Autor: Departamento Técnico – Atividade Bidim

Revisado JANEIRO 2011- Departamento Técnico Mexichem Bidim Ltda.

RESUMO

Este trabalho relata a execução de obras em solo reforçado com geotêxtil Bidim (nãotecido agulhado, 100% poliéster, filamentos contínuos), na recuperação de taludes, realiza pela Prefeitura Municipal de Petrópolis no Estado do Rio de Janeiro. Aplicado com a função principal de reforço, o geotêxtil Bidim propicia um aumento da resistência mecânica do maciço, criando uma grande interação e atrito de interface solo-geotêxtil. Devido a sua matéria-prima ser 100% poliéster, o geotêxtil Bidim não sofrerá aos longos anos nenhum problema de fluência sob ação de carga constante, garantindo a vida útil da obra.

O PROBLEMA

Implementar um sistema que garantisse o aumento de resistência mecânica da obra!!

A SOLUÇÃO

O geotêxtil Bidim foi utilizado como elemento estrutural com o objeto de recompor e reforçar as encostas que sofreram escorregamentos em consequência das fortes chuvas ocorridas em 1988.

DADOS DA OBRA

DATA DE EXECUÇÃO: 15/09/93- 31//93,
LOCALIZAÇÃO: Município de Petrópolis
CLIENTE: Noronha Engenharia S/A
TIPO DE OBRA: Talude
FUNÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM: Elemento estrutural de reforço.
QUANTIDADE UTILIZADA: Geotêxtil Bidim RT-21 totalizando 4.515 m².

Em fevereiro de 1988, o Estado do Rio de Janeiro sofreu um grande abalo com as fortes chuvas que ocorreram, ocasionando uma série de acidentes, onde o Município de Petrópolis foi um local mais prejudica, por estar localizado em uma área muito acidentada (montanhas), onde ocorreu uma série de deslizamentos, soterrando várias casas e ocasionando muitas mortes.

O Governo do Estado tomou as primeiras providências, indenizando algumas famílias e removendo-as para abrigos provisórios, até que a CEHAB (Companhia Estadual de Habitação) pudesse construir casas para remoção dessa população que sofria graves riscos de ficarem instaladas.

Essas medidas foram tomadas para que a Prefeitura Municipal de Petrópolis tivesse tempo hábil, para solicitar verbas e analisar uma solução definitiva de recomposição das áreas danificadas. Foi solicitado um financiamento ao Banco Mundial, e para isso tornou-se necessário o desenvolvimento de um projeto básico, onde a Prefeitura Municipal de Petrópolis contratou a empresa A. Noronha Engenharia S/A, para executá-lo, com o acompanhamento e coordenação do seu departamento de projetos, que também contou com o apoio técnico da COPPE (Centro de Pesquisas da Universidade Federal do Rio de Janeiro), através do engenheiro Maurício Erlich.

To os detalhes foram minuciosamente analisar e to os cuida foram tomar, para que se obtivessem as melhores soluções técnicas, com baixos custos e rapidez de execução. Os projetos foram dividir em lotes e como cada local apresentava características técnicas diferenciadas as soluções também foram diversas, se adaptando a cada caso.

O trabalho apresenta a solução do Lote 2, nas localizadas 1,3,4 e 5, onde foi adotado o solo reforçado com o geotêxtil Bidim.

DESCRIÇÃO DA OBRA

Somente no 2º semestre do ano de 1993 foram liberadas as verbas do Banco Mundial para realização das obras de contenção do Lote 02, no Município de Petrópolis RJ.

A aplicação do geotêxtil Bidim foi criteriosamente estudada de acordo com os estu de sondagens e verificações encontradas nos taludes. O material empregado na estabilização definitiva do talude de aterro foi o geotêxtil Bidim RT-21 totalizando 4.515 m².

A obra teve início em 15/09/93 e término em 31//93, com a duração de 3,5 meses, e foi executada pela empresa Gabiroba Engenharia Ltda. com acompanhamento técnico engenheiros Roberto Machado

da Costa e Alberto Ivan Weinem e supervisão de obras e do projeto executivo por conta Eng. Luiz Carlos Dias de Oliveira da empresa Noronha Engenharia S/A.

CONCEPÇÕES DO LOTE 2

Nas localizadas 1,3,4 e 5 do lote 2, compreendem escorregamento no talude de jusante da Brigadeiro Castrioto, situada num trecho onde a rua se desenvolve em nível, a meia encosta.

áreas relativamente próximas uma da outra, identificadas pela numeração de casas existentes a montante da rua. Essas ocorrências apresentam várias características em comum, dentre elas (Figura 1 a 4):

Geologia: área pertencente à unidade batólito serra órgãos onde ocorrem granitos;
Solo residual argiloso, cor marrom;
Escorregamentos superficiais, afetando basicamente a crista do talude, causando o estrangulamento da rua. Não foram observar danos a jusante;
A montante da rua, observou-se ocorrência de saprólito e afloramento de material rochoso em alguns pontos;
A vegetação nas áreas contíguas aos taludes afeta é densa e não apresenta sinais de monitoramento da encosta;
Como medida de proteção foram executadas muretas de concreto, com cerca de 25 cm de altura, aos longos trechos onde ocorreram os movimentos. Aparentemente, houve lançamento de material para recomposição parcial do talude original.

Particularidades na área das localizadas 1 e 3

Não havia riscos iminentes de novos movimentos, no entanto era cabível a recomposição da caixa da rua e a proteção da crista do talude.
Causa provável escorregamentos: saturação do terreno, durante período de fortes chuvas, facilitada por uma drenagem deficiente e lançamento de lixo no talude.

Particularidades na área da localizada 4

Existe um muro divisório na crista do talude de jusante cuja fundação está descalçada parcialmente.

Parte do muro estava trincado e inclinado.

Por ocasião da inspeção, o meio-fio da rua estava sendo reconstruído na posição original. – Para o muro divisório que está com tombamento iminente, cabe a sua demolição parcial e a recomposição da crista do talude de jusante.

Particularidades na área da localizada 5

O escorregamento a jusante foi provocado por um movimento de terra no talude a montante, que afetou também uma servidão que dá acesso à várias casas.
Este talude apresenta depósitos de lixo e entulho que poderiam ocasionar estabilizações superficiais. – Cabe a essa localizada a recomposição do terreno a jusante e o tratamento do talude a montante.

SOLUÇÕES ADOTADAS NO PROJETO BÁSICO

Obra da localizada 1 Brigadeiro Castrioto, 1.670

Problema (Figura 1): escorregamento no talude de jusante.

Solução (desenho 2600): recomposição da rua por meio de solo reforçado com o geotêxtil Bidim RT-21.

Obra da localizada 3 s Brigadeiro Castrioto, 2.068

Problema (Figura 2): escorregamento no talude de jusante.

Solução (desenho 2600): recomposição da rua por meio de muro reforçado com geotêxtil Bidim RT-21.

Obra da localizada 4 s Brigadeiro Castrioto, 1.970

Problema (Figura 3): escorregamento no talude de jusante e tombamento de um muro divisório. Solução (desenho nº 2602): demolição parcial do muro divisório; restauração da crista do talude por meio de muro reforçado com geotêxtil Bidim RT-21.

Obra da localizada 5 s Brigadeiro Castrioto, 1.130

Problema (fig.4): escorregamento a montante e a jusante da rua; talude a montante está sujeito a novos movimentos.

Solução (desenho nº 2602): A jusante: recomposição da rua por meio de muro de solo reforçado com o geotêxtil Bidim RT-21. A montante: construção de um muro reforçado com geotêxtil Bidim na região do escorregamento; remoção de lixo e entulho no trecho adjacente; aplicação de concreto projetado.

Figura 1: Planta e corte, localizada 1, Lote 2.

Figura 2: Planta e corte, localizada 3, Lote 2.

Figura 4: Planta e corte, localizada 5, Lote 2.

DADOS DOS ESTUDOS DE SONDAGEM

Quadro de relação de sondagens e ensaios do Lote 2

OBRA / LOCAL	QUANT. DE SONDAGENS	QUANT.ENSAIOS
SP	ST	PI	CARACTERÍSTICAS
LOCALIZADA 1 R: Brigadeiro Castrioto, 1670	01	–	–	–
LOCALIZADA 3 R: Brigadeiro Castrioto, 2068	01	–	–	–
LOCALIZADA 4 R: Brigadeiro Castrioto, 1170	–	02	–	01
LOCALIZADA 5 R: Brigadeiro Castrioto, 1130	–	01	–	01

Resumo resulta das sondagens

LOTE	LOC.	SONDAGEM Nº	DESCRIÇÃO DO SUBSOLO
02	01	SP-05	Encontrou-se areia média e grossa com pedregulhos e detritos vegetais 3,00m= Silte argiloso, com areia e pedregulho firma com mica (aterro) 5,90m = Areia média e grossa, muito compactada (provável solo residual)
02	03	SP-07	Argila arenosa com pedregulhos alterados, mole avermelhada e cinza (aterro) 4,00m = areia média e grossa pouco argilosa com pedregulhos, pouco compactada de cor cinza 5,70m= Argila arenosa, com pedregulhos, médias, amarela 7,60m = Areia média e grossa siltosa, com muita mica e pedregulhos
02	04	ST-12	Aterro 0,60m= Argila silto-arenosa, com pedregulhos, avermelhada 3,40m = Impenetrável no trado
02	05	ST-14	Argila arenosa, com pedregulhos, marrom amarelado. 3,80 m= Impenetrável no trado
02	04	ST-13	Argila arenosa com detritos vegetais marrom escuro, aterro 2,20m = Impenetrável no trado

PARAMÊTROS TÉCNICOS UTILIZADOS NA ESCOLHA DO GEOTÊXTIL

O principal parâmetro foi baseado no mecanismo de interação solo-geotêxtil, em termos de comportamento ao cisalhamento das interfaces e da ação do confinamento sobre as propriedades mecânicas elementos de reforço.

No contexto das técnicas de reforço de solos, a compatibilidade do desempenho materiais associa está fundamentalmente ligada aos mecanismos que condicionam a interação entre o solo e os elementos de reforço. A ação do reforço reflete a incorporação de esforços de tração mobiliza nas inclusões, resultando em uma completa redistribuição do campo de tensões geradas no domínio das interfaces e propiciando modificações substanciais na resposta global da estrutura em termos do comportamento tensão-deformação.

Consequentemente, em termos da estabilidade interna de solos reforça, os tipos de ruptura incorporam características específicas e diferenciadas modelos clássicos aplica às estruturas convencionais. Nestas condições, a ruptura das próprias inclusões (por problemas específicos de uma ancoragem deficiente) pode constituir os mecanismos determinantes de colapso da estrutura.

As leis de interação solo-reforçado são particularmente complexas, governadas basicamente por dois mecanismos interdependentes: o comportamento ao cisalhamento da interface e a influência do confinamento do solo sobre as características mecânicas do geotêxtil (fluência do material).

A angularidade grãos tende a intensificar os efeitos de bloqueio e travamento, proporcionando a mobilização de maiores tensões cisalhantes ao longo da interface. Para os geotêxtis nãotecido, estes efeitos são particularmente acentua, estando, eventualmente, associa a mecanismos de fabricação das partículas de solo no geotêxtil e de inibição esforços de contração lateral (estricção) da manta. A quantificação destes efeitos é traduzida primariamente por acréscimos substanciais da rigidez do geotêxtil com as tensões confinantes (cerca de 300% ou mais, para alongamentos da ordem de 5%, da condição não- confinada para uma tensão confinante de 100 kpa).

Adicionalmente e em escala secundária, o confinamento implica em um acréscimo de resistência máxima à tração e em um menor alongamento do geotêxtil na ruptura, relativamente aos parâmetros obti em condições não-confinadas (variação inferior a 20%, por exemplo, para uma interface areia/geotêxtil Bidim RT- 21 a 100 kpa).

No caso geotêxteis teci, o comportamento à tração é governado pelas propriedades resistentes das unidades têxteis de fiação que o constituem (polímeros). Quanto à fluência, o geotêxtil sendo fabricado em poliéster, como é o geotêxtil Bidim, é praticamente insensível a este problema, o que não acontece com os produzi em polipropileno.

Visando a garantia bons resulta para as obras de solo reforçado, especificou a manta de geotêxtil Bidim RT21.

CRITÉRIOS DE CÁLCULOS

Muro de solo reforçado com geotêxtil

O dimensionamento desse tipo de estrutura foi feito utilizando-se o método Forest Service, apresentado por Mitchell e Villet (1987).

 = 45 º + ^

a) Ruptura Interna

– Espaçamento vertical entre camadas de geotêxteis.

Sv =  Ta~~. F~~

hc s Sendo:

Está– Força de tração admissível, a longo prazo, por unidade de largura;

 _hc– Pressão lateral, numa dada profundidade; F_s– Fator de segurança (1,2 a 1,5)

A pressão lateral  _hcenvolve:

Empuxo de terra no repouso e,
Efeito de sobrecarga na superfície.

Comprimento de ancoragem

Le = K o .S v .Fs

2 tan (2 3)  90 cm, com FS = 1,5 a 1,75.

– Comprimento da dobra

 hco. Sv. Fs

L0 = 2. Z. f . tan (2 ₃₎  90cm

Sendo:

 _hc– Pressão lateral média na camada considerada; F_s– Fator de segurança (1,2 a 1,5);

Z _f– Profundidade do topo da camada considerada.

b) Ruptura Externa

Aplicam-se as mesmas formulações apresentadas no item II, tratando-se o maciço de solo reforçado como um muro de gravidade.

PROJETO EXECUTIVO

Método executivo

Inicialmente, foi feita escavação mecânica utilizando-se uma escavadeira hidráulica (Retroescavadeira). Em seguida, foram construídas as camadas de aterro, dispostas num total de treze camadas entre o solo compactado, espaçadas de 0,30m e executadas pelo método de aplicação das faixas do geotêxtil Bidim RT-21, conformação do paramento vertical em tábuas, a fim de se garantir a estabilidade da execução e a uniformidade da fachada.

A primeira camada com extensão variando de 28,00 a 30,00 m por 3,00 m de profundidade foi executada em areia, conforme o projeto, para aumentar o meio drenante do talude, aliviando as subpressões. No restante das camadas utilizou-se areia na frente e fundo do geotêxtil com largura de 0,50 m e núcleo de material de reaterro com largura de 1,80 m totalizando a faixa de geotêxtil em aproximadamente 2,80m (Figuras 5 a 10).

Para a proteção de geotêxtil Bidim contra a degradação por vandalismo, raios ultravioletas e outros motivos, executou-se um revestimento com blocos de concreto (0,30 m x 0,20 m x 0,10 m) sem função estrutural. Sendo que para garantir a drenabilidade do aterro/contenção, foram instalar barbacãs distancia horizontalmente de 1,50 m.

Figura 6 Planta, localizada 3, Lote 2.

Detalhe B

Figura 7 Corte e detalhes, localizadas 1 e 3, Lote 2.

Figura 8 Planta, localizada 4, Lote 2.

FUNÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM

Uma estrutura de contenção em solo reforçado com geotêxtil é um aterro reforçado com inclusões de geotêxtil, de paramento vertical ou praticamente vertical. Em geral, o paramento é revestido por um material resistente sem função estrutural, visando a proteção contra intempéries e/ou atos de vandalismo.

O geotêxtil Bidim desempenha a função REFORÇO aumentando a resistência mecânica de uma massa de solo, proporcionando uma eficiente transmissão de esforços, graças a sua alta interação com esses materiais, e diminuindo a compressibilidade do material composto assim formado.

De modo complementar e de grande importância para a aplicação, o geotêxtil Bidim pode drenar através de seu corpo, eventuais águas de infiltração, evitando dessa maneira a perda de resistência ao cisalhamento de solo (drenagem no plano da manta).

A vida útil da obra é assegurada, pois o geotêxtil Bidim é produzido em poliéster (100%), matéria prima não suscetível a ação de fluência (ou “Creep”, isto é, deformação ao longo do tempo sob ação de carga constante), nas condições de temperatura brasileira.

MONITORAMENTO

Ficou a cargo do fabricante financiar os equipamentos a da COPPE instalar, fazer as medições e analisar os resulta forneci pelos instrumentos do monitoramento e a Prefeitura de Petrópolis responsável pela preservação aparelhos na obra.

Todo esse trabalho tem por objetivo a obtenção de da que possam registrar a eficiência do comportamento do geotêxtil Bidim, assim como o aprimoramento da técnica em obras de solo reforçado e com isso resultar em maiores benefícios.

Finalidade da instrumentação

Analisar o comportamento global da estrutura de solo-reforçado, cotejando-o com o verificado em sistemas convencionais.

Verificar a distribuição de tensões verticais na base e no interior da massa reforçada, comparando-as com as hipóteses usuais de projeto.

Acompanhar as movimentações do muro de solo-reforçado e verificar seu comportamento reológico. Estes resultados permitirão a avaliação da rigidez e do comportamento quanto à deformação do geotêxtil Bidim confinado, que é sabidamente diverso e verificado, através de ensaios não confina em laboratório.

Acompanhar o desenvolvimento de poro-pressão no solo durante e após a construção da obra.

Locação da instrumentação na obra Conforme o desenho esquemático da Figura 11.

Medidores de deslocamento horizontal

Placas magnéticas medidores de deslocamento vertical (MR1 e MR2) Piezômetro – Medição das poro-pressões)

Inclinômetro – Medição do movimento vertical.

Figura 11 Desenho esquemático da locação da instrumentação.

CUSTOS DA OBRA

Custos apropria

Custos EMOP apropriado para solução em solo reforçado com o geotêxtil Bidim, considerando-se 02 meses de administração, 5% de mobilização e desmobilização e 30% de BDI.

Localizada 3 H = 4,20 m; L = 25 m; B = 2,80m

Custo p/m³ – US$ 80,55

Custo p/m² – US$ 225,54

Custo p/m US$ 947,29

Comparativo de custos

Custos apropria em obras executadas no município de Petrópolis para estruturas de contenção com 4,00 m de altura em comparação com a utilização de contenção em solo reforçado com geotêxtil Bidim:

Muro de concreto armado 97% mais caro; Muro de concreto ciclópico 60% mais caro; Muro de gabião 77% mais caro.

CONCLUSÃO

Através da técnicos obtidos junto a COPPE e Noronha Engenharia S/A, verificou-se que até a presente data, a estrutura de contenção em solo reforçado com geotêxtil Bidim, superou as expectativas demonstrando um excelente comportamento quanto as deformações vertical e horizontal, trabalhando dentro do fato de segurança previsto em projeto.

Em comparação com as soluções convencionais, o comparativo de custos demonstra que a solução de estruturas em solo reforçado com inclusões de geotêxtis Bidim são mais econômicas, apresentando eficiência e rapidez de execução comprovando ser esta uma grande solução técnica na área de geotecnia na recomposição de taludes.

AGRADECIMENTOS

Nossos sinceros agradecimentos aos engenheiros relacionam abaixo, pois sem os quais, não seria possível a elaboração deste trabalho:

Eng. Claudio Pereira Pinto

Projetista Noronha Engenharia S/A Eng. Roberto Machado da Costa Empreiteira

Gabiroba Engenharia LTDA Eng. Alberto

Ivan Peinem

Empreiteira Gabiroba Engenharia LTDA

Eng. Luiz Carlos Dias de Oliveira

Fiscal Noronha Engenharia S/A

Eng. Maurício Erlich

Responsável pelos estu de monitoramento COPPE

Eng. Antônio Jorge

Responsável pela instalação e medição equipamentos de monitoramento COPPE.

DOCUMENTAÇÃO FOTOGRÁFICA

Foto do terreno natural após ter ocorrido o escorregamento.

Preparo do terreno (localizada 2) utilizando-se um retro- escavadeira.

Detalhe 0,30 cm de areia determinado em projeto como camada drenante, em torno do bloco e ao centro o núcleo de reaterro aproveitado da escavação.

Lançamento e compactação da areia sobre a 1ª camada de geotêxtil Bidim.

Detalhe da instalação do geotêxtil Bidim RT-21, sendo fixado nas tábuas para garantir a uniformidade da fachada, e posterior ancoragem para a camada subsequente.