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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:
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
Professor Convidado:
Professor Convidado:
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 19 Boletim de sondagem SP-02 .................................................................. 47
Figura 20 Boletim de sondagem SP-03 .................................................................. 48
Figura 21 Boletim de sondagem SP-04 .................................................................. 49
Figura 22 Boletim de sondagem SP-05 .................................................................. 50
Figura 23 Boletim de sondagem SP-06 .................................................................. 51
Figura 24 Boletim de sondagem SP-07 .................................................................. 52
Figura 25 Boletim de sondagem SP-08 .................................................................. 53
Figura 26 Boletim de sondagem SP-09 .................................................................. 54
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 50 Ensaios CPTU 04 ..................................................................................... 77 Figura 51 Ensaios CPTU 05 ..................................................................................... 77
Figura 52 Ensaios CPTU 06 ..................................................................................... 78 Figura 53 Ensaios CPTU 07 ..................................................................................... 78
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 64 Peso específico (, tensão efetiva (‘v) e k0 versus profundidade – CPTU-02 ....................................................................................................................... 86
Figura 65 Módulo Oedométrico (M) e razão de sobre-adensamento (OCR) versus profundidade – CPTU-02 ............................................................................... 87
Figura 66 Cu, Cur e Sensibilidade da argila versus profundidade – CPTU-02 87
Figura 67 Peso específico (, tensão efetiva (‘v) e k0 versus profundidade – CPTU-03 ....................................................................................................................... 88
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
Figura 70 Peso específico (, tensão efetiva (‘v) e k0 versus profundidade – CPTU-04 ....................................................................................................................... 90
Figura 71 Módulo Oedométrico (M) e razão de sobre-adensamento (OCR) versus profundidade – CPTU-04 ............................................................................... 90 Figura 72 Cu, Cur e Sensibilidade da argila versus profundidade – CPTU-04 91
Figura 73 Peso específico (, tensão efetiva (‘v) e k0 versus profundidade – CPTU-05 ....................................................................................................................... 92
Figura 74 Módulo Oedométrico (M) e razão de sobre-adensamento (OCR) versus profundidade – CPTU-05 ............................................................................... 92 Figura 75 Cu, Cur e Sensibilidade da argila versus profundidade – CPTU-05 92
Figura 76 Peso específico (, tensão efetiva (‘v) e k0 versus profundidade – CPTU-06 ....................................................................................................................... 93
Figura 77 Módulo Oedométrico (M) e razão de sobre-adensamento (OCR) versus profundidade – CPTU-06 ............................................................................... 94
Figura 78 Cu, Cur e Sensibilidade da argila versus profundidade – CPTU-06 94
Figura 79 Peso específico (, tensão efetiva (‘v) e k0 versus profundidade – CPTU-07 ....................................................................................................................... 95
Figura 80 Módulo Oedométrico (M) e razão de sobre-adensamento (OCR) versus profundidade – CPTU-07 ............................................................................... 95
Figura 81 Cu, Cur e Sensibilidade da argila versus profundidade – CPTU-07 96
IX
Figura 82 Peso específico (, tensão efetiva (‘v) e k0 versus profundidade – CPTU-07 ....................................................................................................................... 97
Figura 83 Módulo Oedométrico (M) e razão de sobre-adensamento (OCR) versus profundidade – CPTU-07 ............................................................................... 97
Figura 84 Cu, Cur e Sensibilidade da argila versus profundidade – CPTU-07 97
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
3.2.1 PROCEDIMENTOS DE EXECUÇÃO ................................................................................ 29
3.2.2 PARÂMETROS GEOTÉCNICOS ESTIMADOS ............................................................... 33
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
3.3.1 PROCEDIMENTOS DE EXECUÇÃO ................................................................................ 35
3.3.2 RESULTADOS TÍPICOS ...................................................................................................... 37
3.3.3 PARÂMETROS GEOTÉCNICOS ESTIMADOS ............................................................... 38
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.
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.
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
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.
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
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
3.2.1 PROCEDIMENTOS DE EXECUÇÃO
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
3.2.2 PARÂMETROS GEOTÉCNICOS ESTIMADOS
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.
3.3.1 PROCEDIMENTOS DE EXECUÇÃO
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
3.3.3 PARÂMETROS GEOTÉCNICOS ESTIMADOS
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
Figura 19 Boletim de sondagem SP-02
48
Figura 20 Boletim de sondagem SP-03
49
Figura 21 Boletim de sondagem SP-04
50
Figura 22 Boletim de sondagem SP-05
51
Figura 23 Boletim de sondagem SP-06
52
Figura 24 Boletim de sondagem SP-07
53
Figura 25 Boletim de sondagem SP-08
54
Figura 26 Boletim de sondagem SP-09
55
Figura 27 Boletim de sondagem SP-10
56
Figura 28 Boletim de sondagem SP-11
57
Figura 29 Boletim de sondagem SP-12
58
Figura 30 Boletim de sondagem SP-13
59
Figura 31 Boletim de sondagem SP-14
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
Figura 41 Ensaio VST 02
VST-02
69
Figura 42 Ensaio VST 02 (continuação)
VST-02
70
Figura 43 Ensaio VST 03
VST-03
71
Figura 44 Ensaio VST 03 (continuação)
VST-03
72
Figura 45 Ensaio VST 04
VST-04
73
Figura 46 Ensaio VST 04 (continuação)
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
Figura 48 Ensaios CPTU 02
Figura 49 Ensaios CPTU 03
77
Figura 50 Ensaios CPTU 04
Figura 51 Ensaios CPTU 05
78
Figura 52 Ensaios CPTU 06
Figura 53 Ensaios CPTU 07
79
Figura 54 Ensaios CPTU 08
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
Figura 58 Cu versus profundidade – VST-02
83
Figura 59 Cu versus profundidade – VST-03
Figura 60 Cu versus profundidade – VST-04
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.
A Figura 64 apresenta para a camada de argila mole até 13 m de
profundidade peso específicos variando de 15 kN/m³ a 16 kN/m³, tensão
vertical efetiva crescente com a profundidade e coeficiente de empuxo no
repouso numa faixa de 0,45 a 1,4.
Na Figura 65 é apresentado o módulo oedométrico (M) como também a
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.
A Figura 66 apresenta valores de Cu numa faixa de 8 kPa a 80 kPa e
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.
Figura 64 Peso específico (, tensão efetiva (‘v) e k0 versus profundidade – CPTU-02
87
Figura 65 Módulo Oedométrico (M) e razão de sobre-adensamento (OCR) versus
profundidade – CPTU-02
Figura 66 Cu, Cur e Sensibilidade da argila versus profundidade – CPTU-02
O ensaio de CPTU-03 (Figura 49) foi realizado até a profundidade
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.
Nas Figura 67, Figura 68 e Figura 69 são apresentados os parâmetros
estimados apartir de ensaio de CPTU 03.
A Figura 67 apresenta para a camada de argila mole de 3 m a 12 m de
profundidade peso específicos variando de 14 kN/m³ a 17 kN/m³, tensão
88
vertical efetiva crescente com a profundidade e coeficiente de empuxo no
repouso numa faixa de 0,5 a 1,4.
Na Figura 68 é apresentado o módulo oedométrico (M) como também a
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.
A Figura 69 apresenta valores de Cu numa faixa de 10 kPa a 30 kPa e
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.
Figura 67 Peso específico (, tensão efetiva (‘v) e k0 versus profundidade – CPTU-03
89
Figura 68 Módulo Oedométrico (M) e razão de sobre-adensamento (OCR) versus
profundidade – CPTU-03
Figura 69 Cu, Cur e Sensibilidade da argila versus profundidade – CPTU-03
O ensaio de CPTU-04 (Figura 50) foi realizado até a profundidade
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.
A Figura 70 apresenta para a camada de argila mole até 12 m de
profundidade peso específicos variando de 14 kN/m³ a 17 kN/m³, tensão
vertical efetiva crescente com a profundidade e coeficiente de empuxo no
repouso numa faixa de 0,6 a 1,4.
90
Na Figura 71 é apresentado o módulo oedométrico (M) como também a
razão de sobre-adensamento (OCR) para o ensaio de CPTU-04, sendo os
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.
A Figura 72 apresenta valores de Cu numa faixa de 14 kPa a 100 kPa e
Cur de 4 kPa a 65 kPa, apresentando valores de Cu na sua grande maioria de
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.
Figura 70 Peso específico (, tensão efetiva (‘v) e k0 versus profundidade – CPTU-04
Figura 71 Módulo Oedométrico (M) e razão de sobre-adensamento (OCR) versus
profundidade – CPTU-04
91
Figura 72 Cu, Cur e Sensibilidade da argila versus profundidade – CPTU-04
O ensaio de CPTU-05 (Figura 51) foi realizado até a profundidade
máxima de 19,82 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 13 m e o nível d’água é observado a 1m da superfície. Nas Figura
73, Figura 74 e Figura 75 são apresentados os parâmetros estimados apartir
de ensaio de CPTU 05.
A Figura 73 apresenta para a camada de argila mole até 13 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 0,6 a 1,2.
Na Figura 74 é apresentado o módulo oedométrico (M) como também a
razão de sobre-adensamento (OCR) para o ensaio de CPTU-05, sendo os
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.
A Figura 75 apresenta valores de Cu numa faixa de 6 kPa a 60 kPa e
Cur de 4 kPa a 20 kPa, apresentando valores de Cu na sua grande maioria de
20 kPa a 30 kPa e valores de Cur variando de 12 kPa a 14 kPa. A sensibilidade
está numa faixa de 1 a 6, valores estes que indicam sensibilidade baixa a
média para a argila mole até 13 m de profundidade do ensaio CPTU-05.
92
Figura 73 Peso específico (, tensão efetiva (‘v) e k0 versus profundidade – CPTU-05
Figura 74 Módulo Oedométrico (M) e razão de sobre-adensamento (OCR) versus
profundidade – CPTU-05
Figura 75 Cu, Cur e Sensibilidade da argila versus profundidade – CPTU-05
93
O ensaio de CPTU-06 (Figura 52) foi realizado até a profundidade
máxima de 25,05 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 14 m e o nível d’água é observado a 1m da superfície.
Nas Figura 76, Figura 77 e Figura 78 são apresentados os parâmetros
estimados apartir de ensaio de CPTU 06.
A Figura 76 apresenta para a camada de argila mole até 14 m de
profundidade peso específicos variando de 14 kN/m³ a 17 kN/m³, tensão
vertical efetiva crescente com a profundidade e coeficiente de empuxo no
repouso numa faixa de 0,4 a 1,2.
Na Figura 77 é apresentado o módulo oedométrico (M) como também a
razão de sobre-adensamento (OCR) para o ensaio de CPTU-06 sendo os
valores do módulo M numa faixa de 0,2 MPa a 16 MPa, tendo na sua grande
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.
A Figura 78 apresenta valores de Cu numa faixa de 3 kPa a 100 kPa e
Cur de 4 kPa a 45 kPa, apresentando valores de Cu na sua grande maioria de
5 kPa a 20 kPa e valores de Cur variando de 4 kPa a 15 kPa. A sensibilidade
está numa faixa de 0,2 a 10, valores estes que indicam sensibilidade baixa a
média para a argila mole até 14 m de profundidade do ensaio CPTU-06.
Figura 76 Peso específico (, tensão efetiva (‘v) e k0 versus profundidade – CPTU-06
94
Figura 77 Módulo Oedométrico (M) e razão de sobre-adensamento (OCR) versus
profundidade – CPTU-06
Figura 78 Cu, Cur e Sensibilidade da argila versus profundidade – CPTU-06
O ensaio de CPTU-07 (Figura 53) foi realizado até a profundidade
máxima de 22,45 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
79, Figura 80 e Figura 81 são apresentados os parâmetros estimados apartir
de ensaio de CPTU 07.
A Figura 79 apresenta para a camada de argila mole até 12 m de
profundidade peso específicos variando de 15 kN/m³ a 17 kN/m³, tensão
vertical efetiva crescente com a profundidade e coeficiente de empuxo no
repouso numa faixa de 0,5 a 1,5.
95
Na Figura 80 é apresentado o módulo oedométrico (M) como também a
razão de sobre-adensamento (OCR) para o ensaio de CPTU-07 sendo os
valores do módulo M numa faixa de 0,2 MPa a 20 MPa, tendo na sua grande
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.
A Figura 81 apresenta valores de Cu numa faixa de 7 kPa a 90 kPa e
Cur de 2 kPa a 50 kPa, apresentando valores de Cu na sua grande maioria de
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.
Figura 79 Peso específico (, tensão efetiva (‘v) e k0 versus profundidade – CPTU-07
Figura 80 Módulo Oedométrico (M) e razão de sobre-adensamento (OCR) versus
profundidade – CPTU-07
96
Figura 81 Cu, Cur e Sensibilidade da argila versus profundidade – CPTU-07
O ensaio de CPTU-08 (Figura 54) foi realizado até a profundidade
máxima de 24,38 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 11 m e o nível d’água é observado a 1m da superfície.
Nas Figura 82, Figura 83 e Figura 84 são apresentados os parâmetros
estimados apartir de ensaio de CPTU 08.
A Figura 82 apresenta para a camada de argila mole até 11 m de
profundidade peso específicos variando de 15 kN/m³ a 17 kN/m³, tensão
vertical efetiva crescente com a profundidade e coeficiente de empuxo no
repouso numa faixa de 0,5 a 1,5.
Na Figura 83 é apresentado o módulo oedométrico (M) como também a
razão de sobre-adensamento (OCR) para o ensaio de CPTU-08 sendo os
valores do módulo M numa faixa de 0,1 MPa a 15 MPa, tendo na sua grande
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.
A Figura 84 apresenta valores de Cu numa faixa de 1 kPa a 90 kPa e
Cur de 1 kPa a 40 kPa, apresentando valores de Cu na sua grande maioria de
10 kPa a 25 kPa e valores de Cur variando de 10 kPa a 15 kPa. A sensibilidade
está numa faixa de 0,5 a 7, valores estes que indicam sensibilidade baixa a
média para a argila mole até 11 m de profundidade do ensaio CPTU-08.
97
Figura 82 Peso específico (, tensão efetiva (‘v) e k0 versus profundidade – CPTU-07
Figura 83 Módulo Oedométrico (M) e razão de sobre-adensamento (OCR) versus
profundidade – CPTU-07
Figura 84 Cu, Cur e Sensibilidade da argila versus profundidade – CPTU-07
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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104
FICHA CADASTRAL
Nome do Aluno: Sandra Leidiane de Azevedo da Silva
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