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UDC - Escoramento de Valas
UDC - Escoramento de Valas
UDC - Escoramento de Valas
SERVIÇOS
ESPECIAIS UDC’s QUE FAZEM PARTE DESTA DISCIPLINA
• Parede Diafragma • Barragem - Tratamento De
• Tratamento de Solos Fundacao
• Rebaixamento do Lençol Freático • Instrumentacao de Túneis e
• Pátio De Vigas - Viga Guia – Monotrilho Barragens
• Protensão • Escoramento de Valas
• Perfuração subaquática com Wirth • Sondagens (Planejamento,
• Contenções e Drenagens Execução e Análise)
• Terra Armada • Alvenaria Estrutural
• Raise Boring - Raise Climber • Aplicação de Membrana
• Derrocagem Submersa Tensionada
• Dragagem
Parede: é o componente vertical que fica em contato direto com o solo a ser contido. Pode ser
feito de peças de madeira ou aço. Quando composta por pranchas de madeira na vertical,
pode ser classificada como contínua ou descontínua.
Parede
(pranchas)
Longarinas
Estroncas /
escoras
1) Escoramento em madeira;
2) Escoramento em aço;
3) Escoramento misto;
4) Blindagem;
(1) (2)
Por outro lado, em cenários com solos granulares finos (areia e silte) e nível do lençol
freático alto, as chances de desmoronamento e/ou carreamento de material para dentro da
vala por fluxos de água passam a ser problemas graves. Por esse motivo, torna-se necessário
o escoramento contínuo, ou seja, sem espaçamento entre as pranchas.
Adicionalmente, como o escoramento contínuo não é um sistema estanque, medidas
como o rebaixamento do lençol freático podem vir a ser necessárias nesses casos,
dependendo do fluxo de água que se formar em direção à vala. Isso será tratado mais adiante.
Para esse tipo de cenário, existem também pranchas com encaixe longitudinal do tipo
macho-fêmea, que fazem uma barreira ainda mais eficiente contra o carreamento de material.
São os chamados escoramentos especiais.
Carregamento
𝛿= deslocamento máximo do solo
Mesmo com uma ficha
da parede em balanço
(ponto na superfície)
considerável, a escavação
chega a uma
profundidade em que o
deslocamento da parede
no nível da superfície é
FICHA excessiva, demandando o
escoramento da parede.
.R 4
Momento de inércia: I xg I y g
4
I I xg I yg
Raio de giração: r rxg ; ry g
A A A
PRANCHAS DE
MADEIRA
HORIZONTAIS
(PAREDE)
ESCORAS PERFIL
METÁLICO
CRAVADO
CUNHAS
À medida que a escavação avança, os pranchões de madeira vão sendo instalados nas
abas dos perfis “I” cravados, com adicional encunhamento para fixar os pranchões na parede
do maciço. O sistema perfil + pranchão vai trabalhando em balanço até atingir a profundidade
(definida em projeto) em que o maciço não possa mais ser contido dessa forma. Nesse
momento, instala-se nas paredes laterais da vala as longarinas, vigas horizontais de aço ou
madeira, apoiadas nos perfis verticais de ambos os lados e paralelas. Com a colocação e
encunhamento das escoras/estroncas, as paredes são então travadas, permitindo a
continuidade da escavação.
PRANCHAS DE
MADEIRA
(PAREDE)
PERFIL
LONGARINA METÁLICO
Cunhas
L (Vista em planta)
Longarinas
Diferentes seções de
estacas-prancha
Por se tratar de uma solução mais sofisticada, ela normalmente se torna competitiva
economicamente na contenção de valas de maior porte, onde a água e o tipo de solo contido
complicam a execução da obra. Isso não impede, porém, que ela seja empregada na
escavação de valas pequenas e médias.
Tais elementos
são essenciais
em valas de
médias e
grandes
dimensões.
Vantagens Desvantagens
A primeira etapa do método executivo é a montagem dos módulos, que, como já citado, é
feita no próprio canteiro de forma muito simples e com a própria escavadeira, como mostrado
nas figuras abaixo.
Eventualmente, em casos de
escavação mais profunda, pode-se inserir
um módulo de blindagem acima do outro,
assentado anteriormente (figura ao lado).
Tais módulos devem ser travados entre si.
• Flexível quanto ao uso – pode ser usada como reforço da vala ou como contenção principal,
em escavações novas;
• Não é um sistema estanque – apesar das paredes metálicas serem impermeáveis, as juntas
entre módulo não são;
• Custo;
• Profundidade de escavação a ser atingida;
• Qualidade do terreno – características geotécnicas: coesão, granulometria, resistência ao
cisalhamento;
• Existência de construções (ou simplesmente sobrecargas) próximas – nível de
deformação aceitável;
• Profundidade do lençol freático;
• Dimensões/características do elemento a ser enterrado (se for o caso).
Um bom conhecimento dos fatores citados acima é o primeiro passo para a escolha da
solução de escoramento mais adequada. No entanto, a boa execução do escoramento é
fundamental para atingir o esperado desempenho do sistema, sendo, portanto, uma fase
determinante da eficácia da solução escolhida.
• Sinalizar durante todo o período de intervenção, de maneira clara e correta, com placas
fixas e sinaleiros, os locais que estejam sob influência da obra e representem algum risco à
comunidade. Evitam-se, assim, acidentes e outros transtornos que possam dificultar a relação
entre moradores e empresa executora.
Poucos sistemas de escoramento são estanques. Por esse motivo, em certas situações,
quando a vala a ser escavada atinge o nível do lençol freático do local, pode tornar-se
necessário o rebaixamento deste lençol para que a escavação possa acontecer de forma
segura. São dois os fatores que ditam essa necessidade:
Para valas de menores dimensões, que constituem o foco desta UDC, um sistema de
rebaixamento indicado é o de ponteiras filtrantes, para alturas de sucção máxima de 5
metros aproximadamente. Evidentemente, existem sistemas mais potentes, destinados a
obras de escavação de maior porte.
Ponteiras filtrantes
N.A. normal
N.A. rebaixado
Como é de se esperar, o controle mais simples é o indireto, que pode ser feito, por
exemplo, através da aplicação de selos de gesso em pontos específicos das fissuras surgidas
nas paredes das edificações. Dessa forma pode-se acompanhar a evolução das fissuras
observando a situação do selo executado.
O método direto é mais preciso e complexo, e, portanto, mais custoso. Deve ser
empregado sempre que houver estruturas importantes e/ou sensíveis a recalques e distorções
na área de influência da escavação. Nesse cenário, o controle sobre os efeitos da variação de
temperatura sobre peças metálicas do escoramento ganha especial importância (problema
que pode ser preocupante em climas de grande amplitude térmica - não é o caso do Brasil).
Quanto maiores as dimensões da vala e mais próxima ela for de edificações ou zonas
urbanas em geral, mais importante se torna o controle de campo, seja ele direto ou indireto.
Sendo assim, valas pequenas e médias geralmente não demandam um controle muito rígido
de deslocamentos, salvo o caso em que sejam abertas próximas a edificações importantes ou
sensíveis a recalques do solo.
ENGENHARIA & TREINAMENTO
SISTEMAS DE ESCORAMENTO
Cuidados na Execução
Vazio Cunhas
MELHOR
ENGENHARIA & TREINAMENTO
SISTEMAS DE ESCORAMENTO
Cuidados na Execução
(vista em planta)
Perfis metálicos idealmente cravados – alinhamento e apoio na longarina garantidos.
No entanto, sabe-se que é muito difícil garantir essa exatidão na cravação dos perfis, uma
vez que ela depende de fatores que envolvem incertezas, como, por exemplo, as camadas de
subsolo que serão atravessadas. Dessa forma, faz-se necessário a previsão em projeto de uma
folga construtiva na cravação dos perfis.
ENGENHARIA & TREINAMENTO
SISTEMAS DE ESCORAMENTO
Cuidados na Execução
A folga construtiva é uma distância prevista em projeto que representa um erro “aceitável”
na cravação dos perfis. A determinação desse valor faz-se necessária uma vez que é preciso
garantir que todos os perfis estejam em contato (ou seja, estejam apoiados) nas longarinas
colocadas nos diferentes níveis da vala.
A figura acima representa um corte a certa altura de uma contenção genérica num ponto em
que o perfil cravado não ficou alinhado com os demais. No encontro com a longarina, faz-se
necessária a utilização de uma espécie de cunha para apoiar o perfil desalinhado, de forma a
uniformizar o carregamento na longarina. Assim, a folga construtiva está representada pela letra
“f”, e se trata do desalinhamento entre os perfis.
Vale ressaltar que o setor de Engenharia de cada obra é responsável por detalhar e
aprovar as soluções de escoramento de valas aplicadas, sendo, portanto, responsável no caso
da adoção das recomendações apresentadas a seguir.
1) Pontaleteamento
Método de escoramento utilizado nos melhores cenários, ou seja, quando o solo a ser
contido apresenta boa coesão e a cota de escavação não atinge o nível d’água (menores
profundidades). Diferencia-se do escoramento descontínuo por não apresentar longarinas
entre as escoras e pranchas verticais, sendo direto o contato entre tais elementos.
Pontaletes /
Estroncas
A superfície lateral da vala será contida por pranchas verticais de madeira de lei
cravadas nas dimensões 1”x10” ou 6x16 cm, respectivamente para o caso de escavações de
até 2,0 m de profundidade e para escavações de mais de 2,0 m de profundidade, conforme
figura abaixo. As pranchas devem estar espaçadas por no máximo 1,35 m e devem ser
travadas horizontalmente por estroncas com diâmetro mínimo de 20 cm, distanciadas
verticalmente em 1,0 m.
2) Escoramentos descontínuos
Pontaletes /
Estroncas
3) Escoramentos contínuos
No caso de escavações em solos arenosos, por exemplo, que não possuem coesão, ou
para combater a presença de água que percola pelo maciço, utiliza-se o escoramento
contínuo. Por se tratar do tipo de escoramento mais eficiente e reforçado entre os já
apresentados, é utilizado em cenários mais desfavoráveis.
CORTE LONGITUDINAL
Pontaletes /
Estroncas
As pranchas de madeira, assim como nos outros casos, podem ser substituídas por
pranchas metálicas, da mesma forma como as longarinas e pontaletes. A figura abaixo retrata
um escoramento contínuo misto (elementos de madeira e metálicos). As dimensões e
espaçamentos recomendados são os mesmos do escoramento descontínuo, com exceção do
espaçamento entre pranchas que, nesse caso, deixa de existir.
PLANTA
PLANTA
CORTE LONGITUDINAL
CORTE TRANSVERSAL
c (coesão) = 0
f (ângulo de atrito) = 30º
g (peso específico) = 17 kN/m³ 0,70
1 senf 1
ka kp
1 senf ka
ka 0,33 k p 3,0
a g .h.ka Sendo
h = profundidade
ka = coeficiente de empuxo ativo
a max
17 x2,7 x0,33 15,15kN / m²
15,15 kN / m²
p g .h.k p sendo
h = profundidade
Kp = coeficiente de empuxo passivo
p max
17 x0,7 x3,0 35,7kN / m²
Agora, precisamos encontrar a resultante de empuxo
1,30 m
15,15.2,7
Aa 20,5kN / m Ea 20,5.1,3 26,7kN
2
35,7.0,7 EP 12,5.1,3 16,3kN
35,7 kN / m² 15,15 kN / m² Ap 12,5kN / m
2
ENGENHARIA & TREINAMENTO
EXEMPLO DE CÁLCULO
A partir daí, podemos tratar o problema através de um
esquema estrutural de viga biapoiada. Consideraremos a
parede de contenção como sendo a viga, e seus apoios
serão a escora e o solo (empuxo passivo). Para que a
verificação se mostre positiva, duas coisas devem
acontecer
1) O apoio que representa o solo (empuxo passivo),
calculado pelo software Ftool e multiplicado pelo Fator de
Ea
Segurança (F.S.), deve ser menor que o valor de Ep
calculado anteriormente (Ep representa o limite de
0,47 m 0,90 m resistência do solo) .
Ep
2) A estronca deve ser verificada quanto à compressão
pelo esforço no valor encontrado pelo Ftool, multiplicado
35,7 15,15
kN / m² kN / m² também pelo F.S. A estronca deve ser verificada quanto à
compressão e também quanto à flambagem.
ENGENHARIA & TREINAMENTO
EXEMPLO DE CÁLCULO
Ao lado, então, apresenta-se o modelo estrutural
descrito. Adotou-se a distância de 0,3 metros do nível da
XA 8.2 kN
superfície até o nível do escoramento (poderá ser alterada).
A primeira verificação deve ser feita no apoio referente à
ficha (solo). Calcular as reações nos apoios manualmente é
muito simples:
F X X 26,7kN
x A B
X A 8,2kN
M 26,7.1,5 X .2,17 X
A B B 18,5kN
F Aresistência
x
medida a se tomar agora visa aumentar a
X X 26,7kN
A B
vinda do apoio no solo, ou seja,
X 8,2kN
M aumentando-se
26,7.1,5 X .2,17 X 18,5kN
A
aumentar
A
o empuxo
B
passivo. Isso
B
será feito
a ficha da parede de
26.7 kN contenção
A reação encontrada no para
apoio 1,0 metro.
B foi de 18,5 kN que,
multiplicada pelo F.S. = 1,5 (obras provisórias), nos leva a
uma solicitação de projeto de 27,8 kN. Como o valor de Ep
amax
17 x3,0 x0,33 17,0kN / m²
Ea p max
17 x1,0 x3,0 51,0kN / m²
1,0 m 1,0 m Da mesma forma que antes, calculamos assim os
Ep empuxos ativo e passivo:
0,33 m
Aa 25,5kN / m Ea 25,5.1,3 33,2kN
51,0 kN / m² 17,0 kN / m²
Ap 25,5kN / m EP 25,5.1,3 33,2kN
11.07 kN
(considerando o F.S. de 1,5), calculamos a
reação no apoio inferior dessa forma:
EP 33,2
XB 22,13kN
FS 1,5
Ea=33,2 kN
A reação na estronca, Xa, vale então:
1,0 m
1,0 m
Ep
X A 33,2 22,13 11,07kN
22.13 kN
0,33 m
51,0 kN / m² 17,0 kN / m²
(2-x)m
M A 33,2.(2 x) 22,13(2,67 x)
22.13 kN
0,33m
Para este exemplo, foi escolhido o Eucalipto Urophylla pelo fato deste ser um meio termo
em relação à resistência a compressão se comparado aos outros tipos de eucalipto.
ENGENHARIA & TREINAMENTO
EXEMPLO DE CÁLCULO
Na mesma NBR, estão fixadas as diretrizes para se dimensionar/verificar estruturas de
madeira. De forma geral, precisamos que:
.D² 11,1kN
Área A atuante S k
4 A
11,1 16,65
22.1 kN S d FS .S k 1,5.
A A
ENGENHARIA & TREINAMENTO
EXEMPLO DE CÁLCULO
Para o cálculo da resistência de projeto Rd, precisamos definir kmod, Rk e gw.
Valores de kmod,2
Valores de kmod,3
Classes de umidade
ponderação da resistência gw
depende do tipo de tensão, variando
para compressão, tração ou
cisalhamento. Como estamos num
caso de dimensionamento à
compressão, temos que, segundo a
NBR 7190, gw = 1,4 (= gwc).
16,65 3
Sd .10 MPa Rd 13,7 MPa
A
Então
16,65.103
A A 1,22.103 m² 12,2cm ²
13,7
.D²
A 12,2 D 3,94cm 4,0cm
4
ENGENHARIA & TREINAMENTO
EXEMPLO DE CÁLCULO
Dessa forma, verificamos que um estronca de 4 cm de diâmetro é capaz de resistir sem
romper à compressão imposta pelo carregamento do problema em questão.
No entanto, a esbeltez de tal estronca poderia vir a ser um problema devido à sua
propensão ao fenômeno de flambagem. Por essa razão, faremos em seguida a verificação
em relação à flambagem.
Basta encontrar o valor da força de compressão máxima para que não haja deformação
por flambagem. A fórmula que nos dará o valor dessa força é
N cr
compressão efetivo
l fl ² comprimento de flambagem
.r 4 .24
I 12,6cm 4 seção circular
4 4
².842,6.12,6
N cr 7,3kN
120²
Observa-se assim, pelo resultado dos cálculos, que o carregamento sobre a estronca
seria suficiente para levá-la à flambagem. Dessa forma, faz-se necessário encontrar a
dimensão que evita que esse fenômeno aconteça.
ENGENHARIA & TREINAMENTO
EXEMPLO DE CÁLCULO
Adotando a solicitação de projeto de 16,65 kN (determinado anteriormente) como
carregamento crítico para flambagem (Ncr), podemos determinar o momento de inércia mínimo
da seção da estronca, e em seguida seu diâmetro mínimo.
².842,6.I
N cr 16,65 I 28,83cm 4
120²
.r 4
I 28,83 rmin 2,5cm Dmin 5,0cm
4
Assim, chegamos a estroncas de 5,0 centímetros de diâmetro para o problema levantado.
Vale ressaltar que, apesar desse ser o menor diâmetro possível que atende
estruturalmente ao problema, a obra fica livre para adotar qualquer estronca de diâmetro
maior se for conveniente para a construtora, seja por questões de praticidade (medidas
comerciais) ou contratuais.
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