1
UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE – UNESC
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
FABIO JOSÉ MACCARINI
ANÁLISE DA ESTABILIDADE DE ATERRO SOBRE SOLOS MOLES
CRICIÚMA, NOVEMBRO DE 2009.
2
FABIO JOSÉ MACCARINI
ANÁLISE DA ESTABILIDADE DE ATERRO SOBRE SOLOS MOLES
Trabalho de conclusão de curso apresentado
para obtenção do grau de engenheiro civil, no
curso de Engenharia Civil, da Universidade do
Extremo Sul Catarinense, UNESC.
Orientador: Prof. MSc. Adailton Antônio dos
Santos
CRICIÚMA, NOVEMBRO DE 2009.
3
FÁBIO JOSÉ MACCARINI
ANÁLISE DA ESTABILIDADE DE ATERRO SOBRE SOLOS MOLES
Trabalho de Conclusão de Curso aprovado
pela Banca Examinadora para obtenção do
Grau de Engenheiro Civil da Universidade do
Extremo Sul Catarinense – UNESC, com Linha
de Pesquisa em Análise de Estabilidade de
aterro sobre solo mole.
Criciúma, 07 de Dezembro de 2009
BANCA EXAMINADORA
____________________________________________________________________
Prof. M.Sc. Adailton Antônio dos Santos – Engenheiro Civil - (UNESC) - Orientador
____________________________________________________________________
Eng. Residende Gilberto de Andrade Souza (Consórsio 101 Sul) - Banca
____________________________________________________________________
Eng. Especialista Murilo da Silva Espíndola (UFSC) - Banca
4
‘’Aos meus pais que sempre me apoiaram e me ajudaram nos momentos difíceis,
aos amigos da faculdade que estiveram juntos nessa caminhada a minha noiva que
soube me compreender na ausência por motivo de estudo e aos mestres que
tiveram paciência em repassar seus conhecimentos.’’
5
AGRADECIMENTO
A Deus, por me conceder a dádiva da vida, sempre iluminando e guiando
meus passos, e me fazendo crescer a cada dia ao superar os obstáculos
encontrados durante esta jornada.
Aos meus pais Zorinda e Luiz pelo incentivo e por não medirem esforços
perante as minhas dificuldades.
Aos mestres da graduação em especial ao orientador Prof. M.sc Adailton
Antônio Santos pelo auxílio e dedicação para a realização desta pesquisa.
As empresas de engenharia em específico a SOTEPA a qual me
concedeu oportunidade de estagiar e aprimorar meus conhecimentos na área que
tanto quero atuar e me especializar.
Em especial a Fernanda da Silva Ferro, companheira, amiga e mulher que
deu força e possibilitou a conclusão desse trabalho.
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RESUMO
Um dos maiores problemas na elaboração de um aterro sobre solos moles é a sua
estabilidade quanto à ruptura global. A preocupação vai desde o tipo de solo mole
até o tipo de material de aterro que será utilizado na obra. Por isso, para a
implantação de um aterro sobre solos moles, deve ser realizado um estudo
minucioso das características físicas, mecânicas e de resistência ao cisalhamento
dos materiais de aterro e de fundação. Devido ao fato do local onde será construído
o acesso para a implantação do viaduto 3 e 4 ser uma região de plantio de arroz,
levantou-se a hipótese quanto ao risco de ruptura do solo de fundação. Visando
sanar essa dúvida a presente pesquisa buscou informações quanto às
características geotécnicas do subsolo, o que mostrava um solo com NSPT variando
entre 0 e 2 golpes, características de solo muito mole. Com base nos boletins de
sondagens fornecidos pelo consórcio criou-se um perfil estratigráfico para posterior
dimensionamento quanto a análise de estabilidade global da obra. Nele averiguo-se
as condições do solo até a profundidade de 10 metros. Visualizou-se ainda os
ensaios de caracterização disponível do solo a ser utilizado no aterro, bem como
foram definidos os parâmetros do solo de fundação através de correlações com o
NSPT. Com base nos procedimentos de projeto do DNER-PRO 381/98 que leva em
consideração a classe do aterro, definiu-se para a obra um FSadm≥ 1,4. Através da
equação de capacidade de carga de Terzaghi (1943) e o Método de Spencer que se
baseia no principio de equilíbrio limite, calculou-se o coeficiente de segurança
quanto a ruptura global na seção adotada como seção critica. Na análise observouse a inviabilidade da execução do caminho de acesso sem a necessidade de reforço
do solo de fundação. Pois o coeficiente de segurança mínimo não alcançou FSadm
estipulado. Analisou-se dois tipos de soluções para reforço do solo de fundação,
sendo elas o uso de geossintético e utilização de bermas de equilíbrio. A definição
da solução geotécnica mais adequada, dentre as analisadas, foi feita com base na
análise de estabilidade global, através do método de Spencer, a qual demonstrou
que a solução com bermas de equilíbrio foi a única a atingir o FSadm estipulado. Com
base nestes resultados foram levantados os custos para a implantação do caminho
de acesso adotando esta solução.
Palavras-Chave: Aterros Sobre Solos Moles; Análise de Estabilidade; Bermas de
Equilíbrio.
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LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1: Representação gráfica da resistência ao cisalhamento dos solos.............. 9
Figura 2: Atrito entre dois corpos no instante do deslizamento..................................20
Figura 3: Atrito entre materiais granulares.................................................................21
Figura 4: Resistência ao cisalhamento à coesão.......................................................22
Figura 5: Critérios de ruptura (a) Coulomb, (b) Mohr.................................................23
Figura 6: Análise do estado de tensões no plano de ruptura.....................................24
Figura 7: Momento e forças de equilíbrio...................................................................29
Figura 8: Fluxograma de prospecção geotécnica.......................................................31
Figura 9: Sondagem à Percussão com medida de torque.........................................34
Figura 10: Amostragem de SPT.................................................................................35
Figura 11: Equipamentos utilizados para ensaio de CPTU........................................38
Figura 12: Equipamentos utilizados para ensaio de CPTU........................................39
Figura 13: Localização Lote 28 Rodovia BR-101/SC.................................................50
Figura 14: Desvio da BR – 101 existente...................................................................51
Figura 15: Mapa geológico do litoral catarinense.......................................................53
Figura 16: Perfil estratigráfico padrão....................................................................... 55
Figura 17: Seção tipo adotado...................................................................................59
Figura 18: Curva de ruptura – Spencer......................................................................61
Figura 19: Curva de ruptura – Spencer......................................................................62
Figura 20: Curva de ruptura – Spencer......................................................................63
8
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Classificação das argilas segundo a consistência.....................................16
Tabela 2: Recomendações para fatores de segurança admissíveis..........................26
Tabela 3: Fatores de Segurança mínimo...................................................................27
Tabela 4: Quantidade mínima de ensaios geotécnicos..............................................32
Tabela 5: Potencialidades de amostra de CPT e CPTU............................................36
Tabela 6: Relação entre tensão admissível e NSPT..................................................41
Tabela 7: Índice de plasticidade e determinação de α...............................................42
Tabela 8: Principais tipos de geossintético.................................................................47
Tabela 9: Tabelas de Valores de δ para análises preliminares..................................49
Tabela 10: Parâmetros geotécnicos da areia.............................................................57
Tabela 11: Parâmetros geotécnicos da Brita graduada.............................................57
Tabela 12: Parâmetros geotécnicos do solo de fundação.........................................58
Tabela 13: Análise de estabilidade – Fatores de segurança......................................61
Tabela 14: Análise de estabilidade – Fs da solução..................................................62
Tabela 15: Análise de estabilidade – Fs da solução..................................................63
Tabela 16: Valor dos materiais do aterro...................................................................64
Tabela 17: Valor dos materiais do aterro...................................................................64
9
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
SC – Santa Catarina
FS – Fator de Segurança
LL – Limite de Liquidez
LP – Limite de Plastidade
NA – Lençol Freático
DNER – Departamento Nacional de Estradas e Rodagens
NBR – Normas Brasileiras Rodoviarias
NSPT – Standard Penetration Test
CPT – Cone Penetration Test
CPTU – Piezocone Penetration Test
EPS – Poliestileno Expandido
IPEM – Instituto de Peso e Medidas
IPT – Instituto de Pesquisa Tecnológica
RJ – Rio de Janeiro
OCR – Reconhecimento Ótico de Caracteres
INMETRO – Instituto Nacioanl de Metrologia, Normatização e Qualidade Industrial
SICRO2 – Sistema de Custo Rodoviários
10
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................13
1.1 Tema de Pesquisa .............................................................................................13
1.2 Problema ...........................................................................................................13
1.3 Justificativa ........................................................................................................13
1.4 Objetivos............................................................................................................14
1.4.1 Objetivo Geral.................................................................................................14
1.4.2 Objetivos Específicos......................................................................................14
2 REFERENCIAL TEÓRICO ...............................................................................15
2.1 Solos..................................................................................................................15
2.1.1 Classificação dos solos...................................................................................15
2.1.2 Solo Granular..................................................................................................16
2.1.3 Solos Finos (Argilas e Siltes) ..........................................................................16
2.1.4 Solos Orgânicos .............................................................................................17
2.1.5 Solos Residuais e Solos Transportados .........................................................17
2.1.6 Solos Lateríticos .............................................................................................17
2.1.7 Solos Compactos e Aterros ............................................................................18
2.1.8 Solos Moles ....................................................................................................18
2.2 Resistência ao Cisalhamento dos Solos............................................................19
2.2.1 Atrito ...............................................................................................................20
2.2.2 Coesão ...........................................................................................................21
2.2.3 Critérios de Ruptura de Mohr – Coulomb .......................................................22
2.3 Estabilidades de Taludes...................................................................................24
2.4 Classes de Aterros.............................................................................................26
2.4.1 Classe I...........................................................................................................27
2.4.2 Classe II..........................................................................................................27
2.4.3 Classe III.........................................................................................................27
2.5 Ruptura Global...................................................................................................28
2.5.1 Métodos de Análises de Estabilidades ...........................................................28
2.5.1.1 Método de Spencer........................................................................29
2.6 Investigações Geotécnicas Para Estudos de Solos...........................................30
2.6.1 Investigações Geotécnicas de Campo............................................................31
2.6.1.1 Fase de Projeto Básico ..................................................................32
2.6.1.2 Sondagem a Percussão (SPT) ....................................................................33
2.6.1.2.1 Sondagem a Percussão com Medida de Torque ......................................33
2.6.1.2.2 Amostragem e SPT...................................................................................34
2.6.1.3 Ensaio de Piezocone (CPTU- CPT).............................................................35
2.6.1.4Ensaio de Palheta (Vane Test) .....................................................................39
2.6.2 Correlações para NSPT..................................................................................41
11
2.6.3 Investigações Geotécnicas de Laboratório .....................................................42
2.6.3.1 Ensaio Triaxial .............................................................................................42
2.6.3.2 Ensaio de Compressão Edométrico.............................................................43
2.7 Alternativas de Soluções para Solos Moles.......................................................43
2.7.1 Aterros Leves..................................................................................................44
2.7.2 Remoção de Solo Mole...................................................................................44
2.7.3 Bermas ...........................................................................................................44
2.7.4 Construção por Etapas ...................................................................................45
2.7.5 Pré-carregamento ...........................................................................................45
2.7.6 Geodrenos e Sobrecarga Temporária ............................................................45
2.7.7 Aterro Estaqueado ..........................................................................................46
2.7.8 Reforço com Geossintéticos ...........................................................................46
2.7.8.1 Características do Geossintético ..................................................................46
2.7.8.2 Propriedades Relevantes dos Geossintéticos .............................................47
3 METODOLOGIA...............................................................................................50
4 APPRESENTAÇÃO E ANÁLISE DE DADOS .................................................51
4.1 Características do Local ....................................................................................51
4.1.1 Local de Estudo ..............................................................................................51
4.1.2 Estudo Geológico............................................................................................52
4.1.2.1 Estudo Geológico Geral...............................................................................52
4.1.2.2 Geologia do Local ........................................................................................53
4.2 Caracterização Geotécnica do Solo de Fundação.............................................55
4.3 Análise de Estabilidade......................................................................................55
4.4 Perfil Estratigráfico Adotado na Análise.............................................................56
4.5 Parâmetros Geotécnicos ...................................................................................57
4.5.1 Solo de Aterro.................................................................................................57
4.5.2 Brita Graduada ...............................................................................................57
4.5.3 Solo de Fundação...........................................................................................58
4.5.4 Sobrecarga Atuante ........................................................................................58
4.6 Análise dos Resultados .....................................................................................59
4.7 Soluções para Viabilizar a Construção do Caminho de Acesso ........................61
4.7.1 Cálculo do Coeficiente de Segurança com Reforço .......................................62
4.8 Análise de Custo................................................................................................63
4.8.1 Custo do Reforço ............................................................................................64
4.8.2 Custo do Aterro...............................................................................................64
5 CONCLUSÃO...................................................................................................65
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................68
ANEXO A – MAPA GEOLÓGICO.......................................................................71
ANEXO B – LOCAÇÃO DOS FUROS DE SONDAGENS ..................................73
ANEXO C – BOLETINS DE SONDAGENS ........................................................75
12
ANEXO D – PARÂMETROS GEÓTÉCNICOS DA AREIA .................................82
ANEXO E – PARÂMETROS MÉDIO DO SOLO .................................................84
APÊNDICE A –PERFIL ESTRATIGRÁFICO ......................................................86
13
1 INTRODUÇÃO
1.1 Tema de Pesquisa
Este trabalho tem como tema a análise de estabilidade de um aterro sobre
solos moles: Estudo de caso.
1.2 Problema
O problema consiste em viabilizar o acesso dos veículos de transporte de
materiais para a execução do viaduto 3 e 4 do desvio Araranguá Santa Catarina
(SC) na cidade de Maracajá, do lote 28 da duplicação da BR –101 Trecho Sul, que
consiste em um aterro executado sobre solos moles.
1.3 Justificativa
A obra supracitada encontra-se sobre solos moles, com baixos valores de
suporte de carga. Levando em conta a importância do viaduto 3-4 da duplicação da
BR –101 trecho sul, e a manutenção do acesso (aterro) para visitas técnicas e
manutenções periódicas dos referidos viadutos, faz-se necessário analisar a
estabilidade do aterro a ser construído.
Sem os devidos estudos geotécnicos para verificar a possibilidade de
haver uma ruptura do aterro e posteriormente criar uma estabilidade para tal,
poderão ocorrer perdas econômicas tais como equipamentos; veículos de
transporte; materiais pesados como vigas e pilares pré-moldados.
14
1.4 Objetivos
1.4.1 Objetivo Geral
Verificar a estabilidade quanto à ruptura global do aterro que proporciona
acesso ao viaduto que será executado no lote 28 de duplicação da BR-101 trecho
Sul no Estado de Santa Catarina - SC.
1.4.2 Objetivos Específicos
•Determinar a estratigrafia do solo de fundação;
•Levantar informações já existentes sobre os parâmetros de
resistência ao cisalhamento do solo de aterro;
•Determinar a coesão não drenada através das correlações com o
NSPT;
•Analisar a estabilidade do aterro pelo método de Spencer;
•Definir, em caso de necessidade, as medidas que viabilizem a
execução do aterro da pista do objeto de estudo;
•Levantar os custos de implantação da solução adotada no presente
trabalho.
15
2 REFERENCIAL TEÓRICO
Neste capitulo será ilustrado e demonstrado a fundamentação teórica
para melhor esclarecer os objetivos desse trabalho, bem como aumentar a
compreensão do tema de estudo.
2.1 Solos
Os solos são constituídos de um conjunto de partículas, água e gás. As
partículas, de maneira geral, se encontram livres para se deslocar entre si. Em
alguns casos uma pequena cimentação pode ocorrer entre elas, mas num grau
extremamente muito baixo do que nos cristais de um metal ou nos agregados de um
concreto.
Soluções da Mecânica dos sólidos Deformáveis são frequentemente
empregados para a representação do comportamento de maciços de solo, pela
simplicidade das soluções e por serem referendadas pela comprovação do ajuste
aproximado de seus resultados com o comportamento real dos solos, verificada
experimentalmente em obras de engenharia. Em diversas situações, entretanto, o
comportamento do solo só pode ser entendido pela consideração das forças
transmitidas diretamente nos contatos entre as partículas, embora estas forças não
sejam utilizadas nos cálculos e modelos.
2.1.1 Classificação dos solos
Os sistemas de classificação baseados na composição dos solos mais
empregados são o chamado Sistema Unificado de Classificação, desenvolvido a
partir de uma proposta de Yazbekbitar (1995) apud in Casagrande (1948) para o U.S
Bureal of Reclamation, e o sistema Rodoviário de Classificação, da American
16
Association of State Highway Officiais, empregados pelos órgãos rodoviários,
inclusive no Brasil.
A descrição dos diversos tipos de solos entra em um Sistema Unificado,
nele o primeiro ponto a considerar é a porcentagem de material passando na
peneira nº 200 (0,075 mm). Se esta porcentagem for inferior a 50%, o solo será
considerado como solo granular, caso contrário, como solo Fino.
2.1.2 Solo Granular
Os solos granulares podem ser definidos como pedregulhos ou areias,
conforme a granulometria predominante. São considerados pedregulhos as
partículas com diâmetros de 2,0 mm a 150 mm. Areias a granulometria fica entre
0,075 e 2,0 mm.
2.1.3 Solos Finos (Argilas e Siltes)
Quando a porcentagem de material passado na peneira nº200 é superior
a 50% (ou 35% no sistema rodoviário), o solo é considerado fino. Neste caso, ele
será classificado como Argila ou como Silte. O estado dos solos siltosos é indicado
pela sua compacidade. O estado das argilas é indicado pela sua consistência,
definida por Pinto (2000) apud in Terzaghi & Peck (1948) como a resistência a
compressão simples com a nomenclatura apresentada na Tabela 1 a seguir:
Tabela 1: Classificação das argilas segundo a consistência.
Consistência
Resistência a Compressão Simples, KPa.
Muito mole
< 25
Mole
25-50
Consistência média
50-100
Rija
100-200
Muito rija
200-400
Dura
Fonte: PINTO, 2000 apud TERZAGHI & PECK,1948.
> 400
17
2.1.4 Solos Orgânicos
São chamados solos orgânicos aqueles que contem uma quantidade
apreciável de matéria decorrente da decomposição de origem vegetal ou animal, em
vários estágios de decomposição. Geralmente em argilas ou areias finas, os solos
orgânicos são de fácil identificação, pela cor escura e principalmente pelo seu odor
característico.
2.1.5 Solos Residuais e Solos Transportados
Solos residuais são aqueles formados a partir da decomposição das
rochas que se encontram no próprio local em que se formaram. Para que eles
ocorram é necessário que a velocidade de decomposição da rocha seja maior do
que a velocidade de remoção por agentes externos.
Solos transportados são aqueles que foram levados ao seu atual local por
algum agente de transporte. As características dos solos são função do agente
transportador.
2.1.6 Solos Lateríticos
O solo lateritico tem sua fração de argila constituído predominantemente
de minerais cauliniticos e apresentam elevada concentração de ferro e alumínio na
forma de óxidos e hidróxidos.
18
2.1.7 Solos Compactos e Aterros
Aterros são depósitos de solo criados pelo homem. Quando simples
deposito, sem acompanhamento tecnológico, os aterros são de constituição bem
heterogênea e não devem ser utilizadas como material de apoio de fundação.
Entretanto, aterros construídos com planejamento e controle, dentro de uma boa
técnica pode se constituir camadas de adequada capacidade de suporte de carga.
2.1.8 Solos Moles
Os solos moles têm baixa resistência, elevada compressibilidade e
plasticidade, podendo ter a presença de matéria orgânica.
Os solos moles têm a sua nomenclatura atribuída a consistência de solo
predominante argiloso, com valor do NSPT entre 3 e 5, segundo a NBR 7250/82.
Trata-se de solo sedimentar aluvial, com resistência ao cisalhamento extremamente
baixa, saturado (NA elevado) relativamente homogêneo em toda a profundidade do
depósito. São solos compressíveis (características relativa a sua capacidade de
deformar). Os solos com consistência muito mole tem o NSPT entre 0 e 2, com as
mesmas características dos solos moles, porém em condições de comportamento
ainda mais desfavoráveis (MARANGON, 2006).
Os depósitos de solos moles encontrados no litoral brasileiro possuem
granulometria fina que se depositaram em ambientes marinhos. Do ponto de vista
geológico, esses depósitos são bastante recentes, formados no Período Quartenário
quando ocorreram pelo menos dois ciclos de sedimentação, um Pleistoceno e outro
Holoceno (MASSAD, 2003).
De acordo com o autor acima, após o Holoceno, o mar entrou em um
processo continuo e lento de regressão, interrompido por rápidas oscilações
negativas de seu nível. O conhecimento dessas oscilações negativas é importante
sob o ponto de vista geotécnico, pois pode justificar o leve Pré-adensamento
observado em algumas camadas superficiais desse tipo de solo (MACEDO, 2008).
19
As ocorrências de solos moles apresentam, em geral, três condições
comuns: situam-se em zonas planas, são formados por solos finos (argilas) e
orgânicos e apresentam baixa capacidade de condutividade hidráulica (CAPUTO,
1987).
2.2 Resistência ao Cisalhamento dos Solos
Nos solos estão presentes os fenômenos de atrito e coesão, portanto,
determina-se a resistência ao cisalhamento dos solos ( ), segundo a equação 1:
=
+
. Tan ø
(1)
Onde “ ” é a resistência ao cisalhamento do solo, "c" a coesão ou
intercepto de coesão, "
" a tensão normal vertical e " ø " o ângulo de atrito interno
do solo. Na Figura 1 apresenta-se graficamente está expressão.
Figura 1: Representação gráfica da resistência ao cisalhamento dos solos
Fonte: Das, 2007
Solos com textura arenosa dependem da forma dos grãos, granulometria
e outros fatores como tensão normal, índice de vazios e etc.
Solos argilosos, dentre os fatores citados acima se deve adicionar
também a coesão.
Como princípio geral, a resistência ao cisalhamento dos solos depende,
predominantemente, da tensão normal ao plano de cisalhamento.
20
2.2.1 Atrito
O atrito é função da interação entre duas superfícies na região de contato.
A parcela da resistência devido ao atrito pode ser simplificadamente demonstrada
pela analogia com o problema de deslizamento de um corpo sobre uma superfície
plana horizontal. Conforme ilustra a Figura 2:
Figura 2: Atrito entre dois corpos no instante do deslizamento
Fonte: SANTOS, 2008 apud SANTOS, 2005
A resistência ao deslizamento ( ) é proporcional à força normal aplicada
(N), segundo a equação 2:
=N.ø
(2)
Onde “ø” é o coeficiente de atrito entre os dois materiais. Para solos, esta
relação é escrita na equação 3:
= σ . tg ø
(3)
Onde “ø” é o ângulo de atrito interno do solo, “σ” é a tensão normal e “ ”
a tensão de cisalhamento.
Nos materiais granulares (areias), constituídas de grãos isolados e
independentes, o atrito é um misto de escorregamento (deslizamento) e de
rolamento, afetado fundamentalmente o entrosamento ou embicamento dos grãos.
Tal fato não invalida a aplicação da equação anterior a materiais granulares. A
Figura 3 mostra os tipos de movimentos de materiais granulares quanto submetidos
a esforços cortantes. Enquanto no atrito simples de escorregamento entre os sólidos
21
o ângulo de atrito “φ” é praticamente constante, o mesmo não ocorre com os
materiais granulares, em que as forças atuantes, modificando sua compacidade e,
portanto, acarretam variação do ângulo de atrito “φ”, num mesmo solo. Portanto, o
ângulo de atrito interno do solo depende do tipo de material, e para um mesmo
material, depende de diversos fatores (densidade, rugosidade, forma, etc). Por
exemplo, para uma mesma areia o ângulo de atrito no estado compactado é maior
do que no estado fofo (φ densa > φ fofa).
Figura 3: Atrito entre materiais granulares
Fonte: SANTOS, 2008 apud SANTOS, 2005
2.2.2 Coesão
A resistência ao cisalhamento dos solos é essencialmente devido ao
atrito. Entretanto, a atração química entre partículas (potencial atrativo de natureza
molecular e coloidal), principalmente, no caso de estruturas floculadas, e a
cimentação de partículas (cimento natural, óxidos, hidróxidos e argilas) podem
provocar a existência de uma coesão real. Segundo Vargas (1977), de uma forma
intuitiva, a coesão é aquela resistência que a fração argilosa empresta ao solo, pelo
qual ele se torna capaz de se manter coeso em forma de torrões ou blocos, ou pode
ser cortado em formas diversas e manter esta forma. Os solos que têm essa
propriedade chamam-se coesivos. Os solos não-coesivos, que são areias puras e
pedregulhos, esbarroam facilmente ao serem cortados ou escavados. Utilizando a
mesma analogia empregada no item anterior, suponha que a superfície de contato
entre os corpos esteja colada, conforme esquema da Figura 4.
22
Figura 4: Resistência ao Cisalhamento à Coesão
Fonte: SANTOS, 2008 apud SANTOS, 2005
Nesta situação quando N = 0 existe uma parcela da resistência ao
cisalhamento entre as partículas que é independente da força normal aplicada. Esta
parcela é definida como coesão verdadeira.
A coesão é uma característica típica de solos muito finos (siltes plásticos
e argilas) e tem-se constatado que ela aumenta com: a quantidade de argila e
atividade coloidal (Ac); relação de pré-adensamento; diminuição da umidade. A
coesão verdadeira ou real definida anteriormente deve ser distinguida de coesão
aparente. Esta última é a parcela da resistência ao cisalhamento de solos úmidos
(parcialmente saturados), devido à tensão capilar da água (pressão neutra negativa),
que atrai as partículas. No caso da saturação ou secagem total do solo a coesão
aparente tende a zero.
2.2.3 Critérios de Ruptura de Mohr – Coulomb
A aplicação de cargas no solo faz com que, em situações normais de
carregamento, as partículas se rearranjem até se estabilizarem, gerando uma
deformação. Entretanto, esta solicitação pode ser superior a que os fatores físicos e
físico-químicos do solo podem suportar, as partículas se deslocam de forma a
descaracterizar o formato original do maciço terroso. Definindo-se assim a ruptura do
solo.
Os critérios de ruptura mais utilizados para explicar o comportamento dos
solos são o de Coulomb e de Mohr.
O critério de Coulomb diz que não há ruptura se a tensão de
Cisalhamento não passar o valor dado pela expressão c+f.s, sendo “c” e “f” as
constantes do material e “s” a tensão normal existente no plano de cisalhamento,
23
onde a coesão é “c” e o coeficiente de atrito interno “f”, que pode ser expresso como
a tangente do ângulo de atrito interno.
O croterio de Mohr não rompe enquanto o circulo representativo das
tensões istevir no interior da curva, que é a envoltória dos círculos relativos a
estados de ruptura, observados experimentalmente para o material. A envoltória
curvilínea é transformada em uma reta, para facilitar a compreensão. A definição da
reta deve levar em consideração o nível de tensões do projeto em análise. Depois
de traçar a reta defini-se o intercepto de coesão, coeficiente que expressa à
resistência em função da tensão normal (PINTO, 2000)..
Na Figura 5, a seguir, é notável a semelhança entre os critérios de
Coulomb e Mohr, justificando a expressão critério de Mohr-Coulomb.
Figura 5: Critérios de Ruptura (a) Coulomb, (b) Mohr
Fonte: PINTO, 2000
Os critérios mencionados acima indicam a importância da tensão normal
no plano de ruptura. O plano de ruptura ocorre num plano que faz um ângulo a igual
a (45+ φ /2), com os planos principais em que estiver agindo a tensão normal
indicada pelo segmento AB e a tensão cisalhante BC. No segmento DE observa-se a
tensão cisalhante máxima, maior que BC. Neste plano, a tensão normal AD garante
uma resistência ao cisalhamento superior a tensão cisalhante atuante como
podemos conferir na Figura 6 (PINTO, 2000).
24
Figura 6: Análise do Estado de Tensões no Plano de Ruptura
Fonte: ALBUQUERQUE, 2003, p.11
2.3 Estabilidades de Taludes
O principal objetivo da análise de estabilidade de taludes é verificar a
condição de segurança de um talude existente e a eventual necessidade de medidas
preventivas ou corretivas, tais como obras de contenção (GEORIO, 2000).
O grau de estabilidade de obras de engenharia é determinado por meio
de métodos de análise de estabilidade. Grau este expresso de forma determinística,
através de um fator de segurança (FS). Outra forma de obtenção do grau de
estabilidade, ou seja, do fator de segurança, é através de técnicas probabilísticas.
Os métodos para a análise da estabilidade de taludes, atualmente em
uso, baseiam-se na hipótese de haver equilíbrio numa massa de solo, tomada como
corpo rígido-plástico, na iminência de entrar em um processo de escorregamento.
Daí a denominação geral de “métodos de equilíbrio limite” (MASSAD, 2003).
Conhecendo-se as forças atuantes, são determinadas as tensões de cisalhamento
induzidas, através das equações de equilíbrio. A análise é finalizada com a
comparação dessas tensões com a resistência ao cisalhamento do solo em estudo.
Por volta de 1916 os suecos desenvolveram os métodos de análise
baseados no conceito de “equilíbrio – limite”. Os mesmos verificaram que as linhas
de ruptura eram aproximadamente circulares e que o escorregamento se dava de tal
modo que a massa de solo estabilizada se fragmentava em fatias ou lamelas, com
25
faces verticais. Já na década de 1930 Fellenius acrescentou o parâmetro de coesão
na resistência ao cisalhamento do solo, além de considerar casos de solo
estratificado (MASSAD, 2003).
Referindo o mesmo autor, o estudo de estabilidade de taludes define-se o
coeficiente de segurança F através da equação 4 abaixo.
(4)
Onde:
s = resistência ao cisalhamento do solo;
2 = tensão cisalhante atuante.
Para Georio, (2000) existem várias definições possíveis para o fator de
segurança (FS), cada uma podendo implicar valores diferentes de FS. As definições
mais usadas em análises de estabilidade de taludes são:
- Fator de segurança relativo ao equilíbrio de momento: Considera-se a
superfície de ruptura circular e é utilizado em análises de movimentos rotacionais,
onde o FS é expresso pela equação 5 abaixo.
(5)
Mr = somatório dos momentos das forças resistentes;
Ma = somatório dos momentos das forças atuantes ou solicitantes.
Fator de segurança relativo ao equilíbrio das forças: consideram-se as
superfícies planas ou poligonais e é aplicado em análises de movimentos
translacionais ou rotacionais, tomando-se o FS pela equação abaixo.
Onde:
26
Fr = somatório das forças resistentes;
Fa = somatório das forças atuantes;
Para valores de FS iguais a 1,0 tem-se a condição limite de estabilidade,
ou seja, o conjunto encontra-se na iminência de ruptura. Um fator de segurança
admissível (FSadm ) leva em consideração não só a geometria da obra analisada,
mas também suas características referentes à finalidade da obra e às solicitações a
que ela estará sujeita. A possível ruptura de uma obra de terra oferece riscos não só
do ponto de vista econômico, mas também pode trazer conseqüências muito mais
sérias, quando se trata do envolvimento de vidas humanas.
Um fator de segurança admissível (FSadm) sugerido poderá ser o da
Tabela 2 abaixo, de acordo com as conseqüências e perdas econômicas que esta
ruptura ocasionaria. É necessário ressaltar que o valor de FSadm deve considerar
as condições geométricas, carregamento e o uso futuro da referida contenção.
Tabela 2: Recomendações para Fatores de Segurança Admissíveis
RISCO DE PERDA DE VIDAS
HUMANAS
FS adm
DESPREZÍVEL
MÉDIO
ELEVADO
DESPREZÍVEL
1.1
1.2
1.4
Risco de perdas
MÉDIO
1.2
1.3
1.4
econômicas
ELEVADO
1.4
1.4
1.5
Fonte: GEORIO, 2000
2.4 Classes de Aterros
Em um sistema de construção deve-se analisar o tipo de solo de fundação
sobre o qual será executado. Esse solo deve passar por uma analise de forma a
caracterizá-lo geotecnicamente e ao constatar problemas estabelecer métodos
corretivos e construtivos adaptados os parâmetros do solo de fundação.
Para efeito de investigação e projeto geotécnico de obras rodoviárias do
DNER, os aterros são classificados como classes I, II, III, e possuem as seguintes
características:
27
2.4.1 Classe I
Enquadram-se nesta classe os aterros juntos a estruturas rígidas, tal
como encontros de ponte e viadutos e demais interseções, além de aterros próximos
a estruturas sensíveis como oleodutos. A extensão do aterro classe (I) deve ser pelo
menos 50 metros para cada lado da interseção.
2.4.2 Classe II
São os aterros que não estão próximos a estruturas sensíveis, porém são
altos, definindo-se como altos, os que têm alturas maiores que 3 metros.
2.4.3 Classe III
Os aterros classe III são baixos, isto é, com alturas inferiores a 3 metros e
afastados de estruturas sensíveis.
A Tabela 3 abaixo indica os fatores mínimos de segurança que devem ser
atingidos nas análises referentes ao final da construção do aterro.
Tabela 3: Fatores de Segurança mínimo
Aterro Classe
Fs mínimo
I
1,4
II
1,3
III
1,2
Fonte: DNER – PRO 381/98
28
2.5 Ruptura Global
A verificação quanto à ruptura global leva em consideração que toda a
porção do terrapleno reforçado e o solo de fundação do maciço estão situados
acima da superfície de ruptura.
A análise da estabilidade global examina a segurança da estrutura
reforçada em relação a um mecanismo de ruptura global. Para tanto, devem ser
feitas algumas considerações com relação à influência da força atuante no conjunto:
a) efeito da força no reforço;
b) sentido da força em relação à superfície de ruptura;
c) intensidade da força atuante.
O coeficiente de segurança requerido para esta análise deverá atingir os
valores de acordo com a Tabela 3.
2.5.1 Métodos de Análises de Estabilidades
A maioria dos métodos utilizados para análises de estabilidade de taludes
baseiam-se no critério de equilíbrio limite. Este critério admite uma superfície de
ruptura, que é conhecida ou arbitrada a uma massa instável na eminência de entrar
em colapso onde deverá ser satisfeito o critério de ruptura de Mohr-Coulomb e um
coeficiente de segurança único ao longo da superfície de ruptura. Analisa-se o
equilíbrio desta massa, assumindo-se valores para as forças atuantes e calculandose a força de cisalhamento resistente necessária. Esta força necessária é
comparada com a resistência ao cisalhamento disponível, resultando em um
coeficiente de segurança.
Dos métodos existentes para análise de estabilidade que se baseiam no
critério descrito no parágrafo precedente, pode-se citar:
•Método dos Círculos de Atrito: analisa o equilíbrio de um corpo livre como
um todo;
29
•Método Sueco: considera a linha de ruptura circular, divide o corpo livre
em diversas lamelas verticais e considera o equilíbrio de cada lamela;
•Método das Cunhas: considera um corpo livre subdividido em cunhas e
analisa o equilíbrio entre elas e o restante do maciço, de forma que a
cunha situada na parte inferior contribui para a estabilidade da superior,
mobilizando-se as resistências ao cisalhamento nas superfícies de ruptura
e de contato entre as cunhas.
O método que será abordado no presente trabalho será o método sueco,
representado pelo Método de Spencer.
2.5.1.1 Método de Spencer
Esse método pode ser aplicado a qualquer tipo de solo, sendo indicado
para taludes não homogêneos com superfície de ruptura circular. Fornece valores
próximos aos de Bishop Modificado (BELLO, 2004).
É assumido que a ruptura ocorre de um bloco de solo numa superfície
cilíndrica (Figura 07). Considera-se, para cada fatia, uma resultante Q das forças
que são paralelas entre si. Essa resultante atua no centro da base da fatia e forma,
com a horizontal, um ângulo de inclinação constante. Examinando o momento de
equilíbrio e as forças de equilíbrio duas expressões são obtidas para o fator de
segurança (BELLO, 2004).
Figura 7: Momento e Forças de Equilíbrio
Fonte: BELLO, 2004
30
Para determinar o FSmin por esse método, calcula-se separadamente esse
fator por meio da Equação 6 e do momento dessas forças em torno do centro da
massa deslizante. Obtêm-se um fator de segurança que atende ao equilíbrio das
forças (Fsf).
E de outro que atende ao equilíbrio do momento (Fsm). O valor do fator é
aquele correspondente ao valor
ө
que satisfaz as duas equações de equilíbrio
mencionadas (BELLO, 2004).
Arbitra-se um valor para ө e calcula-se o Fsf que satisfaz ∑Q=0.
(6)
Calcula-se o Fsm que satisfaz:
∑Q.cos(α - ө) = 0
Repete-se o processo com outros valores até que Fsf = Fsm = Fs
2.6 Investigações Geotécnicas Para Estudos de Solos
Os solos moles possuem baixa capacidade de suporte, por isso deverão
ter critérios rígidos durante a execução do aterro com uma programação de
investigações geotécnicas de campo. O conhecimento do perfil do subsolo ao longo
das áreas de interesse, bem como das características e dos parâmetros de
compressibilidade e resistência ao cisalhamento das camadas de solos moles,
constitui condição fundamental para o desenvolvimento do projeto (MACEDO, 2008).
Projetos geotécnicos de qualquer natureza são normalmente executados
com base em ensaios de campo, cujas medidas permitem uma definição satisfatória
da estratigrafia do subsolo e uma estimativa realista das propriedades em projetos
de fundações, estabilidade de taludes, estruturas de contenção, dimensionamento
31
de pavimentos, infra-estrutura de meio ambiente, entre outros (SCHNAID, 2000). A
Figura 08 abaixo mostra o fluxograma para se estabelecer um projeto geométrico.
PROBLEMA GEOTÉCNICO
CONHECIMENTO DO SUBSOLO
Prospecção
SOLUÇÕES
Embasamento
Teórico
Experiência
Acumulada
Figura 8: Fluxograma de Prospecção Geotécnica
Fonte: O Autor
A investigação geotécnica do solo é importante para desvendar alguns
mistérios que se encontram abaixo da superfície e que não são visíveis. Nessa
investigação é possível determinar à profundidade do solo, o tipo de solo, as
características desse solo como a consistência, a profundidade do lençol freático,
fornecer dados como as propriedades mecânicas e outros dados que, para este
trabalho, não são relevantes.
2.6.1 Investigações Geotécnicas de Campo
As investigações geotécnicas de campo devem compreender estudos de
escritório a partir de documentação existente, incluindo:
a) mapas topográficos, geológicos e pedológicos;
b) interpretação de fotos aéreas;
c) estudos geotécnicos existentes na região;
d) bibliografia geológico-geotécnica existente.
32
2.6.1.1 Fase de Projeto Básico
Em um projeto básico há necessidade de bem caracterizar os depósitos
de solos moles identificando extensões, espessuras e propriedades geotécnicas. Um
projeto básico com dados geotécnicos, quantidade e qualidade permite soluções de
projeto bem estudadas e econômicas. Por estas razões, todos os esforços de
investigação devem estar concentrados nesta fase.
As investigações são feitas em duas etapas: a primeira, objetiva somente
a obtenção do perfil geotécnico e constará simplesmente de sondagens a percussão
segundo a norma ABNT NBR 6484, sendo pelo menos uma em cada depósito de
solo mole. Quando o depósito tiver mais que 100 metros de extensão, as sondagens
a percussão devem ser realizadas com intervalo não superior a 100 metros. Estes
estudos permitirão elaborar um perfil geotécnico detalhado.
A primeira fase é, em geral, suficiente para trechos de solos moles com
menos de 3 metros de espessura, pois nesse caso é economicamente viável a
remoção total da camada mole, eliminando-se totalmente o problema. Entretanto,
sempre que a espessura exceder a 3 metros deve ser estudadas alternativas mais
econômicas de se conviver com o solo mole.
A segunda fase de investigação determina as propriedades dos solos
moles. A quantidade mínima de ensaios é indicada na Tabela 4 logo abaixo:
Tabela 4: Quantidade Mínima de Ensaios Geotécnicos
Caráter
Aterros Classes
Ensaios
Obrigatório
I
II
ou Opcional
Dois furos de cada lada da
Furo para coleta de
estrutura adjacente ao aterro ou, Dois furos a
amostras e ensaios Obrigatório
em caso de aterro muito alto (>
cada 500m.
de laboratório
8m) 3 furos
Um EP a
Um ensaio a cada 0,5m ao longo cada 05m ao
Ensaio de Palheta
Obrigatório
das verticais.
longo das
verticais.
Ensaio de
piezocone sísmico
(CPTUS)
Obrigatório
Ensaio de
Opcional
dilatômetro
dependendo
Marchetti
do consultor
Fonte: DNER-PRO 381/98 pg. 8
Um furo de cada lado da
estrutura adjacente ao aterro.
Um furo a
cada 500m.
Um furo de cada lado da
estrutura adjacente ao aterro.
Um furo a
cada 500m.
III
Um furo a
cada
1000m
(1 km)
Um furo
por
1000m
(1 km).
Um furo
por
1000m (1
km).
Um furo
por
1000m (1
33
2.6.1.2 Sondagem a Percussão (SPT)
É o ensaio mais executado na maioria dos países, no Brasil foi
normatizado pela ABNT pela NBR 6484 “Solo - Sondagens de simples
reconhecimento com SPT – Método de ensaio” (SPT- Standard Penetration Test).
As amostras coletadas a cada metro são acondicionadas, etiquetadas e
enviadas ao laboratório para análise táctil-visual do material por geólogo
especializado.
As amostras extraídas recebem classificação quanto às granulometrias
dominantes, cor, presença de minerais especiais, restos vegetais e outras
informações relevantes encontradas. A indicação da consistência ou compacidade e
da origem geológica da formação, complementa a caracterização do solo.
No relatório final constará a planta do local da obra com a posição das
sondagens e o perfil individual de cada sondagem e/ou seções do subsolo;
indicando a resistência do solo a cada metro perfurado, o tipo e a espessura do
material e as posições dos níveis d’água.
As vantagens do SPT é a coleta de amostras até grandes profundidades,
também é fácil de encontrar equipamentos e peças em todo o país e fica barato
onde existe concorrência.
As desvantagens é que quando utilizado além dos limites, por exemplo,
em solos moles a energia aplicada é alta e não existe a sensibilidade para solos
saturados e moles, utiliza formulas empíricas sem consideração da complexidade do
solo, necessita de motor e água, seja é dependente de fornecimento externo de
energia e de água e é complicado e demorado para mobilizar e instalar.
2.6.1.2.1 Sondagem a Percussão com Medida de Torque
As ferramentas utilizadas nesta etapa são: trado cavadeira (concha) e
espiral trépano de lavagem, tubo de revestimentos e hastes de aço retilíneas,
projetadas pela ABC Fundações com comprimentos padronizados, para facilitar o
34
controle visual e a fiscalização do processo durante a execução da Sondagem como
podemos observar na Figura 09.
Inicia-se a perfuração com trado cavadeira até 1,0 m, seguindo-se a
instalação do tubo de revestimento com sapata cortante. O avanço, a trado, segue
até o nível d’água. Após atingir o nível d’água freático, o processo de perfuração
passa a ser por lavagem, utilizando o trépano de lavagem, bem como, bica, cruzeta,
moto-bomba e caixa de lavagem com tela, desenvolvida pela ABC Fundações para
auxílio na coleta de materiais.
Figura 9: Sondagem a Percussão com Medida de Torque
Fonte: http://www.insitu.com.br
2.6.1.2.2 Amostragem e SPT
As amostras são coletadas a cada metro e nas mudanças de camada. As
principais ferramentas utilizadas nessa etapa são: amostrador padrão e o bico do
amostrador conforme Figura 10. Para garantir a integridade as amostras, a ABC
Fundações desenvolveu o Sacador de Amostras. Estas, por sua vez, são
acondicionadas em copos plásticos.
As amostras que seguem para análise são coletadas do bico do
amostrador, após sua cravação, sob a ação do martelo de 65 kg, em queda de uma
altura de 75 cm.
A ABC Fundações controla a massa do martelo através da pesagem
periódica do mesmo em balança digital, a qual é aferida pelo IPEM, garantindo
assim, a unidade do SPT estabelecido pelas Normas.
35
Figura 10: Amostragem de SPT
Fonte: http://www.insitu.com.br
2.6.1.3 Ensaio de Piezocone (CPTU- CPT)
Os ensaios de cone e piezocone, conhecidos pelas siglas CPT (Cone
Penetration Test) e CPTU (Piezocone Penetration Test) respectivamente, vêm se
caracterizando internacionalmente como uma das mais importantes ferramentas de
prospecção geotécnica. Resultados de ensaios podem ser utilizados para
determinação estratigráfica de perfis de solos, determinação de propriedades dos
materiais prospectados, particularmente em depósitos de argilas moles, e previsão
da capacidade de carga de fundações.
Os procedimentos do ensaio CPT-CPTU é bastante simples, consistindo
na cravação no terreno de uma ponteira cônica (60° de ápice) a uma velocidade
constante de 20 mm/s. A seção transversal do cone é de 10cm2 e a área da luva é
de 150cm2.
O equipamento de cravação consiste de uma estrutura de reação sobre a
qual é montado um sistema de aplicação de carga. Um sistema hidráulico é utilizado
para essa finalidade, sendo o pistão acionado por uma bomba hidráulica acoplada a
um motor de combustão. A penetração é obtida através da cravação contínua de
hastes de comprimento de 1m, seguida da retração do pistão hidráulico para
posicionamento de nova haste.
À medida que se procede as cravações das hastes no solo, são feitas
medidas a cada 2 cm de profundidade, dos seguintes valores:
• Resistência à penetração da ponta (qc)(cone de área projetada de 10
cm2 e ângulo de vértice de 60°);
• Resistência por atrito lateral, ou atrito local (fs)( luva com área lateral de
150 cm2);
36
• Poropressão (u2)(pedra porosa localizada na base do cone);
• Ângulo de inclinação (TA);
Estas grandezas são medidas através de instrumentação de precisão,
devidamente calibrada, instalada na extremidade do conjunto, sendo as mesmas
transmitidas à superfície por um sistema de ondas sonoras. Os sinais são coletados,
transferidos e armazenados em um computador, podendo o resultado de o ensaio
ser visualizado imediatamente na tela.
Sendo assim, o ensaio fornece o registro contínuo da resistência à
penetração, fornecendo uma descrição detalhada da estratigráfia do subsolo,
informação essencial à composição de custos de um projeto de fundações, e a
eliminação de qualquer influência do operador nas medidas de ensaio (qc, fs, u2).
A Tabela 5 abaixo mostra as potencialidades de amostra de CPT e CPTU.
Tabela 5: Potencialidades de amostra de CPT e CPTU
Investigação
CPT
CPTU
Perfil do solo
Alta
Alta
Estrutura do solo
Baixa
Moderada a alta
História de tensões
Variação espacial das
propriedades mecânicas
Propriedades mecânicas
Baixa
Moderada a alta
Alta
Alta
Moderada a alta
Moderada a alta
Características de adensamento
-
Alta
Condições do nível d'água
-
Alta
Potencial de liquefação
Economia no custo das
investigações
Fonte: http://www.insitu.com.br
Moderada
Alta
Alta
Alta
A seguir são listados os parâmetros geotécnicos passíveis de obtenção
por meio do ensaio de CPT/CPTU:
a) classificação do solo;
b) estado de tensões in situ (K0);
c) ângulo de atrito efetivo (φ');
d) módulo oedométrico (D);
e) módulo cisalhante (Gmax);
f) história de tensões (σ'p, OCR);
37
g) sensibilidade (St);
h) resistência não-drenada (Su);
i) condutividade hidráulica (k);
j) Coeficiente de adensamento (Ch);
l) peso específico aparente (γ);
m) intercepto de coesão efetiva (c');
n) previsão da capacidade de carga e de recalque
As aplicações do ensaio de cone CPT ou CPTU vêm crescendo cada vez
mais e na literatura se encontra uma vasta correlação entre os resultados destes
ensaios com os parâmetros geotécnicos de diferentes interesses.
Vantagens e Limitações do Ensaio do CPTU
Dentre as vantagens podemos destacar:
a) penetração rápida (1m/min.), isto é, curto tempo de ensaio;
b) perfil estratigráfico contínuo (cada 2 cm);
c) ensaio padronizado (Norma Brasileira e Norma Americana) - confiável;
d) alta precisão e repetibilidade;
e) obtenção e processamento automático dos dados, isto é, sem
interferência do operador;
f) necessidade de apenas um operador;
g) relação custo/benefício elevada.
Dentre as limitações pode-se citar:
a) a não coleta de amostras, como o SPT.
b) necessidade de operador treinado;
c) equipamento relativamente complexo;
d) suporte técnico.
Normas para o Ensaio de CPT/CPTU
38
A norma brasileira para a execução do ensaio é:
- MB 3.406 - Solo - Ensaio de penetração de cone in situ (CPT)
Existem também duas normas americanas:
- ASTM-D-3441-95 (Standard Test Method for Deep, Quasi-Static, Cone
and Friction-Cone Penetration Tests of Soil).
- ASTM D-5778-95 (Standard Test Method for Performing Eletronic
Friction Cone and Piezocone Penetration Testing of Soils).
As Figuras 11 e 12 ilustram o equipamento utilizado na realização de
ensaios de CPTU.
Figura 11: Equipamentos utilizados para ensaio de CPTU
Fonte: http://www.insitu.com.br
39
Figura 12: Equipamentos utilizados para ensaio de CPTU
Fonte: http://www.insitu.com.br
2.6.1.4Ensaio de Palheta (Vane Test)
O projeto sobre argilas moles ainda é feito com mais freqüência por
métodos de calculo com tensões totais do que com tensões efetivas.. Para o
projeto, um só parâmetro é necessário: a resistência não drenada. Embora
facilmente definível, a fixação deste parâmetro para projeto é uma tarefa
extremamente difícil. A escolha do ensaio a ser feito para sua definição. A
adoção ou não de fatores de correção do seu valor, o confronto entre
informações aparentemente conflitantes, entre outros, são questões que se
apresentam ao projetista, em cada caso. (SCHNAID, 2000 apud in PINTO,
1992)
O ensaio de palheta (“Vane Test”) é tradicionalmente empregado na
determinação da resistência ao cisalhamento não-drenada, Su, de depósitos de
argilas moles. Este ensaio, sendo possível de interpretação analítica, assumindo a
hipótese de superfície de ruptura cilíndrica, serve de referencia a outras técnicas e
metodologias, cuja interpretação requer a adoção de correlações semi-empíricas.
Completamente, busca-se obter informações quanto à história de tensões do solo
indicado pelo perfil da razão de sobre-adensamento (OCR).
O ensaio de palheta foi desenvolvido na Suécia, em 1919, por John
Olsson (Flodin & Brons, 1981). Ao termino da década de 1940 foi aperfeiçoado
(Carlsson, 1948; Skempton, 1948; Cadling & Odenstad, 1948), assumindo a forma
empregada ate hoje (Walker, 1983; Chandler, 1988). Em 1987 a ASTM realizou
conferencia especifica sobre o tema, que pode servir de referencia internacional
40
(ASTM STP 1014). No Brasil o ensaio foi introduzido em 1949 pelo instituto de
Pesquisa Tcnologica de São Paulo (IPT) e Geotecnica S.A (RJ) os primeiros estudos
sistemáticos sobre o assunto datam das décadas de 1970 e 1980 (Costa Filhos e
Outros,1977; Ortigão & Collet, 1987; Ortigão, 1988). Em outubro de 1989, o ensaio
foi normalizado pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT): MB 3.122 –
Ensaio de Palheta in situ, e registrada no INMETRO como NBR 10.905.
O ensaio de palheta visa determinar a resistência não-drenada do solo in
situ, Su.
Utiliza uma palheta de seção cruciforme que, cravada em argilas
saturadas, de consistência mole e rija, é submetida ao torque necessário para
cisalhar o solo por rotação, em condições não drenadas. É, portanto, necessário o
conhecimento prévio da natureza do solo onde será realizado o ensaio, não só para
avaliar sua aplicabilidade, como para posteriormente interpretar adequadamente os
resultados (SCHNAID, 2000 apud in PINTO, 1992).
Medições e Cálculos
Após a introdução da palheta no interior do solo, na profundidade de
ensaio, posiciona-se a unidade de torque e medição, são zerados os instrumentos e
é aplicado imediatamente o torque com velocidade de 6º por minuto (MB 3.122). o
intervalo de tempo Maximo admitido entre o fim da cravação da palheta e o inicio da
rotação na mesma é de cinco minutos. Para determinar a resistência amologada
(Sur), imediatamente após a aplicação do torque Maximo são realizadas dez
revoluções completas na palheta e refeito o ensaio.
O intervalo de tempo entre os dois ensaios deve ser inferior a cinco
minutos. Com base no torque medido é possível determinar a resistência ao
cisalhamento não-drenado do solo conforme a Equação 7 abaixo:
(7)
Sendo:
T = torque Maximo medido (KN.m)
D = diâmetro da palheta (m)
41
2.6.2 Correlações para NSPT
Em alguns casos onde não é possível fazer análises em laboratórios para
determinação da resistência a compressão e coesão do solo que se deseja analisar
ou os resultados obtidos não são confiáveis é possível fazer uma correlação entre o
no NSPT obtido para se chegar a resistência compressão simples e a coesão. A
resistência qu é igual a 2c a Tabela 6 abaixo dá valores de qu, e portanto de c, em
função de NSPT da argila, sugerido por (GUSMÃO FILHO, 2008 apud in
BOWLES,1979).
Tabela 6: Relação entre tensão admissível e N-SPT
Tipo de solo
Consistência
SPT
ARGILA
c (kg/cm²)
Muito mole
<2
<0,25
< 0,125
Mole
2a4
0,25 a 0,5
0,125 a 0,250
Média
4a8
0,5 a 1,0
0,250 a 0,500
Rija
8 a 16
1a2
0,500 a 1,000
16 a 32
2a4
1,000 a 2,000
> 32
>4
> 2,000
Muito Rija
Dura
qu (kg/cm²)
Fonte: GUSMÃO FILHO, 2008 apud Bowles, 1979 p. 168
Outra maneira de correlacionar à resistência do solo através do NSPT é
utilizando a coesão não drenada. Que pode ser estimada pela equação 8:
(8)
Sendo α
o valor de correlação para determinar a coesão não drenada
através do NSPT.
Segundo Pinto (2000) apud in Terzaghi e Peck (1948) o valor α pode ser
adotado sendo igual a 15, mas esse valor depende da plasticidade da argila. Esta
por sua vez influencia o índice de plasticidade do solo. Em função do índice de
42
plasticidade encontrado tem-se o solo com plasticidade baixa, media ou alta,
permitindo assim se fixar o valor de α. É o que mostra a Tabela 7 abaixo:
Tabela 7: Índice de Plasticidade e determinação de α
Índice de Plasticidade
Plasticidade
α
<8
Baixa
27
8 a 25
Média
13
> 25
Alta
8
Fonte: GUSMÃO FILHO 2008 apud SOWERS, 1962.
2.6.3 Investigações Geotécnicas de Laboratório
A NBR 9820/97 define os parâmetros para a amostragem de solos. As
amostras devem ter diâmetro mínimo de 100 mm e coletada com amostrador de
pistão estacionário com acionamento mecânico ou hidráulico do tipo Osterberg.
O objetivo é a obtenção de pelo menos uma amostra a cada dois metros
para camadas com espessura maior ou igual a 3 metros e uma amostra a cada 0,5
metro para cada espessura menor do que 3 metros. Alguns ensaios característicos:
a) caracterização completa (limite de liquidez, limite de plasticidade,
umidade, peso específico, análise granulométrica por sedimentação, todos
conforme as normas DNER e ABNT);
b) ensaio de adensamento, conforme norma DNER-IE 005/94;
c) ensaio triaxial UU (não consolidado, não drenado).
2.6.3.1 Ensaio Triaxial
O ensaio a compressão simples é caso especial de ensaio Triaxial não
drenado e não consolidado UU. Consiste na compressão axial do corpo de prova de
solo em forma cilíndrica e com pressão de confinamento nula. O resultado deste
43
ensaio indica a resistência ao cisalhamento não drenado (Su) do solo (MACEDO,
2008).
O ensaio consiste na aplicação inicial de um estado hidrostático de
pressão e, a seguir, de acréscimo sucessivo de carregamento axial sobre o corpo de
prova cilíndrico do solo. Para isto o corpo de prova é colocado dentro de uma
câmara de ensaio, e envolto por uma membrana de borracha. A câmara é cheia de
água, a qual se aplica uma pressão, que é chamada de pressão confinante. A
pressão confinante atua em todas as direções, inclusive na direção vertical. O corpo
fica sob um estado hidrostático de tensões.
2.6.3.2 Ensaio de Compressão Edométrico
O ensaio de compressão edométrico é muito útil para a determinação da
compressibilidade dos solos, não fornecendo informações referentes à resistência.
Nele o solo é submetido a acréscimos sucessivos de tensão axial, não se permitindo
deformação lateral. Este ensaio, que também é denominado ensaio de compressão
confinada, é mais conhecido como ensaio de adensamento, por ser frequentemente
aplicado com o objetivo de obter parâmetros referentes ao adensamento de solos
saturados.
2.7 Alternativas de Soluções para Solos Moles
Existem algumas alternativas para possíveis soluções de solos moles, a
estabilidade pode ser assegurada por aterros leves, substituição total da camada
mole, bermas de equilíbrio, construção por etapas, pré-carregamento ou sobrecarga
temporária, geodrenos e sobrecarga temporária, geodrenos e sucção por drenos,
aterro estaqueado e aterro reforçado com geossintéticos (DNER-PRO 381/98).
44
2.7.1 Aterros Leves
O uso de materiais de construção leves deverá ser considerado uma
alternativa viável para aterros classe I. Essa solução é tecnicamente viável se o
aterro for alto e próximo a uma região produtora de material leve, como as usinas
termelétricas que produzem o rejeito denominado cinza volante, madeireiras que
produzem serragens e fabricas de EPS.
O EPS tem a vantagem de apresentar um peso especifico leve, entre 1 e
1,5 kN/m³, mas o custo é alto.
2.7.2 Remoção de Solo Mole
A remoção ou substituição do solo por material granular só deve ser
considerada para depósitos inferior a 3 metros ou de baixa espessura. O
comprimento não deve ser superior a 200 m. A camada de solo mole deve ser
removida inteiramente, o DNER não aceita remoção parcial, pois essa solução é
cara e de pouca eficiência.. Mesmo quando a substituição for uma solução viável,
devem-se incluir nos custos os reflexos devido a criação de bota-fora e considerar os
conseqüentes impactos ambientais provocados (DNER-PRO 381/98).
2.7.3 Bermas
Para estabilizar e minimizar a inclinação de um talude de um aterro podese utilizar bermas de equilíbrio para tal, o que gera um aumento do fator de
segurança contra a ruptura. As bermas de equilíbrio são plataformas laterais de
contrapeso, construídas junto ao aterro principal responsável por criar um momento
contrario ao de ruptura provocado pela carga do aterro (DNER/IPR, 2001).
45
2.7.4 Construção por Etapas
A construção por etapas é feita por etapas sendo aterrado em duas ou
três vezes. A primeira é construída acima da altura critica, para que seja estável, e
depois passa por um período de repouso para que o processo de consolidação
dissolva parte das poropressões e o solo ganhe resistência. Quando o ganho de
resistência chegar aos níveis estabelecidos no projeto e que garantam a
estabilidade, uma segunda camada de aterro pode ser executada (DNER-PRO
381/98).
2.7.5 Pré-carregamento
Aplica-se uma sobrecarga temporária, entre 25 e 30% do peso do aterro
para adiantar os recalques. O tempo de permanência da sobrecarga é determinando
por estudos de adensamento e posteriormente verificando no campo através de
equipamentos de observação de recalques e poropressões. Esta alternativa é ser
eficaz em solos silto-arenosos, mas é pouco eficiente em solos argilosos de baixa
permeabilidade, especialmente se a espessura da camada mole for grande. Nesse
caso, esta alternativa só é eficaz se combinada com uso de drenos verticais ou
geodrenos (DNER-PRO 381/98).
2.7.6 Geodrenos e Sobrecarga Temporária
São elementos drenantes feito de materiais sintéticos com 100 mm de
largura e 3 a 5 de espessura e com grande comprimento. São cravados
verticalmente no terreno, formando uma malha, de forma a permitir a drenagem, e
acelerar os recalques. Os geodrenos são alternativas técnicas que substituem os
46
antigos drenos de areia que, por sua vez não devem mais ser empregados (DNERPRO 381/98).
2.7.7 Aterro Estaqueado
Consiste em transferir a carga do aterro diretamente a uma região do
subsolo mais resistente, aliviando a camada mole e evitando os recalques. Consiste
em um conjunto de estacas, geralmente pré-moldadas de concreto armado ou
madeira tratada. O topo da estaca recebe um captel de concreto armado. As estacas
são projetadas para transferir toda a carga do aterro para as camadas mais
resistentes do terreno.
2.7.8 Reforço com Geossintéticos
Os geossintéticos empregados em obras rodoviárias deverão atender as
prescrições especificas do DNER e estar Catalogadas pela Diretoria de
Desenvolvimento Tecnológico do DNER (IPR/DNER). A principal referencia sobre o
assunto é Palmeira (1995). O reforço atua na estabilidade do aterro e na redução de
deslocamentos laterais, mas sem nenhuma influencia significativa nos recalques.
2.7.8.1 Características do Geossintético
Geossintéticos são materiais sintéticos para aplicação em obras de
engenharia, particularmente as geotécnicas e de produção ambiental. Os
geossintéticos
compreendem
um
conjunto
de
materiais
polimérico
com
características e funções diferenciadas. Os polímeros mais comumente utilizados na
confecção destes materiais são o polipropileno, o polietileno e o poliéster. Os
47
principais geossintéticos disponíveis, suas funções e características estão
relacionadas na Tabela 8 abaixo:
Tabela 8: Principais Tipos de Geossintéticos
Tipo
Geotêxtil Tecido
Geotêxtil Não Tecido
Geogrerlha
Tiras
Fios, Fibras, Micro-Telas
Geomalhas
Geodrenos
Geomembranas
Geocélulas
Geocompostos
Função característica
Reforço Separação Drenagem Filtração Proteção
x
x
X
x
x
X
x
X
x
x
x
X
X
x
x
X
X
X
x
x
x
X
Fonte: PALMEIRA, 1995
Os geotêxteis e as geogrelhas são os geossintéticos mais utilizados como
elementos de reforços em solos de aterros e taludes íngremes ou estrutura de
contenção. Os geossintéticos são fornecidos em rolos ou painéis, dependendo do
tipo e dimensão do produto.
2.7.8.2 Propriedades Relevantes dos Geossintéticos
Alguns requisitos básicos devem ser atendidos de modo que os
geossintéticos possam ser utilizados como elementos de reforço em uma obra
geotécnica, quais sejam:
• Resistência a rigidez à tração;
• Comportamento a fluência compatível;
• Resistência a esforços de instalação compatível;
• Grau de interação entre solo e reforço;
• Durabilidade compatível com a vida útil da obra.
48
A tração dos geossintéticos deve ser obtida em ensaios realizados sob
condições de deformação plana, sendo ensaio de tração de tira larga o mais
comumente utilizado. Em vista disso, a resistência à tração de um geossintético
ensaiado à tração plana é expressa em unidade de força por unidade de
comprimento normal à direção solicitada, KN/m. O ensaio deve ser executado em
condições padronizadas e o resultado obtido deve ser considerado com um valor
índice uma vez que, dependendo do polímero utilizado na confecção do
geossintético, os valores de resistência e rigidez à tração podem variar em função
das condições do ensaio, particularmente da velocidade do ensaio. Geossintéticos à
base de polipropileno e polietileno são mais sensíveis à velocidade de ensaio de
fluência do que geossintéticos à base de poliéster ou poliamida.
Em condições de campo, devido ao confinamento proporcionado pelo
solo, a rigidez à tração obtida em ensaios de tração em geotêxteis, principalmente os
não tecidos, pode ser significativamente superior à obtida em ensaios em isolamento
(McGown ET al, 1982, Gomes, 1993, Tupa, 1994, Palmeira ET al, 1996). A rigidez
obtida em ensaios de tração com confinamento por solo pode ser de 4 a 8 vezes
maior que a obtida em isolamento, dependendo das características do geotêxtil,
nível de deformação considerado e tensão normal confinante. Assim um geotêxtil
aparentemente extensível em isolamento pode ser significativamente mais rígido
quanto sob confinamento na obra.
A fluência pode ser ou não relevante, dependendo do tipo e característica
do elemento de reforço e vida útil da obra. É importante também observar que a
fluência pode ser significantemente inibida pelo confinamento do geossintético na
massa de solo (McGown et al, 1982). Fatores de redução aplicados sobre a
resistência à tração índice do geossintético podem ser empregados de modo a se ter
um comportamento seguro do reforço quanto à fluência ao longo da vida útil da
estrutura.
A resistência a esforços de instalação pode ser estimada através de
ensaios apropriados (PALMEIRA, 1995). Devem ser evitadas práticas construtivas
que provoquem danos mecânicos ao geossintético tais como, tráfego de veículos
sobre a manta, material de aterro com arestas, pontas e cantos agressivos, etc.
O grau de interação entre o solo e reforço, caracterizado pelo ângulo de
atrito de interface (δ), é também avaliado através de ensaios com geossintéticos e
49
solos (cisalhamento direto ou arrancamento, por exemplo). É importante se
identificar perfeitamente o mecanismo de interação entre solo e reforço. Os
geotêxteis tipicamente interagem com os solos em contacto por atrito, ao passo que
as geogrelhas interagem por atrito mas, predominantemente, por ancoragem dos
seus membros transversais. A obtenção do ângulo de atrito entre solo e geotêxtil é
relativamente fácil. Na falta de resultados de ensaios para a determinação de δ, e
para análises preliminares, recomenda-se os valores apresentados na Tabela 9
abaixo (condições drenadas de cisalhamento).
Tabela 9: Tabelas de Valores de δ para Análises Preliminares
Tipo de solo
Areias e siltes
arenosos
Siltes argilosos
Geotêxtil Tecido
Geotêxtil Não Tecido
Geogrelhas
≤ 0.8ø
≤ 0.9ø
(0.5 a 0.85)ø
≤ 0.7ø
≤ 0.8ø
≤ 0.5ø
Fonte: PALMEIRA, 1995
Notas: ø – ângulo de atrito do solo obtido em condições de cisalhamento
drenado.
(*) – área sólida em planta menor que 85% da área total em planta e boa
interação por ancoragem com o solo envolvente.
50
3 METODOLOGIA
Dado a importância deste trabalho de estudo, faz-se necessário a uma
pesquisa aprofundada sobre aterros em solos moles, em artigos e literaturas
correspondentes ao mesmo. Dentre os assuntos pesquisados de maior importância
como estabilidade global, tipos de solos, procedimentos de análises geotécnicas e
geológicas, tipos de reforço de solos moles se adquiriu embasamento teórico para
análise geral para a elaboração do trabalho em questão.
De posse dos boletins de sondagens, foi estabelecido um perfil
estratigráfico padrão para análise dos fatores de coeficiência.
De posse da geometria do solo em questão realizou-se a análise de
estabilidade global para a obtenção de um fator de segurança mínimo (FSmin) de
acordo com a classe do aterro e do solo conforme Tabela 3 disposto neste trabalho.
O FSmin adotado foi de 1,4.
Para analise da estabilidade foi aplicado o método de Spencer, através do
programa Slide do grupo Roc Science.
A análise de estabilidade global feita na seção critica dotada no trecho de
implantação do viaduto não obteve o FSmin estabelecido de 1.4, sendo assim foi feito
a intervenção e fez-se o levantamento do custo para reforço do solo em questão.
51
4 APPRESENTAÇÃO E ANÁLISE DE DADOS
Neste capítulo serão mostradas as características do solo do local de estudo,
a geologia do local, as características geotécnicas do solo de fundação, as análises
de estabilidades, o perfil estratigráfico padrão, os parâmetros geotécnicos adotados
para análises, as análises dos resultados e o custo para a implantação do caminho
de acesso, objeto de estudo.
4.1 Características do Local
4.1.1 Local de Estudo
O acesso ao viaduto 3 e 4, objeto de estudo, do lote 28 da BR 101 trecho
Sul, encontra-se no município de Maracajá, Rodovia BR 101/SC, sub-trecho
Tijucas/SC Divisa SC/RG, no segmento compreendido entre os Km 22+200 ao Km
24+400. As Figuras 13 e 14 ilustram a localização exata do lote 28 e também o local
do acesso sobre solo mole.
Figura 13: Localização Lote 28 Rodovia BR-101/SC
Fonte: DENER – Departamento Nacional de Estrada e Rodagem.
52
Figura 14: Desvio da BR – 101 Existente
Fonte: www.google.com.br/earth.
4.1.2 Estudo Geológico
O estudo geológico foi realizado para o projeto de engenharia de
duplicação da Rodovia BR 101/SC, sub-trecho Tijucas/SC – Divisa SC/RG, lote 28,
no segmento compreendido entre os Km 387+000, acesso Centro à Criciúma até o
Km 411 + 233,80, no Rio Araranguá.
4.1.2.1 Estudo Geológico Geral
No lote 28 ocorre a formação de Palermo, representado por siltitos
arenosos, cinza esverdeados e localmente amarelado, quando alterados, com
camadas de arenito médio, na parte basal. Seguindo a formação Irati é constituída,
na base, por siltitos e folhelhos cinza escuros e na porção superior por folhelhos
cinza escuros, que intercala, em geral, duas camadas de folhelhos pretos,
pirobetuminosos, associados a horizontes de calcários cinza escuro, dolomiticos,
53
podendo ter nódulos de siltex e fósseis de Mesosaurus brasilinsis. Sobre formação
Irati ocorre a formação Serra Alta que compreende folhelhos, argilitos e siltitos cinza
escuro a pretos, com fratura conchoidal localmente lentes e concreções calciferas. A
formação Serra Geral ocorre com silts que se intercalam entre as rochas
sedimentares das outras formações.
Os sedimentos Quartanários se caracterizam por serem inconsolidados e
devido a seu ambiente de formação, tende a constituir superfície planas, de baixas
cotas, destacando-se lacustres, lacunares, com sedimentos argilosos com matéria
orgânica e os areno-argilosos de origem marinha.
Geotecnicamente tanto os solos derivados das rochas das formações
Palermo, Irati e Serra Alta, atendem ser expansivos em seu horizonte C, diminuindo
esta expansividade no horizonte B, que é de espessura reduzida, em torno de 1
metro. Os solos derivados dos sills de diabásio mostram um melhor comportamento
geotécnico, com potencial para camada final de terraplanagem. Os solos marinhos
areno argilosos também apresentam um bom comportamento geotécnico, podendo
ser empregados como camada final de terraplenagem. Já os solos argilosos com a
materia orgânica mostraram grande espessura alcançando 38 metros de
profundidade no banhado do Maracajá, o que implica em serias dificuldades de
projetos e executivas.
4.1.2.2 Geologia do Local
O seguimento do Maracajá – km 403+750 ao km 411 + 233.8, chamado
aqui de Banhado do Maracajá se constitui num dos pontos importantes do projeto,
do lote 28, pois além de atravessar uma área com sérias dificuldades geológicas,
geotécnicas e ecológicas, tem, em seqüência, que concordar com a travessia urbana
da cidade de Araranguá, no lote 29.
A grande espessura de argila mole determinou uma modificação
geométrica e outras conseqüências, tais como ser interrompida, por ocasião das
cheias, que ocorrem na região.
54
O problema do banhado do Maracajá decorre das condições geológico/
geotécnicas, devido a elevada espessura de argila mole, de baixa capacidade de
suporte, o que determinou alterações de projeto, durante a implantação, no projeto
geométrico, geotécnico, de terraplenagem e de drenagem.
Analisando
os
perfis
das
sondagens,
constata-se
a
seqüência
deposicional dos sedimentos Quartanários, do Banhado do Maracajá:
a) areia fina argilosa, marrom, com espessura da ordem de 1,00 a 3,0
metros;
b) argila orgânica, cinza escura, muito mole, com espessura de até 27,0
metros;
c) areia media fina, cinza a amarela ou argila com pedregulho, cinza
escura, com espessura de 1,5 a 5,0 metros;
d) seixo com matriz areno argila, com espessura de 1,5 a 3,0 metros;
e) rocha (folhelho ou arenito).
A Figura 15 logo abaixo mostra as formações geológicas do trecho em
estudo:
Figura 15: Mapa geológico do litoral catarinense
Fonte: Carta de Solos – Programa Nacional de Gerenciamento
Costeiro – 1998
55
As legendas e a melhor visualização do mapa geológico estão no Anexo
A.
4.2 Caracterização Geotécnica do Solo de Fundação
A principal informação geotécnica fornecida foi a sondagem à percussão
realizada na área destinada a implantação do viaduto 3 e 4 do lote 28 da BR-101. A
sondagem realizada pela empresa Sotepa – Sociedade Técnica de Estudos de
Projetos e Assessoria Ltda, constitui-se de 06 (seis) furos, nos quais foram
realizados ensaios de SPT. A planta de locação dos furos de sondagens encontra-se
no Anexo B.
O solo de fundação onde será implantado o caminho de acesso, que
possui 2000 metros de comprimento e 21 metros de largura, encontra-se situado, de
acordo com os boletins de sondagens analisados, sobre uma variação de camada
de argila muito mole intercalado com uma camada de Turfa com variação de cor
entre marrom e preta. Até a profundidade de 10 metros, profundidade analisada
neste trabalho, os resultados de SPT mostram n° de golpes variando entre 0 e 2
golpes. Caracterizando o solo de fundação como solos moles.
Os boletins de sondagens encontram-se no Anexo C.
4.3 Análise de Estabilidade
Para implantação do caminho de acesso destinado a viabilizar a
construção do viaduto 3 e 4 mencionado anteriormente, se faz necessário verificar
se o FSmin do aterro atende o FSadm estipulado para a obra. Estas análises foram
feitas com base nas informações do perfil estratigráfico, da sobrecarga atuante, dos
parâmetros geotécnicos dos solos de aterro e fundação, bem como da geometria do
aterro objeto de estudo. As análises foram realizadas com auxílio do software Slide
do grupo RocScience.
56
4.4 Perfil Estratigráfico Adotado na Análise
Com base nos boletins de sondagens SP 133, SP 118, SP 88, SP 64, SP
49 e SP 34 fez-se o perfil estratigráfico do trecho de estudo, o perfil estratigráfico
encontra-se no Apêndice A. Feito a análise verificou-se que o SP 64 possui o pior
perfil de comportamento geotécnico até a profundidade de 10 metros, profundidade
estudada, sendo assim elaborou-se o perfil estratigráfico adotado como solo de
fundação do aterro.
O perfil estratigráfico final obteve três camadas, a primeira de argila
chegando até a profundidade de 2,4 metros, a segunda camada com presença de
turfa com uma espessura de 1,70 metros e mais uma camada de argila chegando a
profundidade de 10,0 metros.
A Figura 16 mostra o perfil estratigráfico adotado como padrão para
levantamento dos parâmetros necessários para análise deste trabalho.
Figura 16: Perfil Estratigráfico Padrão.
Fonte: O Autor.
57
4.5 Parâmetros Geotécnicos
Os parâmetros geotécnicos adotados do solo de fundação presente no
local tal como coesão, ângulo de atrito e peso especifico foram determinados através
de correlações com os valores do NSPT do perfil estratigráfico padrão.
4.5.1 Solo de Aterro
O solo de aterro que será utilizado como material para fazer o caminho de
acesso foi extraído da jazida Mosquito. Os parâmetros do material em questão, que
se encontram no Anexo D, foram fornecidos pelo consorcio Construcap Ferreira
Guedes, responsável pela execução da obra.
A Tabela 10 mostra os parâmetros geotécnicos da areia:
Tabela 10: Parâmetros geotécnicos da areia.
Уsat (KN/m³)
Amostra
У (KN/m³)
21,20
AREIA
19,80
C (KPa)
Ø (º)
0,00
33,00
Fonte: O Autor.
4.5.2 Brita Graduada
Para a brita graduada serão adotados os parâmetros de enrrocamento
especificados na Tabela 11 abaixo:
Tabela 11: Parâmetros geotécnicos da Brita graduada.
Уsat (KN/m³)
Amostra
У (KN/m³)
22,00
BRITA GRADUADA
21,00
Fonte: O Autor.
C (KPa)
Ø (º)
0,00
42,00
58
4.5.3 Solo de Fundação
Os dados de resistência obtidos para a análise do aterro sobre solo mole
deste trabalho para a região de estudo apresentam duvidas quanto a sua
integridade. Em virtude disso será usado uma correlação de NSPT, mencionado
anteriormente. Os dados de У e Уsat foram extraídos da tabela de Parâmetros Médio
do Solo de Ivan Joppert jr. que encontra-se no Anexo E. Para uma determinação
adequada dos dados, o perfil estratigráfico foi novamente dividido de acordo com o
NSPT, ficando assim subdivido em dois tipos de solos, o solo um e solo dois, o solo
um com NSPT variando de 0 a 1 golpe e o solo dois com 2 golpes.
O NSPT médio extraído do perfil padrão adotado do solo 1 foi de 0,75
golpes e o índice de plasticidade maior que 25. De acordo com a Equação 8 temos:
O NSPT médio extraído do perfil padrão adotado do solo 2 foi de 2 golpes
e o índice de plasticidade maior que 25. De acordo com a Equação 8 temos:
A Tabela 12 mostra os parâmetros do solo de fundação.
Tabela 12: Parâmetros geotécnicos do solo de fundação.
Уsat (KN/m³)
NSPT
Amostra
У (KN/m³)
0,75
11
SOLO 1
11
SOLO 2
Fonte: O Autor.
2
12
12
C=Cu (KPa)
9,37
Ø (º)
15,00
25,00
15,00
4.5.4 Sobrecarga Atuante
De acordo com a NBR 7188/84 classe 45 a sobrecarga considerada no
dimensionamento do aterro foi de 30 KN/m² e refere-se ao peso dos veículos de
59
transporte e montagens carregados com o material pré-moldado do viaduto (Vigas,
pilares e Lajes).
4.6 Análise dos Resultados
Foi considerada na análise de estabilidade a ruptura global, a seção de
pior comportamento geotécnico, já mencionado anteriormente no perfil estratigráfico.
A Figura 17 mostra a seção tipo para a análise dos coeficientes de segurança.
Figura 17: Seção tipo adotado.
Fonte: O Autor.
De acordo com o DNER-PRO 381/98 a altura critica Hc dada pela
Equação 9 abaixo:
(9)
Onde Cu é a resistência média não drenada da argila e у é o peso
especifico do material do aterro. Logo:
60
Utilizando o fator de segurança (fs) de 1,4 o Hc fica:
A altura equivalente da sobrecarga é determinado pela equação 10:
(10)
Logo:
A altura total (Ht) é a soma do Hc(fs) com o H0, tem-se:
Ht = Hc(fs) + H0 = 1,73 + 1,51 = 3,24 m
Chegando-se ao FS a través da Equação 11 abaixo:
(11)
Logo, obtém-se o seguinte resultado:
Através das equações mencionadas foi possível determinar FS aterro,
que é de 0,75.
A análise de estabilidade do talude do aterro em questão também foi
realizada através do Método de Spencer, que se baseia na teoria de equilíbrio limite
e de confiabilidade consagrada, aplicado com auxílio do software Slide.
A Figura 18 abaixo mostra a curva de ruptura de Spencer e a Tabela 13
apresenta o valor de segurança obtido através da analise de estabilidade.
61
Figura 18: Curva de ruptura - Spencer
Fonte: Slide
Tabela 13: Analise de estabilidade – Fatores de segurança.
Seção
Fs calculado
Fs admissível
1
0,793
1,40
Fonte: O Autor.
A análise de estabilidade deixa claro, que se o aterro projetado for
executado, poderá ocorrer a ruptura do solo de fundação. Conclui-se que é
necessário adotar uma solução que viabilize a implantação.
4.7 Soluções para Viabilizar a Construção do Caminho de Acesso
Para viabilizar a construção do caminho de acesso do viaduto 3 e 4 do
lote 28 da BR 101, avaliou-se as soluções existentes para reforço de solo mole, e
devido a necessidade de uma rápida construção e esforço solicitante do mesmo,
descartou-se o uso de geodrenos e estacas. Optou-se em analisar a utilização de
geossintéticos e a construção de bermas de equilíbrio para elevar o fator de
segurança. As demais soluções para reforço de solos mole não se enquadram nas
características da solicitação do aterro do caminho de acesso, objeto de estudo.
62
4.7.1 Cálculo do Coeficiente de Segurança com Reforço
Para o reforço, foi lançado na interface do aterro com o solo de fundação
um geossintético com resistência nominal ultima a tração longitudinal de 400 KN/m²
para tentar atingir o FSadm. Com base nos dados existentes chegou-se ao seguinte
resultado como mostra a Figura 19.
Figura 19: Curva de ruptura - Spencer - Grupo Roc Science.
Fonte: Slide.
Como podemos ver, o fator de segurança obtido com o uso do
geossintético melhorou, mais ainda não alcançou FSadm. A resistência a tração
longitudinal do geossintético estipulada para o calculo do FSmim foi baixo em relação
ao que se necessita, para um melhor resultado com geossintético é necessário
aumentar a resistência a tração, mas isso implicaria em custo financeiro, já que
quanto maior a resistência maior o valor do produto.
A Tabela 14 mostra o resultado final da análise com FSmin calculado e o
FSadm.
Tabela 14: Analise de estabilidade – Fs da solução.
Fs calculado sem
Fs calculado com
Seção
Geogrelha
Geogrelha
0,793
1
1,057
Fonte: O Autor.
Fs admissível
1,4
Analisou-se então a estabilidade do aterro utilizando-se bermas de
equilíbrio com comprimento de 28 metros para cada lado do caminho de acesso com
63
espessura de 1,20 metros. A Figura 20 Abaixo está representando os resultados da
análise feita.
Figura 20: Curva de Ruptura – Spencer.
Fonte: Slide.
A Tabela 15 mostra o resultado final da análise com o FSmin calculado
com bermas e o FSadm.
Tabela 15: Analise de estabilidade – Fs da solução.
Fs calculado sem
Fs calculado com
Seção
Bermas
Bermas
0,793
1
1,402
Fonte: O Autor.
Fs admissível
1,4
A utilização de bermas de equilíbrio fez com que o FSmin alcançasse a
1,402, sendo assim, a análise do resultado acima deixa claro que a solução satisfaz
o FSadm estipulado para o caminho de acesso.
Por motivo de segurança e garantia da obra, adotou-se essa solução para
todo o trecho de implantação do viaduto, sendo que as distâncias entre os furos de
sondagem eram muito distantes e nada garantiria que esse perfil não pudesse ser
encontrado entre os furos de sondagens existentes com melhor NSPT.
4.8 Análise de Custo
Abaixo está descrito o custo para a execução do aterro e do reforço que
será utilizado na construção do acesso.
64
4.8.1 Custo do Reforço
O reforço escolhido para a implantação no local, a berma de equilíbrio,
com a área compreendida em toda a extensão do viaduto, que equivale a 112.000
m² e volume de 134.000 m³, e tem o custo estimado em 16,00 R$/m³ (SICRO2). A
Tabela 16 abaixo mostra o custo final do reforço.
Tabela 16: Valor dos materiais do aterro.
Material
un
Quant.
Berma de equilibrio
m³
134.000
Vlr unit.
Vlr Total
R$ 16,00
R$ 2.154.400,00
Fonte: O Autor.
4.8.2 Custo do Aterro
O aterro a ser construído, será composto de areia e brita graduada. A
altura do aterro foi estipulada em 1,50 metros de altura e a camada de brita
graduada de 0,15 metros de acordo com a seção tipo mostrada anteriormente.
O custo para a execução do aterro encontra-se na Tabela 17 abaixo:
Tabela 17: Valor dos materiais do aterro.
Material
un
Quant.
AREIA
m³
63.000
BRITA GRAD.
m³
9.000
Fonte: O Autor.
Vlr unit.
R$ 16,00
R$ 38,00
Vlr Total
R$ 1.008.000,00
R$ 342.000,00
O custo total para a implantação do caminho de acesso do aterro
incluindo o reforço com bermas de equilíbrio é igual a R$ 3.504.400,00 (três milhões,
quinhentos e quatro mil e quatrocentos reais).
65
5 CONCLUSÃO
Levando em consideração os procedimentos do DNER-PRO 381/98
caracterizou-se o caminho de acesso como sendo um aterro classe I, para o qual é
estipulado um FSadm≥1,4.
Após análise feita com base nos boletins de sondagens até a
profundidade de 10 metros, profundidade estudada, foi desenvolvido um perfil
estratigráfico para melhor analisar o solo de fundação. Em mãos ao perfil
estratigráfico determinou-se uma seção critica que caracterizou o boletim de
sondagem SP 64 como sendo o furo de sondagem com o pior perfil geotécnico do
trecho em estudo, subdividiu-se o perfil em dois tipos de solo, o solo 1 com NSPT
variando de N= 0 e N= 1 e o solo 2 com NSPT = 2.
Fazendo correlações através dos métodos de Terzaghi - Peck e Bowels
chegou-se a uma coesão não drenada de 9,37 KN/m² para o solo 1 e 25,0 KN/m²
para o solo 2, os dados de y e ysat foram estraido da tabela de Ivan Joppert jr o que
nos deu um y e e ysat = 11KN/m³ para o solo 1, e para o solo 2 y e e ysat =
12KN/m³.
Os dados como coesão, ângulo de atrito, peso especifico do material de
aterro foram extraídos dos ensaios fornecidos pelo consorcio e os dados acima
citado da brita graduada foram determinados através dos parâmetros de
enrrocamento.
De acordo com a NBR 7188/84 classe 45 a sobrecarga considerada no
dimensionamento do aterro foi de 30 KN/m. Após levantado todos esses dados
calculou-se o Fsmin da seção tipo através da equação de capacidade de cargas de
Terzaghi chegando a um Fsmin = 0,75 e através do Método de Spencer pelo
programa computacional Silde, do grupo Roc Science chegando-se a um Fsmin =
0,793 comprovando que os dois métodos se equivalem.
Concluiu-se que é necessário adotar uma solução para viabilizar o
caminho de acesso, objeto de estudo. Após analisar as alternativas de soluções
para execução de aterros sobre solos moles e devido a necessidade e urgência da
obra e outros fatores específicos, optou-se por se adotar como soluções reforço com
geossintéticos ou bermas de equilíbrio. Após análise de estabilidade global verificou-
66
se ser satisfatória o uso de bermas de equilíbrio que chegou a um Fsmin de 1,402,
que atende o FSadm admissível determinado para a obra. Sendo possível então fazer
o levantamento dos custos para implantação do caminho de acesso.
O custo para fazer o reforço com bermas chegou-se a R$ 2.154.400,00 e
o custo do caminho de acesso com a camada de areia e a Brita graduada a
R$ 1.350.000,00 totalizando o valor para a implantação do caminho de acesso em
R$ 3.504.400,00.
Fica como sugestão para trabalhos futuros:
•Avaliar a estabilidade do caminho de acesso com base em parâmetros de
resistência ao cisalhamento determinados através de ensaios triaxiais UU
(Não consolidado-Não drenado);
•Determinar as deformações que o aterro sofreria durante a construção do
caminho de acesso.
67
68
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALBUQUERQUE, Paulo. Fundações e Obras de Terra. Apostila utilizada para
disciplina de Mecânica dos Solos do curso de Engenharia Civil da Faculdade de
Engenharia de Sorocaba. FACENS: 2003
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – NBR 7188: Carga Móvel
em Ponte Rodoviária e Passarela de Pedestre, 1984.
BELLO, Maria Isabela Marques da Cunha. Estudo de Ruptua em aterros Sobre
Solos Moles – Aterro do Galpão Localizado na BR – 101 PE: Tese de Mestrado
pela Universidade Federal de Pernanbuco – UFP, 2004
BRASIL. Ministério dos Transportes. Departamento Nacional de Estradas de
Rodagem. Programa de Ampliação da Capacidade Rodoviária do Corredor São
Paulo, Curitiba, Florianópolis, Osório: Projeto Executivo de Engenharia. Rio de
Janeiro, 2001. 401 p.
BRASIL. Ministério dos Transportes. Departamento Nacional de Estradas de
Rodagem. Diretoria de Desenvolvimento Tecnológico – IPR. Divisão de
Capacitação Tecnológica. Norma Rodoviária: Rio de Janeiro, 1998 pg. 01-37
CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos Solos e sua Aplicações: Mecânica das
Rocahs – Fundações – Obras de Terra. 6 ed. Rio de Janeiro: LCT – Livros Técnicos
e Científicos. Editora S.A., 1987 498 p.
DAS, Braja M. Fundamentos de Engenharia Geotécnica. São Paulo: Thomson
Learning, 2007. 551p.
INSITU Disponivel em: <http://www.insitu.com.br> Acesso em 10 de Out.2009
GOOGLE EARTH. Programa de Imagens por Satélite. Versão 4.0.209 (beta)
GUSMÃO FILHO, Jaime Azevedo. Fundações de Pontes: Hidráulica e geotécnica
– Recife (PE): Ed. Universitária da UFPE, 2008 328p
69
MASSAD, Faiçal. Obras de Terra: Curso básico de geotecnia. São Paulo: Oficina de
textos, 2003. 170 p.
MACEDO, Caroline Tetoni. Alternativas Geotcécnicas para Passagem Inferior
Sobre Solo Moles em Paulo Lopes/SC: Estudo de caso. 2008. TCC (Graduação
em Engenharia Civil. Área de Concentração: Geotecnia. Universidade Federal de
Santa Catarina – UFSC
MARANGON, Márcio. Mecânica dos Solos II – Notas de Aula, 192p. Versão 2006/2
Faculdade de Engenharia UFJF
Disponível em: http://www.nugeo.ufjf.br/notas_aula/ms2_unid05%20P1.pdf
Acesso em: 10 set. 2009
PINI. Fundações, Teoria e Pratica. São Paulo, 1998 2ª edição.
PALMEIRA, E.M. Manual Técnico Sobre Solo Reforçado: Taludes e Estruturas de
Contenção: Manual editado pela Rhodia S.A 1995 p.
PINTO, Carlos de Sousa. Curso Básico de Mecânica dos Solos em 16 aulas. São
Paulo: Oficina de Textos, 2000. 252 p.
RIO DE JANEIRO, Secretaria Municipal de Obras. Fundação Instituto de Geotécnica
do Município do Rio de Janeiro (GEORIO). Manual Técnico de Encostas: Análise
eInvestigação. 2 ed. Rio de Janeiro, 2000. 253 p.
SCHNAID, Fernando. Ensaios de Campo e suas aplicações à Engenharia de
Fundações. São Paulo: Oficina de Textos, 2000. 189 p.
SANTOS, Nicolas Coelho. Análise de Estabilidade de Aterro Reforçado Sobre
Solo Mole: Estudo do caso. 2008. 138 f. TCC (Graduação em Engenharia Civil).
Área de concentração: Geotecnia. Universidade do Extremo Sul Catarinense,
Criciúma
Universidade do Estado do Rio de Janeiro – UERJ - Departamento de Estruturas e
Fundações. Estabilidade de Taludes. Rio de Janeiro: 2007
VARGAS, Milton. Introdução a Mecânica dos Solos. São Paulo: Mcgraw-Hill do
Brasil, 1977. 509 p.
70
SOLUÇÕES DE ENGENHARIA. Boletim Técnico – Estabilização de Solos, 2009
Disponível:<http://www.sasolucoesdeengenharia.com/boletins/Boletim_Tecnico_02__Estabilizacao_de_solos.pdf> Acesso em: 18 de Set. 2009
YAZBEKBITAR, Omar. Instituto de pesquisa tecnologica divisão de geologia:
Curso de Geologia Aplicada ao Meio Ambiente – São Paulo 1995
71
ANEXO A – MAPA GEOLÓGICO
LEGENDA
Depósitos: Aluvionares, Lagunares, Colúvio
Aluvionares, Marinhos, Turfáceos, Eólicos
atuais a Subatuais
Depósitos Marinhos
Formação Serra Geral (Soleiras)
km 000+000
km 387+000
km 4+000
km 391+000
Formação Rio do Rasto
km 9+700
km 396+700
Formação Teresina
km 15+000
Formação Serra Alta
km 402+000
Formação Irati
Formação Palermo
km 24+241,11
km 411+233,80
Formação Rio Bonito
MT
16º DRF
ELABORAÇÃO
DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM
SEGMENTO: Km 387,0 a
RODOVIA:
BR-101/SC
TRECHO:
DIVISA PR/SC - DIVISA SC/RS
Km 411,0
SUBTRECHO: TIJUCAS/SC (Rio Inferninho) -DIVISA SC/RS
LOTE:
(Rio Mampituba)
ESTUDO GEOLÓGICO
28/SC
PROJETO FINAL DE
ENGENHARIA
MAPA GEOLÓGICO
Projetos, Supervisão
e Planejamento Ltda
Rodovia Existente
Eixo Projetado
Alternativa 3 (Contorno do Banhado de Maracajá)
Fonte: Carta de Geologia- Programa Nacional de
Gerenciamento Costeiro - 1998 - 1:100.000
ESCALA
VISTO DA D.T.
APROVADO DNER
FOLHA
EG-01
73
ANEXO B – LOCAÇÃO DOS FUROS DE SONDAGENS
75
ANEXO C – BOLETINS DE SONDAGENS
Amostrador SPT
Diam. Externo =
Perfuração
2"
Data
1,00 m.
A trado até =
Diam. Interno = 1 3/8"
Lavagem
Início = 15/09/2008
Fim = 16/09/2008
=
SP - 49
Sondagem nº :
Revestimento = 2 1/2"
Sem escala
1,960
m Sondador: EDSON DA SILVA
Resistência a penetração do amostrador
Cota da boca do furo =
Prof.
Cota da
Nível
(mts)
camada
d'água
GRÁFICO
Golpes / cm
---1º+2º cm
-----2º+3º cm
0
5
10
15
20
25
DESCRIÇÃO
EXPEDITA
PROF.
30
35
40
45
50
0
Argila arenosa marrom.
1,960
1
1,00
0,960
1
45
1,00
Argila orgânica preta, consistência muito mole.
4,00
Turfa marrom, consistência muito mole.
4,80
Argila arenosa preta, consistência muito mole.
8,00
Argila arenosa preta, consistência mole.
9,00
Argila arenosa com veios amarelos,
consistência média.
2
1
2,00
-0,040
3,00
-1,040
PRÓPRIO PESO
4,00
-2,040
PRÓPRIO PESO
5,00
-3,040
1
100
6,00
-4,040
1
100
7,00
-5,040
2
30
2
30
8,00
-6,040
3
30
4
30
45
3
4
5
6
7
8
9
10
9,00
-7,040
6
30
7
30
10,00
-8,040
6
30
7
30
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
Prof. N.A = 0,00m.
Cliente : CONSÓRCIO CONSTRUCAP /
Obs.:
SONDAGEM GEOLÓGICA A PERCUSSÃO
FERREIRA GUEDES
Responsável Técnico:
...................................................................................................................
Folha nº
Amostrador SPT
Diam. Externo =
Perfuração
2"
Data
1,00 m.
A trado até =
Diam. Interno = 1 3/8"
Lavagem
Início = 04/11/2008
Fim = 06/11/2008
=
SP - 133
Sondagem nº :
Revestimento = 2 1/2"
Prof.
Cota da
Nível
(mts)
camada
d'água
Sem escala
1,970
m Sondador: PEDRO FERREIRA DE SOUZA
Resistência a penetração do amostrador
Golpes / cm
PROF.
GRÁFICO
Cota da boca do furo =
---1º+2º cm
-----2º+3º cm
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
DESCRIÇÃO
EXPEDITA
50
0
Argila preta com vegetação.
1,970
1
1,00
0,970
1
48
1,00
Argila preta, consistência muito mole.
4,00
Argila marrom, consistência muito mole.
5,00
Argila marrom, consistência mole.
6,00
Argila marrom, consistência muito mole.
7,00
Argila arenosa cinza, consistência média.
10,00
Argila arenosa cinza, consistência rija.
2
2,00
-0,030
2
51
3,00
-1,030
1
47
4,00
-2,030
2
30
2
30
5,00
-3,030
2
30
3
30
6,00
-4,030
2
30
2
30
6
7,00
-5,030
4
30
5
30
7
8,00
-6,030
5
30
6
30
3
4
5
8
9,00
-7,030
4
30
7
30
10,00
-8,030
7
30
10
30
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
Prof. N.A = 0,00m. (INICIAL)
Obs.:
SONDAGEM GEOLÓGICA A PERCUSSÃO
Responsável Técnico:
...................................................................................................................
Folha nº
Amostrador SPT
Diam. Externo =
Perfuração
2"
Data
1,00 m.
A trado até =
Diam. Interno = 1 3/8"
Lavagem
Início = 05/11/2008
Fim = 05/11/2008
=
SP- 118
Sondagem nº :
Revestimento = 2 1/2"
Prof.
Cota da
Nível
(mts)
camada
d'água
Sem escala
1,257
m Sondador: RAIMUNDO GEORGE AMORIM
Resistência a penetração do amostrador
Golpes / cm
PROF.
GRÁFICO
Cota da boca do furo =
---1º+2º cm
-----2º+3º cm
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
DESCRIÇÃO
EXPEDITA
50
0
Turfa (não veio amostra).
1,257
1
1,00
0,257
2
30
2
30
1,00
Turfa (não veio amostra), consistência muito mole.
2,60
Argila cinza escura, consistência muito mole.
10,00
Argila cinza clara, consistência muito mole.
2
2,00
-0,743
2
30
2
30
3
3,00
-1,743
2
30
2
30
4
4,00
-2,743
2
30
2
30
5
5,00
-3,743
2
30
2
30
6,00
-4,743
1
30
1
15
7,00
-5,743
2
30
2
30
8,00
-6,743
2
30
2
30
9,00
-7,743
1
45
10,00
-8,743
2
30
6
7
8
9
2
30
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
TREPANAÇÃO
1º TEMPO DE 10 MINUTOS = 0,00cm
2º TEMPO DE 10 MINUTOS = 0,00cm
3º TEMPO DE 10 MINUTOS = 0,00cm
20
21
Prof. N.A = 0,00m.
Cliente : CONSÓRCIO CONSTRUCAP /
Obs.:
SONDAGEM GEOLÓGICA A PERCUSSÃO
FERREIRA GUEDES
Responsável Técnico:
...................................................................................................................
Folha nº
Amostrador SPT
Diam. Externo =
Perfuração
2"
Data
1,00 m.
A trado até =
Diam. Interno = 1 3/8"
Lavagem
=
Início = 30/09/2008
Fim = 03/10/2008
SP - 88
Sondagem nº :
Revestimento = 2 1/2"
Prof.
Cota da
Nível
(mts)
camada
d'água
GRÁFICO
Golpes / cm
---1º+2º cm
-----2º+3º cm
1,520
1,00
0,520
2,00
3,00
4,00
-0,480
5,00
6,00
-3,480
7,00
-5,480
8,00
-6,480
9,00
-7,480
10,00
-8,480
-1,480
-2,480
-4,480
Sem escala
1,520
m Sondador: VILMAR PRANGER
Resistência a penetração do amostrador
Cota da boca do furo =
0
0
Argila escura.
1
2
30
1
1
1
1
2
50
2
2
2
1
20
2
30
30
30
30
2
3
45
30
30
1,00
1,60
Argila escura, consistência muito mole.
Argila arenosa escura, consistência muito mole.
6,30
Argila orgânica cinza escura,
consistência muito mole.
4
1
1
2
15
2
2
2
1
30
5
15
6
30
7
30
DESCRIÇÃO
EXPEDITA
PROF.
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
8
30
30
15
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
TREPANAÇÃO
37
1º TEMPO DE 10 MINUTOS = 0,00cm
2º TEMPO DE 10 MINUTOS = 0,00cm
3º TEMPO DE 10 MINUTOS = 0,00cm
38
39
Prof. N.A = 0,00m.
Cliente : CONSÓRCIO CONSTRUCAP /
Obs.:
SONDAGEM GEOLÓGICA A PERCUSSÃO
FERREIRA GUEDES
Responsável Técnico:
...................................................................................................................
Folha nº
Amostrador SPT
Diam. Externo =
Perfuração
2"
Data
1,00 m.
A trado até =
Diam. Interno = 1 3/8"
Lavagem
=
Início = 18/09/2008
Fim = 19/09/2008
SP- 64
Sondagem nº :
Revestimento = 2 1/2"
1,780
m Sondador: VILMAR PRANGER
Resistência a penetração do amostrador
Golpes / cm
GRÁFICO
Cota da boca do furo =
Prof.
Cota da
Nível
(mts)
camada
d'água
---1º+2º cm
-----2º+3º cm
Sem escala
DESCRIÇÃO
EXPEDITA
PROF.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85
0
Argila escura.
1,780
1
1,00
0,780
1
30
1
15
1,00
Argila escura, consistência muito mole.
2,40
Turfa com pedaços de madeira,
consistência muito mole.
4,10
Argila orgânica cinza escura,
consistência muito mole.
7,00
Argila cinza clara, consistência muito mole.
2
2,00
-0,220
1
30
1
15
3
4
3,00
-1,220
1
45
4,00
-2,220
1
30
5
1
15
6
5,00
-3,220
1
40
1
15
6,00
-4,220
1
40
1
15
7,00
-5,220
1
35
1
15
8,00
-6,220
1
35
1
15
9,00
-7,220
2
30
2
30
10,00
-8,220
2
30
2
30
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
TREPANAÇÃO
1º TEMPO DE 10 MINUTOS = 2,00cm
22
2º TEMPO DE 10 MINUTOS = 1,00cm
3º TEMPO DE 10 MINUTOS = 0,00cm
23
Prof. N.A = 0,00m.
Cliente : CONSÓRCIO CONSTRUCAP /
Obs.:
SONDAGEM GEOLÓGICA A PERCUSSÃO
FERREIRA GUEDES
Responsável Técnico:
...................................................................................................................
Folha nº
Amostrador SPT
Diam. Externo =
Perfuração
2"
Data
1,00 m.
A trado até =
Diam. Interno = 1 3/8"
Lavagem
Início = 13/11/2008
Fim = 14/11/2008
=
SP - 34
Sondagem nº :
Revestimento = 2 1/2"
Prof.
Cota da
Nível
(mts)
camada
d'água
GRÁFICO
Golpes / cm
---1º+2º cm
-----2º+3º cm
1,532
1,00
Sem escala
1,532
m Sondador: PEDRO FERREIRA DE SOUZA
Resistência a penetração do amostrador
Cota da boca do furo =
0,532
0
5
10
15
20
25
35
40
45
50
0
Argila marrom com vegetais.
1
1
48
DESCRIÇÃO
EXPEDITA
PROF.
30
2
2,00
-0,468
1
40
3
3,00
-1,468
1
49
4
4,00
-2,468
2
50
5,00
-3,468
2
40
6,00
-4,468
2
30
1,00
Argila marrom com veios cinza,
consistência muito mole.
3,00
Argila cinza escura, consistência muito mole.
9,00
Argila cinza escura, consistência mole.
10,00
Argila cinza com madeira, consistência mole.
5
6
2
30
7
7,00
-5,468
2
30
2
30
8,00
-6,468
2
30
2
30
9,00
-7,468
3
30
3
30
10,00
-8,468
3
30
3
30
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
Prof. N.A = 0,00m.
Cliente : CONSÓRCIO CONSTRUCAP /
Obs.:
SONDAGEM GEOLÓGICA A PERCUSSÃO
FERREIRA GUEDES
Responsável Técnico:
...................................................................................................................
Folha nº
82
ANEXO D – PARÂMETROS GEÓTÉCNICOS DA AREIA
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
CENTRO TECNOLÓGICO
Departamento de Engenharia Civil
LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS
ENSAIO DE CISALHAMENTO DIRETO
Interessado: Consórcio Construcap-Modern-Ferreira Guedes
Local: Jazida Mosquito - Araranguá / SC
Amostra: Areia fina
Laboratorista: Marciano Maccarini
Responsável: Marciano Maccarini
Data: 26/07/09
Observações
Tensão Cisalante X Deformação Horizontal
20
101,6
0,005
1,6937
0,01
0,01
Observação:
Amostra compactada na energia Proctor Normal
0,9
Tensão Cisalhante (kg/cm²)
Altura das Amostras ( mm ):
Largura das Amostras ( mm ):
Velocidade ( cm/s ):
Constante do Anel de Carga ( Kg/div. ):
Constante do Ext. Horizontal ( mm/div. ):
Constante do Ext. Vertical ( mm/div. ):
3
0,8
3
0,7
0,6
0,5
2
0,4
0,3
1
0,2
0,1
0
0
2
4
6
8
Deformação Horizontal ( % )
Deformação Vertical X Deformação Horizontal
RESULTADOS
Deformação Vertical (%)
Densidade dos Grãos ( g/cm³ ):
2,60
Condições do Ensaio: INUNDADO
1
2
0,5
0
-0,5 0
Coesão ( kPa): 0,00
Ângulo de Atrito Interno ( º ): 33,0
Peso Específico Natural (kN/m³): 19,80
Peso Específico Saturado (kN/m³): 21,20
2
4
6
8
3
-1
-1,5
1
-2
-2,5
Deformação Horizontal ( % )
Tensão Cisalhante X Tensão Normal
1,600
Tensão Cisalhante (kg/cm²)
1,400
1,200
1,000
0,800
0,600
0,400
y = 0,6454x + 0,0051
R² = 0,9994
0,200
0,000
0,000
0,200
0,400
0,600
0,800
1,000
1,200
Tensão Normal (kg/cm²)
1,400
1,600
1,800
2,000
84
ANEXO E – PARÂMETROS MÉDIO DO SOLO
Tabela n° 13 - Parâmetros médios do solo
Tipo de solo
Areia pouco
siltosa I pouco
argilosa
I
~ Areia média e
fina muito
argilosa
Argila porosa
vermelha e
amarela
Argila siltosa
pouco arenosa
(terciário)
Argila arenosa
pouco siltosa
Turfa I argila
orgânica
(quaternário)
Silte arenoso
?OUCO argiloso
(residual)
Peso específico (g)
Módulo de
elasticidade
Natural
Saturado
(tlm2)
(t/m3)
0-4
2000 - 5000
5-8
Coesão
efetiva
(tlm3)
Ângulo
atrito
efetivo (f)
1,7
1,8
25°
-
4000 - 8000
1,8
1,9
30°
-
9 - 18
5000 - 10000
1,9
2,0
32°
-
19 -41
8000 - 15000
2,0
2,1
35°
-
2: 41
16000 -20000
2,0
2,1
38°
-
0-4
2000
1)
1,8
25°
O
5-8
4000
1,8
1,9
28°
0,5
9 - 18
5000
1,9
2,0
30°
0,75
19-41
10000
2,0
2,1
32°
1,0
0-2
200 - 500
1,5
1,7
20°
0,75
3-5
500 - 1000
1,6
1)
23°
1,5
6 - 10
1000 - 2000
1,7
1,8
25°
3,0
> 10
2000 - 3000
1,8
1,9
25°
3,0 a 7,0
0-2
100
1)
1,8
20°
0,75
3-5
100-250
1,8
1,9
23°
1,5
6 -10
250 - 500
1,9
1,9
24°
2,0
11 - 19
500 - 1000
1,9
1,9
24°
3,0
20 - 30
3000 - 10000
2,0
2,0
25°
4,0
> 30
10000- 15000
2,0
2,0
25°
5,0
0-2
500
1,5
1)
15°
1,0
3-5
500 - 1500
1)
1,8
15°
2,0
6 - 10
1500 - 2000
1,8
1,9
18°
3,5
11-19
2000 - 3500
1,9
1,9
20°
5,0
> 20
3500 - 5000
2,0
2,0
25°
6,5
0- 1
40 - 100
1,1
1,1
15°
0,5
2-5
100 - 150
1,2
1,2
15°
1,0
5-8
8000
1,8
1,9
25°
1,5
9 - 18
1000
1,9
2,0
26°
2,0
19 - 41
15000
2,0
2,0
27°
3,0
2: 41
20000
2,1
2,1
28°
5,0
Faixa de
STP
(tf/m2)
86
APÊNDICE A –PERFIL ESTRATIGRÁFICO