Luanda geotécnica soluções

Angola
Ireneu Vaz, Eng.º Civil
Maio 2016
SINTESE SOLUÇÕES GEOTÉCNICAS
Cidade de luanda

Síntese Geotécnica – Cidade de Luanda Ireneu Vaz, Eng.º Civil
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Abreviaturas, Siglas e Acrónimos
V – Volume aparente
P – Peso aparente
g – Peso volumico (ou densidade) aparente
g` - Densidade relativa
gw – Densidade de agua
f – Anglo de atrito interno
c – Coesão aparente
n - Newton
KN – Quilonewton
pa – Pascal
Kpa – Quilopascal
Ton - Tonelada
m2
– Metro quadrado

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Âmbito
O presente documento insere-se no âmbito de divulgação da disciplina da
Geotecnia e de soluções geotécnicas, aplicadas em obras de Engenharia Civil.
Destina-se ao público em geral, interessado por este tipo de divulgação técnica,
e também aos profissionais e académicos, das áreas de engenharia civil,
arquitetura e urbanismo.
Procurou-se uma abordagem simplificada, de forma a poder ser apreensível por
um público mais vasto e não necessariamente versado neste tema. Por outro
lado, este trabalho é também uma contribuição para o debate técnico com
colegas de profissão, académicos e restantes profissionais de engenharia civil,
no sentido de partilhar experiências e conhecimentos profissionais, através de
um diálogo contínuo sobre a temática da Geotecnia e Soluções Geotécnicas.
Por fim, este documento é um exercício de memória e de síntese, no qual
pretende-se reproduzir um retrato simplificado (não exaustivo), daquilo que são
as características geológicas e geotécnicas dos subsolos da cidade de Luanda,
assim como os processos construtivos mais aplicados/aplicáveis, para as
diferentes situações e condicionalismos do projeto. Os temas abordados
fundamentam-se em várias obras geotécnicas participadas durante a minha
estadia em Luanda, entre 2007 a 20015.
Nota: Devido a limitações de caracteres disponíveis neste editor de texto, a
simbologia usada para descrição de certos parâmetros de solos, podem não
corresponder em rigor a usada cientificamente (símbolos gregos). Em certos
casos, por simplificação, foi usado o seu equivalente no alfabeto português (ex,
d – densidade, f – ângulo de atrito interno e c - coesão).
Toda a crítica às inexatidões, incorreções, ou outras, serão bem-vindos.

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Parte I – Geotecnia: Conceitos e Noções Elementares
1. Definição
A Geotecnia é o ramo da Engenharia Civil, que se ocupa do estudo e execução
de obras, cuja viabilidade, depende da interação e do comportamento do solo,
com os elementos construtivos do projeto. Nomeadamente, fundações de
edifícios, contenções para escavação, tuneis, barragens, e demais outros
trabalhos interferindo de forma direta ou indireta com elementos geológicos (solo
e agua).
As seguintes disciplinas, constituem fontes científicas-académicas da Geotecnia:
 Geologia
 Mecânica dos Solos e das Rochas.
 Mecânica dos Fluidos
 Mecânica dos Meios Contínuos
 Cálculo de Estruturas
 …
Estas disciplinas, fornecem os instrumentos científicos e empíricos, necessários
aos profissionais desta especialidade (projetistas, engenheiros civis, geólogos,
engenheiros de minas…), para o desenvolvimento das suas atividades, quer no
plano de conceção de projetos (projetistas), como no plano de execução e
monitorização das obras.
Por via de sondagens geológicas (recolha de amostras, testes in situ e testes
laboratoriais), e demais outros dados fornecidos pelos geólogos, é possível aos
engenheiros, conhecer os parâmetros fundamentais que intervém nas
equações do comportamento dos solos e por esta via, proceder aos cálculos de
dimensionamento estrutural e de prever a estabilidade das obras, quer em fase
de execução (provisória) como em fase de utilização (definitiva).
Face aos vários cenários geológicos possíveis e tendo em consideração as
especificações dos projetos (funcionalidade, localização, dimensão, materiais
empregues, entre outros…), são definidas diferentes soluções geotécnicas que
melhor se enquadrem nos condicionalismos gerais de um dado projeto.

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2. Parâmetros Geotécnicos
As grandezas que permitem caracterizar diferentes tipos de solos, e que são
quantificáveis, quer por métodos laboratoriais como por ensaios diretos, são
denominados de Parâmetros Geotécnicos.
Dentre estes parâmetros, destacam-se três, que pela sua relevância, intervêm
nas principais equações/modelos de cálculo, de estabilidade de estruturas de
fundações, contenções, injeções e demais obras geotécnicas.
São eles: Peso Volúmico - g ; Angulo de Atrito Interno - f ; Coesão Interna - c
2.1 Peso Volúmico ou Densidade – g ou (d)
Este parâmetro, expressa a relação entre o “peso” e o “volume aparente” de um
dado material. É uma grandeza física que caracteriza o estado do “adensamento”
de uma camada de solo ou de um outro tipo de material em diferentes estados
(solido, gasoso ou liquido).
A sua relação (formula) define-se por,
g = p / V
Em que,
p – representa o peso ou massa do material (kg ou N)
V – representa o volume do material (litro ou m3)
Sendo uma relação entre peso e volume de um dado material, é assim expresso
nas respetivas unidades (kg/cm3, KN/m3 ou outros múltiplos e submúltiplos
equivalentes).

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O caso mais simples é o da água, em que temos:
1000 Kg = 1.000 litros (mil litros de água, pesa mil quilos)
Ou ainda, seu equivalente em força e volume: 10 KN = 1 m3
gw = 10 KN/m3
Esta gradeza aplicada à superfície de 1 m2, traduz-se em:
Pw =10 KN/m3 / 1 m2 = 10 KN / m
Impulso Hidrostático (Pw) – Força por metro linear, de uma massa de água
equivalente a 1000 litros (ou 1 m3).
Esta grandeza pela sua uniformidade, é fundamental nos cálculos das ações e
no dimensionamento de estruturas submetidas a impulsos hidrostáticos
(estruturas submersas ou em meios aquíferos)
Densidade Relativa – g` (d`)
De forma à permitir uma leitura mais intuitiva deste parâmetro (g), optou-se por
definir o peso volúmico de água como sendo o peso volúmico padrão ou
densidade padrão (gw ou dw), uma vez que ela é constante em estado líquido
gw = 10 KN / m3
Assim, os pesos volúmicos relativos ou densidade relativa, dos restantes
materiais, podem ser expressos tendo por base o peso volúmico ou densidade
padrão (da água), pela seguinte expressão
Densidade de um material “x” / sobre a densidade da água
d`x = dx / dw

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Em que,
d`x – densidade relativa de um dado material (ex. argila, betão…)
dx – peso volúmico de um dado material (ex. argila, betão…)
dw – peso volúmico da água (10 KN / m3)
Desta forma, as densidades dos restantes materiais, podem ser expressas sob
forma decimal, tornando a sua leitura e aplicação, mais intuitiva e direta, em
vários campos da ciência e da técnica. De referir que as densidades relativas
são grandezas adimensionais, na medida em que elas são definidas na
proporção direta da densidade de agua. Portanto, é um processo de equivalência
unitária.
Por exemplo, se consideramos o material betão, temos:
Peso volúmico (gb) = 2.500 KN/m3 (valor corrente)
Densidade relativa (d`) = 2,5
O que equivale a seguinte leitura: 1 m3 de betão é 2.5 vezes mais pesado do
que 1 m3 de água.
Saturação
A saturação é a grandeza que define o estado (grau de saturação) do
preenchimento da água, num dado elemento poroso.
Como exemplo, uma esponja submersa dentro de um recipiente com água,
passado alguns minutos, os seus espaços vazios (poros) tenderão a ser
preenchidos pela água. Quando todos os poros estiverem preenchidos pela
água, podemos falar de um grau de saturação de 100% ou ainda de um índice
de vazio de 0% (A saturação é o preenchimento de todos os espaços vazios).
O mesmo acontece com os solos porosos. Isto é, os que apresentam vazios no
interior da sua massa inerte.

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Dependendo do tipo de solos e da percentagem dos vazios que existem no seu
interior, a saturação é variável. Quanto maior for a porosidade (volume de
vazio / volume aparente) maior é a quantidade de água (e de ar) que se pode
acumular no interior da matriz de um solo.
Esta possibilidade de introdução de água no interior de um dado solo, pode
influenciar o seu volume aparente e o seu peso inicial, portanto irá ter incidência
nas suas respetivas densidades (ou peso volúmico).
Empolamento
A variação (aumento) ao longo do tempo, do volume aparente de um dado solo
face ao seu volume num dado estado inicial, denomina-se de empolamento.
A título de exemplo, posteriormente a uma escavação, o material retirado, depois
de alguns dias num estaleiro de obra, tende a aumentar significativamente o seu
volume inicial.
Dentre as causas principais desse fenómeno, destacam-se as seguintes:
 A redução da humidade (saturação) do solo, devido a evaporação da
água, liberta espaços vazios entre as partículas (espaços intersticiais).
No interior destes espaços, ocorrem processos químicos de
cristalização de minerais e formação de novos compostos químicos
(sais e matérias orgânicas), cuja expansividade, origina um novo
arranjo de partículas e portanto, de aumento de volume.
 No estado saturado (agua no solo), as partículas são unidas por forças
internas designadas de "tensão intersticial", que as ligam (areia, por
exemplo). Na ausência da água, esta tensão perde a sua influência e
as partículas desprendem-se, ficando menos ligadas entre si,
ocupando mais espaço e formando maiores volumes.

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A estes processos químicos, acresce o próprio efeito físico da escavação
mecânica, que desagrega e descomprime a estrutura dos solos. Assim, num
estaleiro de construção, deve-se dar a devida importância a este fenómeno, na
medida em que pode alterar substancialmente, as condições de produtividade e
de custos de uma obra.
A título de exemplo, se considerarmos o volume teórico de uma escavação de
1.000 m3, mas com um empolamento de 30%, devido as condições
pluviométricas, remoção dos materiais e outros fatores diversos, existirá um
impacto direto quer no tempo previsto de escavação como nos custos estimados.
Esta variação do volume irá ter implicações na quantidade, tempo e custos
afetos a esta atividade.
2.2 Ângulo de atrito interno – f
Um segundo parâmetro geotécnico importante é o ângulo de atrito interno dos
solos. Este parâmetro traduz o grau de “arrumação” das partículas de um dado
solo. Também conhecido como “ângulo de talude natural”, isto é, o ângulo de
equilíbrio de um dado talude em condições naturais.
Este parâmetro é determinado em ensaios laboratoriais com recurso a
instrumentos próprios. Nos casos de solos mais coesos (estáveis), pode-se por
aproximação estimar este parâmetro, como sendo o ângulo natural que um
talude, forma com a sua base (ver figura 1).

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Fig. 1 – Angulo de Talude natural
Como o nome indica, este parâmetro mede o "atrito" interno das partículas no
seu estado de equilíbrio natural. Tendo portanto uma relação direta com a
estabilidade dos solos. Assim, quanto maior for esse angulo, maior será o atrito
(contacto) entre as suas partículas, indicando o seu maior grau de
“arranjamento/contacto” interno.
A presença de água no subsolo, altera os valores deste parâmetro, na medida
em que tem influência directa no grau de arranjo das partículas. Com efeito, a
saturação (preenchimento dos espaços vazios do solo), provoca o afastamento
das partículas e portanto reduz o respetivo contacto/atrito.
2.3 Coesão – c
A coesão intrínseca define-se como sendo a tensão interna (força por unidade
de superfície) atuante entre as partículas de um dado tipo de solo, que as
mantém coesas e resistentes aos esforços. Este parâmetro é variável de um solo
para outro. A sua quantificação é determinado pelos processos laboratoriais
(ensaios).
A título comparativo (para fixar as ideias), uma massa de argila (1 kg) possui
uma maior coesão (c), do que uma mesma massa de areia (1 kg). Para o
comprovar, basta tentar separar com as mãos uma massa de argila, para
constatar que é mais coesa, do que a mesma massa de areia, cuja coesão é
praticamente nula, pois a areia (seca) desagrega-se naturalmente.
Também é de referir que esta grandeza (coesão) é influenciável pelo grau de
saturação (presença de agua) dos solos. No caso de solos argilosos ou lodosos,
por exemplo, a presença de água tende a quebrar as ligações entre as respetivas
partículas.
No caso dos solos arenosos, a um certo grau de saturação, a sua coesão tende
a aumentar, devido às forças intersticiais que as partículas de água mobilizam
junto das partículas de areia, formando assim uma espécie de arco de união,
entre as partículas. Assim, é comum verificar que a areia húmida é mais coesa
(ligada) do que a areia seca.

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(A construção de bonecos de areia nas praias só é possível, graças ao aumento
da coesão da areia, pela presença da agua na sua estrutura de base)
A "coesão" mede-se em Kpa (força por unidade de superfície – KN / m2).
Parte II - Cidade de Luanda – Simplificação Geotécnica – ZG1 / ZG2
A cidade de Luanda, pela sua proximidade ao mar e sua geografia acidentada,
apresenta no plano da Geotecnia dois cenários relativamente bem distintos e
identificáveis.
Estes dois cenários podem ser identificados por Zona Geotécnica 1 (ZG1) e Zona
Geotécnica 2 (ZG2).
Nas figuras que se seguem, ilustram-se a zona baixa da cidade, identificada
como ZG1 (faixa amarela) e a zona alta da cidade, identifcada como ZG2 (sem
mancha).

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Fig. 2 - Vista Geral da baixa de Luanda – (ZG1)

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Fig. 3 - Vista da cidade com o perfil topográfico – P 1 Baia / Miramar/São Paulo
Fig. 4 - Perfil topográfico P2 - Baia / Ingombotas / Largo 1º Maio
Conforme se vê pelas figuras, identifica-se um declive acentuado que marca a
transição entre a zona mais baixa da cidade (junto ao mar) e a zona mais alta.
A diferença de cotas atinge sensivelmente, 70 m de altitude entre a zona mais
baixa e a zona mais alta da cidade.
A primeira zona (ZG_1), constitui um arco urbano com um raio médio de 1 km,
indo do limite da baía até às encostas onde começam as elevações.
A segunda zona (ZG_2), representa a zona mais alta da cidade que vai das
encostas até aos limites da periferia da cidade.

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Em termos de tipologias dos solos encontrados nas diversas obras realizadas
nestas duas zonas, registaram-se de forma genérica as seguintes:
ZG1 – Zona Baixa da Cidade
Principais bairros: Praia do Bispo / Coqueiros / Baia Maianga / Mutamba /
Largo de Ambiente / Ilha de Lunda / Bairro Azul…
Tipologia de Solos:
0 – 3 m: Aterros recentes
3 – 10 m: Solos Arenosos (saturados)
10 – 20 m: Solos Argilo-arenosos e/ou argilo-siltosos (saturados)
20 – 30 m: Arenitos semi-consolidados com veios de areias siltosas
30 – 60 m: Calcarenitos com veios de areias siltosas / siltes arenosos
ZG2 – Zona Alta da Cidade
Principais bairros residenciais: Alta Maianga / Alvalade / Comandante Gika /
Ingombotas / Miramar / Mártires / Maculusso, Talatona, Viana, Cazenga,
Sambizanga….

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Tipologia de Solos:
0 - 3 m: Aterros recentes
3 – 15 m: Solos arenosos - argilosos ou argiloarenoso, não saturados
15 – 30 m: Arenitos consolidados não saturados
Considerando a vasta área em análise, há variações e ocorrências diversas que
podem aparecer em vários pontos da cidade, quer sob forma de veios de águas
subterrâneas, como sob forma de bolsas de materiais consolidados de outras
litologias e em horizontes e profundidades diferentes dos aqui considerados.
Nas zonas de transições de cotas, existem tendencialmente uma maior presença
de aterros recentes (não consolidados), visto constituírem zonas de contínuas
erosões e deslocações de massas de solos, pelos efeitos combinados de chuvas
e de ação humana.
Em resumo, podemos concluir que temos:
Zona ZG1 – Baixa da cidade
Solos sob influência do mar e das marés, portanto com elevada percentagem de
saturação (agua) e constituídos de uma matriz de base arenosa.
A zona ZG_2 – Alta da cidade
Solos mais coerentes e consolidados, cuja presença de água é pouco expressiva
(exceções às ocorrências de veios subterrâneos, caso de Largo de Kinaxixi,
algumas obras pontuais no Maculusso / Ingombotas / Maianga). Solos de matriz
argilosa e siltosa.

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Parte III – Tipo de Intervenções – Soluções Geotécnicas
Por especificidades e exigências técnicas, de projetos em zonas de influências
do mar e em solos permeáveis (arenosos), no presente capítulo iremos abordar
e apresentar algumas soluções geotécnicas, mais compatíveis com este tipo de
condicionalismos.
Dentre estas soluções, destacam-se as mais aplicadas nas obras de contenção
periféricas, fundações profundas, injeções, impermeabilizações e monitorização.
Fig. 5 – Vista Geral Estaleiro Geotécnico – Ilha de Luanda – Equipamento Estacas Prancha

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Fig. 6 - Vista Geral de Estaleiro - Equipamentos de Estacas de Fundação
3.1 Soluções de Contenções Periféricas
Refere-se ao conjunto de soluções, que permite a viabilização da escavação e
trabalhos de infraestruturas subterrâneas, num dado edifício ou obra de arte.
Estas soluções/intervenções, têm campo de aplicação transversal a toda a
engenharia civil. Dentre as mais usuais destacam-se:
 Caves de pisos enterrados (Prédios, centros comerciais, hospitais, hotéis)
 Estações de Metros
 Estações ferroviárias
 Túneis rodoviários e ferroviários
 Terminais aeroportuário e marítimos

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As principais tecnologias/processos construtivos, que são empregues para estes
trabalhos, em função do tipo de solos, presença de água, custos de construção
e outras variáveis, são:
 Paredes Moldadas in situ, em betão armado
 Cortina de Estacas em betão armado
 Cortina de Jet Grouting armados com perfis metálicos
 Cortina em estacas pranchas (painéis metálicos)
 Muros em betão (muro de “munique”)
 Muros em madeira (muros de “berlim”)
Nos processos construtivos acima descritos, são em regra, utilizados num
sistema de ancoragens provisórias ou definitivas, para garantir a estabilidade
geral do conjunto.
As ancoragens são sistemas de esforços (cabos de aços ou tubos metálicos),
que garantem a transição das tensões de estrutura da contenção, para os
diferentes níveis do solo (e vice-versa), através da selagem dos cabos nos
substratos competentes (zona livre e zona do bolbo de selagem).
Fig. 7 – Esquema de funcionamento de um sistema de ancoragem numa contenção

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Consideram-se provisórias quando a sua utilidade é somente durante a fase de
construção. Consideram-se definitivas, quando a sua utilidade é permanente
(exemplo, obras de contenção de taludes de autoestradas, encostas
montanhosas).
Fig.8 – Contenção periférica com sistema de ancoragens provisórias
No caso das obras realizadas na zona ZG1, devido à proximidade do mar e das
formações arenosas (permeáveis à circulação das águas), os trabalhos de
contenção periférica são necessários, para garantir as escavações dos níveis
inferiores dos edifícios, quer para execução das fundações como das estruturas
da cave.
Dentre as soluções/processos executivos mais aplicados/aplicáveis, destaca-se
a Parede Moldada em betão armado, como sendo uma das mais fiáveis, neste
tipo de cenário geológico (e também das mais onerosas).

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Paredes Moldadas – Processo Construtivo
Fig.9 – Faseamento construtivo – Parede Moldadas in situ
 Escavação / Estabilização dos Solos
Escavação de painéis contínuos de geometria variável (largura, espessura e
profundidade), com recurso a equipamentos próprios - gruas hidráulicas ou
mecânicas, nas quais se acoplam equipamentos de escavação – “grabs”.
Durante a escavação são introduzidos fluidos estabilizadores das paredes de
escavação (lamas bentoniticas/polímeros…) cuja ação hidráulica e química
(efeito de densidade/peso “g”, e de coesão / viscosidade - c), garantem a
estabilidade da parede dos furos, durante e após a escavação dos referidos
painéis.
 Limpeza do fundo de furo
Devido a litologia dos solos atravessados (matriz arenosa), haverá tendência
para a acumulação excessiva de grânulos de areias, no fluido de estabilização
(bentonite).

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As areias, por diferença de densidade face fluido estabilizador, tenderão a formar
depósitos no fundo do painel.
O processo de limpeza e sucção das areias do fundo do painel, mediante o uso
de bombas hidráulicas e equipamentos de filtragem e separação destas areias
(desareadores), denomina-se de “Desarenação” ou “reciclagem dos fluidos”.
Este processo garante que após vários ciclos de sucção/retorno da bentonite, do
painel ao desareador, a percentagem das areias tenderá a reduzir para níveis
recomendáveis do projeto ( < 2% / litro). Durante este processo também deve-
se controlar alguns parâmetros do fluido, de forma a garantir uma adequada
prestação durante o processo de reciclagem e de betonagem.
Dependendo do tipo de solos e da especificidade do projetos, deve-se dar
particular atenção a monitorização (processo de qualidade), dos seguintes
parâmetros: densidade do fluido (d), Potencial Hidrogénico (PH), viscosidade (v)
e percentagem de areia (%)
 Armação / Betonagem
Após a limpeza do fundo, procede-se a colocação de tubos de juntas
recuperáveis, que garantem a geometria final do painel escavado (serve de
molde lateral). Estes tubos garantem a verticalidade lateral do painel 1, em
relação ao próximo painel a escavar (painel 2) e assim sucessivamente.
Após a colocação do tubo de junta, procede-se a colocação das armaduras, pré-
fabricadas no estaleiro da obra ou num estaleiro exterior, cuja colocação e
posicionamento faz-se com recurso a uma grua de apoio de capacidade
correspondente ao peso da armadura (e do tubo-junta).
De forma a garantir o espaçamento entre as armaduras e a parede lateral do
furo, coloca-se “calços/separadores” quer no fundo da armadura, como nas
laterais, garantindo assim o normal recobrimento do betão para toda a superfície
da armadura.
Terminado a colocação de armaduras, inicia-se a betonagem do painel com
recurso a tubos de descarga (trémies), cuja funcionalidade é de permitir que o
painel seja betonado de baixo para cima. Isto é, o betão começa a ocupar os

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espaços inferiores do painel escavado e progressivamente vai subindo para
ocupar os espaços superiores, até atingir a superfície ou cota do projeto.
Durante este processo, pela diferença de densidade relativa do betão (2.0), face
à densidade relativa do fluido de estabilização bentonite (1.1), o betão “expulsa”
a bentonite, pela diferença de peso volúmico (betão, mais denso fica em baixo e
o fluido bentonítico, menos denso, tende a subir).
Esta quantidade de fluido de estabilização que é “empurrada” pela massa do
betão, é recuperada pelas bombas hidráulicas e armazenadas num
depósito/reserva, para futura reutilização na escavação do próximo painel.
Findo a betonagem, depois do betão ganhar alguma consistência (+- 30
minutos), inicia-se o processo de retirada dos tubos de junta.
Fig.10 – Equipamentos de escavação – Paredes Moldadas (Grabs Hidráulicos)

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Fig.11 – Vista interior de uma obra de contenção em paredes moldadas ancorada
Vantagem Comparativa – Paredes Moldadas vs Outras Soluções
A particularidade da contenção em Paredes Moldadas, face às outras soluções
(cortinas de estacas ou de jet grouting, com betão projetado) é o facto de cumprir
de forma mais rigorosa com os seguintes requisitos essenciais numa zona
arenosa e aquífera:
 Maior Estanqueidade das juntas (quando forem bem executadas)
 Resistência estrutural elevada (compressão, tração, flexão, corte, torção…)
 Fundações para os elementos estruturais (pilares periféricos).
As restantes soluções são competitivas, mas apresentam limitações em meios
saturados, devido à menor estanqueidade que oferecem (cortina de estacas, jet
grouting ou painéis Berlim/Munique). São mais recomendáveis em zonas de

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solos pouco saturados ou permeáveis, por exemplo, em terrenos argilosos
(ZG2).
3.2 Obras de Fundações Especiais
Referem-se ao conjunto de processos executivos que permitam a execução de
elementos de fundações profundas, para garantir a estabilidade das
construções.
Estes elementos são realizados quando as condições de solos à superfície, não
apresentam características de resistência e deformabilidade (segurança
necessária), para construção de edifícios ou infraestruturas de grandes
dimensões ou de impactos consideráveis nos substratos do solo.
Dentre os principais processos construtivos desta especialidade, destacam-se:
 Estacas de fundação em betão armado moldados in situ
 Estacas de fundação em betão armado pré-fabricado
 Microestacas em elementos metálicos selados in situ
 Jet-Grouting (com ou sem armação interior com microestacas)
Em cada um destes processos executivos, pretende-se transferir as cargas
provenientes das estruturas superiores de um dado edifício/obras de artes, para
as camadas mais resistentes dos solos (maiores profundidades).
Por exemplo, no dimensionamento das estruturas portantes de uma ponte, os
seus alicerces devem ser fundados nos solos cujas resistências (parâmetros
geo-mecanicos), sejam competentes, para acomodar os esforços provenientes
do tabuleiro, das vigas e dos respetivos pilares.
Para que todos estes fatores sejam verificados, há que garantir uma transmissão
eficaz destes esforços até ao substrato rochoso, onde devem ser
distribuídos/acomodados em condições de segurança (construção e utilização).

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Assim, para o dimensionamento dos elementos de fundações (estacas,
microestacas) devem ser tidos em conta, as ações a transmitir aos substratos
dos solos; assim como também, os parâmetros dos solos identificados nas
sondagens geotécnicas (g, f, c) que irão definir a capacidade portante dos
mesmos (resistência e deformabilidade).
A titulo de exemplo, na zona baixa da cidade de Luanda (ZG_1), considerando
a fraca coesão das areias, o elevado grau de saturação das mesmas e a pouca
coesão das camadas mais superficiais, os elementos de fundações devem
atingir grandes profundidades para poderem encastrar em substratos de solos
cujas características são mais competentes, do que aqueles que estão à
superfície.
Deste modo, são necessários elementos de fundações (estacas, colunas de jet
grouting), com profundidades normalmente superiores a 20 metros ou mais.
Em termos de soluções técnicas, função dos esforços (quantidade e direção),
dos equipamentos disponíveis e dos custos, as soluções Estacas de Fundação
e Colunas de Jet Grouting, apresentam-se como como soluções elegíveis para
a a zona ZG1:
Estacas de Fundação em Betão Armado, betonado em situ
Fig.12 – Processo Executivo – Fundações em Estacas de Betão Armado

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A solução de estacas de fundação, é mais tradicional e mais conhecida dos
projetistas e empreiteiros. Requer equipamentos específicos (maquinas de
estacas) e respetivos acessórios de furação e limpeza do fundo de furo. O
pessoal deve ser qualificado quer na parte de enquadramento técnico, como na
parte de operacionalidade do estaleiro (encarregado, manobradores, chefes de
equipas)
Colunas de Jet Grouting Armadas
A solução (Jet Grouitng), é mais recente e introduz inovações tecnológicas, com
vantagens relevantes para os projetos em zonas arenosas e na proximidade do
mar.
Fig.12 – Processo Executivo – Colunas de Jet Grouting
Esta solução, consiste na execução de um elemento vertical resultante de uma
mistura de solo com cimento, cujas características reológicas finais, conferem a
este elemento, parâmetros de resistência, deformabilidade e durabilidade
competentes e próximos (em alguns casos superiores) de uma estaca de betão
tradicional. Este elemento vertical é denominado “coluna” e tem uma forma
“batatoidal” (diferente da forma tradicional de uma estaca entubada, por
exemplo, que é circular).

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Esquema de Principio – Get grouting
Fig.13 – Processo Executivo – Colunas de Jet Grouting
Fig.14 – Esquema tipo – equipamentos jet grouting

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1. Furação com recurso a equipamentos e acessórios de pequeno diâmetro
(150mm/200 mm), acoplados a um sistema de varas (tubos metálicos de 1, 2,
3 metros), que são sobrepostos progressivamente à medida do avanço dos
furos em profundidade.
2. O interior das varas é vazado e permite a circulação de ar, água e calda de
cimento, em dois ou três canais contíguos. Estes canais terminam na parte
final da ferramenta de corte (ex. trialete) cujos orifícios (bicos), servem de
ponto de saída dos referidos elementos (ar, agua e calda de cimento).
3. No topo do mastro é acoplado um equipamento que serve de guia e garante
a verticalidade do furo durante o processo de perfuração dos solos, dentro de
um intervalo angular limitado (ex. 2,5% a 5%).
4. Um segundo conjunto de equipamento é constituído por:
 Silos de cimento a granel (40, 60, 90 toneladas)
 Central de produção/parametrização de calda de cimento (agua, cimento e aditivo)
 Bombas de injeção de alta pressão (120 a 700 bars);
5. Os dois conjuntos de equipamentos (o da furação e o da produção de calda
de cimento), trabalham em sincronia, durante o processo de jacteamento da
calda de cimento no interior dos solos. Este processo de jacteamento é feito
com base numa programação prévia de parâmetros, que são introduzidos no
computador da central de injeção. Estes parâmetros são definitos em testes
iniciais de aferição no início da obra, de acordo com as especificações do
projeto. São:
 passo da vara (cm/minuto)
 velocidade de rotação (rot/min)
 tempo de injeção (sec)
 pressão de injecção (bar)
 kg de cimento (kg)
 volume (em litros) de água (litros)
6. O jacteamento (injeção da calda de cimento, em alta pressão e alta rotação),
começa assim que se atinge a cota (profundidade) definida no projeto. Faz-se
de baixo para cima, de acordo com os parâmetros atrás referidos.
7. O efeito de jacteamento da calda de cimento, à alta pressão (150 bar <p <700
bar) combinada com a rotação das varas, durante um certo tempo (segundos),

28
gera no interior dos solos uma reorganização das partículas, de areia em
particular (e/ou lodos), criando assim uma massa misturada de solo com
cimento com um elevado grau de consistência (o solo-cimento).
8. Em termos reológicos este processo, gera de forma mecânica e
hidráulica, a substituição do solo existente, por uma nova matriz (solo-cimento),
cujos parâmetros (densidade relativa -d, angulo de atrito interno – f, e a coesão
-c), são de valores muito mais elevados do que os valores iniciais. Deste modo,
as características de uma coluna de jet grouting pode atingir valores de
resistência à compressão simples, similares às de uma estaca em betão (C25/30
– 25/30 Mpa…).
9. A forma batatoidal das colunas do jet, deriva da variação da
deformabilidade (modulo elástico E) dos solos, atravessados e submetidos ao
processo de jacteamento. Não sendo uniforme esta deformabilidade, resulta
uma variação da geometria final da coluna. No entanto, é de referir que se por
um lado esta variação torna a secção útil de cálculo mais difuso, por outro lado,
é um fator de aumento de resistência lateral da coluna (atrito de contacto
coluna/solo). Os ensaios realizados em solos lodosos e arenosos determinaram
que grande parte das tensões aplicadas às colunas de jet grouting são
transmitidas via fuste/resistência lateral, e não via ponta/resistência de ponta.
 (Portugal / Projeto Alverca Park / Quinta da Verdelha - 2003 – Tecnasol FGE / Engº
Alexandre Pinto, Engº João Falcão, Engº Duilio Cebola, Prof. Engº Maranha da Neves e
Engº Ireneu Vaz).
1. Por fim, no sentido de melhorar a resistência a flexão, corte e a torsão deste
elemento natural, pode-se introduzir logo a seguir à execução da coluna (ainda
com a massa semilíquida), um elemento perfilado vertical, de tipo HEB, IPE,
cujas características mecânicas (modulo de elasticidade, secção e inércia)
cumprem com os requisitos do projeto

29
Fig.15 – Vista de um equipamento de Jet Grouting durante o processo de execução
Fig.16 – Vista de uma coluna de jet – solo-cimento

30
Fig.17 – Vista de uma coluna de jet – solo-cimento em solução de realçamento de um edifício
Por fim é de frisar que esta solução geotécnica, alem de ser uma variante às
estacas de fundação, também tem a vantagem de poder ser utilizada como
soluções de impermeabilização, injeção, tampões de fundo e outras aplicações
em casos de obras cujas intervenções geotécnicas se revelam muito exigentes.

31
3.3. Obras de Injeções a baixa pressão - impermeabilizações de Solos
Referem-se ao conjunto de intervenções que são feitas em vários cenários
geológicos cujos principais objetivos são:
Reforço da capacidade resistente dos solos, através do incremento dos seus
parâmetros geo-mecanicos (g, f, c), via injeção de caldas de cimento (cimento
+ agua + aditivo), que terão influência no aumento destes mesmos parâmetros.
A título de exemplo, um solo arenoso não consolidado e não saturado (ex. areia
seca), ao receber uma injeção de alta pressão (> 20 Mpa) de uma mistura de
cimento e água, depois de se solidificar passará a ser um solo cuja resistência
será superior à do seu estado inicial. O efeito da calda de cimento na massa do
solo, induzirá um aumento substancial da sua coesão interna e do seu ângulo
de atrito.
Este efeito resultará num solo-cimento cuja resistência será próxima à de uma
massa de cimento ou até superior, devido ao efeito da mistura de areia com o
cimento e agua, em alta pressão.
Estas intervenções são muito úteis em solos cujas características iniciais, não
permitem a execução de obras em condições de estabilidade. Dentre os casos
mais correntes, destacam-se:
 Tratamento de taludes nas encostas não consolidadas (autoestradas,
linhas de ferro…)
 Tratamento de entradas/saídas de túneis (zonas descomprimidas);
 Tratamento de maciços rochosos de matriz fragmentada e/ou fraturada.
("selagem" das rochas);
 Tratamento das barragens (impermeabilização da base…);
 Tratamento de estruturas antigas em estado de degradação
(monumentos, obras de artes…).

32
Fig.18 – Trabalhos de Injeção - Barragem
3.4 Monitorização e Georreferenciação Geotécnica
Durante e depois da construção de obras de grandes impactos geotécnicos,
nomeadamente estações de metro, estações de comboio, aeroportos, portos
marítimos, prédios urbanos, entre outros, é sempre recomendável que se
elabore um Plano de Monitorização e Acompanhamento, a fim de poder seguir
o seu comportamento no tempo da sua vida útil.
É necessário que os projetistas e engenheiros de produção, tenham respostas
contínuas sobre o comportamento de vários parâmetros da estrutura e também
dos solos, sobre os quais a estrutura exerce e recebe ações.
Dentre os vários parâmetros que devem ser monitorizados, destacam-se os mais
correntes:

33
Deslocamentos (x, y) e Assentamentos (z)
Evolução dos deslocamentos (assentamentos totais e diferenciais), no plano e
no espaço, do conjunto dos pontos referenciados e identificados na estrutura do
edifício / infraestrutura (fundações).
Para tal faz-se uso dos instrumentos topográficos alvos, prismas,
extensómetros, instrumentos geotécnicos (inclinómetros), que permitem a
medição ao longo do tempo, dos deslocamentos e assentamentos das
estruturas.
Estas medições devem ser representadas num sistema de coordenadas (x, y,
z), que permite a leitura tridimensional do movimento. Para uma melhor
compreensão dos fenómenos de assentamento, pode-se recorrer a programas
de reconstituição dinâmica destes movimentos, ajudando assim a determinar a
sua tendência a curto e médio prazo (estabilização ou continuação).
Estas informações permitem aferir as condições de estabilidade local e do
conjunto, das edificações. E sobretudo, permitem antecipar eventuais
comportamentos não desejáveis da estrutura, assim como definir planos de
intervenção.

34
Alvo Prisma
Inclinómetros
Fig.19 – Teodolito – Alvo e Mira
Nível Freático
Para estudo da evolução do nível freático, face a um referencial de base,
instalam-se pontos de medição denominados Piezómetros. Estes pontos
(micro-poços) consistem em furos entubados de diâmetros normalizados, que
permitem a medição do nível de água, através de um medidor padrão próprio
(sonda).
Em obras próximas do mar ou sob influência de um aquífero, a medição do nível
freático é uma necessidade primordial. Os efeitos da variação do nível do mar,
sobre uma dada estrutura, podem ser adversos a sua estabilidade, na medida
em que interfere quer com a resistência dos elementos estruturais (efeito de
pressão hidrostática, Pw), como também com a variação dos parâmetros dos
solos (coesão, angulo de atrito e peso volúmico), que constituem os principais
parâmetros de calculo que serviram para o dimensionamento da estrutura.

35
Estes efeitos, podem gerar tensões cíclicas (pressão / descompressão), que ao
longo do tempo, poderão vir a ser causas de instabilidade e ou anomalias.
Fig.20 – Piezómetro
Tensões nas ancoragens – células de carga
Medida da evolução das tensões (ou força) dos elementos de pré-esforços
instalados na estrutura da contenção – células de carga.
Estes instrumentos permitem aferir as cargas a que as contenções estão a ser
submetidas num dado ponto. Por regra, as células de carga, são aparelhos
eletromagnéticos (ou células elétricas), que convertem as pressões instaladas
nas ancoragens em leituras diretas num manómetro (bar ou Kpa).
A importância das leituras das células, é de aferir se os pressupostos
de deformações e alongamentos dos elementos de ancoragens (cabos de pré-
esforço) estão conforme o previsto em fase de projeto. Esta informação permite
ao projetista/direção de obra, tomar a decisão mais adequada a fim de ajustar

36
as tensões instaladas nestes elementos, de forma a melhorar o comportamento
global do sistema de contenção.
Em resumo, o controlo dos parâmetros acima descritos (deslocamentos – nível
freático – tensões), permite aos intervenientes da obra estimar com elevado
grau de precisão, o comportamento global de uma estrutura geotécnica e prever
as ações preventivas ou corretivas, mais adequadas para cada situação.
É de referir que as obras geotécnicas por estarem em permanente contacto com
os solos, portanto submetidas a variações de estados, devem ser sempre
monitoradas durante e após estarem concluídas.
Nas obras com sistemas provisórios (escavações, contenções provisórias),
recomenda-se leituras durante pelo menos 24 meses (sistemas provisórios). Nas
obras definitivas, como o caso de tuneis, estações de metro, barragens, caves
enterradas, viadutos entre outros (sistemas definitivos) o monitoramento deve
ser continua e durante toda a vida útil da obra.
Fig.20 – Célula de carga

37
Conclusão
Conforme anunciado em introdução, o presente documento é um exercício de
memória e de contribuição para o permanente debate sobre o desenvolvimento
do conhecimento da geotecnia e das soluções geotécnicas mais usuais,
empregues em obras desta especialidade, na cidade de Luanda.
As imprecisões e eventuais omissões devem ser alvo de críticas, a fim de
melhorar a qualidade deste documento e das próximas publicações.
Luanda, Maio 2016
Ireneu Vaz, Eng.º Civil

38
Obras Geotécnicas Participadas – Luanda - Angola (Tecnasol 2007 - 2011)
Empreendimento Comandante Gika – Luanda zona ZG2
Edifício A.A.A – Praia do Bispo – ZG1
Edifício Baia – Largo Ambiente – ZG1
Edifício Largo de Ambiente – ZG1
Edifício Mutamba – ZG1
Edifício Besa – ZG1 / ZG2
Edifício Luanda Plaza – ZG2
Edifício KN 10 – ZG2
Edifício Teta Lando – ZG2
Edifício Luanda Medical Center – ZG1 / ZG2
…
Referência a Sites de consulta
http://www.elevogroup.com/pt/empresa/tecnasol/
http://jsj.pt/
http://www.fi.ubiobio.cl/civil/?q=AreaGeotecnia
http://www.deepfoundations.ca/
http://www.planete-tp.com/fondations-sur-pieux-r241.html

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