ESCAVAÇÕES EM
PERÍMETRO URBANO
Enga Geotécnica, D.Sc. Bianca Lobo
Milititsky Consultoria Geotécnica
Demanda crescente de construção de subsolos
cada vez mais profundos em grandes centros
urbanos;
Enormes desafios de segurança e exequibilidade,
previsão e remediação dos possíveis efeitos sobre
as construções vizinhas;
ESCAVAÇÕES EM PERÍMETRO
URBANO
1 - Introdução
2 – Variáveis desconhecidas: Identificação do
problema
3 – Escolhas: Decisões de projeto
4 - Projeto
5 - Construção - cuidados e suas implicações
6 - Efeitos nas Edificações vizinhas
7 - Acompanhamento e Instrumentação da obra
8 - Recomendações
ESCAVAÇÕES EM PERÍMETRO
URBANO
1 - INTRODUÇÃO
Ressalta-se a complexidade envolvida na solução de
problemas desta natureza, envolvimento de
profissionais com várias especialidades, comunicação
permanente, tomada de decisões imediatas ao ser
constatado falha construtiva, risco ou mau
desempenho da estrutura.
Conhecimentos geotécnicos são essenciais
(empuxos, estabilidade da escavação e experiência).
1 - Introdução
2 – Variáveis desconhecidas: Identificação do
problema
3 – Escolhas: Decisões de projeto
4 - Projeto
5 - Construção - cuidados e suas implicações
6 - Efeitos nas Edificações vizinhas
7 - Acompanhamento e Instrumentação da obra
8 - Recomendações
ESCAVAÇÕES EM PERÍMETRO
URBANO
2 - IDENTIFICAÇÃO DO PROBLEMA
Identificação das reais características do
problema a resolver:
Solo: natureza das camadas, resistência, estado
inicial de tensões, permeabilidade, presença de água,
eventual contaminação, presença de obstruções
naturais (matacões), entre outros;
Interferências: estruturas enterradas, fundações,
canalizações e elementos enterrados
Condições das edificações e serviços vizinhos;
Contaminação do solo.
Resultados de Sondagens – Escavação/Porto Alegre - RS
Nível de Tensão
2 - IDENTIFICAÇÃO DO PROBLEMA
1 - Introdução
2 – Variáveis desconhecidas: Identificação do
problema
3 – Escolhas: Decisões de projeto
4 - Projeto
5 - Construção - cuidados e suas implicações
6 - Efeitos nas Edificações vizinhas
7 - Acompanhamento e Instrumentação da obra
8 - Recomendações
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URBANO
4 - DECISÕES DE PROJETO
Decisões fundamentais a serem tomadas peloprofissional responsável, fruto das condiçõese circunstâncias de cada caso Tipo de estrutura de contenção e método
construtivo (prática regional, equipamentosdisponíveis, condições de solo e água, espaçodisponível, vizinhança, custos, prazos executivos,etc)
Escolha da forma de implantação, baixo para cimaou cima para baixo, “bottom-up” ou “top-down”
Solução de fundações para as cargas estruturaisinternas
Contenção da água no período construtivo edurante a vida útil da obra (subpressão)
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
Sistema cima para baixo (top down)
Exemplo: obra de pequena extensão, com 3 subsolos, sem apossibilidade de uso de tirantes.
Contenções com estacas hélice continua secantes para permitir aexecução até a profundidade necessária, pela presença de solos dealta resistência em profundidade inferior à de implantação do 3ºsubsolo, armadas com perfis metálicos I
Execução parcial da estrutura na periferia serviu de suportedurante a escavação. Feita escavação parcial até o nível do primeirosubsolo, foi concretada parte da laje formando um escoramentogeral nesta cota
Após realizou-se escavação até a cota de implantação do 3º subsolo,com berma calculada para não permitir grandes deslocamentos dosvizinhos com fundações superficiais (prédio com 5 pavimentos).Foram executadas as fundações em sapatas da obra e iniciada aestrutura do prédio
Após completar sua construção e apoio das contenções as bermasforam retiradas
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
2 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
2 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
Sistema cima para baixo (top down)
Vantagem de não utilizar tirantes
Desvantagens: escavação abaixo das lajes ou da
estrutura, acuidade executiva necessária para a
instalação das fundações e pilares a partir do nível
original - dificuldades construtivas importantes
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
Sistema de baixo para cima (bottom up)
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
Sistema “top-down” – desejável a utilização de elemento
único como fundação dos pilares centrais
Típica a utilização de estacas escavadas de grande seção únicas
(estacões) por pilar ou “barretes”
Alternativamente pode ser utilizado elemento central executado
do nível original do terreno, implantação dos pilares e posterior
execução de estacas adicionais (tipo raiz, por exemplo) a ser
consolidado em bloco único, no caso das cargas não serem
compatíveis com elemento único central
Dependendo das condições locais de solo e geometria da
escavação as fundações dos pilares centrais (não
coincidentes com os limites da obra) podem ser
executadas a partir do nível original do terreno, ou de
nível intermediário
3 - DECISÕES DE PROJETO
SOLUÇÃO PARA AS CARGAS INTERNAS
Presença de horizontes permeáveis e nível de água elevado pode
condicionar a necessidade de rebaixamento do lençol freático;
Em certas circunstâncias, poços de captação são suficientes para
permitir a implantação da obra
A presença de nível de água pode ser resolvida do ponto de vista
dos efeitos de subpressão com a parede de contenção levada até
profundidade em que seus efeitos sejam mínimos, ou através de
laje de subpressão, ou com elementos tracionados (fundações ou
tirantes), ou drenagem permanente (também com seus efeitos a
serem avaliados quanto às estruturas vizinhas)
Programas de cálculo de percolação - avaliar o efeito da
presença das contenções até níveis diferenciados de
profundidade ou atingindo horizontes impermeáveis
3 - DECISÕES DE PROJETO
CONTENÇÃO DA ÁGUA
1 - Introdução
2 – Variáveis desconhecidas: Identificação do
problema
3 – Escolhas: Decisões de projeto
4 - Projeto
5 - Construção - cuidados e suas implicações
6 - Efeitos nas Edificações vizinhas
7 - Acompanhamento e Instrumentação da obra
8 - Recomendações
ESCAVAÇÕES EM PERÍMETRO
URBANO
A elaboração do projeto envolve: Determinação das solicitações
Avaliação dos efeitos da implantação na vizinhança
Dimensionamento dos elementos das contenções
Elaboração das plantas com especificaçõesconstrutivas
Detalhamento do controle e instrumentação
Verificação da segurança referente aos estadoslimites, ou seja, quanto a todos os mecanismospossíveis de colapso, como mostrado de formaesquemática na figura a seguir
4 - PROJETO
4 – PROJETO
DETERMINAÇÃO DAS SOLICITAÇÕES E
SEGURANÇA
4 – PROJETODIMENSIONAMENTO DO ESCORAMENTO
Escoramento das paredes de contenção:
Metálico (pouco usado no Brasil)
Bermas
Banquetas de solo e tirantes
Elementos de solo grampeado: mobilização deresistência é condicionada a certo deslocamento damassa de solo, os mesmos não são usualmenteutilizados junto a prédios sensíveis
Escoramentos metálicos têm dimensionamentoespecífico de estruturas metálicas, cabendocomentário sobre a necessidade de levar em conta osefeitos de temperatura e que a vinculação dos mesmoscom elementos de concreto da contenção deve terdetalhamento especifico e execução cuidadosa
4 – PROJETODIMENSIONAMENTO DO ESCORAMENTO
Bermas Tratada com o devido cuidado - mobilização do empuxo
passivo na massa de solo pressupõe a existência de volumeconsiderável de material (ver CIRIA, 2003)
Necessária a preservação de geometria (prevenção deerosão e estabilidade)
Tirantes Prática corrente - farta literatura técnica específica
Cuidados específicos no projeto de cada elemento devemincluir a verificação dos comprimentos livres e ancorados,para que o mesmo não se situe dentro da cunha virtual deruptura
Várias abordagens podem ser utilizadas no cálculo -sempre essencial a recomendação de comprovaçãoexperimental dos comprimentos e procedimentosexecutivos
4 – PROJETODIMENSIONAMENTO DO ESCORAMENTO
Posições dos elementos de suporte da parede
devem ser escolhidas de forma a não interferir na
implantação da estrutura da futura edificação
Fundações das estruturas vizinhas e utilidades
identificadas devem ser objeto de cuidados
específicos
Localização das mesmas em projeto e
posicionamento dos tirantes de forma a evitar as
interferências
4 – PROJETOMÉTODOS DE ANÁLISE
Dentre os métodos de análise, podem ser
utilizados: Métodos de equilíbrio limite
Métodos usando simulação de viga com apoio elástico
(subgrade-reaction)
Métodos de elementos finitos e diferenças finitas
4 – PROJETOMÉTODOS DE ANÁLISE
Método de Cálculo
gb K0
Su c' , f ' Su c' , f '
Modelos de rigidez não linear (1) (1) (1) (1) (1)
Nota
1. Parâmetros de entrada especiais requeridos dependendo do modelo analitico adotado
Parâmetros do Solo
Tensão
Total
Tensão
Efetiva
Tensão
Total
Tensão
Efetiva
Peso
específico
do solo
Coeficiente
de empuxo
ao repouso
Estado limite
último
Estado limite de
serviço
Resistência ao Cisalhamento
Equilibrio Limite
Reação do Subleito/Elementos
pseudos-finitos
elasto-plástico, modelo Mohr-
Coulomb
Elementos Finitos/Diferenças Finitas
Parâmetros
de rigidez
do solo
4 – PROJETO
No dimensionamento da parede deve-seconsiderar cada etapa da implantaçãocada nível de escavação, cada implantação deescoramento ou tirantes, com a geometriadetalhada de escavação e as ações decorrentesdesta condição (empuxos de solo, água evizinhança) nesta situação devem ser calculados, eo dimensionamento final será aquele quecubra a envoltória em todas as situaçõesverificadas
A condição final de apoio na estrutura deveser objeto de verificação do projetistaestrutural, pelas solicitações que serãotransferidas quando da desativação dosescoramentos ou tirantes.
1 - Introdução
2 – Variáveis desconhecidas: Identificação do
problema
3 – Escolhas: Decisões de projeto
4 - Projeto
5 - Construção - cuidados e suas implicações
6 – Efeitos nas Edificações vizinhas
7 - Acompanhamento e Instrumentação da obra
8 - Recomendações
ESCAVAÇÕES EM PERÍMETRO
URBANO
5 - CONSTRUÇÃO
O planejamento das várias atividades que concorrem
para a implantação de subsolo
A escavação e remoção do solo, sua sequência sincronizada
com a execução dos tirantes ou apoios, as diversas
atividades de execução de tirantes e sua protensão e teste,
com prazos definidos, caracteriza um bom ou mau
andamento dos serviços
Atrasos e interferências nas etapas de efetiva
ativação do escoramento conduzem a aumento nos
efeitos sobre deslocamentos permitidos
Definição e planejamento dos trechos a escavar/cotas
para a implantação dos escoramentos - fundamentais
para o bom andamento da implantação da obra (parte
do projeto)
5 – CONSTRUÇÃO
ESTACAS SECANTES
5 – CONSTRUÇÃO
PERFIL PRANCHADO
5 – CONSTRUÇÃO
PERFIL PRANCHADO
5 – CONSTRUÇÃO
PERFIL PRANCHADO
5 – CONSTRUÇÃO
PAREDE DIAFRAGMA
Estruturas tipicamente moldadas in loco em lamelas
com largura usual de 2,50 m e espessura de 0,3 a 1,2 m
5 – CONSTRUÇÃO
PAREDE DIAFRAGMA
5 – CONSTRUÇÃO
PAREDE DIAFRAGMA
5 – CONSTRUÇÃO
PAREDE DIAFRAGMA
5 – CONSTRUÇÃO
Milititsky (2012) ressalta a importância do controle
dos aspectos construtivos de cortinas, relatando que os
casos históricos de acidentes de contenções em
paredes diafragma e cortinas de estacas
justapostas são tipicamente associados a
dificuldades de concretagem e falta de
estanqueidade das juntas. O colapso de contenções
é raramente associado a erros na determinação dos
esforços ou dimensionamento de cortinas
propriamente ditas.
1 - Introdução
2 – Variáveis desconhecidas: Identificação do
problema
3 – Escolhas: Decisões de projeto
4 - Projeto
5 - Construção - cuidados e suas implicações
6 – Efeitos nas Edificações vizinhas
7 - Acompanhamento e Instrumentação da obra
8 - Recomendações
ESCAVAÇÕES EM PERÍMETRO
URBANO
6-EFEITOS NAS EDIFICAÇÕES
VIZINHAS
O sistema construtivo das contenções, suascaracterísticas de rigidez, etapas e cuidados naimplantação, afetam diferentemente osdeslocamentos provocados na vizinhança:
Elementos cravados → vibrações;
Cortinas de estacas escavadas justapostas → solos granulares abaixo NA ou em argilas moles → perda de solo;
Cortinas ancoradas com tirantes: tempo decorrente entre a escavação, a implantação dos tirantes e a sua protensão→ efeito marcante nos deslocamentos provocados;
Cortinas com bermas como elemento de estabilização: proteção contra a erosão, e a infiltração da água da chuva, para se evitar problemas de deslocamentos excessivos ou a instabilização da contenção.
6-EFEITOS NAS EDIFICAÇÕES
VIZINHAS
Controle e acompanhamento durante a
implantação é elemento essencial para a
comprovação das premissas de projeto,
verificação do desenvolvimento da obra e
segurança da mesma
O monitoramento de desempenho de estruturas
adjacentes às escavações deve ser realizado
através de controle de recalques, controle de
verticalidade, controle de fissuras e quantificação
dos danos
6-EFEITOS NAS EDIFICAÇÕES VIZINHAS
CONTROLE DE RECALQUES
Tão importante quanto o valor absoluto dos recalques
medidos é a sua velocidade de ocorrência:
Milititsky (2000) cita os valores de velocidade e seus
riscos associados, como orientação geral:
- até 50 /dia: seguro.
- até 80 a 100 /dia e atenuando: razoável, usual.
- entre 100 e 200 /dia e constantes: necessária a
adoção de medidas corretivas no processo executivo,
cautela e aumento da regularidade de medidas.
- acima de 200 /dia: situação de urgência, reaterro ou
adoção de medidas cautelares.
- acima de 400 /dia: emergência e risco de acidente.
1 - Introdução
2 – Variáveis desconhecidas: Identificação do
problema
3 – Escolhas: Decisões de projeto
4 - Projeto
5 - Construção - cuidados e suas implicações
6 – Efeitos nas Edificações vizinhas
7 - Acompanhamento e Instrumentação da
obra
8 - Recomendações
ESCAVAÇÕES EM PERÍMETRO
URBANO
7- ACOMPANHAMENTO E
INSTRUMENTAÇÃO DA OBRA
Controle e o acompanhamento durante a implantação é elemento essencial para a comprovação das premissas de projeto, verificação do desenvolvimento da obra e segurança da mesma
A observação dos dados de instrumentação, ensaios nos elementos ancorados e controle de fissuras são essenciais para a prevenção de acidentes;
Permitem a adoção de medidas corretivas a tempo de não comprometer o desempenho da estrutura
Piezômetros, Inclinômetros, Células de carga;
Ferramentas numéricas de análise aliado aos resultados da instrumentação da obra, se constitui em valioso auxilio e entendimento do real comportamento das contenções, contribuindo para o aperfeiçoamento de procedimentos e técnicas construtivas.
1 - Introdução
2 – Variáveis desconhecidas: Identificação do
problema
3 – Escolhas: Decisões de projeto
4 - Projeto
5 - Construção - cuidados e suas implicações
6 – Efeitos nas Edificações vizinhas
7 - Acompanhamento e Instrumentação da obra
8 - Recomendações
ESCAVAÇÕES EM PERÍMETRO
URBANO
Não existem critérios absolutos de aceitabilidade ou
segurança quanto a recalques admissíveis decorrentes
de escavações, nem de velocidade de recalques
seguros, mas indicações são feitas e podem servir de
recomendação inicial
É de absoluta importância a comunicação permanente
entre todos os participantes, especialmente na etapa
de implantação dos serviços, e da tomada de decisões
imediatas ao ser constatado falha construtiva ou
sinalização de risco ou mau desempenho no
acompanhamento do desenvolvimento dos serviços
8- RECOMENDAÇÕES
(MILITITSKY, 2013)
A instrumentação disponível, nem sempre utilizada
na rotina de engenharia, é extremamente importante
no acompanhamento das etapas construtivas, seja
para a confirmação das premissas de projeto, seja
para fornecer dados essenciais sobre a segurança dos
trabalhos
8- RECOMENDAÇÕES
(MILITITSKY, 2013)
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