COLUNA DE BRITA VIBROCOMPACTADA

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UNIVERSIDADE REGIONAL INTEGRADA DO ALTO URUGUAI E DAS MISSÕES 
CAMPUS SANTO ÂNGELO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
COLUNA DE BRITA VIBROCOMPACTADA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ana Luiza Giongo 
Katcher Jeanine Kist 
 
Curso: Engenharia Civil 
 
Professor: Boris Casanova Sokolovicz 
 
Disciplina: Obras de Terra 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Santo Ângelo, 05 de Novembro de 2019 
SUMÁRIO 
1. Introdução ….........................................................................................................2 
2. Conceito ..............................................................................................................4 
3. Aplicação ..............................................................................................................4 
4. Dimensionamento ..................................................................................................5 
5. Estudo de Caso .....................................................................................................7 
6. Referências Bibliográficas ...................................................................................7
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1. CONCEITO 
 
A vibro substituição é uma técnica de melhoramento de solo utilizando 
material granular. A construção da coluna de brita se dá a partir do preenchimento 
de solos de baixa resistência com brita. Esta técnica permite o tratamento de solos 
em profundidades de até 50 m. A introdução de um elemento de reforço (brita 
compactada) de características drenantes no solo permite alcançar o aumento da 
capacidade de carga, a redução de recalques, o aumento da velocidade de 
adensamento e o aumento da resistência ao cisalhamento. 
O resultado é um novo composto de solo (solo/tratamento) com 
características mecânicas melhoradas (E, φ, Su) que são considerados no cálculo 
dos recalques e estabilidade. 
As características do solo in situ, o diâmetro e malha das colunas de brita 
vibro compactada, bem como as propriedades geomecânicas das colunas irão 
determinar o fator de melhoramento do solo original. 
Em solos coesivos, suas as partículas não podem ser reorganizadas por 
impulsos de vibração por vibrocompactação. Porém um aumento considerável na 
capacidade de carga pode ser alcançado nestes solos pelo processo de colunas de 
brita. Através dessa técnica, colunas de brita são construídas por um vibrador de 
profundidade especialmente adaptado e equipado para esse processo. 
As colunas de brita têm maior resistência ao cisalhamento e rigidez em 
comparação ao solo circundante. Ao mesmo tempo, o solo circundante fornece 
apoio lateral para as colunas de brita e, assim, cria-se a interação coluna-solo. A 
Figura 1 abaixo mostra um esquema simplificado de uma coluna de brita. 
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Figura 1: Esquema simplificado de uma coluna de brita. 
 
Pode ser aplicada em diferentes situações como aterros rodo / ferroviários, 
galerias, silos/tanques, fundações superficiais, encontros de pontes, base de torres 
eólicas, centro de distribuição, galpões e armazéns e também na infraestrutura de 
obras aeroportuárias. 
Uma coluna de brita representa um procedimento de melhoramento de solos, 
não sendo um elemento de fundação nem uma fundação profunda. As fundações de 
uma obra a construir sobre um solo tratado com colunas de brita são sempre 
fundações diretas executadas por sapatas corridas, isoladas ou laje de 
ensoleiramento geral. O solo tratado com colunas de brita pode ainda servir de 
fundação de aterros sobre solos moles. 
O tratamento de uma grande área com colunas de brita requer sempre a 
adoção de uma distribuição uniforme em planta das mesmas, que é função dos 
objetivos a alcançar. Para esse padrão ser definido há que impor um espaçamento 
entre colunas bem como o tipo de distribuição. Normalmente são usadas 
distribuições em triângulo ou em quadrado e, mais raramente, em hexágono (mais 
difícil de implementar em obra), as três exemplificadas na Figura 2. Para cada uma 
das três diferentes distribuições, cada coluna pode assimilar-se a uma célula 
cilíndrica com um determinado raio (ou diâmetro) de influência, o qual é importante 
para quantificação da respectiva área de influência. A relação entre o diâmetro de 
influência de cada coluna de brita e o espaçamento entre elas assume valores iguais 
a 1.05, 1.13 e 1.29, para distribuições triangulares, quadradas e hexagonais, 
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respectivamente (Balaam e Poulos, 1983). 
 
 
Figura 2: Distribuição de colunas de brita em triângulo, quadrado e hexágono. 
 
3. APLICAÇÃO 
 
A técnica consiste na introdução de colunas de brita por vibrocompactação 
que penetram no solo, o método para tratamento de solos moles, que está sendo 
aplicado consiste na introdução de colunas de brita por vibrocompactação, através 
de equipamentos especiais desenvolvidos na Alemanha, que penetram no solo 
introduzindo uma coluna de brita vibrada, cuja compactação é controlada 
eletronicamente, com diâmetros que variam de 0,70 até 1,2 metros, conferindo a 
estabilidade necessária para a construção, com extraordinário ganho de eficiência, 
quando comparado com os processos convencionais. 
Como regra geral, as colunas de brita são executados com um vibrador a uma 
descarga mais baixa, uma câmara de descarga e um tubo de alimentação de 
extensão no topo. Graças ao tubo de alimentação e ao ar comprimido, a brita é 
empurrada para a extremidade. Para este equipamento especial existe uma 
estrutura de guia que permite o acionamento e eleva o vibrador. A brita cai depois 
para o orifício de saída. O vibrador cai então novamente sobre a brita, compacta-a 
e expande lateralmente contra o solo. A coluna gerada desta forma reúne as cargas 
essenciais a serem suportadas, conforme a Figura 3. 
 
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Figura 3: Equipamento executando colunas de brita. 
 
4. DIMENSIONAMENTO 
 
 O dimensionamento das colunas de brita depende da resistência do solo mole 
ao redor da coluna, do diâmetro da coluna e da malha a ser adotada. Dependendo 
do equipamento a ser utilizado e do solo circundante, as colunas de brita podem ser 
executadas com diâmetros entre 60 cm e 100 cm. As malhas podem ser quadradas 
ou triangulares, com espaçamentos entre as colunas de 1,40 m a 3 m, de acordo 
com o tipo de solo a ser tratado e a geometria da área a reforçar. 
Para avaliação dos solos melhorados com colunas de brita, o método de Priebe 
(1995) é o mais utilizado para estimativa de magnitude dos recalques. Esse método 
considera principalmente que a base da coluna de brita está assente em uma 
camada rígida e os recalques da coluna e do solo são iguais. 
Quando o conjunto solo-coluna é carregado, ocorre concentração de tensões nas 
colunas pelo efeito de maior rigidez das colunas, comparativamente ao solo mole 
circundante. Numa coluna, o material que constitui a brita não apresenta coesão 
interna, então, quando ela é carregada verticalmente, apresenta uma tendência de 
se expandir radialmente. Assim, o solo atua por um mecanismo de reação passiva 
contrária à brita pela tensão de confinamento. 
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A distribuição uniforme das colunas pela área de solo a tratar é essencial para 
alcançar um bom resultado quanto ao melhoramento do solo. Desse modo, Priebe 
apresenta um ábaco que permite expressar graficamente a relação entre o fator de 
redução dos recalques (fator de melhoramento do solo) e a razão de substituição 
de áreas (Ac/As; Ac= área das colunas e As= área do solo), conforme Figura 4. 
 
 
Figura 4: Ábaco, expressa graficamente a relação entre o fator de redução dos 
recalques. 
 
O dimensionamento adequado desta solução substitui com grandes 
vantagens os métodos convencionais de estabilização de solos moles. A primeira 
delas é expressiva redução no prazo da realização de obras desta natureza, uma 
vez que o processo permite a execução de até 200 metros de colunas, por 
equipamento, por turno. Isto significa o dobro de velocidade, quando comparado aos7 
 
métodos convencionais. Além disso, a execução de colunas de brita por 
vibrosubstituição proporciona grande aceleração dos recalques do terreno, previstos 
no projeto. 
A altíssima permeabilidade das colunas, as transforma em grandes drenos 
verticais, acelerando a expulsão da água existente no solo. Mais ainda, trata-se de 
um processo que respeita o meio ambiente pois a brita é um material mineral, 
natural e inerte. As colunas de brita também podem ser utilizadas, em muitos casos, 
como apoio para fundações diretas de futuras construções. 
 
5. ESTUDO DE CASO 
O controle de qualidade da execução é feito eletronicamente, em tempo real, do 
início ao fim, conferindo total transparência ao processo. Através dele, o cliente pode 
acompanhar a construção de cada coluna, sua profundidade final, o tempo de 
execução, a energia de compactação desenvolvida ao longo do corpo da coluna e o 
consumo e distribuição da brita, por meio de relatórios individuais. 
A tecnologia de vibrocompactação está sendo aplicada no Brasil, pela primeira 
vez, pela Craft - Keller na obra de um complexo siderúrgico no distrito industrial de 
Santa Cruz, no Rio de Janeiro, onde cerca de 400 mil metros de colunas de brita 
estão sendo executadas, para o tratamento dos solos moles. 
 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
The Design of Vibro Replacement. Ground Engineering. Priebe, H.J. 1995. 
 
KELLER, 2002: Catálogo Keller de Processos de Vibração Profunda dos Solos 
– Catálogo 10-02 PT. 
 
COSTA, P.M. (2005). Escavações escoradas em solos argilosos moles. Análise 
do comportamento considerando o efeito da consolidação. Dissertação de 
Mestrado em Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica na FEUP. Porto.