Cortina atirantada em concreto armado contém empuxos do solo

A cortina atirantada é um componente construtivo projetado em parâmetro vertical de taludes e paredes de escavações para conter esforços de empuxos do solo, impedindo o desabamento de encostas. O sistema é classificado como obra de infraestrutura e empregado, sobretudo, em construções rodoviárias e subsolos de edificações.

Os componentes da cortina atirantada consistem em painéis pressionados por tirantes contra as encostas. Por sua vez, os tirantes são instalados horizontalmente através dos painéis e ficam presos em um bulbo de calda de cimento no interior do solo, sendo posteriormente protendidos para imobilizar os painéis.

As cortinas podem ser confeccionadas com painéis de diversos tipos de materiais, como por placas de concreto armado, parede diafragma, estacas-pranchas, estacas-raiz e perfis metálicos intercalados por vigotas de madeira ou por concreto armado pré-moldado.

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De acordo com Carlos Eduardo Alexandre Peão, superintendente comercial da empresa Geosonda, as cortinas atirantadas em perfis metálicos são, em geral, de caráter provisório. “São utilizadas para escavação de subsolos de edifícios, conhecidas por contenções com perfis pranchados”, explica.

A cortina atirantada pode ser construída em qualquer posição do talude e somente nas faixas de terreno que apresentam maior instabilidade

Roberto Massaru Watanabe

Para a contenção em subsolos de edificações e taludes que excedam altura de 4 a 6 m, emprega-se a cortina de concreto armado atirantado. “A placa de concreto armado pode ser compreendida como a versão vertical de uma laje, com espessura geralmente entre 20 cm e 35 cm”, esclarece, ainda, Peão.

SEM LIMITE DE ALTURA

Em comparação com muros de arrimo ou de contenção, a cortina atirantada apresenta a vantagem de poder ser projetada independentemente da altura do talude. “Já os muros ficam mais espessos proporcionalmente à altura, chegando a espessuras proibitivas em taludes altos”, afirma Roberto Massaru Watanabe, engenheiro civil com experiência em projetos viários do estado de São Paulo.

Outro aspecto é que a cortina atirantada não requer fundações cravadas na parte baixa do talude. “Ela pode ser construída em qualquer altura do talude e somente nas faixas de terreno que apresentam maior instabilidade. As partes mais estáveis do talude, principalmente quando formadas por rochas, podem ficar sem nenhuma proteção”, revela Watanabe.

TIRANTES

Principais componentes da cortina atirantada, os tirantes são responsáveis por fazer a ligação entre o bulbo ancorado no interior do solo e o painel de contenção na parte externa da encosta. O aço do tirante é instalado no solo dentro de uma bainha que o protege contra a umidade. Para não encostarem na bainha e não se “embaralharem”, os tirantes são organizados por espaçadores. “Eles precisam ter um furo central, onde é introduzido o tubo de injeção”, descreve Watanabe.

Os tirantes variam entre monobarra (fio único de aço), cabo formado por vários fios e cordoalha (vários cabos). “A escolha entre esses tipos é feita em função da força de protensão necessária para que o painel exerça pressão suficiente e vença o empuxo passivo do maciço do talude”, orienta o engenheiro. A capacidade de carga dos tirantes disponíveis no mercado varia entre 150 kN a 1.200 kN. “Tirantes especiais podem ser executados, conforme o projeto, para atender a especificações particulares”, diz Peão. O material utilizado para confecção do tirante é o aço especial de alta capacidade.

EXECUÇÃO PASSO A PASSO

A primeira etapa para a execução da cortina atirantada consiste na perfuração da encosta com uma perfuratriz hidráulica em ângulo e profundidade determinados pelo projeto. “Depois, é introduzida a bainha e, nela, o conjunto formado pelo tirante, os espaçadores e o tubo de injeção”, conta Watanabe.

A injeção da calda de cimento avança, em pressão determinada pelo projeto, até o fundo da bainha, para formar o bulbo de ancoragem, e retorna envolvendo completamente o tirante. “Preparada em proporções próximas da razão de água-cimento de 0,5, a calda de cimento tem a função de proteger as partes de aço e promover a sua adesão com o solo local”, explana Peão.

Para garantir que os comprimentos de ancoragem estejam adequados às cargas do solo, é possível recorrer a ensaios que submetam os bulbos a carregamentos sequenciais, assegurando a sua capacidade de carga no subsolo local ou orientando a reduzir ou aumentar os comprimentos.

Tirantes especiais podem ser executados, conforme o projeto, para atender a especificações particulares

Carlos Eduardo Peão

Após a cura do bulbo e da concretagem, desforma e cura da placa de concreto armado, é feita a protensão dos tirantes. “Traciona-se os tirantes com macaco hidráulico especial até atingir a carga determinada pelo projeto. Depois, fixa-se a sua extremidade ao concreto armado por meio de porca ou cunhas”, pontua Watanabe.

Situada na extremidade externa, sobressaindo ao parâmetro da cortina, essa cabeça de ancoragem deve receber proteção contra corrosão, pois fica exposta à variação térmica, como a condensação de vapor de água e choques mecânicos, entre outros.

O projeto também deve contemplar canaletas, principalmente na crista da cortina atirantada, para drenar as águas superficiais e evitar erosões nos terrenos adjacentes. “O sistema de drenagem também deve prever caixas de passagem, bueiros, escadas de dissipação e demais elementos que conduzam as águas superficiais para o local de descarga adequado”, completa Peão.

Eventuais águas subterrâneas interceptadas pela contenção deverão ser captadas e conduzidas para a parte externa do maciço por meio de drenos horizontais profundos, sendo descarregadas nas canaletas do sistema superficial.

RESTRIÇÕES

Por exigir equipamentos sofisticados de perfuração, mão de obra especializada e protensão apropriada para cada tipo de tirante e dispositivos de fixação do cabo na cabeça específicos, a cortina atirantada apresenta custo elevado. Segundo Watanabe, é necessário ainda pagar royalties aos detentores da patente.

Além do custo, as condições do solo também podem restringir a aplicação do sistema. “Taludes instáveis formados por argila mole e forte presença de água podem requerer a necessidade de ajustes frequentes de modo que, havendo condições técnicas, é preferível o velho e tradicional muro de arrimo autoportante”, aponta Watanabe.

Taludes instáveis formados por argila mole e forte presença de água podem requerer a necessidade de ajustes frequentes de modo que, havendo condições técnicas, é preferível o velho e tradicional muro de arrimo autoportante

Roberto Massaru Watanabe

As características do interior do subsolo também podem inviabilizar a execução da cortina atirantada, como questões legais e construções adjacentes. “A obra encontra restrições onde não se permita a invasão do subsolo de vizinhos ou onde há obstáculos intransponíveis, como estruturas de túneis, metrôs, entre outros”, exemplifica Peão.

MANUTENÇÃO

A cortina atirantada requer inspeção periódica para avaliação do concreto e das cabeças dos tirantes. Além disso, o eventual sistema de drenagem profunda demanda lavagem dos drenos, enquanto o sistema superficial exige o desentupimento de canaletas e das caixas de passagem. “Dessa forma, evitam-se erosões danosas ao terreno vizinho e se garante vida duradoura à obra como um todo”, pontua Peão.

Ao longo do tempo, em solos arenosos e argilosos, a presença da água pode exigir ajustes de tensão de protensão (reprotensão) nos tirantes e recomposição das camadas de cimento (reinjeção) que protegem os cabos de aço.

“Os tirantes de fios e de cordoalha possuem um tubo central para a injeção da calda de cimento, enquanto tirantes tipo monobarra possuem esse mesmo tubo situado lateralmente à monobarra de aço. Esse tubo possui diversos furos com cerca de 8 mm de diâmetro que funciona como uma válvula. Espaçados entre 50 e 100 cm, esse conjunto de tubos pode ser lavado após uma injeção para,  depois de decorrido o tempo de pega da calda de cimento, serem feitas outras injeções sequenciais, permitindo a formação de um bulbo com capacidade para resistir aos esforços de protensão avaliados em projeto”, detalha Watanabe.

Normas técnicas para cortinas atirantadas

A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) possui diversas normas técnicas publicadas que auxiliam na concepção de projetos e na execução das cortinas atirantadas. Confira abaixo:

- NBR 5629:2006 (Requisitos exigíveis para tirantes ancorados no terreno, tanto para fins provisórios como permanente)

- NBR:2007 (Requisitos exigidos para encomenda, fabricação e fornecimento de barras e fios de aço destinados a armaduras para estruturas de concreto armado, com ou sem revestimento superficial)

- NBR 7482:2008 (Requisitos exigíveis para fabricação, encomenda, fornecimento e recebimento de fios de aço de alta resistência, de seção circular, encruados a frio por trefilação, com superfície lisa ou entalhada, destinados a armaduras de protensão)

- NBR 7483:2008 (Requisitos exigíveis para fabricação, encomenda, fornecimento e recebimento de cordoalhas de aço de alta resistência de três e sete fios, destinadas a armadura de protensão)

- NBR 7681-1:2013 (Requisitos para a calda e seus materiais constituintes e o procedimento de preparação da calda para a realização dos ensaios)

- NBR 7681-2:2013 (Método para a determinação do índice de fluidez e da vida útil da calda de cimento para injeção pelo funil de Marsh)