Você sabe quais as vantagens do uso das cordoalhas na forma de cablebolts em escavações subterrâneas? Confira seus efeitos, aplicação ideal e as principais variações de cablebolts neste artigo!*

Formas muito versáteis de suporte, as cordoalhas combinam flexibilidade e resistência para diferentes aplicações, certo? No caso das cordoalhas na forma de cablebolts, usadas para suporte de minas subterrâneas, seus efeitos podem ir além. São um recurso especialmente vantajoso quando os sistemas de reforço e suporte de escavações subterrâneas requerem elementos com uma elevada capacidade de carga e, simultaneamente, com uma extensão superior ao usualmente aplicado a rockbolts – cujo comprimento está restrito à metade da largura ou da altura da galeria, conforme mencionado por Li C.C. (2017).

Representação da aplicação das cordoalhas como cablebolts em extensão superior aos rockbolts. Adaptado de Li C.C. (2017).

Considerando que um dos objetivos principais do cablebolt é o reforço de um grande volume de rocha, umas das premissas de dimensionamento seria a rigidez. Assim, podemos assumir a hipótese do não deslocamento da cordoalha dentro da coluna de argamassa.

Nessa condição, seria possível promover fatores como a melhoria da estabilidade de escavações expostas a severas condições geomecânicas, o reforço de regiões ainda não desenvolvidas e o controle de diluição em realces, entre outros, conforme abordado por Li C.C. (2017) e Hutchinson & Diederichs (1996). Interessante, concorda?

Aplicação das cordoalhas como cablebolts no reforço dos realces. Adaptado de Hutchinson & Diederichs (1996).

Podemos listar diversas estratégias para melhorar a condição de adesão da cordoalha na coluna de argamassa. Entre elas, vale a pena destacar a alteração da geometria da cordoalha e a alteração da condição de rugosidade dos fios de aço.

Também são diversos os tipos de cablebolts indicados para esse tipo de uso. Vamos conhecer um pouco sobre cada um deles?

• Cordoalha Lisa – (Plain strand)

Vale frisar, antes de mais nada, que o uso de cordoalhas com 15,20 milímetros de diâmetro, 25 toneladas de carga na resistência última, 20 toneladas de resistência ao escoamento e compostas pela união de sete fios de aço se encontra amplamente estabelecido na literatura geotécnica.

Sua aplicação é ideal para zonas com presença moderada de descontinuidades que formem blocos ou cunhas. Por apresentar um comportamento semidúctil, essa versão admite carregamento dinâmico moderado, sendo o tipo de menor custo e de simples instalação.

Permite uso do conjunto cunha, bloco e placa de ancoragem. Como uma desvantagem, destaca-se a sensibilidade à relaxação do maciço rochoso, sendo observada a perda da capacidade de carga, conforme apontado por Hutchinson & Diederichs (1996).

Adaptação da representação de Hutchinson & Diederichs (1996) das cordoalhas lisas.

• Cordoalhas com Geometria Alterada

Birdcaged Strand

Esse tipo de cablebolt é formado pelo desenrolamento da cordoalha lisa seguido por leve torção dos fios, criando uma estrutura semelhante a uma gaiola, cujo propósito seria criar pontos de ancoragem na coluna de argamassa. Sua aplicação é recomendada para maciços altamente fraturados ou com potencial de relaxamento após a instalação. Proporciona capacidade de suporte mais rapidamente quando comparada à versão lisa, devido à melhor interação com a coluna de argamassa.

Em relação às desvantagens, essa variedade de cablebolt requer perfurações de maior diâmetro e sua instalação é mais complexa, por conta da disposição dos fios de aço. Além disso, a resposta ao cisalhamento parcial ou total pode ser imprevisível em razão do carregamento desigual dos fios, conforme previsto por Hutchinson & Diederichs (1996).

Outro aspecto relevante seria a verificação de maior desgaste de equipamentos de instalação automatizada, se comparada à versão lisa, e na dificuldade em manter o acondicionamento na forma de bobinas, devido à irregularidade dos fios.

Adaptação da representação de Hutchinson & Diederichs (1996) das cordoalhas birdcaged.

Nutcaged Strand 

Cablebolt fabricado a partir de cordoalhas lisas que sofrem o completo desenrolamento dos fios externos para adição de uma porca no fio central e, em seguida, são conformadas novamente, de modo a buscar uma configuração próxima à original. Essa variedade apresenta ductilidade governada parcialmente pelo tamanho da porca (12 mm a 16 mm) e pode, inclusive, atingir um desempenho superior as versões birdcaged e bulbed nesse quesito.

Entretanto, caso esse elemento tenha um diâmetro superior a 16 mm, há aumento de modos de falha inconsistentes. São recomendados para maciços altamente fraturados e com potencial de relaxamento após a aplicação e pode ser aplicado em furos de mesmo diâmetro das cordoalhas lisas, conforme indicado por Hutchinson & Diederichs (1996).

Em termos de desvantagens, podemos citar a impossibilidade de produção de uma bobina, em virtude das dificuldades operacionais no desenrolamento e na inserção da porta ao longo de centenas de metros de cordoalhas. A inserção das porcas, bem como a abertura das cordoalhas, demanda um alto nível de controle de qualidade, pois, caso ocorra o corte ou deformação excessiva dos fios de aço, haverá fragilização e perda da capacidade de carga.

Adaptação da representação de Hutchinson & Diederichs (1996) das cordoalhas nutcaged.

Bulbed Strand (Garford)

Esse tipo de cablebolt é ligeiramente semelhante ao Birdcaged e apresenta vantagens compatíveis. No entanto, sua principal diferença está no maior controle da abertura pontual da cordoalha. Em virtude disso, o espaçamento e o tamanho dos bulbos podem ser customizados para melhor adequação às condições da operação — e, devido a uma melhor conformação das cordoalhas, é mais facilmente bobinado.

Também compartilha algumas desvantagens do Birdcaged, como a necessidade de um maior furo de perfuração a depender do diâmetro de abertura, bem como apresenta uma alta dependência do preenchimento da coluna de argamassa para garantir a funcionalidade das ancoragens.

Adaptação da representação de Hutchinson & Diederichs (1996) das cordoalhas garford.

• Cordoalha com Aumento da Rugosidade do Fio

Cordoalha Entalhada (Intented Strand)

É um tipo de cordoalha com uma modificação da superfície dos fios, onde engastes são criados durante a fabricação, com objetivo de aumentar sua aderência na coluna de argamassa. O conceito é muito similar ao aplicado aos rockbolts. Apesar de uma configuração idêntica às cordoalhas lisas, a versão entalhada atinge níveis equiparáveis ao carregamento e ductibilidade esperados para as versões de geometria alterada.

Ademais, torna-se especialmente atrativa em contextos de aplicação mecanizada, pois reduz o risco de desgaste dos equipamentos pela homogeneidade do diâmetro, a fácil instalação em furos de diâmetro reduzido e a praticidade do uso conjunto cunha, bloco e placa de ancoragem.

Detalhe das cordoalhas entalhadas, por Belgo Arames.

Resultados de ensaios comparativos entre as cordoalhas entalhadas, lisas, birdcage e garford (standard cable). Adaptado de Belgo Arames (primeira imagems) e Tadolini & Dolinar (2017).

Ficou mais fácil entender as vantagens do uso de cordoalhas em escavações subterrâneas? Se você gostou do conteúdo, acesse o blog da Belgo Arames e confira outros materiais sobre geosoluções.

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