Alternativa de faceamento para contenções em solo reforçado com geossintéticos composto por tela metálica e brita

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1 Alternativa de faceamento para contenções em solo reforçado com geossintéticos composto por tela metálica e brita José Orlando Avesani Neto Geo Soluções, Eduardo Menani Hayashida Geo Soluções, RESUMO: As Estruturas de Solo Reforçado com Geossintéticos são alternativas de contenção em situações de aterro. Devido ao seu método executivo e materiais empregados, este tipo de contenções possuiu viabilidade técnico-econômica elevada, tornando-as competitivas para diversas obras. Em sua concepção, além da compatibilização da geometria e resistência do reforço em função das características do solo local, do desnível da contenção e da presença de taludes acima ou abaixo do muro, o sistema de faceamento implica na possibilidade de grandes variações no que diz respeito a produtividade da obra, a estética final e ao seu custo. No Brasil, os sistemas de faceamento mais empregados são blocos segmentais e face envelopada (com possibilidade de implementação com concreto projetado ou bioengenharia). Atualmente já estão sendo executadas faces em painéis pré-moldados também, contudo, em menor escala que as anteriores. Neste âmbito, neste artigo é apresentada uma alternativa de sistema de faceamento composto por tela metálica preenchida mecânicamenste com brita graduada, denominado StrataSlope, que apresenta diversas vantagens, especialmente econômicas e de produtividade. São descritos o projeto e detalhes executivos de uma obra pioneira no cenário nacional com esta alternativa de face, citando vantagens executivas, econômicas, estéticas e de velocidade de execução. PALAVRAS-CHAVE: Geossintéticos, Reforço de solo, Contenção, Muro de arrimo, Sistema de faceamento. 1 INTRODUÇÃO De acordo com Elias et al. (2001) e Plácido et al. (2010), as Estruturas de Solo Reforçado com Geossintéticos são as alternativas de contenção em aterro com menor custo de implementação quando comparadas à outras soluções, como Muro de Flexão, Gabião e Terra Armada. Além disso, este tipo de estrutura permite uma elevada gama de variação de sistema de faceamento. Em relação ao sistema de face, no cenário nacional, as alternativas mais difundidas são o uso do envelopamento dos reforços e os blocos segmentados. Atualmente já estão sendo executados muros com faceamento de painéis pré- moldados, denominado Lock & Load, mas ainda em crescimento no mercado de contenções brasileiro. No caso do sistema envelopado, há a necessidade de dispor de algum material na face de forma a proteger o reforço empregado no envelopamento. Essa proteção se faz necessária tanto para reduzir a degradação deste material devido a exposição a intempéries e a radiação solar, como para evitar danos mecânicos como o vandalismo (que é usual em obras deste tipo em regiões metropolitanas). A vantagem deste sistema é o custo reduzido da estrutura reforçada e a maior flexibilidade da face em relação a deslocamentos. Contudo, há a necessidade de dispor de algum elemento de proteção do envelopado. Para este tipo de face, há a possibilidade de empregar concreto projetado, conforme apresentado na Figura 1. Há também a possibilidade de dispor de um sistema de bioengenharia, com revestimento verde por meio do plantio de vegetação trepadeira na base da contenção (Figura 2). Outra opção é emprego

2 de outros geossintéticos, como a biomanta e a geocélula, para promover também o plantio de vegetação. (Figura 3a e 3b). inclinação da face do sistema de solo reforçado. a Figura 1. Face envelopada com concreto projetado (Geo Soluções, 2013) b Figura 3. Face envelopada com geocélula: a) antes do plantio de vegetação; b) após o plantio de vegetação (Geo Soluções, 2013) Figura 2. Face envelopada com plantio de vegetação na base (Geo Soluções, 2013) Ainda em se tratando do sistema envelopado, pode-se utilizar um muro de vedação, de alvenaria, por exemplo, na frente do sistema de solo reforçado, de forma a proteger a face envelopada das degradações solar e mecânica. Neste caso, é importante prever um sistema de drenagem superficial entre o muro reforçado e o muro de vedação de forma a captar e conduzir o fluxo de água evitando danos em ambas as estruturas. Há também a necessidade de avaliar se o emprego de um muro de vedação será adequado para cada caso, visto que a inclinação do muro reforçado pode ser reduzida, gerando um espaço entre ambos. A Figura 4 apresenta um exemplo de face protegida com alvenaria, na qual a própria alvenaria acompanha a Figura 4. Face envelopada com uso de alvenaria para proteção (PUC-RS) Assim como o envelopamento, uma alternativa comum nas obras de solo reforçado com geossintéticos no Brasil é o emprego de blocos segmentados de diferentes tipos, formatos e dimensões no faceamento. A vantagem deste sistema é que a ancoragem do

3 geossintético de reforço já é feita em um sistema de face definitivo, com uma boa estética. A produtividade deste sistema também é maior que a do envelopado. Entretanto, se não houver material disponível na região para o preenchimento dos blocos, este sistema pode se apresentar mais dispendioso que o envelopado. Na Figura 5 é mostrado um exemplo de face usando o bloco denominado Geobloco H, em uma obra de solo reforçado com mais de 15m de altura sub-vertical. Horizonte/MG, e a Figura 7 mostra o mesmo sistema no Aeroporto particular Aerovale em Caçapava/SP. Figura 6. Face em painel denominado Lock & Load no Alphaville de Belo Horizonte (Geo Soluções, 2013) Figura 5. Face em Geobloco H (Geo Soluções, 2013) Diferente do que ocorre no cenário brasileiro, o sistema de faceamento mais difundido na América do Norte e Europa é o uso de painéis. A vantagem deste sistema de faceamento reside basicamente em dois fatos: o dos painéis serem esteticamente mais agradáveis e o de possuírem maiores dimensões que os blocos segmentados (e a sacaria do envelopado), gerando uma área da peça equivalente a 4 (quatro) blocos, além de serem estruturalmente mais resistentes. Desta forma, há uma maior produtividade na execução da obra, devido a uma maior agilidade do assentamento dos mesmos, e há uma maior possibilidade de composição de diferentes espaçamentos do reforço (de 40 cm a 120 cm). O sistema de faceamento por painéis ainda está em crescimento na América do Sul. Um tipo de painel, denominado Lock & Load, já está disponível no Brasil desde 2012, e até o momento têm sido utilizado em obras de elevado padrão como condomînios. A Figura 6 mostra um muro reforçado com face em Lock & Load no condomínio do Alphaville de Belo Figura 7. Face em painel denominado Lock & Load no Aeroporto Aerovale em Caçapava (Geo Soluções, 2013) Neste âmbito, neste artigo é apresentada uma alternativa de sistema de faceamento composto por tela metálica preenchida mecânicamenste com brita graduada, denominado StrataSlope, que apresenta diversas vantagens, especialmente econômicas e de produtividade em relação aos outros sistemas. Neste artigo, este novo sistema é apresentado com dois casos de obra (duas contenções) executadas no empreendimento Aerovale, localizado em Caçapava/SP. 2 SOBRE O SISTEMA 2.1 Materiais empregados O sistema de revestimento denominado

4 StrataSlope é composto por gaiolas metálicas, com barras de reforço equiespaçadas (escoras), com dimensões pré-determinadas, reforço geossintético e material de preenchimento. As telas metálicas empregadas são dobradas em L a 90, de forma semelhante a uma cantoneira. Elementos de travamento (escoras) são posicionados a espaçamentos pré-definidos de forma a manter a rigidez da tela metálica da face. Como há a presença das escoras para o travamento, a determinação da bitola da tela metálica é balizada em função da manutenção de suas propriedades fundamentais ao longo da vida de serviço da obra, sendo que especificamente no caso deste elemento, esta determinação é correlacionada com a corrosão do material. Tanto tela metálica como escoras são dimensionadas de forma a suportar os carregamentos vertical (por empilhamento de gaiolas) e horizontal (por empuxo do material granular de preenchimento) levando em consideração a sua corrosão em um período de vida útil de 100 anos, conforme recomendações de normas Norte Americanas ASTM A82 (2007) e ASTM A185 (2007). O material de preenchimento empregado é uma brita graduada simples (BGS) que conferindo elevada compacidade para o material granular, o que resulta em grande resistência da face e excelente ancoragem dos reforços. A grande vantagem deste sistema é que o preenchimento é feito de forma mecanizada (com retro-escavadeira ou bob-cat), conferindo elevada produtividade de execução e reduzindo os custos da obra. Alternativamente ao seu preenchimento com brita, e após análise do projetista, os módulos podem ser preenchidos com Resíduos da Construção Civil (RCD) se tornando uma solução sustentável ambientalmente amigável e fornecendo uma adequada destinação à resíduos, além de evitar o emprego de materiais virgens. Contudo, esta alternativa de preenchimento só é indicada desde que haja material de boa qualidade disponível. Os reforços geossintéticos são dimensionados em função da geometria da obra, levando em consideração o desnível do muro, a presença de taludes sobre (ou sob) este, o tipo do solo local e o tipo e magnitude do carregamento sobre o muro. A Figura 8 mostra, de forma esquemática, uma seção transversal desta tecnologia. Figura 8. Ilustração esquemática da seção transversal do StrataSlope preenhcido com brita graduada (Geo Soluções, 2013) Por ser composto por módulos o sistema se encaixa facilmente em diferentes geometrias da superfície do solo, permitindo a sua execução mesmo em locais com muitos degraus e diferentes desníveis. E se mostra uma solução flexível capaz de absorver eventuais acomodações do solo de fundação sem comprometer a estabilidade da contenção e a sua estética. Em relação à produtividade da obra, como os módulos StrataSlope possuem dimensões de aproximadamente 15 (quinze) blocos segmentados e de 4 (quatro) painéis, a velocidade de execução do solo reforçado é sensivelmente superior ao normalmente observado com outros sistemas de faceamento. Aliado a isto está a possibilidade de preenchimento de forma mecanizada, o que promove uma grande velocidade de execução das camadas. Há a vantagem, ainda, de este sistema apresentar um menor detalhamento de encaixes entre peças, fornecendo maior produtividade na execução das fiadas. 2.1 Alternativas de faceamento Há três opções de faceamento para este sistema de face. A mais usual, anteriormente descrita, é a utilização da Brita Graduada Simples (BGS)

5 para compor a face, deixando a contenção com uma estética semelhante a do Gabião. Caso haja pouca disponibilidade de brita no local da obra, ou por solicitações arquitetônicas, pode ser empregado, alternativamente, um sistema de bioengenharia na face (Figura 9). Neste caso, o preenchimento das gaiolas metálicas é feito com solo, e em sua face é adicionada uma biomanta com placas de grama resultando em uma face verde composta por grama ou outros tipos de vegetação. Pode-se usar, ainda, uma posterior hidro-semeadura. Neste caso, o muro reforçado se assemelha a uma encosta encoberta por vegetação. Ressaltase que para esta alterativa verde, a elevada produtividade é mantida, pois as gaiolas já são instaladas com a biomanta (com ou sem a placa de grama) e todo o processo de preenchimento das telas metálicas continuam de forma mecanizada e contínua. Figura 9. Ilustração esquemática da seção transversal do StrataSlope com vegetação (Geo Soluções, 2013) Em obras com reduzidas necessidades estéticas, ou obras temporárias, há a possibilidade, ainda, do uso deste sistema com revestimento de concreto projetado. Neste caso, os módulos são preenchidos com o próprio solo local utilizando um geotêxtil como filtro para conter o solo na tela metálica. Posteriormente há a possibilidade de revestimento da face com argamassa ou concreto projetado (ou até um chapado de concreto), de forma a evitar vandalismo no muro reforçado e degradação solar dos geossintéticos. Em alguns casos de obras temporárias, após avaliação do projetista, pode-se suprimir o revestimento do projetado, fornecendo uma situação extremamente vantajosa finaceiramente. A Figura 10 apresenta esta alsternativa de acabamento da face. Figura 10. Ilustração esquemática da seção transversal do StrataSlope com projetado (Geo Soluções, 2013) 3 SEQUÊNCIA EXECUTIVA O primeiro passo é a execução de uma base nivelada de Brita Graduada Simples, que será a fundação da primeira camada. A sua espessura será função da resistência do solo de fundação e deverá ser avaliada em projeto junto com os comprimentos do reforço. Recomenda-se no mínimo uma espessura de 10 cm para promover uma base para a primeira camada do solo reforçado. Sobre esta camada de reforço/regularização é assentado a primeira fiada dos módulos metálicos do StrataSlope, conforme observado na Figura 11. Figura 11. Fundação de brita e assentamento da primeira fiada do sistema de faceamento (Geo Soluções, 2013)

6 Os módulos são alinhados horizontalmente para manter o acabamento da face, e verticalmente para propiciar a inclinação de face desejada, conforme observado na Figura 12. os comprimentos especificados para cada trecho. Após a instalação dos reforços (neste caso, geogrelhas) e correta fixação, promovendo um pré-tensionamento no reforço para mantê-lo devidamente esticado, o material constituinte da face (neste caso, BGS) foi disposto mecanicamente utilizando uma bob-cat (Figura 14). Figura 12. Alinhamento horizontal e vertical da fiada de módulos StrataSlope (Geo Soluções, 2013) Ao longo da fiada, são dispostas as escoras metálicas com espaçamento e bitola prédefinidos em projeto em função da corrosão do material e das solicitações de empilhamento dos módulos. Na tela da face, em seu tardoz, são instaladas microgrelhas reduzindo os vazios e promovendo a filtração da brita graduada (Figura 13). Figura 13. Escoras posicionadas no módulos StrataSlope e microgrelha instalada para filtração da brita graduada (Geo Soluções, 2013) Com os módulos devidamente posicionados, alinhados e escorados, foram dispostos os geossintéticos de reforço com as resistências e Figura 14. Preenchimento dos módulos StrataSlope de forma mecanizada usando uma bob-cat (Geo Soluções, 2013) Teve-se um cuidado especial de envelopar as geogrelhas nos módulos de forma a promover uma adequada conexão e fixação do reforço com a face. A Figura 15, na sequência, apresenta uma camada do muro de solo reforçado com as geogrelhas já posicionadas e o material granular da face instalado. Ressaltamse, como detalhes desta Figura, os reforços de geogrelha com diferentes comprimentos para trechos em que o muro possuiu distintas alturas, o envelopamento da geogrelha no material granular da face, e parte do sistema de drenagem, os drenos chaminé de geocomposto drenante, instalados e posicionados a montante da zona reforçada. Estes drenos chaminé estão conectados a uma trincheira drenante a montante da contenção com saídas periódicas pela face. Com os geossintéticos de reforço dispostos e os módulos preenchidos, o solo que compõe a zona reforçada e o aterro de montante da contenção foi espalhado (Figura 16) e posteriormente compactado em camadas sucessivas de espessura não superior a 30 cm. Após a compactação do solo, o material granular igualmente foi compactado utilizando uma placa vibratória de 400 kg.

7 Figura 15. Fiada com a geogrelha instalada e com a face já preenchida detalhe nos drenos de chaminé a montante da contenção (Geo Soluções, 2013) Figura 17. Facilidade na execução de um ponto de inflexão no muro (Geo Soluções, 2013) Figura 18. Vista geral do muro próximo de sua finalização (Geo Soluções, 2013) Figura 16. Espalhamento do solo na zona reforçada para posterior compactação (Geo Soluções, 2013) Devido à facilidade de instalação dos módulos da face, este sistema se mostra vantajoso na composição de curvas e cantos sem perda de produtividade na execução do muro. A Figura 14, apresentada anteriormente, mostra um muro com curvatura na face sendo executado, e a Figura 17, a seguir, exibe um ponto de inflexão em um trecho intermediário da contenção. Alternativamente a montagem dos módulos na obra, há a possibilidade do seu envio já montado para posicionamento e instalação direta na face da contenção. Esta alternativa é indicada para elevar a produtividade de execução da obra. A Figura 18 mostra o muro, com uma altura de aproximadamente 9m e próximo da sua finalização. 4 CONCLUSÕES O presente artigo apresentou uma obra de Solo Reforçado com Geossintéticos usando um sistema de faceamento composto por tela metálica preenchida mecanicamente com brita graduada, denominado StrataSlope. Desta forma, as principais conclusões acerca desta solução são descritas na sequência. O projeto geométrico da contenção não sofre alterações em função da aplicação do sistema de faceamento por módulos metálicos. Há a possibilidade de modulação do espaçamento das camadas de reforço variando conforme estipulado pelo projetista ou necessidade da obra. E como os módulos são de elevada resistência e rigidez, há a possibilidade de usar espaçamentos entre camadas superiores aos convencionais, como por exemplo, 80 cm e 120 cm. Com o uso dos módulos StrataSlope, que possuem dimensões de aproximadamente 15

8 (quinze) blocos segmentados e 4 (quatro) painéis, a velocidade de execução do solo reforçado foi superior ao normalmente observado com outros sistemas de faceamento. A presente obra apresentou uma elevada produtividade, com uma velocidade média de aproximadamente 40 m² de face por dia, descontando os dias improdutivos por chuvas. A velocidade de pico observada foi de quase 60 m²/dia. Esta velocidade de execução foi atingida com uma equipe de 6 funcionários, sendo 1 encarregado, 2 oficiais e 3 ajudantes, além de uma bob-cat. Com o menor prazo de execução da obra, foi observada uma redução de custo global da obra em aproximadamente 25% se comparado ao sistema de faceamento de blocos e 15% se comparado aos sistemas de painéis e envelopado. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem as empresas Geo Soluções Strata Company e Penido Construtora e Pavimentadora por permitirem a divulgalação das fotos e dados da presente obra. REFERÊNCIAS Elias, V., Christopher, B.R., Berg, R.R. (2001). Mechanically stabilized Earth walls and reinforced soil slopes design and construction guidelines. Geotechnical Engineering, Washington, nº FHWA- NHI , 394 p. Geo Soluções (2013). Arquivo interno de controle de obras realizadas. Geo Soluções, São Paulo, SP. Plácido, R.R., Kamiji, T.S.M.M., Bueno, B.S. (2010). Análise comparativa de custos para diferentes alternativas de estruturas de contenção. XV Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica, Gramado, Rio Grande do Sul, Brasil. 8 p.

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