Os rockbolts são alguns dos principais recursos aplicados em sistemas de reforço e suporte de escavações subterrâneas, sejam elas presentes no setor da mineração ou em obras civis, como túneis destinados à malha rodoferroviária, conforme abordado por Li C.C. (2017).

Observada a extensa aplicação desse recurso em todo o mundo — e as diversas opções disponíveis no mercado — é fundamental o entendimento das suas principais características de desempenho. Além disso, é importante entender qual é a sua compatibilização com o maciço rochoso e seus mecanismos de instabilização.

Por esse motivo, criamos este conteúdo para mostrar quais são os principais tipos de rockbolts de aço utilizados em escavações. Acompanhe a leitura!

O que são rockbolts e quais são as suas principais características?

Os rockbolts são barras utilizadas para confinar massas rochosas pontencialmente instáveis e ancorá-las em regiões estáveis do maciço. Por essa razão, são amplamente utilizados para estabilizar as escavações subterrâneas.

Sendo assim, nos modelos de rockbolts de aço, o comportamento característico é obtido pela curva de tensão-deformação. Logo, as principais especificações técnicas envolvem algumas características. Acompanhe!

Limite de resistência ao escoamento

Indica o carregamento mínimo Re necessário para ocorrer a deformação contínua sob mesmo estado de tensão. Para valores menores ou iguais a Re, o elemento de aço apresenta comportamento elástico, ou seja, após a deformação o elemento retorna as condições iniciais de alongamento descrevendo uma curva linear.

Limite de resistência à tração

Corresponde ao carregamento limite Rm para que a perda da capacidade de suporte do rockbolt seja iniciada. Cabe destacar que a zona plástica estaria compreendida entre Re e Rm, ou seja, não haverá nesse intervalo a proporcionalidade linear entre a tensão e deformação. Além disso, as deformação não são reversíveis.

Alongamento

Representa a ductilidade do elemento. É calculado pela razão entre o incremento do comprimento do elemento e sua extensão original, em determinado intervalo da curva de tensão-deformação, conforme a norma de referência.

Absorção de Energia

É uma especificação para condições especiais de maciços rochosos susceptíveis a esforços dinâmicos. Indica a capacidade em kJ para a absorção de impactos.

Quais são os principais tipos de rockbolts?

Os rockbolts podem ser segmentados em três grupos principais, a depender do tipo de interação para a ancoragem no maciço rochoso:

• ancoragem mecânica;
• ancoragem de resina ou argamassa;
• ancoragem de fricção.

Lembrando que uma divisão em outros dois subgrupos estaria relacionada ao tipo de esforço para os quais foram dimensionados: esforços estáticos e esforços dinâmicos. Tendo isso em mente, veja só quais são as principais características de cada grupo.

Ancoragem mecânica

São rockbolts cuja adesão ao interior do maciço rochoso é garantida unicamente pela expansão de um elemento mecânico no fundo da perfuração. Segundo Li C.C. (2017), essa versão tem uma severa limitação na aplicação em rochas brandas devido ao alto risco do arrancamento. Além disso, comparado aos demais tipos, é o que apresenta a menor capacidade de suporte.

Ancoragem por resina ou argamassa

São rockbolts cuja adesão ao interior do maciço rochoso é garantida pela interação entre o elemento de aço e uma argamassa ou resina que preenche completamente o interior do furo.

A rugosidade desse elemento tem grande influência na performance e pode ser incrementada pela geometria do rosqueamento ou entalhes na superfície do rockbolt. São considerados um dos grupos mais versáteis, pois englobam tanto soluções para esforços estáticos quanto para esforços dinâmicos.

Ancoragem por fricção

São rockbolts cuja adesão ao interior do maciço rochoso é garantida pelo atrito direto, ao longo de toda a extensão do elemento de aço com a superfície rochosa. Nessa versão, os rockbolts têm diâmetro nominal ligeiramente superior ao da perfuração.

Durante o processo de instalação, ocorre a expansão e o confinamento da seção de aço no interior do furo, sendo essa fricção a responsável pela capacidade de suporte ao carregamento. Cabe destacar que há limitação do uso desses rockbolts em operações subterrâneas desenvolvidas em maciços com rochas brandas.

Para finalizar, no que diz respeito ao dimensionamento, aconselhamos a utilização de testes de arrancamento in situ (pull out test) para verificar a susceptibilidade de falha prematura do rockbolt devido à perda de adesão — seja entre a superfície do rockbolt e a argamassa/resina ou mesmo pela ineficiência do atrito entre a superfície rochosa da perfuração e o elemento de aço.

Isso porque é fundamental que o conjunto de acessórios — composto por placas de aço, porcas, anilhas, dentre outros — tenha resistência mecânica mais elevada que a barra de aço para garantir a prevenção contra a falha prematura do rockbolt.

*Este conteúdo foi baseado em artigo de Daniel Rodrigues Jardim — Engenheiro de Minas especializado em Geotecnia