UTILIZAÇÃO DE GABIÕES EM OBRAS DE CONTENÇÃO

A base metodológica consistiu no levantamento bibliográfico de conceitos, teorias e fórmulas relacionados ao tema, e na de análise da estabilidade de dois muros de contenção em gabião, com diferentes dimensões, mas aplicados a uma mesma situação. Os resultados evidenciaram diferentes dados e níveis de estabilidade, que possibilitaram concluir que estes muros devem ser bem dimensionados para a situação em que serão instalados, aliados à estudos de viabilidade econômica, técnica e ambiental. Palavras-chave: Gabião. Muro de Contenção. Muro de Gabião. De forma que, quando há ocorrência de ocupações antrópicas incorretas, geralmente, em locais que já apresentem zonas geológicas potencialmente ou efetivamente instáveis, estas áreas se encontram suscetíveis a ocorrência de desastres naturais, conhecidos como movimentos de massa (FONSECA, 2014) No Brasil, os movimentos de massa podem ser considerados o tipo de acidente de origem geológica mais comum, principalmente, no período de chuvas (LIMA, 2014).

A sucessão de chuvas no território brasileiro tem se mostrado extremamente nociva a estabilidade de encostas e taludes, que representam as superfícies inclinadas de maciços rochosos, terrosos ou mistos (solo e rocha), ocasionados por processos geológicos, geomorfológico ou de origem antrópica (NUNES, 1977). Para prevenir e minimizar estes tipos de ocorrências, surgiram estudos voltados a estabilização de taludes e métodos de contenção, que visam estabelecer equilíbrio, bem como fornecer suporte aos maciços, de modo a evitar ou controlar o aparecimento de possíveis rupturas e escorregamentos (BARROS, 2009). Os muros de gabião representam uma estrutura de contenção muito utilizada no mercado, uma vez que, possuem características fundamentais para esta função, além de proporcionar boa resistência aos esforços, permeabilidade e baixo impacto ambiental (JABER, 2011).

O presente projeto de pesquisa em caráter de artigo, tem como objetivo principal apresentar a tecnologia de muros de gabião na contenção de movimentos de massa, assim como avaliar a estabilidade proporcionada por esta estrutura e a importância de seu dimensionamento adequado. A estabilidade de taludes é de importância universal, constando praticamente em todos os conclaves mundiais da geotecnia (NUNES, 1977). A escolha do método de estabilização, deve levar em consideração fatores influentes como: a estabilidade (fator de segurança), a permanência ao longo tempo, segurança de execução, o custo generalizado, o espaço tornado disponível e a estética (se for o caso) (NUNES, 1983). Movimentos de massa Os movimentos de massa representam deslocamentos de terrenos que constituem uma vertente, disposta naturalmente ou artificialmente (escavação ou aterro), em sentido descendente (COELHO, 2010).

Sendo assim, são caracterizados pelos processos de dinâmica superficial, os quais são responsáveis por moldar a paisagem, por meio da ação de forças atuantes (gravidade, marés e a radiação solar) na superfície terrestre (SANTANA, 2006). A gravidade que corresponde ao campo gravitacional da Terra, induz o deslocamento da água e do solo (ou rocha) de pontos mais altos para pontos mais baixos, e, atua alterando relevos. Desta forma, o deslocamento pode vir a ocorrer, também, por rolamento ou salto do material (AHRENDT, 2005). Normalmente, este mecanismo é resultado de descontinuidades do maciço rochoso, as quais propiciam o isolamento de blocos unitários de rocha e promovem a penetração ou acumulo de água, bem como o crescimento de raízes. Sendo de fácil ocorrência em cortes de rocha, em que o faturamento do maciço é desfavorável assim à estabilidade (MATTOS, 2009).

Além disso, podem ocorrer pela ação alternada de congelamento ou degelo ao longo de fraturas, por perda de apoio de blocos (provocada pela erosão), ciclagem térmica, por processo de desconfinamento lateral de maciços, alivio de tensões, vibrações e/ou empuxo hidrostático (SANTANA, 2006). Tombamento de blocos O tombamento representa o movimento resultante da rotação dos blocos rochosos, que ocorre quando o vetor resultante das forças atuantes se situa fora ou abaixo do centro de gravidade, normalmente, na base do bloco afetado (AHRENDT, 2005). Este processo ocorre, na maioria das vezes, em solos coesivos e homogêneos ou em maciços rochosos fraturados (COELHO, 2010). A velocidade deste tipo de movimento é variável, de lenta a moderada, sendo preponderante a inclinação da superfície de ruptura no pé do talude (MATOS, 2008).

Os escorregamentos rotacionais podem ser classificados entre: simples, múltiplos ou sucessivos. Nos escorregamentos simples, o movimento é caracterizado por uma superfície de deslizamento em que a massa se move como uma única unidade. Já nos múltiplos, a massa se movimenta em forma de várias unidades deslizantes paralelamente à superfície de rotura inicial. Porém, seu dimensionamento com base em modelos teóricos, só se desenvolveu no século XVIII. De forma que, em 1773, o físico francês Charles Augustin de Coulomb apresentou em um dos capítulos do seu trabalho nomeado como “Essai sur une des rêgles de maximis et minimis à quelques problemes de statique, relatifs à l’architecture”, a determinação do empuxo lateral aplicado pelo solo sobre uma estrutura de arrimo (BARROS, 2009). Sendo um passo fundamental para o avanço do dimensionamento de uma estrutura de arrimo, contribuindo para a utilização de cálculos precisos à engenharia.

Sendo um passo fundamental para o avanço do dimensionamento de uma estrutura de arrimo, contribuindo para a utilização de cálculos precisos à engenharia. Este documento constitui-se, ainda hoje, como uma das bases principais dos métodos correntes de dimensionamento de muros de contenção. Porém, caso a fundação apresente ou possa vir a sofrer deformações, é adequada a aplicação de muros flexíveis, compostos por matérias deformáveis como o gabião, solo-cimento ensacado e entre outros (SANTANA, 2006). Os muros flexíveis podem, dentro de limites aceitáveis, ainda se adaptarem as acomodações e aos movimentos do terreno, sem perder sua estabilidade e/ou eficiência (FINOTTI; RIBEIRO; TAVARES, 2013). Muro de contenção em Gabião Os muros de gabiões são estruturas de contenção de gravidade, constituídas por gaiolas metálicas, confeccionadas com rede de malha hexagonal de dupla torção em arame galvanizado reforçado (entre 380 a 500 MPa), preenchidas com pedras britadas ou roladas como, por exemplo, pedra de pedreira ou seixo com peso especifico elevado (COELHO, 2010).

Sendo um método indicado para terrenos com baixa capacidade de carga, visto que o material se adequa as deformações do terreno (SANTANA, 2006). O gabião pode apresentar diferentes dimensões, mas, normalmente, possui 2,0m de comprimento e 1,0m de altura. E os degraus do muro podem ser externos ou internos, como é possível observar na Figura 2 (FINOTTI; RIBEIRO; TAVARES, 2013). Figura 2. Muro de gabiões com degraus externos e internos Fonte: Finotti; Ribeiro; Tavares (2013, p. Porém, para garantir a estabilidade do talude, é recomendável a existência de degraus de face externa, com um recuo mínimo por volta de 20 cm, entre as camadas sucessivas de gabiões. Além disso, a base do muro de gabiões costuma ter, normalmente, cerca de 40% a 60% de sua altura total (SANTANA, 2006).

Flexibilidade do Gabião Fonte: Barros et al. p. A permeabilidade dos muros é resultante de sua granulometria uniforme de blocos, que atua facilitando a drenagem das águas de percolação e assim, evitando o acumulo de pressões (COELHO, 2010). Sendo assim, são considerados como autrodrenantes, visto que permitem o alivio por completo do empuxo hidrostático, ou seja, das pressões hidrostáticas sobre a estrutura (JABER, 2011). Mas, quando se trata de solos finos, são utilizadas camadas de filtro entre o solo e o gabião, com o objetivo de evitar o carregamento (FINOTTI; RIBEIRO; TAVARES, 2013). Sendo assim, são estruturas extremamente vantajosas, do ponto de vista econômico e técnico, que podem ser utilizadas na estabilização de taludes, obras hidráulicas e viárias, entre outros.

Destinadas assim, a solução de problemas geotécnicos, hidráulicos e de controle da erosão (PATRICIO, 2013). As obras em gabiões constituem assim, uma estrutura de gravidade, armada e com propriedades drenantes. Uma vez que, a presença da rede é responsável por proporcionar homogeneidade e, tornar a estrutura, monolítica e flexível (COELHO, 2010). Desta forma, representam, também, uma solução econômica, por necessitar de pouca mão-de-obra especializada, por requerer equipamento mecânico usual de obra e poucas práticas de manutenção (COELHO, 2010). H². Ka (1) Em que “ɣ” corresponde ao peso especifico do solo, “H” representa a altura total e “Ka”, o coeficiente de empuxo ativo. Porém, caso exista uma sobrecarga uniforme “q” distribuída sobre o maciço, o valor do empuxo passa a ser estabelecido pela expressão demonstrada a seguida (BARROS, 2009).

Ea = ½. H². sen (α – ΦM – β) – P. sen β Em que “P” consiste no peso total do muro, “β” representa o ângulo, “ΦM” reflete ao ângulo de atrito interno do maciço e “ΦS”, ao ângulo de atrito interno do solo. Sugere-se que o valor do coeficiente de escorregamento deve ser maior ou igual à 1,5 para solos não coesivos e maior ou igual à 2,0 para solos coesivos (BARROS, 2009). Estabilidade contra tombamento O tombamento da estrutura de contenção pode ocorrer quando o valor do momento do empuxo ativo supera o valor do momento do peso próprio da estrutura somado ao momento do empuxo passivo (JABER, 2011). Para calcular o coeficiente de segurança contra o tombamento (F1), é determinada a seguinte expressão: F1 = Mp + MEAV (6) MEAH Sendo “Mp”, os movimentos do peso próprio, MEAV representando o momento da componente vertical do empuxo ativo e MEAH, o momento da componente horizontal do empuxo ativo.

Já no segundo caso, foi estabelecido 6 metros de altura e, também, 3 metros de base. Para estes dois muros foi estabelecida a seguinte situação, observada na Figura 4. Figura 4. Situação aplicada aos muros Além disso, foram estabelecidos os seguintes dados específicos do material de gabião, do maciço e da fundação, fundamentais para elaboração dos cálculos e, que seguem listados na Tabela 2 a seguir. MATERIAL DE ENCHIMENTO DO GABIÃO Peso específico da Rocha de Enchimento (ɣP) 2,43 tf/m³ Porosidade (n) 30% MACIÇO ARRIMADO Ângulo de Atrito Interno (Φ) 30° SOLO NATRAL DA FUNDAÇÃO Peso específico (ɣN) 1,8 tf/m³ Ângulo de Atrito Interno (Φ) 27° Tabela 2. EMPUXO E PESO     Empuxo Ativo (Ea) 25,83   Peso da Estrutura (ɣP) 1,70 tf/m³   Peso Total do Muro (P) 20,41 tf/m³   ESCORREGAMENTO     Segurança contra escorregamento (N) 39,62 tf/m³   Força de Resistência Disponível (Td) 20,18 tf/m³   Coeficiente de Segurança 1,34 > 1,5 TOMBAMENTO     Momento de Tombamento (MAH) 39,26 tfm/m   Momento componente vertical (MEAV) 42,35 tfm/m   Fator de Segurança 1,7 > 1,5 Tabela 4.

Resultados da estabilidade do Muro de Gabião (Caso 2) Neste caso, os resultados obtidos demonstraram que este segundo muro de contenção em gabião apresenta um coeficiente de segurança de escorregamento inferior ao exigido e adequado para execução desta obra. Desta forma, não possui propriedades ou resistência suficiente para atuar contra os movimentos de massa caracterizados como escorregamento. Apesar de seu fator de segurança de tombamento ser superior ao fator mínimo de 1,5, esta estrutura se encontra adequada ao caso, que poderá estar sujeita a possíveis e futuros escorregamentos. Os quais podem trazer prejuízos voltados a perda de material, danos, acidentes e outros custos relacionados. Mas ainda, constituem um ótimo custo benefício. É possível concluir também, a grande importância do correto dimensionamento, o que inclui estabelecer medidas exatas para o muro, de acordo com a situação e/ou condição do local onde esta estrutura será inserida.

Assim como obter os parâmetros de resistência e deformação para o dimensionamento de muros de contenção. Visto que, se definidos erroneamente tais parâmetros e análises, a estrutura dimensionada não conseguirá atuar na sua função. Podendo assim, colocar em risco a própria estrutura e o que estiver ao seu redor. BANDEIRA, A. P. N. Mapa de risco de erosão e escorregamento das encostas com ocupações desordenadas no município de Camaragibe – PE. p. C. E. S. CRUZ, A. G. n. p. BARROS, P. L. A. FINOTTI, G. B. S. RIBEIRO, M. J. p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Segurança e Higiene Ocupacionais). Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. Porto, 2014. JABER, R. Universidade Federal de Viçosa. Viçosa, 2014.

MATOS, L. M. P. Dissertação (Mestrado em Geotecnia). Universidade de São Paulo – Escola de Engenharia de São Carlos. São Carlos, 2009. NUNES, A. J. P. Adequação do FMEA para gerenciamento de riscos em obra de infraestrutura, após a aplicação da análise preliminar de risco na execução de muro de gabião. p. Monografia (Pós-Graduação em Engenharia de Segurança do Trabalho). Universidade Tecnológica Federal do Paraná. SANTANA, R. G. Análise de soluções de engenharia para estabilização de encostas ocupadas na Região Metropolitana do Recife – PE: Estudo de caso: Ruptura ocorrida em encosta com ocupação desordenada na UR 2. p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil). G. Influência da compactação nas condições de estabilidade de peso em gabião.

p. Monografia (Graduação em Engenharia Civil). Universidade Federal de Juiz de Fora – Faculdade de Engenharia.