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Ancoragens
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Jorge de Brito
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ANCORAGENS
Jorge de Brito
TUBO Ø 2"
1
SEPARADORES CO
MP
CORDÕES DE 0.6" ( P1 ) RIM
EN
0.50 ou 0.60 TO
2 DE
1 SE
LA
CALDA DE CIMENTO VALVULAS DE BORRACHA GEM
BOLBO DE SELAGEM
TUBO Ø 2"
(ZONA COM VALVULAS DE INJECÇÃO)
Maio de 2001
ÍNDICE
1. Introdução 1
2. Aspectos gerais 4
2.1 Classificação das ancoragens 4
2.2. Campo de aplicação das ancoragens 5
2.3. Constituição das ancoragens 7
2.4. Vantagens e desvantagens 13
3. Processo construtivo 15
3.1. Execução do furo 17
3.1.1. Furação com trado contínuo 22
3.1.2. Furação com varas e bit 23
3.1.3. Furação com martelo de fundo de furo 25
3.2. Colocação da armadura 26
3.3. Selagem da armadura 30
3.4. Criação do bolbo de selagem 33
3.5. Aplicação do pré-esforço 37
3.6. Controlo e observação 42
3.7. Desactivação das ancoragens provisórias 43
4. Considerações gerais sobre o dimensionamento 45
4.1. Definição do pré-esforço em projecto e sua confirmação em obra 45
4.2. Definição dos cabos de pré-esforço e da cabeça da ancoragem 48
4.3. Verificação do punçoamento na parede / laje de piso 49
4.4. Armadura da parede / laje sujeita a cargas concentradas 50
5. Bibliografia 52
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Ancoragens por Jorge de Brito
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ANCORAGENS
1. INTRODUÇÃO
As ancoragens inserem-se entre as técnicas de mais recente uso em geotecnia e têm vindo a
registar grandes avanços tecnológicos, tanto ao nível dos equipamentos empregues na sua
execução como nos materiais que as constituem. Consistem fundamentalmente num elemento
metálico linear (armadura) de grande resistência, introduzido num furo de pequeno diâmetro e
comprimento variável, posteriormente selado ao terreno por injecção de uma calda cimentícia
sob pressão e, finalmente, pré-esforçado em tracção (Fig. 1).
Fig. 1 [6] - Corte longitudinal de uma ancoragem (de uma contenção periférica)
Desta forma, estabelecem-se acções de carácter mais ou menos permanente que permitem
estabilizar um maciço de terreno ou rochoso, impedir a flutuação de uma estrutura enterrada
ou ser mesmo ser parte constituinte de uma superestrutura. Assim, as ancoragens inserem-se,
à semelhança das pregagens, no grupo de técnicas de viabilização de construções cuja
estratégia consiste em melhorar o comportamento estrutural global através da introdução de
determinados elementos resistentes.
1
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Ancoragens por Jorge de Brito
Pela sua versatilidade, relativo baixo custo (quando comparado com o das alternativas, nem
sempre existentes) e facilidade de execução e implantação, as ancoragens são hoje em dia
utilizadas em quase todos os tipos de obras de contenção, de estabilização de encostas e de
amarração estrutural.
Este documento pretende servir de apoio aos alunos do Mestrado Avançado em Construção e
Reabilitação do Instituto Superior Técnico na Cadeira de Construção de Edifícios. Foca parte
do capítulo dessa mesma cadeira dedicado às contenções periféricas.
A elaboração deste documento não resultou de investigação específica sobre o tema efectuada
pelo seu Autor mas sim de alguma pesquisa bibliográfica, da consulta dos profissionais do
sector, da organização de Seminários de Especialização sobre temas relacionados com as
ancoragens e da elaboração prévia de diversos documentos de carácter didáctico no domínio
das contenções periféricas. Assim, muita da informação nele contida poderá também ser
encontrada nos seguintes textos, que não serão citados ao longo do texto:
2
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3
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2. ASPECTOS GERAIS
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Fig. 3 [2] - Bolbo de selagem: cilíndrico e preenchido por calda a baixa pressão (à esquerda) e
cilíndrico / cónico alargado mecanicamente (à direita)
5
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CORTE 8-8'
9.00
5.95
5.40
3.10 3.30
Galeria
2.49
Técnica
30° 1.54 1.48
Aterros
0.00
-0.85
-2.80 25°
-3.00
-4.35
25° Aluviões
-6.00 25°
-7.00
-12.40 Miocénico
6
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CORTE 1-1
PORMENOR 1
JET-GROUTING
MIOCENICO
13.00
5° 5° 5° 5°
2 2
3.00
3 3
(BOLBO DE INJECCAO)
12.00
(SELAGEM DOS CABOS)
4 4
9.00
-41.00
cabeça;
7
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fuste;
bolbo de selagem.
Fig. 8 - À esquerda, recurso a banquetas de terra para conter as terras no tardoz, substituídas,
após a construção de parte da superestrutura, por escoramentos ao nível das lajes (à direita)
Escoramento
Ancoragens
8
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empregam cabos e de porcas roscadas na utilização de varões de aço de alta resistência (Fig.
11, à esquerda). O pré-esforço é aplicado através de um macaco hidráulico e a partir da
cabeça, que transmite a força à estrutura através de uma placa de ancoragem (Fig. 11, à
direita), a qual permite que a ancoragem fique logo com a inclinação relativamente à
horizontal prevista em projecto (em geral entre 20º e 35º). A cabeça de ancoragem deve ser
capaz de suportar a máxima força da armadura durante as operações de ensaio, assim como
permitir o ajustamento dessa carga, para mais ou para menos, conforma a carga exigida ou a
capacidade determinada por ensaio de arrancamento.
Fig. 11 - À esquerda, cabeças de ancoragem tipo MacAlloy com varões roscados e tipo multi-
cordão com cabos flexíveis [2] e, à direita, placas de ancoragem
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No que concerne à armadura, ela pode ser constituída por um cabo flexível (Fig. 12, à
esquerda, a solução mais comum de armadura em ancoragens), constituído por vários cordões
de aço de alta resistência e baixa ou muito baixa relaxação, geralmente envolvidos por uma
manga de PVC em todo o seu comprimento livre (para permitir a sua extensão livre no
interior da mesma aquando da colocação em carga da ancoragem) e desprotegidos na zona
correspondente ao bolbo de selagem (por aí se pretender uma perfeita aderência entre os
cordões e a calda de cimento e entre esta e o terreno), ou por um varão ou barra de aço de alta
resistência roscado na ponta.
dois tubos de PVC (Fig. 12, à direita): um com cerca de uma polegada de diâmetro,
posicionado no interior dos diversos cordões, cuja única função é a de permitir a
reinjecção a alta pressão da calda de cimento e consequente formação do bolbo de
selagem, através de válvulas de borracha (também designadas por manchetes - Fig. 13, à
esquerda) na extremidade inferior e espaçadas de cerca de 1.5 m entre si; um segundo
tubo de menor diâmetro (em evidência do lado direito da Fig. 12, à direita), apenas para a
selagem da armadura, por preenchimento do furo com calda de cimento por gravidade ou
a baixa pressão;
um tubo metálico (conhecido por tubo TM - Fig. 13, à direita), com cerca de 2.5 a 3 polega-
das de diâmetro, no interior do qual são posicionados os cordões (Fig. 14, à esquerda)ou o
varão de aço de alta resistência, e que tem várias funções: permite a selagem do espaço
entre ele próprio e as paredes do furo com calda de cimento, por introdução de uma
mangueira com um obturador (Fig. 14, à direita) até à sua extremidade inferior através da
qual a calda flui por gravidade até afluir à boca do furo (Fig. 15, à esquerda); permite a
reinjecção a alta pressão da calda através de válvulas anti-retorno (ou manchetes - Fig. 15,
à direita) espaçadas entre si de cerca de 1 m ao longo do comprimento de selagem e a
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lavagem com água do seu interior após cada injecção de calda; tem a função resistente de
transmitir a força nos cordões ao bolbo de selagem.
Fig. 13 - À esquerda, grande plano de uma manchete do tubo de injecção de PVC e, à direita,
tubos metálicos de injecção (TM)
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Fig. 15 - À esquerda, calda de cimento a afluir à boca do furo durante a operação de selagem
do tubo TM e, à direita, detalhe das manchetes em tubos TM
Na Fig. 16, à esquerda, apresenta-se uma solução, pouco corrente, de ancoragens passivas
(curiosamente, num solo vincadamente incoerente). Esta solução consiste na cravação na
vertical de um perfil metálico no tardoz da cortina, o qual é ligado através de varões de aço
ordinário aos perfis metálicos da cortina. Esta solução é rápida, muito económica (prescinde-
se dos cabos de pré-esforço, não exige qualquer especialização da mão de obra, mas só é
possível para pequenas alturas de entivação e em situações em que seja aceitável uma
deformação horizontal significativa da cabeça da cortina (para que os varões que a ligam ao
perfil no tardoz entrem em tensão).
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Ancoragem provisória
ao introduzirem uma força activa de sentido inverso ao do impulso das terras, diminuem
significativamente a deformação horizontal no topo da contenção e, consequentemente, o
assentamento das fundações das construções aí fundadas, assim como todas as possíveis
consequências negativas desse mesmo assentamento;
não introduzem constrangimentos quer ao processo construtivo (a escavação é feita de
cima para baixo e em toda a área da futura construção) quer à circulação no espaço
contido;
processo mais seguro (no caso das banquetas, a sua eficácia é discutível, sobretudo se o
terreno não estiver compactado; os escoramentos correm o risco de ser danificados pelo
movimento de equipamento).
13
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Existe algum paralelismo entre as pregagens e as ancoragens, suscitando por vezes alguma
confusão. Em [3] são identificadas as características que distinguem umas das outras. Tal
permite listar as vantagens das ancoragens relativamente às pregagens:
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3. PROCESSO CONSTRUTIVO
A execução das ancoragens deve ser convenientemente programada e levada a cabo por
pessoal qualificado e experiente. O processo construtivo das ancoragens depende do tipo de
ancoragem que se executa e do processo de furação. Descreve-se de seguida a sequência de
execução das ancoragens (de cabos e sistema de injecção flexíveis) introduzidas em furos
auto-sustentáveis (executados com trado contínuo), uma das técnicas mais utilizadas em
Portugal sempre que o solo o permite. As outras hipóteses têm, em termos do processo
construtivo, muitos aspectos em comum com esta.
O processo construtivo das ancoragens inicia-se, no caso das contenções periféricas, do topo
destas para baixo de acordo com a seguinte sequência (representada parcial e esquematica-
mente na Fig. 17, para um tipo de ancoragem e de furação que não o referido acima):
execução da parte não pré-esforçada da contenção periférica (a toda altura no caso das
paredes moldadas e das cortinas de estacas moldadas) ou cravação dos perfis metálicos
(no caso das paredes tipo Munique e Berlim e das cortinas de estacas-prancha);
escavação do primeiro nível;
execução da parte não pré-esforçada dos painéis só no troço correspondente à escavação
(no caso das paredes tipo Munique) ou colocação dos elementos de entivação entre perfis
no mesmo troço (no caso das paredes tipo Berlim);
execução do furo para a ancoragem (Fig.17-1, em que o método de furação não é
necessariamente o indicado - varas e bit) e extracção do equipamento de furação do furo
(Fig. 17-2);
colocação manual da armadura e sistema de injecção (Fig. 17-6);
selagem da armadura por preenchimento do furo com calda de cimento (Fig. 17-4);
reinjecção de calda de cimento para criação do bolbo de selagem (Fig.17-5);
colocação em carga da armadura (pré-esforço);
escavação de outro nível;
repetição das restantes operações nos restantes níveis até à base da escavação.
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A sequência apresentada (tal como o projecto de execução) pode sofrer alterações de obra
para obra conforme os condicionantes técnicos (por exemplo, equipamentos disponíveis ou
métodos de trabalho diferentes consoante a empresa) ou locais (por exemplo, as
características do terreno que condicionam o processo de furação e que podem não ser as
previstas em projecto), tais como as seguintes:
16
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Fig. 18 - À esquerda, ancoragem semi-executada em painel de parede tipo Munique ainda por
betonar e, à direita, ancoragens executadas antes da escavação dos painéis secundários
Não é demais salientar o facto de a execução das ancoragens dever seguir-se, o mais
imediatamente possível, à escavação das terras, uma vez que essa é uma das fases mais
críticas do processo em termos de segurança estrutural.
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Fig. 21, ao centro - ainda que estes possam ser utilizados na viga de distribuição, se esta for
em betão armado - Fig. 21, à direita) e mesmo em lajes de ensoleiramento (Fig. 22, à
esquerda). Em cortinas de estacas-prancha, o espaço para passagem das ancoragens é
efectuado a posteriori por corte a maçarico. Os negativos propriamente ditos podem ser
metálicos (também designados por trompetes - Fig. 18, à direita), em PVC (Fig. 19, à direita)
ou corresponderem meramente a um corte nos elementos de entivação (Fig. 20, à esquerda).
No primeiro caso, o próprio negativo já tem a inclinação que se pretende dar à ancoragem. No
caso das paredes moldadas, das paredes tipo Berlim, das cortinas de estacas moldadas e das
lajes de ensoleiramento, é necessário ter o cuidado de, antes da betonagem, tapar a abertura
dos negativos com esferovite, serapilheira ou papel de sacos de cimento (Fig. 23, à esquerda).
Fig. 19 - Negativos para passagem das ancoragens: metálicos em parede moldada (à esquerda)
e em PVC em parede tipo Munique (à direita)
Finalmente, resta referir ainda, ao nível da pormenorização das armaduras relacionada com a
existência das ancoragens (apenas no caso das paredes moldadas, nas paredes tipo Munique e
nas lajes de ensoleiramento), a necessidade de prever um reforço à flexão no intradorso e ao
punçoamento em ambas as faces (Fig. 23, à direita).
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Fig. 20 - Negativos para passagem das ancoragens: corte nos elementos de entivação em
parede tipo Berlim (à esquerda) e metálico em cortina de estacas moldadas (à direita)
Fig. 22 - À esquerda, negativo para ancoragem numa laje de ensoleiramento geral e, à direita,
trompetes para incorporação nas armaduras das paredes de contenção
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Fig. 23 - Negativo de ancoragem de parede tipo Munique tapado durante a betonagem com
papel de sacos de cimento (à esquerda) e reforço da armadura na zona da ancoragem numa
parede do mesmo tipo (à direita)
As ancoragens podem ser executadas com qualquer inclinação (Fig. 24), ainda que em
contenções periféricas sejam normalmente sub-horizontais (Fig. 6, à esquerda). Nestas
condições, a furação torna-se uma operação delicada, visto que a consistência dos terrenos a
atravessar ao longo do furo varia de um modo geral com a profundidade. Daí que possam
coexistir, no mesmo furo, terrenos superficiais soltos, camadas argilosas e/ou arenosas e
mesmo rochas pouco alteradas.
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qualidade da furação, como para manter os níveis de produção requeridos, pelo que deve ser
de grande operacionalidade e, de preferência, de pequeno porte. O equipamento está
normalmente preparado para receber as ferramentas específicas de cada técnica de furação de
entre as existentes:
rotação com recurso a trado contínuo e ponteira de corte (Fig. 25, à esquerda);
roto-percussão com varas e bit e com injecção de água (Fig. 25, à direita);
roto-percussão com varas e bit e com injecção de água e entubamento do furo (Fig. 26, à
esquerda);
roto-percussão com martelo de fundo de furo e com recurso a ar comprimido (Fig. 26, à
direita).
Fig. 25 - Equipamento de furação: com trado contínuo, à esquerda, e com varas e bit, à direita
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Esta é a técnica de furação mais utilizada, uma vez que minimiza a perturbação nos terrenos,
pois a extracção dos detritos de furação é feita pelo próprio trado contínuo, que segue o
princípio do parafuso de Arquimedes. Contudo, esta técnica só é viável em solos coesivos de
compacidade média ou mesmo em rochas friáveis, e sem presença de água significativa,
porque o trado não tem a rigidez à torção necessária para transmitir binários elevados desde a
cabeça rotativa até à ponteira de corte, concebida com materiais e geometria adequados para
facilitar a furação (Fig. 27, à esquerda). Por outro lado, neste sistema, as paredes do furo (de
diâmetro da ordem dos 8 a 15 cm) devem ter capacidade suficiente para permanecer estáveis
após a furação, de modo a permitir a introdução e selagem do sistema de injecção, o que torna
o processo inadequado para solos de reduzida coesão.
A furação decorre então do seguinte modo. A rotação do trado faz com que este se vá introdu-
zindo no terreno e, simultaneamente, trazendo o terreno à boca do furo (Fig. 27, à direita). O
facto de as espiras do trado se encontrarem permanentemente preenchidas com terra impede o
aluimento das paredes do furo durante a furação. A máquina é apontada e centrada com o ne-
gativo da ancoragem, garantindo a inclinação do projecto. Se este não estiver à vista, poderá
ter de ser detectado pelo som de um martelo percutido contra a parede. Remove-se depois a
camada fina de betão que cobre o negativo e o papel (ou esferovite) introduzido no negativo.
Uma vez que não há geralmente espaço na obra nem se torna prático começar a trabalhar logo
com o comprimento do trado igual ao da ancoragem, é necessário interromper de quando em
quando a operação (Fig. 28, à direita) para acoplar novos troços de trado (Fig. 28, à
esquerda). Quando se atinge o comprimento do furo previsto, o trado é retirado, desta vez sem
movimento de rotação, havendo necessidade de desacoplar de quando em quando os mesmos
troços, e o fundo do furo é limpo dos detritos da escavação, através de ar comprimido e de um
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tubo introduzido até ao fundo do furo. Refira-se que, após a retirada do trado trazendo
consigo o terreno que ainda se encontrava no interior do furo, este fica vazio até à selagem da
armadura, que deve seguir-se o mais rapidamente possível.
Fig. 27 - À esquerda, ferramentas para furação à rotação e, à direita, solo trazido à boca do
furo pelo processo de furação com o trado contínuo
Quando a furação com trado contínuo não é praticável, a técnica de furação por roto-
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percussão, que utiliza como ferramenta um bit de corte (Fig. 29, à esquerda) montado na
extremidade de um trem de varas (Fig. 29, ao centro) que lhe transmitem a energia de
percussão, torna-se preferível. No interior das varas circula água sob pressão (Fig. 30, à
esquerda), que é utilizada para remover os detritos de furação, que afluem à boca do furo sob
a forma de lamas (Fig. 30, à direita). Por vezes, sucede que o bit de corte à percussão não é
eficaz, pelo que se recorre a um bit de corte que funciona à rotação, com múltiplas coroas,
equipadas com dentes que rasgam a rocha com grande facilidade (Fig. 29, à direita). Quando
se torna necessário suster as paredes do furo, este sistema pode trabalhar ao abrigo de um
entubamento exterior, que tem na extremidade uma coroa de corte à rotação.
O processo de furação decorre do seguinte modo. Por roto-percussão, as varas e o bit vão
progredindo e executando o furo, que é sustido pelas águas que circulam no exterior das
varas, arrastando os detritos e afluindo à superfície. Tal como no processo anterior, o braço do
equipamento não permite que as varas sejam logo montadas com o seu comprimento máximo,
correspondente ao fim da furação. Daí que a furação tenha de ser interrompida de quando em
quando para acoplar no topo da haste novas varas (Fig. 30, à esquerda). Quando é atingido o
fundo do furo, as varas e bit são extraídas, ao abrigo do entubamento exterior ou com o
preenchimento simultâneo do vazio com calda de cimento, em ambos os casos quando as
paredes do furo não se sustentam por si próprias.
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Fig. 30 - À esquerda, início do processo de acoplagem de novas varas ocas, vendo-se a água
que no interior das mesmas circula para remoção das terras do interior do furo, e, à direita,
lamas a afluir à boca do furo
Verifica-se que, em rochas muito fracturadas, o escape de ar pelas fissuras causa importantes
perdas de carga no ar de retorno. Este facto acaba por reduzir a eficácia no transporte dos
detritos que, acumulando-se na extremidade, vão reduzir o rendimento do martelo por
amortecimento dos golpes. Assim, torna-se necessário proceder a pausas para remoção dos
detritos, o que aumenta o tempo despendido na furação.
A furação decorre de forma idêntica à descrita na técnica anterior, sendo a água substituída
pelo ar comprimido como forma de trazer os detritos de furação à superfície e mantendo-se a
necessidade de ir acoplando varas à medida que a profundidade do furo aumenta. À
25
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semelhança, do que se passa na furação com o trado contínuo, o furo, após concluído, fica
vazio até à selagem da armadura, já que o terreno assim o permite.
Como já referido anteriormente, a armadura pode ser constituída por um varão rígido de alta
resistência ou por um cabo flexível de vários cordões. A primeira opção é hoje em dia cada
vez menos utilizada (apenas para cargas muito pequenas e ancoragens curtas) pela sua menor
versatilidade e pela maior dificuldade no transporte em obra e introdução no furo aberto
(torna-se em geral necessário recorrer a acessórios para emendas - Fig. 32, nomeadamente
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Os cordões (conjunto de fios enrolados helicoidalmente em volta de um fio recto) são geral-
mente fornecidos embainhados e em rolo (Fig. 33, à esquerda). Os cabos, podendo ter 4 a 20
cordões, são montados em obra e armazenados no estaleiro ao comprido (Fig. 33, à direita) ou
sob a forma de rolos (Fig. 12, à esquerda). Após a montagem, os cordões de pré-esforço estão
protegidos através de bainhas de PVC (Fig. 12, à esquerda) na maior parte do seu
comprimento (o chamado comprimento livre, para permitir que sejam esticados sem aderir ao
terreno e assim transmitir toda a sua força apenas ao bolbo de selagem) e descarnados (Fig.
12, à esquerda) no comprimento correspondente ao bolbo de selagem (geralmente acima de 6
m). Após desembainhar os cordões, é necessário limpá-los, com solvente ou vapor, da
protecção gordurosa com que são geralmente fornecidos. Na sua extremidade inferior, têm
geralmente uma ponteira cónica metálica (Fig. 34, à esquerda), para facilitar a sua introdução
no furo sem desagregar muito as suas paredes o que contaminaria a calda de cimento. Para
além dos cordões, existe um tubo de PVC no interior dos mesmos (Fig. 34, à direita),
utilizado para a reinjecção, o qual está munido de válvulas (ou manchetes) na zona
correspondente ao bolbo de selagem, que podem assumir o aspecto representado na Fig. 13, à
esquerda, afastados entre si de cerca de 1 m a 1.5 m, que se abrem sob pressão permitindo a
saída para o terreno da calda de cimento injectada após a selagem do furo. Existe também um
outro tubo de PVC de menor diâmetro (Fig. 34, à direita) para a selagem inicial do furo. A
ligar todo este conjunto, são utilizados espaçadores (ou centralizadores; de 2 em 2 m no bolbo
de selagem e de 4 em 4 m no comprimento livre), com a função de distribuir uniformemente
os cordões no contorno do cabo (devem estar afastados entre si pelo menos 5 mm, para
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permitir o seu envolvimento pela calda), que podem ser de plástico (Fig. 34, à direita, ou Fig.
35, à esquerda) ou metálicos (Fig. 35, ao centro), ou meramente fita-cola (Fig. 13, à esquerda
ou Fig. 33, à direita).
Por vezes, com alguma vantagem ao nível da garantia da protecção da armadura contra a
corrosão, o tubo de PVC para reinjecção e o revestimento dos cabos na zona livre são
substituídos por um tubo metálico perdido (o tubo TM - Fig. 13, à direita), no interior do qual
são introduzidos os cabos e no qual existem também as manchetes (Fig. 15, à direita).
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ancoragem (Fig. 35, à direita) e introduzida directamente no furo (Fig. 36, à esquerda). No
caso inverso, o tubo TM deve ser introduzido no furo (Fig. 36, à direita) e só mais tarde a
armadura será colocada dentro do tubo.
Fig. 35 - À esquerda, espaçador plástico na extremidade inferior do cabo, na qual neste caso
não existe ponteira nem sistema de injecção acoplado, ao centro, espaçador metálico, tal
como o anterior em cabo que será introduzido num tubo TM, e, à direita, transporte do cabo
de ancoragem para o local da ancoragem
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terreno faz com que esta não alue) ou já preenchido com calda de cimento (se a furação tiver
sido executada com varas e bit mas sem entubamento exterior - Fig. 37, à direita). A
introdução da armadura ou do tubo TM deve ser iniciada mal termine a furação, no primeiro
caso para minimizar as perdas de terreno nas paredes do furo e, no segundo caso, para se
antecipar ao endurecimento da calda.
Fig. 37 - Cabo de ancoragem introduzido no interior do furo: à esquerda, com este vazio (em
parede tipo Munique e furo executado com trado contínuo) e, à direita, com o furo
previamente preenchido por calda de cimento (em parede moldada e furo executado com
varas e bit), que já escorreu pela boca do furo
As funções desta operação são: preencher os vazios do terreno e o espaço entre a ancoragem e
as paredes do furo, impermeabilizando-o; dar alguma protecção contra a corrosão à armadura.
Não tem por objectivo incrementar a capacidade de carga da ancoragem.
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preencher-se a parte final do furo a balde (Fig. 39, à esquerda). Em ancoragens provisórias, a
selagem do comprimento livre da ancoragem poderia ser dispensada, embora não seja essa a
prática corrente actual. No caso do tubo TM, imediatamente após a selagem do mesmo, é
preciso lavar o interior do tubo recorrendo ao mesmo equipamento, para permitir a posterior
reinjecção da calda através das manchetes.
Quando se suspeita de que o terreno poderá apresentar uma permeabilidade excessiva, pode-
se efectuar um ensaio com água antes da injecção com calda. Se a absorção for excessiva,
deve fazer-se uma injecção prévia de calda a baixa pressão e, após 24 h de repouso, perfurar e
ensaiar novamente o furo. Caso a permeabilidade ainda não seja satisfatória ou se tenha
tentado a selagem gastando um volume excessivo de calda, deve encarar-se a hipótese de
tratar previamente o terreno.
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quando em quando para desacoplar varas), até esta afluir à boca do furo (Fig. 39, à direita); só
após esta operação, é então colocada a armadura (ou o tubo TM) no interior do furo.
Fig. 39 - À esquerda, introdução da calda a balde no troço superior do furo e, à direita, calda
de cimento a jorrar do furo ainda com a haste do equipamento de furação no seu interior
A calda de cimento é preparada numa central misturadora (Fig. 40, à esquerda) ou num
equipamento com misturadora e prensa para injecção (Fig. 40, à direita), consoante a escala
da obra. A calda deve circular da misturadora para o furo de forma contínua e sem
interrupções para o que se recorre a diverso equipamento (Fig. 41, à esquerda).
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Com excepção dos casos em que o bolbo de selagem é estabelecido em rocha compacta, onde
a selagem directa é suficiente para assegurar a capacidade resistente projectada, torna-se em
geral necessário o recurso a injecções de calda de cimento para garantir a transmissão ao
terreno do pré-esforço previsto.
A injecção de calda de cimento a alta pressão (com o auxílio de um compressor - Fig. 41, à
direita) é iniciada, de um modo geral, cerca de 24 horas após a selagem da armadura (ou do
tubo). Apesar de este período de tempo ser suficiente para se verificar a presa, não permite no
entanto um endurecimento excessivo da calda. De facto, é essencial controlar este fenómeno,
porque a existência de uma crosta endurecida pode impedir a abertura das válvulas e
inviabilizar a reinjecção.
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Como exemplo do sistema IGU, considere-se uma ancoragem em que, durante a selagem, se
deixa paralelamente à armadura uma mangueira com a extremidade inferior obturada ou
simplesmente dobrada. Após a presa da calda de selagem, e acoplando à mangueira uma
torneira de passagem (Fig. 41, à esquerda) ligada a uma prensa (Fig. 40, à direita), é possível
injectar um determinado volume de calda V 1 a débito constante e registar a pressão de
injecção P, que é medida num manómetro colocado junto à boca (Fig. 42, à esquerda).
Esgotado o volume V 1 , podem registar-se diferenças relativamente às condições previstas: a
pressão P medida pode ser superior ou inferior à pressão de projecto P 1 ; pode também não se
ter conseguido injectar o volume V 1 , mesmo utilizando pressões superiores a P 1 - neste caso,
atingiu-se a pressão necessária mas não a dimensão pretendida para o bolbo. Se a pressão P 1
não for atingida, pode-se insistir injectando um volume adicional, que atingirá os objectivos
se a selagem tender para a colmatação. Em caso de lavagem, a insistência na injecção pode
implicar um grande consumo de calda que, no entanto, não se traduz em grandes resultados
práticos. Se se registar a interrupção da injecção durante um período de tempo suficiente para
se dar a presa do cimento, a obstrução da mangueira impedirá uma nova injecção.
Nesta técnica de injecção, a calda de cimento tem tendência a ficar retida próximo da saída,
ou escapar-se por algum caminho preferencial, o que significa que a eficácia da injecção é em
geral reduzida.
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Consoante a reinjecção é feita através do tubo em PVC ou do tubo metálico TM, o diâmetro
do obturador será menor (Fig. 43, à esquerda) ou maior (Fig. 42, à direita). O obturador é
introduzido no tubo (Fig. 43, à direita), são injectadas as diversas válvulas, da mais profunda
para o exterior, e, no fim, o tubo é limpo da calda no seu interior com água que circula pela
mesma mangueira e obturador que a calda.
Quando se recorre ao tubo TM, é só nesta altura que é introduzida a armadura no seu interior,
após o que o espaço restante é selado com calda de cimento. Esta sequência pode ser
invertida, desde que se garanta que a calda não endurece antes de se colocar a armadura. Os
cordões deverão, em princípio, ser embainhados em todo o comprimento livre da ancoragem,
à semelhança do que se passa com o sistema de injecção flexível. Se, pelo contrário, os
cordões estiverem à vista ao longo de todo o seu comprimento, nesta fase só se poderá
preencher com calda de cimento o interior do tubo na zona correspondente ao bolbo de
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Fig. 44 [2] - Sequência de execução de uma ancoragem com recurso a entubamento exterior, a
tubo TM, ao sistema de injecção IRS e a armadura não embainhada
É necessário aguardar que a calda de selagem ganhe resistência antes da aplicação do pré-
esforço: entre 3 e 7 dias, consoante se tenha ou não utilizado aditivos aceleradores de presa
(se, por conveniências necessárias, se verificar necessário). Para tal, recorre-se a macacos
hidráulicos. Numa primeira fase, é posicionada a cabeça da ancoragem (Fig. 45, à direita) e
respectiva placa metálica (que, tal como os trompetes, já garante a inclinação em relação à
horizontal prevista no projecto), inseridas as cunhas metálicas (Fig. 46, à esquerda - no caso
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de se utilizar varões de aço de alta resistência em vez de cabos, as cunhas são substituídas por
porcas roscadas) e cortados os cordões para limitar o seu comprimento à vista (Fig. 46, à
direita) e possibilitar a montagem do macaco. Nesta fase, a cabeça da ancoragem tem de ser
segura (por exemplo, com pedaços de madeira) para não cair (Fig. 46, à direita), em virtude
de não estar activa. É então posicionado o macaco hidráulico (Fig. 45, à esquerda) e
controlada o pré-esforço através de um manómetro (Fig. 47, à esquerda) e do aumento do
comprimento dos cabos que sobressai da cabeça (Fig. 47, à direita). Após o tensionamento da
armadura e caso não se tenha preenchido na totalidade com calda de cimento o espaço entre a
armadura e as paredes do tubo TM (por os cordões não estarem embainhados no comprimento
livre), é possível preencher esse mesmo espaço com calda ou outros materiais.
Fig. 45 - À esquerda, macaco hidráulico, suspenso por uma grua, a ser posicionado na placa
de ancoragem e, à direita, posicionamento da cabeça da ancoragem
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0.50 m) das quais passa a ancoragem. Ainda que o mais corrente seja as vigas serem
posicionadas na horizontal e a inclinação da ancoragem lhe seja conferida pela placa metálica
(o que tem como vantagem uma maior produtividade na colocação das vigas e como
desvantagem a possibilidade de rotura dos cabos por contacto com as vigas - Fig. 49, à
esquerda), também pode ocorrer que as vigas sejam posicionadas com a inclinação das
ancoragens e a placa seja lisa (Fig. 48, à esquerda).
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são medidos cinco minutos após se aplicar a carga, exceptuando o último que se mede quinze
minutos depois.
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Nas aplicações comuns, podem ser utilizadas ancoragens provisórias ou definitivas, de acordo
com as características específicas da obra. De facto, as ancoragens definitivas e provisórias
são, na sua essência, muito semelhantes. Contudo, os critérios que presidem ao dimensiona-
mento das ancoragens definitivas são mais exigentes, visto que se pretende assegurar o bom
comportamento da ancoragem durante toda a vida da obra. Este facto implica também que o
nível de pré-esforço previsto no projecto se deve manter ao longo do tempo, não obstante os
fenómenos diferidos, designadamente a fluência e a relaxação. As ancoragens definitivas são
dotadas de uma protecção complementar anti-corrosiva em todos os seus componentes.
Habitualmente, considera-se que as ancoragens são provisórias quando projectadas para uma
vida útil máxima de dois anos (2 a 3 anos segundo a norma alemã DIN 4125), após a qual se
procede à desactivação. Uma vez que os critérios de dimensionamento são neste caso menos
severos, torna-se apenas necessário verificar periodicamente o seu nível de pré-esforço,
praticando-se normalmente intervalos de seis meses entre medições.
Para assegurar a durabilidade das ancoragens executadas com carácter definitivo, torna-se
necessário proteger da corrosão todos os seus componentes. Assim, para além de embainhado,
o cabo é ainda envolvido em calda de cimento, de modo a assegurar a sua longevidade. A
cabeça da ancoragem e em particular a zona de fixação dos cabos são em geral as zonas
críticas, merecendo especial cuidado: os vários componentes deverão ser isolados do contacto
com o ar e a água. Normalmente, este isolamento é conseguido através da colocação de uma
caixa de protecção metálica (Fig. 51, à esquerda). A caixa de protecção é preenchida com
massa consistente em todas as ancoragens que serão alvo de observação. Nos restantes casos,
efectua-se a selagem com betão e injecta-se com calda de cimento.
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Sempre que se verifique que uma ancoragem não está a funcionar como devia ou que o solo
não está a comportar-se como previsto, deve-se efectuar outra ancoragem em sua substituição
e próxima da primeira (Fig. 52, à direita), de forma a garantir a segurança e funcionalidade da
parede de contenção.
À medida que as lajes dos pisos enterrados no interior da contenção periférica vão sendo
ligadas às paredes, a principal função das ancoragens provisórias (a de limitar esforços e
deslocamentos nas paredes ao funcionar como apoios horizontais das mesmas) torna-se
redundante. Aliás, por essa razão e para evitar, tanto quanto possível, inversões significativas
de esforços nas paredes entre a fase provisória e a definitiva, as ancoragens são previstas a
níveis muito próximos dos pisos, mas não coincidentes com estes para permitir a recuperação
da cabeça (Fig. 47, à direita). A desactivação das ancoragens é feita com recurso ao macaco
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hidráulico, que puxa os cordões até libertar as cunhas da cabeça de ancoragem, após o que, ao
se retirar as cunhas, a cabeça da ancoragem fica solta dos cordões (que são largados e ficam
no interior do furo), podendo ser reutilizada, ainda que um número limitado de vezes (cerca
de 3, o mesmo se passando com as cunhas). Após, cada aplicação, as cabeças são pintadas
com uma cor normalizada, para se conhecer o seu número de aplicações.
Deve ser deixado um registo da localização das ancoragens para se evitar problemas e/ou
estragos nas futuras construções vizinhas.
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As soluções ancoradas de cortinas de contenção são cada vez mais utilizadas nas obras
correntes. O desenvolvimento das técnicas de injecção tornou possível a utilização de
ancoragens em solo, com capacidades de carga semelhantes às suas equivalentes em rocha.
Geralmente, tais ancoragens são provisórias, evitando-se tanto quanto possível as ancoragens
definitivas, em face dos perigos potenciais relativos à sua durabilidade a longo prazo. As
ancoragens são, de uma forma sucinta, constituídas pela cabeça da ancoragem, pelo cabo ou
cabos de pré-esforço e pelas ancoragens propriamente ditas, que podem ter a forma de vigas
ou de placas, mas mais frequentemente assumem o aspecto de bolbos de selagem (Fig. 1).
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Do ponto de vista prático, algumas constatações / regras devem ser tidas em conta no
dimensionamento das ancoragens [7]:
Pela experiência adquirida na execução de ancoragens ao longo dos anos, é possível constatar
que a capacidade resistente de uma ancoragem depende, para além das características
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intrínsecas do terreno de selagem (em solos coesivos, podem-se atingir capacidades da ordem
dos 500 a 700 kN, em solos não coesivos, dos 800 a 1000 kN e, em formações rochosas, de
alguns milhares de kN), dos seguintes factores:
tecnologia de furação;
diâmetro da furação;
comprimento de selagem;
técnica de injecção;
volume total de calda injectada;
número de injecções por válvula;
pressão efectiva de injecção;
débito de injecção.
Verifica-se na prática que a furação com injecção de água afecta mais os solos coesivos do
que os solos arenosos. Como consequência, quando não é possível utilizar a técnica de
furação mais adequada, torna-se necessário um maior volume de injecção para se atingir os
mesmos resultados.
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No que se refere às perdas instantâneas, elas são fundamentalmente de três tipos: devidas ao
atrito ao longo dos cabos; por deformação instantânea do terreno entre a ancoragem e a
respectiva cabeça; devidas à reentrada dos cabos nas cunhas da cabeça.
Começando por estas últimas perdas, a prática corrente é esticar os cabos, para além do que se
estima ser necessário para atingir o esforço normal pretendido, de um comprimento
semelhante ao que se estima ser a reentrada dos cabos nas cunhas (Fig. 53, à esquerda),
valores da ordem dos 3 a 6 mm. Esta medida anula efectivamente estas perdas, mas convém
verificar se não se corre o risco de uma sobretensão nos cabos, nomeadamente se o seu
comprimento for relativamente pequeno.
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Finalmente, as perdas por atrito poderão ser consideradas desprezáveis uma vez que o cabo, a
ser injectado, é-o apenas à posteriori, ou seja, após os cabos serem esticados, pelo que o atrito
mobilizável por essa forma apenas contribuirá para um acréscimo da capacidade de
ancoragem do sistema [4].
Não obstante não seja em geral necessário recorrer a armadura de reforço ao punçoamento,
sobretudo em soluções de cortinas de contenção espessas tais como são geralmente as paredes
moldadas (e em lajes de ensoleiramento geral), determinados empreiteiros e/ou projectistas
recorrem a pormenores-tipo (Fig. 54) para garantir uma segurança acrescida em relação a este
fenómeno.
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contenção (sob a forma de pormenor-tipo - Fig. 55), formando uma malha quadrada de
reforço da armadura da parede / laje, de dimensões e secção transversal normalizadas
consoante o sistema de ancoragem utilizado. Este reforço de armadura deve ser mantido pelo
Engenheiro de estruturas ao projectar a fase definitiva.
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5. BIBLIOGRAFIA
[1] Santos, Roberto dos; Brito, Jorge de, “Ensoleiramentos Gerais e Grelhas de Fundação”,
IST, Lisboa, 2000.
[2] Coelho, Silvério, “Tecnologia de Fundações”, Edições E.P.G.E., Lisboa, 1996.
[3] Brito, Jorge de, “Pregagens”, IST, Lisboa, 2001.
[4] Brito, Jorge de, “A Perspectiva de um Engenheiro de Estruturas sobre as Construções
Enterradas”, Seminário sobre Concepção, Projecto, Construção e Monitorização de
Cortinas de Contenção, FUNDEC / ICIST, Dezembro de 1999, Lisboa.
[5] Guedes de Melo, F.; Folque, J., “Paredes Moldadas - Dimensionamento”, Seminário S
229 sobre Paredes Moldadas, LNEC, Lisboa, 1979.
[6] Matos Fernandes, M., “Estruturas Flexíveis para Suporte de Terras. Novos Métodos de
Dimensionamento”, Tese de Doutoramento em Eng.ª Civil, FEUP, Porto, 1983.
[7] Pires Carreto, A., “Problemática das Caves”, 1º Simpósio Nacional de Materiais e
Tecnologias na Construção de Edifícios - SIMATEC, Lisboa, 1985.
[8] Pinelo, António, “Regulamento sobre Ancoragens e Cortinas Ancoradas”, Seminário S
217 sobre Ancoragens, LNEC, Lisboa, 1979.
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