3
APRESENTAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO E DO PROBLEMA
Este capítulo tem o objetivo de apresentar a região estudada, desde a sua
localização em relação ao Estado do Rio de Janeiro, como a indicação do perfil
que compõe o seu terreno. Serão apresentadas também, através de um
inventário fotográfico, as evidências de recalque que vem ocorrendo no terreno
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em estudo.
3.1.
Área de Estudo
A área estudada pertence à Subestação de Linhas de Transmissão ZIN da Light,
situada na Zona Industrial de Santa Cruz, zona oeste do município do Rio de
Janeiro, conforme ilustra a Figura 3.1.
N
Baía da
Guanabara
Zona Industrial
de Santa Cruz
Baía de
Sepetiba
Figura 3.1 – Localização da área de estudo (fonte: Google Earth)
Esta área é uma região de baixada formada por um depósito argiloso, de origem
sedimentar, com espessura variando entre 6 e 15 metros. Este depósito
39
sedimentar é de origem bem recente do ponto de vista geológico, formado há
cerca de 6000 anos, devido aos períodos de transgressão e regressão marinha
(Massad, 1988).
Existem poucas informações a respeito de estudos geotécnicos na área da
Subestação, e obteve-se acesso somente a laudos de sondagem do tipo SPT,
realizados na década de 70 para a elaboração dos projetos de fundação. Essas
sondagens foram locadas conforme mostra a planta da Figura 3.2, e revelaram a
ocorrência de uma camada de argila mole com resistência à penetração
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variando de 0 a 10 golpes, porém, com valor médio de 2 golpes.
Figura 3.2 – Planta de locação dos pontos de sondagem realizada na década de 70.
As variações dos NSPT, ao longo da profundidade, para as sondagens F1 a F19
estão apresentadas na Figura 3.3. As linhas tracejadas observadas nestes perfis
estão separando as camadas superficiais de aterro, das camadas de argila mole
e de algumas lentes de areia que penetram na camada de argila, como se
observa, nos furos F1, F14 e F15. Não há indicação do nível d’água, pois os
laudos de sondagem não continham essa informação.
40
Nspt
00
10
10
0
20
20
30
30
40
40/0
50
10
aterro h = 3,5m
7030
80
40/0
90
10
100
20
110
30
120
40/0
130
10
aterro h = 2,3m
aterro h = 3,6m
140
20
150
30
160
40/0
aterro h = 2,85m
argila orgânica
h = 10,4m
argila orgânica
h = 12,15m
10
Prof (m)
6020
170
10
180
20
190
30
200
40
aterro h = 2,95m
argila orgânica
h = 10,95m
argila orgânica
h = 10,95m
20
argila orgânica
h = 2,2m
30
40
SPT 1
SPT2
SPT3
SPT4
SPT5
Nspt
00
10
10
20
20
30
30
40
40/0
50
10
0
Prof (m)
70
30
80
40/0
aterro h = 2,85m
aterro h = 3,9m
90
10
100
20
110
30
120
40/0
130
10
140
20
aterro h = 3,4m
argila orgânica
h = 11,95m
argila orgânica
h = 10,9m
10
60
20
150
30
160
40/0
aterro h = 3,4m
180
20
190
30
200
40
aterro h = 3,5m
argila orgânica
h = 11,3m
argila orgânica
h = 12,6m
170
10
argila orgânica
h = 15,3m
20
40
SPT6
SPT7
SPT8
SPT9
SPT10
Nspt
00
10
10
20
20
0
Prof (m)
30
30
40
40/0
50
10
aterro h = 3,1m
60
20
70
30
80
40/0
90
10
aterro h = 2,9m
argila orgânica
h = 9,9m
argila orgânica
h = 11,5m
10
100
20
110
30
120
40/0
aterro h = 3,5m
130
10
140
20
150
30
160
40/0
argila orgânica
h = 13,1m
areia
170
10
180
20
200
40
h = 3,2m
areia
arg orgânica
h1 = 2,8m
h2 = 6m
20
190
30
aterro h = 2,95m
aterro h = 2,85m
h = 3,2m
arg orgânica
h1 = 4,1m
h2 = 5,9m
30
40
SPT11
SPT12
SPT13
SPT14
SPT15
Nspt
00
0
10
Prof (m)
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30
10
10
20
20
30
30
aterro h = 2,5m
argila orgânica
h = 12,1m
40
40/0
50
10
60
20
70
30
aterro h = 3,5m
argila orgânica
h = 12,1m
80
40/0
90
10
100
20
110
30
aterro h = 3,7m
argila orgânica
h = 14,15m
120
40/0
130
10
140
20
150
30
160
40/0
aterro h = 4,3m
argila orgânica
h = 14,2m
20
30
40
SPT16
SPT17
SPT18
SPT19
Figura 3.3 – Representação gráfica dos laudos de sondagem tipo SPT
Com base nesses dados, De Campos et al. (2004) elaborou uma representação
espacial das camadas de solo até a base da argila mole que está, juntamente
com a locação dos furos de sondagem, apresentada na Figura 3.4. A superfície
do terreno foi obtida segundo cotas de referências topográficas da época,
indicando que o terreno inicial era praticamente plano. A camada de aterro
41
revelou-se praticamente uniforme em espessura, com aproximadamente 3
metros, enquanto que a camada de argila apresentou pequenas variações em
sua espessura, com algumas intrusões de areia. As sondagens apresentadas
nesta figura são as mesmas da figura 3.2, entretanto, a nomenclatura F foi
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substituída pela SPT, mantendo a numeração dos furos anterior.
Figura 3.4 – Representação espacial do perfil local (De Campos et al., 2004).
Para a realização do projeto de pesquisa P&D LIGHT/ANEEL, foram definidas
4 áreas experimentais no terreno da Subestação, conforme mostra a Figura
3.5, determinadas em função da localização da malha do aterramento; da
existência de estruturas, como tubulações de drenagem e caixas de passagem,
e do ponto de vista de segurança em relação às linhas de transmissão. Porém,
a presente dissertação apresenta somente os estudos realizados na área
experimental AE-1, localizada próxima ao portão de entrada da subestação.
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Portão de
Entrada
AE-1
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AE-1
AE-2
AE-2
AE-4
AE-4
AE-3
AE-3
Área Experimental (AE)
Malha de Aterramento
Figura 3.5 – Localização das áreas experimentais.
43
Em 2005, novas investigações envolvendo o ensaio de piezocone e de
dissipação de poropressão (CPTU) foram realizadas até a base da camada de
argila. Este ensaio consiste na cravação no solo, a uma velocidade constante, de
uma ponteira cônica instrumentada eletronicamente permitindo medições de
resistência de ponta (qc), atrito lateral (fc) e o monitoramento constante de
poropressões (ub). Os resultados desses ensaios podem ser usados para a
determinação estratigráfica de perfis de solos, determinação de materiais
prospectados e previsão da capacidade de carga de fundações.
Neste caso, os resultados foram inicialmente utilizados para indicar o atual perfil
do terreno na área estudada, revelando um aterro com espessura variando de 2
a 3 metros e um nível d’água de aproximadamente 1,60 metros abaixo da
realizado na área AE-1, indicando também a presença de lentes de areia ao
longo da camada de argila. Este fato pode ser verificado observando o aumento
da resistência de ponta e a diminuição da poropressão em determinadas
profundidades, como por exemplo, a 5 e 11 metros.
Resistência de ponta
Poropressão
2
u2s(kg/cm 2)
q c (kg/cm )
0
4
8
12
16
20
0
0
2
NA =
1,6
2
4
4
6
6
8
10
1
2
3
4
0
Profundidade (m)
Profundidade (m)
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superfície do terreno. A Figura 3.6 mostra o resultado do ensaio CPTU-1,
NA =
1,6
8
10
12
12
14
14
16
16
Figura 3.6 – Resultados do ensaio CPTU-1 na área AE-1
5
44
3.2.
Apresentação do Problema
O terreno da subestação vem apresentando problemas de recalques desde a
década de 70, que puderam ser evidenciados a partir de visitas técnicas
realizadas no local em 2002. Desse modo, foi detectado o afundamento do
terreno superficial e recalques diferenciais de estruturas de concreto,
caracterizados
pela
ocorrência
de
trincas
em
diferentes
pontos
do
empreendimento, como por exemplo, nas bases de postes e de máquinas
pesadas.
Esses problemas foram registrados em um inventário fotográfico realizado na
ocasião das visitas, e estão apresentados nas Figuras 3.7 a 3.20. Trincas tanto
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horizontais quanto verticais são observadas em diversas estruturas, como as das
figuras 3.7 a 3.11. Observa-se também nas figuras 9.11 a 9.14 diversos postes
desalinhados e na figura 3.15 percebe-se a deformação em uma canaleta
superficial. Já as figuras 3.16 a 3.20 evidenciam claramente o recalque
diferencial que está ocorrendo no terreno.
Figura 3.7 - Geradores mostrando tendências a tombamento, com trincas horizontais na
base dos coroamentos das fundações
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45
Figura 3.8 - Trinca vertical na base dos geradores
Figura 3.9 - Trinca horizontal na base de edifícios
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46
Figura 3.10 - Trincas na laje do calçamento
Poste
desalinhado
Trincas
Figura 3.11 - Poste desalinhado e fundações com trincamento.
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Figura 3.12 - Postes mostrando distorção.
Figura 3.13 - Poste com distorção para o lado menos pesado.
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48
Figura 3.14 - Distorções de pórticos.
Figura 3.15 - Canaleta de drenagem superficial deformada tanto vertical quanto
horizontalmente.
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Figura 3.16 - Placas de concreto com fissuras e deslocamentos diferenciais.
Figura 3.17 - Recalques diferenciais do aterro.
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50
Figura 3.18 - Aparente perda de material junto à base de um conjunto de pórticos.
Figura 3.19 - Aterro com recalques diferenciais.
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51
Figura 3.20 - Passarela com distorções.
O inventário fotográfico mostra a importância e a necessidade de se fazerem
mais estudos relacionados aos movimentos que ocorrem nos solos moles. A
ausência destes conhecimentos tem levado à adoção de critérios conservadores
de projeto que, em muitos casos, além do comprometimento econômico
imediato, envolve uma convivência duradoura com uma situação de elevado
risco de ruptura dos elementos estruturais de fundação. No caso específico da
Subestação Zin, as conseqüências devidas ao potencial de colapso estrutural
decorrente das grandes deformações sofridas pelas estruturas de fundação
podem ser extremamente graves, incluindo a paralisação não programada de
transmissão de energia elétrica para parte do município do Rio de Janeiro.