da silva 2014

I

CENTRO UNIVERSITÁRIO AUGUSTO MOTTA

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

CARACTERIZAÇÃO DE DEPÓSITO DE SOLO MOLE POR MEIO DE ENSAIOS DE CAMPO NA

REGIÃO DE SANTA CRUZ-RJ

Trabalho acadêmico apresentado ao

Curso de Engenharia Civil da

UNISUAM, como parte dos requisitos

para obtenção do Título de Bacharel

em Engenharia Civil

Por:

Sandra Leidiane Azevedo da Silva

10201484

Professor-Orientador: Renilson Souza

Professor Convidado:


Rio de Janeiro

2º Semestre/2014

II

SANDRA LEIDIANE DE AZEVEDO DA SILA

10201484

CARACTERIZAÇÃO DE DEPÓSITO DE SOLO MOLE POR MEIO DE ENSAIOS DE CAMPO NA

REGIÃO DE SANTA CRUZ-RJ

Banca Examinadora composta para a defesa de Monografia para obtenção do

grau de Bacharel em Engenharia Civil.

APROVADA em: ______ de ___________ de _______

Professor-Orientador: Renilson Souza Costa



Rio de Janeiro

2º Semestre/2014

III

AGRADECIMENTOS

Primeiramente a Deus, esse ser supremo que a cada dia nos dá energia, força

e fé para transpor os obstáculos.

Aos professores do Curso de Engenharia, pelos ensinamentos, dedicação,

atenção e paciência dispensada durante o andamento do curso.

Ao meu orientador Renilson Sousa Costa pelo sua firmeza e exigência na

elaboração deste trabalho.

A Terratek Soluções em Geotecnia pela disponibilidade dos dados de ensaio

de campos apresentado neste trabalho.

Ao meu amado, paciente e sábio marido, principal incentivador nas minhas

conquistas.

A minha mãe, pelo exemplo de mulher que luta pelos ideais e apoio

constantes.

Ao meu filho, pelo amor sem limite e compreensão pela minha ausência.

Ao meu querido amigo Eng.º Halleylton Ribeiro pela atenção e generosidade

dispensada a leitura e sugestões ao esse trabalho.

IV

EPÍGRAFE

“Há uma força motriz mais poderosa que o vapor, a eletricidade e a energia

atômica: a vontade.”

Albert Einstein

V

RESUMO

A região de Santa Cruz está em um acelerado desenvolvimento em virtude

do crescimento industrial. Tendo em vista o polo industrial que tem se

instalado na região torna-se de suma importância o conhecimento

geomecânico do solo local. O presente trabalho tem como objetivo a

caracterização do depósito de solo mole para a área de implantação de um

conjunto de edificações industriais e de apoio ao desenvolvimento das

atividades “on-shore” e “off-shore”. A obtenção dos parâmetros geotécnicos

obtidos a partir de ensaios de campo, Standard Penetration Teste (SPT),

Vane Shear Test (VST) e Cone Penetration Test (CPT) possibilitará essa

caraterização. A metodologia empregada é constituída de uma breve revisão

bibliográfica sobre o tema abordado, descrição do empreendimento em

estudo, além de análise e interpretação de investigação geotécnicas de

campo executadas na área de implantação do complexo industrial (SPT,

CPTU e VST). Com os ensaios “in situ” tem como expectativa a definição da

espessura de solo mole, tipos de solos em suas respectivas profundidades

de ocorrências, índices de resistência a penetração, resistência ao

cisalhamento não drenado indeformado e amolgado, sensibilidade da argila,

peso específico, tensão vertical efetiva, coeficiente de empuxo no repouso,

OCR e módulo oedométrico.

Palavras-chave: Parâmetros geotécnicos; solos moles; complexo industrial e

investigação de campo.

VI

LISTA DE SIGLAS UTILIZADAS

VST Vane Shear Test

SPT Standard Penetration Teste

CPTU Cone Penetration Test

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

ASTM American Society for testing and Materials

IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estátistica

INMETRO Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia

VII

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Analogia mecânica para o processo de adensamento, segundo Terzaghi (Pinto, 2006). ............................................................................................... 19

Figura 2 Imagem de satélite do bairro ..................................................................... 21 Figura 3 Canal da Ponte Branca, Santa Cruz, Rio de Janeiro, RJ..................... 21

Figura 4 Sondagem á percussão ............................................................................. 25 Figura 5 Sondagem á percussão por circulação de água .................................... 26

Figura 6 Boletim de sondagens típico do ensaio de SPT. ................................... 26 Figura 7 Palhetas dos ensaios VST ........................................................................ 29 Figura 8 Equipamento de execução do ensaio VST............................................. 30

Figura 9 Perturbação do solo pela palheta (Cerato & Lutenegger, 2004) ......... 31

Figura 10 Variação da Cu com a profundidade (Collet, 1978) ............................ 32

Figura 11 Variação da Cu com a profundidade (Ortigão & Collet, 1986 apud Schnaid, 2000). ............................................................................................................ 32 Figura 12 Resultado típico dos dados de campo .................................................. 33

Figura 13 Cone empregado nos ensaios de CPTU (Fonte: Internet) ................ 37 Figura 14 Resultado típico dos ensaios de CPTU ................................................ 37

Figura 15 Localização do terreno estudado. .......................................................... 41

Figura 16 Planta de arquitetura do empreendimento. .......................................... 42 Figura 17 Planta de localização dos ensaios de campo ...................................... 44

Figura 18 Boletim de sondagem SP-01 .................................................................. 46









Figura 27 Boletim de sondagem SP-10 .................................................................. 55 Figura 28 Boletim de sondagem SP-11 .................................................................. 56 Figura 29 Boletim de sondagem SP-12 .................................................................. 57

Figura 30 Boletim de sondagem SP-13 .................................................................. 58 Figura 31 Boletim de sondagem SP-14 .................................................................. 59

Figura 32 Perfil Geotécnico A-A ............................................................................... 60

Figura 33 Perfil Geotécnico B-B ............................................................................... 60

Figura 34 Perfil Geotécnico C-C .............................................................................. 61

Figura 35 Perfil Geotécnico D-D .............................................................................. 61 Figura 36 Perfil Geotécnico E-E ............................................................................... 62

Figura 37 Perfil Geotécnico F-F ............................................................................... 63 Figura 38 Perfil Geotécnico G-G .............................................................................. 64

Figura 39 Ensaio VST 01 .......................................................................................... 66

Figura 40 Ensaio VST 01 (continuação) ................................................................. 67

Figura 41 Ensaio VST 02 .......................................................................................... 68 Figura 42 Ensaio VST 02 (continuação) ................................................................. 69 Figura 43 Ensaio VST 03 .......................................................................................... 70

Figura 44 Ensaio VST 03 (continuação) ................................................................. 71 Figura 45 Ensaio VST 04 .......................................................................................... 72

Figura 46 Ensaio VST 04 (continuação) ................................................................. 73

VIII

Figura 47 Ensaios CPTU 01 ..................................................................................... 75

Figura 48 Ensaios CPTU 02 ..................................................................................... 76 Figura 49 Ensaios CPTU 03 ..................................................................................... 76



Figura 54 Ensaios CPTU 08 ..................................................................................... 79

Figura 55 Variação de Cu indeformado e amolgado com a profundidade ........ 80 Figura 56 Sensibilidade da argila ............................................................................. 81

Figura 57 Cu versus profundidade – VST-01 ......................................................... 82 Figura 58 Cu versus profundidade – VST-02 ......................................................... 82

Figura 59 Cu versus profundidade – VST-03 ......................................................... 83

Figura 60 Cu versus profundidade – VST-04 ......................................................... 83

Figura 61 Peso específico (, tensão efetiva (‘v) e k0 versus profundidade – CPTU-01 ....................................................................................................................... 85

Figura 62 Módulo Oedométrico (M) e razão de sobre-adensamento (OCR) versus profundidade – CPTU-01 ............................................................................... 85

Figura 63 Cu, Cur e Sensibilidade da argila versus profundidade – CPTU-01 85





Figura 68 Módulo Oedométrico (M) e razão de sobre-adensamento (OCR) versus profundidade – CPTU-03 ............................................................................... 89 Figura 69 Cu, Cur e Sensibilidade da argila versus profundidade – CPTU-03 89











IX




X

LISTA DE FIGURAS Tabela 1 Ocupação do solo no bairro de Santa Cruz ........................................... 22

Tabela 2 Parâmetros geotécnicos por meio do índice de penetração N (Marangon, 2011) ........................................................................................................ 27 Tabela 3 Classificação do solo com N (Marangon, 2011) ................................... 27

Tabela 4 Sensibilidade de argila (Modificado de Skempton e Northey, 1952 apud Formigheri, 2003) ............................................................................................... 34 Tabela 5 Profundidades de ensaios VST ....................................................................... 65

Tabela 6 Profundidade dos ensaios de CPTU ............................................................... 75

Tabela 7 Resumos dos parâmetros geotécnicos obtidos por ensaio CPTU .... 98

Tabela 8 Comparativos entre os dados obtidos para os diferentes ensaios .... 99

XI

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 13

OBJETIVOS ........................................................................................................................................ 13

JUSTIFICATIVAS ............................................................................................................................... 14

ESTRUTURA DO TRABALHO ......................................................................................................... 14

1 ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS MOLES ................................................................... 15

1.1 ASPECTOS GERAIS ............................................................................................................ 15

1.2 ANALOGIA MECANICA PARA O PROCESSO ADENSAMENTO ............................... 18

2 SANTA CRUZ O BAIRRO ......................................................................................................... 20

2.1 ASPECTOS GERAIS ............................................................................................................ 20

2.2 COMPLEXO INDUSTRIAL .................................................................................................. 22

3 INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS DE CAMPO .................................................................. 23

3.1 SONDAGEM A PERCUSSÃO (SPT-STANDARD PENETRATION TEST) ................. 24

3.1.1 PROCEDIMENTOS DE EXECUÇÃO ................................................................................ 25

3.1.2 PARÂMETROS GEOTÉCNICOS ESTIMADOS ............................................................... 27

3.1.3 VANTAGENS E DESVANTAGENS ................................................................................... 27

3.2 ENSAIO DE PALHETA (VANE SHEAR TEST) ................................................................ 28



3.2.3 RESULTADO TÍPICO DOS DADOS DE CAMPO. .......................................................... 33

3.2.4 DETERMINAÇÃO DA SENSIBILIDADE DA ARGILA ..................................................... 33

3.2.5 VANTAGEM E DESVANTAGENS ...................................................................................... 35

3.3 ENSAIO DE PIEZOCONE (CPTU – PIEZOCONE PENETRATIONA TEST) ............. 35


3.3.2 RESULTADOS TÍPICOS ...................................................................................................... 37


3.3.4 VANTAGENS E DESVANTAGENS ................................................................................... 39

4 ESTUDO DE CASO ................................................................................................................... 40

4.1 CARACTERÍSTICAS DO PROJETO ................................................................................. 42

5 RESULTADOS DAS INVESTIGAÇÕES DE CAMPO .......................................................... 43

5.1 SONDAGEM A PERCUSSÃO ............................................................................................ 45

5.2 ENSAIO DE PALHETA (VST) ............................................................................................. 65

5.3 ENSAIO DE CONE (CPTU) ................................................................................................. 74

XII

6 ANÁLISES DAS INVESTIGAÇÕES DE CAMPO .................................................................. 79

6.1 ENSAIO DE PALHETA (VST) ............................................................................................. 79

6.2 ENSAIO DE CONE (CPTU) ................................................................................................. 84

6.3 COMPARATIVO DE RESULTADOS ENTRE OS ENSAIOS ......................................... 98

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................................. 102

13

INTRODUÇÃO

As diferentes características dos solos é um fator que deve estimular a

investigação. Porque não conhecermos completamente a natureza das coisas

é que devemos investigar e observar. Pois os grandes riscos envolvidos com

obras de engenheira estão associados ao subsolo. A construção sobre solos

compressíveis é um desafio que se apresenta com uma frequência crescente a

engenharia.

A construção sobre solo mole tem duas condições que devem ser

respeitadas; a primeira delas é a garantia da estabilidade evitando a ruptura

total ou parcial das fundações e a segunda é a manutenção de suas

deformações, sejam elas verticais ou horizontais (Marinho, 2005).

Os depósitos de solos moles são, normalmente, compostos

predominantemente por grãos minerais, podendo existir, no entanto, casos de

depósitos orgânicos (turfas), compostos em sua maioria por decomposição de

vegetais e animais. A complexidade de problemas relacionados a este tipo de

terreno, tanto do ponto de vista de recalques ou de resistência, torna-se,

necessário um contínuo desenvolvimento de estudos e pesquisas que

propiciem um entendimento adequado do comportamento desses materiais,

incluindo as técnicas utilizadas para a determinação de suas propriedades

mecânicas e hidráulicas.

OBJETIVOS

O presente trabalho tem como objetivo a caracterização de um depósito

de solo mole, com a obtenção dos parâmetros geotécnicos através de ensaio

de campo para a área de implantação de um conjunto de edificações industriais

e de apoio ao desenvolvimento das atividades “on-shore” e “off-shore”.

14

JUSTIFICATIVAS

A investigação geotécnica além de minimizar custo e riscos, é uma

forma de demonstrar responsabilidade coma a sociedade e respeito á

natureza. A falta de investigação geotécnica ou a má interpretação dos dados

resulta em projetos inadequados, atrasos na obra e aumento de custos por

modificação de última hora e remediações.

ESTRUTURA DO TRABALHO

A estrutura da dissertação é resumidamente apresentada a seguir:

Capítulo 1 – Neste capítulo será feito uma revisão bibliográfica sobre

o tema abordado.

Capítulo 2 – Breve resumo sobre o bairro de Santa Cruz e seu

complexo industrial.

Capítulo 3 – Uma breve descrição das metodologias e procedimentos

gerais de execução de ensaios de campo, como SPT, VST e CPTU.

Capítulo 4 – Neste capítulo será apresentado a localização do

complexo industrial.

Capítulo 5 – Os resultados de SPT, CPTU e VST com as suas

respectivas localizações em plantas são apresentados neste capítulo.

Capítulo 6 – Neste capítulo será encontrado as análises e

interpretações dos ensaios “in situ” realizados, através de abordagem

gráficas.

Por fim no item CONCLUSÕES são apresentadas as considerações

finais e sugestões para futuras pesquisas sobre o tema abordado.

15

1 ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS MOLES

1.1 ASPECTOS GERAIS

O entendimento do processo que deu a origem e a formação de um solo

é muito importante para a melhor compreensão de suas propriedades (físicas,

resistência, deformabilidade e compressibilidade) e suas condições de - pré –

adensamento. Solos pré – adensados são solos que já estiveram submetidos

anteriormente a maiores tensões efetivas ( águaáguacamadasolo hh '

),

eventualmente teria uma camada de solo sobreposta a atual que teria sido

removida por erosão.

Na engenharia, a tensão de pré-densamento (denotada por σ’vm) tem

grande importância, uma vez que demarca o limite a partir do qual o solo passa

a se submeter a carregamentos que provocam deformações de maior

magnitude. Por definição, a tensão de sobre-adensamento ou pré-

adensamento é a maior tensão vertical efetiva a que um solo já se submeteu

em toda a sua história.

Define-se razão de pré-adensamento (ou razão de sobre-adensamento)

de um solo, denotando se por OCR (do inglês overconsolidation ratio), a

relação entre a tensão de pré-adensamento e a tensão vertical efetiva a que o

solo estiver submetido no presente, σ’vo. Assim:

OCR = σ’vm / σ’vo

Segundo Ladd (1973), existem alguns mecanismos que provocam o

efeito de pré-adensamento, dentre eles podendo-se citar:

Variação da tensão total devida a:

o Remoção de sobrecarga

o Demolição de estruturas antigas

o Glaciação

16

Variação da poro-pressão devida a:

o Variação na cota do lençol d’água

o Pressões artesianas

o Bombeamento profundo

o Ressecamento e evaporação

o Ressecamento devido à vegetação.

Variação da estrutura do solo devida a:

o Compressão secundária

o Mudanças ambientais, tais como temperatura, concentração de

sais, PH, etc.

o Precipitação de agentes cimentantes, troca catiônica, etc.

Do ponto de vista geológico os depósitos moles encontrados no litoral

brasileiro foram formados no período Quaternário e se depositaram em

ambientes marinhos (costeiro) sendo predominantemente constituídos por

solos de granulométrica fina.

Segundo Massad (1988), no período Quaternário ocorreram pelo menos

dois ciclos de sedimentação, um no Pleistoceno e outro no Holoceno. Estes

ciclos estão diretamente relacionados com as variações do nível do mar. Há

cerca de 120 mil anos (Pleistoceno) o nível marinho elevou-se em

aproximadamente 8 metros, originando os sedimentos denominados de

formação Cananéia. Posteriormente, há cerca de 15 mil anos, o nível do mar

abaixou em 130 metros durante o período de glaciação, onde grande parte da

água do mar foi desviada para os polos e para as regiões setentrionais da terra

para a formação das geleiras e das calotas de gelo. Como consequência,

houve um intenso processo de erosão que removeu parte dos sedimentos já

depositados. Com o término da glaciação, iniciou outro processo de transição

17

marinha, há aproximadamente 6 mil anos (Holoceno), resultando em uma

elevação do nível de água de 4 metros e na formação dos depósitos atuais.

De acordo com Massad (1988), o pré - adensamento observado em

algumas camadas superficiais de solos moles pode ser explicado pelo

processo continuo e lento de regressão do mar, interrompidas por rápidas

oscilações de progressão após o Holoceno (causando erosões superficiais).

Os diversos ambientes de disposição influenciam o tipo de depósitos a

ser formado, onde se subdividem em depósitos fluviais, deltaícos-fluviais e

costeiros (Sandroni, 1980).

Em ambientes onde encontramos planícies de enchente ou em leitos de

rios abandonados temos os depósitos fluviais Enquanto os depósitos deltaico-

fluvial ocorre quando em um rio em um lago (ou em local de águas calmas

existe a deposição dos sedimentos. A forma de distribuição dos sedimentos é

função de diversos fatores tais como a salinidade, densidade dos corpos

d’água, correntes, etc.

O ambiente costeiro pode coexistir com um ou mais dos ambientes

citados anteriormente, caracteriza-se principalmente pela influência da

flutuação da maré.

Os depósitos moles são, em geral compostos predominantemente por

grãos minerais, podendo existir, no entanto casos de depósitos orgânicos

(Turfas), compostos majoritariamente por restos decompostos de vegetais e

animais.

Os componentes inorgânicos constituintes dos depósitos argilosos

costeiros provem do intemperismo das rochas existentes na bacia de

contribuição do local de deposição. Os componentes orgânicos devem-se à

presença de vegetação e de restos de animais que faziam parte do

ecossistema da região.

18

1.2 ANALOGIA MECANICA PARA O PROCESSO ADENSAMENTO

A previsão do comportamento do solo ao longo do tempo é um dos

problemas mais desafiantes na mecânica dos solos. Na prática de geotécnica

consideram três tipos de recalques: recalque imediato; recalque por

adensamento primário, que ocorre devido á expulsão de água dos vazios do

solo, e recalque por adensamento secundário, devido à fluência do esqueleto

sólido que ocorre após a dissipação de todas as pressões neutras.

Esta divisão do recalque total em três tipos de recalque, dependendo do

fenômeno que os originam, fez com que a mecânica dos solos avançasse

estudando cada parcela independentemente das outras. No entanto é

importante para o tema abordado a melhor compreensão do recalque por

adensamento primário devido ao solo mole não apresentar recalque imediato e

o recalque secundário ser um tema que não cabe a este estudo.

O recalque por adensamento primário ocorre com a expulsão da água

dos vazios dos solos, para entendimento deste fenômeno é utilizado a analogia

mecânica de Tezarghi (1923). Consideremos que a estrutura sólida do solo

seja semelhante a uma mola, cuja a deformação é proporcional a carga sobre

ela aplicada. O solo saturado seria representado por uma mola dentro de um

pistão cheio de água, no êmbolo do qual existe um orifício de pequena

dimensão pelo qual a água só passa lentamente (a pequena dimensão do

orifício representa a baixa permeabilidade do solo (Pinto, 2006).

Ao se aplicar uma carga sobre o pistão, no instante imediatamente

seguinte, a mola não se deforma, pois ainda não terá ocorrido qualquer saída

de água, que é muito menos compressível que a mola. Neste caso, toda a

carga aplicada será suportada pela água. Com a água em carga, ela procura

sair do pistão, pois o exterior está sobre pressão atmosférica. Num instante

qualquer, a quantidade de água expulsa terá provocado uma deformação da

mola que correspondente a uma certa carga (por exemplo 5 N). Neste instante,

a carga total (de 15 N, no exemplo) será parcialmente suportada pela água (10

N) e parcialmente pela mola (5 N) (como mostrado na figura). A água, ainda em

carga continuará a sair do pistão simultaneamente, a mola irá comprimir e,

19

assim, suportará cargas cada vez maiores. O processo continua até que toda a

carga seja suportada pela mola. Quando não houver mais sobrecarga na água

cessará sua saída pelo êmbolo (Pinto, 2006).

Figura 1 Analogia mecânica para o processo de adensamento, segundo Terzaghi (Pinto, 2006).

No solo, no campo, sucede algo semelhante. Quando um acréscimo de

tensão é aplicado, a água nos vazios suporta todo pressão. Ou seja, a pressão

neutra aumenta de um valor igual ao acréscimo da pressão aplicada, enquanto

a pressão afetiva não se altera. A esse aumento de pressão neutra dar-se o

nome de sobrepressão, por ser a parcela de pressão neutra a cima da pressão

neutra pré existente, devido à profundidade em relação ao lençol freático.

Neste instante, não há deformação do solo, pois só variações de tensões

efetivas provocam deformações do solo (como só cargas suportadas pela

mola, na analogia, provocam deformações da mola).

Com a água em carga superior à que estabeleceria equilíbrio com o

meio externo ocorre percolação da água em relação as áreas mais permeáveis

(camada de areia, no solo). A saída de água indica uma redução do índice de

vazios, ou seja, deformação da estrutura sólida do solo. Consequentemente,

parte da pressão aplicada passa a ser suportada pelo solo; logo, há um

aumento da tensão efetiva. Em qualquer instante a soma do acréscimo de

tensão efetiva com a sobrepressão neutra é igual ao acréscimo de tensão total

aplicado. O processo continuo até que toda pressão aplicada tenha se tornado

acréscimo de tensão efetiva e a sobrepressão neutra tenha se dissipado.

20

A maneira como ocorre essa transferência de pressão neutra para

estrutura sólida do solo, com a consequente redução de volume, constitui a

Teoria do Adensamento, desenvolvida por Terzaghi.

2 SANTA CRUZ O BAIRRO

2.1 ASPECTOS GERAIS

O bairro de Santa Cruz é o mais distante da região central da cidade do

Rio de Janeiro, possui uma paisagem bastante diversificada, com áreas

comerciais, residenciais e industriais. É um extenso e populoso bairro de classe

média-baixa da zona oeste da cidade do Rio de Janeiro. Planejado,

inicialmente, para abrigar empresas dos ramos metalúrgico e siderúrgico, o

Distrito Industrial de Santa Cruz conta hoje com 13 empresas em operação e

oito em início de implantação.

A sudoeste seu território é banhado pela baía de Sepetiba sua latitude é

de 22° 55′ 13″ S, 43° 41′ 6″ O, no extremo oeste da cidade, seu território

estende-se por uma área de 12.504,43 hectares e tem por vizinhança os

municípios de Itaguaí a oeste e Seropédica ao norte; os bairros de Sepetiba ao

sul, Paciência e Cosmos a leste e Guaratiba a sudeste.

Por encontrar-se na baixada de Santa Cruz, a maior parte do seu

território é plano, com altitudes próximas ao nível do mar (possibilitando ter

ocorrido ciclos de oscilações marinhas e depósitos de sedimentos), onde

predominam áreas descampadas como o Campo do Itongo, Campo de Sapicu,

Campo de São Luiz, Campo de Roma e outros. A exceção é o centro que se

encontra em uma área um pouco acidentada, cujo ponto mais alto é o morro do

Mirante com cerca de 65 metros de altitude.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Regi%C3%A3o_Central_(Rio_de_Janeiro)

http://pt.wikipedia.org/wiki/Classe_m%C3%A9dia_baixa

http://pt.wikipedia.org/wiki/Zona_Oeste_(Rio_de_Janeiro)

http://pt.wikipedia.org/wiki/Rio_de_Janeiro_(cidade)

http://pt.wikipedia.org/wiki/Munic%C3%ADpio

http://pt.wikipedia.org/wiki/Itagua%C3%AD

http://pt.wikipedia.org/wiki/Serop%C3%A9dica

http://pt.wikipedia.org/wiki/Sepetiba

http://pt.wikipedia.org/wiki/Paci%C3%AAncia_(bairro_do_Rio_de_Janeiro)

http://pt.wikipedia.org/wiki/Cosmos_(bairro_do_Rio_de_Janeiro)

http://pt.wikipedia.org/wiki/Guaratiba

http://pt.wikipedia.org/wiki/Morro_do_Mirante_(Santa_Cruz)

http://pt.wikipedia.org/wiki/Morro_do_Mirante_(Santa_Cruz)

21

Figura 2 Imagem de satélite do bairro

Seu litoral, pouco recortado, é banhado pela baía de Sepetiba por pouco

mais de 10 km, incluso a ilha dos Urubus na foz do Canal de São Francisco. A

baixada de Santa Cruz é drenada por vários rios e canais, dentre os principais

estão: o Rio da Guarda, limite ocidental da cidade do Rio de Janeiro; o Rio

Cação Vermelho, Rio Guandu (Canal de São Francisco), Rio Guandu-Mirim e

Canal do Itá. Todos pertencentes a bacia hidrográfica da baía de Sepetiba.

Figura 3 Canal da Ponte Branca, Santa Cruz, Rio de Janeiro, RJ

O bairro de Santa Cruz com 2.003 hectares de mata atlântica é o sexto

entre os bairros do rio com maior cobertura vegetal a maior parte dessa

vegetação se encontra em terrenos da força aérea.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Rio_Guandu

http://pt.wikipedia.org/wiki/Rio_da_Guarda

http://pt.wikipedia.org/wiki/Rio_Guandu

http://pt.wikipedia.org/wiki/Rio_Guandu-Mirim

http://pt.wikipedia.org/wiki/Bacia_hidrogr%C3%A1fica

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ba%C3%ADa_de_Sepetiba

22

Segundo dados do censo 2000 IBGE segue tabela da divisão percentual

da cobertura vegetal e uso do solo:

Tabela 1 Ocupação do solo no bairro de Santa Cruz

Cobertura Vegetal e uso do solo (Censo, 2000)

Área urbana ou alterada (%) Área Natural (%)

Campo antrópico 26,85 Mangue 4,18

Cultura pastagem 35,95 Floresta alterada 3,66

Área urbana 16,49 Ambiente

estuarinos,

lagoas, rios e

canais

1,86

Área urbana não

consolidada

18,38 Área úmida com

vegetação

1,14

Solo exposto e área de

mineração

1,54 Floresta 0,66

.

A localização geográfica do bairro de Santa Cruz, e sua proximidade

com o nível do mar, a bacia de Sepetiba e ás áreas de mangues são dados

que nos levar a concluir que se trata de ambiente costeiro.

2.2 COMPLEXO INDUSTRIAL

Durante o governo de Juscelino Kubitschek (JK) (1956 -1960) o

desenvolvimento industrial brasileiro ganhou novos rumos e feições, JK abriu a

economia para o capital internacional, atraindo indústrias multinacionais.

. Assim tentando retomar parte do dinamismo perdido pela atividade

industrial na Guanabara (atual município do Rio de Janeiro), o Governador

Carlos Lacerda criou o Distrito Industrial de Santa Cruz, atraindo empresas

como a Cosigua (Grupo Gerdau), White Martins e a Casa da Moeda do Brasil,

entre outras.

A partir da segunda metade da década de 70 ocorreu desinteresse e

crescimento econômico por diversos motivos que não cabe a esse estudo

desdobrar. A retomada econômica só começou, ainda que timidamente, na

http://www.suapesquisa.com/historiadobrasil/governo_jk.htm

23

segunda metade da década de 90, com a construção da Volks caminhões em

Resende (comprada pela MANN, em 2009). Daí para frente, outras plantas

industriais foram sendo atraídas aos poucos para o estado.

No entanto, foi a partir de 2003 que o governo federal começou a tomar

iniciativas no sentido de revitalizar de vez o parque industrial do Rio, levando

em conta suas perspectivas de curto a médio prazo, estimular o crescimento

industrial do país. O Rio entrou na lista de prioridades por ser o segundo pólo

industrial do país e pela localização privilegiada, além de possuir uma boa

infraestrutura e a maior parte das reservas de petróleo do Brasil.

A partir de 2007 uma série de projetos começaram a ser implementados.

Atualmente, há inúmeros projetos industriais nos mais variados estágios de

implantação.

3 INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS DE CAMPO

Segundo Almeida (2010) a programação das investigações geotécnicas

e sua realização compõem a primeira etapa do projeto de uma obra

geotécnica. A programação inicia-se como o reconhecimento inicial do depósito

por meio de mapas geológicos, fotografias aéreas e levantamento do banco de

dados das investigações realizadas em áreas próximas. As fases seguintes

consistem na execução das investigações preliminares visam principalmente à

determinação da estratigrafia da área de estudo, e nessa fase são realizadas

sondagens e percussão. Entretanto, uma boa ferramenta para a avaliação de

perfis estratigráficos de grandes áreas são os métodos geofísicos, que ainda

são poucos utilizados na investigação complementar de campo e laboratório,

cujo objetivo é a definição dos parâmetros geotécnicos e do modelo

geomecânico do depósito de solo mole e da obra, objetivando a cálculos de

estabilidade e de recalques.

24

A realização da investigação geotécnica em verticais próximas umas das

outras (ilhas de investigação) permite a visão e análise conjuntas de todos os

resultados de ensaios de campo e laboratório. Esse processo possibilita a

maximização e a complementação dos dados dos ensaios de campo e de

laboratório, visando a um melhor entendimento do comportamento

geomecânico das camadas de depósito de solo mole ensaiadas, e também

avaliar a coerência nos resultados de diferentes ensaios (Almeida, 2010).

3.1 SONDAGEM A PERCUSSÃO (SPT-STANDARD PENETRATION TEST)

Sondagem SPT também conhecido como sondagem à percussão ou

sondagem de simples reconhecimento, é um processo de exploração e

reconhecimento do subsolo. De acordo com as características do terreno e tipo

de obra é determinada a quantidade e a posição dos pontos a serem

sondados. Esse ensaio é largamente utilizado na Engenharia Civil para

obtenção de subsídios que irão definir o tipo e o dimensionamento das

fundações que servirão de base para uma edificação.

É o ensaio mais executado na maioria dos países e no Brasil foi

normatizado pela ABNT NBR 6484: “Solo - Sondagens de simples

reconhecimento com SPT – Método de ensaio”. A sigla SPT tem origem no

inglês (Standard Penetration Test) e significa ensaio de penetração padrão.

De acordo com a NBR 6484, as sondagens de simples reconhecimento de

solos, com SPT, têm como principais finalidades fornecer:

A determinação dos tipos de solos em suas respectivas profundidades

de ocorrências;

A posição do nível d’água;

Os índices de resistência à penetração (NSPT) a cada metro.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Percuss%C3%A3o

http://pt.wikipedia.org/wiki/Subsolo

http://pt.wikipedia.org/wiki/Obra

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ingl%C3%AAs

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ensaio

25

3.1.1 PROCEDIMENTOS DE EXECUÇÃO

O ensaio consiste na perfuração de um furo de 55 cm de profundidade

com posterior cravação vertical no solo, de um cilindro amostrador padrão,

através de golpes de um martelo com massa padronizada de 65 kg, solto em

queda livre de uma altura de 75 cm (Figura 4). São anotados os números de

golpes necessários à cravação do amostrador em três trechos consecutivos de

15 cm sendo que o valor da resistência à penetração (NSPT) consiste no

número de golpes aplicados na cravação dos 30 cm finais.

Logo que atingido o nível d’água ou quando após 10 minutos de

operação o avanço do amostrador é inferior a 5 cm, passa - se a utilizar o

método de perfuração por circulação de água (lavagem). Na perfuração por

lavagem utiliza - se um trépano como ferramenta de escavação, com a

remoção do material sendo feita pela bomba d’água motorizada (Figura 5).

Após a realização de cada ensaio, o amostrador é retirado do furo e a

amostra é coletada, para posterior classificação que geralmente é feita pelo

método tátil-visual.

Figura 4 Sondagem á percussão

http://pt.wikipedia.org/wiki/Solo

http://pt.wikipedia.org/wiki/Cilindro

http://pt.wikipedia.org/wiki/Amostragem

http://pt.wikipedia.org/wiki/Padr%C3%A3o

http://pt.wikipedia.org/wiki/Martelo

http://pt.wikipedia.org/wiki/Massa

http://pt.wikipedia.org/wiki/Kg

http://pt.wikipedia.org/wiki/Queda_livre

http://pt.wikipedia.org/wiki/Altura

http://pt.wikipedia.org/wiki/Cm

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ensaio

http://pt.wikipedia.org/wiki/Amostra

26

Figura 5 Sondagem á percussão por circulação de água

A Figura 6 apresenta um boletim de sondagem a precursão típico do

ensaio.

Figura 6 Boletim de sondagens típico do ensaio de SPT.

27

3.1.2 PARÂMETROS GEOTÉCNICOS ESTIMADOS

As tabelas abaixo apresentam as correlações para obtenção de

parâmetros geotécnicos por meio do índice de penetração N.

Tabela 2 Parâmetros geotécnicos por meio do índice de penetração N (Marangon, 2011)

menor ou igual a 4 0 11 - 16 25 - 30 0 - -

5 a 8 15 14 - 18 27 - 32 0 - -

9 a 18 35 18 - 21 30 -35 0 - -

19 a 40 65 18 - 22 35 - 40 0 - -

maior que 40 85 - 100 22 - 24 38 - 43 0 - -

menor ou igual a 2 - 15 - 0 - 12 < 20 0,3 - 3 12 - 20 0,5

3 a 5 - 16 -19 - 12 - 25 20 - 40 2 - 4 18 - 30 0,4 - 0,5

6 a 10 - 18 - 21 - 25 - 50 40 - 75 4,5 - 9 36 - 100

11 a 19 - 19 - 22 - 50 -150 75 - 150 7 - 20 66 - 190

maior que 19 - 22 - > 150 > 150 30 - 42,5 > 190

Areia e Silte arenoso

Argila e Silte argiloso

Dr (%) (kN/m³)

Solo

Índice de

resistência a

penetração

Parâmetros fisicos Parâmetros de resistência

f ' (º) c' (kN/m²) cu (kN/m²)

0,2 - 0,3

0,2 - 0,4

0,15 - 0,25

Parâmetros de deformabilidade

E' (MPa) Eu (MPa) u

50 -140

80 - 200

Tabela 3 Classificação do solo com N (Marangon, 2011)

menor ou igual a 4 muito fofa (o)

5 a 8 fofa (o)

9 a 18medianamente

compacta (o)

19 a 40 compacta (o)

maior que 40 muito compacta (o)

Solo

Índice de

resistência a

penetração

Designação

Areia e Silte arenoso

menor ou igual a 2 muito mole

3 a 5 mole

6 a 10 média (o)

11 a 19 rija (o)

maior que 19 dura (o)

Índice de

resistência a

penetração

Designação

Argila e Silte argiloso

Solo

3.1.3 VANTAGENS E DESVANTAGENS

Vantagem

o Coleta de amostras até grandes profundidades;

o Fácil de encontrar equipamentos e peças em todo o país;

28

o Apresenta – se como um ensaio barato principalmente onde

existe concorrência.

Desvantagem

o 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;

o Apresenta resultados dispersos e diversidade de equipamentos e

dos procedimentos;

o Utilizar – se de fórmulas empíricas para estimativa do

comportamento do solo sem consideração da sua história de

tensões.

3.2 ENSAIO DE PALHETA (VANE SHEAR TEST)

O ensaio de palheta foi desenvolvido na Suécia, em 1919, por John

Olsson. Ao termino da década de 1940 foi sendo aperfeiçoado assumindo a

forma empregada até hoje. Em 1987 a ASTM realizou uma conferência

especifica sobre o tema, que pode servir de referência internacional (ASTM

STP 1014). No Brasil o ensaio foi introduzido em 1949 pelo instituto de

Pesquisa Tecnológica 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 & Outros 1977; Ortigão & Collet, 1987; 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.

29

Figura 7 Palhetas dos ensaios VST


Utilizando-se uma palheta de seção cruciforme que é cravada em argilas

saturadas, de consistência mole e rija. Após a introdução da palheta no interior

do solo na profundidade de ensaio, posiciona-se a unidade de torque e

medição, com os instrumentos zerados sendo aplicado imediatamente o torque

com velocidade de 6º por minuto (MB 3.122). O intervalo de tempo máximo

admitido entre o fim da cravação da palheta e o início de rotação da mesma é

de cinco minutos.

Os tipos de ensaio podem ser de dois tipos de acordo com a preparação

do terreno são eles:

Tipo A (ensaio sem perfuração previa)

Apresenta resultados de melhor qualidade (não provoca perturbações no

terreno), sendo utilizados em solos com baixa consistência onde é possível sua

cravação a partir do nível do terreno;

Tipo B (ensaio no interior de uma perfuração previa)

Suscetíveis de erro devido ao atrito mecânico e a translação da palheta,

a perfuração é feita previamente, com diâmetro de 75 mm, e preferencialmente

revestida para evitar desmoronamento. Logo após, o conjunto haste e palheta

30

é introduzido no furo onde será cravada num comprimento superior a 0,5m,

para iniciar as medições.

Palheta

Sapata de

proteção

Rolamento

HasteUnidade de Leitura

Tubo de

Revestimento

Figura 8 Equipamento de execução do ensaio VST

Com base no torque máximo medido durante o ensaio é possível determinar:

A resistência ao cisalhamento não - drenado do solo pela Equação 1

abaixo:

3

86,0

D

TCu

Sendo:

T = torque máximo medido (kN.m);

D = diâmetro da palheta (m).

31

Schnaid (2000) cita ser importante se ter um conhecimento prévio da

natureza do solo onde será realizado o ensaio, não só para avaliar sua

aplicabilidade, como para posteriormente interpretar adequadamente os

resultados.

Cerato & Lutenegger (2004) apresentaram um estudo de investigação

dos efeitos da espessura da palheta e das perturbações provocadas no solo

pelo equipamento, neste trabalho é apresentado uma sugestão de Cadling &

Odenstad (1950) em que se pode quantificar o efeito de perturbação no solo

através de uma “razão de perímetro” definida por:

D

e

4

Sendo:

= razão de perímetro (usualmente em %);

e = espessura da palheta (mm);

D = diâmetro da palheta (mm).

Figura 9 Perturbação do solo pela palheta (Cerato & Lutenegger, 2004)

Como mencionados anteriormente existem vários estudos com palhetas

realizados no Brasil, dentre os quais podemos destacar os resultados de

ensaios realizados em argilas do Rio de Janeiro que estão apresentados nas

32

Figura 10 e Figura 11 em que se pode observar a variação da resistência não –

drenada com a profundidade.

Figura 10 Variação da Cu com a profundidade (Collet, 1978)

Figura 11 Variação da Cu com a profundidade (Ortigão & Collet, 1986 apud Schnaid, 2000).

Cu (KPa)

Profundidade (m)

33


O ensaio de palheta visa a determinação da resistência ao cisalhamento

indeformada (Cu) e amolgada (Cur). sob condições não – drenada, além da

sensibilidade das argilas (S).

3.2.3 RESULTADO TÍPICO DOS DADOS DE CAMPO.

É o gráfico que relaciona o torque produzido no intervalo de tempo de

ensaio com a respectiva rotação.

Figura 12 Resultado típico dos dados de campo

3.2.4 DETERMINAÇÃO DA SENSIBILIDADE DA ARGILA

Após a realização do ensaio para o estado indeformado, procede – se à

rotação da palheta com dez revoluções completas na palheta, de maneira a

34

“quebrar – se” a estrutura da argila na superfície de ruptura e propiciar a

execução do ensaio para o estado amolgado, vale ressaltar que o intervalo de

tempo entre os dois ensaios deve ser inferior a cinco minutos.

O ensaio é em geral realizado da mesma maneira que o ensaio com

argila indeformada, sendo medido o torque máximo para determinação da

resistência amolgada. A importância de obtenção desta resistência é de se

calcular a sensitividade ou sensibilidade da argila, definida como a relação

entre a resistência ao cisalhamento com o material indeformado e a sua

resistência após a quebra total da sua estrutura (Collet, 1978).

A Tabela 4 apresenta a classificação das argilas segundo a sensibilidade

(Skempton & Northey, 1952 apud Formigheri, 2003). Os valores da

sensibilidade das argilas moles do litoral brasileiro, segundo Ortigão (1995)

situam-se entre 3,0 e 5,0 (valores médios), classificando - as de baixa a média

sensibilidade.

Tabela 4 Sensibilidade de argila (Modificado de Skempton e Northey, 1952 apud Formigheri, 2003)

Sensibilidade St

Baixa 2 – 4

Média 4 – 8

Alta 8 – 16

Muita Alta >16

Cerato & Lutenegger (2004) concluíram que as espessuras das palhetas

apresentam grandes efeitos na determinação da sensibilidade das argilas, pois

segundo os autores palhetas de espessuras grossas apresentam valores mais

baixos de sensibilidade. Por isso, os mesmos sugerem que os resultados dos

ensaios devam ser analisados com cautela. Além do mais afirmam que para

grandes projetos, seria útil a realização de dois ensaios com palhetas de

geometrias diferentes.

35

3.2.5 VANTAGEM E DESVANTAGENS

Vantagem

o Aspecto econômico, pelo seu menor custo em relação às outras

opções;

o A rapidez em que se podem ser determinadas a resistência de

diversos pontos de um maciço e a redução da perturbação do

solo, possibilitando sempre presente em maior ou menor grau nos

ensaios com amostras (Collet, 1978).

Desvantagem

o Exigências precisas na execução, existem muitas falhas com

equipamentos manuais;

o Com o equipamento automático, maior segurança nos resultados,

mas o custo é alto.

3.3 ENSAIO DE PIEZOCONE (CPTU – PIEZOCONE PENETRATIONA TEST)

O ensaio de piezocone, conhecido pela sigla CPTU (Piezocone

Penetration Test), a norma que prescreve o ensaio é a NBR12069-91-

(MB3406) Solo-Ensaio de penetração de cone in situ. Estes ensaios 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.


O procedimento do ensaio CPTU é bastante simples, consistindo na

cravação no terreno de uma ponteira cônica padronizada, composta por um

36

cone (60° de ápice) na extremidade e uma luva de atrito cilíndrica, a uma

velocidade constante de 20 mm/s. A seção transversal do cone é de 10 cm² e a

área da luva é de 150 cm². Através do ensaio de CPTU são realizadas medidas

continua de resistência de ponta (qc), atrito lateral (fs) e de poro – pressão (u)

geradas durante a execução do ensaio ou cravação do piezocone. O

monitoramento da poro - pressão pode ser realizado utilizando um elemento

poroso em uma das 3 posições do cone, na face (u1), na base (u2) e no fuste

do cone (u3).

A partir dos resultados obtidos no ensaio de CPTU são determinados

três parâmetros fundamentais para identificação do tipo de solo:

Relação de atrito (Rf),

Parâmetros de poro-pressão (Bq)

Resistência normalizada (Qt).

A partir destes pode-se caracterizar a estratigrafia do perfil do solo

através de diferentes sistemas de classificação.

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.

37

Figura 13 Cone empregado nos ensaios de CPTU (Fonte: Internet)

3.3.2 RESULTADOS TÍPICOS

A Figura 14 abaixo apesenta um gráfico de resultados típicos para o

ensaio de CPTU.

Figura 14 Resultado típico dos ensaios de CPTU

38


Com base nos dados de campo do ensaio de CPTU, podemos obter

diversos parâmetros geotécnicos, como listados abaixo:

Peso específico ();

Resistência ao cisalhamento não drenada de argilas (Cu);

Tensão de pré-adensamento (’vm);

( águaáguacamadasolo hh vm'' ),

Estado de tensão coeficiente de empuxe no repouso( K0)

Módulo de deformabilidade (E);

39

Módulo Odométrico (M);

OCR;

Coeficiente de permeabilidade horizontal e vertical (kh, kv);

Coeficiente de adensamento (cv);

Coeficiente de adensamento secundário (c)

Índice de recompressão, compressão e descompressão (cr, cc, cs)

Coeficiente de compressibilidade (mv).

3.3.4 VANTAGENS E DESVANTAGENS

Vantagens

o Vantagens: O CPT (ou CPT(u) fornece muitos parâmetros úteis

em geotecnia, é um dos equipamentos mais sofisticados que o

mercado oferece à geotecnia.

40

o O CPT moderno chega ao, no mínimo, as mesmas profundidades

como SPT;

o . Detecta com excelente sensibilidade e acuraçia camadas

delgadas de solo, que podem funcionar como plano deslizante;

o Rapidez de execução;

o Não há necessidade de sondagem prévia;

o Obtenção dos resultados clássicos de CPTU mais velocidade

onda Vs;

Desvantagens

o Em função do alto custo e dificuldade a entrar em locais de

acesso complicado.

4 ESTUDO DE CASO

A obra está localizada na Rua Projetada 7, Lotes 9 à 12, Zona Industrial

2 (ZI2), Quadra VIII, PAL35631, Município de Santa Cruz, RJ, como se mostra

na Figura 15.

41

Figura 15 Localização do terreno estudado.

Esta área é uma região de baixada formada por um depósito argiloso de

origem sedimentar com espessura variando entre 6 m 15 m. Este depósito

sedimentar é de origem bem recente do ponto de vista geológico, formado a

cerca de 6000 anos devido aos períodos de transgressão e regressão marinha

(Massad, 1998).

ESTUDO DE CASO

42

Foi executada uma campanha de ensaios SPT, ensaios de palheta

(VST), piezocone (CPTU) e ensaios de laboratório. É esperado conseguir uma

melhor caracterização do solo mole por forma a estudar as soluções mais

viáveis economicamente de fundações e tratamento de solo.

4.1 CARACTERÍSTICAS DO PROJETO

O empreendimento é constituído por: um edifício administrativo, um

refeitório, um vestiário, uma guarita, uma subestação, quatro galpões, três

escritórios, uma oficina e um depósito. A área total das edificações é 83.182,53

m² e a área livre é de 67.683,58 m². A Figura 16 mostra a planta de arquitetura

com área construída e a área livre representadas.

Figura 16 Planta de arquitetura do empreendimento.

43

5 RESULTADOS DAS INVESTIGAÇÕES DE CAMPO

O plano de investigação geotécnica para estudo do solo em Santa Cruz

e apresentado neste trabalho engloba os ensaios de campo. Como ensaios de

campo tem-se os ensaios de SPT, o ensaio de piezocone com medidas de

poro pressão (CPTU) e o ensaio de palheta (Vane Test Shear).

A Figura 17 apresenta a planta de localização dos ensaios realizados,

sendo que os ensaios de sondagens a percussão foram divididos em duas

campanhas, na primeira foram executadas 14 sondagens (SP04 a SP18) e na

segunda outras 14 sondagens (SPTK01 a SPTK14), o presente trabalho

apresenta apenas a segunda campanha de sondagem a percussão. Além das

sondagens foram executados oito ensaios de CPTU e quatros ensaios de VST.

44

Figura 17 Planta de localização dos ensaios de campo

ILHA 2

ILHA 1

ILHA 3 ILHA 4

45

5.1 SONDAGEM A PERCUSSÃO

O perfil geotécnico do local foi obtido a partir de sondagens SPT,

totalizando 14 ensaios. Os furos foram realizados com o método de perfuração

à percussão, usando uma camisa de 76 mm, instalada até aproximadamente

2m da profundidade. Os ensaios SPT foram realizados para cada metro,

usando um amostrador padrão de 450 mm de comprimento e diâmetros interno

e externo de 34,9 e 50,8 mm, respectivamente.

As Figura 18 a Figura 31 apresentam os boletins de sondagens SP-TK

realizados e as Figura 32 a Figura 38 apresentam os perfis geotécnicos em

sete seções AA, BB, CC, DD, EE, FF e GG, indicadas em planta na Figura 17

elaborados a partir das sondagens realizadas para o empreendimento.

Observa-se que a espessura da argila mole varia de 6 a 12 m. A camada de

argila mole apresenta valores de NSPT de 0 a 2 golpes. Sobrejacente a camada

de solo mole encontra-se uma camada de areia fina fofa com espessuras

variando de 4 m a 7,5 m e valores de NSPT variando de 2 a 12 golpes. Acima

desta camada de areia fina fofa há a presença de uma camada superficial no

terreno de 1 m a 1,5 m de argila muito mole com matéria orgânica de coloração

preta.

Subjacente a camada de argila mole há uma diversidade de materiais

com espessuras variáveis (areia argilosa média, areia fina, argila arenosa,

areia argilosa média a grossa e pedregulho grosso) e valores de NSPT variando

de 8 a 30 golpes.

46

Figura 18 Boletim de sondagem SP-01

47


48


49


50


51


52


53


54


55


56


57


58


59


60

Figura 32 Perfil Geotécnico A-A

Figura 33 Perfil Geotécnico B-B

61

Figura 34 Perfil Geotécnico C-C

Figura 35 Perfil Geotécnico D-D

62

Figura 36 Perfil Geotécnico E-E

63

Figura 37 Perfil Geotécnico F-F

64

Figura 38 Perfil Geotécnico G-G

65

5.2 ENSAIO DE PALHETA (VST)

O ensaio de palheta é um dos ensaios mais utilizados para

determinação da resistência não drenada (Cu) de solos moles. É um método de

investigação do subsolo prático e econômico, que mede a resistência não

drenada “in situ” sem a retirada de amostras.

Foram realizados 27 ensaios de Palheta nas profundidades de 3 m a

11 m, sendo oito ensaios para o VST-01 e VST-02, seis ensaios para o VST-03

e cinco ensaios para o VST-04. A Tabela 5 apresenta detalhadamente as

profundidades dos ensaios realizados.

Tabela 5 Profundidades de ensaios VST

Profundidades de ensaios

(m) VST-01 VST-02 VST-03 VST-04

3

4

5

6

7

8

9

10

11

A cada profundidade de ensaio, este era repetido de forma a obter a

resistência não-drenada na condição de solo amolgado. Na Figura 17 pode ser

observado a locação dos ensaios de VST realizados.

Da Figura 39 a Figura 46 são apresentados os gráficos de campo dos 27

ensaios de palheta realizados, nesses gráficos são observados os torques

máximos para cada ensaio tanto sob condições indeformadas como sob

condições amolgada.

66

Figura 39 Ensaio VST 01

VST-01

67

Figura 40 Ensaio VST 01 (continuação)

VST-01

68


VST-02

69


VST-02

70


VST-03

71


VST-03

72


VST-04

73


VST-04

74

5.3 ENSAIO DE CONE (CPTU)

Os ensaios de piezocone têm sido largamente utilizados para a

obtenção de parâmetros geotécnicos “in situ”.

Os resultados dos oitos ensaios realizados de piezocone com medição

de poropressão são apresentados neste item. Os oitos ensaios foram

denominados de CPTU 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07 e 08 e foram realizados

seguindo procedimentos padronizados pelas normas ABNT MB 3406 e ASTM

D 3411, na Figura 17 é apresentado a locação dos ensaios de CPTU.

O equipamento utilizado consiste de um piezocone eletrônico com

resistência máxima de ponta de 30 MPa. O cone possui as seguintes

dimensões: diâmetro de 3,6 cm, um ângulo de 60°, área transversal de 10 cm²

e luva de atrito com uma área de 150 cm².

O ensaio consiste da aquisição contínua de dados, os quais são

armazenados no disco rígido de um computador na superfície do terreno. Os

dados registrados são: resistência de ponta do cone (qt), razão de atrito (Rf),

poropressão (u2). As medidas de poropressão foram realizadas a partir de uma

pedra porosa localizada imediatamente acima da ponta cônica, correspondente

à posição u2.

Como sistema de reação foi um utilizado um caminhão, capaz de aplicar

200 kN nas hastes de aço. A velocidade de inserção do cone no solo é

constante de 20 mm/s.

Da Figura 47 a Figura 54 são apresentados os gráficos de campo dos

oitos ensaios de CPTU realizados, nesses gráficos são observados a

resistência de ponta do cone (qt), razão de atrito (Rf) e poropressão (u2) para

cada ensaio realizado.

A Tabela 6 apresenta as profundidades máxima atingida pelos ensaios

de CPTU realizados.

75

Tabela 6 Profundidade dos ensaios de CPTU

Ensaios Profundidades

(m)

CPTU-01 25,59

CPTU-02 30,08

CPTU-03 22,69

CPTU-04 17,48

CPTU-05 19,82

CPTU-06 25,05

CPTU-07 22,45

CPTU-08 24,38

Figura 47 Ensaios CPTU 01

76



77



78



79


6 ANÁLISES DAS INVESTIGAÇÕES DE CAMPO

Este capítulo apresenta a análise dos ensaios de palheta e de piezocone

assim como os parâmetros geotécnicos determinados nestes ensaios.

6.1 ENSAIO DE PALHETA (VST)

Bjerrum (1973) propôs um fator de correção () para a resistência não

drenada determinada no ensaio de palheta. O autor confere a dois fatores a

necessidade desta correção: a anisotropia da resistência e o tempo de

carregamento até a ruptura.

Os valores dos ensaios de palheta, sem a correção de Bjerrum (1973),

segundo Coutinho (2000), tendem a fornecer valores conservativos.

80

No trabalho em questão, as análises dos resultados não levaram em

conta a utilização de tal fator de correção ().

A Figura 55 apresenta o perfil de resistência não drenada (Cu e Cur). A

sensibilidade da argila, calculada a partir da razão entre as resistências

indeformada e amolgada está apresentada na Figura 56.

Os valores de resistência não-drenada (Cu) indeformado apresentaram-

se na sua grande maioria em uma faixa de 10 kPa a 30 kPa, em dois pontos

isolados pode ser observado valores de Cu de 45 kPa e 70 kPa.

A resistência não-drenada (Cur) amolgada apresenta valores em uma

faixa de 2 kPa a 15 kPa.

Já para a sensibilidade das argilas, os valores apresentaram-se variando

na faixa de 2 a 7. A sensibilidade das argilas moles litorâneas no Brasil,

segundo Schnaid (2000), pode ser classificada como baixa a média. Os

resultados apresentados neste trabalho confirmam esta classificação.

Figura 55 Variação de Cu indeformado e amolgado com a profundidade

81

Figura 56 Sensibilidade da argila

A seguir serão apresentados os resultados referentes aos ensaios VST-

01 (Figura 57), VST-02 (Figura 58), VST-03 (Figura 59) e VST-04 (Figura 60).

Também é apresentado para cada ensaio a equações de resistência para

valores de Cu indeformado.

82

Figura 57 Cu versus profundidade – VST-01


83



No caso do VST-01 e VST-02 nos primeiros 4 m não foram possíveis

estabelecer a variação de Cu com a profundidade devido a solo resistente,

abaixo desta profundidade nota-se um crescimento de Cu com a profundidade.

No VST-03 valores de Cu foram obtidos somente a partir dos 5 m de

profundidades, podemos estabelecer que Cu apresenta um ligeiro crescimento

com a profundidade a partir dos 5 m para este caso. No VST-04 esse

84

crescimento de Cu com profundidade é observado a partir dos 7 m de

profundidade.

6.2 ENSAIO DE CONE (CPTU)

Este item do presente trabalho apresenta por meio de oito ensaios de

CPTU alguns dos parâmetros mais importantes de compressibilidade e

resistência possíveis de obtenções em argila mole.

A camada de argila mole apresentando lentes de areia e areia siltosa

identificado no CPTU 01 (Figura 47) subjacente a 1,5 m de um material

resistente, vai até aproximadamente 11 m de profundidade e o nível d’água é

observado a 1m da superfície.

Nas Figura 61, Figura 62 e Figura 63 são apresentados os parâmetros

estimados a partir de ensaio de CPTU 01.

A Figura 61 apresenta para a camada de argila mole até 11 m de

profundidade peso específicos variando de 14 kN/m³ a 16 kN/m³, tensão

vertical efetiva crescente com a profundidade e coeficiente de empuxo no

repouso numa faixa de 0,7 a 1,2.

Na Figura 62 é apresentado o módulo oedométrico (M) como também a

razão de sobre-adensamento (OCR) para a camada de argila mole até 11 m de

profundidade, sendo os valores do módulo M numa faixa de 0,2 MPa a 20 MPa,

tendo na sua grande maioria valores entre 3 MPa a 5 MPa. Os valores de OCR

variam de 1 a 10, apresentando uma concentração maior de valores entre 2 e

3.

A Figura 63 apresenta valores de Cu numa faixa de 5 kPa a 110 kPa e

Cur de 4 kPa a 40 kPa, sendo respectivamente na sua grande maioria valores

de 20 kPa a 40 kPa e 5 kPa a 10 kPa. A sensibilidade está numa faixa de 1 a 7,

valores estes que indicam sensibilidade baixa a média para a argila mole até

11 m de profundidade.

85

Figura 61 Peso específico (, tensão efetiva (‘v) e k0 versus profundidade – CPTU-01

Figura 62 Módulo Oedométrico (M) e razão de sobre-adensamento (OCR) versus

profundidade – CPTU-01

Figura 63 Cu, Cur e Sensibilidade da argila versus profundidade – CPTU-01

86

O ensaio de CPTU-02 (Figura 48) foi realizado até a profundidade

máxima de 30,08 m, entretanto a camada de argila mole é encontrada entre as

profundidades de 1 m a 13 m com algumas lentes de areia siltosa, sendo que

de 3 m a 5 m de profundidade é observada a presença de uma argila muito

mole orgânica. O nível d’água é observado a 1m da superfície. Nas Figura 64,

Figura 65 e Figura 66 são apresentados os parâmetros estimados apartir de

ensaio de CPTU 02.






razão de sobre-adensamento (OCR) para o ensaio de CPTU-02, sendo os

valores do módulo M numa faixa de 0,3 MPa a 16 MPa, tendo na sua grande

maioria valores da ordem de 1 MPa. Os valores de OCR variam de 1 a 9,

apresentando uma concentração maior de valores entre 1 e 2.


Cur de 5 kPa a 35 kPa, apresentando valores de Cu na sua grande maioria de

15 kPa a 30 kPa e valores de Cur na ordem 10 kPa. A sensibilidade está numa

faixa de 0,5 a 6, valores estes que indicam sensibilidade baixa a média para a

argila mole de 1 m a 13 m de profundidade.


87





máxima de 22,69 m, entretanto a camada de argila mole é encontrada entre as

profundidades de 3 m a 12 m com lentes de areia e areia siltosa de 3,5 m a 6 m

de profundidade. O nível d’água é observado a 1m da superfície.


estimados apartir de ensaio de CPTU 03.

A Figura 67 apresenta para a camada de argila mole de 3 m a 12 m de


88




razão de sobre-adensamento (OCR) para o ensaio de CPTU-03, é importante

ressaltar que para este ensaio existe um pico de resistência entre as

profundidades de 4,8 m e 6 m proveniente de uma lente de areia compacta

existente, desta forma desprezando este pico de resistência teremos valores do

módulo M numa faixa de 0,3 MPa a 3 MPa, tendo na sua grande maioria

valores da ordem de 1 MPa. Os valores de OCR variam de 1 a 2.


Cur de 1,5 kPa a 30 kPa, apresentando valores de Cu na sua grande maioria

de 15 kPa a 20 kPa e valores de Cur na ordem 8 kPa, ressaltando que os

resultados entre as profundidades de 4,8 m e 6 m não foram levados em

consideração devido a existência de uma lente de areia compacta. A

sensibilidade está numa faixa de 0,6 a 6, valores estes que indicam

sensibilidade baixa a média para a argila mole de 3 m a 12 m de profundidade

do ensaio de CPTU-03.


89





máxima de 17,48 m, com a camada de argila mole apresentando lentes de

areia e areia siltosa subjacente a 1,0 m de um material resistente atingindo a

profundidade 12 m e o nível d’água é observado a 1m da superfície. Nas Figura

70, Figura 71 e Figura 72 são apresentados os parâmetros estimados apartir

de ensaio de CPTU 04.





90



valores do módulo M numa faixa de 1 MPa a 17 MPa, tendo na sua grande

maioria valores variando de 1 MPa a 4 MPa. Os valores de OCR variam de 1 a

8, apresentando uma concentração maior de valores entre 1 e 4.



20 kPa a 40 kPa e valores de Cur variando de 5 kPa a 10 kPa. A sensibilidade

está numa faixa de 0,5 a 7, valores estes que indicam sensibilidade baixa a

média para a argila mole até 12 m de profundidade do ensaio CPTU-04.




91














valores do módulo M numa faixa de 1 MPa a 12 MPa, tendo na sua grande

maioria valores variando de 1 MPa a 2 MPa. Os valores de OCR variam de 1 a

6, apresentando uma concentração maior de valores entre 1 e 3.




está numa faixa de 1 a 6, valores estes que indicam sensibilidade baixa a


92





93




profundidade 14 m e o nível d’água é observado a 1m da superfície.








razão de sobre-adensamento (OCR) para o ensaio de CPTU-06 sendo os


maioria valores da ordem de 1 MPa. Os valores de OCR variam de 0,45 a 9,

apresentando uma concentração maior de valores entre 0,5 e 1,5.







94














95




maioria valores da ordem de 1 MPa. Os valores de OCR variam de 0,5 a 10,

apresentando uma concentração maior de valores entre 1 e 1,5.



10 kPa a 20 kPa e valores de Cur da ordem 15 kPa. A sensibilidade está numa

faixa de 0,5 a 8, valores estes que indicam sensibilidade baixa a média para a

argila mole até 12 m de profundidade do ensaio CPTU-07.




96





profundidade 11 m e o nível d’água é observado a 1m da superfície.










maioria valores da ordem de 0,5 MPa. Os valores de OCR variam de 0 a 15,

apresentando uma concentração maior de valores entre 1 e 2.






97





98

A Tabela 7 apresenta o resumo dos valores de parâmetros geotécnicos

obtidos pelos oito ensaios de CPTU realizados, os valores obtidos estão em

faixa de mínimo e máximos.

Tabela 7 Resumos dos parâmetros geotécnicos obtidos por ensaio CPTU

Ensaios

Parâmetros Geotécnicos

(kN/m³) k0 M

(MPa) OCR

Cu (kPa)

Cur (kPa)

S

CPTU-01 14-16 0,7-1,2 0,2-20 1-10 5-110 4-40 1-7

CPTU-02 15-16 0,45-1,4 0,3-16 1-9 8-80 5-35 0,5-6

CPTU-03 14-17 0,5-1,4 0,3-3 1-2 10-30 1,5-30 0,6-6

CPTU-04 14-17 0,6-1,4 1-17 1-8 14-100 4-65 0,5-7

CPTU-05 14-16 0,6-1,2 1-12 1-6 6-60 4-20 1-6

CPTU-06 14-17 0,4-1,2 0,2-16 0,45-9 3-100 4-45 0,2-10

CPTU-07 15-17 0,5-1,5 0,2-20 0,5-10 7-90 2-50 0,5-8

CPTU-08 15-17 0,5-1,5 0,1-15 0-15 1-90 1-40 0,5-7

6.3 COMPARATIVO DE RESULTADOS ENTRE OS ENSAIOS

Esta seção do presente trabalho apresenta um comparativo entre os

resultados obtidos para os diferentes ensaios realizados em verticais próximas

umas das outras (ilhas de investigações), destacando principalmente os

ensaios de VST e CPTU. Os CPTUs 2, 3, 5 e 7 não estão presente neste

comparativo por não terem sido realizados ensaios de VST em verticais

próximas a estes ensaios.

Os resultados de CPTU apresentados na Tabela 8 diferentemente dos

apresentados na Tabela 7 elimina os valores extremos, ou seja, considera

apenas os valores mais constantes com a profundidade.

99

Tabela 8 Comparativos entre os dados obtidos para os diferentes ensaios

100

CONCLUSÕES

As características do solo mole da área de implantação do

empreendimento em estudo foram obtidas por meio de ensaios de campo

(SPT, VST e CPTU).

Pelos ensaios de SPT observa-se que a espessura de argila mole varia

de 6 a 12 m com valores de NSPT de 0 a 2 golpes. Sobrejacente a camada de

solo mole encontra-se uma camada de areia fina fofa com espessuras variando

de 4 m a 7,5 m e valores de NSPT variando de 2 a 12 golpes. Acima desta

camada de areia fina fofa há a presença de uma camada superficial no terreno

de 1 m a 1,5 m de argila muito mole com matéria orgânica de coloração preta.

Os ensaios de palheta revelaram pouco dispersão dos resultados de Cu,

mostrando coerência dos dados. Os valores variaram de 13 kPa a 30 kPa, com

apenas dois resultados mais dispersos de 43 kPa e 69 kPa nas profundidades

de 11 m e 6 m respectivamente. Um valor conservativo de Cu para o solo da

região de acordo com os ensaios de VST seria de 20 kPa.

A sensibilidade da argila mole obtida pelos ensaios de palheta

apresentou valores de 2 a 8, indicando sensibilidade baixa a média para a

argila mole da área de implantação do empreendimento em estudo.

A espessura da camada de argila mole, identificada nos ensaios de

piezocone, tem uma variação de 6 m a 14 m, com uma ligeira discordância com

os resultados de sondagens realizados inicialmente, mostrando a importância

de ensaios complementares numa campanha de investigação geotécnica.

Os valores de resistência não drenada sob condições indeformadas

obtidos nos ensaios de piezocone apresentaram-se na faixa de 1 kPa a

110 kPa. Entretanto, estes valores não mostraram a mesma tendência de

variação com a profundidade observada com os ensaios de palheta. Os

ensaios CPTU para a área de implantação do empreendimento em estudo

tendem a serem na sua grande maioria constante com a profundidade.

Podemos afirmar que os valores de Cu apartir dos ensaios de CPTU são de:

101

Cu = 30 kPa , para os CPTU-01 e CPTU-04;

Cu = 25 kPa; para os CPTU-02 e CPTU-05;

Cu = 15 kPa; para os CPTU-03, CPTU-07 e CPTU-08.

Cu = 10 kPa; para o CPTU-06.

A sensibilidade da argila mole obtida pelos ensaios de CPTU apresentou

valores de 0,5 a 8, indicando sensibilidade baixa a média, com exceção para o

ensaio CPTU-06 que apresentou sensibilidade de 0,2 a 10, ou seja, tendo um

limite superior indicando sensibilidade alta para a argila mole da área de

implantação do empreendimento em estudo.

Os módulos oedométrico (M), obtidos a partir de ensaios de CPTU,

apresentaram-se numa faixa de 0,1 MPa a 20 MPa. Um valor conservativo para

o módulo M considerando a maioria dos resultados obtidos para o solo da

região de acordo com os ensaios de CPTU seria de 1 MPa.

A previsão da história de tensões do depósito resultou em valores de

OCR entre 1 e 10 na maioria dos ensaios, apenas nos ensaios CPTU-06, 07 e

08 apresentou valores inferiores a 1.

Como sugestões para futuros trabalhos, propõem-se:

Comparação gráfica entre os valores de resistência não drenada

do ensaio de palheta com os resultados do ensaio de CPTU;

Estimativa coeficiente de adensamento horizontal (ch);

Estimativa dos índices de compressibilidade (cc, cr e cs).

102

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http://pt.wikipedia.org/wiki/1992

104

FICHA CADASTRAL

Nome do Aluno: Sandra Leidiane de Azevedo da Silva

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