Início do tratamento do aterrro com proteção do talude remanescente com aplicação de gramas em placas e dispositivos de drenagem

A cortina atirantada é uma técnica muito famosa para contenção de solos. Considerada um componente construtivo, ela é projetada em um padrão vertical de taludes e paredes de escavação, utilizada para controlar o esforço de empuxos do solo. Dessa forma, a cortina atirantada é constituída para conter deslizamentos ou desabamentos. 

Os componentes utilizados nas cortinas atirantadas, geralmente, consistem em painéis que são pressionados por tirantes contra suas vertentes, chamadas também de encostas. 

Palestra: 

Prof. Luiz Antônio Naresi Júnior 

Prof. Thiago Bretas - Vivências e experiências práticas.

01/04/22 (sexta-feira) - 19:30 h  as 21:40| PALESTRA TÉCNICA:

Tema: CORTINAS DE CONCRETO ARMADO COM TIRANTES DE AÇO PROTENDIDOS (CORTINA ATIRANTADA)

Palestrante: Eng. Luiz Antônio Naresi Júnior (PROGEO) / Thiago Bretas

LOCAL: As palestras serão ministradas no seguinte endereço: Prédio 3, Sala 1001- Prédio 3: Rua Cláudio Manoel - 1185 - (Ed. PIC Cidade) 

A cortina atirantada é uma técnica muito famosa para contenção de solos. Considerada um componente construtivo, ela é projetada em um padrão vertical de taludes e paredes de escavação, utilizada para controlar o esforço de empuxos do solo. Dessa forma, a cortina atirantada é constituída para conter deslizamentos ou desabamentos. Os componentes utilizados nas cortinas atirantadas, geralmente, consistem em painéis que são pressionados por tirantes contra suas vertentes, chamadas também de encostas.

Instituto de Engenharia

EXECUÇÃO DE CORTINA ATIRANTADA

CORTINA ATIRANTADA

VÍDEO RESUMIDO DA CONSTRUÇÃO DE UMA CORTINA ATIRANTADA

Vantagens das cortinas atirantadas

Como você pôde perceber até aqui, as cortinas atirantadas são sistemas que utilizam tirantes em sua base para conter a estabilidade do solo. Com base nisso, fica claro que uma de suas vantagens é a resistência e capacidade de permanecer estável, mesmo com os esforços contrários do solo. 

• É recomendada para diferentes níveis de altura;

• Pode ser utilizada independentemente da situação em que o terreno se encontre;

• Não é necessário fazer cortes superiores à estrutura;

• Oferece altos níveis de segurança;

• Possui alta durabilidade.

TIRANTES

Aplicação de Tirantes para construção de uma cortina Atirantada.

1 – Introdução

Tirante é um elemento linear capaz de transmitir esforços de tração entre as suas extremidades; a extremidade que fica fora do terreno é a cabeça e a extremidade que fica enterrada é conhecida por trecho ancorado, e designada por comprimento ou bulbo de ancoragem. O trecho que liga a cabeça ao bulbo é conhecido por trecho livre ou comprimento livre.

Ilustração mais exemplifica do funcionamento de um tirant: Meu amigo Walter Iorio - 2022

• Tirante Provisório: De acordo com a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) tirante provisório (item 3.12.1 NBR 5629/2018) é aquele com prazo previsto de utilização inferior a dois anos a partir de sua instalação.

• Tirante Permanente: no item 3.12.2 (ABNT NBR 5629/2018) tirante permanente é aquele com prazo previsto para utilização superior a dois anos.

• Tirante Reinjetável: no item 3.12.3(ABNT NBR 5629/2018) é o que permite injeções adicionais após a sua instalação.

• Tirante não Injetável: no item 3.12.4 (ABNT NBR 5629/2018) é o que não permite injeções adicionais após a sua instalação.

• Tirante Autoperfurante: tirante não reinjetável, item 3.12.5 (ABNT 5629/2018) constituído de elemento monobarra vazado, cuja perfuração é realizada com sua própria barra e acessórios, ficando todos incorporados na perfuração, e injetados simultaneamente com calda de cimento ou outro fluido aglutinante.

O engenheiro Antônio José da Costa Nunes, que presidiu a ABMS de 1952 a 1954, é um dos nomes escolhidos pela entidade para representar a geotecnia brasileira no Projeto Cápsula do Tempo. Costa Nunes foi um dos maiores engenheiros geotécnicos do Brasil e criador da ancoragem em solo.

O Projeto Cápsula do Tempo é uma iniciativa da Associação Internacional de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica (ISSMGE) para resgatar a história de geotecnia mundial. Além disso, o projeto pretende trazer à tona a experiência coletiva dos países membro, para estimular o debate

1.1 - Classificação dos Tirantes :

PERFIL BÁSCIO DE UMA CORTINA ATIRANTADA PARA CONTER PLATAFORMA FERROVIÁRIA - NARESI 2022

Fotos comuns de locais que são afetados nas plataformas ferroviárias

1.2.1) Consumo Médio para Injeção de Tirantes

 A injeção de tirantes não é uma grandeza exata, ela depende de parâmetros geotécnicos de solos que podem variar (solo / alteração / rocha), onde solos mais argilosos e mais arenosos, rochas mais fraturadas e menos fraturadas, não permitindo que a conta da injeção seja feita pela física ou matemática direta de volumes de preenchimento de um furo de volume conhecido. Pois os parâmetros envolvidos de injeção variam de local para local e de solo para solo, pois a pressão para formação do bulbo vai variar e a mesma deve ser controlada a fim de não craquear o solo para permitir uma formação de um bulbo de ancoragem uniforme.

A pressão de injeção de um tirante pode variar de 5 a 18 kg/cm2 de pressão de injeção e cuidado pois a pressão de abertura das válvulas manchetes geralmente é muito maior podendo chegar de 12 a 35 kg / cm2 pois a energia que a manchete se rompe estática é muito mais difícil de ser vencida após a injeção onde a válvula já aberta se transforma em cinética reduzindo o valor da pressão de injeção.

Pelos históricos das empresas especializadas em execução de tirantes a média de consumo por metro linear de tirante montado incluindo trecho livre e ancorado pode ser tida como uma referência de 2 a 3 sacos por metro linear de sacos de cimento injetado por metro linear, sempre sendo necessário aferição e controle da pressão e do volume injetado para garantia do sucesso da formação do bulbo e da ancoragem do tirante.

A beleza de uma cortina atirantada descansada executada pela Progeo

Cortina Atirantada executada no trevo para a cidade de Nova Lima - MG

1.2.2) Luvas de Emenda

Luvas de emenda são dispositivos que são colocados para emendar tirantes de barra unica ou mono barras com a finalidade de atender o plano de corte dos tirantes e permitir o transporte das barras de aço que não são flexíveis como as cordoalhas que vem em rolos

A cortina atirantada é composta de um muro de concreto armado e de tirantes incorporados e protendidos. Quando a solução não tem espaço para se fazer retaludamento deve ser escolhida entre as técnicas de melhoria de solos e contenções que mais se adaptem ao problema apresentado e que permite a contenção de taludes naturais e de corte, por meio da execução de tirantes fixados em solo extremamente resistente e fora da cunha de deslizamento através de estudos de sondagem mista. A técnica de execução de cortinas atirantadas consiste

principalmente em executar perfurações no solo, matacão, alteração de rocha e rocha sã para instalação de barras de aço, ou cordoalhas (tirantes de fios de aço), dotados de mangueiras e manchetes (tubos especiais de injeção). As injeções de calda de cimento sob pressão vêm em seguida, e são feitas de forma setorizada, primeiro a bainha e depois as injeçãoes de fase, melhorando as condições geológicas do terreno. 

Ao realizar uma contenção com cortinas atirantadas, todas as etapas serão devidamente supervisionadas por engenheiros especialistas em geotecnica e seram feitos boletins de perfuração, injeção, controle de estacas de fundação e execução criteriosa seguindo a segurança do trabalho e respeito ao meio ambiente. 

Nesta foto vemos como é interessante e importante a fundação incorporada da estrutura em estacas raiz atravessando o maciço rochoso incorporado a fundação previamente como contenção provisória e incorporada ao concreto armado da cortina atirantada

Para o dimensionamento dos tirantes, deve-se determinar o seguinte:

-Cálculo do Comprimento Ancorado:

Para o dimensionamento dos tirantes, deve-se determinar o seguinte:

-Cálculo do Comprimento Ancorado: Para solos argilosos a resistência à tração pode ser estimada pela seguinte equação:

DETALHE DE UM TIRANTE

A cabeça normalmente escora ou suporta uma estrutura e é em geral constituída por peças metálicas, que possuem detalhes particulares para prender o elemento tracionado, tais como porcas, clavetes, botões ou cunhas. O bulbo de ancoragem, na grande maioria das vezes é constituído por calda de cimento, que adere ao aço e ao solo.

DETALHE DA ESTRUTURA DE UM TIRANTE DE 12 CORDOALHAS PARA CARGA DE TRABALHO DE 90 T MONTADO NO CANTEIRO DE OBRAS

Execução de tirantes, proteções conforme a norma :

Proteção Classe 1:

VISTA FRONTAL DE UMA SEÇÃO DE TIRANTE DE CORDOALHA TIRANTE

Proteção Classe 2: 

Mantém o mesmo tipo de proteção do trecho livre da classe 1, sendo o trecho ancorado protegido por calda de cimento ou argamassa injetada. No trecho ancorado, os elementos estruturais devem possuir centralizadores que garantam recobrimento mínimo de 2cm.

Proteção Classe 3:

 O trecho livre é protegido por um duto plástico abrangendo todos os elementos estruturais, ou por dutos plasticos individuais, sendo o trecho ancorado protegido por calda cimento ou argamassa injetada.

DETALHE DE UM TIRANTE INDUSTRIALIZADO DE CORDOALHAS MONTADO NA INCOTEP

Tirantes de cordoalha chegam em rolos na obra com as medidas corretas - INCOTEP

Apesar do custo mais caro de ser adquirido o ganho técnico e de segurança do trabalho é muito grande pois com a montagem dos tirantes industrializados de cordoalha além de se conseguir a qualidade pois os mesmos vem montados nos comprimentos corretos e coma industrialização o ganho com a segurança do trabalho em não expor ao risco de batidas e prensagens dos membros superioreres com a eliminação da montagem na obra do número de homens hora expostos ao riscos é muito grande, com isso o benefício da segurança é muito grande. 

tirantes industrializados de cordoalha da INCOTEP

Detalhe da Cabeça Metálica de Protensão dos Tirantes

No trecho livre o aço deve estar livre de cimento, ou seja, não deve haver aderência do aço à calda. Para tanto é pratica usual se revestir o aço com material que o isole da calda, tal como graxa, tubo ou mangueira de plástico, bandagem de material flexível, etc. 

Para efeito da Norma Brasileira (NBR 5629), o tirante não pode ter um trecho livre com comprimento inferior a 3,00m.

LAY OUT BÁSICO DE ELEMENTOS QUE FAZEM PARTE DE UMA CORTINA ATIRANTADA

Perfil transversal do conceito de uma cortina atirantada, é importante saber o perfil geológico geotécnico para não haver erro de projeto

O dimensionamento do tirante depende uma sondagem geológico - geotécnica bem feita para de lá ser extraído os dados para o dimensionamento do comprimento ancorado  do tirante e de seu trecho - livre, bem como ajudar na escolha do aço do tirantes e do comprimento de ancoragem do bulbo e se o mesmo esta ancorado fora da cunha de deslizamento.

Proposta de solução de contenção para Juiz de Fora

Os serviços de geotecnia geralmente são descritos por dependerem do comportamento dos solos/e ou rochas, pois eles constituem em reformar os espaços, ou ampliar de maneira a obter movimentação desses materiais na superfície terrestre. A execução da cortina atirantada basicamente são utilizadas para estabilização de maciços, com a finalidade de evitar o comportamento indevido de materiais, ou seja trabalha de forma ativa colocando os tirantes para reagirem contra o empuxo de terra no sentido contrario com fator de segurança duas vezes maior o valor calculado para o empuxo ativo do maciço onde a contenção do solo é feita mediante a protensão do tirante (feita pelo macaco hidráulico), para “travamento” da parede de concreto armado fazendo a mesma regir ativamente contra um possível deslocamento do talude.

Atirantamento de bloco de rocha isolado.

ATERRO DE TARDOZ COM ESTEIRAS MECANIZADAS

UTILIZAÇÃO DE ANDAIMES TUBULARES METÁLICOS AS VEZES É NECESSÁRIO PARA ATIVIDADES DE PERFURAÇÃO BEM COMO A INJEÇÃO DE TIRANTES DEVEM SER PROJETADAS DE FORMA ADEQUADA A ATENDIMENTO DA SITUAÇÃO DE CADA SEÇÃO DE OBRA

Como acelerar o aterro de tardoz:

Como em casos de ferrovia e de emergênica em locais de difícil acesso podemos aterrar o tardoz da cortina atirantada com maior eficiência :

Basta calcular o volume de tardoz e dimensionar vagões para levar o aterro petreo ou de areia para ser aplicado com aplicação de água adensando o menso.

Como eu consegui aterrar com pó de pedra em um único dia o tardoz de uma cortina atirantada utilizando os vagões prancha de trem. Naresi Jr-2016

1.4) A IMPORTÂNCIA DA GEOLOGIA E DO CORRETO ENTENDIMENTO DO PERFIL GEOLÓGICO GEOTÉCNICO PARA  DIMENSIONAMENTO DO PROJETO

2) METODOLOGIA EXECUTIVA DE UMA CORTINA ATIRANTADA

Na execução do tirante podemos destacar as seguintes fases, a saber:

• Perfuração

• Instalação do tirante

• Injeção

• Protensão

• Incorporação

2.1 – Levantamento Topográfico, definição de sondagem e conceituação de projeto

Local do Estudo de Estabilidade para apoio a definição da cortina atirantada como forma de contenção

Para estabilização definitiva da região, conforme projeto sugerido, será executada cortina atirantada com extensão apropriada no local da erosão, com altura variando entre 3,0m de 12,0m de altura, ancorada por  tirantes com carga de trabalho CT = 60 tf (CT=600 kN) e apoiada sobre estacas raiz ø 310mm importantíssima para pré estabilização da obra e garantir a fundação do peso da própria cortina permitindo a execução com segurança.

A Figura abaixo apresenta a Planta com a localização da cortina atirantada, destacada em vermelho e indicação da vista frontal da contenção.

planta definindo a localização da obra

VISTA FORNTAL DO PROJETO DE CONTENÇÃO

Definição da solução de execução de contenção tipo solo grampeado à jusante da cortina atirantada, que nessa região, possui 3m de altura, sendo o solo grampeado com paramento em concreto projetado com espessura de 15 cm, além de grampos de aço CA-50 ø 20 mm com 8,0 m de comprimento. A cortina atirantada, com 3,0m de altura, é ancorada através de uma linha de tirantes de cordoalha (6 ø 12,7 mm) para carga de trabalho de 60 tf (CT=620 kN) com tirantes ancorados fora da zona circular de escorregamento em material competente definido pelos estudos de estabilidade, o  comprimento dos tirantes pode varias de 12 a 50,00 m dependendo do perfil geológico geotécnico local e altura de escorregament e tipo de solo, espaçamentos podem variar dependendo dos estudos e empuxos e da área contida de 1,50 m a  2,50m e tirantes podem ser feitos inclinados em 15° a 25° com a horizontal. Para fundação e ancoragem, deverão ser executadas ainda estaca do tipo raiz ø 310mm com profundidade ancorada em terreno com SPT acima de 35 golpes ou pinadas em rocha sã para a garantia da fundação e da pré contenção da obra espaçadas entre 1,50 m a 2,50 m dependendo dos estudos de estabidades e tensões cisalhantes e ficha de cravação..

VERIFICAÇÃO GEOTÉCNICA DO PROJETO – CORTINA ATIRANTADA

3GEOLOGIA LOCAL

A interpretação da geologia através da planta de locação das sondagens mistas executadas no local nas seções específicas , a partir da plataforma ferroviária, percebe-se que o maciço é composto por solo residual maduro e jovem de gnaisse, com matriz arenosa (ou silto arenosa), com pedregulhos e blocos (saprolito) de gnaisse. Isto posto, encontra-se o saprolito de matriz arenosa até atingir o gnaisse medianamente a pouco alterado, essa interpretação feita pelo engenheiro geotécnico garante o acerto de projeto pois erros nas interpretações são comuns e constantes.

As interpretações das seções geológico-geotécnicas para realização das análises de estabilidade e verificação geotécnica das contenções projetadas, sendo uma na região da cortina atirantada com 3,0m e solo grampeado, e mostrada como exemplo abaixo.

2.1.1 – Perfuração para instalação de tirantes

Antecipando ao início de cada perfuração adotar-se-á uma série de procedimentos que permita a correta execução dessa atividade. 

Uma listagem de procedimentos rotineiros prévios inclui a correta locação do ponto de perfuração, a verificação do nivelamento do terreno para a perfeita instalação e ancoragem dos equipamentos, a determinação exata da direção da perfuração, a verificação da estaqueidade de toda rede de alimentação de água, a análise e adoção de medidas que evitem interferências com furos adjacentes, a verificação e desvio dos elementos e instalações enterradas ao longo e nas cercanias do eixo de perfuração, as providências para drenagem, coleta e eliminação das águas que serão utilizadas no processo de perfuração, etc..

Dispondo dos equipamentos perfeitamente instalados e tendo o operador recebido as instruções e informações específicas quanto às características do furo, dar-se-á início à perfuração.

Para melhorar a segurança do trrabalho e permitir a montagem da contra forma ou a forma de tardoz, é indicado a utilização de aplicação de chapisco para a finalidade de impermeabilizar por curto momento o taludes de tarduz, impedindo a erosão causada por eventual água proveniente de chuva até qua a contra forma perdida ou não seja intalada segundo Eng. Naresi em 2024.

2.1.1.1 – Perfuração para instalação de tirantes abaixo do nível d'água (Perfuração Submersa):

Equipamentos especiais para perfuração de tirantes abaixo do nível d'água 

Cortina Atirantada executada para melhoria de estabilidade

ANCORAGEM E FRETAGEM

2.1.2 Escavação em nichos Alternados

Para execução da obra é necessário quando o paramento e superior a duas linhas de tirantes a execução em nichos alternados tendo o engenheiro de fundação, civil e/ou geotécnico definir em função dos parametros do solo as dimensões para escavalçai dos nichos alternados, altura mãxima e largura.

Concretagem dos nichos alternados feito através das janelas de concretagem com bomba de injeção de concreto transportada por tubos de 8" aplicadas diretamente nas formas.

Abaixo iremos mostras a escavação, montagem de armação , concretagem , perfuração, instalação de tirantes e protensão como um simples exemplo de execução.

Escavação, montagem de armação , concretagem , perfuração, instalação de tirantes e protensão.

VÍDEO MOSTRANDO A EXECUÇÃO DE UMA PERFURAÇÃO PARA INSTALAÇÃO DE TIRANTES

Execução da perfuração de tirante com haste dotada de tricone em trecho em solo

A atividade será desenvolvida com utilização de sonda rotativa ou equipamento de extração de amostras de concreto para o trecho em concreto e perfuratriz sobre esteiras para o trecho em solo. Essa perfuratriz é capaz de perfurar em qualquer ângulo e direção com torque e força de avanço suficientes para perfurações revestidas em solo a profundidades superiores a 40 metros com diâmetro maior ou igual a 4". As bombas de água para os processos de avanço, limpeza dos furos e refrigeração de brocas, terão capacidade de até 100 litros por minuto a pressão de até 40 kgf/cm², em regime contínuo.

As perfurações serão feitas por processo de lavagem e sempre serão utilizados recursos que minimizem a alteração do estado natural de consistência ou compacidade do terreno. Para tanto, o equipamento estará capacitado a fazer perfurações com utilização de revestimento integral do furo, adequação das pressões e velocidades de penetração, além do controle de injeção de fluído de refrigeração.

Toda a perfuração terá seu desenvolvimento acompanhado e registrado em boletins específicos que fornecerão o histórico do furo, com dados cronométricos, informe geológico, dados geométricos e demais eventos e ocorrências de interesse.

Concluída a perfuração, far-se-á a limpeza do interior do furo, mediante utilização de ferramentas adequadas e circulação d'água, até que se complete a eliminação dos detritos do seu interior. Os diâmetros de perfuração serão aqueles que garantam como mínimo os cobrimentos normalizados.

2.2 – Instalação dos Tirantes

Quando a perfuração estiver em fase de conclusão, iniciar-se-á o processo de transporte do tirante. Isto será feito manualmente, com uma equipe destacada para este fim. No momento de chegada do tirante ao local de instalação e tendo o operador da perfuratriz concluído a limpeza do furo, terá início a introdução do tirante no interior da perfuração. Tal operação será feita sob supervisão do elemento encarregado dessa atividade e a introdução será lenta e cuidadosa, para evitar qualquer dano ao tirante por flexão excessiva ou atrito contra as paredes do revestimento ou do furo. Os cuidados necessários são: não ferir a proteção anticorrosiva, não deslocar acessórios (válvulas e espaçadores) e posicionar a cabeça na altura correta do projeto.

APLICAÇÃO DE UM TIRANTE DE CORDOALHAS MONTADO NO FURO PERFURADO

2.3 – Injeção de Calda de Cimento

Imediatamente após a conclusão da instalação do tirante no interior do furo, terá início a fase de injeção denominada de "bainha" e que consistirá no preenchimento do furo com calda de cimento, sem desenvolvimento de pressão. Tal fase de injeção iniciar-se-á com a introdução de uma coluna de hastes com obturador simples, no interior dos tubos de injeção do tirante.

O obturador é alojado ligeiramente acima da válvula mais profunda do tirante, e através da mesma far-se-á circular água para remoção de eventuais detritos. Em seguida passa-se à injeção de calda de cimento, até que a mesma verta através da boca do furo. Decorrido um intervalo de tempo não superior à duas horas, far-se-á limpeza do interior do tubo de injeção do tirante, mediante introdução de uma coluna pela qual se fará circular água até que se complete a remoção do cimento alojado no interior do mesmo.

Observado um intervalo de tempo mínimo da ordem de dez a doze horas após a aplicação da bainha, poder-se-á iniciar a fase de injeção com pressão controlada, conhecida como injeção primária.

Para aplicação da fase primária se fará a introdução de uma coluna de hastes dotada de obturador duplo, no interior do tubo de injeção e iniciar-se-á a injeção a partir da válvula mais profunda. A injeção primária exige inicialmente a ruptura do anel de cimento que envolve o tirante (“bainha”).

A pressão necessária para esta ruptura depende fundamentalmente da resistência à compressão simples da calda da bainha e da espessura do anel da bainha. Uma vez rompido esse anel, a pressão manométrica em geral cai para um valor que depende da compacidade ou da consistência do solo ao redor.

Os volumes e pressões de injeção serão aqueles que garantam a perfeita ancoragem do trecho fixo do tirante ao terreno local.

Para os casos em que as pressões de injeção de determinadas válvulas não alcancem valores considerados satisfatórios, haverá necessidade de aplicação das fases subseqüentes (secundária e eventualmente terciária), até que se consigam pressões adequadas de injeção.

A defasagem de tempo entre etapas consecutivas de injeção será, no mínimo, da ordem de dez a doze horas. Ao final de cada fase de injeção sempre proceder-se-á a limpeza dos tubos de injeção dos tirantes, de forma análoga à descrita para a injeção de bainha, objetivando sempre permitir uma nova fase de injeção.

Os critérios de injeção sempre terão por base as características do subsolo local obtidas através dos resultados das investigações disponíveis e dos registros, dados e observações através do boletim de perfuração.

Para o desenvolvimento da atividade de injeção serão empregados conjuntos misturadores-agitadores de alta turbulência. Essas unidades terão dispositivos para filtragem da calda, controles da dosagem e do volume injetado. Tais conjuntos farão a alimentação das bombas de injeção de alta pressão, com capacidade de injeção de até 60 litros por minuto e dotados de dispositivos de controle de pressões dentro da faixa de 0 a 100 kgf/cm².

A calda será obtida por uma simples mistura de água e cimento Portland CP-II-E classe 32, na proporção a/c=0,5.

As atividades de injeção terão boletins específicos com indicação cronológica e todos os dados e registros técnicos pertinentes na medida que forem necessários.

VÍDEO MOSTRANDO E EXPLICANDO A INJEÇÃO DA BAINHA DE TIRANTES

ABAIXO MOSTRANDO O VÍDEO DE UM MANÔMETRO FAZENDO A INJEÇÃO DE UM TIRANTE

INJEÇÃO DE UM TIRANTE MOSTRANDO O MANÔMETRO COM CAPACIDADE DE 100 KG / CM2 NO MOMENTO DA INEJEÇÃO

Redução do Consumo de Registro e Controle de Pressão na Injeção de Calda de Cimento

*Introdução:* 

Na engenharia geotécnica, a injeção de calda de cimento é um processo importante para a estabilização de solos e estruturas. No entanto, é necessário atentar para o controle de pressão e o consumo adequado de registros durante o procedimento. Vou tentar abordar estratégias para reduzir o consumo de registros e garantir um controle eficiente da pressão durante a injeção de calda de cimento.

*Central de injeção de calda de cimento:* 

A central de injeção é composta pelo misturador de calda de cimento, equipada com agitador, e pela bomba de injeção. Após a bomba de injeção, um manômetro é conectado a um sistema hidráulico de acionamento dos registros (abertura e fechamento), permitindo o avanço ou o retorno da calda de cimento.

*Controle de pressão na injeção:*

Ao considerar a extensão longa da linha de injeção, é importante entender que a pressão pode variar ao longo do percurso devido aos princípios de Bernoulli. : A pressão no final da linha pode ser menor do que na saída da bomba devido ao fenômeno de Bernoulli. Isso afeta o controle adequado da pressão aplicada durante a injeção. A falta de controle de pressão adequado pode resultar em consumo excessivo de registros e falta de eficiência no processo. Recomenda-se utilizar dois a três estabilizadores de pressão para reduzir as oscilações de pressão. Isso ajuda a manter a pressão mais constante durante a injeção.Realize a coleta da pressão de injeção no manômetro do terceiro estabilizador de pressão. Isso permitirá uma medição mais precisa e constante da pressão aplicada.

*Redução do consumo de registros:*

Acredita-se que isso possa estar relacionado a uma grande variação de pressão imediatamente após a bomba. Como os registros precisam ser abertos e fechados com alta pressão, isso pode causar desgaste prematuro e consumo elevado. Ao abrir e fechar o fluxo de calda de cimento com alta pressão, o desgaste dos registros é acelerado.

Recomenda-se a utilização de estabilizadores de pressão (conhecidos como "porquinhos") para reduzir as oscilações de pressão e proteger os registros de dois a três estabilizadores de pressão ao longo da linha de injeção, coletando a pressão de injeção no manômetro do terceiro porquinho. Isso resultará em uma pressão mais constante e controlada durante o processo.

Conclusão:

 A redução do consumo de registros e o controle eficiente da pressão são elementos fundamentais na injeção de calda de cimento na engenharia geotécnica. Por meio do uso de estabilizadores de pressão, é possível minimizar as oscilações e proteger os registros contra desgastes excessivos. Ao implementar essas práticas, os engenheiros geotécnicos podem otimizar o processo de injeção de calda de cimento, garantindo resultados mais eficazes e duradouros em suas obras e projetos geotécnicos.

Obs: Contribuição do aluno : Eng. Mateus Nicolas.

2.4 – A escavação em Nichos Alternados

https://sites.google.com/site/geotecniaefundacoeslan/229-execucao-de-cortina-atirantada-em-nichos-alternados 

Execução de Cortina Atirantada com viga de Contra Forte e com concreto Projetado

2.6 – Avaliação dos riscos na execução dos tamanhos e geometria dos nichos alterados de escavação para evitar a fuga de tardoz

Importante a avaliaçã no local do dimensionamntos dos nichos alternados para evitar a fuga de tardoz, pois mesmo com todos os cuidados a maioria dos projetos executivos não preve tais análise e as veses a ausencia de sondagens se torna um fato onde é necessário que o engenheiro cvil geotécnico tome a decisão dos tamanhos dos nichos que pode variar de obra para obra e pelo perfil geológico geotécnico existente e as condições do solo e seus parametro de peso, angulo de atrito interno e coesão dentre outros fatores.

Deve ser avaliada e mapeada e o escoramento de tardoz seja de paliçada provisória para escavação e montagem das formas e armação fundamentais para a segurança dos trabalhadores.

Mesmo assim não podemos descartar o risco pois  sobre fortes chuvas pode alterar a coesão do solo9 causando o alivio das poros presões das particulas do solo deixando o mesmo instável e saturado aumentando seu peso podendo causar surpresas indesejaveis e retrabalho.

2.7 – Execuçaõ de Drenos Horizontais Profundos após a conclusão dos tirantes.

DHP sendo executados após a conclusão dos tirantes para não contaminação do filtro pela calda de cimento.

ABAIXO A SEQUÊNCIA VISUAL DA INJEÇÃO DE TIRANTES APRESENTADA NO SEFE 9 

PELO ENG. PAULO HENRIQUE DIAS UM GRANDE PROFESSOR E AMIGO. Apresentação SEFE 9 - SãoPaulo - SP

Desenho em feito a mão, mostrando o sistema de injeção com obturador duplo estacionado na válvula manchete para formação do bulbo do tirante montado com tripla proteção com cordoalhas de aço mostrando o momento exato da abertura das válvulas manchetes.

Sistema de injeção dotado de segurança para não haver desacoplamento das hastes segundo Naresi 2022

PROTENSÃO EXECUTADA COM PLATAFORMA ELEVATÓRIA REDUZ A EXPOSIÇÃO DO HOMEM HORA NA MONTAGEM E DESMONTAGEM DE DE ANDAIME E O CONTROLE DA PAREDE É FEITO TOPOGRAFICAMENTE A SUA REFERENCIA EXTERNAE A SEGURANÇA DO TRABALHO

ABAIXO A SEQUENCIA EXECUTIVA DE UM ENSAIO DE TIRANTES APRESENTADO NO SEFE 9

2.5 – Incorporação da carga colocada definida em projeto do tirante

A incorporação do tirante à estrutura somente pode ser procedida de forma definitiva após a constatação do bom desempenho do mesmo através do ensaio de recebimento.

A incorporação será feita através do encunhamento final, das cordoalhas devidamente tensionadas, junto ao aparelho de apoio da cabeça do tirante. Dessa forma a carga aplicada pelo macaco se transferirá definitivamente para a parede diafragma.

A carga da incorporação será aquela estabelecida em projeto.

Os aparelhos de apoio (cabeça dos tirantes) serão constituídos por placas e cunhas, similares àquelas usadas em peças de concreto protendido (sistema Rudloff/VSL para os tirantes de cordoalha).

2.6 – Injeção após a protensão do trecho livre

Após a execução da protensão fazemos a injeção de preenchimento do trecho livre para proteção final do tirante.

Colocação da mangueira de injeção e da mangueira de purgador

2.7 – Controle de Qualidade

Sujestão simpels de controle de qualidade e mapeamento das estruturas concretadas ou injetadas

PROCEDIMENTO OPERACIONAL PARA EXECUÇÃO DE TIRANTES

1. OBJETIVO

Este procedimento geral tem como objetivo de descrever a sistemática de atuação para Execução dos Serviços de Tirantes de Cordoalhas e Fios e será aplicado para execução dos serviços de obra/projeto.

2. DOCUMENTOS DE REFERÊNCIA

PQ-SGQ001      Plano da Qualidade

ABNT NBR-5.629       Execução de tirantes ancorados em terreno

ABNT NBR-7.681       Calda de cimento para injeção

ABNT NBR-7.480       Barras e fios de aço destinados a armaduras para concreto armado

ABNT NBR-7.483       Cordoalhas de aço para concreto protendido - Requisitos

3. RECURSOS

 Mão-de-Obra Direta: 

• Encarregado

• Operador de perfuratriz

• Operador de bomba de injeção

• Protendedor de tirantes

• Armador

• Ajudante

Ferramentas e Equipamentos:

• Compressor de ar 750 PCM (mínimo)

• Perfuratriz pneumática ou hidráulica

• Conjunto misturador de calda de cimento

• Bomba para injeção de calda de cimento

• Bomba para circulação de água

• Tubos de revestimento

• Haste para perfuração em rocha

• Revestimento HW quando o furo não conseguir permanecer aberto

• Brocas para perfuração (Sapatas de widea e diamante, tricones) 

• Martelo pneumático de fundo

• Mangueiras e mangotes de alta pressão

• Conjunto Macaco e Bomba de Protensão manual ou elétricas para protensão de tirantes

• Transferidor

• Prumo

• Trena

• Ferramentas diversas

• Carrinho de mão

• Reservatório de água

Quando houver necessidade de escação maior que 1,20, ficar atento as contenções provisórias para verificação das segurança das mesmas evitando desmoronamentos durante a execução da obra que possa atingir os trabalhadores na análise preliminar de risco feito pelo engenheiro geotécnico e com a devida liberação do talude.

                                              4.4. POSICIONAMENTO DO EQUIPAMENTO

O equipamento de perfuração será posicionado respeitando os critérios abaixo:

• O eixo da ferramenta de corte coincidente com o eixo do tirante (piquete)

• A coluna de perfuração da máquina deverá estar com a inclinação do tirante. Para isso, posiciona na coluna de perfuração da máquina um transferidor com um peso preso ao centro do transferidor. Quando o peso estiver na posição do grau do tirante, a coluna de perfuração da máquina estará na posição para perfurar o tirante.

 4.5. PERFURAÇÃO DO TIRANTE

 A escolha da ferramenta de perfuração irá depender das condições do solo onde será executado o tirante.

4.5.1. PERFURAÇÃO COM TUBO DE REVESTIMENTO 

É utilizada em solos arenosos ou argilas moles, onde o terreno tem pouca coesão e a parede do furo precisa de apoio para não desmoronar e fechar o furo.

A perfuração é realizada por rotação de tubos de revestimento, com auxílio de circulação de água ou jato de ar sob pressão, que é injetada pelo interior deles e retorna à superfície pela face externa. Estes tubos vão sendo emendados (por rosca) à medida que a perfuração avança, sendo posteriormente recuperados após a instalação do tirante e preenchimento do furo com calda de cimento.

O furo deverá ser revestido em toda a sua extensão.

O diâmetro e o comprimento do tirante serão de acordo com as especificações de projeto/obra.

Para cada tipo de material perfurado, será utilizada uma broca de perfuração adequada: sapata de vídia para solo e coroas impregnadas de diamante para alteração de rocha e rocha.

Após o término do furo, será feita a limpeza do mesmo com a circulação de água ou jato de ar, até que o furo fique totalmente limpo.

 4.5.2. PERFURAÇÃO COM HASTE DE PERFURAÇÃO

 É utilizada em terrenos mais consistentes, como argilas rijas e duras, em que as paredes do furo permanecem estáveis após a execução do mesmo.

A perfuração é realizada por rotação de hastes de perfuração, com auxílio de circulação de água ou jato de ar sob pressão, que é injetada pelo interior delas e retorna à superfície pela face externa. Estas hastes vão sendo emendadas (por rosca) à medida que a perfuração avança, sendo posteriormente retirados após o término do furo.

O diâmetro e o comprimento do tirante serão de acordo com as especificações de projeto/obra.

Para cada tipo de material perfurado, será utilizada uma broca de perfuração adequada: tricone para solo e martelo pneumático de fundo (roto percussão) para alteração de rocha e rocha.

Após o término do furo, será feita a limpeza do mesmo com a circulação de água ou jato de ar, até que o furo fique totalmente limpo.

4.7. INJEÇÃO DO FURO COM CALDA DE CIMENTO

Após a instalação do tirante, será introduzido um tubo de injeção (PVC de 1/2” de diâmetro) próximo ao fundo do furo, para proceder à injeção, sob baixa pressão, de baixo para cima, até que a calda de cimento extravase pela boca do furo, garantindo-se assim que toda a água ou a lama de perfuração seja substituída pela calda de cimento.

A calda de cimento será constituída de cimento, água e fator água/cimento compreendido 0,35 ≤ a/c ≤ 0,50, e será confeccionada em um conjunto misturador (elétrico ou a diesel), para garantir a homogeneidade da mistura.

Quando a injeção for feita em furos revestidos com tubos, à medida que o furo for preenchido com calda de cimento, serão retirados gradativamente os tubos de revestimento, completando o furo com calda de cimento de acordo com a retirada dos tubos de revestimento.

Serão tomados cuidados especiais na dosagem, mistura e aplicação da calda de cimento, para garantir uma tirante bem executado, resistente e sem mistura de lama e outros materiais.

Detalhe da central de injeção na frente de serviço

Centra de Injeção de calda de argamassa para fundação das estacas raiz quando componentes de fundação de uma cortina atirantada.

4.6. INSTALAÇÃO DO TIRANTE

Após a limpeza do furo deverá ser introduzido o tirante, conforme especificação de projeto/obra, no interior do furo.

O tirante deverá ser introduzido com cuidado no furo para garantir a integridade da parede do furo e a centralização do tirante.

Instalação de tirantes de cordoalha

4.7. INJEÇÃO DO FURO COM CALDA DE CIMENTO

Após a instalação do tirante, será introduzido um tubo de injeção (PVC de 1/2” de diâmetro) próximo ao fundo do furo, para proceder à injeção, sob baixa pressão, de baixo para cima, até que a calda de cimento extravase pela boca do furo, garantindo-se assim que toda a água ou a lama de perfuração seja substituída pela calda de cimento.

A calda de cimento será constituída de cimento, água e fator água/cimento compreendido 0,35 ≤ a/c ≤ 0,50, e será confeccionada em um conjunto misturador (elétrico ou a diesel), para garantir a homogeneidade da mistura.

Quando a injeção for feita em furos revestidos com tubos, à medida que o furo for preenchido com calda de cimento, serão retirados gradativamente os tubos de revestimento, completando o furo com calda de cimento de acordo com a retirada dos tubos de revestimento.

Serão tomados cuidados especiais na dosagem, mistura e aplicação da calda de cimento, para garantir uma tirante bem executado, resistente e sem mistura de lama e outros materiais.

4.8. PROTENSÃO DE TIRANTE

A protensão de tirante será realizada no mínimo, 7 (sete) dias após a injeção dos mesmos, quando injetados com cimento CP-II ou CP-III e 3 (três) dias quando injetados com  cimento ARI.

Serão instalados na cabeça dos tirantes os acessórios (placa, cunha anelar de grau e clavetes).

Todos os tirantes serão submetidos a ensaio de tração para controlar a capacidade de carga e o comportamento de todos os tirantes da obra antes da incorporação da carga de trabalho.

4.9. FIXAÇÃO DO TIRANTE

Segundo LAN - 2022 é o ato após a excução de quaisquer ensaios de recebimento, qualificação ou fluência, no momento em que se fixa a Carga da Trabalho ou na Carga colocada definida em projeto pelo projetista de dar o aperto final da porca nos tirantes de barra ou na aplicação dos clavetes nos tirantes de cordoalha.

Protensão de Tirantes

ENSAIO DE RECEBIMENTO

Segundo a ABNT NBR 5629, 10% dos tirantes da obra, aleatoriamente escolhidos, serão testados a carga máxima de 1,75 vezes a carga de trabalho (ensaio tipo A) e o restante, serão testados a carga máxima de 1,40 vezes a carga de trabalho (ensaio tipo B).

A protensão será executada conforme descrito abaixo:

§  Posicionamento do equipamento de protensão (conjunto macaco + bomba + manômetro aferido) sobre a placa de apoio na cabeça do tirante, com o eixo alinhado com ao tirante.

§  Aplicação da carga inicial F0 para acomodação do macaco e acessórios. As deformações devidas a esta carga são desprezadas. A partir desta situação o ensaio é iniciado.

§  Aplicação dos estágios de carga, conforme tabela abaixo, partido de F0, atingindo a carga máxima prevista e retornando a F0, com medições de deslocamentos da cabeça para todos os estágios de carga, tanto na fase de carregamento como na de descarregamento.

§  Imediatamente após a medida do deslocamento estabilizado no final da descarga, pode ser aplicada a carga de incorporação prevista, sendo o tirante incorporado definitivamente à estrutura.

Estágios de Carga

5.  CONTROLE TECNOLÓGICO

O controle tecnologico e a triagem dos materiais são de extreema importancia para o controle da obra e da cortina atirantada e devem ser feitas de foma simples e objetiva, tanto para rastreamentos da conccretagem como para o controle de caldas e aços.

Nessa obra, a carga de tração foi maior que a carga resistente do elemento.

Nesse caso o que você acha que rompeu efetivamente?

Pelo tipo de ruptura , ou a barra ou a rosca na luva ,no trecho livre.

Normalmente a carga de ensaio máxima pela norma ,significa aproximadamente 90% da carga de escoamento e cerca de 20% abaixo da carga de ruptura. 

Ou houve erro na especificação do plano de protensão o que é comum de ocorrer ou da carga de ensaio, defeito na barra ou acoplamento irregular da barra com a luva .

Sem dúvida todo cuidado é pouco.

Rastreabilidade e controle tecnológico na Gestão de Obras

FORMAS DE PLANJAMENTO E CONTROLE DE ACOMPANHAMENTO DE OBRAS

Ensaio de fluidez da calda de cimento para injeção do tirante 

5.1. CALDA DE CIMENTO

O controle tecnológico será feito conforme norma ABNT NBR 7.681. Serão moldados 4 (quatro) corpos de prova cilíndricos de dimensões 7,5 x 10 centímetros por dia de injeção ou 4 (quatro) corpos de prova cilíndricos para cada 100 (cem) sacos, quando forem injetados mais de 100 sacos em um mesmo dia. Serão realizados os ensaios de resistência à compressão axial, 2 (dois) por idade, aos 7 (sete) e 28 (vinte e oito) dias.

A média dos resultados de rompimento aos 28 (vinte e oito) dias deverá ser maior que 25 (vinte e cinco) MPa.

5.2. ENSAIO DE RECEBIMENTO

Todos os tirantes serão submetidos a ensaio de tração para controlar a capacidade de carga e o comportamento de todos os tirantes da obra.

Segundo a ABNT NBR 5629, 10% dos tirantes da obra, aleatoriamente escolhidos, serão testados a carga máxima de 1,75 vezes a carga de trabalho e o restante, será testado a carga máxima de 1,40 vezes a carga de trabalho.

Os tirantes que apresentarem o diagrama carga x deslocamento de acordo com os requisitos da norma citada anteriormente serão aprovados.

5.6. TIRANTE

O controle tecnológico será feito conforme descrito abaixo.

Para cada tirante deverá constar um boletim com as seguintes informações :

• Número do tirante

• Diâmetro do furo

• Comprimento do tirante

• Data de perfuração

• Horário de início e término da perfuração

• Tipo e quantidade de material perfurado

• Tipo de armação

• Quantidade de sacos de cimento consumido

• Data da injeção

• Horário de início e término da injeção

• Data da protensão

• Tipo de ensaio de carregamento

8. TREINAMENTO

Público Alvo: Engenheiros, chefes de produção, encarregados e funcionários da Progeo que executarão os serviços.

Carga Horária: O treinamento terá duração de 2 (duas) horas.

Freqüência: Na implementação e na revisão do procedimento, na admissão de novos funcionários.

Código do Treinamento: O código do treinamento será o mesmo do procedimento e deverá constar do controle de freqüência.

9. REGISTROS SUGERIDOS PARA CONTROLE

10 - Considerações finais importantes :

1. Como toda obra de contenção é de geotécnia, sem uma boa campanha de sondagem mista e bons dados de entrada, os resultados podem ser catastróficos e completamento errados. A contratação de uma boa campanha de sondagem, realizada por empresa de reconhecida competência é tradicional no mercado e de fundamental importância para um bom projeto e consequentemente de uma obra estanque.

2. A execução de tirantes, muitas vezes, se dá sob edificações ou propriedades de terceiros, assim sendo, todo o cuidado é necessário para que se tenha uma obra sem percalços. É muito importante que se tenha um levantamento planimetrico cadastral topográfico, com indicação das construções vizinhas, com suas cotas de níveis, para que não se corra o risco de ao perfurar um tirante se encontre uma edificação enterrada (caixas d’água, poços de elevador, etc.)

3. Existe uma questão legal muito importante. Ao se executar tirantes permanentes sob edificações de terceiros, é fundamental que se obtenha junto aos proprietários autorização para a execução dos mesmos e um termo de ciência, para que no futuro, caso venha a ser construída nova edificação, não se corra o risco de seccionar os tirantes.

4. Por ser um trabalho de extrema técnica, é fundamental a contratação de boas empresas de execução, com atestados técnicos e ART - Anotação ed Responsabilidade Técnica junto ao CREA, para que sejam minimizados quaisquer riscos.

5. Para obras com tirantes permanentes é fundamental a previsão de um procedimento de verificação e manutenção rotineira dos mesmos.

11 - Patologias e rupturas de cortinas atirantadas :

Modos de ruptura

O processo de ruptura de uma cortina atirantada pode ocorrer por diversas razões, são elas (GeoRio, 2000):

Ruptura dos tirantes - pode ocorrer se os componentes do sistema atirantado forem individualmente inadequados ou devido à ocorrência de sobrecarga nas ancoragens durante a construção, quando nem todos os níveis de ancoragem foram ainda instalados.

Deslizamento do trecho ancorado - quando a resistência máxima no contato ligante-solo for ultrapassada;

Deformação excessiva - devido à fluência no trecho ancorado;

 Rotação do conjunto cortina-tirantes;

 Puncionamento na base - solo de fundação que suporta a base da cortina tem baixa capacidade de suporte.

 Ruptura de fundo da escavação - pode ocorrer quando uma camada de solo mole existir abaixo do nível de escavação.

 Ruptura global – ruptura em cunha, de maior risco durante o processo de escavação, ou ruptura generalizada profunda.

 Ruptura da cortina – ocorrência de ruptura por flexão devido ao dimensionamento estrutural inadequado ou ruptura por puncionamento das ancoragens.

A Figura 2.1 apresenta diferentes tipos de ruptura de uma cortina atirantada, uma vez que a estrutura é uma combinação de elementos e depende das tensões mobilizadas em cada um, dentre as quais deformações excessivas, ruptura global (ver também a figura 2.2) e ruptura dos elementos constituintes.

Tipo de de Ruptura em Cortinas Atirantadas

Tipos de ruptura em cunha e generalizada (translacional)

A cortina atirantada é uma técnica muito famosa para contenção de solos. Considerada um componente construtivo, ela é projetada em um padrão vertical de taludes e paredes de escavação, utilizada para controlar o esforço de empuxos do solo. Dessa forma, a cortina atirantada é constituída para conter deslizamentos ou desabamentos. 

Os componentes utilizados nas cortinas atirantadas, geralmente, consistem em painéis que são pressionados por tirantes contra suas vertentes, chamadas também de encostas.

Obra de cortina Atirantada reforçada e com a devida manutenção em Rodovia.

210) REFORÇO DE MURO A FLEXÃO COM TIRANTES DE CORDOALHA EMBUTIDOS

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380 visualizações  Transmitido ao vivo em 4 de mai. de 2021 / Site: www.petcivilufu.com.br / Email: pet@feciv.ufu.br / Telefone: 34 32394182 / Snapchat: petcivil Facebook:   / petcivilufu   / Instagram:   / petcivilufu  /  Twitter:   / petcivilufu  

CONTENÇÃO EM FERROVIA

Eng. Luiz Antônio Naresi Júnior

 (Civil, Geotécnico, Segurança do Trabalho e Analista Ambiental)

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