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2º Seminário de Tecnologia das Construções – Parede Diafragma Belo Horizonte – MG Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais Programa de Graduação em Engenharia Civil PAREDE DIAFRAGMA Camila Rafaela Eustáchio Ferreira, Emilly Camille Eduardo, Fabiana Almeida Rocha, João Murilo Félix de Abreu, Juliana Bárbara Ribeiro Felisberto e Laís Fernanda Moreira de Moura. RESUMO Este artigo tem como objetivo apresentar as definições e características da estrutura de contenção “parede diafragma”, mostrando a metodologia de sua execução. Além de mostrar também o estudo de caso do metrô de São Paulo que para sua construção foi utilizado a parede diafragma como estrutura de contenção. 1. INTRODUÇÃO As paredes-diafragma são painéis de concreto, geralmente armado, pré-fabricados ou moldados in loco com a função de contenção em escavações de subsolo. Os painéis são executados por meio do preenchimento de trincheiras escavadas com o uso contínuo de lama polimérica ou bentonítica, cuja função é estabilizar as paredes de escavação e contrabalançar o empuxo causado pelo lençol freático no terreno. Para a escavação é empregado o equipamento clamshell hidráulico e/ou a hidrofresa. (ROMAN, 2013) Segundo a Geofix (2015) as paredes diafragmas podem ser utilizadas em elementos de contenção de água e terra (diafragmas rígidos), em escavações provisórias ou permanentes como vias, estações e galerias enterradas ou semienterradas, subsolos de edifícios, casas de bombas, turbinas ou reatores, em obras portuárias, barragens, diques e eclusas; em elementos impermeabilizantes (diafragmas plásticos), visando o controle da percolação de escavações em solos contaminados, diques, barragens, reservatórios; e em elementos de fundação (estacas Barrete), transmitindo cargas a camadas mais profundas. A parede diafragma tem como objetivo conter a água do lençol freático e consequentemente conter o solo, sendo executada em todo o perímetro da obra, variando espessura e profundidade. Sendo assim a parede diafragma é muito utilizada na maioria das vezes quando não conseguimos resolver o problema através de métodos tradicionais e principalmente em obras com subsolo e presença de água do lençol freático. (BARBOSA, 2003) 1.1 Objetivos Este trabalho tem o objetivo de mostrar como é feita a contenção do tipo parede diafragma e apresentar o estudo de caso da construção do metrô de São Paulo que foi utilizado essa contenção na sua construção. 2º Seminário de Tecnologia das Construções – Parede Diafragma Belo Horizonte – MG 2. METODOLOGIA PARA A EXECUÇÃO DA PAREDE DIAFRAGMA 2.1 Equipamentos e materiais Segundo Barbosa (2003) e Corsini (2013), para a execução da parede diafragma utilizamos os seguintes equipamentos e materiais: DIAFRAGMADORA: conjunto composto pela clamshell e guindaste principal, esse equipamento que irá escavar para executar a parede diafragma; CLAMSHELL: ferramenta de escavação, de formato retangular capaz de escavar as lamelas das paredes diafragma, podendo ser livremente suspensa ou acoplada às barras kelly (haste de metal que suporta e dirige a clamshell); HIDROFRESA: equipamento de perfuração que tem uma estrutura pesada, de aço, com dois discos de corte na parte inferior, o seu uso complementa a escavação feita com a clamshell. O acionamento hidráulico dos discos, com rotação em sentidos contrários, faz o corte do solo, viabilizado pela combinação com o empuxo vertical ligado ao peso da ferramenta. E utilizada principalmente em solos de alta resistência e quando deseja-se perfurar poços com mais de 100 m. ARMADURAS OU GAIOLAS: ferragens dos painéis previamente montados já com os rolete (são roletes de plásticos que servem para deslizar a gaiola dentro do painel escavado e também serve para cobrimento da armadura); PAINÉIS OU LAMELAS: componentes justapostos que são executados, em certa sequência, da superfície do terreno, possuindo juntas do tipo macho e fêmea; TUBO JUNTA OU CHAPA JUNTA: chapas ou tubos colocados nas extremidade dos painéis antes da concretagem e são retirados quando inicia a pega do concreto; CENTRAL DA LAMA BENTONÍTICA: Recipiente metálico para estocagem de lama bentonítica; LAMA BENTONÍTICA: mistura de água com a bentoníta em pó em proporções adequadas ao desenvolvimento do serviço; CAKE: película de lama bentonítica formada nas paredes da escavação através da penetração da lama nos seus vazios; TUBO TREMONHA: tubos metálicos de diversos comprimentos acoplados entre si, utilizados para a concretagem da parede diafragma; FUNIL: o funil metálico é colocado na parte superior do tubo tremonha para facilitar a aplicação do concreto; CONCRETO: o concreto terá que ter um consumo de cimento de 400 kg por metro cúbico de concreto, o fator água cimento deve estar entre os limites 0,5 e 0,6 e o slump poderá variar entre 18 e 24 cm, dependendo do diâmetro do tubo tremonha, e o agregado graúdo de diâmetro máximo de 20 mm, segundo a NBR 6122(1996); CHAPA ESPELHO: chapa de aço colocada do lado interno da parede diafragma a fim de 2º Seminário de Tecnologia das Construções – Parede Diafragma Belo Horizonte – MG melhorar as condições de acabamento e diminuir o overbreak (indica o excesso de concreto efetivamente utilizado em relação ao volume teórico. 2.2 Tipos de parede diafragma Existem três tipos de parede diafragma, são elas: parede diafragma “in loco”, parede diafragma pré-moldada e parede diafragma plástica. 2.2.1 Parede diafragma “in loco” As paredes diafragma moldadas “in loco” são formadas por painéis que se encaixam uns nos outros através de ranhuras laterais (o chamado sistema “macho-e- fêmea”). Os painéis têm dimensões variadas, e suas espessuras ficam entre 30 e 120 cm. Painéis menores são mais estáveis, necessitam de um tempo menor de escavação e concretagem, e são indicados para solos com baixa capacidade de suporte. (SEADI, LEDUR, 2011) Segundo Seadi e Ledur (2011) as etapas de execução da parede diafragma são: 1) execução de paredes-guias, morros em concreto armado que percorrem todo o contorno da parede; 2) retirada de terra de dentro dos painéis, escavação através de uma Diafragmadora até a altura desejada; 3) injeção de lama bentonítica, logo após a retirada de terra, permitindo a estabilidade do solo evitando desmoronamento; 4) colocação das chapas junta e instalação da armadura; 5) concretagem dos painéis, preenchimento dos painéis de baixo para cima, consequentemente expulsando a lama bentonítica, que volta para o reservatório; 6) Retirada das chapas junta. 2.2.2 Parede diafragma pré- moldada De acordo com a Fundesp (2016) os painéis pré-moldados podem ser de concreto armado ou protendido. E o painel pré-moldado permite um recobrimento menor de no mínimo 3cm e concreto com fck superior a 25 Mpa, sendo assim a resistência da parede diafragma pré-moldada é superior a moldada “in loco”. Na execução para garantir a estanqueidade das juntas a lamela escavada com lama estabilizante é preenchida com coulis (mistura de cimento, bentoníta e água), antes da colocação da placa pré-moldada. E após a colocação da placa o coulis preencherá o espaço entre as juntas, impedindo a passagem de água. (FUNDESP, 2016) 2.2.3 Parede diafragma plástica Segundo Anson (2001) citado por Barbosa (2003) existem dois processos construtivos da parede diafragma plástica, o primeiro é que a sua construção é igual a moldada “in loco”, sendo queno lugar do concreto tradicional é utilizado um conglomerado plástico criando uma estrutura impermeável com características mecânicas plásticas, porém mais deformável que o concreto armado. Já o segundo processo as paredes diafragmas plásticas são realizadas por meio da escavação e imediato preenchimento com lama-auto- endurecedora, composta por cimento, bentoníta e eventuais aditivos 2º Seminário de Tecnologia das Construções – Parede Diafragma Belo Horizonte – MG Figura 1: Parede diafragma “In Loco”. Fonte: Brasfond, 2016 Figura 2: Parede diafragma Pré-moldada. Fonte: Brasfond, 2016 2º Seminário de Tecnologia das Construções – Parede Diafragma Belo Horizonte – MG Figura 3: Parede diafragma Plástica. Fonte: Fundesp, 2016 3. ESTUDO DE CASO: Metrô de São Paulo Para finalizar o trabalho utilizamos os dados fornecidos por Kuguelle (2004) e analisamos a execução de paredes diafragmas na construção do metrô de São Paulo, obra essa que teve início em 29 de abril 1968 e que foi executada pela empresa Anson que é especializada em obras de fundação, serviços geotécnicos e recuperação de estruturas. O tipo de parede diafragma utilizado foi o moldado “in loco”, e o trecho compreende as estações: Conceição, Saúde, São Joaquim, Praça da Sé, República, Anhangabau, Fradique Coutinho, Paulista e Acesso Bianor. Para a execução das paredes diafragmas foi utilizado três métodos construtivos: 1) trincheira ou vala a céu aberto (VCA); 2) túnel mineiro (NATM) – método australiano; 3) mecanizado, máquina tuneladora (TBM). A vala a céu aberto foi o método mais utilizado na construção da linha1-azul. Nesse tipo de método construtivo utiliza-se uma contenção, nesse caso, foi utilizado a parede diafragma por permitir a redução do nível do terreno e aproveitando do subsolo. Método no qual causou impactos no meio urbano, como transtornos ao tráfego da cidade, ocupação de longas áreas ao longo do seu traçado e a desapropriação de vários imóveis. Em 1979 começou as mudanças, ao alterar as espessura da parede diafragma para 40 cm, que anteriormente era de 30 cm. E em 1982 começou a ser utilizado a parede diafragma do tipo concreto pré-moldado. Contudo foi utilizado também o método invertido que é a escavação da superfície para baixo (subsolo), que é executado rapidamente para poder liberar a utilização da superfície. 2º Seminário de Tecnologia das Construções – Parede Diafragma Belo Horizonte – MG Figura 4: Método cut and cover. Projeto do Metrô de São Paulo em1991. Fonte: Kuguelle, 2004 Figura 5: Escavação invertida, notar laje de teto - Metrô de São Paulo. Fonte: Kuguelle, 2004 2º Seminário de Tecnologia das Construções – Parede Diafragma Belo Horizonte – MG Figura 6: Túnel Tucuruvi - Metrô de São Paulo. Fonte: Kuguelle, 2004 4. CONCLUSÃO Com o trabalho apresentado chegamos à conclusão de que a parede diafragma é uma grande “ferramenta” na construção civil, possibilitando obras de grande porte, podendo chegar a grandes profundidades de contenção. Porém, deve-se ter um grande estudo preliminar, observando as características do solo, impactos causados no tráfego urbano no local da obra, entre outros fatores, além de uma grande fiscalização por parte do engenheiro responsável. Concluindo, percebemos que pelo preço elevado deste tipo de contenção, a sua utilização fica limitado a obras de grande porte, já que precisa-se se uma mão de obra especializada e equipamentos específicos, impossibilitando assim economicamente para obras menores. Ou seja a construção do metrô de São Paulo por ser uma obra de grande porte e estar localizada em área urbana com pouco espaço para executar as contenções, optou-se por utilizar a parede diafragma. 5. REFERÊNCIAS BARBOSA, Fabio Rodrigues Ferreira. Parede diafragma moldada in loco. Trabalho de conclusão de curso. São Paulo. 2003. BRASFOND, Fundações Especiais. Paredes diafragma. Disponível em: http://www.brasfond.com.br/fundacoes/pdiafragma.html. Acesso em: 24 maio. 2016. CORSINI, Rodinei. Fundações e contenções. Infraestrutura Urbana. Edição 34. Jan/2013. Disponível em: http://infraestruturaurbana.pini.com.br/solucoes- tecnicas/34/2-escavacao-com-hidrofresa-302623-1.aspx. Acesso em: 28 abril 2016. 2º Seminário de Tecnologia das Construções – Parede Diafragma Belo Horizonte – MG FUNDESP. Parede de diafragma plástica. Disponível em: http://www.fundesp.com.br/2009/paredesdiafragma_plast.html. Acesso em: 24 maio. 2016. FUNDESP. Parede de diafragma pré-moldada. Disponível em: http://www.fundesp.com.br/2009/paredesdiafragma_pre.html. Acesso em: 28 abril 2016. GEOFIX. Parede diafragma com clamshell e/ou hidrofresa. In: Serviços especiais de fundações. São Paulo. 2015. P.16-17. KUGUELLE, Alexandre Bocchio. Métodos construtivos no sistema metroviário de São Paulo-ênfase para o método da couraça- shields. Orientador: Innocente, Érico Francisco. São Paulo. Universidade Anhembi Morumbi (2004). LEDUR, Adriano; SEADI, Maria Lourdes Brizuela de. Parede diafragmas moldadas in loco: etapas de execução. Eso. 23 Junho.2011. Disponível em: http://www.ufrgs.br/eso/content/?p=558. Acesso em: 28 abril 2016. ROMAN, Rafael Roberto. Métodos para construção de parede-diafragma: clamshell e hidrofresa. Programa de Educação Tutorial do Curso de Engenharia Civil-UFSC. 25 nov. 2013. Disponível em: http://pet.ecv.ufsc.br/2013/11/metodos-para-construcao-de-parede-diafragma- clamshell-e-hidrofresa/. Acesso em: 28 de abril 2016.