O uso crescente de solos reforçados para contenções em áreas urbanas: uma ênfase aos 20 anos da solução Terramesh no Brasil

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1 O uso crescente de solos reforçados para contenções em áreas urbanas: uma ênfase aos 20 anos da solução Terramesh no Brasil Emerson José Ananias Maccaferri do Brasil Ltda, Itatiba, São Paulo, Brasil, Alexandre Marcos Teixeira Maccaferri do Brasil Ltda, Jundiaí, São Paulo, Brasil, Jaime da Silva Duran Maccaferri do Brasil Ltda, Jundiaí, São Paulo, Brasil, Resumo: A primeira técnica construtiva em solo reforçado surgiu no início dos anos 60, proposta pelo Professor Henri Vidal, conhecida mundialmente como terre armeé (terra armada). Trata-se da execução de uma estrutura de contenção em solo reforçado com fitas metálicas e paramento frontal de em placas de concreto que, até os tempos atuais, tem dominado as soluções para contenção em trechos rodoviários e ferroviários, principalmente em áreas urbanas. Inúmeras empresas e profissionais investiram muito na pesquisa, desenvolvimento e aprimoramento técnico da solução sejam tratando-se de materiais, técnicas construtivas, comportamento ou conceitos de projeto. Um desses desenvolvimentos, fruto de uma longa história de pesquisa da empresa Maccaferri, é destacada pela sua diversidade e por apresentar enormes vantagens do ponto vista econômico, construtivo e ambiental especialmente quando tratam-se de ambientes urbanos. Apresentam-se aqui a concepção da técnica, detalhes construtivos e relatos de projetos executados com a técnica Terramesh no Brasil e no exterior. Abstract: The first constructive technique of soil reinforcement arose in the beginning of years 60, proposed by Henri Vidal s teacher, well known world-wide as terre armeé (terra-armada). It s the execution of a retaining wall in soil reinforced with metallic ribbons and concrete panels in the facing that, by the current times, has been dominating the solutions to railroads and railways retaining wall, mostly in urban areas. Countless companies and professionals invested a lot in the research, development and technical refinement of the soil reinforcement solutions be being materials, constructive techniques, project behavior or concepts. One of these, result of a long research history of Maccaferri s company, is detached by your diversity and for introducing enormous advantages of the economic, constructive and environmental sight point especially when they are in urban environments. They introduce here the conception of the technique, constructive details and projects reports executed with the Terramesh s solution in Brazil. 1 INTRODUÇÃO Nos últimos tempos percebem-se muitos investimentos em todos os setores da engenharia civil, são construções de rodovias, ferrovias, novos pólos industriais, hospitais, escolas entre tantos outros, e algumas vezes da-se pouca importância aos impactos, benéficos ou não, de tantas mudanças na população. Mudanças estas ainda que, especialmente nos centros urbanos, são ainda maiores, pois a falta de espaço tantas vezes provoca a construção de obras de contenção que apesar de serem secundárias, tem enorme responsabilidade na garantia da segurança da vida e dos investimentos em suas proximidades. As obras de engenharia civil muitas vezes representavam graves intervenções e danos ambientais com a exploração de material, altos custo de transporte além da agressividade do concreto em todos os cenários da obras. Porém, o crescente investimento científico, seja pelos centros de pesquisa ou por empresas privadas, vem cada vez mais proporcionando novas técnicas, especialmente tratando-se de contenções, que proporcionam inúmeras vantagens do ponto de vista técnico, econômico, construtivos e ambientais. As técnicas de reforço de solos desde a antiguidade são utilizadas na engenharia, porém a primeira técnica padronizada e com enorme embasamento técnico surgiu no início dos anos 60, proposta pelo Professor Henri Vidal, conhecida mundialmente como terre armeé (terra armada). 1

2 Trata-se da execução de uma estrutura de contenção em solo reforçado com fitas metálicas e paramento frontal de em placas de concreto que, até os tempos atuais, tem dominado as soluções para contenção em trechos rodoviários e ferroviários, principalmente em áreas urbanas. Com base neste conceito, inúmeras empresas, universidades, institutos e profissionais investiram muito em pesquisa, desenvolvimento e aprimoramento técnico da solução de solo reforçado sejam em respeito aos materiais (especialmente com o advento da era dos geossintéticos), às técnicas construtivas e aplicações, quanto ao comportamento de longo prazo e conceitos de projeto. Um desses desenvolvimentos, fruto de uma longa história de pesquisa da empresa Maccaferri, aqui destaca-se pela sua diversidade de aplicações e por apresentar enormes vantagens especialmente do ponto vista econômico, construtivo e ambiental. Apresentam-se aqui a concepção da técnica, características, vantagens, detalhes construtivos e relatos de projetos executados com a técnica de solo reforçado Terramesh no Brasil e no exterior com ênfase nas obras em áreas urbanas. 2 CONCEITO DE SOLO REFORÇADO E A TÉCNICA TERRAMESH Os solos, em geral, possuem elevada resistência a esforços de compressão, porém baixa resistência a esforços de tração. Quando uma massa de solo é carregada verticalmente, sofre deformações verticais de compressão e deformações laterais de expansão (tração). Contudo, com a introdução de reforços no aterro, os movimentos laterais são limitados pela reduzida deformabilidade do reforço (rigidez). Figura 1: Seção típica Solo reforçado As primeiras obras de solo reforçado com o uso de geossintéticos no Brasil surgiram na década de 80 e utilizavam técnicas muito simples de solo envelopado com reforços compostos por geotêxteis onde o paramento frontal deveria receber concreto projetado ou outras proteções e foram amplamente utilizadas em todas as regiões do país. O desenvolvimento de novos geossintéticos e técnicas de execução, bem como a pesquisa e conhecimento do comportamento destas obras ao longo do tempo proporcionaram a possibilidade de total controle sob o desempenho destas obras e uma enorme diversidade de alternativas para cada necessidade. O uso de materiais e do solo local, a possibilidade de execução de taludes mais íngremes, a facilidade de execução de obras em locais de difícil acesso, o apoio sobre solo natural e não necessidade de execução de fundações específicas são algumas importantes características dos solos reforçados e, tratando especialmente da técnica Terramesh, somam-se a estas outra série de vantagens que às torna únicas: Permeabilidade do paramento frontal garantindo a eficiência de drenagem do aterro contido; Versatilidade que permite a construção de estruturas com paramento frontal vertical, inclinado ou em degraus; Redução do impacto ambiental onde é possível, mesmo com paramento em pedras, inserir vegetações que possam harmonizar e reduzir os efeitos agressivos das intervenções; Segurança estrutural em caso de incêndio nas proximidades mesmo os reforços sintéticos ficam protegidos pelo paramento em malha metálica; Simplicidade construtiva que permite a execução da estrutura de fácil controle e em locais de difícil acesso; Uso do solo local que reduz a exploração de material de jazidas distantes e o custo da operação de transporte e controle; Redução considerável do tempo de construção da obra. 2.1 Terramesh System Composto por reforços em malha dupla torção 8x10, em arame 2,7mm revestido em PVC, associados a um paramento frontal formado pela mesma malha e pedras, em formato de caixas similares aos gabiões os elementos Terramesh System não necessitam de qualquer forma ou acabamentos complementares. Os elementos de reforço compõem, de forma contínua e sem qualquer tipo de emenda ou costura, o pano de reforço e a base, face e tampa do paramento frontal. Figura 2: Terramesh System 2

3 Os elementos Terramesh System, depois de preenchido a caixa com pedras, apresenta em sua face externa um acabamento similar ao dos gabiões e a qualidade da obra será somada pelo controle no preenchimento, cuidado manual dos operadores e especialmente do controle tecnológico do aterro compactado. O aterro compactado pode ser executado ainda com solo de boa qualidade local, sem a exigência de granulometrias específicas. 2.2 Terramesh Verde Composto por reforços em malha hexagonal dupla torção associado a um paramento frontal formado pela associação da mesma malha a uma geomanta ou biomanta tridimensional e estruturada por uma segunda malha eletro soldada acoplada a triângulos de aço (que definirão a inclinação do paramento - figura 07). A solução Terramesh Verde é especialmente indicado para a construção de taludes reforçados pois sua composição pré-fabricada além de prover os reforços no solo já estão preparadas para controlar a fuga de solo e erosões superficiais (ravinas e sulcos) que poderiam se formar antes do crescimento da vegetação local. instalação, etc). Apenas de posse destas informações que deve se determinar a real resistência de projeto disponível para cada tipo de reforço, como apresentado na Equação 1. Tabela 1 Dados técnico reforços Descrição Terramesh System e Verde em malha dupla torção 8x10 diâmetro 2,7mm revestido PVC Geogrelhas de poliéster revestidas em PVC Nota: Os valores de resistência são nominais. Resist. (kn/m) 50,11 de 40 até 400 Tult Tproj = FRfl FRdi FRam FRs (1) Onde: Tproj = Resistência disponível em projeto Tult = Resistência nominal última do reforço FRfl = Fator de redução por fluência FRdi = Fator de redução devido a danos de instalação FRam = Fator de redução devido a danos ambientais, químicos e biológicos FRs = Fator de redução por incertezas estatísticas. Figura 3: Terramesh Verde 2.3 Terramesh Grid Ambas as derivações do sistema Terramesh (system e verde) podem ser combinadas a outros geossintéticos de reforço, especialmente geogrelhas, como já destacou Santos (2007). A combinação desses dois reforços podem trazer grandes vantagens especialmente no tocante à possibilidade de utilização de reforços com maiores resistências, maior espaçamento entre reforços (maior produtividade de terraplenagem). Este conceito de combinação de reforços já foi utilizada em várias obras, especialmente em estruturas com altura superior a 6 metros de altura.. Na Tabela 1 é apresentado um comparativo de resistência entre os reforços de malha metálica e com geogrelhas sintéticas. É importante salientar a necessidade de se verificar os devidos fatores de redução para cada material normalmente fornecido pelos fabricantes para cada variável de projeto (tipo de solo, tempo de carregamento fluência, danos de Figura 4: Exemplo da combinação de reforços em malha metálica (Terramesh ) e geogrelhas = Terramesh Grid 3

4 3 EXECUÇÃO Para se iniciar a execução da contenção em solo reforçado é necessária, antes de qualquer trabalho, a preparação da local com a retirada de quaisquer materiais que possam ser danosos aos reforços e providenciar-se a locação topográfica do alinhamento frontal da contenção (muro ou talude em solo reforçado). No caso de obras que utilizam geogrelhas como reforços adicionais aos elementos Terramesh, estes devem ser recortados no comprimento determinado em projeto e esticado no terreno regularizado. É necessária especial atenção para dispor o sentido de maior resistência perpendicular ao muro onde apresentam-se os maiores esforços de tração. Pode-se utilizar piquetes de madeira ou vergalhões metálicos para fixar as geogrelhas no local evitando a movimentação durante o lançamento do aterro. Os elementos Terramesh são retirados dos fardos e montados conforme a necessidade individual de cada tipo. No caso do Terramesh Verde, mais simples, são apenas fixados os triângulos de suporte na posição correta e costurados, com o auxílio de arames do mesmo tipo da malha, as arestas na junção entre os elementos existentes nas laterais e abaixo e por final os panos de reforços são esticados e fixos conforme descritos anteriormente sobre as geogrelhas. Figura 5: Detalhe das instalação Terramesh Verde: costuras e determinação da inclinação de face costuradas e o preenchimento deve prever 3 etapas onde são estrategicamente inseridos tirantes que reduzem as acomodações posteriores do paramento frontal. O material de enchimento deve possuir diâmetro entre 10 a 20 cm de tal modo que possa se obter um preenchimento uniforme da caixa e garantir um perfeito acabamento. Figura 6: Detalhe de instalação do Terramesh System: fixação dos reforços, costuras e inserção de tirantes durante enchimento das caixas. Finalizadas as preparações das peças Terramesh e adequada fixação dos reforços, deve-se lançar o material de aterro com cuidado evitando qualquer movimento com equipamentos sobre os reforços. O aterro deve ser compactado em camadas não superiores a 25 cm e é extremamente importante o controle de compactação do mesmo. A compactação é executada em dois setores: na faixa de 1,00m junto ao paramento frontal devese executar a compactação apenas com equipamentos leves de forma manual evitando o deslocamento e a deformação do paramento frontal. A área restante pode ser compactada com equipamento mecânicos pesados que atendam as especificações de projeto. Todo o processo é repetido até a completa conclusão da obra. Os elementos Terramesh System além de todos os cuidados tomados nas citações anteriores, necessitam de alguns cuidados adicionais muito semelhantes à execução dos gabiões. Como sua composição prevê uma caixa similar a um gabião caixa, todas as arestas devem ser devidamente 4

5 Figura 7: Vista de execução Terramesh Grid: geogrelhas e reforços esticados, caixas preenchidas e execução de aterro compactado 4 PROJETOS E OBRAS EM ÁREAS URBANAS A enorme ocupação urbana e o grande investimento público e privado de melhoria viária ou econômica tem incentivado a valorização dos espaços e, em casos de desníveis e correções topográficas, é cada vez mais comum à necessidade de contenções para o uso dos espaços. É comum, tratando especialmente de grandes centros urbanos, presenciarem estruturas de concreto por toda parte tentando transmitir aos usuários uma idéia de segurança e durabilidade. A proposta essencial deste artigo, como já conduzidos nos itens anteriores, é apresentar algumas soluções de elevado e refinado aprimoramento técnico que além de proporcionarem enormes vantagens do ponto de vista técnico, econômico e ambiental ainda podem reduzir a agressividade das obras de contenções. As primeiras obras de solo reforçado no Brasil tratam das técnicas de solo envelopado com geotêxteis não tecidos (primeiros geossintéticos a serem fabricado aqui) e datam da década de 70 e 80. A empresa Maccaferri, com longa história no segmento de gabiões no Brasil e no mundo, realizou uma de suas primeiras obras em solo reforçado no Brasil em 1988, onde foi utilizada a versão conhecida e amplamente difundida na Europa, Terramesh System. A obra, situada em São Bernardo do Campo/SP, obteve enorme sucesso em frente a todos os envolvidos e encontra-se eficiente até os dias atuais e serviu como referência para o desenvolvimento da técnica e de novos projetos no país. A Figura 8 mostra a obra em duas fases, ao final da construção e após 10 anos. No Brasil, algumas obras específicas ainda deparam-se com grande preconceito e restrições para a implantação de novas alternativas. Desta forma destaca-se na sequência alguns desses gêneros de obras com o destaque da alternativa em solo reforçado Terramesh utilizado nesta situação. Figura 8: Primeiro Terramesh System no Brasil: 1989 e Encontros de Pontes e Viadutos Desde a década de 60, até os dias atuais este gênero de obras tem sido dominado completamente pelas obras tipo terra armada ou grandes contenções como muros de concreto que, além de demandarem um grande tempo de execução e preparação de formas/concretagem, sofrem principalmente com a necessidade de seleção, e às vezes importação, de material granular para execução aterro. As soluções Terramesh, foram aplicadas mais recentemente e, além das várias vantagens anteriormente apresentadas, destacou-se principalmente a utilização de solo local na composição do aterro estrutural (silte-argiloso). Um trabalho realizado pela empresa Maccaferri em parcerias com projetistas, órgãos públicos e concessões rodoviárias resultou na obra de contenção de encontro de viadutos executada em Jundiaí/SP, local de grande fluxo de veículos. A obra, executada em 2005, não apresentou qualquer comportamento que pudesse prejudicar as estruturas adjacentes (pavimento, viaduto, pilares etc) e encontra-se em perfeita harmonia com o meio ambiente que foi instalada. 5

6 4.2 Contenções em Condomínios e residenciais Figura 9: Encontro de viaduto em solo reforçado Terramesh System: detalhe da fase de execução O empreendimento Alphaville Burle Marx, do grupo Alphaville Urbanismo, teve em toda sua construção uma enorme preocupação com a preservação ambiental e menor agressividade possível do empreendimento ao meio ambiente. Situado em uma área de topografia muito acidentada e envolvida por grandes áreas de preservação todos os movimentos de terra deviam ser restritos à faixa do condomínio o que ocasionou, para firmação do projeto apresentado, a necessidade de inúmeras contenções dos aterros que permitiriam um maior conformo aos usuários. Ao todo foram executados no local 6 contenções com a solução Terramesh System, onde deve se destacar a primeira, elaborada para proporcionar a execução do clube. O muro em Terramesh System recebeu vegetação no pé que conciliou o desejo arquitetônico de integração com o meio ambiente e a solução de engenharia ao desnível proporcionado. Figura 10: Encontro de viaduto em Terramesh finalizado Quando focado o tema agressividade ambiental, a sugestão do uso da solução Terramesh Verde, apesar de necessitar de um espaço um pouco maior devido sua inclinação da face, resulta numa obra com a simples aparência de um talude extremamente inclinado que possibilita o pleno desenvolvimento de vegetação e infiltração de água de chuvas no terreno. Figura 12: Muro em solo reforçado Terramesh System 4.3 Contenções de Grandes Alturas Figura 11: Muro em solo reforçado Terramesh Verde A valorização do espaço das grandes metrópoles e, especialmente pelo menor custo somado a possibilidade de utilizar o solo local que as alternativas de solo reforçado tem trazido, a implantação de obras de grandes alturas tem se tornado realidade cotidiana nas empresas, fornecedores e projetistas. Uma das principais obras em Terramesh executadas no Brasil, foi executada em 2004 em Sorocaba/SP, para a ampliação da unidade produtiva 6

7 do grupo Schefler. Foram 15m de altura de contenção que representaram milhares de metros cúbicos de movimento de solo que não ocasionou qualquer importação, bota-fora ou danos ao meio ambiente. Obras com alturas desse gênero necessitam de especial cuidado com o controle tecnológico, assentamentos e deformações principalmente pela acomodação do solo de fundação quando da ocorrência do novo carregamento. A solução Terramesh System, assim como vários outros tipo de solo reforçado, torna-se especialmente indicada principalmente pela sua possibilidade de adaptação a qualquer movimentação, por mínima que possa parecer ao mesmo tempo em que disponibilizam maior rigidez e acabamento sem a necessidade de forma ou outros materiais para acabamento na face. Figura 13: Terramesh System 5 CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS 6 AGRADECIMENTOS A todos os profissionais da Maccaferri e de outras empresas que auxiliam no desenvolvimento das soluções em solo reforçado no Brasil especialmente as aqui discutidas. Agradecemos ainda a todos que acreditam num desenvolvimento sólido da geotecnia numa ênfase especial às aplicações dos geossintéticos e fazem do seu trabalho exemplo para a melhoria dos próximos projetos e obras. 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Ehrlich, Maurício (1995) Deformação em muros de solos reforçados, 2º Simpósio Brasileiro sobre aplicações de geossintéticos Koerner, R. (1998) Design with Geosynthetics. Prentice Hall, 4a Edição, New Jersey. Marques, Afonso C. M e Françoso, Nino C. T. (1995) Utilização de geotêxteis em obras de canalização e aterros de encontro, 2º Simpósio Brasileiro sobre aplicações de geossintéticos Pinto, Cláudio Pereira e Oliveira, Luis C. D. de (1995) Execução de muros de solo reforçado com geotêxtil nas encostas de Petrópolis, 2º Simpósio Brasileiro sobre aplicações de geossintéticos Santos, Petrucio José e Duran, Jaime da Silva (2007) Diversidade do uso de Reforços Sintéticos em Estruturas de Solo Reforçado, GEORS Vertematti, José Carlos (2004) Manual Brasileiro de Geossintéticos. São inúmeras as soluções de solo reforçado disponíveis no mercado, especialmente por tantos investimentos realizados pelas empresas na produção e fabricação dos geossintéticos no Brasil que, além de acelerarem o desenvolvimento e aperfeiçoamento de novas soluções, tornam-nas cada vez mais atraentes do ponto de vista técnicoeconômico. Além disso, o aumento das exigências ambientais envolvidas em obras de terra, somadas a crescente dificuldade de seleção de material de aterro, provoca a necessidade de diversificação e aprimoramento técnicos não apenas das soluções, mas dos profissionais, projetistas, construtoras e fiscalizadores, envolvidos com o problema. Pleiteia-se com todo o escopo apresentado, oferecer e provocar todo o meio técnico a discutir novas soluções alternativas para que, num futuro, as alternativas possam ser popularizadas de tal maneira a contribuir no crescimento técnico de todos os profissionais envolvidos em obras de contenção. 7