escavações em perímetro urbano

ESCAVAÇÕES EM
PERÍMETRO URBANO
Enga Geotécnica, D.Sc. Bianca Lobo
Milititsky Consultoria Geotécnica
ESCAVAÇÕES EM PERÍMETRO
URBANO
Demanda crescente de construção de subsolos
cada vez mais profundos em grandes centros
urbanos;
 Enormes desafios de segurança e exequibilidade,
previsão e remediação dos possíveis efeitos sobre
as construções vizinhas;

ESCAVAÇÕES EM PERÍMETRO
URBANO
1 - Introdução
2 – Variáveis desconhecidas: Identificação do
problema
3 – Escolhas: Decisões de projeto
4 - Projeto
5 - Construção - cuidados e suas implicações
6 - Efeitos nas Edificações vizinhas
7 - Acompanhamento e Instrumentação da obra
8 - Recomendações
1 - INTRODUÇÃO
Ressalta-se a complexidade envolvida na solução de
problemas desta natureza, envolvimento de
profissionais com várias especialidades, comunicação
permanente, tomada de decisões imediatas ao ser
constatado falha construtiva, risco ou mau
desempenho da estrutura.
 Conhecimentos geotécnicos são essenciais
(empuxos, estabilidade da escavação e experiência).

ESCAVAÇÕES EM PERÍMETRO
URBANO
1 - Introdução
2 – Variáveis desconhecidas: Identificação do
problema
3 – Escolhas: Decisões de projeto
4 - Projeto
5 - Construção - cuidados e suas implicações
6 - Efeitos nas Edificações vizinhas
7 - Acompanhamento e Instrumentação da obra
8 - Recomendações
2 - IDENTIFICAÇÃO DO PROBLEMA

Identificação das reais características do
problema a resolver:
Solo: natureza das camadas, resistência, estado
inicial de tensões, permeabilidade, presença de água,
eventual contaminação, presença de obstruções
naturais (matacões), entre outros;
 Interferências: estruturas enterradas, fundações,
canalizações e elementos enterrados
 Condições das edificações e serviços vizinhos;
 Contaminação do solo.

2 - IDENTIFICAÇÃO DO PROBLEMA
Nível de Tensão
Resultados de Sondagens – Escavação/Porto Alegre - RS
ESCAVAÇÕES EM PERÍMETRO
URBANO
1 - Introdução
2 – Variáveis desconhecidas: Identificação do
problema
3 – Escolhas: Decisões de projeto
4 - Projeto
5 - Construção - cuidados e suas implicações
6 - Efeitos nas Edificações vizinhas
7 - Acompanhamento e Instrumentação da obra
8 - Recomendações
4 - DECISÕES DE PROJETO
 Decisões
fundamentais a serem tomadas pelo
profissional responsável, fruto das condições
e circunstâncias de cada caso
Tipo de estrutura de contenção e método
construtivo (prática regional, equipamentos
disponíveis, condições de solo e água, espaço
disponível, vizinhança, custos, prazos executivos,
etc)
 Escolha da forma de implantação, baixo para cima
ou cima para baixo, “bottom-up” ou “top-down”
 Solução de fundações para as cargas estruturais
internas
 Contenção da água no período construtivo e
durante a vida útil da obra (subpressão)

3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO

 Sistema
cima para baixo (top down)
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO

Exemplo: obra de pequena extensão, com 3 subsolos, sem a
possibilidade de uso de tirantes.
Contenções com estacas hélice continua secantes para permitir a
execução até a profundidade necessária, pela presença de solos de
alta resistência em profundidade inferior à de implantação do 3º
subsolo, armadas com perfis metálicos I
 Execução parcial da estrutura na periferia serviu de suporte
durante a escavação. Feita escavação parcial até o nível do primeiro
subsolo, foi concretada parte da laje formando um escoramento
geral nesta cota
 Após realizou-se escavação até a cota de implantação do 3º subsolo,
com berma calculada para não permitir grandes deslocamentos dos
vizinhos com fundações superficiais (prédio com 5 pavimentos).
Foram executadas as fundações em sapatas da obra e iniciada a
estrutura do prédio
 Após completar sua construção e apoio das contenções as bermas
foram retiradas

3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
2 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
2 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO
 Sistema


cima para baixo (top down)
Vantagem de não utilizar tirantes
Desvantagens: escavação abaixo das lajes ou da
estrutura, acuidade executiva necessária para a
instalação das fundações e pilares a partir do nível
original - dificuldades construtivas importantes
3 - DECISÕES DE PROJETO
FORMA DE IMPLANTAÇÃO

Sistema de baixo para cima (bottom up)
3 - DECISÕES DE PROJETO
SOLUÇÃO PARA AS CARGAS INTERNAS

Sistema “top-down” – desejável a utilização de elemento
único como fundação dos pilares centrais



Típica a utilização de estacas escavadas de grande seção únicas
(estacões) por pilar ou “barretes”
Alternativamente pode ser utilizado elemento central executado
do nível original do terreno, implantação dos pilares e posterior
execução de estacas adicionais (tipo raiz, por exemplo) a ser
consolidado em bloco único, no caso das cargas não serem
compatíveis com elemento único central
Dependendo das condições locais de solo e geometria da
escavação as fundações dos pilares centrais (não
coincidentes com os limites da obra) podem ser
executadas a partir do nível original do terreno, ou de
nível intermediário
3 - DECISÕES DE PROJETO
CONTENÇÃO DA ÁGUA




Presença de horizontes permeáveis e nível de água elevado pode
condicionar a necessidade de rebaixamento do lençol freático;
Em certas circunstâncias, poços de captação são suficientes para
permitir a implantação da obra
A presença de nível de água pode ser resolvida do ponto de vista
dos efeitos de subpressão com a parede de contenção levada até
profundidade em que seus efeitos sejam mínimos, ou através de
laje de subpressão, ou com elementos tracionados (fundações ou
tirantes), ou drenagem permanente (também com seus efeitos a
serem avaliados quanto às estruturas vizinhas)
Programas de cálculo de percolação - avaliar o efeito da
presença das contenções até níveis diferenciados de
profundidade ou atingindo horizontes impermeáveis
ESCAVAÇÕES EM PERÍMETRO
URBANO
1 - Introdução
2 – Variáveis desconhecidas: Identificação do
problema
3 – Escolhas: Decisões de projeto
4 - Projeto
5 - Construção - cuidados e suas implicações
6 - Efeitos nas Edificações vizinhas
7 - Acompanhamento e Instrumentação da obra
8 - Recomendações
4 - PROJETO
A
elaboração do projeto envolve:
Determinação das solicitações
 Avaliação dos efeitos da implantação na vizinhança
 Dimensionamento dos elementos das contenções
 Elaboração
das plantas com especificações
construtivas
 Detalhamento do controle e instrumentação
 Verificação da segurança referente aos estados
limites, ou seja, quanto a todos os mecanismos
possíveis de colapso, como mostrado de forma
esquemática na figura a seguir

4 – PROJETO
DETERMINAÇÃO DAS SOLICITAÇÕES E
SEGURANÇA
4 – PROJETO
DIMENSIONAMENTO DO ESCORAMENTO

Escoramento das paredes de contenção:
Metálico (pouco usado no Brasil)
 Bermas
 Banquetas de solo e tirantes



Elementos de solo grampeado: mobilização de
resistência é condicionada a certo deslocamento da
massa de solo, os mesmos não são usualmente
utilizados junto a prédios sensíveis
Escoramentos metálicos têm dimensionamento
específico de estruturas metálicas, cabendo
comentário sobre a necessidade de levar em conta os
efeitos de temperatura e que a vinculação dos mesmos
com elementos de concreto da contenção deve ter
detalhamento especifico e execução cuidadosa
4 – PROJETO
DIMENSIONAMENTO DO ESCORAMENTO
 Bermas
 Tratada com o devido cuidado - mobilização do empuxo
passivo na massa de solo pressupõe a existência de volume
considerável de material (ver CIRIA, 2003)
 Necessária a preservação de geometria (prevenção de
erosão e estabilidade)
 Tirantes
 Prática corrente - farta literatura técnica específica
 Cuidados específicos no projeto de cada elemento devem
incluir a verificação dos comprimentos livres e ancorados,
para que o mesmo não se situe dentro da cunha virtual de
ruptura
 Várias abordagens podem ser utilizadas no cálculo sempre essencial a recomendação de comprovação
experimental
dos
comprimentos
e
procedimentos
executivos
4 – PROJETO
DIMENSIONAMENTO DO ESCORAMENTO



Posições dos elementos de suporte da parede
devem ser escolhidas de forma a não interferir na
implantação da estrutura da futura edificação
Fundações das estruturas vizinhas e utilidades
identificadas devem ser objeto de cuidados
específicos
Localização das mesmas em projeto e
posicionamento dos tirantes de forma a evitar as
interferências
4 – PROJETO
MÉTODOS DE ANÁLISE
 Dentre
os métodos de análise, podem ser
utilizados:
Métodos de equilíbrio limite
 Métodos usando simulação de viga com apoio elástico
(subgrade-reaction)
 Métodos de elementos finitos e diferenças finitas

4 – PROJETO
MÉTODOS DE ANÁLISE
Método de Cálculo
Equilibrio Limite
Reação do Subleito/Elementos
pseudos-finitos
Parâmetros do Solo
Peso
Coeficiente
específico de empuxo
do solo ao repouso
Resistência ao Cisalhamento
Parâmetros
Estado limite
Estado limite de de rigidez
último
serviço
do solo
Tensão Tensão Tensão Tensão
Total Efetiva Total Efetiva
c' , f '
c' , f '
Su
Su




gb
K0


















(1)
(1)
(1)
(1)
(1)

Elementos Finitos/Diferenças Finitas
 elasto-plástico, modelo MohrCoulomb
 Modelos de rigidez não linear
Nota
1. Parâmetros de entrada especiais requeridos dependendo do modelo analitico adotado
4 – PROJETO
 No dimensionamento da parede deve-se
considerar cada etapa da implantação
cada nível de escavação, cada implantação de
escoramento ou tirantes, com a geometria
detalhada de escavação e as ações decorrentes
desta condição (empuxos de solo, água e
vizinhança) nesta situação devem ser calculados, e
o dimensionamento final será aquele que
cubra a envoltória em todas as situações
verificadas
 A condição final de apoio na estrutura deve
ser objeto de verificação do projetista
estrutural, pelas solicitações que serão
transferidas quando da desativação dos
escoramentos ou tirantes.
ESCAVAÇÕES EM PERÍMETRO
URBANO
1 - Introdução
2 – Variáveis desconhecidas: Identificação do
problema
3 – Escolhas: Decisões de projeto
4 - Projeto
5 - Construção - cuidados e suas implicações
6 – Efeitos nas Edificações vizinhas
7 - Acompanhamento e Instrumentação da obra
8 - Recomendações
5 - CONSTRUÇÃO

O planejamento das várias atividades que concorrem
para a implantação de subsolo



A escavação e remoção do solo, sua sequência sincronizada
com a execução dos tirantes ou apoios, as diversas
atividades de execução de tirantes e sua protensão e teste,
com prazos definidos, caracteriza um bom ou mau
andamento dos serviços
Atrasos e interferências nas etapas de efetiva
ativação do escoramento conduzem a aumento nos
efeitos sobre deslocamentos permitidos
Definição e planejamento dos trechos a escavar/cotas
para a implantação dos escoramentos - fundamentais
para o bom andamento da implantação da obra (parte
do projeto)
5 – CONSTRUÇÃO
ESTACAS SECANTES
5 – CONSTRUÇÃO
PERFIL PRANCHADO
5 – CONSTRUÇÃO
PERFIL PRANCHADO
5 – CONSTRUÇÃO
PERFIL PRANCHADO
5 – CONSTRUÇÃO
PAREDE DIAFRAGMA

Estruturas tipicamente moldadas in loco em lamelas
com largura usual de 2,50 m e espessura de 0,3 a 1,2 m
5 – CONSTRUÇÃO
PAREDE DIAFRAGMA
5 – CONSTRUÇÃO
PAREDE DIAFRAGMA
5 – CONSTRUÇÃO
PAREDE DIAFRAGMA
5 – CONSTRUÇÃO

Milititsky (2012) ressalta a importância do controle
dos aspectos construtivos de cortinas, relatando que os
casos históricos de acidentes de contenções em
paredes diafragma e cortinas de estacas
justapostas são tipicamente associados a
dificuldades de concretagem e falta de
estanqueidade das juntas. O colapso de contenções
é raramente associado a erros na determinação dos
esforços
ou
dimensionamento
de
cortinas
propriamente ditas.
ESCAVAÇÕES EM PERÍMETRO
URBANO
1 - Introdução
2 – Variáveis desconhecidas: Identificação do
problema
3 – Escolhas: Decisões de projeto
4 - Projeto
5 - Construção - cuidados e suas implicações
6 – Efeitos nas Edificações vizinhas
7 - Acompanhamento e Instrumentação da obra
8 - Recomendações
6-EFEITOS NAS EDIFICAÇÕES
VIZINHAS

O sistema construtivo das contenções, suas
características de rigidez, etapas e cuidados na
implantação,
afetam
diferentemente
os
deslocamentos provocados na vizinhança:




Elementos cravados → vibrações;
Cortinas de estacas escavadas justapostas → solos
granulares abaixo NA ou em argilas moles → perda de
solo;
Cortinas ancoradas com tirantes: tempo decorrente entre
a escavação, a implantação dos tirantes e a sua protensão
→ efeito marcante nos deslocamentos provocados;
Cortinas com bermas como elemento de estabilização:
proteção contra a erosão, e a infiltração da água da chuva,
para se evitar problemas de deslocamentos excessivos ou
a instabilização da contenção.
6-EFEITOS NAS EDIFICAÇÕES
VIZINHAS
Controle e acompanhamento durante a
implantação é elemento essencial para a
comprovação das premissas de projeto,
verificação do desenvolvimento da obra e
segurança da mesma
 O monitoramento de desempenho de estruturas
adjacentes às escavações deve ser realizado
através de controle de recalques, controle de
verticalidade, controle de fissuras e quantificação
dos danos

6-EFEITOS NAS EDIFICAÇÕES VIZINHAS
CONTROLE DE RECALQUES
Tão importante quanto o valor absoluto dos recalques
medidos é a sua velocidade de ocorrência:
 Milititsky (2000) cita os valores de velocidade e seus
riscos associados, como orientação geral:
- até 50  /dia: seguro.
- até 80 a 100  /dia e atenuando: razoável, usual.
- entre 100 e 200  /dia e constantes: necessária a
adoção de medidas corretivas no processo executivo,
cautela e aumento da regularidade de medidas.
- acima de 200  /dia: situação de urgência, reaterro ou
adoção de medidas cautelares.
- acima de 400  /dia: emergência e risco de acidente.

ESCAVAÇÕES EM PERÍMETRO
URBANO
1 - Introdução
2 – Variáveis desconhecidas: Identificação do
problema
3 – Escolhas: Decisões de projeto
4 - Projeto
5 - Construção - cuidados e suas implicações
6 – Efeitos nas Edificações vizinhas
7 - Acompanhamento e Instrumentação da
obra
8 - Recomendações
7- ACOMPANHAMENTO E
INSTRUMENTAÇÃO DA OBRA





Controle e o acompanhamento durante a implantação
é elemento essencial para a comprovação das
premissas de projeto, verificação do desenvolvimento
da obra e segurança da mesma
A observação dos dados de instrumentação, ensaios
nos elementos ancorados e controle de fissuras são
essenciais para a prevenção de acidentes;
Permitem a adoção de medidas corretivas a tempo de
não comprometer o desempenho da estrutura
Piezômetros, Inclinômetros, Células de carga;
Ferramentas numéricas de análise aliado aos
resultados da instrumentação da obra, se constitui em
valioso auxilio e entendimento do real comportamento
das contenções, contribuindo para o
aperfeiçoamento de procedimentos e técnicas
construtivas.
ESCAVAÇÕES EM PERÍMETRO
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1 - Introdução
2 – Variáveis desconhecidas: Identificação do
problema
3 – Escolhas: Decisões de projeto
4 - Projeto
5 - Construção - cuidados e suas implicações
6 – Efeitos nas Edificações vizinhas
7 - Acompanhamento e Instrumentação da obra
8 - Recomendações
8- RECOMENDAÇÕES
(MILITITSKY, 2013)


Não existem critérios absolutos de aceitabilidade ou
segurança quanto a recalques admissíveis decorrentes
de escavações, nem de velocidade de recalques
seguros, mas indicações são feitas e podem servir de
recomendação inicial
É de absoluta importância a comunicação permanente
entre todos os participantes, especialmente na etapa
de implantação dos serviços, e da tomada de decisões
imediatas ao ser constatado falha construtiva ou
sinalização de risco ou mau desempenho no
acompanhamento do desenvolvimento dos serviços
8- RECOMENDAÇÕES
(MILITITSKY, 2013)

A instrumentação disponível, nem sempre utilizada
na rotina de engenharia, é extremamente importante
no acompanhamento das etapas construtivas, seja
para a confirmação das premissas de projeto, seja
para fornecer dados essenciais sobre a segurança dos
trabalhos
OBRIGADA PELA ATENÇÃO
[email protected]
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