentar superfície de deslocamento definida; é subdividida, de acordo com características do movimento, em dois tipos: corrida que consiste em um rápido escoamento, hidrodinâmico, devido à perda de atrito interno por conta da destruição estrutural, ocasionado pelo excesso de água, e rastejo ou reptação definido como movimentos contínuos e lentos de material de encostas com seus limites, em sua maioria, indefinidos, sendo causados pela ação da gravidade com interferência da variação de temperatura e umidade.
b) Escorregamentos: consiste em um deslocamento finito presente numa superfície de deslizamento bem definida, sendo ela preexistente ou de neoformação; é também dividida em dois tipos: escorregamentos rotacionais, quando a predomínio de rotação, e escorregamentos translacionais sendo predominante a translação.
c) Subsidências: Definido por uma deformação contínua ou deslocamento fino tendo sua direção essencialmente vertical, contendo três tipos de classificação: subsidências propriamente ditas onde há deformação contínua; recalques, quando há expulsão de um fluido, provocando uma deformação global do solo, por conta do rearranjo de partículas; desabamentos, definido por um deslocamento vertical e finito, em sua maioria ocorre de maneira rápida.
2.2 Tipos de Contenções
3. Técnica de Grampeamento
3.1. Histórico
Temos algumas divergências no histórico desta técnica, alguns dizem que foi utilizada pela primeira vez na França em 1961 em retenção permanente de rochas moles, nesta ocasião teriam sido utilizadas barras de aço maciço sem a aplicação de concreto planejado. Já Lazarte (2015) descreve um método chamado “New Austrian Tunneling Method”, de Rabcewicz (1965) como o primeiro tipo de construção por solos grampeados. Já Rabejac e Toudic (1974) afirmam que em Versalhes, na França, em 1972 engenheiros fizeram o grampeamento do solo arenoso local para estabilização em um projeto de trilhos com alta inclinação. Bryne et al. (1998) coloca como primeiro uso de grampeamento de solos nos Estados Unidos a estabilização de talude em construção de um hospital em Portland, Oregon, em 1976, nesta ocasião o método teria reduzido o tempo de trabalho e os custos de uma escavação de aproximadamente 14 metros de profundidade.
No Brasil a utilização desta técnica teve início na década de 70. Nas primeiras execuções barras de aço eram simplesmente cravadas ou era feita uma perfuração com diâmetro muito próximo a barra com uma injeção de concreto sem se preocupar com nenhum tipo de controle de qualidade. A superfície do talude era revestida de tela, imersa ou não em concreto projetado. Com o passar do tempo este processo evoluiu com o estudo dos centralizadores, diâmetros e comprimentos do furo e da barra, proteções contra corrosão e injeção de concreto. Atualmente a prática brasileira consiste na execução de chumbadores moldados no solo e não cravados. Ao longo desses anos houveram várias preocupações em relação a injeção de concreto, foi pensado no uso adequado da relação água cimento, o uso de aditivos expansores, uso de centralizadores, uso de proteções anticorrosivas. Nos dias de hoje, em quase todos os casos, a injeção de concreto não é considerada de muita importância. A fixação da barra no solo é mais focada e as características da barra de aço e diâmetro da perfuração recebem mais ênfase. Não temos normas específicas para ensaios de acompanhamento.
Figura 1 – Grampo de soloServiço de solo grampeado. CDC Engenharia, 2022. Acesso em: 18/09/2022
3.2. Etapas do Grampeamento
O método de grampeamento é o sistema de contenção no qual usualmente são utilizados tirantes, argamassa do tipo graute e proteção contra corrosão, além de uma das partes mais essenciais deste processo, que é o revestimento da face do talude. As barras cilíndricas (grampos) são utilizadas como reforço para os solos, estes grampos são posicionados atrás da face de revestimento, na massa do solo, para ajudar na estabilização do solo. Estes grampos são feitos de barras de aço que apresentam seções sólidas ou vazadas. A tecnologia de grampos no solo ajuda na absorção das tensões laterais vindas do solo e transferindo estas cargas de tração do solo para os grampos pelo esforço de cisalhamento, deste modo, os esforços são distribuídos para as barras de aço deixando o solo estável.
Os grampos, para que possam ter maior resistência e desempenho mecânico ao cisalhamento necessitam ter adequado fator água cimento na argamassa utilizada para a ancoragem, necessita ser feita uma boa limpeza dos furos que receberão o grampo e a correta utilização de aditivos e aceleradores de pega para redução da retração e que tenha maior resistência em menor tempo. Neste tipo de argamassa utilizamos geralmente o cimento Portland. Este componente tem a função de transferir a tensão de cisalhamento entre a argamassa e os tirantes, além da transferência de tensões de tração do solo para os tirantes e a proteção contra corrosão das barras de aço. A proteção contra corrosão deve ser utilizada para que a mesma não afete os grampos e não haja a perda na seção transversal das barras de aço. De maneira geral, para proteger o sistema contra este processo corrosivo, basta adicionar uma bainha protetora e grouting nas barras. Para fazer esta proteção, temos outras formas como a utilização de revestimento de fusão, revestimento de epóxi ou galvanização.
Outro passo importante para o grampeamento de solos é o revestimento da face, este tem a função de ajudar na estabilização da massa do solo tanto antes quanto depois da inserção dos grampos. Para termos estabilidade e proteção temporária fazemos um revestimento inicial logo após a escavação, este revestimento é usualmente feito de concreto armado. Assim podemos fazer a inserção dos grampos no solo sem muito risco de acidentes relacionados a deslizamento de terra. Após a inserção é colocado o revestimento final em cima do revestimento inicial, assim será proporcionada continuidade estrutural para a construção, este revestimento final usualmente é feito de concreto armado e concreto projetado ou então de painéis de concreto pré-moldado.
Figura 2 – Execução do grampeamento de solo. (LAZARTE et al., 2005)
3.3. Comportamento dos solos grampeados
3.3.1. Distribuição das tensões
Em estruturas grampeadas o solo tem a tendência de relaxar horizontalmente, assim fazendo a transferência da carga para o reforço até o limite de resistência da interface solo-reforço. Este comportamento do solo é repetido de forma interativa até termos uma condição de equilíbrio em relação a deformações no solo, reforço e interface.
No sistema de grampeamentos, os mecanismos de interação que se encontram são o atrito ao longo do reforço e a resistência passiva. São mecanismos que variam com o método executivo, com a finalidade de aplicação e com as características mecânicas do solo e do reforço.
Figura 3 – Mecanismos de interação solo-reforço na estrutura de solo pregado (SILVA, 2009).
3.4. Vantagens e Desvantagens
O sistema de contenção de taludes por meio da técnica de grampeamento tem diversas vantagens, as quais podem ser relacionadas ao custo, tempo de execução, equipamentos, adaptação ao ambiente, flexibilidade, entre outras. Esta é uma técnica que quando tecnicamente viável se tem uma grande redução de custos em comparação a outras técnicas. Segundo Mitchell e Villet (1987), o sistema de grampeamento de solos apresenta custo baixo uma vez que a quantidade de materiais necessários é pequena. Esta técnica conta com uma adaptabilidade a diferentes tipos de solos e inclinações, e também rochas e também há a possibilidade da mescla com outros métodos e flexibilização do sistema.
Este método construtivo tem em suas desvantagens a alta dependência de qualidade construtiva para garantir a aderência dos grampos no solo. Sem mão de obra qualificada não terá como garantir a estabilidade da contenção. Outra desvantagem é nos casos em que temos o lençol freático próximo, a água presente em camadas a serem retiradas do talude pode inviabilizar o serviço e necessitar de um rebaixamento do lençol freático e uma drenagem realizada de maneira correta. Podendo, caso não seja retirada a água, gerar tensões adicionais e por consequência a ruptura dos grampos caso esta situação não seja prevista pelo projetista.
4. Conclusão
Em suma, o grampeamento é uma técnica utilizada para a estabilização de taludes a qual consiste na inserção de grampos no solo ou rocha e a utilização de argamassa para a criação de atrito entre solo e barras de aço.
Além disso, também foi apresentado um breve resumo da definição de talude, dos principais tipos de contenção e do histórico desta técnica. Também foram apresentadas as etapas para a implementação deste método, além dos tipos e distribuições de tensões. Por fim foi falado das vantagens e desvantagens do método e pode-se observar que as vantagens estão relacionadas ao baixo custo, tempo de execução, facilidade por conta de equipamentos pequenos, além da flexibilidade do sistema. Em relação às desvantagens, pode-se ver que em sua maior parte vem da dependência de mão de obra qualificada e da possibilidade de termos água corrente no local da estabilização, com isso elevando o custo e talvez inviabilizando a utilização da técnica.
5. Referências
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BONOMO, H. R., CHAGAS, R. D. O., & VENÉCIA-ES, N. O. V. A. MÉTODOS PARA ESTABILIZAÇÃO DE TALUDES: SOLO GRAMPEADO E BIOCIMENTAÇÃO.
Guidicini, G., & Nieble, C. M. (1976). Estabilidade de taludes naturais e de escavação. Editora Blucher.
de Abreu, R. V. S., de Fúcio Borges, L. H., de Oliveira, H. C. P., Plaz, F. S., & Ávila, J. P. (2018). O USO DE SOLOS GRAMPEADOS PARA A ESTABILIZAÇÃO DE TALUDES. Anais do Seminário Científico do UNIFACIG, (3).
Abramson, L. W., Lee, T. S., Sharma, S., & Boyce, G. M. (2001). Slope stability and stabilization methods. John Wiley & Sons.
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Zirlis, A. C., Pitta, C. A., Souza, G. J. T., & Oliveira, M. (1992). Soil Nailing: chumbamento de solos, experiência de uma equipe na aplicação do método. In COBRAE–Conferência Brasileira de Encostas (Vol. 1, p. 81).
Solo grampeado garante agilidade, segurança e economia a obras. AECweb, 2017. Disponível em: https://www.aecweb.com.br/revista/materias/solo-grampeado-garante-agilidade-seguranca-e-economia-a-obras/15846. Acesso em: 18/09/2022.
Serviço de solo grampeado. CDC Engenharia, 2022. Disponível em: https://www.cdcengenharia.com.br/servico-solo-grampeado. Acesso em: 18/09/2022
Guidicini, G., & Nieble, C. M. (1976). Estabilidade de taludes naturais e de escavação. Editora Blucher.
Bonomo, H. R., Chagas, R. D. O., & Venécia-Es, N. O. V. A. Métodos Para Estabilização De Taludes: Solo Grampeado E Biocimentação.
1Graduanda de Engenharia Civil
Instituição: Universidade de Vassouras
2Graduando de Engenharia Civil
Instituição: Universidade de Vassouras
3Mestrado Profissional Em Gestão De Sistemas De Eng.
Instituição: Universidade de Vassouras