APLICAÇÃO DE VERGALHÕES DE FIBRA DE VIDRO NO GRAMPEAMENTO DA FRENTE DE ESCAVAÇÃO DE TÚNEIS EM MACIÇO

CATEGORIA: ÁREA: CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA

INSTITUIÇÃO: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO INSTITUTO MAUÁ DE TECNOLOGIA

AUTOR(ES): MARIA JULIA IBIDI LIMONGI FRANÇA, GUSTAVO PAGLIARI VALÉRIO DOS SANTOS, LEONARDO DEMETRIO

ORIENTADOR(ES): FERNANDO LUIZ LAVOIE ORIENTADOR(ES): COLABORADOR(ES): ENG CASSIO MOURA, JAIRO PASCOAL

1. Resumo

Dos procedimentos usuais de contenção de maciços terrosos, elegeu-se para estudo aprofundado a aplicação da técnica de solo grampeado como sistema de contenção na frente de escavação de túneis pelo método NATM. Dentro de tal sistema, o uso tradicional de grampos de aço foi posto em análise comparativa com o uso de vergalhões de fibra de vidro, e através de estudo teórico e ensaios laboratoriais serão investigadas e atestadas suas respectivas vantagens e desvantagens.

2. Introdução

A partir de um estudo inicial, verificaram-se opções usuais de sistemas de contenção de maciços terrosos na construção civil e suas respectivas vantagens. Dentre os tipos analisados, selecionou-se a técnica de solos grampeados para aprofundar o estudo. Tal método baseia-se no reforço do solo através da inclusão de grampos, que podem ser barras de aço, barras sintéticas, microestacas ou estacas. Estes elementos incrementam a capacidade do maciço de resistir às solicitações. Os grampos são instalados horizontalmente ou com certa inclinação vertical, de forma a introduzir esforços resistentes em adição aos naturais do maciço. Os vergalhões podem ser constituídos de diversos materiais, como o aço, a fibra de carbono e a fibra de vidro, a qual será apresentada quanto à sua aplicação na pregagem da frente de escavação de túneis, bem como seu processo de fabricação e as vantagens apresentadas em relação aos vergalhões de aço, levando em consideração suas respectivas propriedades físicas e econômicas.

3. Objetivos

Estudar o comportamento e propriedades da fibra de vidro quanto a sua aplicação como elemento de reforço no sistema de contenção de maciços terrosos em frentes de escavações de túneis na forma de vergalhões, bem como apresentar as vantagens do material com relação ao aço para as mesmas aplicações quanto à sua resistência e seu custo benefício.

4. Metodologia

O desenvolvimento do trabalho dá-se através de pesquisas bibliográficas de autores e obras consagrados no meio técnico, e execução de ensaios laboratoriais com o vergalhão de fibra de vidro para coleta de dados a partir de resultados teóricos e práticos, além de analisar aplicações do material em casos reais documentados e em atual execução para posterior compilação das informações obtidas.

5. Desenvolvimento

O NATM é um método de escavação de túneis baseado no método austríaco ATM que viria a retificar problemas anteriormente apresentados. O método é bastante flexível, e com os recursos atualmente disponíveis, é possível escavar qualquer tipo de solo com segurança. No Brasil, pode-se mencionar como exemplo de aplicação do método NATM a construção da Rodovia dos Imigrantes. O projeto da pista ascendente previu a execução de uma sucessão de túneis e viadutos, restringindo cortes que pudessem alterar o equilíbrio natural das encostas, o que tornou a construção de caminhos de serviço e acessos aos emboques dos túneis o ponto mais crítico das obras. Após pesquisas de novas técnicas e processos construtivos, introduziu-se o método no Brasil, o que representou um grande marco histórico para a abertura de túneis no país. As obras do novo Rodoanel foram executadas também segundo o método NATM, porém com vergalhões de fibra de vidro substituindo os tradicionais em aço. Tal escolha foi feita devido à sua praticidade na limpeza após a explosão da rocha, que geraria significativa redução no prazo de execução. Quanto ao material, a primeira vez que foram utilizados vergalhões de fibra de vidro para reforço na frente de escavação de túnel foi em 1895, nos túneis da linha ferroviária de alta velocidade que liga Roma a Florença, na seção conhecida como Florença-Arezzo. Tal região apresenta formações geológicas de baixa qualidade, que viriam a causar dificuldades consideráveis durante a construção. O túnel foi transformado em uma enorme construção experimental. Durante o experimento, foi estudada a interação entre a fibra e o solo, e o comportamento do material quando submetido a diferentes condições de tensão e deformação. Os resultados obtidos aumentaram significativamente o conhecimento a respeito do comportamento das tensões e deformações da frente de escavação, e confirmaram a eficácia da nova tecnologia no controle do comportamento das deformações.

6. Resultados

Preliminares Através do desenvolvimento do trabalho até o momento, possibilitou-se afirmar que a utilização de vergalhões de fibra de vidro como reforço em maciços terrosos, especialmente na frente de túneis, é viável. Apesar de os custos serem mais elevados em relação aos tradicionais vergalhões de aço, a redução de tempo obtido pela obra ao longo de seu período de execução (principalmente pelo fato de durante a limpeza, após a escavação do maciço, as barras de fibra serem facilmente cisalhadas pelo maquinário de escavação, eliminando a necessidade de rompê-las individualmente como no caso dos vergalhões de aço), bem como a praticidade de aplicação do material são de extremo benefício.

7. Fontes

Consultadas KOCHEN, Roberto. NATM – Túneis no Brasil pelo Método Austríaco. São Paulo: Geocompany, 2014. 42 slides, color. Disponível em: . Acesso em: 13 maio 2015. LUNARDI, Pietro. DESIGN AND CONSTRUCTION OF TUNNELS: Analysis of controlled deformation in rocks and soils (ADECO-RS). Milão: Springer, 2008. 587 p. SERRANO, Carlos Eduardo Andrade; MELRO, Fábio Caleffi de Assis; CUNHA, Gregório Amorim. Projeto e Construção de Túneis Através de Escavação Convencional - NATM. 2013. 154 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Civil, Instituto Mauá de Tecnologia, São Caetano do Sul, 2013.

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