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2Solo Grampeado: definies, desenvolvimento e aplicaes

2.1.

Histrico e desenvolvimento2.1.1.Origens do solo grampeado

A tcnica de solo grampeado tem origem na tcnica de execuo de suportesde galerias e tneis denominada NATM (New Austrian Tunneling Method), aplicadana engenharia de minas. Esta tcnica foi desenvolvida pelo professor Landislau VonRabcewicz, a partir de 1945, para avano de escavaes em tneis rochosos (Figura

1). O mtodo NATM (Figura 1b) consiste na aplicao de um suporte flexvel parapermitir que o terreno se deforme, ocorrendo uma formao de uma regioplastificada no entorno da escavao, que pode ser reforada atravs dechumbadores. Logo aps a escavao, a cavidade que est submetida ao efeito dopeso de terras e tenses confinantes, estabilizada com um revestimento flexvel deconcreto projetado (espessura entre 10 e 30 cm), tela metlica, cambotas echumbadores curtos radiais introduzidos na zona plstica. Em geral, os chumbadoresso dispostos a cada 3 a 6m ao longo da galeria (Clouterre, 1991) e so inseridos no

macio por percusso ou perfurao com posterior injeo de nata de cimento. Aocontrrio, no mtodo convencional de execuo de tneis (Figura 1a), osdeslocamentos do terreno so impedidos por um revestimento rgido que, por suavez, mobiliza no macio, esforos muito maiores, sendo portanto, uma soluo maisonerosa. Pode-se afirmar, ento, que uma escavao de solo grampeado est paraa execuo de tneis com revestimento flexvel da mesma forma que a soluoconvencional de tneis se compara a uma cortina ancorada (Ortigo e Sayo, 2000).

Aps as aplicaes da tcnica NATM em rochas duras, novas experinciasforam efetuadas em materiais menos resistentes, tais como rochas brandas eposteriormente em solos (siltes, pedregulhos e areia) com o nome de sologrampeado ou pregado (soil nailing, em ingls; clouage du sol, em francs).

A tcnica de solo grampeado passou a se desenvolver ento a partir do inciodos anos 70. Pases como Frana, Alemanha e Estados Unidos lideraram pesquisasno sentido de se obter conhecimentos deste mtodo de estabilizao.

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revestimentorgido

chumbadores

revestimentoflexvel

zonaplastificada

(a) (b)

Figura 1. Tcnicas de execuo de tneis com revestimento rgido (a) e flexvel (b)(Ortigo e Sayo, 2000).

2.1.2.Definio da tcnica

O solo grampeado uma tcnica bastante eficaz no que diz respeito aoreforo do solo in situ em taludes naturais ou taludes resultantes de processo deescavao. O grampeamento do solo obtido atravs da incluso de elementoslineares passivos, semi-rgidos, resistentes flexo composta, denominadosgrampos. Os grampos podem ser barras ou tubos de ao ou ainda, barras sintticasde seo cilndrica ou retangular. Estes elementos de reforo so posicionadoshorizontalmente ou inclinados no macio, de forma a introduzir esforos resistentesde trao e cisalhamento (Ortigo et al., 1993). Sua funo minorar osdeslocamentos do macio terroso pelo acrscimo de foras internas contrrias aosistema natural de acomodao de massa (Silva et al., 2001). A descompressoprogressiva do solo, em funo das sucessivas fases de escavao ou de umaconfigurao de ruptura do macio, gera deslocamentos laterais no solo. Estes

deslocamentos, ento, induzem ao surgimento de foras internas aplicadas nosistema solo-reforo. Resultados de instrumentao de campo realizada porUnterreiner et al. (1995) confirmam este mecanismo.

Geralmente, o comportamento de um sistema de reforo de solo depende damobilizao dos esforos nas incluses. A Tabela 1 indica os esforos consideradosem cada sistema de reforo (Schlosser, 1982). A aplicao e objetivo de algunsmtodos so sumariados na Tabela 2 (Gssler, 1990) e ilustrados pela Figura 2(Byrne et al., 1998).

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Tabela 1. Tipo de solicitao em reforo de solo (Schlosser, 1982)Sistema de reforo

Solicitao Terra Armada Solo Grampeado Micro-Estacas Colunas de BritaTrao (X) (X) (X)

Compresso (X) (X)Cisalhamento (X) (X)

Flexo (X) (X)

Tabela 2. Aplicaes e objetivos de um sistema de reforo (Gssler, 1990)Eficcia do reforo

Aplicaes e objetivosGrampos Micro-estacas

Colunasde brita

Aumentar a capacidade de suporte do solo da fundao --- grande grande

Estabilizao (natural) de taludesmdia mdia pequena

Estabilizao durante escavaes grande pequena ---Reduo de recalques --- mdia grande

Figura 2. Aplicaes de sistemas de reforo de solo (Byrne et al., 1998).

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As principais metodologias para melhoria e reforo do solo, enfatizando-se astcnicas aplicadas realidade brasileira so discutidas em Palmeira (1994).

2.1.3.Critrios de aplicao

Dentre as diversas aplicaes da tcnica de solo grampeado, deve-se citar:1. Estabilizao de taludes naturais (Figura 3a) incluso de reforos em

taludes, possivelmente instveis, com inclinaes da ordem de 45o a 70o (Lima Filho, 2000);

2. Conteno de escavaes temporrias ou permanentes (Figura 3b)

associadas s fundaes de edifcios, escavaes para vias subterrneas(estacionamentos ou metr), cortes para implantao de sistemas virios eescavaes para portais de tneis;

3. Recuperao de estruturas de conteno tais como, cortinas de terra armada(substituio de tiras ou conexes danificadas por sobrecarga), muros deconcreto armado (antes ou logo aps as rupturas causadas pela deterioraodo muro ou de movimentos a montante) e cortinas atirantadas (aps ocolapso de ancoragens protendidas, por carregamento excessivo ou por

corroso dos tirantes). Gssler (1990 e 1991) reporta o uso da tcnica narecuperao de estruturas antigas na Alemanha que apresentavam umacondio de possvel ruptura. Outros exemplos da aplicao em obras derecuperao podem ser vistos em Ingold (2000) e Steenbergen-Kajabov etal. (2005).Quando a tcnica utilizada como estrutura de conteno ou em

estabilizao de escavaes, os grampos so geralmente posicionadoshorizontalmente e os esforos so principalmente de trao. Ao contrrio, quando

esta tcnica utilizada para a estabilizao de taludes naturais, os elementos dereforo podem ser verticais ou perpendiculares superfcie potencial de ruptura e osesforos de cisalhamento e momentos fletores no devem ser desprezados(Schlosser, 1982).

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(a) taludes naturais

(b) escavaesFigura 3. Aplicaes usuais de solo grampeado (adaptado de Byrne et al.,1998; Ortigo e Sayo, 2000).

2.1.4.Metodologia executiva, equipamentos e materiais de construo

A construo de uma estrutura de solo grampeado em taludes resultantes deescavaes mecnicas ou manuais realizada em fases sucessivas de cima para

baixo, conforme ilustra a Figura 4.Em taludes naturais ou previamente cortados, o grampeamento pode ser

efetuado de forma descendente ou ascendente, conforme a convenincia. Nestecaso, a construo da estrutura em solo grampeado consistir apenas na introduodos grampos e execuo da face de concreto projetado.

Em taludes resultantes de corte, o processo construtivo constitudo por trsetapas principais sucessivas: a escavao, a instalao dos grampos e aestabilizao do paramento (Figura 5). Em virtude das condies do terreno, a ordemda instalao dos grampos e da estabilizao do paramento pode ser invertida.

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Figura 4. Construo de estrutura em solo grampeado em escavaes comequipamentos mecnicos (Zirlis et al., 1999).

(a) Escavao

(b) Execuo do furoe injeo do grampo

(c) Execuo da paredeem concreto projetado

Figura 5. Principais etapas construtivas em escavaes grampeadas.

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1. Escavao:Inicia-se o corte do solo na geometria de projeto. As escavaes so

geralmente realizadas em bancadas, com profundidades variando entre 1 a 2m, em

funo do tipo de solo. Em geral, os solos capazes de serem grampeados so areiasconsolidadas, areias midas com coeso capilar, argilas adensadas e rochasbrandas. No caso de solos arenosos, alturas superiores a 2,0m ou inferiores a 0,5mso raras. Em argilas sobreadensadas, pode-se alcanar profundidades superiores a2m (Bruce e Jewell, 1987). Para cortes verticais, Gssler (1990), indicouprofundidades de cada estgio de escavao em funo do tipo de solo (Tabela 3).

Tabela 3. Altura das etapas de escavao (Gssler, 1990)

Tipo de solo Incremento de escavao (Hescav)Pedregulho 0,5m(com coeso aparente)

1,5m(solo com cimentao)

Areia1,2m

(medianamente compacta,com coeso aparente)

1,5m(compacta, com

coeso aparente)2,0m

(com cimentao)

Silte 1,2m 2,0m(funo do teor de umidade)Argila 1,5m(normalmente consolidada)

2,5m(sobreadensada)

Durante as etapas de escavao, o solo deve se manter estvel. Assim comoem outras tcnicas de solo reforado, a execuo de uma estrutura em sologrampeado envolve uma fase crtica durante o processo executivo que correspondea uma instabilidade local (funo da altura de solo a ser escavada). Se o solo no sesustentar pelo perodo de tempo necessrio, sua face recm escavada deve serestabilizada imediatamente.

Onde possvel, recomendado inclinar a face do talude. Isto reduzconsideravelmente a armadura do reforo (Dringenberg e Craizer, 1992). Lima Filho

(2000) recomenda uma inclinao de 5o

a 10o

do paramento, em relao vertical,para obter-se um ganho na estabilidade geral do conjunto na fase construtiva. Outroprocedimento que pode ser realizado para minorar os deslocamentos do talude emsolo grampeado, durante as etapas construtivas, a realizao da escavao embermas ou nichos (Figura 6).

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(a) Processo de escavao em bancadas (Lazarte et al., 2003)

(b) Execuo de escavao central com 2 bermas de equilbrio

Figura 6. Escavaes em bancadas.

2. Colocao dos grampos:A introduo de grampos no solo a ser reforado pode ser feita na direo

horizontal ou com uma pequena inclinao (em geral de 5o a 15o com a horizontal). AFigura 7 mostra diferentes configuraes para a extremidade dos grampos.

Berma de e uilbrio

rea da escava o

Berma de e uilbrio P U C - R

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Telas metlicas

Concreto projetado

Porca

Calda de cimento Barradeao

150 mm

Barra de ao

Caldade

cimentoCentralizador

80 mm

Placa metlica

Fibra de aoou tela

(a) (b)

5 0

2 5 0

5 0

3 0 0

2 0 0

2 0 0

3 0 0

5 0

Grampo

Concretomoldadoin loco

Concreto projetado

Dimenses em mm (c)

(d)(e)

Figura 7. Tipos de cabea dos grampos: (a)ao 20mm; (b)ao


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No Brasil, os grampos so geralmente feitos de ao, do tipo CA-50,DYWIDAG, Incotep ou Rocsolo de 12,5mm a 41mm (Tabela 4). Na Europa, osgrampos mais utilizados so feitos de ao tipo DYWIDAG ou GEWI (Tabela 5).

Grampos com numerao comercial so usados na Amrica do Norte (Tabela 6).

Tabela 4. Tipos de grampos utilizados no Brasil (adaptado de Ortigo e Sayo, 2000)

Tipo de ao Tipo deseoDimetroda barra

(mm)

Dimetromnimo

recomendadodo furo(mm)

Cargamxima de

ensaio(Tensaio)

kN

Carga detrabalho(Ttrabalho)

kN

Dywidag

GewiST 50/55 350 200Dywidag

ST 85/105

Plena 32 100

600 350

12,5 75 55 3020 100 140 8025 230 130

Plena

32100

360 20025 190 110

CA 50 A

Reduzidacom rosca 32 100 260 160

Incotep-13-D Reduzidacom rosca 22 100 220 125

Incotep-22-D Reduzidacom rosca 30 100 380 215

22 210 12525 280 16528

100360 200

38 660 375

RocsoloST 75/85 Plena

41125

890 510

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Tabela 5. Dimenses e propriedades tpicas de grampos injetados em obras na Europa(Bruce e Jewell, 1987)

Tipo de ao Dimetro da barra(mm)Tenso mnima de

escoamento (N/mm2)Tenso limite de

escoamento (N/mm2)

DYWIDAG 26,532,036,0

835 1030

DYWIDAG26,532,036,0

1080 1230

GEWI22,025,028,040,0

420 500

Tabela 6. Dimenses de grampos injetados em obras na Amrica do Norte (Bruce eJewell, 1987)Dimetro da barra (mm)Nmero de

designao dabarra Polegadas mm

Peso em kg/m

5678*9*10*11*

14*18*

0,630,750,881,001,131,251,381,752,26

15,919,122,225,428,731,835,044,557,2

1,552,243,053,985,076,417,9211,420,3

Tenso mnima de escoamento=415N/mm2 * Mais utilizados

As tcnicas mais utilizadas para a instalao dos grampos so:

Grampos Injetados:As barras so posicionadas no macio aps a execuo de um pr-furo (em

geral de 70 a 120mm de dimetro) e segue-se a injeo da calda do grampo. prtica comum, instalar prximo barra um ou mais tubos de injeo, perdidos, depolietileno ou similar, com dimetros de 8 a 15mm, providos de vlvulas a cada 0,5m,a at 1,5m da boca do furo. A quantidade de tubos depende das fases de injeoprevistas, e deve-se considerar um tubo para cada fase. O material constituinte dainjeo (na perfurao preexistente) nata de cimento (relao gua-cimento emtorno de 0,5 em peso) ou argamassa. Em alguns casos, aps um mnimo de 12horas, faz-se uma reinjeo do chumbador, por meio do tubo de injeo perdido,

anotando-se a presso mxima de injeo e o volume de calda absorvida. No seexecuta a reinjeo, a no ser que haja dois ou mais tubos de injeo perdidos.

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A calda de injeo dever atender ao projeto, no contendo cimentosagressivos aos grampos. Como fluido de perfurao e limpeza do furo, poder serutilizado gua ou ar. Alternadamente, pode se optar por trados helicoidais. O sistema

mais comum aquele com a utilizao de ar comprimido, tambm utilizado para oconcreto projetado. A depender da profundidade do furo, dimetro e rea detrabalho, pode-se optar por perfuratrizes tipo sonda, crawlair, wagon drill, ou atmartelos manuais (Zirlis e Pitta, 1992).

Se as barras dos grampos forem de ao, estas devem receber tratamentoanticorrosivo (resinas epxicas ou pintura eletroltica). No caso da utilizao debarras de plstico reforadas por fibras, no h necessidade de tal procedimento,pois este material imune corroso. Ao longo das barras, devem ser dispostos

elementos centralizadores, tipicamente a cada 2 ou 3m, para evitar o contato doelemento de reforo com o solo. O elemento de reforo deve estar centrado e comrecobrimento de nata totalmente assegurado.

possvel o uso de grampos de diversos comprimentos e em praticamentequalquer tipo de solo. De fato, esta uma tcnica possvel para grampos longos eem solos onde os grampos cravados (descritos a seguir) no podem ser executados.

A instalao por grampos injetados o tipo mais comum no Brasil. Na Frana,at a dcada de 90, mais da metade das obras em solo grampeado foram realizadasdesta forma (Clouterre, 1991).

Grampos Cravados:Consiste na cravao por percusso de barras ou tubos metlicos ou perfis

metlicos esbeltos com auxlio de martelete, o que leva a um processo de execuomais rpido, porm com menor resistncia ao cisalhamento no contato solo-grampo(valores tpicos da ordem de 30 a 40kPa). Em alguns casos pode ser empregadomartelete manual no processo de cravao.

O tipo de instalao por cravao no recomendado quando h ocorrnciade pedregulhos, nem no caso das argilas porosas, como as de So Paulo e deBraslia, onde a resistncia mobilizada reduzida. H tambm limitaes nocomprimento mximo, da ordem de 6m, condicionado eficincia de cravao dogrampo (Ortigo et al., 1993).

Os grampos apresentam usualmente rigidez, tal que os esforos cisalhantes emomentos fletores no devem ser desprezados (Schlosser, 1982). Determinados

cuidados devem ser considerados no aspecto de proteo contra a corroso. Em

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geral, nos elementos cravados, a preveno feita adotando-se uma espessuraadicional de recobrimento com resina ou pintura anticorrosiva.

A escolha de qualquer uma das duas tcnicas supracitadas envolve no s

critrios econmicos, mas tambm outros fatores tcnicos, particularmente, o tipo desolo envolvido no problema, a eficincia dos grampos para os tipos de terrenosenvolvidos (ensaios de arrancamento) e a altura de escavao.

Uma tcnica alternativa de execuo dos grampos foi desenvolvida naFrana, consistindo na cravao por percusso de um tubo de ao medida que seinjeta nata de cimento atravs da ponta sob presso elevada. Os muros assimexecutados so denominados de Hurpinoise, em reconhecimento ao tcnico Hurpinque desenvolveu o mtodo (Ortigo e Palmeira, 1992). Este processo mais

eficiente para solos arenosos (Gssler, 1990).

Novas tecnologias:Um processo semelhante aos grampos cravados foi desenvolvido pela firma

Dywidag, tendo a denominao comercial de Titan, ainda no disponvel no Brasil(Figura 8). Trata-se de um tubo de ao ranhurado dispondo de coroa que introduzido por rotopercusso. gua e ar so empregados como fluido de perfurao.Ao final injeta-se calda de cimento (Ortigo e Palmeira, 1992).

Figura 8. Processo Titan (Dywidag) de instalao do reforo (Ortigo ePalmeira, 1992).

Outras tecnologias esto em desenvolvimento, tais como a execuo degrampos tipo parafusos, feitos com barras de ao de alta resistncia, introduzidas nomacio com o auxlio de uma perfuratriz rotativa ou roto percussiva (Figura 9).

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Figura 9. Grampos aparafusados (Chance, 2005).

3. Construo de parede no local:Em geral o revestimento da parede de concreto projetado com uma malha

de tela soldada (Figura 10a). Podem ser utilizados painis pr-fabricados, em funode aspectos arquitetnicos (Figura 10b). Uma boa alternativa de execuo da face,para taludes em corte, a utilizao de blocos pr-fabricados do tipo Terrae (Figura10c). Estes do um bom acabamento para a obra, facilitam a execuo e garantem adrenagem (Saramago et al., 2005; Ferreira Jr. et al., 2006). Flum e Rgger (2004) eFlum et al. (2005) reportaram outra soluo alternativa para a execuo da face com

a utilizao de uma malha de arame de ao de alta resistncia, combinada com oadequado grampeamento do talude. Em taludes com inclinao mais suave (daordem de 45o), possvel adotar revestimento vegetal (Pinto e Silveira, 2001) ougrama armada (Alonso, 2005).

A primeira ateno dada industrializao com o desenvolvimento decomponentes pr-fabricados da face foi na Frana (Clouterre, 1991). Mitchell e Villet(1987) apresentaram uma soluo interessante de suporte para abertura de pooscirculares, escavados de cima para baixo, atravs de painis metlicos com gramposancorados (Figura 11). Casos de utilizao de estruturas em solo grampeado compainis pr-fabricados tambm foram descritos por Alston e Crowe (1993). Aplicaode placas pr-moldadas de concreto em taludes de solo residual pode ser vista notrabalho de Sigourney (1996), conforme ilustra a Figura 12, e em Pokharel (2004).

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(a) Revestimento de concreto projetado (b) Revestimento de concreto projetado

com painis pr-fabricados

(c) Revestimento da face com blocos pr-fabricados do tipo Terrae

Figura 10. Revestimento da parede de solo grampeado (Ingold, 2000; Saramago etal., 2005).

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Figura 11. Suporte circular usando a tcnica de solo grampeado (Mitchell eVillet, 1987).

Figura 12. Placas pr-moldadas em talude de solo residual (Sigourney, 1996).

As telas eletrosoldadas tm servido como armao do concreto projetado. Apartir de 1992, tm-se utilizado alternativamente, concreto com fibras metlicas deao. Estas promovem uma reduo da equipe de trabalho e espessura da parede euma conseqente economia de 20 a 40% por metro quadrado aplicado (Zirlis et al.,1999). A parede destinada a evitar a desagregao do solo superficial local e,

conseqentemente, deslocamentos indesejados. A espessura da parede da estruturadepende principalmente do layout dos grampos. Em alguns casos uma camada

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dupla de concreto pode ser aplicada. No Brasil, o revestimento comumente utilizado o concreto projetado com espessura de 10cm sobre tela metlica (tela soldada deao CA-60) do tipo Q196 ou similar (Lima Filho, 2000).

No caso do revestimento em concreto projetado, sua aplicao depende docorreto dimensionamento das redes de conduo de ar, vazo e presso docompressor e principalmente do ajuste da bomba e da projeo manual (Zirlis e Pitta,1992). A aplicao do concreto projetado pode ser feita por via mida ou seca. Ousual por via seca por ser mais prtico. O trabalho pode ser interrompido ereiniciado sem perdas de material e de tempo para limpeza do equipamento. Aelevada energia de projeo produz uma compactao adequada do concreto quecolabora para garantir uma alta resistncia, bem como o adensamento da capa

superficial do solo com uma eficiente colagem. A resistncia compresso doconcreto projetado, associada ao tempo de cura apresentada na Figura 13. Maisdetalhes sobre a aplicao do concreto projetado por via mida e via seca podem servistos em Zirlis e Pitta (1992), Byrne et al. (1998) e Hachich et al. (1999).

Figura 13. Resistncia compresso simples do concreto projetado (Byrne etal., 1998).

As fases de escavao, instalao dos grampos e estabilizao da face sorepetidas at completar a escavao projetada.

Sistemas de drenagem devem ser previstos quando se utiliza a tcnica desolo grampeado. A prtica usual recomenda a execuo dos dispositivosconvencionais de drenagem profunda e de superfcie. Estes dispositivos devem serconsiderados na fase de projeto, de forma a evitar o fluxo interno de gua e devemser instalados antes da construo da parede de concreto.

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Como drenagem profunda h drenos subhorizontais profundos de tubos deplsticos drenantes de 38 a 50mm (1 a 2) de dimetro. Estes tubos so envoltospor tela de nylon #60 ou por BIDIM OP20 que devem ser especificadas em funo do

tipo de solo (para se evitar a colmatao dos drenos em solos argilosos). So drenoslineares embutidos no macio em perfuraes no solo de 63 a 100mm (2 a 4) eseus comprimentos se situam normalmente entre 6 e 18m (Figura 14).

Figura 14. Drenos subhorizontais profundos (Zirlis et al., 1999).

A drenagem superficial pode ser realizada por drenos atrs e adjacentes aorevestimento de concreto. Podem ser utilizados drenos tipo barbacs e drenos deparamento. O dreno tipo barbac ilustrado na Figura 15. Compreende umaescavao de uma cavidade com cerca de 40x40x40cm, preenchida com materialarenoso ou brita, ligada a um tubo de PVC drenante, partindo de seu interior parafora do revestimento com inclinao descendente. Trata-se de uma drenagempontual.

O dreno de paramento formado por uma calha plstica ondulada revestidapor manta geotxtil numa escavao de 10x30cm, na direo vertical da crista at op do talude. Aflora na canaleta do p, sendo considerado um dreno linear eficiente erecomendvel para projeto (Figura 16).

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Figura 15. Drenagem superficial com barbac (adaptado de Hachich et al., 1999).

Figura 16. Drenagem superficial com dreno do paramento (Zirlis et al., 1999).

As canaletas de crista (Figura 17) e p, bem como as escadas de descidadgua so moldadas in loco e revestidas por concreto projetado.

Quanto aos aspectos executivos, ressalta-se que boa parte dos problemasverificados em obras de conteno est relacionada com deficincias de drenagem.Tidas geralmente como intervenes auxiliares, as obras de drenagem so toimportantes quanto a estrutura em si. Recomenda-se, durante a fase de projeto, a

determinao das posies e fluxos do lenol fretico para o correto ajuste dosistema de drenagem. Snow e Cotton (2000) apresentaram uma discusso sobre as

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consideraes tcnicas no projeto de sistemas de drenagens, em escavaesgrampeadas.

Outro problema comum das obras de conteno consiste na falta de

manuteno. preciso checar, por exemplo, se as canaletas do sistema dedrenagem esto trincadas, se a gua est correndo por ali, se h muito sujeira e seos barbacs esto em bom estado e/ou desobstrudos. Cuidar da proteo natural ouartificial outro item importante de manuteno. A vegetao, por exemplo, protegea superfcie do terreno contra a eroso e dificulta a penetrao de guas pluviais nosolo.

Figura 17. Canaletas de crista em estruturas de solo grampeado (Ingold, 2000).

tambm conveniente executar uma pequena ficha, com o prprioparamento, abaixo do nvel final da escavao, evitando a possibilidade decarreamento de finos por ao de infiltrao de gua, alm de manter o soloconfinado atrs do paramento. Garante-se assim a estabilidade no p do talude emsolo grampeado. A profundidade da ficha (f) depende essencialmente da qualidadedo terreno, bem como da geometria do paramento. Para efeito de projeto, pode-seadotar f=0,20m para alterao de rocha e f=0,40m para solos em geral (Lima Filho,2000).

No existe at o presente momento normalizao brasileira que regulamentea execuo de estruturas em solo grampeado. Dias (1992) apresenta uma sugestode procedimentos bsicos para a execuo de estabilizao de taludes com sologrampeado, estruturado nos moldes da Associao Brasileira de Normas Tcnicas(ABNT), com a finalidade de subsidiar a elaborao de uma futura norma sobre oassunto. O manual tcnico publicado pela GeoRio (Ortigo e Sayo, 2000) sugereinmeras recomendaes para projetos em solo grampeado. Outras recomendaes

foram publicadas em Clouterre (1991 e 2002), Byrne et al. (1998), Gerscovich et al.(2002), Pitta et al. (2003), Lazarte et al. (2003) e Tan e Chow (2004).

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2.1.5.Aplicao da tcnica no exterior

A primeira construo na Frana foi realizada em Versalhes em 1972.Consistiu numa estrutura temporria com alta densidade de grampos curtos, comcomprimentos de 4 a 6m. O solo era constitudo de arenito de Fontainbleau (=33o a40o e c=20kPa). O espaamento entre grampos foi de 70cm. Os reforos foraminjetados em furos de cerca de 100mm de dimetro em talude de 70o de inclinao(Figura 18). Grandes estruturas em solo grampeado na Frana foram realizadas emMontpellier (1985) e na construo da linha do trem de grande velocidade TGV (em1990) (Clouterre, 1991). As Figuras 19a e 19b ilustram estas obras.

Figura 18. Primeira estrutura em solo grampeado na Frana (Clouterre, 1991).

Em 1972, nos Estados Unidos, foi realizada uma escavao de 13,7m deprofundidade, gerando 2.140m2 de talude vertical a ser contido. O solo eracaracterizado por sedimentos medianamente compactos a compactos de areia fina e

silte (=36o

a 40o

e c=20kPa). Sendo uma obra pioneira, um grande nmero deinstrumentos e estudos foram executados (Zirlis e Pitta, 1992). Mais recentemente,Armour e Cotton (2003) fizeram um relato dos avanos e da experincia americanaem solo grampeado nos ltimos 15 anos, descrevendo aspectos interessantes, taiscomo a utilizao de grampos subverticais em reas densamente construdas.

O primeiro experimento em grande escala na Alemanha (Stocker et al., 1979)foi uma construo usando grampos injetados que foram carregados at a rupturapor uma sobrecarga no topo da parede da estrutura. O desenvolvimento da tcnica

neste pas tem sido liderado pelo especialista Karl Bauer em associao com oInstitut fur Bodenmechanik und Felsmechanik (IBF), da Universidade de Karlsruhe,

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com o suporte financeiro do Ministrio de Pesquisa e Tecnologia. Em quatro anos deprograma, com incio em 1975, oito programas de instrumentao de obras em sologrampeado foram realizados e analisados (Stocker et al., 1979). Em 1981, mais de

20 projetos foram desenvolvidos com sucesso, confirmando a viabilidade tcnica eeconmica de estruturas em solo grampeado (Gssler e Gudehus, 1981). Gssler(1990) relatou a execuo de obras em solo grampeado com 23m de altura.

(a) Montpellier (H=21m) (b) TGV (H=28m)

Figura 19. Estruturas grampeadas na Frana (Ortigo e Palmeira, 1992).

Shen et al. (1981) relataram a execuo de inmeras obras em sologrampeado, a partir de 1976, em diversas condies de solo no oeste do Canad.Resultados da pesquisa e monitoramento de uma estrutura em solo grampeado,incluindo ensaios em centrfuga, modelagem numrica e instrumentao de campoforam publicados no seu trabalho. Outros resultados experimentais com a realizaode ensaios em centrfuga podem ser vistos nos trabalhos de Vucetic et al. (1993),Zornberg et al. (1997) e Allersma e Bartsch (2004).

O solo grampeado atualmente, uma tcnica tambm bastante difundida no

continente Asitico, especialmente no Japo. Powell e Watkins (1990) demonstrarama eficincia da tcnica de solo grampeado em diversas obras em Hong Kong. Oscasos estudados comprovaram a viabilidade econmica da tcnica paraestabilizao de taludes naturais, nos quais os grampos podem ser instalados semgrandes perturbaes do macio de solo. O emprego freqente desta tcnica, emHong Kong, est documentado em HKIE (2003).

Barley (1993) reportou sete casos de obras em solo grampeado realizadas naGr-Bretanha, entre os anos de 1985 e 1991. A tcnica foi utilizada para a

estabilizao de taludes naturais ou resultantes de processo de escavao. Hall

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(1995) relatou aspectos positivos nas construes de estruturas em solo grampeadono que diz respeito ao prazo e ao custo da obra.

Uma coletnea com os parmetros de projetos utilizados em obras

internacionais de estruturas em solo grampeado apresentada na Tabela 7.

Tabela 7. Parmetros tpicos de macios grampeados em obras internacionais (Ortigo ePalmeira, 1992; Unterreiner et al., 1995; Bruce e Jewell, 1986 e 1987; Shiu et al., 1997;Abramson et al., 1996)

Talude Grampo

altura L ao furo sh sv hparede

Tipo de material

graus m m mm mm graus m m mmSilte arenoso 80 13,0 6 e 8 25 e 28 - - 1,00 2,00 100

Areia siltosa 80 8,0 12 20 75 - 1,50 1,00 150

90 5,6 a11,6 5,5 a 725,2 e30,3

64 e76 - 0,70 0,70 50 a 100

90 7 6 a 8 30 a 40 - - 1,15 1,00 10090 12 6 25,2 64 - 0,70 0,70 250

Arenoso

70 21,6 6 14 100 20 0,70 0,70 80Aterro/areia

aluvionar/argila 90 12 6 28 crav. 20 0,70 0,70 -

Sedimentos deareia fina e silte

90 11,6 7 e 8,5 25 e 38 100 - 1,22 1,53 50

Xistointemperizado 80 16,5 9 32 56 - 2,00 1,00 100

Siltealuvionar/arenoso /blocos de rocha

90 9,1 7 30 127 - 1,22 1,22 200

90 12 6 28 49 - 0,70 0,70 -Areia Aluvionar

90 11 6 25,2 64 - 0,70 0,70 -Residual 80 13,5 6 a 11 32 100 10 1,00 1,50 100

Xistointemperizado/

Siltito75 12,3 9 30 114 - 1,52 1,52 150

Onde: =ngulo de inclinao do talude; L=comprimento do grampo;ao=dimetro da barrade ao; furo=dimetro do furo do grampo; =inclinao do grampo com a horizontal;sv=espaamento vertical entre grampos; sh=espaamento horizontal entre grampos ehparede=espessura da parede de concreto projetado.

2.1.6.Aplicao da tcnica no Brasil

Obras de solo grampeado tm sido freqentes no Brasil devido adequaodos solos tropicais. Em 1966, a empresa Rdio Perfuraes e Consolidaes aplicou

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concreto projetado com tela metlica para a estabilizao de taludes na barragem deXavantes. Em 1970, a SABESP utilizou o mtodo NATM na construo do tnel deaduo do Sistema Cantareira em So Paulo (Figura 20). Na estabilizao do talude

do emboque, empregaram-se chumbadores curtos, tela metlica e concretoprojetado, aproveitando o sistema utilizado na construo de tneis (Zirlis et al.,1999). A partir de 1972, nos tneis e taludes da Rodovia dos Imigrantes foramexecutadas contenes com chumbadores (perfurados e injetados com calda ousomente cravados a percusso) alm de reticulados de micro-estacas.

0 10m

Figura 20. Conteno de taludes de emboques em 1970; (a) corte; (b) vista (Ortigoe Sayo, 2000).

Desde 1976, estruturas de solo grampeado de at 12m vm sendoconstrudas em So Paulo, com grampos executados em concreto moldado in locoe a face de elementos pr-moldados, com denominao comercial de Rimobloco(Ortigo e Palmeira, 1992). Algumas estruturas em solo grampeado, com face emblocos pr-moldados tipo Terrae e cerca de 7m de altura, so apresentadas porSaramago et al. (2005).

Em Niteri, RJ, foi executado em 1984 um corte de 35m de altura (Figura 21)em solo saproltico de gnaisse, para a implantao de um edifcio. A parte inferior do

corte, com cerca de 18m, foi estabilizada com tirantes. A parte superior, com alturade 17m e inclinao de 75o, foi grampeada com barras de 6 e 9m de comprimento e25mm de dimetro, injetadas com calda de cimento em furos de 90mm (Ortigo etal., 1992a; Ortigo e Sayo, 2000).

Ortigo et al. (1992a) relataram a estabilizao de talude de filito bastantealterado, com 26m de altura e 75o de inclinao, sob a fundao de viadutoferrovirio. Foram adotados grampos de 75mm de dimetro, armados com barra deao de 25mm e injetados com calda de cimento sem presso. A parede de concreto

projetado teve espessura de 50mm (Figura 22).

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Zirlis e Pitta (1992) descreveram 8 casos de obras permanentes em sologrampeado em taludes resultantes de processo de escavao e em taludes naturais.Em todos os casos foram previstos sistemas de drenagem superficial (canaletas,

caixas de passagem e barbacs) e, eventualmente, drenos subhorizontais profundos.

Concretoprojetado

Grampos

9m6m

9m

6m

16 m

14m

12m

16m

14m

17 m

16 m

Concretoprojetado

35 m

ancoragensconvencionais

Figura 21. Escavao estabilizada com grampos e tirantes em Niteri - RJ (Ortigoe Sayo, 2000).

Concretoprojetado

Grampos

0 10 m

10m

20m

25m

26 m

Figura 22. Talude grampeado sob a fundao de viaduto ferrovirio (Ortigo et al.,1992a).

Ainda em 1992 foi realizada a primeira experincia em solo grampeado daGeoRio de carter exclusivamente experimental, representada por uma contenoem solo grampeado com 5m de altura no Morro da Formiga (Figura 23), conformerelatado por Ortigo et al. (1992a) e Ortigo e Sayo (2000).

Solo residualde gnaisse

Filito alterado P U C - R

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5m

Grampos 32mmL=3mfuro 75mmespaamento horizontale vertical 1,5minclinao dos grampos 20

Saprolito degnaisse

Figura 23. Muro experimental no Morro da Formiga (Ortigo e Sayo, 2000).

A Figura 24 ilustra, em planta e seo, a primeira obra projetada e executadapela Fundao GeoRio. A obra, realizada em 1996, constituiu-se em 2.500m2 deestabilizao com solo grampeado em uma encosta da avenida Automvel Clube. Osgrampos tiveram comprimentos de 4 e 6m, com barras de ao de 25mm de dimetro.

4 m

6 m

Aterro

Argila siltosade mdia a dura

construo

construo

H=11 m

Concretoprojetado

Figura 24. Talude grampeado, Av. Automvel Clube (Ortigo e Sayo, 2000).

Vrias obras de conteno com solo grampeado foram executadas emencostas da Linha Amarela (RJ), construda entre 1995 e 1997. Pinto e Silveira(2001) relataram as contenes aplicadas no Lote 2, que incluram 9.380m2 deconstruo em solo grampeado. Neste caso, a soluo foi utilizada para a contenode taludes de corte, que atingiram at 20m de altura em solo residual e rochaalterada (Figura 25). Em muitos casos, esta soluo substituiu a cortina atirantada,sobretudo quando no havia restries quanto deformao na crista do talude. O

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solo grampeado, por no ter barras protendidas, no inibe as deformaes doterreno do mesmo modo que as cortinas atirantadas.

Mureta

Saprolito

Rocha alterada

20m

0 5 m

3 mRocha s

Concretoprojetado 80mm

6 m

8 m

Figura 25. Solo grampeado, Linha Amarela - RJ (Ortigo e Sayo, 2000).

Reis e Costa (2001) aplicaram a tcnica de solo grampeado para contenono p de alguns taludes, devido a algumas instabilizaes localizadas, na obra deimplantao do metr de Braslia, DF.

Azambuja et al. (2001 e 2003) relataram o desenvolvimento de dois projetosde conteno em solo grampeado em Porto Alegre, RS. O primeiro caso descritoapresentou uma escavao tipo caixo com 350m de extenso e alturas variando

entre 3,5m a 11m. O segundo caso apresentou solues com solo grampeado emvrios taludes de at 4m de altura, totalizando 70m de extenso.

Diversos projetos em solo grampeado com revestimento vegetal forampublicados por Gotlieb e Alonso (1997) e Alonso e Falconi (2003). Nesses trabalhos,foram apresentadas solues de estabilizao economicamente mais competitivas,substituindo o revestimento de concreto projetado por vegetao rasteira.

Algumas aplicaes da tcnica de solo grampeado em restauraes ereparaes de muros de arrimos rompidos podem ser vistas em Hosken (2003).

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Pitta et al. (2003), Dcourt et al. (2003a), Lozano e de Castro (2003) e Souzaet al. (2005) relataram diversos casos de obras em solo grampeado no estado deSo Paulo. Nessas obras, a altura do talude em solo grampeado variou entre 2 a

14m e o comprimento dos grampos de 3 a 16m. Foram descritos os procedimentosde injeo e reinjeo dos grampos, assim como, os aspectos da instrumentao dostaludes (com marcos superficiais e inclinmetros), investigaes de campo (ensaiosde arrancamento dos grampos, SPT e SPT-T) e ensaios de laboratrio (cisalhamentodireto e triaxiais).

O histrico do desenvolvimento de solo grampeado no Brasil no perodo 1970a 1994 foi publicado por Ortigo et al. (1993 e 1995). Grande parte da experincianacional em solo grampeado no perodo entre 1983 e 1996 foi publicada em Hachich

et al. (1999). Este trabalho apresenta um banco de dados de parmetros geotcnicosutilizados em 60 obras de estruturas permanentes em solo grampeado. Em 18 casos,foi utilizada uma rotina de clculo. Somente um caso foi instrumentado.

Mais recentemente, em 2003, foi realizado em So Paulo um workshopsobre projeto, execuo, instrumentao e comportamento de obras em sologrampeado. Naquela ocasio foram descritos cerca de 38 casos de obras de sologrampeado (ABMS-NRSP; SINDUSCON-SP, 2003). Em algumas obras, foramexecutados ensaios de arrancamento dos grampos e controle dos deslocamentos daface da escavao com inclinmetros ou marcos superficiais.

Em Junho de 2004, no Rio de Janeiro, ocorreu um evento tcnico sobre o usoda tcnica de conteno em solo grampeado. O objetivo do evento foi discutir osaspectos relacionados a metodologias de investigao e de projeto, alm deapresentar relatos de casos, avaliao de desempenho e patologias (ABMS-NRRJ eCLUBE DE ENGENHARIA-DTG, 2004).

Finalmente, Sandroni e da Silva (2005) apresentaram, na IV COBRAE, umrelato sobre consideraes de projetos em solo grampeado. Adicionalmente, osautores detalharam um caso recente de obra, em Niteri (RJ), onde foram utilizadosmuros de terreno reforados com grampos, tanto em carter provisrio comodefinitivo. Trata-se de uma escavao a meia-encosta, para implantao de umedifcio. O terreno da encosta constitudo por solo residual gnissico, silto-argiloso(com N(SPT) de 25 a 35 golpes nos 20 metros superiores) e, por solo residual jovem,feldsptico, silto-argiloso (N(SPT) entre 30 e 40 golpes, na parte mais profunda). Onvel de gua no foi encontrado pelas sondagens. Na parte dos fundos, o talude

tem altura mxima da ordem de 35 metros. A Figura 26 apresenta a seo tpica dotalude. Detalhes da concepo da instrumentao e monitoramento desta obra so

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descritos por Sar (2007). Resultados de ensaios de arrancamento dos gramposencontram-se publicados nos trabalhos de Proto Silva (2005) e Springer (2006).

Figura 26. Solo grampeado em Niteri - RJ (Sandroni e da Silva, 2005).Um resumo com os parmetros de projetos utilizados em obras nacionais,

para diversos tipos de solos, est ilustrado nas Tabelas 8 a 11. Vale ressaltar que, detodas as obras reportadas nestas tabelas, em menos de 10% houve algum tipo deinstrumentao implementada.

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Tabela 8. Parmetros tpicos de macios grampeados (solos diversos) em obras nacionais(Hachich et al., 1999; Azambuja et al., 2001 e 2003; Pinto e Silveira, 2001; Pitta et al., 2003;Hosken, 2003; Soares e Gomes, 2003; Dcourt et al., 2003a e 2003b; Moraes e Arduino,2003; Lozano e de Castro, 2003, Alonso e Falconi, 2003; Oliveira et al., 2005; Lima Filho etal., 2005; Sandroni e da Silva, 2005)

Talude Grampo altura L ao furo sh sv

hparede Tipo de Materialgraus m m mm mm graus m m mm

90 9,7 5,0 20 - - 1,5 1,5 15090 6,0 4,0 20 - - 1,4 1,0 70Areia Argilosa90 12,0 8,0 20 - - 1,2 1,2 -

Areia Siltosa 90 14,0 8,0 - - - 1,3 1,3 80Mdia 90 10,4 6,3 20 - - 1,3 1,2 100

Mximo 90 14,0 8,0 20 - - 1,5 1,5 150Mnimo 90 6,0 4,0 20 - - 1,2 1,0 70

83 6,5 8,0 20 - - - - 7090 4,7 4,0 20 - - - - 70Argila Arenosa- - 3,5 a 6 20 - - - - -

Mdia 86 5,5 6,0 20 - - - - -Mximo 90 6,5 8,0 20 - - - - -Mnimo 83 4,7 4,0 20 - - - - -

Argila OrgnicaSiltosa 90 4,8

3,0 a6,0 20 - - 1,2 1,0 150

90 13,5 9,0 a13,5 20 - - 1,3 1,4 80

90 12 3,8 a10 20 - - 1,3 1,4 80

90 10,7 8,0 20 - - - - 12090 4,2 8,0 20 - - - - 100

Argila Porosa

90 6,8 a11,84,0 a10,0 16 e 20 - - 1,5 1,5 70

Mdia 90 9,0 8,0 20 - - 1,3 1,3 100Mximo 90 13,5 8,0 20 - - 1,5 1,5 150Mnimo 90 4,2 8,0 20 - - 1,2 1,0 70

75 12,5 3,6 a7,0 20 75 15 2,0 1,5 100

90 7,5 5,0 20 - - - - 70

90 6,0 4,0 a

6,013 a 20 - - 1,3 1,3 80

90 5,1 4,0 20 - - 1,3 1,3 7090 11,0 7,0 20 - - - - 7090 4,0 4,0 20 - - 1,0 1,0 75

Silte Arenoso

90 7,0 6,0 25 - - 1,0 1,0 8090 6,0 4,0 20 - - 1,0 2,1 10090 12,0 10,0 - - - - - -Silte60 7,0 a16,0

6,0 a10,0 25 75 30 1,5 1,5 100

Mdia 85 7,9 5,7 20 75 22,5 1,3 1,4 82Mximo 90 12,5 10,0 25 75 30 2,0 2,1 100Mnimo 60 4,0 4,0 20 75 15 1,0 1,0 70

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hparede Tipo deMaterial

graus m m mm mm graus m m mm85 13,3 8,0 20 - - - - 7074 13,0 8,0 20 - - - - 9080 14,0 8,0 20 - - - - 9090 4,0 10,0 20 - - - - -90 4,0 8,0 20 - - - - 80

74 e90 7,5 8,0 20 - - - - 100

- 3,3 3,0 20 - - - - 7090 7,4 8,0 20 - - - - 10090 6,7 6,0 20 - - - - 10090 5,9 5,0 16 - - - - 7090 7,0 5,0 16 - - - - 7090 6,0 5,0 16 - - - - 7090 7,9 6,0 16 - - - - 7090 7,0 5,0 16 - - - - 7090 7,0 7,0 16 70

Argila Silto-Arenosa

90 5,4 a9,74,0 a9,0 20 - - 1,2 1,2 70

Mdia 88 7,6 6,7 20 - - 1,2 1,2 80Mximo 90 14,0 10,0 20 - - 1,2 1,2 100

Mnimo 74 3,3 3,0 16 - - 1,2 1,2 70

90 7,0 5,0 20 - - 1,5 1,5 8090 10,2 8,0 20 - - 1,5 1,5 7090 8,0 6,0 20 - - 1,2 1,1 7090 8,0 6,0 20 - - 1,2 1,2 70

90 6,0 a9,5 4,0 a 6 20 - - 1,3 1,1 70

60 13,0 7,0 20 - - - - 50 / 7010035 a65 14,2 8,0 20 - - - - 70

90 7,9 8,0 20 - - - - 10090 5,6 4,0 20 - - - - 7080 5,0 6,0 20 - - - - 7090 7,1 6,0 20 - - - - 10090 6,1 5,0 16 - - - - 7090 7,6 4,0 16 - - - - 7090 6,0 5,0 20 - - 1,2 1,2 7090 10,7 8,0 20 - - - - 7084 9,8 4,0 20 - - - - 70

Argila Siltosa

70 e90 8,3 8,0 20 - - - - 100

Mdia 87 8,4 6,1 20 - - 1,3 1,3 76

Mximo 90 14,2 8,0 20 - - 1,5 1,5 100Mnimo 60 5,0 4,0 16 - - 1,2 1,1 70

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graus m m mm mm graus m m mm90 4,5 6,0 20 - - 1,1 1,1 7090 10,0 8,0 20 - - 1,0 1,4 100

75 11,0 5,5 a9,0 20 - - 1,5 1,3 100

90 6,0 4,0 20 - - 1,5 1,5 7090 4,2 6,0 20 - - 1,4 1,3 100

70-90 2,0 a7,5 6,0 20 - - 1,5 1,5 80

90 5,0 5,0 20 - - 1,2 1,3 70

75 7,0 6,0 20 - - 1,2 1,5 70

Colvio

60 6,4 5,0 20 - - 1,2 1,3 70Mdia 83 6,8 5,8 20 - - 1,3 1,4 80

Mximo 90 11,0 8,0 20 - - 1,5 1,5 100Mnimo 60 4,2 4,0 20 - - 1,0 1,1 70


Talude Grampo altura L ao furo sh sv h

parede Tipo deMaterial

graus m m mm mm graus m m mm90 11,0 3,0 a12,0 20 100 -

1,3 a2,0 1,3 a 2,0 120

55 25,0 4,0 25 75 35 2,0 1,5 70

75 17,0 6,0 e9,0 25 90 15 1,5 1,5 150

50 18,5 5,0 20 75 - 2,0 2,0 5060 12,4 5,0 20 75 30 2,0 2,0 5060 12,0 8,5 25 75 30 2,5 2,0 7060 15,0 7,0 20 75 30 2,5 2,5 50

75 9,0 5,0 25 50 15 1,5 1,5 10070 10,7 4,0 25 75 20 1,5 0,8 10070 11,1 6,0 25 75 20 2,0 2,0 7075 10,0 4,0 16 75 15 2,0 1,5 6060 6,0 3,0 20 75 30 1,5 1,5 7080 10,0 5,5 20 75 10 2,0 1,5 5075 11,5 5,5 20 75 15 2,0 1,5 10090 8,5 6,0 20 75 - 1,5 1,5 10070 8,0 5,5 20 75 20 1,5 1,5 7070 8,0 4,0 20 75 20 2,0 1,5 7090 6,0 6,0 25 100 - 1,3 1,5 10090 4,0 3,0 20 100 - 1,5 2,0 70

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90 4,0 3,0 20 100 - 1,5 2,0 70

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graus m m mm mm graus m m mm65 6,0 7,0 20 100 25 1,2 1,2 10060 13,0 6,0 22 - - 1,5 1,3 8070 15,0 5,0 13 - - 2,0 2,0 10070 11,0 4,0 20 - - 1,5 1,5 7090 5,2 3,0 20 - - 1,0 1,0 70

90 6,0 a8,0 3 a 5,8 20 - - 1 a 1,5 1 a 1,570 a100

70 15,0 6,0 20 - - 1,5 1,5 10090 6,5 8,0 20 - - 1,7 1,4 7090 6,0 6,0 20 - - 1,5 1,5 7090 10,5 8,0 20 - - 1,4 1,5 10060 6,0 - - - - - - 7090 7,2 8,0 20 - - 1,6 1,4 10060 8,0 9,0 20 - - 2 2,2 7090 6,0 8,0 20 - - 1,5 1,5 7075 11,4 3,0 a 4,0 20 - - 1,5 1,5 10090 10,0 4,0 25 - - 1,2 1,3 5090 7,0 4,0 25 - - 1,2 1,3 5090 8,0 8,0 20 - - 1,5 1,5 80

90 10,06,0 a10,0 20 - - 1,5 1,5 8090 4,5 3,8 20 - - 1,2 1,1 80

90 5,5 4,0 20 - - 1,2 1,2 10080 8,3 5,0 a 9,0 20 - - 1,3 1,3 -90 6,0 4,0 20 - - 1,5 1,5 5060 4,7 6,0 20 - - 1,2 1,1 70

60 23,0 10,0 a16,0 20 - - 1,5 1,3 -

90 11,0 3 a 8 20 - - 1,2 1,5 7090 4,5 5,0 20 - - 1,3 1,5 10060 4,0 4,0 20 - - 1,2 1,3 7080 2,5 4,0 16 - - 1,1 1,5 8090 3 a 7 4,6 20 - - 1,2 1,2 8090 6,0 4,0 20 - - 2,0 2,0 7090 11,6 6,0 20 - - 1,2 1,3 7070 3 a 6 5,0 20 - - 1,3 1,3 100

80 5,8 a9,3 6,0 20 - - 1,2 1,5 70

90 6,0 3,0 20 - - 1,2 1,5 7090 18,8 9,0 20 - - 1,2 1,2 7080 8,2 4,0 20 - - 1,5 1,5 7090 8,4 6,0 20 - - 1,2 1,2 7065 11,0 8,0 20 - - - - 100

SoloResidual

90 10,5 4 a 11,7 20 1001,7 a1,2

1,7 a1,2 80

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Tabela 11 (continuao). Parmetros tpicos de macios grampeados (solos diversos) emobras nacionais (Hachich et al., 1999; Azambuja et al., 2001 e 2003; Pinto e Silveira, 2001;Pitta et al., 2003; Hosken, 2003; Soares e Gomes, 2003; Dcourt et al., 2003a e 2003b;Moraes e Arduino, 2003; Lozano e de Castro, 2003, Alonso e Falconi, 2003; Oliveira et al.,2005; Lima Filho et al., 2005; Sandroni e da Silva, 2005)



graus m m mm mm graus m m mm85 4,0 2 a 3 20 1,0 a1,2

1,0 a1,2 120

70 8,5 5,5 20 - - - - 10070 9,5 4,0 20 - - - - 50 e 70

80 e 90 8,3 8,0 20 - - - - 10083 10,7 6,0 20 - - - - 70

85 e 90 7,2 10,0 20 - - - - 10090 7,0 6,0 16 7078 9,4 5,5 20 81 22 1,5 1,5 8090 25,0 10,0 25 100 35 2,5 2,5 15050 2,5 3,0 13 50 10 1,0 0,8 50

SoloResidual

80 30 4,0 a16,0 20 75 11 1,5 1,0 120

Mdia 78 10 6 20 80 20 1,5 1,5 80Mximo 90 30 16 25 100 35 2,5 2,5 150Mnimo 50 3 3 12,5 50 10 1,0 0,8 50

Onde: =ngulo de inclinao do talude; L=comprimento do grampo;ao=dimetro da barrade ao; furo=dimetro do furo do grampo; =inclinao do grampo com a horizontal;sv=espaamento vertical entre grampos; sh=espaamento horizontal entre grampos ehparede=espessura da parede de concreto projetado.

2.1.7.Vantagens e limitaes do solo grampeado

As principais vantagens da tcnica em solo grampeado, que incentivaram odesenvolvimento nas ltimas trs dcadas, so as seguintes:

1. Baixo custo. Em escavaes de cerca de 10m de profundidade, atinge-se de10% a 30% de economia em relao s cortinas atirantadas (Bruce e Jewell,1986). Dringenberg e Craizer (1992) mostram uma reduo, em torno de 20%nos custos, relativamente a outras modalidades de conteno. Estabilizaesem solo grampeado demonstram serem bastante atraentes, principalmentecomo estruturas com limitao de altura ou onde possvel combinar atcnica com outro tipo de conteno (Myles, 1995). No desenvolvimento deprojetos geotcnicos associados a programas de urbanizao em favelas, atcnica de solo grampeado bastante adotada, pois o menor custo possibilitapara uma determinada verba, um maior nmero de intervenes (Lima Filhoet al., 2005). Na Europa, reporta-se que o custo de execuo de uma obra emsolo grampeado , em geral, 20% inferior ao custo de execuo de cortinas

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atirantadas. Nos Estados Unidos, grampos injetados podem custar de 10% a30% menos que a tcnica de cortina atirantada. A Tabela 12 apresenta umafaixa de valores para a execuo de obras em solo grampeado nos Estados

Unidos (Byrne et al., 1998). Vale ressaltar que o custo para a execuo deuma conteno em solo grampeado funo de vrios fatores, tais como otipo de solo, a acessibilidade ao local, a altura da conteno, o tipo dematerial da face da escavao, o tratamento contra corroso dos grampos e avida til da estrutura (temporria ou permanente).

Tabela 12. Custo mdio para execuo de solo grampeado nos EUA (Byrne et al.,1998)

Estruturas Custotemporrias U$200 U$300 / m2 permanentes U$300 U$600 / m2

Em comparao com a tcnica de micro-estacas em solos homogneosarenosos, a tcnica de solo grampeado mostra-se mais econmica. Bruce eJewell (1986) concluem que, para uma mesma geometria do talude, em soloarenoso, a densidade de incluses horizontais (grampos horizontais) bemmais reduzida que a de incluses verticais (micro-estacas). Comparaescom a tcnica de solo reforado mostram que estruturas em solo grampeadopodem apresentar custos menores (Ingold, 1995).Tozatto (2000), em estudos sobre 7 estruturas de conteno de baixa altura(H=3m), aponta a soluo em solo grampeado, como sendo bastanteatraente, com custo superior apenas ao da soluo de muro de gravidade emsolo-cimento (Figura 27);

Figura 27. Classificao em ordem crescente de custos das estruturas deconteno estudadas (Tozatto, 2000).

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2. Adaptabilidade s condies locais. Devida utilizao de equipamentos depequeno e mdio porte, que permitem a execuo do solo grampeado emlocais de difcil acesso (Moraes e Arduino, 2003; Soares e Gomes, 2003;

Erhlich, 2003; Lima Filho et al., 2005). Em grampos injetados, as perfuraesso realizadas com equipamentos pesando entre 50 e 1000 kgf (Zirlis e Pitta,1992);

3. Flexibilidade. Estruturas em solo grampeado so flexveis e compactas,apresentando adequada resistncia a esforos dinmicos.Conseqentemente, esta tcnica mostra-se interessante em regies sujeitasa terremotos (Shen et al., 1981);

4. Reduo da quantidade de equipamentos e materiais de construo. A

execuo de solo grampeado requer apenas o uso de equipamentos leves deuma mquina para escavao de terra, uma mquina perfuradora e umequipamento de injeo. A bancada para o posicionamento do equipamentode perfurao/cravao deve ter pelo menos 6m de comprimento (Bruce eJewell, 1987);

5. Rapidez de construo. Os trabalhos de escavao, perfurao e injeopodem ser realizados simultaneamente em posies diferentes da frente detrabalho;

6. Adaptabilidade a solos heterogneos. Apesar da utilizao dominante datcnica em solos homogneos, uma estrutura em solo grampeado pode serexecutada em solos heterogneos, observando-se que a densidade,espaamento, orientao e comprimento dos grampos variar conforme aresistncia. Experincias bem sucedidas tm sido reportadas em taludesgrampeados em solos residuais (Sigourney, 1996; Wong et al, 1997; Pinto eSilveira, 2001; Tozatto et al., 2001; Bernardes et al., 2004; Sayo et al.,2005);

7. Possibilidade de ajuste do projeto. Com o avano das escavaes e oconhecimento do material exposto durante a escavao, o sistema de sologrampeado permite adaptaes do projeto. Essa dinmica do projeto em meio obra , talvez, um dos grandes mritos do sistema de conteno em sologrampeado (Azambuja et al., 2001);

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Por outro lado, a tcnica de solo grampeado apresenta certas desvantagens,tais como :

1. Movimentaes lateral e vertical inerentes tcnica. Deslocamentos laterais e

verticais constituem uma limitao que particularmente importante em reasurbanas devido presena de estruturas vizinhas. Em geral este limite de0,30% a 0,50%H, onde H a altura da escavao. Em casos onde estasdistores so inaceitveis, o projeto pode incluir ancoragens pr-tencionadasno topo do talude em solo grampeado. Devem-se medir os deslocamentos emtodas as fases de construo e os manter dentro dos limites de tolerncia pr-definidos;

2. Uso no recomendado em solos abaixo do nvel dgua, tendo em vista a

dificuldade de escavao. Neste tipo de situao pode-se manter o NArebaixado, no entanto a presena do NA a posteriori poderia acarretar aproblemas de instabilidade do talude, assim como, de durabilidade dosgrampos;

3. Uso pode ser dificultado em certas condies de solo: areias sem coesoaparente, ou em solos contendo uma alta porcentagem de argila, onde o teorde umidade poderia aumentar depois da construo, devido ao possvelingresso de gua que acarretaria uma perda da resistncia do solo e,conseqentemente, uma significativa reduo da resistncia ao cisalhamentosolo/grampo (Bolton e Stewart, 1990; Davis e Morgan, 2005). Um decrscimonos valores de resistncia ao cisalhamento na interface solo-grampo pode setornar evidente se, depois da construo, o solo se tornar saturado (Schlossere Unterreiner, 1990). Em solos no-coesivos, no possvel garantir aestabilidade de escavaes verticais (estas escavaes, com cerca de 1 a 2mde altura, devem se manter estveis por um ou dois dias, em mdia). Aeficcia do solo grampeado pode no ser comprovada em solos argilosos demenor consistncia, com N(SPT) inferior a 10 golpes, pela dificuldade de semanter a face da escavao estvel antes da execuo do concreto projetado(Clouterre, 1991);

4. Vida til em ambientes agressivos ou sujeitos fluncia. Considerando tantoestruturas temporrias quanto permanentes, particular ateno deve ser dadaao tempo que os grampos sero utilizados em solos corrosivos (ambientesagressivos) e para movimentos a longo prazo na estrutura, particularmente

associado ao fenmeno de creep nos solos. Em argilas moles, com LLmaior que 20% e resistncia no-drenada (Su) menor que 50kPa, no se

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indica este tipo de soluo por causa de possveis movimentaesassociadas de fluncia (Abramson et al., 1996). Entretanto, em estruturastemporrias, a aplicao da tcnica de solo grampeado pode ser eficiente em

solos moles (Oral e Sheahan, 1998; Sheahan, 2000).

2.1.8.Comparao com outros sistemas de estabilizao

solo grampeado x micro-estacasO sistema de reforo por micro-estacas consiste na criao de um bloco

monoltico rgido de solo reforado, o qual se estende at uma determinadaprofundidade abaixo da superfcie de ruptura. O sistema formado por um conjuntode estacas de pequeno dimetro com inclinaes variadas, introduzidas no solo a fimde produzir no terreno uma massa de solo reforada, a qual suporta a zona semreforo semelhante ao mecanismo do muro de peso (Bruce e Jewell, 1986).

A principal diferena entre os dois sistemas est no fato de que ocomportamento das micro-estacas significativamente influenciado pelo arranjogeomtrico dos reforos (Figura 28).

(a) solo grampeado (b) estaca-razFigura 28. Comparao entre solo-grampeado e estaca-raz (Mitchell e Villet, 1987).

solo grampeado x terra armadaUma comparao entre as duas tcnicas mostra grandes similaridades na

geometria, no comportamento global e em algumas premissas de projeto, mastambm indicam algumas importantes diferenas.

Solo grampeado uma tcnica de reforo in situ do solo, com escavaes

em sucessivas etapas. Terra armada uma tcnica de reforo de aterros, onde aestrutura reforada construda em sucessivas fases de baixo para cima. Desta

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maneira, existem diferenas entre as duas tcnicas no desenvolvimento dosdeslocamentos e deformaes, assim como nas tenses desenvolvidas no solo paraa mesma geometria dos reforos.

Durante as sucessivas fases de escavao, o solo grampeado (atrs daparede) sujeito descompresso lateral e a recalques. Como resultado, no final daconstruo ocorre um leve desaprumo da face e os deslocamentos horizontais everticais so, em geral, mximos no topo da escavao. Ao contrrio, em paredes deterra armada, os deslocamentos laterais no p da parede aumentam durante assucessivas fases de reaterro devido descompresso das camadas inferiorescausada pelo peso do solo. O resultado que, durante a construo, pequenasdeformaes ocorrem na base da estrutura onde os deslocamentos horizontais sero

mximos. A Figura 29 ilustra a regio das deformaes mximas nas duasestruturas.

solo grampeado terra armadaFigura 29. Deslocamentos horizontais mximos em estruturas de solo grampeadoe terra armada (Byrne et al., 1998).

Com relao rigidez dos reforos, em estruturas em solo grampeado, oselementos de reforo podem resistir a esforos de trao, assim como, a momentosfletores. A capacidade para resistir a momentos fletores depender da rigidez dogrampo a qual geralmente maior em grampos injetados do que em gramposcravados. A mobilizao dos momentos fletores e esforos cisalhantes nas barrasdependem de alguns parmetros: rigidez do elemento de reforo (grampo),

deformaes e deslocamentos na massa de solo reforada e orientao dos

hmx

hmx

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grampos. Ao contrrio, na terra armada, as tiras de reforo so completamenteflexveis e ope-se apenas a esforos de trao (Schlosser, 1982; Bastick, 1990).

Com relao natureza do solo, em reforos com terra armada, o tipo de solo

do reaterro um solo granular, homogneo, com predominncia de partculas dedimetro reduzido. Seu teor de umidade mantido controlado e com valoresrelativamente baixos. Ao contrrio, em paredes de solo grampeado, o solo aqueledo terreno natural. Muitas vezes so heterogneos, apresentando teor de umidadeelevado (Schlosser, 1982).

Com relao s similaridades entre as duas tcnicas, deve-se citar: O elemento de reforo introduzido no solo sem pr-tenso; as foras

desenvolvidas nos reforos surgem quando da ocorrncia de deformaes no

solo; As foras desenvolvidas nos reforos so sustentadas pelo atrito entre o

solo e o elemento de reforo; A face de ambas as estruturas (concreto projetado para solo grampeado e

elementos pr-fabricados para terra armada) no apresentam funo estrutural; As estruturas em solo grampeado e terra armada so sistemas

consistentes e flexveis. Por esta razo, elas oferecem vantagens em situaesde terremotos. Em ambas as estruturas, verifica-se uma alta resistncia dasmesmas em relao a esforos dinmicos (efeitos ssmicos) (Choukeir et al.,1997; Jones, 1998; Tufenkjian e Vucetic, 1992).

solo grampeado x cortina atirantadaPodem-se citar algumas comparaes entre as duas tcnicas, tais como: As ancoragens so tencionadas aps a instalao no terreno e idealmente

evitam os movimentos na estrutura. Em contraste, estruturas em solo grampeado

no so pr-tensionadas e requerem uma pequena deformao no solo paratrabalharem. Sendo assim, os mecanismos de transferncia de carga tambmapresentam diferenas marcantes, conforme mostra a Figura 30. Basicamente,os grampos so intervenes com um trabalho inicial passivo, enquanto ostirantes comeam a trabalhar ativamente. Ao contrrio do preconizado na teoriaclssica de empuxos de terra, os termos ativo e passivo referem-se formade mobilizao dos esforos nos grampos.

Os grampos esto em contato com o terreno em todo o seu comprimento

(tipicamente de 3 a 10m) enquanto que as ancoragens transferem a carga aolongo do comprimento de ancoragem;

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A densidade de grampos tipicamente mais elevada que a de tirantes(1 grampo a cada 0,5 a 5m2);

As cargas elevadas aplicadas nos tirantes durante a execuo exigem a

instalao de placas de ancoragens para evitar o puncionamento. Nos gramposso colocados, eventualmente, pequenos suportes apenas (placas metlicas);

Os tirantes so geralmente mais longos (15 a 45m) que os grampos edeste modo, necessitam de equipamentos mais pesados;

A cortina atirantada apresenta um maior grau de confiabilidade em funoda fixao de critrios para execuo e controle atravs de ensaios aos quais ostirantes devem ser submetidos (NBR 5629/96). No caso de solo grampeado,rarssimas vezes os grampos so testados e, quando o so, o nmero de ensaios insignificante em relao rea estabilizada (Falconi e Alonso, 1996);

Zona passiva

Zonaativa

RevestimentoConcretoarmadomx T

Ancoragens

Cortina Atirantada Solo GrampeadoFigura 30. Mecanismos de transferncia de carga (Ortigo e Sayo, 2000).

Maiores detalhes sobre as diferenas conceituais e a prtica de execuo decontenes de taludes com tirantes ou grampos, podem ser vistos no trabalho deDias et al. (2006).

Estruturas mistasEstruturas mistas so estruturas de conteno nas quais o reforo do solo in

situ combina a tcnica de solo grampeado com outros mtodos de conteno(cortina atirantada, muros de peso, terra armada, sistemas de contraventamento,etc.). A Figura 31 ilustra alguns exemplos tpicos.

Em geral, o objetivo de uma estrutura mista limitar os deslocamentoslaterais do macio reforado ou a instabilidade em estruturas de altura elevada.

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Podem ser utilizadas em casos de alturas de escavao elevadas ou quando seconfronta com problemas de instabilidade devido presena de fluxo dgua.

(a) 1 tirante + grampos (b) 3 tirantes + grampos

(d) 2 tirantes + grampos (d) 2 tirantes superiores + grampos

Figura 31. Estruturas mistas (Bastick, 1990; Clouterre, 1991).

2.1.9.Durabilidade de estruturas grampeadas

A corroso um dos mais importantes fenmenos associados durabilidadede obras em solo grampeado. Em estruturas permanentes, a proteo contra o efeitode corroso nos grampos deve ser considerada. Algumas medidas podem e devemser tomadas para a proteo das barras de ao (grampos) da corroso:

Aumento da seo dos grampos;

Proteo com pintura ou revestimentos especiais; Proteo com separadores/obstculos de plsticos;

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A tcnica mais comum para combater o processo de corroso nos grampos o aumento da seo transversal dos mesmos. Esta tcnica eficiente apenas paraos tipos de aos usados em grampos submetidos corroso uniforme e no num

processo de corroso concentrado (Turner, 1999). As recomendaes do ProjetoClouterre (Schlosser et al., 1992) indicam as espessuras extras em funo do tempode vida til da estrutura (Tabela 13). O projeto ressalta que outros aspectos devemser considerados, tais como: tipo de solo, resistividade do solo, teor de umidade, etc.Outras recomendaes para combater a corroso de grampos podem soencontradas em Shiu e Cheung (2002).

Tabela 13. Espessuras extras em funo do tempo de vida til da estrutura (Schlosser et al.,

1992) Tempo de vida tilClasse 18 meses 1,5 at 30 anos 30 a 100 anos

IV 0 2mm 4mmIII 0 4mm 8mmII 2mm 8mm proteo plsticaI proteo plstica obrigatria

Outro procedimento empregado para combater a corroso a utilizao demateriais sintticos e compostos, tais como plsticos reforados por fibras (FRP

Fibre reinforced plastics), barras de plstico reciclvel (Ortigo, 1996; Loehr et al.,2000; Sommers et al., 2002) ou a utilizao de grampos com fibras de polipropileno(Magalhes, 2005; Leite, 2007). Estes materiais so imunes corroso por umagrande maioria de agentes agressivos.

As barras de FRP so produzidas por um processo denominado pultruso eo produto final apresenta grande resistncia trao (at trs vezes a do ao), baixopeso especfico, mas o custo em geral superior ao do ao. O uso do plsticoreforado s recomendado em meio ambiente de extrema agressividade, o queno ocorre em geral no Rio de Janeiro (Ortigo e Sayo, 2000).

Os grampos executados com fibras de polipropileno so formados a partir deuma mistura de argamassa (cimento, gua, areia e aditivo) reforada com fibras depolipropileno. Estes elementos representam uma alternativa interessante do ponto devista econmico, uma vez que apresentam resistncias ao arrancamento da ordemde praticamente 50% das observadas para os grampos convencionais (Magalhes,2005; Leite, 2007).

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