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Neste capítulo apresenta-se uma revisão bibliográfica sobre a técnica de grampeamento de solos. Procura-se abordar aspectos importantes da técnica, tais como, execução do grampeamento, tipos de grampos existentes, comportamento mecânico do grampo, modelos de análise e métodos de projeto, vantagens e limitações da técnica de grampeamento, além de comparações entre diferentes técnicas de estabilização.

O capítulo também apresenta uma breve revisão sobre as correlações empíricas para estimativa da resistência ao arrancamento de grampo em função de diversos fatores, tais como, tipo de solo, valor de SPT e parâmetros de resistência ao cisalhamento. Relata também o desenvolvimento das pesquisas em solo grampeado no Brasil.

2.1. Descrição da técnica

O solo grampeado ou solo pregado (“soil nailing”, em inglês ou “sol cloué”, em francês) é uma técnica em que o reforço do maciço é obtido por meio da inclusão de elementos, como grampos ou pregos (“nails”, em inglês; “clou”, em francês), resistentes à tensões de tração, esforços cortantes e momentos de flexão. Os elementos de reforço são muito semelhantes às ancoragens, porém sem pré-tensão ou trecho livre.

Os grampos podem ser introduzidos no maciço por cravação direta de elementos metálicos (grampo cravado) ou por meio de pré-furo, seguido pela introdução da barra metálica e preenchimento do furo por nata ou argamassa de cimento (grampo injetado).

Muros de solo grampeado têm sido empregados tanto em taludes naturais, ou previamente escavados, quanto em escavações, nos quais as condições de estabilidade não são satisfatórias. No caso de cortes, o solo natural adjacente à escavação é reforçado de modo a manter-se sem suporte a profundidades que exigiriam, normalmente, a instalação de cortinas de estacas ou paredes moldadas, ancoradas ou escoradas.

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O solo grampeado é, portanto, uma técnica recomendada para a contenção de escavações e estabilização de taludes (Figura 1).

(a) escavações

(b) estabilização de taludes Figura 1 - Aplicações da técnica do solo grampeado (GeoRio, 1999)

Nestes casos, o grampeamento é realizado na massa de solo à medida que a escavação é executada, em etapas. A altura de escavação máxima, em cada etapa, depende do tipo de terreno e da inclinação da face. Deve ser estável ao longo da fase de escavação, instalação do reforço até a aplicação de um revestimento delgado de concreto projetado.

O material a ser escavado e grampeado deve apresentar uma coesão efetiva mínima de 10 kPa, devido à capilaridade, para se manter estável. Em

2 Solo grampeado 32 geral, a maioria dos solos argilosos e arenosos apresenta a coesão mínima exigida, incluindo-se as areias puras úmidas, devido ao efeito da sucção. Portanto, a técnica de solo grampeado somente exclui areias secas e sem qualquer cimentação entre grãos ou solos argilosos muito moles.

A Tabela 1 apresenta valores típicos de alturas de escavação para diferentes tipos de solos, apresentados por Gässler (1990) e Clouterre (1991).

Tabela 1 - Tipos de solos e alturas de escavação

Solo Altura de escavação em cortes vertical (m) Silte 1,2 a 2,0

Argila 1,5 (normalmente adensada)

Areia 1,2 (medianamente densa com cimentação) 1,5 (densa com cimentação) 2,0 (cimentada)

Pedregulho 0,5 (com coesão aparente)

A técnica de solo grampeado também é empregada em maciços com nível d’água, ou expostos à água. Nestas circunstâncias, procedimentos especiais são adotados para prevenir o contato entre o grampo e a água.

Na técnica de solo grampeado a estrutura de reforço é executada em fases sucessivas de corte do terreno e colocação do grampo. O processo de corte e grampeamento pode ser ascendente ou descendente (do topo em direção ao pé do talude). Se o material da região escavada for estável, os grampos são imediatamente instalados. Caso contrário, pode-se aplicar uma fina camada de concreto projetado, a fim de minimizar os deslocamentos prévios dos cortes antes do grampeamento.

Os equipamentos utilizados na escavação devem perturbar o mínimo possível o material a ser escavado. Caso existam áreas desagregadas de solo na face escavada, as mesmas devem ser retiradas.

No caso de escavação, são quatro as etapas constituintes do reforço com grampos: escavação da camada; perfuração do solo, introdução dos elementos resistentes e proteção da face (revestimento do paramento). Para o caso de estabilização de taludes naturais, apenas as três últimas etapas são executadas. Após o término de um ciclo inicia-se nova escavação, dando continuidade ao processo. A Figura 2 ilustra as fases de execução da técnica do solo grampeado.

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Durante as escavações sucessivas, o solo que forma o muro de solo grampeado é sujeito à descompressão lateral. Ao final da construção, em geral os valores máximos de deslocamentos vertical e horizontal ocorrem no topo. Os deslocamentos esperados para estruturas contidas com a técnica de solo grampeado são da ordem de 0,1%H até 0,5%H, onde “H” é a profundidade total de escavação (Guillox e Schlosser (1982); Cartier e Gigan (1983); Gassler e Gudehus (1981); Shen e outros (1981); Plumelle (1986); Mitchell e Villet (1987); Juran e Elias (1987 e 1990). A Tabela 2 apresenta valores típicos de deslocamentos vertical e horizontal máximos, para diferentes tipos de solos, registrados na literatura.

Os deslocamentos no topo do paramento são dependentes de alguns fatores, tais como: seqüência construtiva; altura das faces de escavação; espaçamento entre grampos; comprimento dos grampos; fator de segurança global do muro; razão entre o comprimento do grampo/altura do muro; inclinação dos grampos; capacidade de suporte do solo de fundação.

Quando os deslocamentos laterais no topo do muro são excessivos, utilizase o recurso de estruturas mistas, que consistem em uma estrutura de solo grampeado enrijecido com ancoragem no topo.

Tabela 2 - Deslocamentos horizontais em muros de solo grampeado

Solo Grampo Deslocamentos

Horizontais Referências

Areia média Cravado 3H/1000 Gassler e Gudehus (1981) Areia siltosa Injetado H/1000 Shen e outros (1981)

Areia fina (SP) a areia argilosa (SC) Cravado H/1000 Cartier e Gigan (1983)

Folhelho alterado e Arenitos Injetado 0,5H/1000 Juran e Elias (1987)

Areia siltosa

Rochas brandas * H/1000

Solo Arenoso * 2H/1000 Solo Argiloso * 4H/1000 Schlosser e Unterreiner (1990)

Nota: * Não informado

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Fase I Escavação da camada

Fase I Perfuração do solo

Fase I Introdução do elemento resistente

Fase IV Proteção da superfície

Figura 2 - Etapas construtivas de muros de solo grampeado (adaptado de Clouterre, 1991)

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2.1.1. Execução do grampeamento

Grampos são inclusões semi-rígidas capazes de resistir à tração e ao cisalhamento. Os grampos podem ser introduzidos no maciço por meio de préfuro, seguido pela introdução de elemento metálico e preenchimento do furo com material cimentante (grampo injetado) ou por cravação direta de elementos metálicos (grampo cravado).

A pesquisa de novos materiais sintéticos e compostos tem levado à utilização dos plásticos reforçados por fibras (FRP - Fiber reinforced plastics), que são imunes à corrosão por uma grande maioria de agentes agressivos (Ortigão, 1995). As barras de FRP são produzidas por um processo denominado pultrusão e o produto final apresenta grande resistência à tração (até três vezes a do aço) e baixo peso específico, mas o custo é mais elevado. O uso do plástico reforçado só é recomendado em ambientes de extrema agressividade, o que não ocorre, em geral, no Rio de Janeiro.

2.1.2. Grampo Injetado

Os grampos injetados podem ser executados no maciço por meio da execução de pré-furos classificados como simples ou duplos. A perfuração simples é realizada com um trado ou equipamento motorizado e pode ser que não haja necessidade de revestimento das paredes do furo. A perfuração dupla se dá por meio de sonda rotativa ou sonda rotativa combinada com a técnica à percussão, além do revestimento do furo.

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