PAREDES DIAFRAGMA ATIRANTADAS: IMPACTOS DAS MUDANÇAS DE PROJETO APÓS O INÍCIO DA OBRA

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1 ERIC RODRIGUES PALUDETTI DARIO HUSSEIN KOURANI MIGUEL VILLAESCUSA MOLINA SÉRGIO SANTANA SECANECHIA PAREDES DIAFRAGMA ATIRANTADAS: IMPACTOS DAS MUDANÇAS DE PROJETO APÓS O INÍCIO DA OBRA SÃO PAULO 2014

2 2 ERIC RODRIGUES PALUDETTI DARIO HUSSEIN KOURANI MIGUEL VILLAESCUSA MOLINA SÉRGIO SANTANA SECANECHIA PAREDES DIAFRAGMA ATIRANTADAS: IMPACTOS DAS MUDANÇAS DE PROJETO APÓS O INÍCIO DA OBRA Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para a obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi Orientador: Prof. Dr. Wilson Shoji Iyomasa SÃO PAULO 2014

3 3 ERIC RODRIGUES PALUDETTI DARIO HUSSEIN KOURANI MIGUEL VILLAESCUSA MOLINA SÉRGIO SANTANA SECANECHIA PAREDES DIAFRAGMA ATIRANTADAS: IMPACTOS DAS MUDANÇAS DE PROJETO APÓS O INÍCIO DA OBRA Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para a obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi Trabalho em: de de Prof. Dr. Wilson Shoji Iyomasa Prof. Dra. Gisleine Coelho de Campos Comentários:

4 4 Dedicamos este trabalho primeiramente a Deus, por proporcionar forças e coragem para vencer o grande desafio de uma universidade, e aos nossos pais, cônjuges e amigos, por nos apoiar e incentivar.

5 5 AGRADECIMENTOS Agradecemos ao nosso orientador, Prof. Dr. Wilson Shoji Iyomasa, por suas contribuições e direcionamentos durante a elaboração deste trabalho. Estamos certos de que as orientações prestadas serão de grande valia para nosso futuro profissional. Agradecemos também à coordenadora do curso, Prof. Dra. Gisleine Coelho de Campos, por nos auxiliar e apoiar, durante a transição de orientadores e até mesmo fora do período letivo, a conduzirmos o aperfeiçoamento deste trabalho. Não poderíamos deixar de agradecer ao nosso primeiro orientador, Prof. Esp. Alfieri Chiamolera Jr, pela contribuição nos primeiros passos deste trabalho e por compartilhar experiências profissionais.

6 6 RESUMO Para um projetista de fundação definir qual o tipo de contenção mais adequado à sua obra, este necessita de várias informações que devem ser levantadas antes de iniciar o projeto. Para a análise das possíveis interferências das construções vizinhas à sua obra, as informações fornecidas ao projetista devem ser precisas, ao passo que a contenção definida seja a mais adequada e com a possibilidade mínima de imprevistos. Como visto no estudo de caso deste trabalho, uma obra que, durante a execução das contenções, incorporou mudanças significativas no produto final, exigiu uma revisão geral dos projetos de toda a obra. Em meio a estas mudanças, houve a necessidade de buscar soluções arrojadas para que os tirantes executados não atingissem um túnel vizinho ao canteiro da obra, que não havia sido considerado no projeto inicial. A solução empregada foi executar, a partir do subsolo, seis linhas de tirantes nas paredes diafragma, ante as quatro linhas previstas inicialmente. A inclinação arrojada dos tirantes obedeceu as seguintes inclinações, 2ª linha chegou a 7,5º, a 3ª linha 55º, 4ª linha 40º e para as 1ª, 5ª e a 6ª linhas as inclinações adotadas foram consideradas as normais. A solução incorporou também uma campanha de injeção química (impermeabilizante) no solo de apoio das primeiras lamelas executadas da parede diafragma, em decorrência de alterações inseridas no projeto de contenção com a inclusão de mais um subsolo. Palavras Chave: Contenção, Impermeabilização, Injeção Química, Parede Diafragma, Tirante.

7 7 ABSTRACT For a foundation project engineer to be able to decide which containment solution is the most appropriate, lots of informations are needed and should be provided before starting the project. For a certain analysis of any possible interference in neighborhood buildings on his project, the information provided to the designer must be as accurate as possible, ensuring that the containment solution is the most appropriate and with low possibilities of unexpected troubles. As related in the body of this work, a construction that, during the execution of contention suffered important changes in the final product, demanded a review of the entire project. Along with these changes, it was necessary to find other solutions for the anchors not to reach a neighbor tunnel, which was not considered in the original project. The solution adopted was the execution of six anchors lines to support the diaphragm walls (from the basement to the street level), instead of four lines originally defined. The inclination of the anchors cables was in the following angles : 2nd anchor reaching 7.5, the 3rd anchor 55, 4th anchor 40 and the 1st, 5th and 6th anchor inclination was adopted considering as a common project. The solution included a waterproof chemical injection to support the first ground lamellae executed for the diaphragm wall (considered a new product in Brazil), because of the changes on the containment project by the increasing of another underground. Keywords: Containment, Waterproof, Chemical Injection, Diaphragm Wall, Anchor.

8 8 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Muros de arrimo apoiados em laje Figura 2 Diferentes materiais utilizados para muro de arrimo Figura 3 Esforço na estrutura e proporções Figura 4 Partes do muro Figura 5 Muros de bandeja Figura 6 Processo de escavações com polímeros Figura 7 Mureta guia para execução de parede diafragma Figura 8 Máquina clamshell Figura 9 Montagem das armaduras Figura 10 Componentes do tirante Figura 11 Marcação topográfica Figura 12 Montagem dos tirantes Figura 13 Furação da parede diafragma Figura 14 Perfuração dos tirantes Figura 15 Limpeza após a execução da perfuração Figura 16 Uso de equipamento para colocação de cordoalha Figura 17 Colocação manual da cordoalha Figura 18 Bomba de alta pressão Figura 19 Protensão dos tirantes Figura 20 Uso de grout para uniformizar superfície Figura 21 Tirantes protendidos Figura 22 Tirantes do projeto inicial Figura 23 Terreno incorporado à obra Figura 24 Lamelas executadas conforme projeto inicial Figura 25 Novo projeto de armadura das lamelas Figura 26 Croqui da interferência dos túneis nos tirantes Figura 27 Proposta de execução de laje invertida Figura 28 Croqui do corte da proposta em laje invertida Figura 29 Detalhe dos tirantes de 7,5º e 10º Figura 30 Detalhe dos tirantes de 40º

9 9 Figura 31 Nova posição dos tirantes Figura 32 Detalhe da ancoragem do tirante de 55º Figura 33 Cunhas especiais Figura 34 Amostra do produto usado na injeção química Figura 35 Injeção química Figura 36 Teste do produto utilizado na injeção química Figura 37 Planta de localização dos pontos de injeção química Figura 38 Planta de localização dos pontos de injeção química Figura 39 Corte ilustrativo do efeito da injeção química no solo Figura 40 Região onde foi aplicada a injeção química Figura 41 Corte da região com sete linhas de tirantes

10 10 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Especificações da bentonita Tabela 2 Novas cargas de ancoragem dos tirantes

11 11 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT ARI-RS CP CP-II NBR NR RB Associação Brasileira de Normas Técnicas Alta Resistência Inicial Resistente à Sulfatos Concreto Protendido Cimento Portland Composto Norma Brasileira Norma Regulamentadora Relaxação Baixa

12 12 LISTA DE SÍMBOLOS B E G h Ø Base Empuxo Força da gravidade Altura Diâmetro

13 13 SUMÁRIO p. 1 INTRODUÇÃO Objetivos Justificativas Abrangência MÉTODO DE TRABALHO MATERIAIS E FERRAMENTAS REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Contenções Definição de contenções Tipos de contenções Paredes diafragma atirantadas Definições de parede diafragma Aplicação de parede diafragma Métodos executivos de parede diafragma Tirantes Definição de tirantes Aplicação dos tirantes Método executivo dos tirantes Levantamento de vizinhança Definição de laudos de vizinhança Aplicação do laudo de vizinhança Diretrizes de métodos ESTUDO DE CASO Descrição do problema... 50

14 Estudos realizados Solução adotada Execução dos tirantes Tratamento do solo nas fichas curtas ANÁLISE DOS RESULTADOS CONCLUSÕES REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 70

15 15 1 INTRODUÇÃO A densidade demográfica elevada nas grandes cidades é notoriamente uma grande preocupação, devido ao impacto causado pela concentração excessiva de pessoas dividindo o mesmo espaço. A demanda por itens de consumo, materiais e serviços torna-se cada vez maior, enquanto que o espaço para produção, armazenamento e logística de distribuição é inversamente proporcional. Na cidade de São Paulo, a maior cidade do país, este processo não poderia ser diferente. Para atender a demanda cada vez maior por moradia, comércios, indústrias e prestação de serviços, a construção civil tem um papel fundamental no desenvolvimento desta metrópole. Em consequência disso, torna-se cada vez mais difícil encontrar terrenos desabitados e desimpedidos, obrigando as construtoras a adquirirem vários terrenos pequenos lado a lado, normalmente já edificados, para a concepção de grandes empreendimentos. Além disso, as dimensões dos terrenos desfavorecem a instalação do canteiro de obras devido ao máximo aproveitamento do terreno pelo empreendimento e sua topografia irregular. Este cenário representa uma complexidade na elaboração dos projetos, na execução de escavações e contenções e no planejamento logístico da obra, mais elaborado. Com o mercado aquecido e a falta de experiência de alguns profissionais, chances de surgirem problemas não previstos em projeto, durante a obra, são iminentes. A grande dificuldade está na ação corretiva dos problemas não previstos, principalmente quando há necessidade de paralisar a execução dos serviços para tomada da ação devida. Existem casos em que erros nos levantamentos de dados da vizinhança e de infraestruturas adjacentes ao terreno, cuja solução adotada para o problema não seja adequadamente estudada, acabam por inviabilizar a execução do empreendimento, causando prejuízos consideráveis à empresa incorporadora. Nos casos onde forem detectados erros em projetos que inviabilizariam o empreendimento, e as obras já tenham sido iniciadas, surge então a necessidade da

16 16 busca por novas tecnologias, soluções criativas ou até mesmo o aprimoramento de técnicas já utilizadas, porém mais rebuscadas, que atendam a necessidade da obra com segurança e qualidade, mantendo a viabilidade do negócio. Desta forma, é importante que um trabalho fundamentado em experiências de consultores e projetistas seja realizado para minimizar os impactos destas alterações durante a execução da obra. É nesse contexto que a presente pesquisa pretende contribuir, por meio da discussão e apresentação das pesquisas realizadas e dos resultados obtidos pela construtora com a execução dos métodos estudados. 1.1 Objetivos Discutir sobre a execução de paredes atirantadas para contenção de maciços de solo Objetivos Gerais Compreender e discutir os principais motivos técnicos que exigem mudanças nos projetos de contenção em paredes atirantadas após o início da obra e descrever as alternativas mais adequadas para execução sem comprometer a viabilidade do empreendimento Objetivos Específicos Pretende-se com este trabalho estudar os motivos que levaram a incorporadora e os projetistas do empreendimento JK, localizado à Av. Juscelino Kubitschek em São Paulo, a realizarem alterações nos projetos de contenções após o início das obras. Discutir as soluções propostas pelos consultores durante as alterações de projeto em meio a execução da obra, apresentar as tecnologias de contenção estudadas para solucionar as dificuldades que inviabilizariam a obra.

17 Justificativas É comum na área de construção civil ocorrer mudanças em relação ao planejamento inicial durante a execução da obra. Em alguns casos onde o grau de complexidade das mudanças feitas e eventos não previstos acontecem, existe a necessidade de um replanejamento e a análise de todos os custos e prazos envolvidos. Alguns imprevistos podem até mesmo inviabilizar a execução do empreendimento, considerando que o custo para a execução da solução e o prazo para executá-la podem se estender muito além do planejado. Tipo de solo não previsto na sondagem inicial, rochas e matacões, construções vizinhas, tubulações de serviços públicos não cadastrados corretamente nos órgãos competentes, são alguns dos imprevistos usualmente encontrados. No caso de interferências encontradas por edificações vizinhas que não foram previstas durante a concepção do projeto, os cuidados devem ser redobrados, pois qualquer operação imprudente pode colocar vidas em risco no caso de solapamento do solo, além de outros prejuízos ao patrimônio alheio e consequentes transtornos jurídicos. Deste modo, o que motiva o estudo deste tema é avaliar como os imprevistos encontrados são resolvidos, por meio do uso das tecnologias empregadas para atender as mudanças de projeto com a obra em andamento. 1.3 Abrangência Este trabalho aborda as ações tomadas para atender às alterações de um projeto de contenções para a execução de pavimentos no subsolo de uma obra de edifício comercial, a ser construído em um terreno na Avenida Juscelino Kubitschek, São Paulo SP. Tais ações envolvem mudanças na profundidade das contenções e alterações na posição e quantidade de tirantes para conter o maciço de solo durante a execução da estrutura dos subsolos. Não são abordados neste trabalho os métodos de cálculo das contenções e tirantes, seu dimensionamento e os sistemas utilizados para ensaios das cargas dos tirantes. Também não serão abordadas as questões de eventuais tratamentos de

18 18 contaminação do solo ou impactos ambientais causados pelo posto de combustível que foi incorporado ao canteiro após aquisição da empresa incorporadora.

19 19 2 MÉTODO DE TRABALHO O presente trabalho foi desenvolvido com base em documentos e obras já publicados por outros autores da área de fundações e contenções, por meio de recomendações do professor orientador e de pesquisas na internet. Para obter as informações teóricas, foi realizada uma longa pesquisa na bibliografia levantada, buscando informações relevantes sobre o tema. Foram analisados também vários catálogos e documentos de fornecedores de equipamentos e prestadores de serviços na área de contenções e tirantes. A pesquisa teve como objetivo adquirir conhecimentos teóricos sobre o assunto pesquisado. Uma vez realizada a pesquisa, uma análise crítica foi feita com o objetivo de filtrar o conteúdo, direcionando-o para o tema escolhido, de forma a apresentar detalhadamente, porém de maneira concisa, o conteúdo do trabalho. Foi apresentado neste trabalho todo o conteúdo pesquisado de forma organizada, obedecendo a uma sequência lógica da execução dos serviços, com o intuito de tornar-se uma ferramenta de fácil compreensão para pesquisas futuras. O estudo de caso foi desenvolvido com base em informações, projetos e documentos obtidos durante visitas à obra, fornecidas por membro da equipe envolvida na execução do empreendimento. O material foi organizado obedecendo a uma sequência cronológica dos acontecimentos, de forma a esclarecer de que maneira cada problema encontrado foi solucionado.

20 20 3 MATERIAIS E FERRAMENTAS Para a elaboração deste trabalho foi utilizado o recurso da ferramenta Microsoft Office, onde foram digitados os textos e posicionadas as imagens obtidas na obra e em outros materiais publicados, buscas realizadas por meio da internet, onde foram pesquisados outros trabalhos publicados por profissionais na área de engenharia civil, publicações de outros trabalhos de conclusão de curso de formandos em engenharia civil, além de manuais técnicos disponibilizados por empresas especializadas em serviços de contenções. Foram realizadas visitas à obra JK, localizada na Av. Juscelino Kubitschek, Itaim Bibi São Paulo, onde foram levantados registros fotográficos e dados físicos para o desenvolvimento deste trabalho. Foram fornecidos pela construtora alguns projetos que ilustram com detalhes as contenções e tirantes, além da localização do túnel Tribunal de Justiça de São Paulo, que passa paralelamente ao alinhamento frontal do terreno. Em entrevista com o mestre de obras que representa a construtora, responsável pela execução da fundação da obra, foram obtidas informações sobre a execução dos métodos aplicados durante a obra. Entrevistas realizadas com a coordenadora de produção, que representa a construtora responsável pelo planejamento executivo da obra, com quem foram obtidos dados sobre o planejamento dos métodos que foram adotados e estudos de viabilidade com relação a prazo e custos. Entrevista com o supervisor que representa a empresa que executou toda contenção necessária (parede de diafragma e tirantes), responsável pelo planejamento executivo da referida obra, com quem foram obtidos dados sobre a parte técnica dos métodos executivos que foram adotados durante todo o processo de planejamento e execução.

21 21 4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Para a elaboração do estudo de caso, fez-se necessário a pesquisa de documentos publicados por autores especialistas no tema desta pesquisa, conforme apresentados a seguir. 4.1 Contenções Com o aumento da demanda das grandes cidades, melhoria de infraestrutura, qualidade de vida e a valorização de terrenos que ocorre principalmente nas regiões centrais, há o aumento de número de obras de construção civil cujos projetos apresentam necessidade de subsolos, comumente utilizados para fim de garagem o que exige uma complexidade em sua execução devido às tarefas como escavações, perfurações, cortes e aterro (ANGELIS NETO; BELINCANTA, 2006). Com esse desafio em mãos, a área de Engenharia Civil se depara com questões como a segurança devido possíveis riscos que a obra pode oferecer para os trabalhadores, bem como para a população de maneira geral. A imensidão das obras, a dificuldade do processo de execução e manipulação dos equipamentos aumentam o risco de acidentes de trabalho (CHOI; CHO; SEO, 2004). A apresentação de Milititsky (2013) dissertou acerca dos problemas encontrados em fundações devido à falha (por má interpretação ou ineficiência de análise) ou ausência da investigação de subsolo. Como exemplo, a França possui em suas estatísticas cerca de 80% dos problemas em fundações decorrentes da falta de conhecimento das características do subsolo. Comumente, mas não somente, obras de pequeno porte apresentam um maior índice de problemas em fundações por questões econômicas. Milititsky (2013) acentua que a investigação de subsolo é uma prática normalizada pela NBR 6122 (ABNT, 2010); NBR 8036 (ABNT, 1983), e nunca deve ser banida numa obra. A quantidade de furos e profundidade da exploração devem ser decididos pelo bom senso e profissionalismo.

22 22 Além de Normas para a investigação de subsolo, foram criadas leis para garantia da segurança dos trabalhadores apresentadas pelo Ministério do Trabalho e Emprego (2013) por meio das leis presentes na Consolidação das Leis de Trabalho (CLT) e das Normas Regulamentadoras (NR - portaria 3214 de 06/1078) estabelecem as condições e meio ambiente de trabalho confinado aos trabalhadores Definição de contenções Estruturas de contenção ou de arrimo são obras civis construídas com a finalidade de prover estabilidade contra a ruptura de maciços de terra ou rocha. São estruturas que fornecem suporte a estes maciços e evitam o escorregamento causado pelo seu peso próprio ou por carregamentos externos (BARROS, s/data). São utilizados quando os maciços de solo não assumem sua sustentação natural. Estas condições apresentam-se quando determinada escavação ou aterro está restringida por limites de propriedade. Por exemplo, na construção de vias férreas ou de estradas, a largura da faixa de rodagem da via é fixa e o corte ou aterro é realizado, garantindo a inclinação do talude, independente da largura final da obra. De modo similar, os muros de suporte dos edifícios devem situar-se dentro dos limites da propriedade e conter o solo ao redor das fundações, não excedendo seus limites (BIANCHINI, s/data) Tipos de contenções As estruturas de contenção trabalham geralmente a flexão, sendo que o peso próprio delas à compressão é desprezível. Em alguns casos os muros de arrimo também podem ter função de fundação, pois as cargas dos pilares e lajes são transferidas pelo muro para o terreno, sendo esta função importante quando construídos em edificações nas áreas urbanas (MUÑOZ JR, 1984). Segundo Paredes (S/D), existe mais um tipo de estrutura de contenção que funcionaria como elemento impermeabilizante que impede a passagem de água. O funcionamento estrutural de cada um destes muros de contenção é diferente. Sendo que o muro de contenção propriamente dito funciona como um mezanino engastado no terreno e o muro de contenção/fundação como uma laje de um ou

23 23 vários vãos, e se encontra apoiado ou ancorado a laje (Figura 1), portanto se faz necessário nenhum outro apoio adicional nas fundações (MUÑOZ JR, 1984). Figura 1 Muros de arrimo apoiados em laje. Fonte: (MUÑOZ JR, 1984). Segundo Correa (2006), podem classificar os muros de contenção em muros por gravidade (flexíveis e rígidos), muro de arrimo por flexão (em balanço e com contrafortes), muros com bandeja (CALAVERA, 1998), paredes diafragma (prémoldadas, moldadas em loco), muros de terra armada e solo reforçado. Muros por gravidade são aqueles que conseguem fazer a contenção por seu próprio peso. Não precisam de fundação, mas podem tê-la. Não sofrem normalmente carregamento a flexão. Existem subclassificações em muros rígidos: de alvenaria, muros de concreto armado e concreto ciclópico, além dos flexíveis: gabiões, préfabricados, jardineira, muros com sacos de solo-cimento, muros de pneu etc. sendo os mais comuns os de alvenaria (blocos pré-moldados), concreto ciclópico (60% pedra, 40% concreto) e gabiões (CALAVERA, 2001). A Figura 2 ilustra alguns tipos de muros de contenção.

24 24 Figura 2 Diferentes materiais utilizados para muro de arrimo Muro Gabião Fonte: Calavera (2001). Muros gabiões são estruturas de pedras, armadas, drenantes, de grande durabilidade, flexibilidade e resistência, com um formato de caixa prismática retangular, em rede de malha hexagonal, constituída por arame galvanizado reforçado (WALLMURO, S/D). De acordo com Wallmuro (S/D), os muros gabiões são subdivididos em blocos por diafragmas cuja função é proporcionar um reforço para a estrutura. Toda a malha, com exceção dos diafragmas, possui reforço nas extremidades por arames para fortalecer os blocos de gabiões e facilitar a montagem e instalação. No caso de muros de pedras arrumadas de forma manual, a resistência do muro se dá unicamente por meio do empilhamento dos blocos de pedra. Para Wallmuro (S/D), este tipo de muro apresenta a simplicidade de execução e a dispensa de sistemas de drenagem como vantagens, pois o próprio material do muro já é drenante. Os muros de pedra sem argamassa são normalmente recomendados para a contenção de taludes com alturas de até 2 m. A base do muro tem largura mínima entre 0,5 a 1,0 m e deve ser apoiada em uma cota abaixo da superfície do terreno, para reduzir o risco de ruptura por deslizamento na interface muro-fundação (WALLMURO, S/D).

25 25 Os muros de concreto ciclópico são geralmente economicamente viáveis apenas quando a altura não excede 4 m. Este muro é uma estrutura construída com o preenchimento de uma fôrma com concreto e rochas de dimensões variadas. Um sistema de drenagem é necessário neste muro devido a sua baixa permeabilidade (VENTRELLA et al, 2013). Os muros de pneus são constituídos de camadas horizontais de pneus usados, amarrados entre si com arame ou corda, preenchidos com solo compactado. Funcionam como muros de gravidade e apresentam como vantagem a reutilização de pneus descartados, além de sua flexibilidade. A utilização de pneus usados é uma solução de baixo custo e de elevada resistência mecânica dos materiais. Estão limitados a 5 m de altura e base com largura de 40 a 60% de sua altura (GERSCOVICH, 2010). Conforme Gerscovich (2010) muros com sacos de solo cimento são constituídos por camadas formadas por sacos de poliéster preenchidos com a mistura de cimentosolo, com a proporção de 1:10 a 1:15 (medidos em volume). O solo utilizado é peneirado em uma malha de 9 mm, para segregar a terra dos pedregulhos. Muros de arrimo com balances e contrafortes são estruturas mais esbeltas com seção transversal em L, que resistem aos esforços por flexão, utilizando uma parte do peso próprio do maciço de terra que se apoia sobre a base do L, mantendo-se em equilíbrio. A estrutura em geral é construída em concreto armado, tornando-se antieconômico para alturas acima 7 m. A laje da base apresenta largura entre 40 e 65% da altura do muro (Figura 3). A face do muro trabalha à flexão e, se necessário, pode-se empregar vigas de enrijecimento ou dentes, conforme Figura 4, no caso de maiores alturas (GERSCOVICH, 2010).

26 26 Figura 3 Esforço na estrutura e proporções. Fonte: Gerscovich (2010). Figura 4 Partes do muro Fonte: Gerscovich (2010). Para muros com alturas superiores a 5 m, é conveniente a utilização de nervuras (ou contrafortes), para aumentar a estabilidade do muro contra o tombamento. Tratandose de laje com base interna, ou seja, sob o reaterro, as nervuras devem ser adequadamente armadas para resistir os esforços de tração. No caso de laje externa, ou seja, do lado oposto ao reaterro, as nervuras trabalham à compressão. Esta maneira de uso é menos comum, pois proporciona uma perda de espaço útil pela estrutura de contenção. As nervuras tem espaçamento em geral de cerca de 70% de sua altura (GERSCOVICH, 2010). Muros de bandeja compensam parte do momento fletor produzido pelo empuxo da terra mediante a colocação de bandejas em diferentes alturas, onde se produz um momento contrário devido à carga das próprias bandejas, apresentado na Figura 5.

27 27 Figura 5 Muros de bandeja Fonte: Calavera (2001). O principal problema se encontra na complexidade da sua construção, mas pode apresentar alternativas ao muro de contrafortes para as grandes alturas, onde para resistir ao momento fletor, aumenta-se o canto e se dá leveza na seção colocando contrafortes (CALAVERA, 2001). 4.2 Paredes diafragma atirantadas Este tipo de contenção é estudado com maior detalhamento, por ser o sistema utilizado no estudo de caso deste trabalho Definições de parede diafragma As paredes diafragma são cortinas executadas e preenchidas com concreto antes da escavação dos subsolos. Inicialmente, uma trincheira é aberta e mantida estável no terreno pela lama bentonítica (mistura de água e bentonita) ou polímero sintético. O uso desse processo possui grande impacto sobre as técnicas de escavações e fundações (MONTEIRO, 2009). No ano de 1969 foi feita no Brasil a primeira parede diafragma atirantada numa construção de um edifício da USP (Universidade de São Paulo), desde então o uso dessa técnica aumentou na área de engenharia civil justamente pela capacidade de solucionar difíceis problemas encontrados nos métodos de contenção mais

28 28 utilizados, ressaltando-se os locais onde existe água do lençol freático (MONTEIRO, 2009). A parede diafragma moldada in loco atirantada é considerada um elemento de fundação ou contenção cujo molde é o próprio solo, pelo qual é realizado no subsolo um muro na vertical feito de concreto armado com profundidade de até 50 m e espessura entre 30 cm e 1,20 m (GEOFIX, 2013). Para Saes (1998), o uso de paredes diafragmas moldadas in loco tem por objetivo servir de elemento de forma de contenção tanto de terra como de água, utilizando como técnicas: lama bentonítica (que pode ser substituída por polímero industrial como fluido estabilizante) e concretagem submersa Lama Bentonítica A lama bentonítica resulta da mistura de água com bentonita, uma argila que possui em sua composição predominante a montmorilonita ou silicato hidratado de alumínio (mineral argílico). Essa argila é capaz de absorver a água em quantidade de até sete vezes a sua massa, o que aumenta entre 15 e 20 vezes o seu volume. Forma-se então uma suspensão coloidal, estável e durável cuja viscosidade é superior à da água (BENTONIT, 2003; BRASFOND, 2013). Uma propriedade fundamental da lama bentonítica é a tixotropia, ou seja, a capacidade de sofrer em sua viscosidade transformação reversível e isotérmica. Quando agitada, a lama se comporta como um fluido, já em repouso forma um gel. Se for utilizada em perfurações, nas paredes se forma uma película ou cake que tem como função ser uma barreira contra a passagem da água do lençol (BENTONIT, 2003; BRASFOND, 2013). A bentonita é encontrada em seu formato natural na forma cálcica e precisa passar por um processo de transformação para forma sódica, pois somente assim poderá ser utilizada na produção de lama bentonítica. A Tabela 1 mostra algumas de suas propriedades:

29 29 Tabela 1 Especificações da bentonita. Fonte: Geofix (2013). Uma das análises realizadas para avaliar a bentonita é a espessura do cake no filtro prensa. Segundo Bomax (2014) o filtro prensa é um equipamento destinado a fazer a separação de sólidos e líquidos, por meio da passagem forçada do material com resíduos por filtros permeáveis. A bentonita apresenta em suas partículas de poeira uma quantidade significativa de sílica cristalina, um mineral com efeitos fibrogênicos nos pulmões que causa uma doença denominada silicose, incurável, com medicação para apenas amenizar os sintomas (bronquite, tosse seca e dispneia), sem fim curativo; e em estágio avançado pode se reverter a câncer do pulmão (CAMPOS, 2005). Além dos danos à saúde, o uso da lama bentonítica causa danos ambientais, pois o cake formado pela mesma provoca a colmatação (preenchimento dos vazios) do solo que pode ser responsável pela extinção de alguns seres da fauna e da flora. Isso é mais impactante quando há uma grande quantidade descartada numa mesma região. Uma alternativa é descartar em aterros industriais (e que aceitam esse tipo de material) toda lama inservível e não reutilizada (MOTA, 2010) Polímero sintético O polímero sintético é uma molécula longa resultante de uma adição da simples repetição de monômeros que se unem nas extremidades, como as ligações dos elos de uma corrente. A água, ao entrar em contato com o polímero sintético, tem suas

30 30 moléculas presas ao longo das longas cadeias do polímero inchando sua estrutura e oferecendo uma maior viscosidade ao mesmo (GEO, 2007). O granulado de polímero sintético é considerado a base do sistema de estabilização, pois é altamente concentrado e foi produzido para ser capaz de interagir quimicamente com todos os tipos de solo. Devido sua estrutura molecular, o polímero sintético é completamente solúvel em água sem perder sua função primária de ligação química de estabilização das partículas de solo. Como função secundária, encontra-se a interação com outros componentes poliméricos (MOTA, 2010). O mercado mundial disponibiliza vários tipos de polímeros. Entretanto, para obter-se uma boa eficiência na estabilização de escavações, recomenda-se utilizar dois ou mais elementos na mistura com a água (na proporção de 1 kg de polímero por m³ de água). Após esse processo, a mistura é agitada por 15 minutos até obter a homogeneização e assim está pronto para uso, como mostra a Figura 6 (GEO, 2007): Figura 6 Processo de escavações com polímeros. Fonte: Fortuna (2013) Lama bentonítica em comparação com o polímero sintético Em um comparativo entre os dois componentes, observa-se que o uso do polímero proporciona uma obra mais limpa e organizada por utilizar menos equipamentos. Em termos de custo, o polímero também pode ser considerado mais barato, uma vez

31 31 que, mesmo seu custo de aquisição por m³ seja bem maior quando comparado com a bentonita, seu consumo é muito menor (MOTA, 2010). Todavia, a maior vantagem do uso do polímero está no impacto ambiental, pois é possível o seu reaproveitamento (embora não muito utilizado pelo custo do transporte) e o descarte pode ser realizado em qualquer bota fora. Geralmente, o descarte é realizado após tratamento especifico e o mesmo é realizado do mesmo modo da água residual. Com relação a custos, esse método apresenta uma redução nos custos finais de uma obra, pois se economiza no alto valor de descarte da lama bentonítica (MONTEIRO, 2009; MOTA, 2010) Aplicação de parede diafragma Por ser um elemento capaz de ser utilizado em diversas necessidades nas edificações, a parede diafragma tornou-se uma possibilidade muito difundida e aceita no ramo da Engenharia Civil. Como exemplos de sua empregabilidade estão: a contenção de subsolo na construção de garagens subterrâneas, canalização dos leitos de rios, paredes de trincheiras enterradas, cortinas impermeáveis, construção de estações de trens subterrâneos, túneis, poços, etc. (GEOFIX, 2013). A parede diafragma tem aplicação prática na construção civil observada em três tipos de elementos: o primeiro é conhecido como elemento tipo parede, isto é, utilizado com a finalidade de resistência; o segundo caracteriza-se por elementos de fundação de estruturas e o terceiro é o elemento impermeabilizante que impede a passagem de água. A parede diafragma é conhecida como a construção de uma espécie de cortina de concreto moldada por painéis sucessivos sob o solo que podem ser armado ou não. Tanto as profundidades como a espessura podem variar (PAREDES, S/D) Métodos executivos de parede diafragma A qualidade da parede diafragma irá depender tanto das condições das ferramentas de escavação como o guindaste e o clamshell, quanto da forma como serão conduzidas as fases de sua execução. Para tanto, várias operações são realizadas cujas etapas interligam-se e todas necessitam de planejamento a fim de se evitar

32 32 imprevistos. As principais fases na execução de parede diafragma são: mureta guia, escavação do painel, colocação de armadura e concretagem (MONTEIRO, 2009) Muretas guias A execução de muretas guias (Figura 7) precede a execução da parede diafragma e tem como finalidade definir o trajeto da parede, como uma espécie de guia para a ferramenta de escavação (clamshell). Como durante a utilização do clamshell (movimento de entrada e saída do solo) há uma quantidade considerável e permanente da variação do nível de lama, as muretas guias também impedem o desmoronamento do terreno próximo à superfície. Dessa forma, elas garantem uma altura de lama respeitando o nível do lençol freático, com altura maior ou igual a 2 m (CHUVA, 2011). Figura 7 Mureta guia para execução de parede diafragma. Fonte: WTorre (2007) Escavação do painel Para escavação dos paineis é utilizado o equipamento denominado clamshell, ilustrado na Figura 8, que é capaz de executar paredes de 30 cm até 1,20 m de espessura (MONTEIRO, 2009).

33 33 Figura 8 Máquina clamshell. Fonte: Cunha; Mazarin (2011). Vale ressaltar que a estabilidade das escavações está diretamente relacionada à qualidade do cake formado pela lama bentonítica. Nos casos dos solos porosos é provável que a permeabilidade seja grande, uma vez em que há um índice de vazio grande nesse tipo de solo. Dessa forma, o risco de desmoronamento é considerado alto, pois existe o aumento da pressão neutra dos fluidos infiltrados no solo o que, consequentemente, resulta num elevado consumo de concreto que irá penetrar nos vazios resultantes da falha do cake no decorrer do processo de escavação (CUNHA; MAZARIN, 2011) Colocação de armadura Após o processo de escavação, a montagem das chapas-junta é iniciada. Tais chapas são posicionadas verticalmente nas laterais da escavação e a seção trapezoidal, formando uma junta fêmea (voltada para o centro da mesa) que será preenchida no momento de concretagem do painel adjacente (MONTEIRO, 2009). Para as paredes diafragmas, a armadura é montada de forma prévia com uma estrutura rígida o suficiente para poder ser içada por um guindaste. Cada armadura precisa conter seis alças, das quais duas são utilizadas no momento do içamento. Para tanto, são utilizados, para cobrir a armadura entre 5 a 7 cm, roletes (espaçadores circulares) de espessura de 5 cm e diâmetro de 10 e 14 cm, a depender da necessidade do projeto, serão amarrados na armadura no sentido de sua largura e intercalados nas duas faces (GEOFIX, 2013).

34 34 Saes (1998) acrescenta que após as armaduras serem especificadas num projeto, os armadores são responsáveis pela sua montagem, que por sua vez necessita ser rígida como descrito anteriormente e além de serem amarradas, há pontos que as mesmas necessitam ser soldadas e nos casos em que são muito pesadas, são enrijecidas com barras adicionais para fim de travamento. A Figura 9 exemplifica as armaduras utilizadas nas paredes diafragma. Figura 9 Montagem das armaduras. Fonte: Bueno Neto (2013). Para dar-se início ao processo de concretagem, é preciso observar as condições físicas da lama bentonítica que precisam seguir os padrões propostos pela NBR 6122 (ABNT, 2010) que são determinados com ajuda de um laboratório (MONTEIRO, 2009). O concreto então é jogado no fundo da escavação já preenchido com a lama bentonítica nos tubos de concretagem submersos. Por ser mais denso que a lama, o concreto ao imergir, expulsa a lama e preenche toda a lamela. Nesse processo, o tubo que está imerso é içado lentamente na medida em que o nível de concreto é elevado, até que se alcance a cota pré-determinada (SAES, 1998).

35 35 Monteiro (2009) ressalta que o concreto utilizado necessita ser de alta trabalhabilidade e fluidez, para assim, poder sair do tubo tremonha e se espalhar ao longo da escavação (para cima e para o lado) e assim conseguir deslocar para fora a lama bentonítica. As características básicas do concreto são apresentadas por Cunha e Mazarin (2011), sendo elas: Faixa de Abatimento (slump: 200 +/- 20 mm); Diâmetro máximo do agregado não superior a 10% do diâmetro do tubo; Consumo de cimento: 400 kg/m³; Fator água/cimento: 0,6; Agregados arredondados para facilitar o escoamento no tubo; O volume lançado de concreto é sempre maior que o volume teórico da escavação que irá variar de acordo com o tipo de terreno onde a mesma foi realizada. Caso um volume menor seja lançado, ocorreu um estrangulamento da escavação (MONTEIRO, 2009). 4.3 Tirantes Após a execução das paredes diafragma e a escavação do solo em um dos lados, o empuxo aplicado às paredes tende a deslocá-las. Para que haja sustentação das paredes diafragma até a execução da estrutura dos subsolos, são executados tirantes provisórios, conforme definições a seguir Definição de tirantes Segundo a NBR 5629 (ABNT, 2006), tirantes são peças especialmente montadas, tendo como componente principal um ou mais elementos resistentes à tração, que são introduzidas no terreno em perfuração própria, nas quais por meio de injeção de calda de cimento (ou outro aglutinante) em parte dos elementos, forma um bulbo de ancoragem que é ligado à estrutura por meio do elemento resistente à tração e da cabeça do tirante.

36 36 O tirante, conforme Figura 10, possui uma de suas extremidades localizada do lado externo do terreno e a outra enterrada. A primeira é denominada cabeça do tirante e a segunda é o bulbo de ancoragem. O comprimento medido entre a cabeça e o bulbo é o trecho ou comprimento livre (MONTEIRO, 2009). Figura 10 Componentes do tirante. Fonte: Fundesp (2009). O cálculo que determinará o ângulo e o comprimento do tirante são dependentes de dois levantamentos prévios: a sondagem, que irá averiguar o tipo de terreno que estará sujeito às cargas de trabalho; e o levantamento da vizinhança, que é determinante para verificação de qualquer interferência no processo de execução. Os ângulos normalmente utilizados sem interferência são de 10º a 25º, valores abaixo e acima dessa faixa são geralmente para desviar de problemas encontrados nos levantamentos citados. Os tipos de tirantes variam de acordo com a necessidade de sua aplicabilidade, isto quer dizer que mesmo o método executivo sendo o mesmo, dependendo da carga do tirante, pode ser que se usem fios ou cordoalhas, sendo que o aço utilizado no primeiro é o CP 150 RB e no segundo CP 190 RB (MONTEIRO, 2009). Já no caso de tirantes com barra, Monteiro (2009) apresenta a vantagem de reduzir o desperdício de aço uma vez em que após a aplicação da técnica de concreto protendido, o mesmo pode ser cortado de acordo com o comprimento necessário. É

37 37 composto por uma barra linear cujo processo de laminação é à quente, podendo estender-se por até 12 m e possui rosca contínua. De acordo com a NBR 5629 (ABNT, 2006), os tipos de tirantes são caracterizados como: Tirante provisório: utilizado por um período inferior a dois anos; Tirante permanente: utilizado por um período superior a dois anos; Tirante reinjetável: permite injeções adicionais de nata de cimento após sua instalação; Tirante não reinjetável: não permite injeções adicionais de nata de cimento após sua instalação. Segundo Consban (2012), as diferenças fundamentais entre tirantes permanentes e provisórios estão no coeficiente de segurança determinado pelo projeto, na proteção anticorrosiva da cabeça e corpo do tirante e nos testes de protensão, conforme preconiza a norma brasileira NBR 5629 (ABNT, 2006) Aplicação dos tirantes As aplicações mais comuns e usuais, explica Consban (2012), tanto dos tirantes permanentes quanto dos provisórios, são em contenções de escavações para obras enterradas ou em situações em que é necessário cortar um maciço de terra que não é autoportante, para implantar uma obra como uma rodovia, ferrovia ou outra obra similar. Dentre essas aplicações, destaca-se a aplicação de tirantes provisórios para contenção de maciços de terra, escavados para implantação de subsolos de edifícios residenciais e comerciais, cuja aplicação é comum nos centros urbanos e com as quais se convive rotineiramente. Nessas obras são executados, no perímetro do terreno, barreiras de contenção (perfis metálicos com peças pré-moldadas de concreto ou pranchões de madeira, paredes-diafragma e outros) que serão sustentados, à medida que a escavação avança no interior do terreno, por tirantes em cotas determinadas no projeto executivo. O espaçamento entre os tirantes que estão na mesma linha e suas cargas de trabalho, bem como o comprimento livre e o trecho ancorado, também são definidos em projeto (CONSBAN, 2012).

38 38 Nesses casos, Consban (2012) cita que a utilização de tirantes como apoio das paredes de contenção é apontada como a maneira mais eficaz de garantir a integridade das edificações existentes em terrenos vizinhos. Pelo fato de serem protendidos, quando instalados em cada fase da escavação, os tirantes minimizam qualquer deslocamento ou deformações da barreira de contenção. Consequentemente, edificações e benfeitorias nele apoiadas estarão protegidas do efeito do alívio do maciço, proveniente da escavação lindeira. O tirante como elemento de sustentação, submetido à carga de tração constante, proporciona ao aço um desgaste maior por fadiga, ficando assim mais exposto ao processo de corrosão. Todos esses fatores devem ser considerados no dimensionamento dos materiais de composição do tirante, mas deve-se levar em conta o contexto de cada obra e também cada forma de utilização desse elemento de contenção (CONSBAN, 2012). Para garantir o perfeito estado do tirante é fundamental na manutenção são as proteções contra a corrosão que, de acordo com Fundesp (2009), dividem-se em três classes: Proteção classe 1: usada em tirantes permanentes instalados em meio medianamente agressivo ou muito agressivo, e em tirantes provisórios instalados em meio muito agressivo. Faz-se necessário o emprego de duas barreiras anticorrosivas em toda a extensão do tirante. Proteção classe 2: usada em tirantes instalados permanentemente em meio não agressivo, e em tirantes provisórios instalados em meio medianamente agressivo. No trecho livre mantém-se o mesmo tipo de proteção anticorrosiva da classe 1, e no trecho ancorado fica protegido pela calda de cimento injetada.

39 39 Proteção classe 3: usada em tirantes provisórios instalados em meio não agressivo. No trecho livre a proteção é feita por um tubo plástico e no trecho ancorado existem centralizadores e é protegido com a calda de cimento injetada Método executivo dos tirantes No processo de execução de um tirante é citado por Naresi (S/D) que alguns procedimentos prévios são extremamente importantes, como a locação correta dos pontos de perfuração (Figura 11), nivelamento do terreno para a ancoragem dos equipamentos, funcionamento adequado da rede de abastecimento de água, análise de possíveis interferências como furos adjacentes e elementos enterrados. Além disso, deverá ser previsto drenagem e coleta para eliminação da água utilizada na perfuração. Figura 11 Marcação topográfica. Fonte: Hochtief (2014). De acordo com Geosonda (2005), os tirantes, ilustrados na Figura 12, devem ser montados com o comprimento, quantidade e especificação das cordoalhas em bancada sobre cavaletes, de acordo com o projeto. Após a montagem, as cordoalhas os tirantes devem ser transportados até o local onde serão instalados, após o término da perfuração. Deverá ser introduzido lentamente no furo, evitando danos e atrito excessivo contra as paredes da perfuração. Figura 12 Montagem dos tirantes.

40 40 Fonte: Hochtief (2014). Antes de iniciar a perfuração dos tirantes, deve-se executar um furo no concreto com máquina extratora, na posição e diâmetro necessários para a execução dos tirantes (Figura 13). Figura 13 Furação da parede diafragma. Fonte: Hochtief (2014). A perfuração é desenvolvida com sonda rotativa ou extratora para os trechos em concreto, e perfuratriz sobre esteiras quando o trecho perfurado é em solo. A perfuratriz deve permitir a realização de perfurações em qualquer ângulo e direção, com força e torque suficientes para a realização da perfuração no solo (NARESI, S/D). Para a perfuração do terreno, pode-se optar pelas perfuratrizes rotativas (Figura 14), cujo acionamento é feito por sistema hidráulico e um sistema de circulação de água,

41 41 ou optar pelo uso de perfuratrizes com sistema roto-percussivo, por meio de sistema pneumático. Caso necessário, poderão ser utilizados os dois tipos de perfuratrizes em conjunto para a obtenção de melhores resultados (GEOSONDA, 2005). Figura 14 Perfuração dos tirantes. Fonte: Hochtief (2014). Durante toda a perfuração, deve-se realizar o acompanhamento utilizando-se de boletins específicos, onde estará descrito todo o histórico do furo como dados geométricos e cronométricos, informe sobre a geologia do solo e demais ocorrências que se considere de interesse (NARESI, S/D). Após a conclusão da perfuração, deve ser executada a limpeza no interior do furo, com o uso de ferramentas apropriadas, para a remoção dos detritos em seu interior, conforme ilustra a Figura 15 (GEOSONDA, 2005). Figura 15 Limpeza após a execução da perfuração.

42 42 Fonte: Hochtief (2014). De acordo com Naresi (S/D), após o término da perfuração, inicia-se o transporte das cordoalhas do tirante manualmente, conforme Figura 17, ou com uso de equipamentos de apoio, para os casos de tirantes mais inclinados e quando as cordoalhas são muito extensas (Figura 16). A introdução das cordoalhas deve ser realizada após a limpeza interna do furo, sob a supervisão de um encarregado responsável, lenta e cuidadosamente. Tal cuidado previne danos ao revestimento anticorrosivo das cordoalhas, deslocamento das válvulas e espaçadores, e atrito excessivo contra a parede do furo. Figura 16 Uso de equipamento para colocação de cordoalha. Fonte: Hochtief (2014). Figura 17 Colocação manual da cordoalha.

43 43 Fonte: Hochtief (2014). Logo após a conclusão do posicionamento das cordoalhas no furo, Naresi (S/D) salienta que se dará início à fase da injeção de calda de cimento, também denominada de bainha, dentro do furo, sem a aplicação de pressão. Esta aplicação é feita por meio de hastes com obturador simples no interior dos tubos de injeção dos tirantes, alojando-o um pouco acima da última válvula. Inicialmente faz-se a injeção de água para remover qualquer detrito remanescente no interior do furo, e posteriormente injeta-se calda de cimento. De acordo com a Geosonda (2005), a injeção da calda de cimento para a bainha é feita logo após a instalação das cordoalhas no furo. A calda é composta por água e cimento, com fator água/cimento de 0,5 (medidos em peso), e injetado por gravidade. Conjuntos de misturadores são utilizados para o preparo da calda de cimento, de acordo com Naresi (S/D). Este dispositivo é dotado de filtros e controles de dosagem, e são injetados por meio de bomba de alta pressão, conforme a Figura 18.

44 44 Figura 18 Bomba de alta pressão. Fonte: Hochtief (2014). Após um intervalo mínimo de dez horas da execução da bainha, inicia-se a fase de injeção de calda de cimento com pressão monitorada. Naresi (S/D) explica que esta fase é chamada de injeção primária, executada com haste com obturador duplo, rompendo o anel de cimento da bainha e ocorrendo uma queda na pressão do manômetro. Os volumes aplicados da calda e a pressão de injeção vão garantir a ancoragem adequada do tirante ao solo. Geosonda (2005) salienta que os critérios adotados para a injeção devem ser analisados e, se necessário, revisados ao longo da execução. Um boletim de cada tirante é emitido no final da injeção. Naresi (S/D) complementa que os critérios de injeção são baseados na geologia e características do solo no local da obra, com dados obtidos durante a perfuração. A NBR 5629 (ABNT, 2006) determina que todos os tirantes da obra devem ser protendidos. Naresi (S/D) acrescenta que a protensão é realizada com macacos hidráulicos específicos, com capacidade de folga para a tração das cordoalhas. Naresi (S/D) descreve: A protensão dos tirantes observará um prazo mínimo de cura da última fase de injeção. Para controle das deformações serão instalados referenciais independentes, fora da área de influência da protensão.

45 45 A protensão (Figura 19) poderá ocorrer após o prazo mínimo de 3 a 4 dias de cura da última injeção realizada, para o caso da calda ter sido produzida com cimento de alta resistência inicial (ARI-RS), ou o mínimo de sete dias de cura da calda para o caso do uso de cimento CP-II (GEOSONDA, 2005). Figura 19 Protensão dos tirantes. Fonte: Hochtief (2014). De acordo com Naresi (S/D), como os tirantes são inclinados, haverá a necessidade de se utilizar uma cunha de grau, compensando a inclinação do tirante e garantindo o apoio adequado na parede diafragma, simplesmente apoiada ou regularizada com argamassa ou grout, exemplificado na Figura 20, para que estes trabalhem somente com esforços à tração, e sem risco de esforços à flexão. Figura 20 Uso de grout para uniformizar superfície. Fonte: Hochtief (2014).

46 46 De acordo com Geosonda (2005), a cunha de grau e a chapa de apoio, ou seja, as peças que compõem a cabeça do tirante, devem ser produzidas em aço. Somente após a constatação do adequado desempenho do tirante, com o uso de ensaio apropriado, é que o mesmo poderá ser incorporado à estrutura. Naresi (S/D) complementa que a incorporação à estrutura é realizada por meio do encunhamento final das cordoalhas, garantindo a transferência definitiva das cargas para a parede diafragma, de acordo com a Figura 21. Figura 21 Tirantes protendidos. Fonte: Hochtief (2014). 4.4 Levantamento de vizinhança O levantamento de vizinhança é de grande importância, uma vez que o conteúdo do trabalho discorre sobre alterações de projeto, em parte, pela falta de identificação de interferências vizinhas Definição de laudos de vizinhança Amplamente utilizado pelas incorporadoras, construtoras e, até mesmo, pelos próprios vizinhos, o estudo registra manifestações patológicas, vícios e problemas evidenciados durante vistoria por meio de laudo com largo material fotográfico. Para elaboração do Laudo de vistoria de vizinhança, pode-se usar como referência a Norma de vistoria de vizinhança (IBAPE, 2013).

47 47 Ibape (2013) define vistoria de vizinhança por meio da constatação mediante exame circunstanciado dos imóveis localizados na área de influência de um canteiro de obra, com o propósito de caracterizar tipologia, estado de conservação, padrão construtivo, idade estimada, eventuais anomalias, falhas e outras características importantes constatadas nas edificações. Área de influência, segundo Ibape (2013), é a área no entorno da obra, dentro da qual estão contidos os imóveis que serão vistoriados e descritos no laudo, conforme orientação de profissional competente e por definição do contratante Aplicação do laudo de vizinhança A solicitação do laudo deve ser feita antecipadamente a qualquer movimentação por parte da empresa que realizará a construção do novo empreendimento. Conforme Ibape (2013), as normas técnicas desenvolvidas pelo IBAPE/SP são produzidas por um longo e aberto processo de discussão em que todas as contribuições são sistematizadas e avaliadas, sendo o texto final aprovado em assembléia geral. A elaboração deste documento é uma decorrência da evolução e consolidação da prática deste tipo de trabalho preventivo e da consequente demanda pela criação de procedimentos técnicos básicos que subsidiem os profissionais especialistas em Vistorias, Perícias, Avaliações e Inspeções Prediais na prática e emissão de Laudos de Vistoria de Vizinhança (IBAPE, 2013). Esses documentos técnicos têm-se mostrado instrumentos eficazes nas análises acerca de responsabilidades por eventuais danos, anomalias e falhas existentes em imóveis circunvizinhos a uma obra, bem como na definição de técnicas construtivas que possam evitar ou minimizar impactos (IBAPE, 2013). Esse texto encontra-se em vigor desde sua aprovação pela Assembleia Geral realizada em 14/05/2013 na sede do IBAPE/SP e substitui o documento Diretrizes para Elaboração de Relatório Técnico de Vistoria de Vizinhança, que a partir desta

48 48 data deixa de validade como referência para a matéria ora regulamentada (IBAPE, 2013). Conforme Ibape (2013), o laudo de vistoria de vizinhança geralmente é solicitado pelo departamento jurídico das construtoras e incorporadoras. Estas deverão delimitar as quadras, os endereços e o número de casas que necessitam das vistorias Diretrizes de métodos Segundo Ibape (2013), as vistorias de vizinhança podem ser classificadas em três diferentes níveis, de acordo com definições estabelecidas pelo profissional, pelo contratante e pela própria finalidade do trabalho. O nível de vistoria a ser realizado está diretamente ligado ao raio de influência, bem como o grau de detalhamento das observações realizadas e registradas nos imóveis vistoriados (IBAPE, 2013). Nível 1: é utilizado às vistorias de grandes canteiros, quando a quantidade de edificações existentes na área de influência da obra é muito elevado. Nesses casos, podem se admitidas apenas características externas, com indicação de eventuais sinais de avarias e riscos (IBAPE, 2013). Nível 2: contempla uma descrição básica e objetiva da edificação vistoriada, das eventuais anomalias e falhas constatadas e uma ilustração fotográfica suficiente para caracterizar: Tipologia Padrão Construtivo Estado de Conservação Anomalias e falhas existentes. Nível 3: deve contemplar todos os elementos relacionados no nível dois, além de apresentar uma completa caracterização de revestimentos de piso, parede, forro, esquadrias e elementos aderidos que sejam significativos, inclusive todos os

49 49 elementos construtivos que possam ser relevantes para uma completa descrição do imóvel (IBAPE, 2013). Ibape (2013) define que o raio de vistoria está diretamente relacionado à influência da obra, levando em consideração a experiência do profissional, sendo considerado no laudo inclusive o fluxo de veículos pesados e também a quantidade de subsolos da obra a ser executada.

50 50 5 ESTUDO DE CASO Como estudo de caso para o trabalho apresentado, foi escolhido uma empresa de do ramo de engenharia civil, que atua com áreas de negócios focadas nas demandas de cada mercado e segmento, geralmente em empreendimentos comerciais. A obra utilizada para este estudo de caso é um empreendimento comercial, localizado na Avenida Juscelino Kubitschek Itaim Bibi São Paulo / SP. Trata-se de um edifício comercial de 17 andares tipo e seis subsolos, com área de 847 m² cada pavimento. 5.1 Descrição do problema Dentre os problemas na execução do empreendimento, as constantes mudanças de projeto foi o motivo mais impactante. O projeto original contemplava um edifício de 16 pavimentos tipo e 05 subsolos. Para a execução da escavação, de acordo com o projeto, seriam necessárias cinco linhas de tirantes, de acordo com a Figura 22. Figura 22 Tirantes do projeto inicial. Fonte: Apoio (2011).

51 51 Com a compra posterior do terreno vizinho a obra, onde funcionava um posto de combustíveis, área do terreno do empreendimento sofreu um aumento, conforme demonstrado na Figura 23. Figura 23 Terreno incorporado à obra. Fonte: Hochtief (2014). Tal aquisição permitiu ao incorporador solicitar a alteração do projeto inicial, com o aumento de dois pavimentos, sendo a adição do 6º subsolo e o 17º pavimento. Porém na ocasião das alterações de projeto a obra já estava em execução e parte das paredes diafragma já havia sido executada, indicada na Figura 24.

52 52 Figura 24 Lamelas executadas conforme projeto inicial. Fonte: Maffei (2013). Como foi adicionado um pavimento abaixo do último subsolo, as paredes diafragma previamente executadas ficaram curtas, havendo a necessidade do aumento das fichas. Além disso, devido às mudanças de projeto, as fundações também sofreram alterações, havendo a necessidade de reforços na armadura das paredes diafragma, de acordo com a Figura 25.

53 53 Figura 25 Novo projeto de armadura das lamelas. Fonte: Maffei (2013). Concomitante às alterações de projeto para incremento dos pavimentos, houve a constatação por parte da construtora de um problema de compatibilização de projetos, pois nos parâmetros utilizados para a elaboração do projeto de contenções não estava incluída a existência de dois túneis, vizinhos à obra, sob a avenida. Desta forma a segunda e terceira linha de tirantes da parede diafragma, alinhada com a frente da obra não poderia ser executada, de acordo com a Figura 26. O problema foi passado para a incorporadora responsável pela gestão dos projetistas. Figura 26 Croqui da interferência dos túneis nos tirantes. Fonte: Hochtief (2014).

54 54 Devido à impossibilidade de executar os tirantes de acordo com o projeto, juntamente com a adição de mais um subsolo que exige alterações nas cotas de apoio da parede diafragma, bem como suas armações e quantidade de tirantes a executar, foi necessário um estudo de outra solução construtiva para as contenções. 5.2 Estudos realizados Uma solução proposta pelos consultores e projetistas foi a execução de laje invertida, que consiste na execução das lajes do subsolo na ordem inversa, de cima para baixo. Seriam executadas a primeira linha de tirantes e o travamento com a laje do 1º subsolo na parede diafragma. A execução de estacas provisórias com perfis incorporados atuaria como pilares para sustentar as lajes superiores, até a escavação da cota da fundação. Em seguida seria realizada a escavação do pavimento inferior e a execução da linha de tirantes em todas as paredes, repetindo o processo para cada laje do subsolo e cada linha de tirantes da parede diafragma, exceto na parede que haveria interferência com o túnel. Após a escavação e a execução dos tirantes liberados, realiza-se o arrasamento das estacas provisórias e a construção dos pilares definitivos, liberando assim a continuidade da execução da laje do térreo. Nas lajes executadas, vãos para a retirada de terra são previstos (Figuras 27 e 28), com o uso de escavadeiras de pequeno porte e o içamento da terra por meio de caçambas, utilizando-se um pórtico rolante instalado no nível da rua. Figura 27 Proposta de execução de laje invertida. Fonte: Hochtief (2014).

55 55 Figura 28 Croqui do corte da proposta em laje invertida. Fonte: Hochtief (2014). Essa solução, devido à complexidade e a quantidade de etapas subsequentes e interdependentes, inviabilizaria financeiramente o empreendimento na visão dos investidores, já que o cronograma da obra seria postergado em um ano e o custo final da obra elevado em mais de R$ 10 milhões. Após alguns meses de estudos em paralelo a opção da laje invertida, outra solução foi proposta. Um consultor contratado assumiu o projeto de contenções da parede diafragma alinhado ao túnel, com mudanças arrojadas nas especificações dos tirantes. A consultoria especializada de um consultor de solos renomado e sua solução proposta foram decisivas para viabilizar novamente o projeto. Essa proposta é detalhada a seguir. 5.3 Solução adotada A solução adotada, seguindo a facilidade no processo executivo em comparação com a outra solução proposta, além do investimento ser menor, foi executar tirantes com uma angulação maior do que a usualmente utilizada (10º a 25º) ilustrado nas Figuras 29 e 30.

56 56 Figura 29 Detalhe dos tirantes de 7,5º e 10º. Fonte: Maffei (2013). Figura 30 Detalhe dos tirantes de 40º. Fonte: Maffei (2013). Devido ao aumento da inclinação do tirante, para que este continue exercendo a mesma carga ancorada sobre a parede diafragma, houve a necessidade de aumentar o comprimento do tirante e sua ancoragem no solo para compensar esse aumento de inclinação, conforme ilustrado na Tabela 2.

57 57 Tabela 2 Novas cargas de ancoragem dos tirantes. Fonte: Maffei (2013). Após a execução dos tirantes, testes são necessários para garantir que os tirantes resistam às cargas de trabalho. Esses testes são realizados com macaco hidráulico, exercendo um esforço inicialmente de 20% e posteriormente de 50% maior que a carga de trabalho, conforme Tabela 2. A solução baseia-se na elevação da cota da 1ª linha de tirantes e alteração da inclinação para 10. Considera a elevação da cota da 2ª linha de tirantes e a redução da inclinação para 7,5º, permitindo uma distância segura do túnel. A 3ª linha é especificada a 4 metros de distância da cota da 2ª linha de tirantes e com uma inclinação de 55. A 4º linha de tirantes tem 40 de inclinação, para desviá-la do túnel. As 5ª e 6ª linhas de tirantes voltam aos padrões normais de inclinação e profundidade, sem o risco de interferências, de acordo com a Figura 31.

58 58 Figura 31 Nova posição dos tirantes. Fonte: Maffei (2013). Além disso, reforços de armadura e o aumento da profundidade das lamelas da parede diafragma foram propostos nessa solução. Os tirantes com maior inclinação estão sendo executados com uma chapa adaptada para transmitir 120 tf de ancoragem. Devido ao aumento do comprimento desses tirantes, as cordoalhas serão longas e pesadas o suficiente para não permitir sua aplicação manual. Por isso, um guindaste será utilizado para apoiar as cordoalhas durante a introdução no furo, devido ao peso de aproximadamente 350 Kg. Como no terreno adquirido posteriormente ao início da obra funcionava um posto de combustíveis, foi adotada uma solução similar para desviar os tirantes do tanque de combustível enterrado, porém em menor escala. Uma estronca metálica será adotada na parte do terreno onde os tirantes poderiam causar algum dano ao restaurante vizinho. 5.4 Execução dos tirantes A parede diafragma será 100% executada, mesmo com algumas lamelas que foram executadas antes das alterações de projeto terem sido executadas mais curtas. Para compensar a armadura incompatível das primeiras lamelas com a carga de

59 59 ancoragem dos tirantes, uma chapa dupla foi desenvolvida para transmitir e distribuir o esforço gerado pela ancoragem, fazendo o papel da armadura, conforme Figura 32. Figura 32 Detalhe da ancoragem do tirante de 55º. Fonte: Maffei (2013). Segundo a NBR 5629 (ABNT, 2006), É tolerado o uso de qualquer sistema de perfuração, desde que o furo resultante seja retilíneo, com diâmetro, inclinação e comprimento previstos, e desde que obedeça às tolerâncias de projeto e às condições de alinhamento da perfuração e o sistema de perfuração empregado deve garantir o melhor alinhamento possível. Sistemas que empregam uma brusca redução de inércia (maior ou igual a 35%) entre a ferramenta de corte e/ou desagregação (sapata, coroa, bit, etc.) e a haste devem ter seu uso controlado, uma vez que podem produzir desvios que ocasionam excessiva aproximação entre os trechos de ancoragem de tirantes vizinhos. Com a angulação de 55 de alguns tirantes, foram necessárias algumas medidas de segurança para garantir sua funcionalidade. Com 22,5 m livres e 9,5 m ancorados, o tirante completo totaliza 32 m de comprimento e uma carga de protensão de 120 tf. Foi realizado um teste de carga para atestar a resistência dos tirantes executados (Figura 33). Como a aplicação da carga no teste foi especificada em 150% da carga

60 60 de trabalho, ou seja, 180 tf, cunhas especiais foram utilizadas para evitar sobrecarga nas cordoalhas durante o teste. Figura 33 Cunhas especiais. Fonte: Hochtief (2014). 5.5 Tratamento do solo nas fichas curtas Uma injeção química foi executada nos locais onde as fichas ficaram menores, para impermeabilizar o solo arenoso onde estão apoiadas e impedir um possível alagamento dentro do terreno da obra, causado pela água do lençol freático contida no solo. A durabilidade do produto se mantém por muitos anos e não causa danos ao meio ambiente. O tempo de solidificação pode ser controlado. Este produto é composto por uma solução aquosa com elevado poder de penetração em cascalhos e camadas arenosas. A aplicação desses produtos garante a impermeabilização do solo, deixando as camadas mais unidas e resistentes (Figura 34).

61 61 Figura 34 Amostra do produto usado na injeção química. Fonte: CGC (2014). Com a injeção química (Figura 35), obtém-se uma melhora significativa no desempenho da estrutura geotécnica do solo. O resultado é o aumento da resistência que varia de 60 a 80 kn/cm², o que torna a parede diafragma impermeável o suficiente para impedir a passagem de água para dentro da região escavada. Figura 35 Injeção química. Fonte: Hochtief (2014). Um teste foi realizado com o produto, evidenciando que a mistura reage em segundos e se transforma numa solução sólida, garantindo a eficácia na impermeabilização e aumento da resistência do solo tratado (Figura 36).

62 62 Figura 36 Teste do produto utilizado na injeção química. Fonte: CGC (2014). A produção diária da injeção varia de acordo com o tipo de solo e a profundidade de aplicação. Na obra, durante a execução, foi evidenciada uma produção média de 2,5 furos por dia, com profundidades entre 22 e 26 m. A Figura 37 apresenta os locais onde foram realizadas as injeções químicas, como cada aplicação tem efeito no solo de raios de 1,2 m distantes entre si, foi considerada cerca de 1 m na prática para garantir que não houvesse falhas na aplicação do produto, conforme Figura 38.

63 63 Figura 37 Planta de localização dos pontos de injeção química. Fonte: Maffei (2013). Figura 38 Planta de localização dos pontos de injeção química. Fonte: Hochtief (2014). Estes locais coincidem com as lamelas executadas de acordo com o projeto inicial, ilustrado anteriormente por meio da Figura 24. A Figura 39 ilustra a representação do corte, onde é ilustrada a proximidade entre o fundo das sapatas e blocos de fundação com o apoio das fichas mais curtas, e ao lado a região onde a injeção química seria aplicada, formando uma camada impermeabilizada e mais resistente.