CENTRO UNIVERSITÁRIO METODISTA IZABELA HENDRIX. Fundações I MURO DE ARRIMO. Professor: Paulo Henrique. Alunos: Andre Fernandes Dias da Silva

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1 CENTRO UNIVERSITÁRIO METODISTA IZABELA HENDRIX Fundações I MURO DE ARRIMO Professor: Paulo Henrique Alunos: Andre Fernandes Dias da Silva Glaucia Sandim Freitas Kenia Sales Maciel Marlene da Penha Barcelos Oliveira Pollyanna Roberta Hott Borges Rodrigo Gomides da Costa Firmo Rosiane Rodrigues de Souza Sabrina Rocha e Silva Thais Cacheado Quirino Wallace Mateus Silva de Oliveira Belo Horizonte 2013

2 Andre Fernandes Dias da Silva Glaucia Sandim Freitas Kenia Sales Maciel Marlene da Penha Barcelos Oliveira Pollyanna Roberta Hott Borges Rodrigo Gomides da Costa Firmo Rosiane Rodrigues de Souza Sabrina Rocha e Silva Thais Cacheado Quirino Wallace Mateus Silva de Oliveira MURO DE ARRIMO Centro Universitário Metodista Izabela Hendrix Fundações I Professor: Paulo Henrique Belo Horizonte 2013

3 SÚMARIO 1 INTRODUÇÃO O QUE É MURO DE ARRIMO? TIPOS DE MURO DE ARRIMO GRAVIDADE OU PESO PERFIL RETANGULAR PERFIL TRAPEZOIDAL PERFIL ESCALONADO MURO DE ARRIMO DE FLEXÃO MUROS DE ARRIMO COM GIGANTES OU CONTRAFORTE ESTABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE ARRIMO EQUILÍBRIO DE ROTAÇÃO EQUILÍBRIO ELÁSTICO ESCORREGAMENTO E TOMBAMENTO EMPUXO DE TERRA DETALHES DA EXECUÇÃO DE ESTRUTURAS DE ARRIMO MÉTODO DE EXECUÇÃO MURO DE ARRIMO EM ALVENARIA DE PEDRA ARGAMASSA MURO DE ARRIMO EM CONCRETO ARMADO CONCLUSÃO REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS...21

4 4 1 - INTRODUÇÃO O desafio da engenharia civil em superar imposições naturais a edificações é muito comum, usar de artifícios técnicos para superar essas condições naturais de solo depende de avaliações criteriosas de perfil granulométrico do solo e espaço físico da área de edificação. Para obras onde a área de edificação é em um terreno com inclinação (aclive ou declive), se faz necessário uso de técnicas especificas de contenção do solo. Um tipo comum de contenção usado em áreas muito grandes de terreno é o talude, por se tratar de uma área grande pode-se fazer o corte do solo, onde ao final da terraplanagem o terreno terá uma área plana para edificação, uma área ocupada pelo talude que será consideravelmente grande dependendo do tamanho do terreno e uma área do terreno sem alteração. O tipo de contenção que é o alvo de pesquisa desse trabalho é o muro de arrimo, como o talude, o muro de arrimo é um tipo de técnica construtiva que busca a contenção e acomodamento do solo em terrenos com inclinações (aclives ou declives ). Usado normalmente em terrenos de áreas médias e pequenas, onde se busca um maior aproveitamento de área para a edificação. Por se tratar de um muro de contenção vertical sem inclinação, haverá ao final da terraplanagem e da construção do muro de arrimo, um terreno plano sem inclinação e sobre essa área plana ou abaixo dela um perfil como um degrau. A utilização do muro de arrimo como contenção é muito comum, porém as solicitações das forças atuantes sobre ele, que definiram o tipo de perfil, tipo de estabilidade e método de execução da sua construção. É um tipo de contenção prática, funcional e eficaz o seu finalidade, que é de contenção e acomodamento do solo.

5 2 - O QUE É MURO DE ARRIMO Sistema de contenção de solo que estabiliza um maciço de terra constituído de aterro, excluindo-se os maciços de encosta. Tem o objetivo de proteger, apoiar ou escorar áreas que apresentam riscos de deslizamento, desmoronamento. Podendo ser de vários tipos: gravidade (construídos de alvenaria, concreto, gabiões ou pneus) de flexão (com ou sem contraforte) e com ou sem tirantes. Figura 2.0: Principais tipos de muros de contenção Fonte - Califórnia Departament of Transportation, Keller. 3 TIPOS DE MURO DE ARRIMO Gravidade ou Peso Os muros de arrimo ou gravidade são obras de contenções, estruturas corridas de grande espessura, que tem o objetivo de restabelecer o equilíbrio da encosta, através do seu próprio peso, suportando os empuxos do maciço. São normalmente utilizados onde o solo apresenta elevada capacidade de suporte, e não necessitam de equipamentos especiais para a sua construção. Neste tipo de muro, os materiais mais usados são: concreto ciclópico, alvenaria de pedra e solo cimento ensacado. O muro de concreto ciclópico é uma estrutura construída mediante o preenchimento de uma fôrma com concreto e blocos de rocha de dimensões variadas. Devido à impermeabilidade deste muro, é imprescindível a execução de um sistema adequado de drenagem. Podem ser de perfil retangular, trapezoidal ou escalonado.

6 Figura 3.1: Modelo de muro de gravidade Fonte - MACHADO, Perfil Retangular Os muros de perfil retangular são geralmente para alturas até 2,0m e feitos de concreto ciclópico, MOLITERNO Considerados apenas para pequenas alturas devidas aos aspectos econômicos. Figura 3.1.1: Muro de gravidade com perfil retangular Fonte - (Moliterno 1994) Moliterno (1994) apresenta seguintes sugestões para pré-dimensionamento, seção retangular: - Muros de alvenaria de tijos: b = 0,40 h; - Muros de alvenaria de pedra ou concreto ciclópico: b = 0,30 h.

7 Perfil Trapezoidal Os muros de perfil trapezoidal são usados para alturas superiores a 2,0m, e o centro de gravidade o muro voltado para o lado do terreno A largura da base da ordem de 50% da altura do muro. A especificação do muro com faces inclinadas ou em degraus pode gerar uma economia considerável de material. Sua geometria é para evitar o tombamento por rotação em torno da aresta externa da base, e para atender a esforços elevados, demandam maior espaço para a implantação, tornando economicamente inviáveis, pelo alto custo de sua execução. Os furos de drenagem podem ser na face posterior (tardoz) do muro através de uma manta de material geossintético (tipo geotêxtil), para evitar o impacto visual devido às manchas que o fluxo de água causa na face frontal do muro. Neste caso, a água é recolhida através de tubos de drenagem adequadamente posicionados. Figura 3.1.2: Muro de gravidade com perfil trapezoidal Fonte - (Moliterno 1994) Moliterno (1994) apresenta seguintes sugestões para pré-dimensionamento, seção trapezoidal. - Muros de concreto ciclópico: b0 = 0,14 h e b = b0 + h/3 - Muros de alvenaria de pedra ou concreto ciclópico: b = (1/3) h; t = (1/6) h e d t.

8 Fundações em boas condições pode-se utilizar muros rígidos, como por exemplo, de concreto. Se a fundação pode deformar, é recomendável o uso de muros flexíveis, como gabião. Todos os muros deverão ser construídos com base em projeto executivo e com acompanhamento técnico. Fatores para escolha do tipo de muro: Condições da fundação Tipo de solo do aterro Disponibilidade de espaço e acessos Sobrecarga Altura do muro Custo dos materiais disponíveis Qualificação da mão-de-obra Perfil Escalonado O muro com perfil escalonado é utilizado para situações idênticas à do muro trapezoidal. Executado em alvenaria de pedra, apresenta a vantagem de uma maior economia de material. Figura Muro de gravidade com perfil escalonado Fonte - (Moliterno, 1980)

9 3.2 - Muros De Arrimo De Flexão O nome muro de flexão vem pelo fato da estrutura resiste aos empuxos por flexão, sendo estruturas finas em formato de L (Figura 3.2). O murro se equilibra com o uso do maciço depositado sobre sua base independente da sua forma. Podendo fazer-se o uso de fundações diretas ou profundas, geralmente esse tipo de murro é construído com o uso do concreto armado o que se faz inviável economicamente o seu uso com alturas superiores a 5m a 7m de altura, mas o muro de flexão também pode ser de alvenaria estrutural. Figura Muro de arrimo em L Fonte - Infra Estrutura Urbana, Projetos, custos e construção. Na construção do murro de arrimo de ate 5m de altura sua base tem que ter de 50 a 70% de sua altura, quando a contenção é superior a 5m se faz o uso de contrafortes que são construídos com um espaçamento aproximado de 70% da altura do muro. Em alguns casos de faz ouso de tirantes ancorados a base do muro com o fim de melhorar a estabilidade do mesmo, se faz necessário esse uso quando o muro concorre com outros materiais (rocha sã ou alterada) o quando o espaço é pequeno para a construção da base em relação ao muro Muro De Arrimo Com Gigantes Ou Contrafortes Em uma estrutura de arrimo existem muitos fatores que comprometem a sua estabilidade, muitas causadas pela ação do empuxo da terra, acarretando

10 deslizamentos, rupturas, entre outros. Para isso é necessário adicionar um reforço à estrutura de acordo com a solicitação, uma das soluções é a adição de contrafortes. O Contraforte ou Gigante (figura 3.3) é adotado em muros de flexão onde existem grandes elevações de altura, sendo recomendado para estruturas de porte acima 6 metros. O contraforte deve ter a inclinação de acordo com o dimensionamento do projeto levando em conta os esforços atuantes. O tipo de fundação utilizada em muros que adotam gigantes são, as sapatas e estacas, essas realizam o apoio na terra entre o contraforte e a cortina, reforçando-as para não haver o tombamento. Figura 3.3 Figura esquemática do muro de arrimo com contraforte Fonte: Fundações: teoria e pratica. 4 - Estabilidade Das Estruturas De Arrimo Existe a necessidade de resistência aos carregamentos pela estruturas de contenção, provocados por exemplo pelo empuxo do solo sobre a contenção estrutural de arrimo. Encontrar e definir prioridades de condições de equilíbrio são fundamentais para o efetivo funcionamento deste tipo de estrutura de contenção. Abaixo nos tópicos 4.1 e 4.2 identificamos e descrevemos dois tipos de equilíbrio de importância para estruturas de arrimo.

11 4.1 - Equilíbrio de rotação Equilíbrio de rotação: Ocorre quando há um equilíbrio das forças de momento atuantes sobre a estrutura de arrimo que tendem a provocar uma rotação da estrutura; a ruptura do solo abaixo da estrutura, provocada pelo carregamento das forças verticais e horizontais podem desencadear esse fenômeno demonstrado na figura 4.1. Figura 4.1 Representação das forças atuantes em duas estrutura de arrimo de (a,b) e (c,d) onde podem causar uma rotação da estrutura Fonte: Faculdade de Engenharia - Departamento de Estruturas e Fundações Equilíbrio Estático Equilíbrio estático: A estabilidade estática de arrimo só é possível quando o arranjo das forças atuantes sobre uma estrutura de arrimo tem módulo igual a zero, mantendo a estrutura em repouso. Conforme representado na figura 4.2. Figura 4.2 Representação das forças atuantes em uma contenção por estrutura de arrimo, onde a somatória das forças deve ter módulo igual a zero para que haver estabilidade estática.

12 Fonte: Faculdade de Engenharia - Departamento de Estruturas e Fundações Escorregamento e Tombamento Na verificação de um muro de arrimo, seja qual for a sua seção, devem ser investigadas as seguintes condições de estabilidade: tombamento, deslizamento da base, capacidade de carga da fundação e ruptura global. Figura Estabilidade de muros de arrimo. Fonte: Faculdade de Engenharia - Departamento de Estruturas e Fundações. Segurança contra o Tombamento Para que o muro não tombe em torno da extremidade externa (ponto A da figura). O momento resistente deve ser maior do que o momento solicitante. O momento resistente (Mres) corresponde ao momento gerado pelo peso do muro. O momento solicitante (Msolic) é definido como o momento do empuxo total atuante

13 em relação ao ponto A. O coeficiente de segurança contra o tombamento é definido como a razão: Segurança contra o Deslizamento A segurança contra o deslizamento consiste na verificação do equilíbrio das componentes horizontais das forças atuantes, com a aplicação de um fator de segurança adequado o fator de segurança contra o deslizamento será: Onde: Ep = empuxo passivo; Ea = empuxo ativo; S = esforço cisalhante na base do muro. O empuxo passivo, quando considerado, deve ser reduzido por um Fator de segurança entre 2 e 3,uma vez que sua mobilização requer a existência de deslocamento significativos:alternamente,esta componente pode ser simplesmente desprezada. Figura Segurança contra o deslizamento. Fonte: Faculdade de Engenharia - Departamento de Estruturas e Fundações. Segurança contra a Ruptura Global A última verificação refere-se à segurança do conjunto muro-solo. A possibilidade de ruptura do terreno segundo uma superfície de escorregamento ABC também deve ser investigada.para isso devem ser utilizados os conceitos de analise da estabilidade geral.

14 Figura Estabilidade global Fonte: Faculdade de Engenharia - Departamento de Estruturas e Fundações. 5 - Empuxo De Terra Ao esforço exercido pela terra contra o muro chamamos de empuxo de terra. São pressões horizontais, e elas são determinadas com o conceito da teoria de elasticidade que relaciona o comportamento das tensões e deformações em diferentes direções nos materiais. Quando o solo está em equilíbrio nomeamos este equilíbrio de repouso do solo, que acontece quando às deformações laterais são nulas, ou seja, quando o solo sofre deformações somente na vertical. Se o solo for deformado nas laterais por compressão ou extensão o equilíbrio é alterado e não á mais condição de repouso. Os termos ativo e passivo são usualmente empregados para descrever as condições limites de equilíbrio correspondente ao empuxo do solo. É considerado passivo, quando atuar no muro contra a terra. Acontece com frequência nos caso dos escoramentos de valas e galerias.

15 Figura 5.1 Empuxo Passivo Fonte: Caderno de muros de arrimos Antônio Moliterno E o ativo acontece pela resultante da pressão da terra contra o muro. Figura Empuxo Ativo. Fonte: Caderno de muros de arrimos Antônio Moliterno

16 Figura Variações no tipo de empuxo com o deslocamento da parede. Fonte: Tópicos em Geotecnia e Obras de Terra - Prof. M. Marangon 6 - DETALHES DA EXECUÇÃO DE ESTRUTURAS DE ARRIMO (FUNDAÇÕES) O sistema estrutural constitui-se por paramento e fundação e, eventualmente, por elementos de reforço do maciço. Os paramentos podem ser de concreto armado ou ciclópico, pedra argamassada, crib-wall, gabião, solo-cimento compactado, alvenaria armada e outros. Além desses elementos, normalmente compõem o muro de arrimo filtros de areia ou brita e drenos como: profundos, barbacãs, subhorizontais e canaletas. Figura 6.0 Fudação Direta Figura Fundação com Estaca Inclinada Fonte: Departamento de Estrada e Rodagem - Instruções de Projeto, Projeto de Muro de Arrimo.

17 A construção de um Muro de Arrimo dever seguir algumas orientações, tais como: Fazer um desenho do local a ser construído o muro, em planta e em corte. No caso de muros de grande porte (altura superior a 2m) deverá ser feito um levantamento topográfico. Verificar a presença de águas e esgotos superficiais a céu aberto ou canalizados. Verificar através de furos de sondagens feitos com cavadeiras ou pá e picareta, a qualidade do solo, particularmente o da fundação e profundidade do nível da água. NOTA: As sondagens devem prosseguir até no mínimo 1,50m abaixo do nível da fundação do muro. Verificar qual o material adequado disponível na região para a execução do muro (concreto armado, gabiões, solo cimento ensacado, blocos estruturados de concreto, etc). Verificar qual o tipo de drenagem profunda a ser utilizada e prever sua execução no projeto, bem como a posição dos barbacãs (tubos de saídas de água que atravessam o muro de arrimo) se necessário SERÃO APRESENTADOS MÉTODO DE EXECUÇÃO DE DOIS MUROS DE ARRIMO Muro de Arrimo em Alvenaria de Pedra Argamassa São construídos gabaritos de madeira a cada 10 m, ao longo do eixo dos mesmos, definindo a seção do maciço conforme as dimensões do projeto, utilizando linhas de nylon ou arame recozido devidamente esticados, passando de um gabarito para o outro. Efetuada a locação e alinhamento do muro, é executada a escavação da área e uma escavação adicional a montante do muro, executando-se um talude de pequeno ângulo que ofereça segurança à área de trabalho, de maneia que tenha uma área maior para a execução dos trabalhos.

18 Após a escavação, o fundo das cavas deverá ser compactada utilizando-se soquetes de 30 a 50 kg e regularizado com a aplicação de um lastro de concreto magro com 5 cm de espessura e largura 10 centímetros maior que a base do muro de arrimo. Deverão ser selecionadas pedras de boa qualidade e graduação uniforme, não se admitindo o uso de material em estado de decomposição ou proveniente de capa de pedreira. As pedras deverão ser assentadas com argamassa de cimento e areia no traço indicado no projeto ou na falta dessa indicação usar o traço 1:4 (um de cimenta e quatro de areia). Essas pedras serão colocadas lado a lado em camadas horizontais, preenchendo os vazios com pedras menores. Deverá ser prevista drenagem das águas oriundas do talude, de acordo com o projeto, e na falta de um projeto específico, é considerado ideal dreno de proporção de 100cm 2 por metro quadrado, que serão colocados durante a execução do muro. Todo muro de arrimo, para ter um bom funcionamento precisa da construção entre ele e o terreno de um filtro (areia e brita). O filtro tem com função de aliviar a pressão da água (Pressão Neutra). Com o filtro a água é drenada e o muro fica livre da pressão, conforme figura abaixo. Figura Detalhamento do muro Fonte - UFSC Arquitetura e Urbanismo, Tecnologia da Edificação 1

19 Muro de Arrimo em Concreto Armado O inicio da execução é a mesma do muro de arrimo em alvenaria e pedra, com a locação, escavação, compactação e concretagem magra. Depois são colocados as formas laterais e a armação, de acordo com o projeto estrutural, da sapata contínua ou soleira da fundação, deixando-se os ferros de espera do muro propriamente dito nas devidas posições. Procedida a concretagem da sapata ou soleiras e após o endurecimento do concreto, executam-se as formas da primeira camada do muro ou de sua totalidade, dependendo do plano de concretagem adotada, e esse plano de concretagem deve ser escolhido devido à altura do muro. Deverá ser prevista drenagem das águas oriundas do talude, de acordo com o projeto específico de drenagem, essas drenagens, serão colocadas juntamente com as formas, nos locais determinados no projeto, devidamente protegidos de eventuais desvios ou avarias causadas pela concretagem do maciço. Lembrando que todo muro de arrimo precisa que seja construído entre ele e o terreno um filtro (areia e brita). O aterro da área do muro é feito após a retirada das formas e cimbramentos porventura utilizados, preenchendo-se a base do mesmo material de características drenantes, como pedregulhos e cascalho, diminuindo-se a graduação desse material na medida em que se atinge a parte mais alta do aterro.

20 7 - Conclusão Os diversos tipos Muros de arrimos são de extrema importância na engenharia civil, pois esse tipo de contenção permite a execução de cortes, aterros e desaterros o que em alguns terrenos se faz necessário para a execução de um projeto maior. Quando se faz a escolha da utilização desse tipo de contenção devese ter cuidado procurando analisando o tipo de solo, o espaço para sua execução, qual tipo de fundação, empuxo, a estabilidade da estrutura entre outros fatores que foi descrito nesse trabalho. O muro de arrimo como em todas as contenções se faz a implementação de drenagem e para conter as águas infiltradas no maciço sobre a base do muro e sempre realizar a manutenção na estruturas de acordo com cada situação. A execução de contenções é essencial em determinadas situações onde a segurança pública, a integridade física das pessoas e o meio ambiente encontramse em risco. A escolha da técnica pode variar de acordo com a necessidade e a oportunidade, mas o objetivo maior é proporcionar meios para a preservação dos recursos materiais, humanos e ambientais.

21 8 - Referências Bibliográficas MOLITERNO, Antonio, Caderno de Muros de Arrimo 2ª Edição Revista. LOBO, Ademar da Silva, FERREIRA, Cláudio Vidrih e RENOFIO, Adilson, Muros de arrimo em solos colapsíveis provenientes do arenito Bauru. G. BAUD, Manual de Construção, Infra-estrutura, Contenções e Escoramento, Muros de Arrimo. Disponível em < >. Acesso em: SECRETÁRIA DE TRANSPORTES Departamento de Estrada e Rodagem - Instruções de Projeto, Projeto de Muro de Arrimo. Disponível em < >. Acesso em: ftp://ftp.sp.gov.br/ftpder/normas/ip-de-c00-005_a.pdf UERJ Faculdade de Engenharia, Departamento de Estruturas e Fundações, Estrutura de Contenção, Muros de Arrimo. Disponível em < >. Acesso em: UFSC Arquitetura e Urbanismo, Tecnologia da Edificação 1- Tema: Muros. Disponível em < >. Acesso em: JOPPERT JUNIOR, Ivan. Fundações e contenções de edifícios: qualidade total na gestão do projeto e execução. FAMIH. Curso de Arquitetura e Urbanismo, Fundações e contenções. Disponível em < >. Biblioteca - Instituto Metodista Izabela Hendrix. HACHICH, Waldemar. FALCONI, Frederico F. SAES, Jose Luiz. Fundações: teoria e pratica. Faculdade de Engenharia - Departamento de Estruturas e Fundações. Disponível em < >. Acesso em: Infra Estrutura Urbana, Projetos, custos e construção. Disponível em < >. Acesso em: