A construção de muros e taludes em solos grampeados

Saiba quais são os requisitos de projeto e execução de muros e taludes em solos grampeados.

A NBR 16920-2 de 01/2021 – Muros e taludes em solos reforçados – Parte 2: Solos grampeados especifica os requisitos de projeto e execução de muros e taludes em solos grampeados. Deve-se reconhecer que a engenharia geotécnica não é uma ciência exata e que os 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.

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Qual deve ser o método executivo do solo grampeado?

Qual é a resistência estrutural à tração do grampo para armação em barras de aço?

Como pode ser obtida a resistência da interface solo-grampo (qs)?

Quais são as combinações de ações e critérios de segurança?

Como deve ser feita a verificação da estabilidade interna em equilíbrio local?

Nos projetos civis que envolvam 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.

Dessa maneira, há diversos tipos de grampos que podem ser adotados, dependendo das técnicas de instalação, de sua eficiência mecânica e de sua durabilidade. Os grampos perfurados e preenchidos com material ligante: consiste na perfuração do solo com diâmetros que variam de 75 mm a 150 mm, com barras de aço ou outros elementos resistentes à tração introduzidos no furo, com preenchimento da bainha com calda de cimento ou outro material ligante.

Os grampos autoperfurantes: grampos não reinjetados, constituídos por elemento monobarra vazado, cuja perfuração é realizada com sua própria barra e acessórios, e injetado simultaneamente com calda de cimento ou outro fluido ligante. Os acessórios de perfuração ficam incorporados ao grampo.

Os grampos cravados: barras de aço cravadas no maciço, sendo comumente de seção circular ou cantoneiras. Nestes grampos, não há bainha. A necessidade de proteção contra corrosão deve ser justificada com a previsão de espessuras de sacrifício.

Outras técnicas de instalação de grampos e de sua composição de materiais, como adição de fibras sintéticas ou de aço, podem ser adotadas, desde que sejam devidamente justificadas nos quesitos de resistência da interface solo-grampos (qs), durabilidade (corrosão) e resistência aos esforços solicitantes. O processo executivo da bainha tem por objetivo o preenchimento integral do furo.

O preenchimento do furo com material ligante deve ser realizado de forma ascendente, ou seja, deve-se introduzir um tubo auxiliar até o fundo da perfuração, procedendo-se então ao bombeamento do material ligante até que ele extravase pela boca do furo. O bombeamento deve ser mantido até que o material ligante extravasado esteja visualmente isento de resíduos da perfuração.

Se o projeto especificar a necessidade de injeção ou reinjeção do grampo adicionalmente ao preenchimento da bainha, a metodologia executiva deve ser detalhada. O executor pode sugerir uma metodologia alternativa, desde que seja obtida nos ensaios a resistência requerida na interface solo-grampo (qs) e previamente aprovada pelo projetista.

O Anexo C apresenta uma sugestão de procedimento executivo para injeção ou reinjeção de grampos após o preenchimento da bainha. Os paramentos utilizados no solo grampeado são parte do sistema construtivo e fornecem proteção contra erosão superficial, tendo ou não função estrutural na estabilidade do conjunto. Podem ser rígidos ou flexíveis, constituídos por concreto projetado, armado ou não, concreto armado moldado in loco, alvenaria estruturada, elementos pré-moldados de concreto, telas metálicas tecidas ou geossintéticos, associadas ou não à face vegetada ou outros elementos que atendam à mesma função.

Os elementos metálicos de face, se definitivos, devem ser protegidos contra corrosão. Em alguns casos de taludes inclinados, a face pode ser constituída somente por revestimento vegetal. O dimensionamento e o detalhamento da face devem fazer parte do projeto.

O método executivo do solo grampeado deve estar detalhado no projeto, de forma que a obra apresente condições de estabilidade adequadas durante as fases executiva e final. Em escavações, a execução dos grampos é realizada de cima para baixo. O projetista pode alterar essa metodologia, desde que isso seja justificado.

Nos casos em que seja necessária a escavação parcial e temporária não suportada do maciço a ser contido, o solo deve apresentar coesão mínima ou pelo menos coesão aparente (tensões de sucção), de modo assegurar a segurança transitória. Na presença de solos expansivos ou colapsíveis, exigem-se estudos especiais de estabilidade, particularmente para assegurar a segurança adequada na fase de execução.

Como medida de melhoria das condições de estabilidade temporária durante as escavações, podem ser adotadas ações adicionais, como escavação parcial em nicho (cachimbo), utilização de grampos subverticais, construção de parte do paramento previamente à execução do grampo e outros. A metodologia executiva a ser adotada nesses casos deve ser especificada no projeto.

Em taludes naturais, previamente cortados ou em estruturas preexistentes, quando se pretender apenas reforçar o maciço instável, o grampeamento pode ser efetuado de forma descendente ou ascendente, conforme a conveniência. No momento da execução da obra, caso o executor verifique condições diversas das previstas no projeto, o projetista deve ser comunicado para reavaliação do projeto.

As características de execução de cada grampo devem ser registradas em boletins individuais. O projeto de estruturas de solo grampeado deve atender aos critérios de segurança contra estados-limites últimos (ELU – ruptura ou colapso) e contra estados-limites de serviço (ELS – deslocamentos excessivos).

Recomenda-se esse processo para minimizar eventuais vazios adjacentes aos grampos, aumentar o confinamento do maciço no entorno do grampo e combater efeitos prejudiciais devido à possível exsudação do ligante no processo de preenchimento da bainha. O processo pode resultar em maior resistência da interface solo-grampo e, consequentemente, em uma maior resistência ao arrancamento dos grampos.

A reinjeção pode ser executada por meio de tubos plásticos perdidos que são instalados juntamente com a armação do grampo. Recomenda-se executar o processo em fase única, por setores, de modo que todo o comprimento do grampo seja injetado. Nesta metodologia, os tubos perdidos têm as pontas fechadas e são fragilizados em pontos determinados ao longo de seu comprimento, em locais onde se pretende efetuar a injeção do ligante.

Esses pontos fragilizados, vulgarmente designados de válvulas, são aqueles em que furos ou rasgos no tubo de injeção são feitos, protegidos apenas por uma fita gomada, ou similar, para isolar o interior do tubo perdido durante a injeção da bainha. Após a cura da bainha, é feita uma injeção pela boca do (s) tubo (s) adicional (is). As válvulas abrem nos pontos de menor competência do maciço.

Recomenda-se precaução quanto ao tempo de cura da bainha, pois dependendo do tempo de cura, o ligante pode apresentar alta resistência ao cisalhamento e o processo de injeção pode ser impossibilitado. Recomenda-se que em cada tubo de injeção seja feita somente uma fase de injeção e que estes fiquem preenchidos com calda após o procedimento.

Normalmente, a distância entre válvulas, o número de tubos de injeção, o momento da injeção e a pressão a ser aplicada são apresentados no projeto executivo. O processo é considerado satisfatório, desde que a resistência ao arrancamento dos grampos desejada seja atingida, verificada conforme o ensaio de arrancamento do Anexo A. A figura abaixo apresenta um grampo com mecanismo de reinjeção.

Para as verificações de estados-limites últimos (ELU), são conduzidas análises de equilíbrio limite e/ou de tensão-deformação. Nessas análises, alguns modelos tratam o solo grampeado como um bloco monolítico, enquanto outros individualizam a contribuição dos grampos; entre estes últimos, além da resistência à tração dos grampos, alguns modelos também consideram a resistência a esforços transversais.

O projetista pode optar por dimensionar a estrutura de solo grampeado como bloco monolítico. A verificação de estados-limites de serviço (ELS) e os métodos adotados ficam a critério do projetista. A verificação da estabilidade geral de estruturas de solo grampeado por meio do método de fator de segurança global deve ser efetuada por modelos da mecânica dos solos baseados no equilíbrio-limite.

Esta verificação deve levar em conta todas as condicionantes geológicas, geométricas, de sobrecarga, de interferências no entorno e outras. O projeto deve ser enquadrado em uma das classificações de nível de segurança contra a perda de vidas humanas, contra danos ambientais e materiais e os fatores de segurança mínimos para estabilidade geral.

O enquadramento nos casos previstos deve ser justificado por profissional habilitado. O enquadramento dos níveis de danos materiais e ambientais deve atender aos requerimentos dos órgãos públicos competentes e da legislação vigente. A classificação dos custos dos danos materiais e ambientais deve ser feita em comum acordo com o contratante do projeto.

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