Execução de uma obra em Cortina Atirantada - Foto Naresi Jr

Execução de tirantes ancorados no terreno

NBR 5629 AGO 1996

1 Objetivo

1.1 Esta Norma fixa as condições exigíveis para tirantes ancorados no terreno, tanto para fins provisórios como permanentes.

Nota: Pela designação de terreno engloba-se solo e rocha.

1.2 Esta Norma não se aplica a estacas de tração ou a estruturas passivas de ancoragem previamente enterradas.

2 Documentos complementares Na aplicação desta Norma é necessário consultar: NBR 6502 - Rochas e solos - Terminologia

NBR 7480 - Barras e fios de aço destinados a armaduras para concreto armado - Especificação

NBR 7482 - Fios de aço para concreto protendido - Especificação

NBR 7483 - Cordoalhas de aço para concreto protendido - Especificação

NBR 7681 - Calda de cimento para injeção - Especificação

3 Definições

Os termos técnicos utilizados nesta Norma estão definidos em 3.1 a 3.15 e na NBR 6502.

3.1 Tirante injetado

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 através do elemento resistente à tração e da cabeça do tirante.

Nota: A força a ser absorvida pelo tirante deve ser transmitida ao terreno somente pelo bulbo de ancoragem.

Procedimento

3.2 Tirante provisório

Aquele destinado a ser utilizado por tempo inferior a dois anos.

Nota: Cabe ao proprietário definir o caráter da obra quanto a ser provisória ou permanente. Se, por qualquer razão, os tirantes provisórios forem solicitados por tempo superior a dois anos, cabe ao proprietário tomar as providências necessárias para resguardar a segurança da obra.

3.3 Tirante permanente

Aquele destinado a ser utilizado por tempo superior a dois anos.

3.4 Tirante reinjetável

Aquele que permite injeções adicionais após sua instalação.

3.5 Tirante não reinjetável

Aquele que não permite injeções adicionais após sua instalação.

4.2 Cálculo dos esforços

Os esforços que solicitam os tirantes são calculados de acordo com os métodos consagrados na mecânica dos solos, levando-se em conta, além da natureza do solo, o seguinte:

a) deslocabilidade da estrutura de contenção;

 b) número de níveis de tirantes; 

c) seqüência executiva.

Tabela 1 - Coeficientes de ancoragem

Compacidade

Fofa Compacta Muito compacta

4.4.3 No caso de solos argilosos, a resistência à tração (T) pode ser estimada pela seguinte equação:

T= U L sbuα Onde:

α=coeficiente redutor da resistência ao cisalhamento su =resistência ao cisalhamento não drenado do solo argiloso

Notas: a) Para s ≤ 40 kPa,α= 0,75.

b) Para s ≥100 kPa, α= 0,35. c) Entre estes dois valores, interpolar linearmente.

4.4.4 A ancoragem em rocha é estimada a partir de uma ten-são de aderência rocha-argamassa que deve ser o menor dos dois seguintes valores:

a) 1/30 da resistência à compressão simples da rocha; b) 1/30 da resistência à compressão simples da argamassa.

4.4.5 O trecho de ancoragem do tirante não pode ser executado nos seguintes solos:

a) solos orgânicos moles; b) aterros ou solos coesivos, com N≤4 do ensaio SPT; c) aterros sanitários. 4.5 Estabilidade global

4.5.1 O centro das ancoragens em solo deve ser colocado sobre ou além da superfície de deslizamento, determinada por um processo consagrado em mecânica dos solos, que ofereça o fator de segurança (FS) pelo menos igual a 1,50, sem levar em conta as forças de protensão por elas introduzidas no maciço.

4.5.2 Na determinação da superfície de deslizamento, devem ser levadas em conta todas as peculiaridades geológicas, climáticas e sobrecargas atuantes, tanto nas fases de execução quanto na de utilização.

4.3 Dimensionamento da seção de aço

4.3.1 A seção de aço dos tirantes deve ser calculada a partir do esforço máximo a que ele é submetido, tomandose como tensão admissível:

a) no caso de tirantes permanentes:

σadm ykf = x 0,9 

b) no caso de tirantes provisórios:

σadm ykf = x 0,9

Onde:

σadm = tensão admissível fyk= resistência característica do aço à tração

Nota: Para outros materiais resistentes à tração, manter o conceito de tensão admissível igual a 90% da sua resistência característica à tração, dividida pelo fator de segurança (FS) de 1,75 ou 1,50, conforme os tirantes sejam definitivos ou provisórios e desde que o material não apresente fluência.

4.3.2 No caso de tirantes com elementos de aço, a seção individual de cada barra, fio ou cordoalha não deve ser

4.4 Dimensionamento do bulbo de ancoragem

4.4.1 A determinação do comprimento e seção transversal da ancoragem deve ser feita experimentalmente por meio dos ensaios básicos e de qualificação, sendo que em 4.4.2 a 4.4.5 são apresentadas expressões para estimativas preliminares.

4.4.2 No caso de solos arenosos, a resistência à tração (T) de uma ancoragem pode ser estimada pela seguinte equação:

T= U L kbfσ' z

Onde:

σ'z=tensão efetiva no ponto médio da ancoragem

U=perímetro médio da seção transversal da ancoragem

Kf=coeficiente de ancoragem indicado na Tabela 1

Solo

4.5.3 Com a introdução das forças dos tirantes, nenhuma superfície de escorregamento pode apresentar um fator de segurança menor que 1,5 (ver Figura 2 do Anexo A).

5 Execução 5.1 Materiais

5.1.1 Para a constituição do elemento resistente à tração dos tirantes, podem ser utilizados fios, cordoalhas e barras de aço. Outros materiais resistentes à tração podem também ser usados mediante a comprovação experimental atestada por órgãos competentes.

5.1.2 O cimento empregado na injeção dos tirantes deve ser tal que, com um fator água/cimento máximo de 0,5, obtenha-se calda ou argamassa com resistência mínima à compressão simples de 25 MPa, na data do ensaio.

5.1.3 No caso de águas ou terrenos agressivos ao cimento, devem-se utilizar materiais especificamente resistentes a essa agressão.

5.1.4 Não é permitido o uso de aditivos que contenham cloretos ou quaisquer outros agentes agressivos ao aço.

5.1.5 O uso de resinas sintéticas fica condicionado aos resultados dos ensaios de protensão previstos nesta Norma.

5.1.6 Nenhum material utilizado pode ser nocivo aos demais materiais componentes do tirante.

5.2 Proteção contra a corrosão 5.2.1 Objetivo

O objetivo de se proteger o elemento resistente à tração do tirante, normalmente de aço, contra a corrosão, é garantir que, durante a vida útil para a qual este tirante foi projetado, não haja comprometimento da segurança da obra.

5.2.2 Princípios básicos de proteção

5.2.2.1 A escolha do tipo de proteção depende de fatores tais como conseqüência de ruptura e agressividade do meio.

5.2.2.2.O grau de agressividade do meio em que é implantado um tirante de ancoragem orienta a escolha do tipo de cimento mais adequado para sua injeção e a classe de proteção anticorrosiva a ser empregada, para atender à sua vida útil de projeto.

5.2.2.3 Excluindo o cimento, qualquer sistema adicional de proteção deve atender aos seguintes requisitos:

a) ter vida efetiva maior ou igual que a requerida para o tirante; b) não reagir quimicamente com o meio; c) não restringir o movimento do trecho livre; d) ser composto de materiais com deformações compatíveis às do tirante; e) não sofrer envelhecimento ou trincar sob tensão; f) ser resistente às operações de montagem, transporte, instalação e protensão do tirante.

5.2.3 Agressividade dos meios (terrenos e águas freáticas)

Conforme o terreno seja muito agressivo, medianamente agressivo ou não agressivo (ver Anexo B), adotam-se sistemas de proteção detalhados em 5.2.4.

5.2.4 Sistemas de proteção 5.2.4.1 Proteção classe 1

5.2.4.1.1 É usada para tirantes permanentes em meio muito agressivo ou medianamente agressivo, e para tirantes provisórios em meio muito agressivo.

5.2.4.1.2 A proteção classe 1 exige o emprego de duas barreiras físicas contra a corrosão em toda a extensão do tirante. O cimento é considerado como barreira. Nesse trecho de ancoragem, o elemento de tração do tirante, além do cimento, deve ser protegido por um tubo plástico corrugado ou tubo metálico com espessura mínima de 4 m.

5.2.4.1.3 Os elementos tracionados do trecho livre devem ser protegidos por uma das seguintes formas:

a)cada elemento é envolvido por graxa anticorrosiva e por duto plástico, e o conjunto envolvido por outro duto plástico e injetado com calda de cimento após a protensão. A transição do trecho livre à cabeça de ancoragem deve possuir dispositivos que assegurem a continuidade da proteção; b)o conjunto de elementos tracionados é envolvido por um único duto plástico e graxa anticorrosiva, que por sua vez é envolvido por outro duto plástico preenchendo-se com argamassa o vazio entre os dois dutos.

5.2.4.2 Proteção classe 2

5.2.4.2.1 É usada para tirantes permanentes em meio não agressivo e tirantes provisórios em meio medianamente agressivo.

5.2.4.2.2 Consiste em manter o mesmo tipo de proteção do trecho livre da classe 1, sendo o trecho de ancoragem protegido por cimento ou argamassa injetada. No trecho de ancoragem, os elementos de tração devem possuir centralizadores, garantindo um recobrimento mínimo de aglutinante de 2 cm.

5.2.4.3 Proteção classe 3

5.2.4.3.1 É usada para tirantes provisórios em meio não agressivo.

5.2.4.3.2 O trecho livre é protegido por um duto plástico abrangendo todos os elementos de tração ou por dutos plásticos individuais.

5.2.4.3.3 O trecho de ancoragem é equipado com centralizadores e protegido com calda de cimento ou argamassa injetada.

5.2.5 Componentes da proteção

5.2.5.1 A proteção anticorrosiva deve ser feita por meio de um ou mais dos seguintes componentes:

a) películas protetoras sintéticas (tintas e resinas); b) fluidos a base de betume com teor de enxofre inferior a 0,5% em massa; c) tubo ou tubos contínuo(s) de polipropileno, polietileno, PVC ou similar; d) graxa;

Notas: a) A graxa só é considerada barreira protetora quando há garantia de sua permanência no local de aplicação.

b)A graxa deve ser específica para uso em cabos de aço.

e) nata ou argamassa à base de cimento; utilizada somente para proteção rígida para ancoragens provisórias ou como primeira proteção de um sistema duplo de proteção;

Nota: O cimento utilizado deve ter os seguintes teores máximos de cloro total (proveniente dos cloretos e cloro-aluminatos) e de enxofre (proveniente dos sulfatos):

- cloro total: 0,05% da massa do cimento;

- enxofre dos sulfatos: 0,15% da massa do cimento.

f) tratamento superficial de galvanização ou de zincagem.

5.2.5.2 Qualquer componente utilizado deve ser totalmente especificado pelo seu fabricante.

5.3 Montagem

A montagem dos tirantes deve ser feita de tal maneira que:

a) se utilize bancada especial, coberta e devidamente protegida contra as intempéries; b) o seu comprimento seja tal que garanta a dimensão total indicada no projeto, incluindo-se o tamanho necessário para a operação da protensão; c) as emendas (luvas, soldas, etc.) são toleradas, desde que se garanta, por ensaios, que a resistência destas atenda às cargas de projeto; d) sejam providos de dispositivos que garantam o cobrimento mínimo especificado; e) sejam providos de toda proteção anticorrosiva prevista para o tipo de tirante a ser executado, em seu trecho livre e ancorado, conforme 5.2.

5.4 Perfuração 5.4.1 Sistema de perfuração

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 5.4.1.1 a 5.4.1.4.

5.4.1.1 Alinhamento da perfuração

5.4.1.1.1 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.

5.4.1.1.2 Quando do uso de redução de inércia superior ao valor de 5.4.1.1.1, o ensaio de recebimento deve ser executado de acordo com 5.7.2.3.5.

5.4.1.2 Estabilidade da perfuração

5.4.1.2.1 O sistema de perfuração deve garantir que o furo permaneça aberto até que ocorra a injeção do aglutinante, sendo tolerado o uso de revestimento de perfuração e/ou de fluido estabilizante.

5.4.1.2.2 O fluido estabilizante é tolerado, desde que o executor garanta a capacidade de carga do tirante e desde que este não contenha produtos agressivos aos elementos componentes do tirante, nem produtos que interfiram na cura e/ou pega do aglutinante.

5.4.1.3 Perfuração do terreno

O sistema de perfuração deve ser tal que a execução do furo, ao longo do trecho de ancoragem, não deteriore a resistência do terreno, em particular por encharcamento, especialmente no caso de solos coesivos.

5.4.1.4 Estruturas vizinhas

O sistema de perfuração não deve prejudicar o comportamento das estruturas vizinhas.

5.4.2 Locação

5.4.2.1 A locação da perfuração deve ser feita cuidadosamente, de modo que o tirante nela instalado tenha a posição prevista em projeto.

5.4.2.2 As tolerâncias de locação devem atender aos valores indicados no projeto.

5.4.3 Interferência com terceiros

5.4.3.1 Cabe ao proprietário obter autorização para a perfuração em terreno de terceiros, bem como localizar interferências (tubulações, galerias, estacas, etc.) e definir a distância mínima de perfuração dos obstáculos.

5.4.3.2 O projetista e o executor devem exigir do proprietário as informações e documentos de 5.4.3.1.

5.4.4 Cobrimento mínimo

Antes da execução da perfuração, é obrigatório verificar se o recobrimento de terra, sobre o trecho de ancoragem do tirante, é suficiente para o processo de ancoragem previsto, sendo, em geral, recomendável um cobrimento mínimo de 5 m sobre o centro do trecho de ancoragem.

5.4.5 Diâmetro da perfuração

5.4.5.1 O diâmetro da perfuração deve ser tal que, no trecho de ancoragem, o recobrimento do aglutinante sobre o elemento resistente à tração seja suficiente para garantir uma proteção contra corrosão e/ou desagregação deste.

5.4.5.2 No caso de tirantes com fios, cordoalhas ou barras de aço recobertos por argamassa ou nata de cimento, o recobrimento mínimo está estipulado em 5.2.4.2.2.

5.4.6 Registro de dados

5.4.6.1 O executor é obrigado a registrar, em boletins apropriados, os principais dados da perfuração executada.

5.4.6.2 Os dados mínimos são os seguintes: a) tipo de equipamento e sistema de perfuração; b) identificação, diâmetro e inclinação do furo; c) diâmetro e comprimento do revestimento (quando usado); d) tipo de fluido de estabilização (quando usado); e) espessura e tipo de solo das camadas atravessadas; f) datas de início e término do furo; g) outras observações (perda de água e/ou ar, obstáculos encontrados, etc.).

5.5 Instalação 5.5.1 Verificações prévias

Antes da instalação de cada tirante, deve ser constatado se:

a) o comprimento de perfuração atende, no mínimo, ao indicado no projeto; em nenhum caso, entretanto, o início do bulbo deve distar menos de 3 m da superfície do terreno de início de perfuração; b) os comprimentos livres e do bulbo estão confirmados; c) a proteção anticorrosiva não apresenta falhas no instante da instalação do tirante no furo, particularmente nos locais de emendas, que devem ser inspecionados e corrigidos, se necessário; d) a locação atende aos valores das tolerâncias indicadas no projeto; e) os dispositivos de fixação da cabeça correspondem às necessidades estruturais, além de estarem de acordo com a inclinação do tirante em relação à estrutura a ser ancorada.

5.5.2 Colocação do tirante no furo

O tirante pode ser instalado antes ou após o preenchimento do furo com calda de cimento ou aglutinante. Neste último caso, a introdução deve ser executada imediatamente após a colocação da calda ou aglutinante no furo.

5.5.3 Preenchimento do furo

O furo deve ser preenchido com calda de cimento ou aglutinante do fundo para a boca.

5.5.4 Uso de revestimento

5.5.4.1 É recomendável a instalação do tirante em furos protegidos com revestimento ao longo de todo o comprimento. Neste caso, o revestimento somente é retirado após o preenchimento do furo com calda de cimento e introdução do tirante, ainda durante a aplicação da pressão pela boca.

5.5.4.2 No caso de tirantes permanentes, é obrigatória a metodologia de 5.5.4.1 ou utilização de espaçadores dotados de dispositivos tipo esqui, para evitar o acúmulo de material durante a introdução do tirante no furo.

5.5.5 Aterro após a execução de tirantes

No caso de ser necessária a execução de aterro após a execução dos tirantes, a compactação deve ser executada com os cuidados necessários para não prejudicar a integridade e a linearidade do trecho livre. Para tanto, podese prever uma proteção especial composta de tubo adicional de PVC ou similar.

5.6 Injeção 5.6.1 Tipos

5.6.1.1 A injeção do tirante pode ser feita por calda de cimento ou outro aglutinante qualquer.

5.6.1.2 A injeção pode ser em fase única, ou em fases múltiplas.

5.6.1.3 A escolha do tipo de injeção fica a critério do executor, desde que seja garantido o preenchimento total do furo aberto no solo e a capacidade de carga do tirante.

5.6.2 Injeção em fase única

Executada por simples preenchimento do furo aberto no solo ou pela aplicação de pressão apenas na boca do furo.

5.6.3 Injeção em fases múltiplas

Executada através de válvulas que permitem reinjeção através de um tubo auxiliar que contenha válvulas especiais, permitindo o fluxo, em sentido único, de calda ou de outro aglutinante em uma ou mais fases. Pode ser executada em tantas fases de injeção quantas forem necessárias.

Nota: Somente é considerada fase de injeção aquela executada após a pega do cimento injetado na fase anterior.

5.6.4 Aditivos para cimento

5.6.4.1 Em princípio, devem ser evitados por conterem muitas vezes elementos químicos nocivos aos tirantes.

5.6.4.2 Somente podem ser utilizados aditivos, desde que comprovado que não ataquem quimicamente nenhum dos elementos constituintes do tirante, durante sua vida útil.

5.6.4.3 Com a utilização de aditivos, devem ser respeitados os novos tempos de cura indicados pelos fabricantes, antes da execução dos ensaios recomendados nesta Norma.

5.6.5 Calda

Para injeção deve ser utilizada calda de cimento conforme a NBR 7681, com as seguintes dosagens em massa, referidas ao fator água/cimento em massa:

a) 0,5, para a execução da bainha (injeção inicial de chumbamento para a fixação do tirante), sendo aceita outra dosagem, desde que comprovada por ensaios específicos de que sua resistência aos 28 dias supera 25 MPa; b) 0,5 a 0,7, para execução de reinjeção.

Nota: O tirante pode ser injetado com calda de cimento, conforme referenciado nesta Norma e prática usual, ou com argamassa ou mesmo outro produto aglutinante, desde que com eficiência comprovada.

5.6.6 Pressões e volumes

As pressões e volumes de injeção devem ser controlados de forma a não interferir com construções ou propriedades de terceiros.

5.7 Protensão e ensaios 5.7.1 Condições gerais 5.7.1.1 Segurança

Por ocasião da protensão e dos ensaios, o espaço atrás da cabeça da ancoragem deve ser protegido e mantido livre de pessoas.

5.7.1.2 Reação

5.7.1.2.1 Os ensaios podem ser executados reagindo contra a estrutura na qual são incorporados, ou diretamente contra o solo. Neste último caso, as cargas de reação devem ser distribuídas por peças de madeira, concreto ou aço.

5.7.1.2.2 Atenção especial deve ser dada no caso de estruturas não apoiadas diretamente no terreno, como no caso de cortinas, as quais são aterradas, para evitar danos à estrutura. Neste caso, só são válidos os ensaios executados contra a estrutura, após a execução do aterro.

5.7.1.3 Indicação das cargas

As cargas de trabalho, máxima de ensaio e de incorporação devem constar no projeto.

5.7.2.3.3 Um estágio de carregamento somente pode ser aplicado após a estabilização da pressão do manômetro do conjunto de protensão. Na carga máxima, os deslocamentos da cabeça devem ser menores que 1 m nos seguintes intervalos de tempo:

a) 5 min, no caso de solos arenosos; b) 10 min, no caso de solos argilosos ou não arenosos. 5.7.2.3.4 Os ensaios devem atender à seguinte distribuição:

a) para tirantes definitivos - executar ensaios do tipo

A em pelo menos 10% dos tirantes da obra e do tipo B nos restantes; b) para tirantes provisórios - executar ensaios do tipo

C em pelo menos 10% dos tirantes da obra e do tipo D nos restantes.

5.7.2.3.5 Para ancoragens próximas, sempre que houver ancoragens com bulbos distando menos de 1,30 m, o ensaio de recebimento deve ser executado junto com o controle de cargas dos tirantes vizinhos, que não devem apresentar variação de carga superior a 20%.

5.7.2.3.6 O ensaio de recebimento deve ser interpretado em relação à estabilização dos deslocamentos da cabeça e atrito ao longo do trecho livre, podendo ser aceito em toda sua plenitude quando:

a) os deslocamentos da cabeça se estabilizarem com a aplicação da carga máxima de ensaio prevista (ver 5.7.2.3.3); b) o deslocamento máximo da cabeça representado nos gráficos das Figuras 4 a 7 do Anexo A se situar entre as linhas “a” e “b” destes gráficos.

Tabela 2 - Cargas a serem aplicadas no ensaio de recebimento

TiranteEnsaioEstágios de carga e descarga

PermanenteTipo AFo e 0,3 Ft; 0,6 Ft; 0,8 Ft; 1,0 Ft ; 1,2 Ft; 1,4 Ft; 1,6 Ft; e 1,75 Ft PermanenteTipo BFo e 0,3 Ft; 0,6 Ft; 0,8 Ft; 1,0 Ft ; 1,2 Ft; e 1,4 Ft ProvisórioTipo CFo e 0,3 Ft; 0,6 Ft; 0,8 Ft; 1,0 Ft; 1,2 Ft; e 1,5 Ft ProvisórioTipo DFo e 0,3 Ft; 0,6 Ft; 0,8 Ft; 1,0 Ft e 1,2 Ft