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Muro de contenção em terramesh e geogrelhas para a contenção de britagem primária em mineração – Alto Horizonte/GO Emerson José Ananias MacService Serviços de Engenharia Ltda, Itatiba/SP, [email protected], (11) 4525-5025 Gabriel de Oliveira Campos Consulgeo Consultoria e Projetos Geotécnicos Ltda, Belo Horizonte/MG, [email protected], (31) 3274-5677 José Ernani da Silva Silveira Consulgeo Consultoria e Projetos Geotécnicos Ltda, Belo Horizonte/MG, [email protected], (31) 3274-5677 Resumo: O crescimento do setor de mineração nos últimos anos tem trazido à engenharia inúmeros desafios e oportunidades devido à diversos fatores complicadores como grandes desníveis, sobrecargas especialmente altas e condicionantes geotécnicas distintas. Este caso de estudo, situado numa mineração em Alto Horizonte/GO, apresenta a solução de contenção em solo reforçado com terramesh e geogrelhas adotada para vencer um desnível de 20m de altura da unidade de britagem. São apresentados ainda os desafios impostos pelo projeto e para a garantia da qualidade de campo, assim como os resultados dos monitoramentos de face realizados após 10 meses da conclusão e operação da obra que demonstraram ótimo desempenho da contenção. Abstract: The growth of the mining sector in recent years has brought to numerous engineering challenges and opportunities due to many complicating factors such as large height differences, particularly high loads and distinct geotechnical conditions. This case study, situated in a mining Alto Horizonte / GO, presents the solution of retaining wall on reinforced soil with geogrids and Terramesh with 20m height of the crushing plant. The challenges of design and quality assurance field, and the results of monitoring conducted face 10 months after the completion and operation of work that demonstrated a great performance of retaining wall system are also presented. 1. INTRODUÇÃO O crescimento do setor de mineração nos últimos anos tem trazido à engenharia inúmeros desafios e oportunidades devido à diversos fatores complicadores como grandes desníveis, sobrecargas especialmente altas e condicionantes geotécnicas distintas e servem como grandes impulsionadores para a engenharia nacional. O caso apresentado, situa-se numa mineração no munícipio de Alto Horizonte/GO, distante aproximadamente 350km da capital Goiânia ao norte do estado de Goiás. O projeto da contenção da nova unidade de britagem necessitava da contenção ao redor de todo o britador para sua operação, sendo o desnível crítico máximo de 20m de altura, 3º de inclinação de face apenas, carregamentos referente ao tráfego dos veículos fora de estrada de 250ton e o solo de aterro com muita variabilidade nas jazidas, são fatores complicadores ao projeto e à construção.

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Muro de contenção em terramesh e geogrelhas para a

contenção de britagem primária em mineração – Alto

Horizonte/GO Emerson José Ananias MacService Serviços de Engenharia Ltda, Itatiba/SP, [email protected], (11) 4525-5025 Gabriel de Oliveira Campos Consulgeo Consultoria e Projetos Geotécnicos Ltda, Belo Horizonte/MG, [email protected], (31) 3274-5677 José Ernani da Silva Silveira Consulgeo Consultoria e Projetos Geotécnicos Ltda, Belo Horizonte/MG, [email protected], (31) 3274-5677 Resumo: O crescimento do setor de mineração nos últimos anos tem trazido à

engenharia inúmeros desafios e oportunidades devido à diversos fatores complicadores

como grandes desníveis, sobrecargas especialmente altas e condicionantes geotécnicas

distintas. Este caso de estudo, situado numa mineração em Alto Horizonte/GO,

apresenta a solução de contenção em solo reforçado com terramesh e geogrelhas

adotada para vencer um desnível de 20m de altura da unidade de britagem. São

apresentados ainda os desafios impostos pelo projeto e para a garantia da qualidade de

campo, assim como os resultados dos monitoramentos de face realizados após 10 meses

da conclusão e operação da obra que demonstraram ótimo desempenho da contenção.

Abstract: The growth of the mining sector in recent years has brought to numerous

engineering challenges and opportunities due to many complicating factors such as

large height differences, particularly high loads and distinct geotechnical conditions.

This case study, situated in a mining Alto Horizonte / GO, presents the solution of

retaining wall on reinforced soil with geogrids and Terramesh with 20m height of the

crushing plant. The challenges of design and quality assurance field, and the results of

monitoring conducted face 10 months after the completion and operation of work that

demonstrated a great performance of retaining wall system are also presented.

1. INTRODUÇÃO

O crescimento do setor de mineração nos últimos anos tem trazido à engenharia

inúmeros desafios e oportunidades devido à diversos fatores complicadores como

grandes desníveis, sobrecargas especialmente altas e condicionantes geotécnicas

distintas e servem como grandes impulsionadores para a engenharia nacional.

O caso apresentado, situa-se numa mineração no munícipio de Alto Horizonte/GO,

distante aproximadamente 350km da capital Goiânia ao norte do estado de Goiás. O

projeto da contenção da nova unidade de britagem necessitava da contenção ao redor de

todo o britador para sua operação, sendo o desnível crítico máximo de 20m de altura, 3º

de inclinação de face apenas, carregamentos referente ao tráfego dos veículos fora de

estrada de 250ton e o solo de aterro com muita variabilidade nas jazidas, são fatores

complicadores ao projeto e à construção.

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Mediante as considerações de projeto, adotou-se o sistema de contenções em solo

reforçado como a melhor relação técnica-econômica e a combinação de terramesh

system mais geogrelhas trouxeram inúmeros benefícios para o empreendimento.

2. DAS CONDICIONANTES DE PROJETO

O projeto e a execução da obra foram desenvolvidos ao longo do ano de 2009 e na

Tabela 1 pode-se verificar mais dados do mesmo.

Tabela 1 – Dados Gerais do Projeto

Local: Alto Horizonte / GO

Projeto: Consulgeo Consultoria e Projetos Geotécnicos Ltda

Construção: Maccaferri do Brasil Ltda

Data Execução: Maio à Agosto 2009 – 90 dias

Área de face: 1.950,00 m² de face

Altura máxima: 20,00m

Quantidade Materiais Geogrelhas: 64.800,00m²

Geocomposto drenante: 3.000,00m²

Geotextil não-tecido: 9.200,00m²

2.1. PARÂMETRO GEOTÉCNICOS

Para o projeto foram realizadas sondagens SPT para a avaliação do solo de fundação

natural onde seriam apoiadas as contenções e as fundações da unidade de britagem.

Como pode ser observado na Figura 1, optou-se pelo apoio da contenção na cota 384,

aproximadamente 1m abaixo do terreno natural na região de implantação principal da

britagem. Os índices de Nspt da região de apoio da contenção apresentam resistências

variando entre 15 a 30 golpes SPT.

Figura 1 – Seção da obra com sondagens na base da contenção

Não obstante, foram realizados ensaios de caracterização dos materiais de aterro,

ensaios de cisalhamento direto, ensaios de compactação em 5 jazidas possíveis de uso

como material de empréstimo e, conforme quadro resumo apresentado na Tabela 2 e

Figura 2.

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Figura 2 – Caracterização das jazidas de empréstimo de solo para aterro

Tabela 2 – Resumo dos resultados dos ensaios de cisalhamento direto

Jazida coesão

(kPa)

atrito

(graus)

Grau de

compactação w ótima (%)

n máx.

(kN/m³)

d máx.

(kN/m³)

1 9,32 40,9 100% PN 18,5-18,9 18,95-18,96 15,95-15,99

2 1,86 43,4 100% PN 18,6-20,9 18,95-20,47 15,94-16,97

3 5,59 39,3 100% PN 14,9-15,2 21,34-21,35 18,54-18,57

4 0,83 39,7 100% PN 13,8-14,0 22,1 19,36-19,41

2.2. PROJETO E SOLICITAÇÕES

A nova unidade de britagem também proporcionou novos investimentos em

equipamentos de grande porte para o empreendimento que, paralelamente, motivaram a

adoção de sobrecargas de projeto bastantes elevadas.

Os caminhões foras de estrada, com peso total de 250ton, podem operar em até 3

acessos simultâneas no britador, local onde foi projetada uma laje estrutural de

aproximação com bate rodas. Este complexo todo operacional, obrigou que as cargas de

projeto fossem adotadas conforme se apresenta na Figura 3.

Figura 3 – (a) Seção de cálculo com os carregamentos externos de projeto e (b) planta de localização da

contenção

0

20

40

60

80

100

0,01 0,1 1 10 100

(%)

qu

e p

ass

a

diâmetro dos grãos (mm)

Jaz 1

Jaz 2

Jaz 3

Jaz 4

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3. A SOLUÇÃO SOLO REFORÇADO COMBINANDO TERRAMESH

SYSTEM E GEOGRELHAS

A solução de solo reforçado com terramesh já tem uso consagrado no Brasil e no mundo

assim como as estruturas de solo reforçado com geogrelhas. ANANIAS (2009)

apresentou o crescimento do uso da tecnologia a mais de 20 anos de obras e aplicações

no Brasil. SANTOS (2007) apresenta a avaliação de diferentes tipos de reforços

sintéticos e metálicos e ainda uma grande experiência no uso deste tipo de solução em

mineração é apresentado por PEREA (2011), onde há um resumo de inúmeros casos de

obras de terramesh em grandes alturas na mineração no Peru.

Ao final do estudo de várias soluções para o projeto chegou-se a opção de melhor

relação técnica-econômica e de prazo de construção a solução de solo reforçado. Ainda

dentro das soluções de solo reforçado, a escolha da combinação de reforços primários

de alta resistência com geogrelhas poliéster e parâmetro frontal drenante com reforços

secundários tipo terramesh system trouxeram inúmeras vantagens para o projeto,

destacando-se:

- Paramento frontal drenante - Uso solo local

- Estrutura que comporta deformações

sem afetar desempenho estrutural

- Possibilidade da redução de

número de camadas de reforço

- Maior rigidez e monoliticidade da

face e com a introdução de reforços

secundários - terramesh system

- Contínuo de execução sem

necessidade de tratamento de face

posterior

- Eliminação de formas e gabaritos ou

escoras

- Área à frente do muro livre para

uso

- Grande produtividade - Fácil adaptação geométrica

- Não geração de passivos ambientais

ou resíduos de construção

- Simplicidade de instalação e

execução

Figura 4 – Seção Típica do Projeto - composição terramesh + geogrelhas

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3.1. CARACTERÍSTICAS DAS GEOGRELHAS

Foram adotadas geogrelhas de 3 tipos de classe de resistência para o projeto mediante as

análises de estabilidade desenvolvidas para a seção crítica. Da base da contenção até

0,4H (8m) foram utilizadas geogrelhas MacGrid WG300; de 0,4H até 0,7H (8 a 14m)

foram utilizadas geogrelhas MacGrid WG200 e de 0,7H até o topo utilizou-se

geogrelhas MacGrid WG150.

As características técnicas dos materiais quanto a resistência a tração, resistência de

projeto, fatores de redução e deformação máxima são apresentadas na Tabela 3.

Também optou-se pela adoção de um fator de redução por incertezas de

projeto/execução de 1,10.

Tabela 3 – Caracterísicas dos materiais de reforço

Propriedade MacGrid

WG300

MacGrid

WG200

MacGrid

WG150

Terramesh

System

Resistencia a tração nominal (kN/m) 300,00 200 150 50,11

Alongamento na Resistência última (máx) 12% 12% 12%

Fator de redução devido a danos de instalação (mín) 1,10 1,10 1,10 1,1

Fator de redução devido a danos ambientais (mín) 1,05 1,05 1,05 1,05

Fator de redução devido à fluência (120anos) (mín) 1,51 1,51 1,51 1

Fator de redução por extrapolação de dados 1,05 1,05 1,05 1,05

Fator de redução por tolerancias na industrialização - 1,081

Resistencia a tração de projeto disponível (kN/m) 163,82 109,21 81,91 38,22

4. RESULTADOS DE CAMPO

4.1. ETAPAS DE EXECUÇÃO

Diante do projeto e desafio do empreendimento a primeira etapa da execução foi

iniciada com a execução de um colchão drenante com brita 1 envelopada com geotêxtil

não tecido de forma a garantir a drenagem de todo o maciço de aterro reforçado isento

de lençol freático, conforme pode ser verificado na Figura 5. Ainda neste aspecto, foram

instalados no contato aterro reforçado com terreno natural, geocomposto drenante

MacDrain 2R como elemento drenante de possíveis percolações de água.

Figura 5 – (a) Execução do colchão drenante na fundação e (b) geocomposto drenante MacDrain 2R

Desde o início, é possível notar nas Figuras 6 e 7, que todos os serviços foram

realizados em paralelo com a montagem civil e industrial do britador, caso possível pela

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praticidade da solução de ser executada totalmente pela montante sem outro tratamento

posterior da face.

A instalação das geogrelhas é um procedimento simples, porém o cuidado com a

superfície isenta de materiais cortantes, colocação de forma perpendicular a face,

fixação dos panos no aterro de apoio e redução ao máximo das ondulações são etapas

essenciais para a mobilização da resistência de forma imediata à solicitação das cargas,

reduzindo as deformações construtivas, conforme pode ser observado na Figura 6.

Figura 6 – Geogrelhas MacGrid WG instaladas e montagem industrial na frente do muro

Em cada camada, o processo se repete, com a montagem das peças de terramesh system

após a instalação das geogrelhas, sendo feitas as costuras conforme a boa prática

orientada pelo fabricante, com próprio arrame de amarração, em voltas simples e voltas

duplas.

Figura 7 – (a) Área com geogrelhas instaladas e montagem das peças terramesh system na face e (b)

preenchimento das peças terramesh system com rachão

4.2. CONTROLE DE COMPACTAÇÃO

Muito se discute no meio técnico em relação aos reforços geossintéticos utilizados nas

contenções, porém o que se percebe ao longo das obras é que a qualidade do aterro é tão

fundamental ao desempenho da obra ou ainda mais.

Dentro do procedimento de garantia de qualidade, foram monitorados todos os setores

de compactação do aterro e os controles de compactação realizados através do método

de Hilf, para atendimento às especificações de 100% do Proctor Normal. A Figura 8

apresenta os trabalhos de aterro na área com reforços.

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Figura 8 – (a) Procedimento de umidificação e homogeneização do solo de aterro e (b) compactação

manual com sapo na faixa de 1m junto a face e com rolo pé de carneiro na região seguinte

Na Figura 9, pode-se observar a distribuição dos pontos de avaliação do controle de

compactação e sua variabilidade de valores absolutos ao longo do alteamento da obra.

Tais alterações ocorreram pela heterogeneidade e variabilidade da jazida de

empréstimo, onde se priorizou as correções impostas pelo método de Hilf para o

controle de compactação.

Figura 9 – (a) Variação da umidade ótima e (b) variação do peso específico máximo obtido nos ensaios de campo – 100%PN (c) distribuição de pontos por cada camada

4.3. MONITORAMENTO DE DEFORMAÇÕES

Pela disposição de projeto, a grande preocupação dos usuários do empreendimento

tratava-se do comportamento pós-construtivo da contenção de solo reforçado, quanto

aos deslocamentos da face, algo ainda pouco registrado na bibliografia. Para

acompanhar os deslocamentos, foram preparados na face da contenção prismas de

leitura topográfica, algo similar ao apresentado por SANTOS (2012), quando o mesmo

estudou uma contenção em solo reforçado com terramesh e geogrelhas sob grandes

deformações através da medição topográfica dos a partir de uma estação total, sempre

com o cuidado dos mesmos pontos de referencia e checagem cruzada.

Sabe-se que no meio técnico este tipo de leitura tem uma precisão questionável, porém

os resultados apresentados servem ao menos como uma referencia de ordem de

grandeza para percepções do comportamento geral da estrutura

A Figura 10 apresenta as deformações do paramento frontal após 10 meses da conclusão

da obra em uma das seções instrumentadas comparando as medições com a previsão

numérica. A Figura 11 pode-se verificar a imagem da obra concluída.

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Figura 10 – Deformações pós-construtivas de uma seção instrumentada 10meses após conclusão

Figura 11 - Imagem da obra finalizada dois anos após a conclusão.

5. CONCLUSÃO

O projeto apresentado teve seu sucesso garantido pela qualidade de todas as

informações desde a fase de projeto até a conclusão final da obra, superando desafios de

prazos construtivos extremamente apertados, heterogeneidade das jazidas de solo de

empréstimos, clima seco, segurança dos trabalhados e produtividade em 24 horas de

operação.

Ênfase deve ser dada ao empreso do método de Hilf no controle de compactação que

proporcionou criterioso controle e garantia de qualidade mesmo na variabilidade dos

materiais de aterro sem necessidade de qualquer importação de solos além de priorizar o

meio ambiente com a não geração de nenhum resíduo de construção não reciclável,

cuidado este cada vez mais importante nos melhores projetos. A solução terramesh e

geogrelhas proporcionou ainda perfeita harmonia no trabalho da construção civil e

montagem industrial do britador garantindo os prazos do projeto.

Por fim, as referencias de monitoramento, devem ser consideradas como um grande

estímulo para pesquisas futuras sobre o comportamento de longo prazo em contenções

de solo reforçado especialmente sobre grandes carregamentos e grandes alturas.

0

5

10

15

20

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1

Ele

va

ção

(m

)

Deslocamento (m)

Mod Num

10 meses - Campo