A execução de muros e taludes em solos reforçados em aterros

Deve-se compreender os parâmetros de projeto e execução de muros e taludes em meios terrosos contínuos reforçados e aterros com materiais reciclados em casos específicos.

A NBR16920-1 de 01/2021 – Muros e taludes em solos reforçados – Parte 1: Solos reforçados em aterros especifica os requisitos de projeto e execução de muros e taludes em meios terrosos contínuos reforçados e aterros com materiais reciclados em casos específicos. Esta parte não se aplica a muros com ancoragens passivas tipo “morto” e não se aplica em casos de reforço de fundação de aterros sobre solos moles. Reconhecendo que a engenharia geotécnica não é uma ciência exata e que riscos são inerentes a toda e qualquer atividade que envolva fenômenos ou materiais da natureza, os critérios técnicos e procedimentos constantes nesta parte procuram traduzir o equilíbrio entre condicionantes técnicos, econômicos e de segurança usualmente aceitos pela sociedade na data de sua publicação.

Nos projetos civis que envolvem mecânica dos solos e mecânica das rochas, o profissional habilitado com competência em engenharia geotécnica é o profissional capacitado a dar tratamento numérico ao equilíbrio mencionado. Outras soluções de solo reforçado em que haja comprovadamente apenas interação solo-reforço, não descritas nesta parte podem ser utilizadas com as adaptações que sejam necessárias, a partir dos conceitos e princípios apresentados.

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Quais são os ensaios mínimos para caracterização do material do aterro?

Por que deve ser feita uma investigação geológica-geotécnica?

Quais são os fatores de segurança mínimos para métodos de fator de segurança global?

Como fazer a verificação da estabilidade interna?

Por que os sistemas de drenagem são essenciais?

Desde que adequadamente compactados, os solos apresentam boa resistência à compressão e ao cisalhamento. No entanto, sua resistência à tração é baixa. A introdução no maciço de elementos que possuam elevada resistência à tração restringe as deformações que se desenvolvem no maciço devido ao peso próprio do solo, associado ou não à aplicação de carregamento externo.

Nas estruturas de solo reforçado, o processo de transferência de esforços para os elementos resistentes à tração ocorre pela interação entre o solo e as inclusões de reforço. Os elementos de reforço são capazes de resistir aos esforços e às deformações no interior do maciço e apresentam adequada resistência à degradação, quando enterrados. O reforço pode ter naturezas diversas como fitas, tiras, barras, grelhas ou malhas metálicas, geossintéticos (geogrelhas, geotêxteis ou geotiras) e outros.

Os princípios fundamentais de reforço tratados nesta parte se aplicam a qualquer sistema de solos reforçados em aterros, independentemente do tipo de reforço adotado. Entretanto, o dimensionamento do reforço propriamente dito e os detalhes construtivos e de face são função das características individuais de cada material. O termo solo reforçado se refere à aplicação de reforços resistentes à tração em maciços terrosos, de forma a se obter um compósito com melhores características mecânicas.

O sistema é formado por três elementos: solo, elementos de reforço (inclusões) e elementos de face (paramento). Esta técnica considera a inclusão de elementos de reforço metálicos ou geossintéticos. A inclusão de elementos metálicos ou geossintéticos no maciço confere aos muros e taludes em solo reforçado as condições de resistência interna e estabilidade geral necessárias, limitando os deslocamentos.

Os Anexos D a G apresentam as características de sistemas construtivos usuais de muros e taludes em solos reforçados. Os elementos de reforço podem ser do tipo metálico como tiras, grelhas soldadas, barras e malhas ou do tipo geossintético como geotêxteis, geogrelhas, geotiras e geobarras. Outros tipos de elementos de reforço podem ser utilizados, desde que apresentem comportamento de tensão x deformação, resistência à tração e vida útil compatíveis com as solicitações de projeto.

O projeto deve especificar as características mínimas requeridas pelo reforço, de acordo com as premissas de cálculo. O executor deve verificar o atendimento a essas propriedades a partir de certificação do fabricante ou através de ensaios comprobatórios. Para reforços metálicos em tiras, barras e grelhas, devem ser especificados em projeto: o tipo de reforço metálico; a seção transversal; o tipo de aço com a tensão característica de escoamento; o tratamento superficial contra corrosão; a presença ou não de nervuras transversais; outras propriedades a critério do projetista.

Para reforços metálicos em malha hexagonal ou romboidal, devem ser especificados em projeto: o tipo de reforço metálico em malha; a resistência à tração característica na direção principal de tracionamento; a resistência à tração disponível na direção principal de tracionamento; a proteção contra corrosão; o (s) fator (es) de redução considerado (s) e as condições de projeto para este (s) fator (es); o fator de interação considerado entre o solo e o reforço; e outras propriedades a critério do projetista.

Para reforços geossintéticos, devem ser especificados em projetos: o tipo de geossintético de reforço; a resistência à tração característica na direção principal de tracionamento; a resistência à tração disponível na direção principal de tracionamento; o (s) fator (es) de redução considerado (s) e as condições de projeto para este (s) fator (es); o fator de interação considerado entre o solo e o reforço; outras propriedades a critério do projetista.

A tira metálica consiste em um reforço linear na forma de barras planas de aço, de seção retangular, com espessura mínima de 4 mm e larguras variáveis entre 40 mm e 100 mm, lisas, corrugadas ou com nervuras transversais em ambas as faces, havendo ou não proteção de galvanização, conforme vida útil prevista para a obra. Caso prevista, a galvanização deve atender à NBR 6323.

A tela metálica soldada consiste em um reforço linear ou planar na forma de grelha constituído a partir de barras de seção circular, havendo ou não proteção de galvanização, conforme vida útil prevista para a obra. Caso prevista, a galvanização deve atender à NBR 6323. As grelhas são formadas por barras longitudinais e barras transversais a elas soldadas, ao longo de todo o seu comprimento.

A malha metálica tecida consiste em um reforço planar, ensaiado de acordo com NBR ISO 10319, composto por arames ou fios de aço na forma de malha hexagonal ou romboidal, galvanizadas, revestidas ou não por material polimérico. As malhas metálicas devem ter resistência e proteção contra corrosão compatíveis com as solicitações e vida útil de projeto.

O geotêxtil consiste em um produto polimérico têxtil bidimensional permeável, composto de fibras cortadas, filamentos contínuos, monofilamentos, laminetes ou fios, formando estruturas tecidas, não tecidas ou tricotadas, cujas propriedades mecânicas e hidráulicas permitem que desempenhe várias funções em uma obra geotécnica. O geotêxtil é constituído por elementos resistentes à tração, sendo considerado unidirecional quando apresenta maior resistência à tração em uma direção e bidirecional quando apresenta igual resistência à tração nas duas direções principais (ortogonais).

A geogrelha consiste em um produto polimérico com estrutura em forma de grelha, com função de reforço, cujas aberturas permitem a interação do meio em que estão confinadas, constituído por elementos resistentes à tração, sendo considerado unidirecional quando apresenta maior resistência à tração em uma direção e bidirecional quando apresenta resistência à tração igual nas duas direções principais (ortogonais). Em função do processo de fabricação, as geogrelhas podem ser extrudadas, soldadas ou tecidas.

A geotira consiste em um produto polimérico em forma de tiras flexíveis, com função de reforço, produzidas geralmente a partir de feixes de filamentos sintéticos, e recobertos por um revestimento protetor. A resistência à tração disponível (TD) é determinada tomando como base a resistência à tração característica do reforço (Tchar). A Tchar é tipicamente a resistência à tração característica do reforço, com um nível de confiança mínimo de 95%, informada pelo fabricante e assegurada pelo fornecedor.

Cabe ao fornecedor declarar e assegurar os valores de resistência à tração característica, por meio de um sistema de qualidade assegurada pelo fabricante ou por avaliação independente. O fornecedor deve apresentar a curva de carga por unidade de largura versus deformação obtida em ensaios de tração de curto prazo. Para reforços geossintéticos, o fornecedor deve disponibilizar também a curva de carga por unidade de largura versus deformação obtida em ensaios de tração de longo prazo (curvas isócronas).

A resistência à tração disponível TD é obtida a partir da divisão de Tchar pelo produto dos fatores de redução (RF) e pelo fator de incertezas (fs). Os fatores de redução incluem os efeitos de fluência, de danos mecânicos durante a instalação, de degradação química e biológica em contato com o meio ambiente, a saber: RFCR é o fator de redução devido ao efeito da fluência; RFID é o fator de redução devido ao efeito de danos mecânicos durante a instalação; RFCH é o fator de redução devido à degradação química e biológica que pode acontecer, caso o material fique em contato com meios agressivos.

Adicionalmente aos fatores de redução, o fator de incertezas (fs) considera a variação estatística dos fatores de redução calculados, resultando na seguinte equação: TD = Tchar/(RFCR.RFID.RFCH.fs). O projetista pode, a seu critério, incorporar ao cálculo outros fatores de redução, caso sejam previstas situações específicas adicionais que possam afetar a resistência do reforço, como efeitos de exposição a intempéries (radiação UV), de cargas cíclicas, de emendas e outros.

O projetista pode solicitar ensaios para avaliar os fatores de redução dos reforços submetidos a condições específicas do projeto ou se valer de resultados de ensaios realizados em laboratórios idôneos ou acreditados, disponibilizados pelo fornecedor. Os reforços em malha metálica não estão sujeitos ao processo de fluência. Nesse caso, RFCR deve ser igual a 1,0.

Entretanto, as malhas metálicas devem ser protegidas contra a corrosão, assegurando desempenho adequado durante a vida útil, mesmo em ambientes quimicamente agressivos aos metais. Os mecanismos de interação desenvolvidos em um elemento de solo reforçado são caracterizados pela mobilização de forças de atrito de interface e/ou resistência passiva dos elementos transversais, ao longo do comprimento das inclusões, resultando na geração de forças de tração nos reforços.

Esses mecanismos de interação podem ser simplificados como: escorregamento do solo sobre o reforço (mecanismo de cisalhamento direto); arrancamento do reforço do solo (mecanismo de arrancamento). Os produtos devem ser acompanhados dos respectivos resultados de ensaios de controle de qualidade sob responsabilidade do fabricante, sendo imprescindíveis os resultados dos ensaios de resistência à tração.

A critério do projetista, podem ser requeridos ensaios adicionais que assegurem a adequação do produto às especificações do projeto. O recebimento da obra deve conferir se o material entregue está de acordo com as especificações do projeto. Os materiais geossintéticos e as malhas metálicas devem ser identificados de acordo com a NBR ISO 10320. O recebimento de reforços em tiras metálicas deve atender ao Anexo D.

Os paramentos utilizados nos diversos tipos de muros e taludes de solo reforçado são parte do sistema construtivo e fornecem proteção contra erosão do aterro compactado, tendo ou não função estrutural na estabilidade do conjunto. São constituídos por painéis de concreto segmentados, blocos segmentados de concreto, tela metálica soldada, elementos modulares em malha metálica, face envelopada ou outros elementos que atendam à mesma função.

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