Contenção Periférica e Fundações por Estacas Moldadas Edifício Metropolis – Campo Grande, Lisboa Sérgio Furtado Mil-Homens Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil Júri Presidente: Prof. Doutor Jaime Alberto dos Santos Orientador: Prof. Alexandre da Luz Pinto Vogal: Prof. Doutor Rui Pedro Carrilho Gomes Junho de 2012
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Contenção periférica – Parede moldada e Estacas moldadas
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Contenção Periférica e Fundações por Estacas
Moldadas
Edifício Metropolis – Campo Grande, Lisboa
Sérgio Furtado Mil-Homens
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Civil
Júri
Presidente: Prof. Doutor Jaime Alberto dos Santos
Orientador: Prof. Alexandre da Luz Pinto
Vogal: Prof. Doutor Rui Pedro Carrilho Gomes
Junho de 2012
Resumo
Como consequência do crescimento do espaço urbano subterrâneo e execução de contenções
periféricas, é por vezes verificado problemas para as edificações e infra-estruturas adjacentes
que podem passar por perdas de funcionalidade e consequentemente riscos de segurança e
económicos.
Os objectivos nesta dissertação passaram pela análise das situações construtivas em obra,
com o acompanhamento exaustivo de todos os tipos de trabalhos e processos de execução
relacionados com fundações e geotecnia em obra.
A obra apresentada é a nova sede da ZON Multimédia no Campo Grande, em Lisboa.
Continuando, de entre os objectivos da dissertação pontuava-se obter noções de direcção de
obra, interiorizar as funções executadas pelo Engenheiro em obra e, a sua complementaridade
com os encarregados e as subempreitadas, ou seja, a gestão de empreitada.
Outro ponto bastante focado na dissertação é a orçamentação de obra, com noções, do
rendimento dos vários trabalhos executados e a mescla entre as várias componentes de mão-
de-obra, equipamentos e materiais.
Os principais trabalhos realizados em obra foram a contenção periférica com recurso a parede
moldada e a fundação indirecta dos edifícios por estacas moldadas. A escavação da obra
realizou-se fundamentalmente com recurso à tecnologia de „top down‟, embora haja uma zona
de obra com recurso a ancoragens. Realizaram-se ainda trabalhos de instrumentação e micro
estacas de fundação de uma grua.
Palavras-chave: orçamentação de obra, direcção de obra, parede moldada, estacas moldadas,
ancoragens provisórias, instrumentação
Abstract
As a result of the growth of urban underground sometimes occurred problems on buildings and
nearby infrastructures. That can result in loss of functionality and therefore economic and
security risks.
The objectives of this dissertation are the analysis of the site main issues, including the
exhaustive monitoring of all types of works and implementation processes related to
geotechnical works.
The work presented is the new headquarters of ZON Multimedia in Campo Grande, Lisbon.
Further, the aim of this dissertation was also the construction management, pointing out the
functions performed by the engineer on site, and its complementarities with commissioners and
subcontractors.
Also important was the analysis of the performance of the various works carried out and
focused on various components of manpower, equipment and materials.
The main works carried out were peripheral earth retaining solution with resource to diaphragm
wall and the indirect foundation of the building with bored piles. The excavation works were
performed using the technology of „top down‟, though there is a zone of work with resource to
temporary anchors. There were also work regarding instrumentation and micro piles for
foundation of a crane.
Keywords: project budget, construction management, diaphragm wall, bored piles, temporary
ground anchors, instrumentation, micro piles
Agradecimentos
Primeiro que tudo, gostaria de agradecer o contributo importantíssimo prestado pelos meus
pais, Sílvia e Miguel, ao longo de toda a minha vida, com quem sempre tive uma relação
impecável e insubstituível, este curso é dedicado a eles. Agradecer também ao meu irmão
André, que também esteve sempre presente na minha vida.
Um agradecimento muito especial aos decanos da minha família, os meus avós Ercília, Amélia
e Francisco, pelo seu forte e constante apoio prestado, sendo ainda contínua a aprendizagem
deles conseguida.
Agradeço por fim à restante família, são todos eles indefectíveis.
Uma menção muito honrosa para os meus amigos, que foram sempre solícitos em termos de
ajuda, e que me deram sempre mais do que eu lhes dei.
Ao nível da dissertação, quero começar por agradecer a ajuda do meu orientador Alexandre
Pinto, que se mostrou sempre disponível na execução e mostrou compreensão na velocidade
irregular com que esta decorreu.
A execução desta dissertação não teria sido possível sem a ajuda da Mota-Engil que se
mostrou disponível para que eu realizasse um estágio e consequentemente a dissertação.
Agradecimentos por todos os conhecimentos nela adquiridos e pelos poucos entraves
colocados na execução da dissertação. Destacar na Mota-Engil, os Sr. Manuel Alves e Sr.
Mário Simões, encarregados de estacas e de parede moldada, respectivamente. Agradecer ao
Director de Obra Dr. Gonçalo Leitão e ao Dr. Domingos Ndeque, responsável pela
instrumentação. Por fim, agradecer ao Dono de Obra, a empresa Multidevelopment.
Os custos da escavação (7) para a execução dos painéis de betão armado moldados no
terreno com função de contenção incluiam os seguintes trabalhos: a escavação para a
execução dos muros guias, o fornecimento de caldas, os eventuais sobre consumos de caldas,
o transporte a vazadouro apropriado dos produtos sobrantes, assim como a criação de
plataformas e acessos.
6.5.2 Custos unitários das lamas bentoniticas a deixar na furação (inclui sobre
consumos de lamas) das barretas estruturais:
0,60x3,50 - 58,59 m3 – 9,20€ p/ m
3 - 539,03€.
0,60x5,00 – 111,6 m3 – 9,20€ p/ m
3 - 1.026,72€.
0,60x6,00- 30,69 m3 – 9,20€ p/ m
3 - 282,35€.
Para além dos custos de produção em si, havia os custos dos equipamentos e de logística
necessários à execução das paredes moldadas:
Equipamento de paredes moldadas, 1 conjunto: 9200,00€.
O valor das contrapartidas por equipamento, estabelecidas em contrato, para o caso de
paragem dos trabalhos de execução das paredes moldadas por hora, era de 200,00€.
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7.Ancoragens provisórias injectadas com pressão. Furação
com trado
Embora, grande parte da contenção periférica, seja travada pelas próprias lajes, executadas à
medida que a escavação era executada, existia uma zona substancial da obra, que serviu para
a entrada e saída de camiões para transportar os terrenos de escavação e onde não existiam
condicionantes que impedissem a realização de ancoragens, em que o travamento da
contenção foi feito por ancoragens provisórias, que seriam desactivadas à medida que a parte
final das lajes ia sendo executada. No total, estavam previstas serem executadas cerca de 83
ancoragens, um valor não muito elevado tendo em conta a dimensão da obra.
O método de injecção usado foi o sistema IRS, que evitava pressões excessivas que
pudessem provocar levantamento do terreno e danos em terrenos vizinhos, principalmente nas
barretas de fundação do viaduto de Metro adjacente (9). Este sistema fazia uso de manchetes,
onde a injecção se processava por troços, com obturadores apropriados com orifícios nas
paredes laterais dos tubos que abriam a pressão pré-determinada, permitindo com isso a
injecção.
Figura 34 – Execução de carote na parede para posterior furação da ancoragem
Figura 35 – Realização da furação da ancoragem
Figura 36 – Colocação da ancoragem no furo
Figura 37 – Aspecto da ancoragem previamente à execução da selagem
34 35
36 37
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7.1 Descrição geral Executaram-se ancoragens provisórias de 400, 450, 500, 550 e 750KN, com inclinações de 25,
30, 35 e 40º e com comprimento entre 13 e 15m, atendendo a (16). Era efectuado um registo
de execução das ancoragens que se encontra na figura anexo 3.
Abaixo, na tabela 4, apresenta-se um quadro resumo com as quantidades e tipos de
ancoragens executadas:
Localização Nível Carga (KN) Inclinação (º) Comprimento (m) Qtd.(m/un.)
Alçado A
(adjacente
ao Metro)
1º 400 30 15 135m/9un
2º 400 30 14 126m/9un
3º 500 35 13 117m/9un
4º 500 35 13 117m/9un
Alçado D
(junto à Av.
Padre
Cruz)
1º 500 25 e 35 14 e 13 122m/9un
1º 550 30 14 70m/5un
2º 750 25 e 30 15 135m/9un
2º 500 30 13 65m/5un
3º 750 25 e 30 14 126m/9un
3º 500 40 13 65m/5un
4º 500 40 13 65m/5un
Tabela 4 – Quadro resumo das ancoragens executadas
No total, estava previsto realizar 1143m (83 unidades) de ancoragens provisórias. O nível
freático foi intersectado a diversas profundidades entre os 3 e 7m de profundidade.
7.2 Recursos
7.2.1 Equipamento e ferramentas
Os equipamentos e ferramentas utilizadas subdividem-se de acordo com a sua função:
De furação:
Equipamento de furação (Klemm KR-
805-1), ver figura 36.
Compressor 12m3/12 kg.
Trados contínuos ϕ8‟‟. Ponteiras para trados de 8‟‟.
De injecção:
Conjunto misturador/agitador, ver
figura anexo 17.
Manómetros.
Bomba de injecção. Cavalete.
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De tensionamento:
Macaco hidráulico Dywidag HOZ 1700. Placa de cunhas.
Bomba hidráulica Dywidag. Cunhas.
Mesa compensadora.
7.2.2 Materiais
Os materiais utilizados na execução das ancoragens foram os seguintes:
Resistentes:
Cimento CEM I 42,5R. Cordão de aço para pré-esforço Y
1860 S7 15,2mm.
De notar que o cimento para estas obras especiais era de melhor qualidade, CEM 42,5, já em
obra corrente, o cimento era CEM 32,5.
De montagem
Tubos PEAD de 16mm (injecção). Borracha para manchettes.
Tubos PEAD de 16mm (reinjecção). Espaçadores de plástico.
Tubo Polietileno ϕ5/8‟‟. Tampões de poliuretano.
Protecção anti-corrosiva: massa consistente.
7.2.3 Mão-de-obra
A mão-de-obra requerida atendia ao facto do pessoal ser permanente ou não permanente á
obra.
Permanente
1 Condutor Manobrador/Encarregado. 3 Ajudantes de manobrador.
O encarregado de obra executava igualmente nas ancoragens o trabalho de manobrador da
máquina de furação Klemm.
Não permanente
1 Director de obra. 1 Encarregado geral de pequeno
diâmetro.
Na Mota-Engil o director de obra de fundações podia acompanhar em simultâneo várias obras.
Enquanto o Encarregado Geral de Fundações acompanhava todas as obras de pequeno
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diâmetro. Na Mota-Engil Fundações, apenas existiam dois encarregados gerais, um para as
obras de pequeno diâmetro e outro para as de grande diâmetro.
7.3 Processo de execução Após análise das condições geológicas, concluiu-se que o sistema de furação mais adequado
seria a furação com trado, (16).
O processo de execução compreendeu as seguintes fases:
a) Implantação.
b) Posicionamento.
c) Furação.
d) Colocação da armadura.
e) Injecção.
f) Tensionamento.
7.3.1 Implantação
As ancoragens foram executadas após uma equipa de subempreiteiros de demolições,
efectuar um carote de 60cm (espessura da parede) em cada local da futura ancoragem, pois
não foram deixados negativos na armadura da parede, para evitar desfasamentos com as
posições preconizadas, e optou-se por efectuar os carotes, que previamente, haviam sido
sinalizados através de métodos topográficos, ver figura 34.
Os carotes foram efectuados de modo cuidadoso, para ter a inclinação desejada, de 25, 30, 35
ou 40º e diâmetro de 250mm, que era o diâmetro do caroteiro, para permitir a introdução da
ferramenta. Embora esta máquina de furação Klemm execute furos com 200mm de diâmetro,
apenas havia o caroteiro de 250mm disponível, exigindo maior perícia ao manobrador da
máquina de furação.
7.3.2 Posicionamento
Após adaptar-se a ferramenta à cabeça de rotação da máquina, com a inclinação idealizada,
introduziu-se a ponteira daquela na abertura do carote existente na parede. A inclinação
correcta (25º, 30º, 35º e 40º) era obtida por justaposição de um nível inclinométrico sobre a
torre da máquina.
7.3.3 Furação
Esta operação consistiu na extracção do terreno à rotação através da introdução sucessiva de
troços de trado contínuo, com o comprimento de 1,5m, unidos entre si por „pins‟ metálicos, ver
figura 35. O primeiro troço era munido de uma ponteira que fazia o ataque ao terreno. Atingindo
o comprimento desejado e após a limpeza do furo, com uma furação mais demorada no último
troço (que incluía a sua limpeza), procedeu-se à extracção da ferramenta pela ordem inversa à
da furação. As características técnicas da máquina de furação encontram-se na figura anexo 5.
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Figura 38 – Equipamento de furação Klemm
Figura 39 – Limpeza dos tubos de reinjecção com água, para posterior utilização
Figura 40 – Reinjecção de uma ancoragem
Figura 41 – Aspecto Equipamento de reinjecção – agitador e misturador
7.3.4 Colocação da armadura
Imediatamente após a conclusão da furação foi introduzido no furo a armadura pré-fabricada
com os comprimentos (livre, de selagem e total) definidos no projecto, acrescido de 1 metro
para efeitos da futura aplicação do puxe do macaco de pré-esforço, ver figura 36.
Na montagem das armaduras das ancoragens entraram 4 tipos de componentes:
Componente resistente (ver características técnicas na figura anexo 6)
4 Cordões para pré-esforço ϕ0,6‟‟, de aço de baixa relaxação Y 1860 S7, afunilados na
sua última secção, ancoragens de 400 e 450KN.
5 Cordões para pré-esforço ϕ0,6‟‟, de aço de baixa relaxação Y 1860 S7, afunilados na
sua última secção, ancoragens de 500 a 550KN.
6 Cordões para pré-esforço ϕ0,6‟‟, de aço de baixa relaxação Y 1860 S7, afunilados na
sua última secção, ancoragens de 750KN.
38 39
40 41
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Componente de montagem e funcionalidade
Espaçadores plásticos montados de 1,5 em 1,5m ao longo do comprimento de selagem
para garantir que os cabos ficassem equidistantes entre si.
Tubo polietileno de revestimento dos cabos no comprimento livre para permitir a
transmissão ao bolbo de selagem da carga aplicada pelo macaco.
Tampões de poliuretano na zona de transição entre o comprimento livre e o
comprimento de selagem para prevenir a entrada de calda de cimento para os tubos de
polietileno do comprimento livre.
Componente para injecção
Tubo PEAD de 16mm no comprimento total da ancoragem para injecção
primária/selagem (baixa pressão).
Tubo PEAD de 16mm (alta pressão) no comprimento total da ancoragem, furado de 1,0
em 1,0m no comprimento de selagem para injecções repetidas.
Manchettes em borracha instaladas sobre os furos do tubo de PVC para funcionarem
como válvulas anti-retorno nas injecções repetidas.
Componentes anti-corrosão
Massa consistente no interior do tubo PEAD de 16mm do comprimento livre.
7.3.5 Injecção
Imediatamente após a colocação da armadura passava-se à injecção. Operação que era
composta por três fases.
7.3.6 Fabrico da calda
A calda obtinha-se pela mistura da água e cimento na relação a/c = 0,40 (aprox. 40 litros
de água para cada 100kg de cimento). Não foram utilizados aditivos.
A preparação da calda iniciou-se vertendo a quantidade total de água no compartimento
da mistura. Em seguida, e já com a mistura em movimento foi-se adicionando o cimento,
até se atingir a correcta relação água/cimento (o cimento foi adicionado a uma cadência
que não produzisse o seu acaroçamento).
Depois da totalidade dos componentes se encontrarem juntos deixou-se misturar durante
5 minutos, em média, após o qual se transferiu a calda para o agitador, ver figura 41.
Dependendo da quantidade de calda a utilizar, o processo repetiu-se as vezes que
fossem necessárias.
A ficha de controlo da calda de cimento encontra-se na figura anexo 4.
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Inicialmente fazia-se a lavagem do furo de ancoragem, injectando calda de cimento, até que
saísse à boca do furo com a mesma aparência com que entrou, processo que permitia suster
provisoriamente as paredes do furo.
Figura 42 – Nivelamento do equipamento de furação para a inclinação da ancoragem
Figura 43 – Pormenores dos tubos dos cabos de pré-esforço, selagem e reinjecção
Figura 44 – Ancoragens na Zona A3 e A4 – lado Oeste
Figura 45 – Ancoragem posteriormente à colocação da cabeça de ancoragem (antes do puxe)
7.3.7 Injecção primária
A calda fabricada foi posteriormente bombada a baixa pressão para o interior do furo
através de mangueiras acopladas ao tubo de injecção primária (PEAD 16mm).
O enchimento foi feito do fundo para a boca do furo dando-se por concluído quando a
calda refluísse com um aspecto limpo e consistente, semelhante ao do que era
fabricada no sistema (misturador/agitador), ver figura 37.
Em geral, no conjunto da impermeabilização e selagem do furo, despendia-se cerca de
18 sacas de cimento (630 kg) para uma ancoragem, em média.
42 43
44 45
74
7.3.8 Injecções repetidas (injecções por multi-válvulas)
Passadas no mínimo seis horas de concluída a injecção primária ou selagem dava-se a
injecção secundária ou reinjecção. Através do tubo de PEAD bombeava-se a calda à
boca do furo, com o traço da calda, a/c = 0,25, ver figura 40.
A pressão no circuito aumentava até atingir o ponto de abertura das „manchettes‟ e
rotura da calda da injecção primária. Com as „manchettes‟ abertas continuava-se a
bombagem com volumes controlados/fixos até atingir 30 a 35 kg/cm2.
Na hipótese de se verificar um consumo de calda superior a 200kg de cimento, sem
aumento significativo de pressão, suspendia-se a injecção e lavava-se o interior do
tubo PEAD de modo a poder a repetir a operação anterior passado no mínimo seis
horas, em geral usava-se um total de 175 kg de cimento (5 sacas de cimento) numa
ancoragem média.
Este procedimento era repetido as vezes necessárias até atingir as pressões
pretendidas (30 a 35 kg/cm2) ou, no caso de se verificar consumos exagerados de
cimento tendo em conta o comprimento da ancoragem e as características geotécnicas
do terreno, interrompiam-se as reinjecções e informava-se a Fiscalização para que
fosse reanalisada a situação. Isto ocorreu em obra quando as sucessivas reinjecções
não ganhavam pressão, ao fim da décima reinjecção não atingia ainda 20 kg/cm2 (bar)
de pressão, sendo sinal de que a calda não estava a permanecer no furo (situação em
que ultrapassou claramente 200 kg de cimento).
Na figura 44, apresenta-se o esquema tipo da ancoragem utilizada.
Figura 46 – Esquema tipo das ancoragens usadas
75
7.3.9 Tensionamento
O tensionamento era dado utilizando um macaco multi-strand, as características técnicas
encontram-se na figura anexo 7, 7 dias após a última reinjecção, ou seja, quando a calda
tivesse no mínimo uma resistência aproximada de 25 MPa.
a) Começa-se por encostar à parede, uma mesa compensadora com 25, 30, 35 e 40º de
inclinação, munida de uma chapa de degradação de carga. A armadura passa pelo furo central
da mesa.
b) Sobre a mesa sobrepôs-se a cabeça de ancoragem.
c) Seguidamente fez-se o encosto do macaco à cabeça da ancoragem fazendo passar os seus
cabos pelo seu interior.
d) Finalmente, fez-se o tensionamento respeitando os patamares de carga definidos para o
ensaio de recepção, sendo estes controlados através de um manómetro e os alongamentos
com uma craveira manual ou electrónica.
e) Concluído o ensaio, retirou-se o macaco e colocaram-se as cunhas na cabeça da
ancoragem repetindo a operações c) e d) sendo nesta última o tensionamento aplicado
directamente até à carga de projecto adicionado de cerca de 10%, carga de blocagem.
f) Após aplicada a carga necessária fazia-se a cravação de cunhas, no caso de estar
estipulado.
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Figura 47 – Ficha de controlo das ancoragens – ensaio de recepção
Acima, na figura 47, apresenta-se a ficha utilizada em obra, do ensaio de recepção com os
seus valores dos patamares de carga adoptados, para cada tipo de ancoragem, esta diz
respeito a uma ancoragem de 750 KN, que corresponde à tensão útil da ancoragem.
No caso de ensaios que não compreenderam ciclo de descarga, a operação c) encosto do
macaco, era antecedida da colocação de cunhas na mesa sendo o tensionamento dado
gradualmente e acompanhado com medições até que se atingisse a carga de projecto
adicionado de cerca de 10%, após o qual se fazia a cravação das cunhas.
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7.4 Ensaios prévios A realização de ensaios prévios de ancoragens, previamente à realização das ancoragens da
obra, é muito importante para averiguar a adequabilidade do projecto destas. Aqui aponta-se
um erro ao empreiteiro pois este ensaio não foi executado em obra. Mas é apresentado a
metodologia geralmente usada (8).
A execução de ensaios prévios de ancoragens advém de aí poder aferir o comprimento livre, o
comprimento de selagem, e a força de pré-esforço ajustado para dado tipo de terreno. Os
ensaios podem ser considerados representativos para diferentes estruturas se as
condicionantes se manterem, designadamente, as características geológicas - geotécnicas dos
terrenos intersectados.
Como premissa, o terreno tem de ter características semelhantes ao da implantação do muro.
A localização do ensaio era definida pela Fiscalização.
Para que os ensaios possam ser considerados representativos devem-se atender aos
seguintes aspectos, ver tabela 5:
A geometria do bolbo de selagem da ancoragem a testar devem ser igual à geometria
dos bolbos de selagem das ancoragens a serem instaladas.
As características de resistência das formações que envolvem o bolbo de selagem da
ancoragem a testar como as futuras, devem ser idênticas.
A tracção máxima (TM), a atingir segue dois critérios:
o Ser menor que 90% da tracção limite de proporcionalidade (cedência) do aço.
o Ser menor que 2 vezes a tracção de serviço nas ancoragens, mas maior que
1,5 vezes a tracção de serviço.
Força Tempo no patamar (minutos) Ciclo de carga-descarga
T0= 0,1 TM 0
T1= 0,3 TM 15 T0-T1-T0
T2= 0,5 TM 15 T0-T1-T2-T1-T0
T3= 0,7 TM 60 T0-T2-T3-T2-T0
T4= 0,9 TM 60 T0-T3-T4-T3-T0
T5= TM >120 T0-T4-T5-T4-T3-T2-T1-T0
Tabela 5 – Procedimento dos ensaios prévios das ancoragens
Os resultados finais dos ensaios prévios devem ser os seguintes diagramas:
Tracções – deslocamentos totais.
Tracções – deslocamentos elásticos e permanentes.
Evolução dos deslocamentos no tempo nos patamares de carga.
Relação entre o coeficiente de fluência e a força de tracção.
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7.5 Algumas notas importantes sobre ancoragens, o seu processo
construtivo e particularidades surgidas em obra no âmbito destes
trabalhos
Foi efectuado um plano de controlo de qualidade, que se encontra presente na figura anexo 1 e
2.
O objectivo das caldas era ligar a armadura ao terreno na zona de amarração, fornecer
protecção à corrosão, e preencher os vazios do terreno que pudessem consentir perda de
calda envolvente.
Na calda era essencial que fosse bem misturada, com misturador violento de jacto, ciclone ou
de alta turbulência, laminando os grãos, produzindo assim calda uniforme com molhagem de
toda a superfície dos grãos de fina moedura.
Na execução da calda era obrigatório que a água fosse introduzida antes da mistura, e nunca
posteriormente, mantendo-se a calda dentro de tanque agitador enquanto decorria a injecção.
É impreterível em obra controlar a pressão e o volume de injecção.
7.5.1 Lavagem / Impermeabilização do furo
A perda de calda de injecção ao longo da ancoragem pode levar a perdas significativas de
resistência à corrosão e da capacidade de transferência de carga da armadura para o terreno,
por isso, como recomendação deve-se ensaiar o terreno através de ensaios de Lugeon e
proceder previamente à lavagem/impermeabilização do furo com calda de cimento.
A impermeabilização prévia do furo de ancoragem faz-se introduzindo calda pouco espessa
através do tubo até ao fundo do furo, e fazendo a calda subir até à boca. O facto de a calda ser
pouco espessa fazia com que na reperfuração (se necessário) não se crie um núcleo mais
resistente que o terreno e a reperfuração possam desviar do local inicial do furo.
Estas preocupações são no sentido de minimizar as quantidades injectadas, que para além dos
custos, possa acarretar danos às ancoragens devido ao movimento do terreno se estiver
hidraulicamente fracturado ao longo das fendas ou descontinuidades.
É recomendação em ancoragens limitar o consumo de calda a três vezes o volume do furo, e
se não atingir a pressão idealizada, deve-se projectar o tratamento do terreno. Em geral, esta
norma não era respeitada em obra onde não se fez ensaios prévios, e houve em algumas
ancoragens um número exagerado de reinjecções, à volta de dez.
Após a furação, na execução da limpeza / pré selagem das paredes do furo, colocava-se um
tubo dentro do furo com auxílio de um varão com doze metros, para fazer a lavagem com calda
de cimento, sendo o processo dado como terminado, com a saída de calda límpida à boca do
furo. O tubo de selagem não tinha manchete, pois assim vai-se injectando calda de cimento, de
forma uniforme, do fundo para o topo do furo. Assim a selagem apenas serve de confirmação
da pré-selagem, pois no fim desta última o furo já estaria praticamente cheio de calda. A
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limpeza do furo com calda servia em grande parte para suster as paredes do furo,
principalmente em terrenos heterogéneos, como aluviões abaixo do nível freático, evitando que
o processo de reinjecção fosse ineficiente minorando com isto as reinjecções.
Previamente a cada reinjecção, tinha de se fazer a limpeza dos tubos de reinjecção, com um
tubo bastante fino, de modo a verificar se os tubos não estavam obturados com calda, com as
sucessivas reinjecções.
Existiam dois tubos de reinjecção (azul claro e azul escuro) e um só de selagem (verde), que
após a selagem era logo cortado. O factor de haver dois tubos de reinjecção servia para ter um
preenchimento dos vazios do terreno mais abrangente.
Na última reinjecção, por exemplo, era injectada calda de cimento e a pressão obtida no
manómetro era de cerca 30 bar e não aceitava mais calda, sendo já uma pressão que permitia
a conclusão dos trabalhos, mas era sempre dado uma reinjecção de confirmação, no outro
tubo de reinjecção pois neste a pressão podia ser mais baixa e continuar a aceitar calda. Em
geral não acontecia, e a pressão na reinjecção do outro tubo, atingia cerca de 35 bar (kg/m2),
razão pela qual no processo de execução se menciona a pressão de aceitação de 30 a 35 bar.
As operações de injecção só eram dadas como terminadas quando a consistência da calda de
saída fosse igual à injectada. Aí as operações de injecção eram concluídas, os tubos de
retorno de calda eram obturados, mantendo-se aí a pressão durante um mínimo de 5 minutos,
conseguindo-se com o fecho dos tubos de injecção de calda.
Assim, atingido este ponto, esperava no mínimo, cerca de 5 dias, sendo ideal cerca de 7 dias,
para poder ser dado o puxe das ancoragens.
O traço da calda na selagem é de 4:1 (cimento: água). No caso, de locais em que terreno seja
mais heterogéneo, com mistura de argilas, areias e água, não fazendo uso de furo entubado, o
processo de estabilizar as paredes de furação tornava-se mais complicado. Não utilizando isso,
em casos pontuais o furo abatia, notando-se isso aquando com a dificuldade de colocação da
ancoragem no furo, tendo-se assim de fazer as várias vezes necessárias até que se
conseguisse colocar a ancoragem plenamente no furo.
Na selagem podia haver casos de haver dois traços de calda, começando em 3:1 e acabando
em 4:1, começando com uma calda mais fina para facilitar a entrada inicial de calda, e mais
espessa depois para ganhar resistência.
Nas reinjecções como exemplo prático, o manómetro variava entre os 0 e os 20 bares, durante
algum tempo, depois aumentava a pressão até 30 bar, e depois decaia para os 0 bar,
instantaneamente, o que significava que tinha rebentado mais uma „manchette’ caindo assim a
pressão, e depois voltava a subir a pressão, até ao ponto que rebentasse uma nova manchete,
e assim sucessivamente até que se esgote a calda dessa reinjecção ou que tenham rebentado
todas as „manchettes‟ e o furo não aceitasse mais calda e assim a ancoragem estava
concluída.
Numa reinjecção, as quantidades eram 175 a 200 kg de cimento e a água utilizada de acordo
com o traço exigido. O controlo da água era feito no misturador onde se conseguia verificar a
80
quantidade introduzida. Para centrar o eixo, de modo muito vulgar, enchia-se o comprimento
correspondente ao carote da parede moldada, cerca de 0,60 metros, com betão, tendo no meio
um tubo de 110mm com a ancoragem no interior, de modo a ter uma função de maciço, para
que a mesa de ancoragem não escorregasse para dentro do furo, aquando do puxe das
ancoragens. Havia esta hipótese, ou usar uma chapa dupla de ancoragem, escolhendo-se a
primeira.
7.5.2 Durações dos vários processos
Lavagem/pré-selagem: 10 minutos.
Selagem: 20 minutos.
Reinjecção: 20 minutos.
O critério de validação das pressões das reinjecções de cerca de 30/35 bar e puxe passados,
no mínimo cinco dias é válido para todo este tipo de terrenos. Já em terrenos rochosos ou
muito competentes, pode existir os casos de necessitar uma só reinjecção, o manómetro pode
atingir logo 50 bar, nessas situações pode nem se usar manómetro pois na injecção destes
terrenos o terreno não aceita calda, atingindo pressões elevadas e rebentando os tubos, sendo
isto um outro indicador. Atenção, isto só ocorria em reinjecção pois a selagem era apenas um
enchimento, de baixo para cima com calda de cimento, preenchendo os vazios de maiores
dimensões, e a reinjecção preenchia os vazios mais pequenos.
Era necessário em cada semana, efectuar o ensaio de viscosidade da calda, usando um cone
e uma proveta. O ensaio consistia em passar pelo cone um litro da calda de cimento, e o
resultado era considerado como satisfatório se demorasse 15 a 17 segundos, se fosse superior
era fluida, ou fosse inferior era espessa, ver figura 47.
Se a calda fosse muito espessa, durante a reinjecção os tubos de injecção tinham dificuldade
em bombear a calda disparando o manómetro para valores elevados da ordem dos 40 a 50
bar. Se for muito fluida a calda podia ser lavada pela água do terreno.
A armadura era tensionada com uma precisão de 2%, usando células de pressão devidamente
calibradas e montadas no circuito hidráulico. Estas células deveriam ser calibradas após 100
operações de tensionamento. Deveriam ter uma capacidade máxima que não devia exceder
150% do pré-esforço máximo de ensaio. Cada célula de carga devia ser acompanhada de um
certificado de calibração, atendendo a (16).
7.5.3 Descrição detalhada dos ensaios de recepção das ancoragens e exemplos
O procedimento de puxe das ancoragens, com ensaio de recepção incluído, consiste nos
seguintes passos, para uma ancoragem genérica de 750 KN, com célula de carga, ficha similar
à apresentada acima:
81
Tirar os tubos dos cabos de pré-esforço e cortar os tubos de selagem e reinjecção.
Colocar bolacha, estrela e posicionar o macaco hidráulico.
Fazer os incrementos 0, 1, 2 e 3, a 3 = tensão de ensaio=1031KN, com distintos
tempos nos patamares (ensaio de recepção das ancoragens), ver figura 49.
Em cada patamar de incrementos, medir os alongamentos dos cabos.
Retirar o macaco hidráulico.
Colocar a célula de carga (basta encostar), colocar as cunhas nos cabos
Colocar a estrela e posicionar o macaco hidráulico.
Fazer de novo os vários incrementos 0, 1, 2 e 3 agora com diferentes tensões, mais
baixas, mas com a mesma duração dos patamares, puxe efectivo das ancoragens,
tensão de 825 KN, de blocagem, que rapidamente decaía.
Medir os alongamentos dos cabos e retirar o macaco hidráulico.
Figura 48 – Bomba hidráulica para puxe dos cabos de pré-esforço das ancoragens
Figura 49 – Ficha de controlo das caldas de cimento a usar nas ancoragens
O tensionamento (ensaio de recepção) servia para confirmar a capacidade de cada ancoragem
e da zona de amarração para a carga prevista e o seu coeficiente de segurança.
Durante este ensaio era importante distinguir deformações, extensões, totais e liquidas sendo a
diferença devido a cunhas e outros casos, tais como movimentos da estrutura ou da placa da
cabeça de ancoragem, ou mesmo escorregamento da armadura na zona de amarração sendo
estas diferenças perdas de tensão de pré-esforço durante o tensionamento, que têm maior
relevância em ancoragens curtas (9).
48 49
82
A carga deve ser incrementada em patamares de modo a caracterizar a carga de acomodação
necessária à avaliação da relaxação do sistema.
O diagrama de tensionamento devia ser sensivelmente linear, dando atenção aos desvios
dessa linearidade, que podem ser devido a descolamentos da armadura no comprimento livre,
deslocamentos da parte fixa, ou eventualmente indícios de rotura estrutural da armadura.
Para cada tipo de ancoragem, nível de tensão, e comprimentos livre e de selagem, e de acordo
com os diagramas tensão – deformação, definiam-se os valores admissíveis de variações
médias entre os incrementos de extensão dos cordões no ensaio de recepção das ancoragens.
Como exemplo, apresenta-se abaixo as variações de extensões dos cordões entre incrementos
de tensão, durante o ensaio de recepção, após estudo do seu gráfico tensão – deformação,
fornecido pelo fabricante, para uma ancoragem tipo de 750KN, com 9m comprimento livre+ 7m
selagem +1m puxe.
1º Patamar de tensão 413 KN (39 a 146 Bar) – 15,1 mm.
2º Patamar de tensão 722 KN (146 a 251 Bar) – 30,2 mm.
3º Patamar de tensão 1031 KN (251 a 356 Bar) – 45 até 65 mm.
O valor do primeiro incremento (413 KN) tem menor significância, pois existe sempre
ajustamento da mesa da ancoragem desde o seu valor inicial, aos 110 KN ou 39 bar.
Os valores de alongamentos são valores acumulados, ou seja, no total do ensaio o cabo devia
alongar entre 45 e 65 mm (esta variação inclui o facto da mesa de ancoragem se ajustar).
Estes valores, como mencionado anteriormente, são minorados pois o furo no carote estava
preenchido por betão diminuindo o ajustamento da mesa.
Não existiam valores de referência entre os incrementos para a 2ª fase, fase de blocagem da
ancoragem, após o ensaio de recepção, pois é menos condicionante, trabalhando a tensões
mais baixas.
Era preciso ter bastante cuidado nas variações de alongamento nos vários incrementos, pois
não se devia superar entre patamares mais de 20 mm, valores superiores podiam significar
descolamento do bolbo de selagem em relação ao terreno.
No ensaio de recepção das ancoragens (antes de colocar as cunhas) se houver grandes
variações de alongamentos nos incrementos, pode-se ser mais permissivo, e permitir que se
faça o ensaio a tensões mais baixas, embora superior à tensão útil, pois o ensaio pode ser
muito exigente, não havendo necessidade de inviabilizar as ancoragens, em situações muito
pontuais.
Para além dos alongamentos, há que atender à priori se as tensões de ensaio e de puxe,
conseguem ser atingidas, pois podem ocorrer situações em que não se consegue atingir com o
83
macaco as tensões pré-estabelecidas, sinal de que as ancoragens são mal executadas ou
projectadas. Nestes casos poderá haver necessidade de estas ancoragens ficarem a trabalhar
a mais baixas tensões e/ou terem de ser adoptadas ancoragens de reforço, numa zona
próxima.
Ao nível de execução, pode dar-se o caso de não se efectuar a lavagem/pré-selagem do furo
numa zona em que o bolbo de selagem se situe abaixo do nível freático e, em que o terreno
não seja competente, o bolbo de selagem poder não ficar perfeitamente solidarizado com o
terreno, pois devido à natureza dos estratos poder haver lavagem de calda para o terreno.
Neste caso é necessário ser mais rigoroso com as reinjecções, aumentando o valor de
aceitação da pressão de reinjecção das ancoragens.
Ao nível de projecto, no caso de terrenos não competentes e, sendo o mínimo regulamentar do
comprimento do bolbo de selagem, 5 metros, definido em Eurocódigo – Anexo de Ancoragens
Injectadas com pressão (17), o projectista não deve adoptar os mínimos de 5 metros. Este erro
aconteceu em obra, em que um conjunto de ancoragens estava selado num estrato (já
previamente descomprimido, pois ali tinha sido desactivado um colector), com um número de
pancadas SPT inferior a 30, abaixo do nível freático, com comprimento de selagem de 5 metros
(mínimo) e sem limpeza do furo com calda. Assim durante o puxe, o macaco não conseguiu
atingir a tensão útil, ficando a trabalhar a uma tensão de serviço substancialmente mais baixa.
As linhas a vermelho correspondem a curvas de calibração de diferentes macacos hidráulicos,
a verde corresponde ao ciclo de carga efectivamente experimentado pela ancoragem, quer no
ensaio de recepção quer na blocagem, válido nas figuras 50 e 51.
Figura 50 – Ciclo de carga de ancoragem de 400 KN durante o ensaio de recepção da mesma (verde – ciclo de ensaio de recepção, vermelho – curva de calibração macacos, azul – deslocamentos plásticos)
0
100
200
300
400
500
600
-20,0 -10,0 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0
Fo
rça
(KN
)
Alongamento(mm)
Ciclo de Carga - Ensaio de recepção
84
Figura 51 – Ciclo de blocagem de ancoragem de 400 KN (verde – ciclo de blocagem, vermelho – curva de calibração macacos)
Na figura 48, apresenta-se um exemplo de ensaio de recepção de ancoragem de 400 KN, com
os seguintes patamares de carga: 55 KN, 220KN, 385KN, 550 KN. Posteriormente
experimentava a descarga, baixando a carga para 55 KN e resultando num deslocamento
residual dos cabos de pré-esforço de 15 mm. Referenciar que, através da análise do diagrama
do ensaio de recepção, era importante que os deslocamentos entre incrementos de carga
sucessivos não superassem os 20mm, sendo este um indicador da boa execução da
ancoragem. A figura 49 corresponde ao tensionamento da ancoragem com tensão útil de 400
KN (blocagem). Os patamares da carga preconizados foram: 55KN, 183 KN, 312KN, 440 KN,
que corresponde à tensão de blocagem. Note-se que os alongamentos dos cordões no ensaio
são substancialmente maiores que na fase de blocagem, praticamente o dobro.
Em resumo, enumera-se os vários passos do puxe de ancoragens (2 fases), ancoragem de
750KN:
A inicial em que se faz o ensaio para uma tensão dita, de ensaio (1031KN)
comparando com 750 KN de tensão útil, e superior à tensão de blocagem que ficará
instalada no final do puxe, este ensaio deu desde logo a indicação da viabilidade da
ancoragem, pois é um ensaio mais exigente que na 2ª fase, a tensão útil atingia-se
após relaxação dos cabos com o tempo.
A 2ª fase consiste no puxe, em 3 incrementos, até à tensão de blocagem que com o
tempo decai até à tensão útil de 750KN, dos 825 KN para 750 KN, previamente a esta
fase é que se coloca as células de carga.
O subempreiteiro tinha de submeter sempre à aprovação da Fiscalização (8) os diagramas de
tensão-extensão para os cabos de pré-esforço usados que certificavam as suas propriedades.
De acordo com as fichas técnicas dos cordões de pré-esforço com propriedades
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Fo
rça
(KN
)
Alongamento(mm)
Ciclo de CargaBlocagem
85
estandardizadas cada cordão de sete fios tem uma tensão de cedência de sensivelmente 250
KN. Apresenta-se em anexo, uma destas fichas técnicas de cabos de pré-esforço.
Como conclusão dos trabalhos, transmite-se em resumo, os pontos que podiam ser passíveis
de melhoria na execução dos trabalhos.
O primeiro ponto a mencionar, e aliás primordial, foi a não realização de ensaios prévios das
ancoragens, que garantiam a validação dos pressupostos de projecto e levaram a que não se
vislumbrasse previamente possíveis defeitos de projecto. Um terreno não testado e a adopção
de comprimentos de selagem mínimos (isto é, 5 metros) ocasionou que as ancoragens não
atingissem, durante o tensionamento a tensão de serviço projectada e/ou ocorresse o
descolamento do terreno do bolbo de selagem. De modo a minimizar esta situação, deve
aumentar-se a tensão de aceitação das reinjecções, para 35 bar ao invés de 30 bar e/ou adiar
uns dias o tensionamento dos cabos.
Outro factor decorrente também da não realização de ensaios prévios, foi o número excessivo
de reinjecções em algumas ancoragens, superior a dez, ao invés das normais quatro a cinco
ancoragens. Outra situação que leva ao número elevado de reinjecções, é a intersecção de
estratos com veios de água, estratos mais permeáveis com alguma percolação, levando a que
a calda se esvaísse no terreno e decorrentemente aumentasse o número de reinjecções.
Outro aspecto que merece reparos, foi o não respeito do tempo de permanência nos
patamares de carga no processo de tensionamento quer nos ensaios de recepção quer na
blocagem das ancoragens, havendo aí uma certa negligência.
Mencionar ainda também que, apesar dos terrenos atravessado terem sido essencialmente
argilosos, ou seja, com coesão permitindo que o furo se auto-sustentasse, era impreterível que
se realizasse uma lavagem do furo com calda de cimento, previamente à selagem, pois caso
contrário, o abatimento do furo podia ocorrer essencialmente na transição entre estratos.
86
7.6 Custos dos trabalhos de ancoragens provisórias Os custos de execução das ancoragens abaixo apresentados (7) incluem os seguintes
trabalhos: furação, operações de selagem e pré-esforço, cabeça de ancoragem, armadura,
instrumentação, controlo das cargas, ensaios de recepção, possível puxe em segunda fase,
corte e todos os restantes trabalhos e materiais necessários. Os preços apresentados são
preços de custo, e não preços de venda.
Furação de ancoragem 400 KN: são 18 unidades, com um comprimento médio de 14,5
ml, perfazendo 261 ml, com um custo unitário de 28,52€ por ml, totalizando 7.443,72€.
Furação de ancoragem 500 KN: são 42 unidades, com um comprimento médio de 13,5
ml, perfazendo 567 ml, com um custo unitário de 34,04€ por ml, totalizando
19.300,68€.
Furação de ancoragem 750 KN: são 18 unidades, com um comprimento médio de 14,5
ml, perfazendo 261 ml, com um custo unitário de 37,72€ por ml, totalizando 9.844,92€.
Furação de ancoragem 550 KN: são 5 unidades, com um comprimento médio de 14 ml,
perfazendo 70 ml com um custo unitário de 35,88€ por ml, totalizando 2.511,60€.
Ao nível da injecção com calda de cimento: sendo 83 ancoragens, com um custo unitário de
55,20€ por ancoragem, totalizando 4581,60€.
Para além dos custos de produção em si, existiam ainda os custos dos equipamentos e
logística:
Equipamento de ancoragens, 1 conjunto: totaliza 3220,00€.
Equipamentos de ancoragens, remobilizações: estimou-se 2 remobilizações, com um
custo unitário por remobilização de 1380,00€, totalizando 2760,00€.
Os valor do número de remobilizações orçamentados aqui apresentados, estão mencionados
por defeito, pois o equipamento de furação da ancoragens foi mobilizado cerca de 4 vezes,
estipulado com o director de obra, tendo em conta o faseamento da obra geral. Não se faz
distinção dentro da remobilização, entre os equipamentos usados na execução das
ancoragens, máquina de furação Klemm e do seu tensionamento, como o macaco hidráulico e
o compressor. A mobilização destes equipamentos é desfasada no tempo, no mínimo 7 dias.
Contrapartidas
O valor de contrapartidas definido em contrato por equipamento, para o caso de paragem dos
trabalhos por razões externas ao executante, era de 140,00€ por hora.
87
8.Microestacas de fundação – Injectadas com pressão
Neste presente trabalho, as 8 micro estacas de fundação não tiveram a função de fundação do
edifício, serviram de fundação para uma das gruas de apoio à obra.
8.1 Descrição geral Executou-se oito micro estacas para a fundação dum maciço, de apoio a uma grua. As micro
estacas eram de tubo TM80 ϕ114,3x9mm, com 17m de comprimento, num total de 136m (19).
De realçar o facto de as microestacas executadas se destinavam à fundação de uma grua, que
conforme os movimentos experimentados pela lança, fazia com as micro estacas
experimentassem tensões de tracção e compressão alternadamente. As microestacas foram
assim projectadas para acomodar igualmente forças de tracção através de utilização de uniões
„ macho-fêmea‟.
8.2 Condições geológicas Segundo duas sondagens, S3 e S4, que se encontravam mais perto do local, detectou-se à
superfície aterros areno-argilosos, com fragmentos de alvenaria, calcário e quartzo.
Subjacente ao aterro, haviam depósitos aluvionares de argila arenosa siltosa com seixos
dispersos. A partir dos 9,5 a 11m de profundidade detectou-se depósitos do Miocénico,
constituídos pelas „Areolas da Estefânia‟ e as “Argilas e Calcários dos Prazeres”,
representados por areias, argilas e/ou siltes, calcários e calcarenitos.
Segundo a sondagem 3, a mais próxima do local de implantação da grua, o nível freático foi
detectado aos 7m de profundidade (2).
8.3 Recursos
8.3.1 Equipamentos e ferramentas
Os equipamentos e ferramentas utilizados subdividem-se de acordo com a sua função:
De furação:
Equipamento de furação (Casagrande C4), ver figura anexo 15 e 16.
Trados contínuos. Ponteiras para trados.
88
De injecção
Conjunto misturador/agitador.
Bomba de injecção Clivio. Manómetros.
8.3.2 Materiais
Os materiais utilizados nos trabalhos de microestacas em obra foram os seguintes:
Tubo metálico roscado TM80 ϕ114,9x9mm de espessura, com 29,77 cm2
de secção.
Cimento CEM I 42,5 R. Válvulas anti-retorno
(manchettes).
8.3.3 Mão-de-obra
A mão-de-obra em obra atendia ao facto de ser ou não permanente à obra.
Permanente
Condutor manobrador.
Encarregado de obra. 3 Ajudantes de manobrador.
Não permanente
1 Director de obra.
1 Encarregado Geral.
8.4 Processo de execução O processo de execução compreendeu as seguintes fases:
Implantação.
Posicionamento.
Furação.
Colocação da armadura (tubo valvulado).
Injecção.
89
8.4.1 Implantação
Compreendeu a materialização no terreno de um eixo de cada micro estaca, através da
cravação de uma ponta de varão posicionada por métodos topográficos.
8.4.2 Posicionamento
Após a adaptação da ferramenta apropriada à cabeça de rotação da máquina fez-se coincidir o
eixo da ferramenta com o eixo do furo.
8.4.3 Furação
Da análise das condições geológicas o subempreiteiro concluiu que o sistema de furação mais
adequada seria através de trado.
Esta operação consistiu na extracção de terreno à rotação, através da introdução sucessiva de
troços de trado contínuo unidos entre si por „pins‟ metálicos. O primeiro troço era munido de
uma ponteira com bits de tungsténio que fazia o ataque ao terreno. A furação deu-se como
concluída quando atingisse uma penetração de 6 metros no terreno com número de pancadas
SPT≥ 30 pancadas abaixo da cota de escavação, procedendo-se aí a limpeza do furo e
retirada da ferramenta pela ordem inversa à da furação.
8.4.4 Colocação da armadura
Seguidamente era colocada com o auxílio do guincho da máquina, a armadura composta por
tubo metálico roscado TM80 ϕ114,3x 9mm de espessura, munida de válvulas anti-retorno
(manchettes) afastadas de 1m entre si nos últimos 6m inferiores da micro estaca. Os tubos
possuem uniões macho-fêmea, requisito para que a micro estaca possa funcionar à tracção
(19).
8.4.5 Injecção
Imediatamente após a colocação do tubo valvulado passa-se à injecção. Processo que
compreendia 3 fases:
8.4.5.1 Fabrico da calda
A calda (água + cimento) era fabricada num conjunto de misturador/agitador. A mistura
foi feita na relação a/c (água/cimento) de 0,4 no reservatório superior (misturador) e
posteriormente vazada para o compartimento inferior (agitador) onde ficava em
permanente agitação até que fosse bombeada.
8.4.5.2 Injecção primária
Esta operação consistia no enchimento com calda de cimento do espaço anelar
tubo/terreno. A calda fabricada era posteriormente bombeada a baixa pressão para o
interior do furo através de um furo de injecção primária (PVC ϕ3/8‟‟). O enchimento era
feito do fundo para a boca do furo dando-se por concluído quando a calda refluísse
com um aspecto limpo e consistente, semelhante à inicial presente no misturador.
90
8.4.5.3 Injecções repetidas
Passadas no mínimo 6 horas após a injecção primária dava-se a injecção secundária.
Com o auxílio de um obturador bombeava-se a calda preparada. A pressão de injecção
era acompanhada por um manómetro, colocado à boca do furo a injectar, para atestar
assim a pressão mais fidedigna possível à boca do furo.
A pressão no circuito aumentava conforme decorriam as injecções, rebentando as manchetes e
rotura da calda de injecção primária (19). Nos casos normais, com as manchetes abertas
continuava-se a bombagem de calda de modo a preencher as zonas de vazios, correspondente
ao sítio de certa manchete, até que o furo não aceitasse mais calda, atingindo como pressão
final cerca de 20 kg/m2 (bar), mais baixa do que nas ancoragens. Assim o procedimento era
repetido tantas vezes quanto necessárias até que as injecções atingissem as pressões
pretendidas (≈ 20 kg/cm2 ou bar).
A execução de microestacas era muito semelhante ao das ancoragens, usando o mesmo
equipamento e com processo de execução em muitos pormenores igual.
Conforme referenciado anteriormente, ao nível da facturação, considerava-se o comprimento
da microestaca como a distância entre a extremidade inferior da furação e o topo da
microestaca. O ficha de registo das micro estacas está presente na figura anexo 14.
O esquema de execução é apresentado na figura 52.
91
Figura 52 – Esquema de execução de microestacas injectadas com pressão
8.5 Custos unitários das micro estacas
Os custos apresentados dizem respeito a preço de custo e não preço de venda.
Mobilização e transporte de instalações e equipamentos, montagem do estaleiro etc.
Totaliza 3.500,00€ p/ equipamento.
Mudança de equipamento que implicasse a sua desmontagem. € 1.000,00 p/mudança.
Execução de micro estacas, incluindo furação, fornecimento e colocação do tubo de
aço TM80/N80 114,3mm x 9mm e injecção com calda de cimento, sendo o
fornecimento de cimento em sacos da conta do Cliente. O valor unitário por metro era
73,00€. (7)
92
9.Plano de instrumentação e observação
Com o objectivo de validar as condições de segurança existentes durante a execução de
contenção e escavação (8), validar igualmente as hipóteses de cálculo do projecto e no caso
de comportamentos estruturais anómalos ao previsto, permitir intervir a tempo na reformulação
das soluções construtivas adoptadas, definiu-se um plano de observação com base em:
Identificação de possíveis anomalias/acidentes que pudessem surgir.
Identificação das principais causas e consequências.
Definição dos parâmetros a controlar.
Dispositivos a utilizar.
Metodologia a usar para as leituras.
As metodologias de projecto são complementadas com os procedimentos definidos com o
Metropolitano de Lisboa (6).
Nesta empreitada, identificam-se agora as possíveis anomalias/acidentes que poderiam
ocorrer.
Os principais cenários de acidentes que se podem colocar são:
Incremento de esforços e deformações nas ancoragens que passam pela rotura da
ancoragem ou o desprendimento do bolbo de selagem com consequente perda de
carga nos cabos e respectivo aumento de deformação no muro.
Deformações/ deslocamentos excessivos à superfície que podiam conduzir a
assentamentos em infra-estruturas e edifícios vizinhos e logo danos nos acabamentos
ou na sua estabilidade.
Na origem destes acidentes podia estar:
Características de resistência e deformabilidade do solo inferiores às consideradas nos
projectos de execução com consequente aumento dos impulsos.
Existência de sobrecargas adicionais no tardoz da parede não consideradas no
cálculo.
Ataque físico-químico dos elementos do muro (betão e aço) por parte dos terrenos
confinantes.
Execução deficiente do bolbo de selagem de ancoragens por inadequado
posicionamento da zona de selagem relativamente às características geotécnicas
efectivamente encontradas durante as operações de furação, levando ao seu
descolamento do terreno.
Injecção insuficiente de calda de cimento na zona de selagem, necessária à criação
do bolbo de reacção.
Pré-esforço insuficiente aplicado nas ancoragens.
93
De modo a minorar ou evitar, as situações passíveis de ocorrer mencionadas acima, deviam-se
controlar os seguintes parâmetros:
Deformação horizontal e vertical do muro de contenção.
Variação da carga nas ancoragens.
Deformação vertical do terreno no tardoz da parede, principalmente junto a edificações.
Inclinação do terreno no tardoz do muro de contenção.
Deformação horizontal e vertical em estruturas próximas (viaduto e estação de metro).
Evolução do nível freático no tardoz do muro de contenção.
9.1 Dispositivos e observação
Os dispositivos utilizados foram os seguintes:
Inclinómetros para controlo das inclinações e dos deslocamentos horizontais do muro
e terreno adjacente.
Alvos e prismas topográficos, marcas de nivelamento e marcas superficiais para
identificar possíveis deslocamentos/assentamentos ocorridos na parede, terreno e
estruturas adjacentes.
Células dinamométricas para controlo da variação das cargas nas ancoragens ao
longo do faseamento da obra.
Piezómetros para controlo da evolução do nível freático no terreno adjacente à
escavação.
Um trabalho, que se pode fazer à priori, é a inspecção visual, que consiste nestes passos:
Fissuração nos elementos de betão armado.
Integridade da cabeça das ancoragens.
Perturbações no terreno confinante com a parede.
Anomalias ao nível de acabamentos nos edifícios vizinhos.
Integridade do sistema de observação.
O subempreiteiro teve de formalizar um plano de monitorização junto da fiscalização (12),
contendo a localização definitiva da instrumentação prevista que serviria para
acompanhamento por parte de todas as entidades envolvidas das leituras e localização dos
instrumentos de monitorização realmente instaladas. Teve de incluir a periodicidade
inicialmente prevista para as leituras de instrumentação, a descrição detalhada do equipamento
94
e instrumentação detalhada, bem como a tolerância dos equipamentos de leitura, certificados
de calibração, etc.
9.2 Instrumentação
9.2.1 Instrumentação da parede moldada (processo executado por empresa
externa à Mota-Engil)
Consistiram nos seguintes dispositivos:
Posicionamento nos painéis P11 a P19 de 3 alvos topográficos na viga de coroamento
e nos primeiros terços da parede moldada para medições topográficas.
Colocação de uma célula dinamométrica na cabeça das ancoragens previstas para os
P11, P19 e P110.
Colocação de 23 marcas de superfície ao nível da viga de coroamento da parede
moldada.
9.2.2 Instrumentação dos terrenos envolventes à escavação
Consistiram nos seguintes dispositivos:
Colocação de 7 piezómetros nos terrenos adjacentes ao muro de escavação, 5 deles
entre a escavação e as instalações do Metro, 1 no limite nascente e 1 no limite sul do
edifício.
Instalação de 6 tubos inclinométricos entre o Metro e a parede contenção que
permitisse a leitura em duas direcções ortogonais entre si, sendo uma ortogonal à
parede de contenção.
Instalação de 4 tubos inclinométricos com características iguais aos outros, no restante
desenvolvimento da parede de contenção.
9.2.3 Instrumentação das estruturas adjacentes à escavação (processo
executado por empresa externa à Mota-Engil)
Os dispositivos utilizados foram os seguintes:
Posicionamento de 2 alvos topográficos, ver figura 53, em cada uma das secções
previstas, dispostos na fachada da edificação que se situa a Noroeste da escavação
com um afastamento vertical superior a 10 metros.
Colocação em 6 secções constituídas por pilares, fachada da estação, viadutos e laje
ao nível da via, 3 prismas topográficos (bases para prismas) para instalação em
estruturas fixas e 1 prisma topográfico em cobertura metálica que permite leituras em 3
direcções ortogonais entre si e duas marcas de nivelamento para controlo topográfico
em cada secção transversal à estação de acordo com as peças desenhadas.
95
Colocação em 4 secções constituídas por viadutos, 1 prisma topográfico para
instalação em estruturas fixas e 2 marcas de nivelamento para controlo topográfico em
cada secção transversal à via.
Colocação de fisssurómetros em zonas que eventualmente apresentem fissuração.
Figura 53 – Alvo topográfico
9.3 Observações ao plano de instrumentação e observação Os dados recolhidos das várias observações efectuadas, para cada uma das fases de leitura
deverão ser processados, logo após a sua conclusão, procedendo-se primeiro a um despiste
de eventuais erros que possam interferir na validação dos resultados, seguido da detecção de
possíveis anomalias que possam afectar o normal decurso da obra (3).
Os dados eram depois transmitidos à fiscalização, a quem competia a sua distribuição ao
Metropolitano e análise face aos critérios de alerta/alarme definidos no projecto.
No caso de serem atingidos dois níveis de alerta sucessivos no mesmo instrumento de
medição, a fiscalização devia comunicar num prazo de 48 horas, ao Metropolitano e projectista
o evento identificando quais os pontos em que tal se verificava e os valores atingidos.
No caso de atingido um nível de alarme devia ser logo reconfirmada a leitura. Em caso de
confirmação da mesma, a fiscalização comunicava o evento ao Metropolitano e ao projectista o
evento no prazo de 24 horas havendo depois lugar à abertura de processo de análise do
ocorrido, com elaboração obrigatória de relatório da parte do subempreiteiro para apreciação e
parecer do projectista.
Tinha de ser feito um relatório mensal com os resultados da campanha para apreciação e
parecer do projectista. O relatório devia ter para além do registo das medidas e datas, a
descrição da fase construtiva em cada uma das datas acompanhada de relatório fotográfico.
Em relação às grandezas medidas, eram definidos critérios de alerta e alarme que permitiam
avaliar o critério de alerta como um valor do parâmetro a medir correspondente a 70% do valor
de cálculo e o nível de alarme a cerca de 110 % do valor de cálculo esperado.
96
Neste plano de instrumentação, inclui-se igualmente de modo descritivo os processos de
execução, materiais e equipamentos implementados na instalação de calhas inclinométricas,
piezómetros e células de carga da presente obra.
As condições geológicas não vão ser descritas neste ponto, pois são similares às apresentadas
em procedimentos anteriores.
9.4 Instrumentos analisados Foram instalados equipamentos, de acordo com o Projecto, memória descritiva e condições
técnicas, que permitissem o acompanhamento do comportamento da contenção durante os
trabalhos de escavação, construção e de exploração, ver tabela 6. Os dados mencionados
neste trabalho, apenas dizem respeito aos trabalhos de escavação e construção (parcial).
Previu-se a instalação dos seguintes equipamentos (20):
Tabela 6 – Equipamento usado na instrumentação de obra
9.4.1 Inclinómetros verticais
A instalação de inclinómetros verticais permitiu a determinação dos deslocamentos horizontais
do terreno. Os inclinómetros eram constituídos por uma calha em ABS com 4 chanfros (2
direcções) instalada num furo, para que uma das direcções de ranhuras ficasse alinhadas com
a direcção esperada do movimento, ver figura 54. As suas ligações deviam estar bem seladas
com mástique de modo a garantir a estanqueidade. Permitindo assim fazer uma detecção
atempada de deformações excessivas dos muros, durante a fase construtiva que pudessem
afectar a estabilidade da escavação, ou induzir nas secções mais solicitadas, um acréscimo de
esforços não expectáveis em fase de cálculo. Podia levar a que se executassem ancoragens
adicionais ou a rectificação de troços que não estivessem de acordo com o previsto.
No caso de comportamento normal das paredes, permitiria aferir e validar os parâmetros
considerados no cálculo. Foram colocados no tardoz do muro, o mais próximo do alinhamento
da estrutura de contenção, preservando uma distância mínima de 1 metro. Têm um
comprimento que garantiu que a cota de fundo ficasse pelo menos 3 metros abaixo da parede
moldada adjacente. As características técnicas dos inclinómetros estão na figura anexo 19.
97
Figura 54 – Campanha de leituras de inclinómetro vertical
9.4.2 Células de carga
A instalação das células, ver figura 53, tinha como objectivo controlar a variação de carga ao
longo do faseamento da obra e durante a sua vida útil numa amostra representativa de
ancoragens, geralmente uma por nível e por alçado.
Figura 55 – Célula de carga de ancoragem (leitura manométrica)
9.4.3 Piezómetros
A instalação de piezómetros teve como objectivo a determinação do nível freático no terreno.
Instalaram-se piezómetros do tipo simples, constituídos por tubo em hidronil com ϕext =3/4‟‟,
crepinado e revestido de geotêxtil nos 3,0 metros interiores.
98
9.5 Instalação dos equipamentos
9.5.1 Equipamento e materiais
Os equipamentos utilizados subdividiram-se de acordo com a sua função:
De furação:
Equipamento de furação (tipo Klemm). Ponteiras para trados.
Trados contínuos. Compressor 12 m3.
De selagem
Conjunto misturador/agitador. Bomba de injecção.
Materiais de montagem
Calhas inclinométricas em ABS. Tubo em hidronil com ϕext =3/4‟‟,
crepinado.
Uniões em ABS. Rebites.
Tampas de fundo. Silicone.
Geotêxtil. Cimento CEM I 42,5R.
Bentonite.
9.5.2 Mão-de-obra
Permanente.
Não permanente.
2 Ajudantes de manobrador. 1 Director de obra.
1 Encarregado de obra.
9.6 Processos de execução
9.6.1 Inclinómetros verticais / processo de execução
O processo de execução dos inclinómetros verticais consistia nos seguintes passos, e a sua
ficha de registo de execução encontra-se na figura anexo 20.
Implantação.
Posicionamento.
99
Furação.
Instalação da calha.
Selagem.
Figura 56 – Nova campanha de leituras dos inclinómetros
9.6.2 Furação com trado
Esta operação consistiu na extracção do terreno à rotação, através da introdução sucessiva de
troços de trado contínuo unidos entre si por „pins‟ metálicos. O primeiro troço era munido de
uma ponteira que fazia o ataque ao terreno. Atingido o comprimento desejado e após a limpeza
do furo procedia-se à extracção da ferramenta pela ordem inversa à da furação, (20).
9.6.3 Instalação da calha
Após a furação e limpeza do furo, a calha era introduzida nele até a uma profundidade de
0,20m acima do furo, fazendo coincidir paralelamente uma direcção dos chanfros com a
direcção esperada da deformação.
A calha inclinométrica era constituída e montada em vários troços de 3m, interligados por
uniões rebitadas na calha, perfazendo assim o comprimento desejado. A zona das uniões era
envolvida em „mastic‟, geotêxtil e fita isoladora e o fundo era tamponada e envolvido em
geotêxtil.
9.6.4 Selagem
Fabrico da calda
A calda (água+cimento) e (água+cimento+bentonite) era fabricada num conjunto de
misturador/agitador, (22).
A mistura era feita no reservatório superior (misturador) do conjunto e posteriormente
era vazada para o compartimento inferior (agitador) onde ficava em permanente
agitação.
100
Para os 2,0m inferiores da calha era fabricada uma calda cuja relação A/C variava
entre 0,4 e 0,5.
Para o restante comprimento da calha era executada uma calda cuja relação A/C era
1/1 e com bentonite numa proporção de 5% do peso do cimento.
Selagem
A calda fabricada era introduzida no interior do furo através de um tubo de injecção
descido até ao fundo do furo (PVCϕ3/8‟‟).
O enchimento era feito do fundo para a boca do furo dando-se por concluído quando a
calda atingisse a cota da boca do furo.
Após a colocação da calha no furo, fazia-se a selagem (no espaço anelar compreendido entre
o exterior da calha e as paredes do furo) dos 2,0 m inferiores com calda de cimento
0,4 ≤ a/c ≤ 0,5. Em seguida o restante comprimento, até à boca, era selado com uma calda de
cimento bentonítica cuja relação do traço era a/c = 1/1.
Quando a selagem estivesse concluída, fazia-se um maciço de betão de protecção do topo
com tampa metálica galvanizada circular com dimensões 127x4x300 (mm), terminando assim a
instalação (20).
9.6.5 Células de carga
As células de carga eram do tipo hidráulico de 1000KN e eram dotadas de um orifício central
de 105mm, placa de distribuição integrada e manómetro para leitura directa.
A aplicação destes dispositivos era efectuada no decorrer do tensionamento das ancoragens e
a sua leitura efectuada através do dispositivo manométrico por leitura directa ou com recurso a
binóculos.
9.6.6 Piezómetros
No fundo do furo foi colocada uma pequena camada de areão, sendo posteriormente
introduzido o piezómetro em tubo PVC crepinado, envolto em geotêxtil, de acordo com (20).
Atingindo o comprimento de projecto e após a limpeza do furo procedeu-se à extracção da
ferramenta pela ordem inversa à da furação e colocou-se uma camada de areia limpa no seu
fundo com uma altura mínima de 0,25m, ver figura 57.
A ponteira do piezómetro de fundação era assente nessa camada de areia, preenchendo-se o
restante comprimento da câmara de pressão com areia, de acordo com a figura 55.
101
Após esta operação, foi executada uma mistura bentonite/cimento e colocada numa camada
com cerca de 0,50m. No resto da coluna, o volume entre o tubo em PVC e as paredes do furo
foi preenchido com solos finos.
Quando a selagem ficou concluída, fez-se um maciço de betão de protecção do topo com
tampa redonda metálica (127x4x300mm), terminando aí a instalação. É apresentada na figura
anexo 18, a ficha de registo de execução dos piezómetros.
Figura 57 – Esquema tipo de um piezómetro de tubo aberto
9.6.7 Alvos topográficos
Constituídos por placa quadrada, em material anticorrosivo com dupla faixa reflectora, de
dimensão mínima 40x40 (mm), dotada com retículo de colimação.
102
9.6.8 Prismas topográficos
Os prismas continham suporte para instalação em estruturas fixas, que possibilitava leituras em
3 direcções ortogonais entre si, e por prisma esférico Taylor e Hobson, de diâmetro mínimo
30mm.
9.6.9 Marcas de nivelamento
Eram barras de aço com alta aderência, de comprimento 0,15m e cabeça com rosca (rosca e
secção de amarração reduzida e lisa do tipo utilizado para pino de convergência). As barras de
verificação eram colocadas, mediante a perfuração e consequente cimentação com resinas ou
caldas de cimento nas vigas de coroamento. Os pinos de convergência eram instalados
através de perfuração e ancoragem mecânica.
9.6.10 Marcas de superfície
Inseridos em poços transitáveis nos quais serão instalados com adequada cimentação, as
barras do tipo descrito para as comparações plano-altimétricas mas com comprimento mínimo
de 0,5m, deveriam permitir o acoplamento de prismas topográficos que possibilitassem a
determinação dos movimentos superficiais em 3 direcções (duas horizontais ortogonais entre si
e uma vertical).
9.7 Inspecção prévia
Antes da realização de qualquer intervenção na zona de implantação da obra foi efectuada
uma campanha de inspecção aos edifícios adjacentes, com recurso a suporte vídeo e áudio,
para identificação de patologias previamente existentes (8).
Nas fendas que fossem ser detectadas eram colocadas marcas mecânicas/fissurómetros para
aferir a eventual evolução da abertura das mesmas durante a execução dos trabalhos. Este
procedimento foi seguido sempre que fossem detectadas novas fendas nas estruturas
adjacentes existentes.
9.8 Leitura dos equipamentos instalados
9.8.1 Equipamento
Leitura.
Inclinómetros verticais.
o Sonda inclinométrica (SISGEO S241SH3000).
103
o Roldana com cabo inclinómetrico de 6 condutores com 50m de
comprimento (marcas de leitura afastadas de 0,50m).
o Unidade de leitura (SISGEO Nadir).
Células de carga.
o Leitura directa ou com binóculos.
Piezómetros.
o Unidade de leitura (Sonda piezométrica).
De tratamento de dados.
Computador.
Software de análise de resultados.
9.8.2 Processos de execução de leitura
9.8.2.1 Inclinómetros verticais
Colocação: A colocação compreendeu a introdução e orientação da sonda inclinómetrica
dentro da calha inclinómetrica, citando (3).
O torpedo tinha cerca de 28mm de diâmetro sendo do tipo deslizante, percorrendo a calha de
baixo para cima durante a execução das leituras. O sensor (servo – acelerómetro biaxial) era
guiado por rodas auto-alinháveis que mantinham o instrumento posicionado no centro do tubo.
A distância entre rodas (L) era de 0,5m, o correspondente à distância entre duas leituras
consecutivas, podendo essa distância ser também de 1,0m, ou seja, como resultado final
obtinha-se leituras de 0,5 em 0,5 m.
A sonda depois de devidamente enroscada ao cabo era introduzida nos chanfros da calha,
fazendo coincidir as rodas com a direcção esperada da deformação.
Após a introdução do torpedo na calha, fazia-se descer cuidadosamente, até se atingir a
profundidade definida para se iniciar a leitura.
Leitura: Depois de devidamente ligada a caixa de leitura, conectava-se através de um cabo de
seis condutores, a caixa ao cabo inclinométrico.
A unidade de leitura era do tipo automático sendo as leituras registadas na memória interna ao
accionar-se um botão.
De seguida deixava-se o torpedo durante 5 a 10 minutos no fundo do furo para que as
diferenças de temperatura entre a superfície e o fundo do furo não afectassem a estabilidade
das leituras.
104
Após esta operação, realizava-se a primeira leitura correspondente ao fundo do furo. Esta era
efectuada através de um clique num botão que estava ligado a uma unidade de leitura, ficando
armazenada na sua memória interna. De seguida, puxava-se o cabo para a marca
correspondente à leitura seguinte, cerca de 0,5 m acima, procedendo-se da mesma forma até
se atingir a superfície.
Depois de realizada a última leitura retirava-se o torpedo, rodava-se 180º, e introduzia-se de
novo a sonda na calha, repetindo o processo descrito anteriormente, para efectuar a leitura na
direcção perpendicular.
Tratamento dos dados
Os dados armazenados na caixa de leitura, eram transferidos para um computador através de
um cabo. Estes dados eram depois tratados por um software específico (G-Tilt), apresentando-
se como resultado final um gráfico em que eram projectados os deslocamentos da calha em
mm ao longo do tempo.
9.8.2.2 Células de carga
Leitura: Geralmente de leitura directa, quando este processo não era possível, devido à altura
de escavação, as células eram lidas com recurso a binóculos – Células de carga hidráulicas.
Atender a que a leitura mais fidedigna de células de carga seria pela manhã, especialmente em
dias de Verão, pois o pré-esforço dos cabos perde carga com o aumento da temperatura.
Tratamento de dados: Os dados eram lançados num computador e tratados apresentando-se
como resultado final um gráfico final onde eram projectadas as variações de carga da
ancoragem ao longo do tempo (3).
Em baixo, apresenta-se a evolução da carga de Célula CC1, instalada na zona A2, no 1º nível,
junto ao Metro, mostra-se pela figura 58, que a variação da carga não é muito significativa, não
descendo abaixo da carga de serviço, denotar mais uma vez que a variação da carga pode
dever-se à altura do dia em que feita a leitura e a temperatura ambiente desse mesmo dia. Não
houve igualmente grande variação de tensão. Realçar ainda, as perdas de carga instantâneas
logo após ter sido colocada em serviço.
105
Figura 58 – Variação de carga, em KN, da célula de carga 1, ao longo do tempo
9.8.2.3 Piezómetros
Leitura: A sonda tinha cerca de 10mm de diâmetro e estava ligada a uma fita graduada em mm
que era introduzida no interior do tubo piezómetrico e, produzia um sinal sonoro ao atingir a
superfície da água (3).
Tratamento de dados: Os dados registados eram lançados num computador, sendo depois
apresentados sob a forma de gráfico, em que era projectada o nível freático ao longo do tempo.
Como exemplo, apresenta-se na figura 59 relativa ao piezómetro 5, na zona TD1, junto ao
Metro. De realçar, o rebaixamento do nível freático a partir de Agosto até fim de Setembro,
período em que a pluviosidade foi quase nula.
Figura 59 – Variação da cota de nível de água no piezómetro 5, em metros, ao longo do tempo
As últimas leituras, apresentadas no gráfico acima dizem respeito ao período de escavação,
denotando-se pelo aumento da frequência das leituras, que passam de semanais para
bissemanais.
106
9.8.3 Periodicidade das leituras
Foram realizadas leituras após a instalação de cada aparelho para definir uma leitura inicial
estabilizada (zeragem) que servia de base de referência. A leitura inicial era obtida através da
média de pelo menos três leituras efectuadas em dias distintos, antes do início dos trabalhos.
Os equipamentos eram medidos com a seguinte periodicidade:
Semanal ou bissemanal – antes do início dos trabalhos.
Semanal - durante a execução da parede moldada.
Bissemanais – durante toda a fase de escavação.
Semanais – até se concluir a estrutura enterrada.
Bimensais – até três meses após a finalização da execução dos toscos da obra.
Estas frequências apresentadas foram em casos pontuais alteradas, em função da análise dos
resultados obtidos no decorrer da obra, após discussão com a Fiscalização.
9.8.4 Níveis da alerta
Estavam definidos para cada inclinómetro vertical diferentes valores de alerta e alarme para as
várias fases de escavação, expressos em milímetros. Existem 6 inclinómetros do lado do Metro
e 4 inclinómetros do lado oposto, junto à estrada – Av. Padre Cruz (3).
Inclinómetro 1 (afastado 8.0m da parede METRO).
Nível Cota +80.0 Cota +70.0
Fase Alerta Alarme Alerta Alarme
1ºNível Escavação 2 3 2 3
2ºNível Escavação 2 3 2 3
3ºNível Escavação 3 5 5 8
Nível final Escavação 7 10 8 12
Tabela 7 – Deslocamentos admissíveis, em mm do inclinómetro vertical 1
Inclinómetro 2 (afastado de 14.0m da Parede METRO).
Nível Cota +80.0 Cota +70.0
Fase Alerta Alarme Alerta Alarme
1ºNível Escavação 2 3 2 3
2ºNível Escavação 2 3 2 4
3ºNível Escavação 2 3 3 4
4ºNível Escavação 4 6 5 7
Nível final Escavação 6 10 6 10
Tabela 8 – Deslocamentos admissíveis, em mm do inclinómetro vertical 2
107
Inclinómetro 3,4,5,6 (afastados de 4.0m da parede METRO).
Nível Cota +80.0 Cota +70.0
Fase Alerta Alarme Alerta Alarme
1ºNível Escavação 2 3 2 3
2ºNível Escavação 4 6 3 5
Nível final Escavação 3 4 10 15
Tabela 9 – Deslocamentos admissíveis, em mm dos inclinómetros verticais 3, 4, 5 e 6
Inclinómetro 7 (afastado de 3.0m da Parede PADRE CRUZ).
Nível Cota +80.0 Cota +70.0
Fase Alerta Alarme Alerta Alarme
1ºNível Escavação 2 3 2 3
2ºNível Escavação 4 7 2 3
Nível final Escavação 6 9 9 14
Tabela 10 – Deslocamentos admissíveis, em mm do inclinómetro vertical
Inclinómetros 8 e 9 (afastado de 3.0m da Parede PADRE CRUZ).
Nível Cota +80.0 Cota +70.0
Fase Alerta Alarme Alerta Alarme
1ºNível Escavação 2 3 2 3
2ºNível Escavação 4 6 4 5
Nível final Escavação 7 11 14 21
Tabela 11 – Deslocamentos admissíveis, em mm dos inclinómetros verticais 8 e 9
Inclinómetro 10 (afastado de 3.0m da Parede PADRE CRUZ).
Nível Cota +80.0 Cota +70.0
Fase Alerta Alarme Alerta Alarme
1ºNível Escavação 2 3 2 3
2ºNível Escavação 2 3 3 4
3ºNível Escavação 3 4 7 11
Nível final Escavação 11 17 14 21
Tabela 12 – Deslocamentos admissíveis, em mm do inclinómetro vertical 10
108
9.9 Resultados da instrumentação Os resultados da instrumentação foram no cômputo geral muito satisfatórios, ao nível da
contenção periférica, na fase de execução da parede e da escavação. A solução era muito
robusta, cerca de 60 cm de espessura da parede moldada, com ficha de cerca de 8m no
estrato competente, terreno Miocénico (argilas duras) com mais de 60 pancadas SPT e com
um conservador sistema de travamento, através da lajes das caves (‘top-down’). O
procedimento compreendeu a execução prévia da laje do piso -1 (após a completa execução
da cortina), posteriormente a laje do piso -2, e de seguida a laje térrea do piso -4, e por fim, a
laje do -3. Não houve deslocamentos significativos, apresenta-se abaixo um relatório de
instrumentação do inclinómetro 4 instalado na face da contenção contígua ao Metro, no fim da
escavação do piso -4. Neste inclinómetro, o critério de alarme seria aos 4 mm à cota +80m,
valor não atingido e que podia ser considerado como muito rigoroso por parte do projectista,
sendo o terreno da cota de topo, de menor qualidade, e mais susceptível à descompressão. Os
deslocamentos ao longo da parede, ao longo da execução da parede e da escavação, ficarão
abaixo dos considerados admissíveis pelo dono de obra. Comentar que o sistema de execução
da escavação ‘top down’ era um sistema mais moroso do que efectuar a escavação completa.
O facto de se executar previamente as lajes, incluindo todos os processos de cofragem e
descofragem, e período de cura das lajes fazem aumentar muito a duração da escavação.
Quantificando, o período de escavação durou mais de 3 meses.
Em baixo, apresenta-se na figura 62, os deslocamentos da calha em mm ao longo do tempo,
respeitantes ao inclinómetro 4, na zona TD1 junto ao metro. Analisando o resultado obtido
nesta figura, denota-se que a escavação nesta zona no final de Setembro (última leitura), já
estava totalmente completa até ao piso -4, e repare-se que o deslocamento máximo não atingiu
os 4 mm. Isto traduz um resultado satisfatório, podendo-se ponderar numa optimização da
solução dos travamentos.
Atendendo ao decorrer satisfatório dos trabalhos de contenção periférica, que apesar das
poucas excepções de barretas, em que os sobreconsumos de betão ultrapassaram os 50%,
que pudessem aí redundar em deslocamentos excessivos a verificar nos inclinómetros
verticais, esse cenário não se verificou e todos os deslocamentos verificados durante a
execução da contenção e da escavação mantiveram-se abaixo dos limites admissíveis, o que
denota uma boa escolha de solução e processo construtivo.
Os casos em que os deslocamentos se aproximaram mais dos limites admissíveis de
deslocamentos, verificaram-se nas zonas ligeiramente abaixo do muro-guia e em zonas que
intersectavam condutas desactivadas, sendo este resultado explicado pela descompressão do
terreno aí verificado previamente e em que a eficácia das lamas bentoníticas não consegue ser
a melhor.
109
È apresentado nas páginas seguintes, a análise dos inclinómetros mais condicionantes, com
dados cumulativos, desde o início da execução da cortina até ao fim da escavação, no piso -4.
Os valores aqui transmitidos possibilitam assim analisar todo o histórico de deslocamentos
verificado nos terrenos adjacentes à contenção em parede moldada e a infra-estrutura do
Metropolitano adjacente.
No inclinómetro 1, junto ao viaduto de acesso à Estação, situado na zona A5, podiam advir
problemas devido ao facto da solução adoptada como travamento da contenção ter recaído na
utilização de ancoragens. Apesar de o bolbo de selagem das ancoragens ficar selado longe da
superfície de deslizamento, devido à difícil previsão, podiam ocorrer importantes
deslocamentos em relação á solução de travamento utilizando as próprias lajes dos pisos
subterrâneos. Mas esse facto não ocorreu, permanecendo os deslocamentos abaixo dos 5 mm,
considerando-se os resultados satisfatórios.
Figura 60 – Perfil de deslocamentos horizontais da cortina de contenção, inclinómetro 1, na zona A5 (viaduto do Metro). Deslocamentos acumulados e relativos
110
No inclinómetro 2, ver figura 61, colocado na zona A2, instalado fora da zona designada para a
obra, a motivação era a mesma que para o inclinómetro 1, a relativa proximidade das
ancoragens com o viaduto, também os deslocamentos foram diminutos, correndo os trabalhos
de acordo com o expectável.
Figura 61 - Perfil de deslocamentos horizontais da cortina de contenção, inclinómetro 2, na zona TD2 (estação de Metro, fora do perímetro da obra). Deslocamentos acumulados e relativos
111
O inclinómetro 4, ver figura 62, na zona TD1, tal como já explicitado acima estava situado na
zona mais condicionante, pois era uma zona defronte da Estação de Metro, e que corroboraria
todos os pressupostos de projecto, pois este foi realizado especialmente com a condicionante
deste.As tolerâncias foram respeitadas e todos os trabalhos decorreram dentro da
normalidade.
Figura 62 – Perfil de deslocamentos horizontais da cortina de contenção, inclinómetro 4, na zona TD1 (adjacente á estação, junto à parede moldada). Deslocamentos acumulados e relativos
112
Em seguida, apresenta-se o inclinómetro 8, ver figura 63, situado no alçado contrário ao da
Estação do Metro, zona TD3, as leituras neste alçado eram cerca de metade das efectuadas
no alçado da Estação. Aqui neste inclinómetro ocorreu uma avaria no inclinómetro, com a
cabeça deste danificado, atestando-se isso com um deslocamento excessivo no topo do furo,
com cerca de 17mm, sendo este valor considerado inverosímil pois não se deveu ao
deslocamento efectivo do terreno.A partir de profundidades inferiores os deslocamentos
permaneceram baixos.
Figura 63 – Perfil de deslocamentos horizontais da cortina de contenção, inclinómetro 8, na zona TD3 (adjacente á Av. Pe. Cruz, junto à parede moldada). Deslocamentos acumulados e relativos
113
Por último é analisado o inclinómetro 10, ver figura 64, situado junto da zona A3, lado Oeste,
local onde as ancoragens apresentaram diversos problemas, com número excessivo de
reinjecções e posterior tensionamento dos cabos na correcta tensão de serviço. De facto, o
terreno experimentou um deslocamento já significativo aos 8m de profundidade, cerca de 5mm,
em parte decorrente da existência de uma conduta desactivada, que acarretou a
descompressão do terreno. Como conclusão, a solução adoptada revelou-se adequada, talvez
até podendo ser considerada conservada, mas que atendendo às inúmeras condicionantes
revelou-se acertada, com excepções de alguns casos pontuais.
Figura 64 - Perfil de deslocamentos horizontais da cortina de contenção, inclinómetro 10, na zona A5
(adjacente á Av. Pe. Cruz – lado Oeste). Deslocamentos acumulados e relativos
115
9.10 Custos do plano de instrumentação e observação
A orçamentação dos custos do plano de instrumentação e observação têm os seguintes
pressupostos (7): representava o fornecimento e assentamento de todos os materiais e a
execução global dos trabalhos. Incluía o fornecimento e instalação de todos os aparelhos,
medição e manutenção.
Tubos inclinométricos no terreno: eram 10 unidades, perfazendo 202 ml, com custo
unitário de 69€ por unidade, totalizando 13.938€.
Tampas de protecção: eram 10 unidades, com custo unitário de 92€, totalizando 920€.
Células de carga em ancoragens: eram 11 unidades, com um custo unitário de 1104€,
totalizando 12.144€.
Leituras por campanha dos inclinómetros, piezómetros e células de carga: eram 20
campanhas, com 184 € por campanha, totalizando 3680€. O número de campanhas
apresentado era meramente uma previsão, pois a sua periodicidade pode ser variável,
conforme se encontravam resultados anómalos nas campanhas e dependia também do
tempo efectivo do processo de execução das paredes de contenção e da escavação
geral.
Atendendo aos custos da instrumentação, estes representaram cerca de 6,9% dos custos
totais dos trabalhos de fundações. É uma percentagem plausível de ser investida em
instrumentação tendo em conta as inúmeras condicionantes vizinhas desta obra, servindo
assim a instrumentação para atestar a validade da solução e processo construtiva adoptada.
116
10.Considerações finais
10.1 Introdução Após a execução desta dissertação, pode-se concluir que os objectivos foram conseguidos.
Como demonstrado no resumo e na introdução, a intenção não passava por realizar o estudo
exaustivo do comportamento ao nível de projecto, da cortina de contenção. O objectivo não
passava pela realização da modelação da cortina e daí retirar a previsão dos seus
deslocamentos, e posteriormente, realizar uma análise comparativa destes resultados com os
obtidos através do plano de instrumentação e observação. Os objectivos desta dissertação,
embora no capítulo 4 fez-se nota breve da previsão de deslocamentos de cortinas em meio
urbano, eram complementares aos anteriormente apresentados. Os objectivos principais eram
obter uma melhoria de conhecimentos ao nível prático de processos construtivos complexos,
com grande variabilidade e diversas particularidades, estando sempre em concomitância com o
caso de estudo apresentado. A realização desta dissertação, e a montante, do estágio
efectuado, revestiu-se de elevada importância, pois permitiu fazer uma aproximação ao
mercado laboral e ao ambiente de obra. Permitiu assim atenuar o desfasamento existente entre
o ambiente académico e o encontrado na vida laboral. Ao longo da tese, pode-se considerar
que esteja, em certa medida muito descritiva, ao nível da apresentação dos processos e das
suas particularidades.
Como apresentado nos primeiros capítulos, um conhecimento ganho com este trabalho foi ao
nível da gestão e direcção de obra. Possibilitou assimilar a função exercida pelo engenheiro de
obra, que é fundamentalmente de gestão, e quais os trabalhos executados por ele. Destaque
também para as noções de planeamento, orçamentação e facturação destes tipos de
trabalhos, e todo o tipo de interdependências presentes em obra.
Os principais problemas deste tipo de obras são talvez as suas condicionantes, especialmente,
quando existe uma interface do Metro a poucos metros de distância da futura contenção
(estrutura extremamente sensível). Existiu, por parte do Metro, uma grande rigidez ao nível dos
deslocamentos admissíveis da cortina adjacente, sendo compreensível essa preocupação de
modo a não afectar o normal funcionamento da infra-estrutura.
A solução técnica era a mais indicada para o cenário geológico – geotécnico ocorrente,
constatando-se que o processo construtivo das paredes moldadas não experimentou
deslocamentos significativos.
O cenário geológico era de relativa heterogeneidade. Com excepção de alguns estratos,
classificados de aluvião, compreendendo areias siltosas, que levaram a aumentos de consumo
de betão aquando da betonagem das estacas e das paredes, e dificuldades na reinjecção dos
bolbos de selagem de uma ou outra ancoragem, o terreno não levou a mudanças substanciais
nos processos e faseamentos construtivos. De realçar a exigência impreterível de respeitar
tanto os processos como os faseamentos construtivos, pois como descrito no capítulo relativo
117
às ancoragens, houve um par de ancoragens em que não se procedeu à lavagem ou
impermeabilização do furo, levando a que durante o puxe não se conseguisse atingir a tensão
de pré-esforço pré-determinada para aquelas ancoragens.
Constatar também o papel da instrumentação em obra, em que esta tinha um papel auxiliar ou
discreto durante a normal execução dos trabalhos, pois a sua função era essencialmente
atestar que os procedimentos e faseamentos adoptados eram correctos, e não teve que haver
uma análise muito exaustiva dos seus resultados, pois estes demonstraram que os trabalhos
decorriam de modo correcto. A instrumentação funcionava como uma segurança na execução
dos trabalhos e defesa para dirimir argumentos em eventuais conflitos com proprietários de
infra-estruturas vizinhas aquando da execução da obra.
Pode-se concluir que ao nível dos rendimentos dos processos e, consequentemente, dos
custos existiam ainda boas margens para actuar, existem prolongados tempos de paragem em
obra, principalmente nos períodos de espera do betão, existindo alguma descoordenação a
este nível, tanto havia escassez como havia excesso de oferta de betoneiras à porta do
estaleiro. Este factor levou o empreiteiro a pagar horas extraordinárias adicionais, aos
trabalhadores sem isenção de horário, que eram todos com excepção dos encarregados. Era
especialmente gravoso em actividades críticas, como era a contenção periférica que era uma
actividade precedente da estrutura principal, no sistema de „top down‟. Era essencial em obra
melhorar a coordenação com as inúmeras subempreitadas, podendo isso redundar em
significativos ganhos de tempo.
118
10.2 Desenvolvimentos futuros
Ao nível de desenvolvimentos futuros deste caso de estudo, podia-se efectuar as análises que
ficaram fora do âmbito dos objectivos desta dissertação, tais como:
Realizar a análise do plano de instrumentação, ao nível das marcas topográficas e de
superfície, e também dos alvos e prismas topográficos. Este trabalho foi executado por
uma empresa externa à Mota-Engil, e em que não houve hipótese de obtenção dos
resultados
Efectuar a modelação, através de software que permitisse uma análise em termos de
tensões - deformações, do comportamento da cortina de contenção em parede
moldada, tendo em conta, os seguintes pormenores:
o Obter uma previsão dos deslocamentos horizontais da cortina e, com estes
resultados controlar o potencial acréscimo de esforços horizontais nas
estacas durante a escavação, que fornecem o apoio vertical às lajes de
travamento da cortina
o Análise de riscos: Controlar ou prever os danos em elementos não
estruturais, tais como panos de alvenaria, pavimento térreo, etc. Esta
preocupação justifica-se com o facto de a escavação dos pisos
subterrâneos se proceder ao mesmo tempo que a super estrutura. Neste
ponto, os parâmetros a avaliar são a deformação angular e extensão
horizontal máxima (Critério de Burland)
o Realizar uma análise do rebaixamento do nível freático
o Modelação e análise das estruturas e infra-estruturas adjacentes, embora
não sejam construções antigas, é imperioso analisar a seu comportamento
com a execução da escavação adjacente, em particular da estação do
Metro do Campo Grande.
119
11.Bibliografia
1. Guerra Martins, João. Gestão e direcção de obra - Série gestão e coordenação. 2008.
2. Tecnasol. Relatório Geológico Geotécnico - Escritórios do Sporting. 2000.
3. Quadrante. Projecto de Escavação e Contenção periférica - Memória Descritiva e
Justificativa - Interface Campo Grande. 2011.
4. SA, Metropolitano de Lisboa. Interferência de terceiros em Estruturas ML em exploração.
2010.
5. Fernandes, M. Matos. Movimentos associados a estruturas suportados por estruturas de
contenção flexíveis. 1983.
6. de Brito, Jorge. A perspectiva de um engenheiro de estruturas sobre as construções
enterradas.
7. Mota Engil SA. Proposta de Orçamento Fundações - Interface do Campo Grande. 2011.
8. Associados, AFA. Condições Técnicas Especiais de Movimento de Terras - Processo de
14. Sousa, Nuno. Desenvolvimento de ferramentas de projecto de estruturas de suporte
flexíveis. 2008.
15. SA, Mota Engil. Procedimento Operacional de Paredes Moldadas - Interface do Campo
Grande. 2011.
16. CEN. Eurocódigo 8 - Anexo relativo a estacas moldadas.
17. de Brito, Mateus. Proposta de Normas de Escavação e Contenção Periférica do Grupo de
Trabalho de Geotecnia. 1998.
18. Xavier, Baldomiro. Execução de cortinas de contenção em meio urbano.
19. SA, Mota Engil. Procedimento Operacional de Ancoragens Provisórias - Interface do Campo
Grande. 2011.
120
20. SA, Mota Engil. Procedimento Operacional de Instrumentação - Interface do Campo
Grande. 2011.
21. SA, Mota Engil. Procedimento Operacional de Micro-estacas - Interface do Campo Grande.
2011.
22. Pimentel, Vitor. Gestão Técnica de Obra, Engexpor.
23. Conceição, Miguel et al. Estação 24 de Agosto do Metro do Porto - Influência de aspectos
executivos no comportamento da escavação. Congresso Nacional de Geotecnia. 2006.
24. Peck, Terzaghi e. Soil Mechanics in engineering practice. s.l. : John Wiley & Sons, 1967.
121
12.Anexos
117
Figura Anexo 1 – Plano de controlo de execução de ancoragens injectadas (1/2), de acordo com (19).
118
Figura Anexo 2 – Plano de controlo de execução de ancoragens injectadas (2/2), de acordo com (19).
119
Figura Anexo 3 – Ficha de registo das ancoragens executadas, de acordo com (19).
120
Figura Anexo 4 – Ficha de controlo de qualidade das caldas de cimento, de acordo com (19).
121
Figura Anexo 5 – Máquina de furação das ancoragens (Klemm KR 805-1), de acordo com (19).
122
Figura Anexo 6 – Curva tensão-deformação de cordão de aço pré-esforço de 7 fios (tensão de cedência≈250KN), de acordo com (19).
123
Figura Anexo 7 – Características técnicas do macaco hidráulico DYWIDAG (puxe das ancoragens), de acordo com (19).
124
Figura Anexo 8 – Características técnicas do equipamento de furação de estacas (Soilmec SR-60), de acordo com (10).
125
Figura Anexo 9 – Características técnicas do equipamento de furação de estacas (Soilmec SR-60), de
acordo com (10).
126
Figura Anexo 10 – Ficha de controlo das lamas bentoníticas, de acordo com (10) e (15).
127
Figura Anexo 11 – Ficha de registo de execução da parede moldada, de acordo com (15).
128
Figura Anexo 12 – Ficha de controlo de ensaios das lamas bentoníticas, de acordo com (15).
129
Figura Anexo 13 – Características técnicas do equipamento de elevação e balde de maxilas (Liebherr HS 845), de acordo com (15).
130
Figura Anexo 14 – Ficha de registo de execução das micro estacas, de acordo com (21).
131
Figura Anexo 15 – Equipamento de execução das micro estacas (Casagrande C4), de acordo com (21).
132
Figura Anexo 16 – Características técnicas do equipamento micro estacas (Casagrande C4), de acordo com (21).
133
Figura Anexo 17 – Características técnicas do equipamento de mistura e injecção de calda de cimento em ancoragens, micro estacas e instrumentação (Clivio), de acordo com (19), (20) e (21).
134
Figura Anexo 18 – Ficha de registo de execução dos piezómetros de tubo aberto, de acordo com (20).
135
Figura Anexo 19 – Inclinómetro vertical C18: Características técnicas, de acordo com (20)
136
Figura Anexo 20 – Registo e controlo de qualidade da instalação de inclinómetros verticais, de acordo com (20).
137
Figura Anexo 21 – Nota técnica da estabilidade do furo de escavação com lamas bentoníticas (1/4), de acordo com (10).
138
Figura Anexo 22 – Nota técnica da estabilidade do furo de escavação com lamas bentoníticas (2/4), de acordo com (10).
139
Figura Anexo 23 – Nota técnica da estabilidade do furo de escavação com lamas bentoníticas (3/4), de acordo com (10).
140
Figura Anexo 24 – Nota técnica da estabilidade do furo de escavação com lamas bentoníticas (4/4), de acordo com (10).