Análise de Provas de Carga Estática em Estacas Pré-Moldadas ...

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  • Anlise de Provas de Carga Esttica em

    Estacas Pr-Moldadas Cravadas na

    Cidade de Curitiba e Regio

    Metropolitana

    Ana Paula Fontana Vianna

    Dissertao apresentada Escola de

    Engenharia de So Carlos da

    Universidade de So Paulo, como

    parte dos requisitos para obteno

    do ttulo de Mestre em Geotecnia.

    Orientador: Prof. Dr. Jos Carlos A. Cintra

    So Carlos

    2000

  • Folha de Aprovao

    Dissertao defendida e aprovada em _______/_______/_______

    pela comisso julgadora

    (Assinatura) (Nome/Instituio)

    (Assinatura) (Nome/Instituio)

    (Assinatura) (Nome/Instituio)

    ___________________________

    Coordenador da rea

    ___________________________

    Presidente da CPG

  • Aplausos, quando no fundamentam o

    mrito, afagam certamente o esprito e do

    algum verniz de celebridade; mas quem tem

    vontade de aprender e quer fazer alguma

    coisa, prefere a lio que melhora ao rudo

    que lisonjeia

    Machado de Assis

  • Ao meu pai, Ernani, e meus tios Neusa e Cesar, os meus exemplos de vida.

  • AGRADECIMENTOS

    A Deus pelo dom da vida e a oportunidade de aprendizado todos os

    dias.

    Ao Prof. Dr Jos Carlos A. Cintra pela amizade, orientao e estimulo.

    Ao CNPq pela concesso da bolsa de estudo.

    Ao Departamento de Geotecnia da Escola de Engenharia de So

    Carlos (EESC/USP) pela infra estrutura oferecida para o programa de ps-

    graduao, atravs do quadro de docentes e funcionrios.

    Ao Prof. Dr. Nelson Aoki pelas sugestes e ensinamentos

    transmitidos.

    Aos professores Paulo Roberto Chamecki e Alessander Morales

    Kormann pelo incentivo e sugestes.

    Ao Eng. Adalberto B. T. Amaral (Estacas Benapar S/A) pela cesso

    dos resultados das provas de carga.

    Ao engenheiro Herivelto pelos servios de informtica prestados.

    As minhas grandes amigas Ana Carina, Knia, Sandra, e Tlia por

    sempre estarem presente, me dando fora e incentivando a seguir em frente.

  • i

    SUMRIO

    LISTA DE FIGURAS..................................................................................................iii

    LISTA DE TABELAS...................................................................................................x

    LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS..............................................................xiii

    LISTA DE SMBOLOS.............................................................................................xiv

    RESUMO.....................................................................................................................xvi

    ABSTRACT.................................................................................................................xvii

    1. INTRODUO..........................................................................................................1

    2. REVISO BIBLIOGRFICA..................................................................................3

    2.1 ASPECTOS GEOGRFICOS .............................................................................. 3

    2.1.1 - Localizao ......................................................................................................... 3

    2.1.2 - Topografia .......................................................................................................... 3

    2.1.3 - Uso e Ocupao do Solo ................................................................................... 5

    2.2 ASPECTOS GEOLGICOS................................................................................. 8

    2.2.1 - Bacia Sedimentar de Curitiba .......................................................................... 9

    2.2.2 - Processo de Formao..................................................................................... 13

    2.2.3 - Formao Tinguis............................................................................................ 14

    2.2.4 - Formao Guabirotuba................................................................................... 16

    2.3 ASPECTOS GEOTCNICOS ............................................................................ 20

    2.3.1 - Identificao de Campo.................................................................................. 21

    2.3.2 - Ensaios de Caracterizao Laboratorial ....................................................... 25

    2.3.3 - Parmetros de Compressibilidade, Permeabilidade e Resistncia .......... 30

    2.3.4 - Problemas Esperados...................................................................................... 41

    2.4 PREVISO DA CAPACIDADE DE CARGA E INTERPRETAO DA

    CURVA CARGA - RECALQUE ................................................................................ 45

    2.4.1 - Capacidade de Carga...................................................................................... 45

    2.4.2 - Interpretao da Curva Carga - recalque..................................................... 50

    3. MTODOS DE PREVISO DA CAPACIDADE DE CARGA.................... ..54

    3.1 MTODO AOKI - VELLOSO (1975) ................................................................ 57

  • ii

    3.1.1 - Fator de Correo Global ............................................................................... 60

    3.1.2 - Fator de Correo Parcial ............................................................................... 63

    3.2 MTODO DCOURT - QUARESMA.............................................................. 65

    3.2.1 - Fator de Correo Global ............................................................................... 65

    3.2.2 - Fator de Correo Parcial ............................................................................... 68

    3.3 MTODO AMARAL........................................................................................... 71

    3.4 MTODO "COMPOSTO" ................................................................................... 73

    4. INTERPRETAO DA CURVA CARGA - RECALQUE................................75

    4.1 MTODO DE VAN DER VEEN (1953) ........................................................... 75

    4.2 MTODO DE CHIN (1978) ............................................................................... 82

    5. ESTIMATIVA DE RECALQUE E PREVISO DA CURVA CARGA -

    RECALQUE 83

    5.1 ESTIMATIVA DO RECALQUE........................................................................ 84

    5.1.1 - Parmetros Elsticos do Terreno................................................................... 84

    5.1.2 - Diagramas de Transferncia de Carga ......................................................... 85

    5.1.3 - Encurtamento Elstico do Fuste.................................................................... 86

    5.1.4 - Acrscimos de Tenses................................................................................... 86

    5.2 PREVISO DA CURVA CARGA - RECALQUE........................................... 88

    6. CONCLUSES.......................................................................................................101

    7. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS..................................................................106

    8. ANEXO 1

    9. ANEXO 2

    10. ANEXO 3

    11. ANEXO 4

    12. ANEXO 5

  • iii

    LISTA DE FIGURAS

    FIGURA 2.1 Associao entre malha urbana da Regio Metropolitana de

    Curitiba) e contexto regional (Siedlecki, 1998) ..........................................................4

    FIGURA 2.2 Distribuio da Formao Guabirotuba na RMC

    (DNPM/MINEROPAR, 1989 apud Felipe, 1998) ..........................................................6

    FIGURA 2.3 Modelo digital do terreno visualizando os constituintes

    litolgicos da rea estudada (Salamuni, 1998) ..........................................................8

    FIGURA 2.4 Bolses de material orgnico que contm palinomorfos dentro de

    argilitos da Formao Guabirotuba (Salamuni, 1998) ............................................10

    FIGURA 2.5 Aspecto das alternncias centimtricas de argilas e arcsios em

    sedimentos argilosos da Formao Guabirotuba (Felipe et al., 1994)...................12

    FIGURA 2.6 Solo transportado separado por uma linha de seixos da

    Formao Guabirotuba (Salazar Jr., 1996)..................... ...........................................15

    FIGURA 2.7 Modelo digital de terreno com a sobreposio dos litotipos

    sedimentares da Bacia de Curitiba e do seu embasamento (Salamuni,

    1998)................................................................................................................................18

    FIGURA 2.8 Sondagens de simples reconhecimento na regio de Araucria

    PR (Massad et al., 1981)...............................................................................................22

    FIGURA 2.9 Dados de ensaios de CPTU em duas reas de estudo (Chamecki et

    al., 1998)..........................................................................................................................23

    FIGURA 2.10 Resultados do ensaio DPL em duas reas de estudo (Chamecki

    et al., 1998)......................................................................................................................24

    FIGURA 2.11 Perfil esquemtico (Chamecki et al., 1998)....................................24

    FIGURA 2.12 Distribuio granulomtrica (Duarte, 1986).................................26

    FIGURA 2.13 Posio na carta de plasticidade (Duarte, 1986)...........................27

    FIGURA 2.14 Curvas de adensamento para ensaio sobre solo indeformado

    (Duarte, 1986)................................................................................................................31

    FIGURA 2.15 Curva recalque x log tempo para ensaio sobre solo indeformado

    (Duarte, 1986)................................................................................................................31

  • iv

    FIGURA 2.16 Envoltria de resistncia para o solo sedimentar da Bacia de

    Curitiba (Nascimento, 1992)........................................................................................34

    FIGURA 2.17 Resistncia compresso simples e envoltria de cisalhamento

    direto para o solo sedimentar da Bacia de Curitiba (Nascimento, 1992)..............35

    FIGURA 2.18 Ensaio triaxial rpido pr-adensado saturado por contrapresso

    argila cinza da Formao Guabirotuba (Massad et al., 1981)..............................36

    FIGURA 2.19 Ensaio triaxial rpido pr-adensado saturado por contrapresso

    argila vermelha da Formao Tinguis (Massad et al., 1981)...............................37

    FIGURA 2.20 Comparao simplificada entre comportamentos tenso x

    deformao de argilas normalmente adensadas e pr-adensadas em condies

    drenadas (Duarte, 1986)...............................................................................................38

    FIGURA 2.21 Ensaio de cisalhamento direto com grandes deformaes para a

    argila cinza da Formao Guabirotuba (Massad et al., 1981).................................40

    FIGURA 2.22 Envoltrias de resistncia, em termos de tenses efetivas para o

    solo da Formao Guabirotuba, obtidas atravs de ensaios de cisalhamento

    direto com reverso mltipla (Duarte, 1986)............................................................41

    FIGURA 2.23 Movimento de massa gravitacional rastejo e suas

    conseqncias no loteamento Santa Rosa em campina Grande do Sul (RMC)

    (Felipe, 1998)..................................................................................................................43

    FIGURA 2.24 Aspecto do empastilhamento e trincas causados pela retrao

    nas argilas cinza-esverdeadas da Formao Guabirotuba (Felipe et al.,

    1994)................................................................................................................................44

    FIGURA 2.25 Risco de escorregamento em sedimentos da Formao

    Guabirotuba, desprovidos de solo e cobertura vegetal (Oliveira et al.,

    1997)................................................................................................................................45

    FIGURA 2.26 Curva carga x recalque genrica (Amaral et al., 1999).................48

    FIGURA 2.27 Grfico /p x para uma estaca de ponta (Chin,

    1978)................................................................................................................................52

    FIGURA 2.28 Grfico /p x para uma estaca que trabalha pela ponta e por

    atrito lateral (Chin, 1978).............................................................................................52

  • v

    FIGURA 2.29 Grfico /p x para uma estaca que sofreu danos estruturais

    durante a cravao (Chin, 1978).................................................................................53

    FIGURA 2.30 Grfico /p x para uma estaca que sofreu srios danos na

    ponta (Chin, 1978).........................................................................................................53

    FIGURA 3.1a Comparao do mtodo Aoki Velloso com a carga ltima de

    Van der Veen.................................................................................................................55

    FIGURA 3.1b Comparao do mtodo Dcourt - Quaresma com a carga

    ltima de Van der Veen.............................................................................................. 55

    FIGURA 3.1c Comparao do mtodo Amaral com a carga ltima de Van der

    Veen............................................................................................................................... 56

    FIGURA 3.2 Comparao do mtodo Aoki Velloso original e adaptado com

    os valores da carga ltima de Van der Veen............................................................59

    FIGURA 3.3 - Comparao do mtodo Aoki Velloso adaptado (R*) e do

    mtodo corrigido com o fator global (R) com a carga ltima de Van der Veen.62

    FIGURA 3.4 - Comparao do mtodo Aoki Velloso adaptado (R*) e do

    mtodo Aoki Velloso adaptado e corrigido com o fator parcial (R) com a

    carga ltima de Van der Veen.....................................................................................64

    FIGURA 3.5 - Comparao do mtodo Dcourt Quaresma original e do

    corrigido como fator global com os valores da carga ltima de Van der Veen...67

    FIGURA 3.6 - Comparao do mtodo Dcourt - Quaresma original e do

    corrigido com fator parcial com carga ltima de Van der Veen............................70

    FIGURA 3.7 - Comparao do mtodo Amaral original e do corrigido com fator

    global com os valores da carga ltima de Van der Veen........................................72

    FIGURA 3.8 Comparao do mtodo composto com os valores da carga

    ltima de Van der Veen...............................................................................................74

    FIGURA 5.1 Diagrama de transferncia de carga................................................85

    FIGURA 5.2 Distribuio de presses (Aoki, 1985).............................................86

    FIGURA 5.3a Comparao entre a curva prevista da estaca 03 para carga P1 e

    a curva experimental....................................................................................................89

  • vi

    FIGURA 5.3b Comparao entre a curva prevista da estaca 03 para a carga P2

    e a curva experimental.................................................................................................89

    FIGURA 5.3c Comparao entre as curvas prevista da estaca 03 para carga P3

    e a curva experimental.................................................................................................89

    FIGURA 5.3d Comparao entre a curva ajustada pelos trs pontos da estaca

    03 e a curva experimental............................................................................................89

    FIGURA 5.4a Comparao entre a curva prevista da estaca 06 para carga P1 e

    a curva experimental....................................................................................................89

    FIGURA 5.4b Comparao entre a curva prevista da estaca 06 para carga P2 e

    a curva experimental....................................................................................................89

    FIGURA 5.4c Comparao entre a curva prevista da estaca 06 para carga P3 e

    a curva experimental....................................................................................................90

    FIGURA 5.4d Comparao entre a curva ajustada pelos trs pontos da estaca

    06 e a curva experimental............................................................................................90

    FIGURA 5.5a Comparao entre a curva prevista da estaca 10 para carga P1 e

    a curva experimental....................................................................................................90

    FIGURA 5.5b Comparao entre a curva prevista da estaca 10 para carga P2 e

    a curva experimental....................................................................................................90

    FIGURA 5.5c Comparao entre a curva prevista da estaca 10 para carga P3 e

    a curva experimental....................................................................................................90

    FIGURA 5.5d Comparao entre a curva ajustada pelos trs pontos da estaca

    10 e a curva experimental............................................................................................90

    FIGURA 5.6a Comparao entre a curva prevista da estaca 11 para carga P1 e

    a curva experimental....................................................................................................91

    FIGURA 5.6b Comparao entre a curva prevista da estaca 11 para carga P2 e

    a curva experimental....................................................................................................91

    FIGURA 5.6c Comparao entre a curva prevista da estaca 11 para carga P3 e

    a curva experimental....................................................................................................91

    FIGURA 5.6d Comparao entre a curva ajustada pelos trs pontos da estaca

    11 e a curva experimental............................................................................................91

  • vii

    FIGURA 5.7a Comparao entre a curva prevista da estaca 15 para carga P1 e

    a curva experimental....................................................................................................91

    FIGURA 5.7b Comparao entre a curva prevista da estaca 15 para carga P2 e

    a curva experimental....................................................................................................91

    FIGURA 5.7c Comparao entre a curva prevista da estaca 15 para carga P3 e

    a curva experimental....................................................................................................92

    FIGURA 5.7d Comparao entre a curva ajustada pelos trs pontos da estaca

    15 e a curva experimental............................................................................................92

    FIGURA 5.8a Comparao entre a curva prevista de estaca 17 para carga P1 e

    a curva experimental....................................................................................................92

    FIGURA 5.8b Comparao entre a curva prevista da estaca 17 para carga P2 e

    a curva experimental....................................................................................................92

    FIGURA 5.8c Comparao entre a curva prevista da estaca 17 para carga P3 e

    a curva experimental....................................................................................................92

    FIGURA 5.8d Comparao entre a curva ajustada pelos trs pontos da estaca

    17 e a curva experimental............................................................................................92

    FIGURA 5.9a Comparao entre a curva prevista da estaca 20 para carga P1 e

    a curva experimental....................................................................................................93

    FIGURA 5.9b Comparao entre a curva prevista da estaca 20 para carga P2 e

    a curva experimental....................................................................................................93

    FIGURA 5.9c Comparao entre a curvas prevista da estaca 20 para carga P3 e

    a curva experimental....................................................................................................93

    FIGURA 5.9d Comparao entre a curvas ajustada pelos trs pontosl da

    estaca 20 e a curva experimental................................................................................93

    FIGURA 5.10a Comparao entre a curva prevista da estaca 21 para carga P1 e

    a curva experimental....................................................................................................93

    FIGURA 5.10b Comparao entre a curva prevista da estaca 21 para carga P2

    e a curva experimental.................................................................................................93

    FIGURA 5.10c Comparao entre a curva prevista da estaca 21 para carga P3 e

    a curva experimental....................................................................................................94

  • viii

    FIGURA 5.10d Comparao entre a curva ajustada pelos trs pontos da estaca

    21 e a curva experimental............................................................................................94

    FIGURA 5.11a Comparao entre a curva prevista da estaca 23 para carga P1 e

    a curva experimental....................................................................................................93

    FIGURA 5.11b Comparao entre a curva prevista da estaca 23 para carga R2

    e a curva experimental.................................................................................................93

    FIGURA 5.11c Comparao entre a curvas prevista da estaca 23 para carga P3

    e a curva experimental............................................................................................94

    FIGURA 5.11d Comparao entre a curva ajustada pelos trs pontos da estaca

    23 e a curva experimental............................................................................................94

    FIGURA 5.12a Comparao entre a curva prevista da estaca 25 para carga P1 e

    a curva experimental....................................................................................................95

    FIGURA 5.12b Comparao entre a curva prevista da estaca 25 para carga P2

    e a curva experimental.................................................................................................95

    FIGURA 5.12c Comparao entre a curva prevista da estaca 25 para carga P3 e

    a curva experimental....................................................................................................95

    FIGURA 5.12d Comparao entre a curva ajustada pelos trs pontos da estaca

    25 e a curva experimental............................................................................................95

    FIGURA 5.13a Comparao entre a curva prevista da estaca 30 para carga P1 e

    a curva experimental....................................................................................................95

    FIGURA 5.13b Comparao entre a curva prevista da estaca 30 para carga P2

    e a curva experimental.................................................................................................95

    FIGURA 5.13c Comparao entre a curva prevista da estaca 30 para carga P3 e

    a curva experimental....................................................................................................96

    FIGURA 5.13d Comparao entre a curva ajustada pelos trs pontos da estaca

    30 e a curva experimental............................................................................................96

    FIGURA 5.14a Comparao entre a curva prevista da estaca 31 para carga P1 e

    a curva experimental....................................................................................................96

    FIGURA 5.14b Comparao entre a curva prevista da estaca 31 para carga P2

    e a curva experimental.................................................................................................96

  • ix

    FIGURA 5.14c Comparao entre a curva prevista da estaca 31 para carga P3 e

    a curva experimental....................................................................................................96

    FIGURA 5.14d Comparao entre a curva ajustada pelos trs pontos da estaca

    31 e a curva experimental...........................................................................................96

    FIGURA 5.15a Comparao entre a curva prevista da estaca 33 para carga P1 e

    a curva experimental....................................................................................................97

    FIGURA 5.15b Comparao entre a curva prevista da estaca 33 para carga P2

    e a curva experimental.................................................................................................97

    FIGURA 5.15c Comparao entre a curva prevista da estaca 33 para carga P3 e

    a curva experimental....................................................................................................97

    FIGURA 5.15d Comparao entre a curva ajustada pelos trs pontos da estaca

    33 e a curva experimental............................................................................................97

    FIGURA 5.16a Comparao entre a curva prevista da estaca 34 para carga P1 e

    a curva experimental....................................................................................................97

    FIGURA 5.16b Comparao entre a curva prevista da estaca 34 para carga P2

    e a curva experimental.................................................................................................97

    FIGURA 5.16c Comparao entre a curva prevista da estaca 34 para carga P3 e

    a curva experimental....................................................................................................98

    FIGURA 5.16d Comparao entre a curva ajustada pelos trs pontos da estaca

    34 e a curva experimental............................................................................................98

  • x

    LISTA DE TABELAS

    TABELA 2.1 Anlise granulomtrica para o solo da Formao Tinguis em

    termos percentuais (Duarte, 1986)..............................................................................26

    TABELA 2.2 Anlise granulomtrica para o solo da Formao Guabirotuba

    em termos percentuais (Duarte, 1986).......................................................................26

    TABELA 2.3 Valores de , s, wL, wp, IP, wnat e eo para os solos da Formao

    Tinguis e Formao Guabirotuba...............................................................................28

    TABELA 2.4 Resultados dos ensaios de expanso livre para amostras no

    estado natural e secas ao ar (Pereira, 1999)...............................................................29

    TABELA 2.5 Resultados dos ensaios de presso de expanso (Pereira,

    1999)................................................................................................................................29

    TABELA 2.6 Contrao das amostras secas ao ar retiradas para os ensaios de

    presso de expanso (Pereira, 1999)...........................................................................29

    TABELA 2.7 Dados iniciais do ensaio e coeficientes de compressibilidade do

    solo da Formao Guabirotuba (Duarte, 1986).........................................................30

    TABELA 2.8 Valores de cv, Eed e k estimados a partir das curvas recalque x log

    tempo de ensaios edomtricos (Duarte, 1986)..........................................................32

    TABELA 2.9 ndices fsicos iniciais (Massad et al., 1981)....................................39

    TABELA 2.10 Valores do coeficiente K..................................................................50

    TABELA 3.1 Valores da mdia, desvio padro e coeficiente de variao da

    relao R/Pu para cada mtodo.................................................................................57

    TABELA 3.2 Caractersticas das estacas ensaiadas at a ruptura......................57

    TABELA 3.3 - Valores da mdia, desvio padro e coeficiente de variao das

    relaes R/Pu e R*/Pu para o mtodo Aoki Velloso...........................................59

    TABELA 3.4 Valores das resistncias de ponta, lateral e de ruptura obtidos

    pelo mtodo Aoki Velloso adaptado......................................................................60

    TABELA 3.5 - Valores da mdia, desvio padro e coeficiente de variao da

    relao R/Pu para as provas que atingiram a ruptura...........................................61

  • xi

    TABELA 3.6 - Valores da mdia, desvio padro e coeficiente de variao das

    relaes R*/Pu e R/Pu................................................................................................62

    TABELA 3.7 - Valores da mdia, desvio padro e coeficiente de variao da

    relao ''Rl /*Rl para as provas que atingiram a ruptura.......................................63

    TABELA 3.8 - Valores da mdia, desvio padro e coeficiente de variao da

    relao R*/Pu e R/Pu................................................................................................65

    TABELA 3.9 - Valores das resistncias de ponta, lateral e de ruptura obtidos

    pelo mtodo Dcourt Quaresma.............................................................................66

    TABELA 3.10 - Valores da mdia, desvio padro e coeficiente de variao da

    relao R/Pu para as provas que atingiram a ruptura...........................................66

    TABELA 3.11 - Valores da mdia, desvio padro e coeficiente de variao da

    relao R/Pu e R/Pu...................................................................................................68

    TABELA 3.12 - Valores recalculados da resistncia de ponta...............................68

    TABELA 3.13 - Valores da mdia, desvio padro e coeficiente de variao da

    relao ''pR /Rp para as provas que atingiram a ruptura........................................69

    TABELA 3.14 - Valores da mdia, desvio padro e coeficiente de variao da

    relaes R/Pu e R/Pu...............................................................................................70

    TABELA 3.15 - Valores da resistncia de ponta, lateral e de ruptura do mtodo

    Amaral............................................................................................................................71

    TABELA 3.16 - Valores da mdia, desvio padro e coeficiente de variao da

    relao R/Pu para as provas que atingiram a ruptura...........................................71

    TABELA 3.17 - Valores da mdia, desvio padro e coeficiente de variao das

    relaes R/Pu e R/Pu................................................................................................73

    TABELA 3.18 - Valores da mdia, desvio padro e coeficiente de variao da

    relao R/Pu..................................................................................................................74

    TABELA 4.1 Carga ltima de Van der Veen (Pu, em kN) com o avano do

    ensaio..............................................................................................................................77

    TABELA 4.2 Variao (em %) da carga ltima de Van der Veen em relao ao

    estgio anterior..............................................................................................................78

  • xii

    TABELA 4.3 Erro (em %) na carga ltima em cada estgio em relao ao valor

    experimental..................................................................................................................78

    TABELA 4.4a - Variao da carga ltima de Van der Veen entre os dois ltimos

    estgios (|Pu| 10%)................................................................................................80

    TABELA 4.4b - Variao da carga ltima de Van der Veen entre os dois ltimos

    estgios (|Pu| > 10%)...............................................................................................81

    TABELA 5.1 Valores da relao c /m para as cargas P1, P2 e P3......................88

    TABELA 5.2 Distncia entre a ponta da estaca e o limite inferior da sondagem

    (h)....................................................................................................................................99

  • v

    LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

    CPTU Ensaio de Penetrao de Cone com Medida de presso Neutra

    DPL Penetrmetro Dinmico Leve

    IP ndice de plasticidade

    ISRM International Society of Rock Mechanics

    RMC Regio Metropolitana de Curitiba

    RSA Razo de Sobreadensamento

    SPT Standart Penetration Test

    UFPR Universidade Federal do Paran

  • vi

    LISTA DE SMBOLOS

    Recalque

    ngulo de atrito intrnseco

    i Acrscimo de tenso vertical

    ad Presso de pr-adensamento

    c Recalque calculado

    m Recalque medido

    n Tenso vertical

    R ngulo de atrito residual

    s Massa especfica dos slidos

    a Coeficiente de forma da curva de Van der Veen

    Ap rea de ponta

    b Intercepto no eixo dos recalques da curva de Van der Veen

    Cc ndice de compresso

    Ce ndice de expanso

    cv Coeficiente de adensamento

    D Dimetro das estacas

    Ec Mdulo de elasticidade da estaca

    Eed Mdulo de deformabilidade confinado efetivo

    eo ndice de vazios inicial

    fc Atrito lateral unitrio

    h Distncia entre a ponta da estaca e o limite inferior da sondagem

    hi Distncia entre o centro da camada i, ao longo do fuste, e o centro da

    camada j abaixo da ponta da estaca

    hj Distncia entre a ponta da estaca e o centro da camada j

    k Coeficiente de permeabilidade

    K Coeficiente de Aoki Velloso

    il Espessura da camada i

    L Comprimento das estacas

  • vii

    Np SPT mdio na ponta da estaca

    lN SPT mdio no fuste da estaca

    P Carga aplicada no topo da estaca

    eP Carga nominal admissvel estruturalmente

    qc Resistncia de ponta do cone

    Qi Esforo normal na estaca na cota correspondente ao topo da camada i

    R Capacidade de carga

    R* Capacidade de carga obtida pelo mtodo adaptado

    R Capacidade de carga obtida pelo fator de correo global

    R Capacidade de carga obtida pelo fator de correo parcial

    Rp Carga de ponta

    *pR Carga de ponta obtida pelo mtodo adaptado

    'pR Carga de ponta obtida pelo fator de correo global

    ''pR Carga de ponta obtida pelo fator de correo parcial

    lR Carga lateral

    *Rl Carga lateral obtida pelo mtodo adaptado

    'Rl Carga lateral obtida pelo fator de correo global

    ''Rl Carga lateral obtida pelo fator de correo parcial

    iRl

    Parcela de atrito lateral na camada i

    So Grau de saturao inicial

    wL Limite de liquidez

    wnat Umidade natural

    Coeficiente de Aoki Velloso em funo do tipo de solo

    wp Limite de plasticidade

  • xvi

    RESUMO

    Vianna, A. P. F. (2000) Anlise de Provas de Carga Esttica em Estacas Pr-

    moldadas Cravadas na Cidade de Curitiba e Regio Metropolitana. Dissertao

    de Mestrado, USP / So Carlos.

    Nesta dissertao so analisadas 34 provas de carga esttica realizadas

    em estacas pr-moldadas de concreto, cravadas em diferentes locais da

    cidade de Curitiba e Regio metropolitana, sendo a maioria delas na

    Formao Guabirotuba.

    Trs mtodos de previso da capacidade foram analisados: Aoki

    Velloso (1975), Dcourt Quaresma (1978) e Amaral (1982, 1999). Para cada

    mtodo foram propostos fatores de correo global e/ou parcial que tornam

    o valor da capacidade de carga mais prximo do valor da carga ltima obtida

    pelo critrio de Van der Veen (1953).

    Com base em quatro provas de carga conduzidas at a ruptura,

    estudou-se a aplicabilidade do mtodo de Van der Veen (1953) e determinou-

    se um critrio para avaliar a extrapolao da curva carga x recalque em

    ensaios encerrados sem atingir a ruptura.

    Finalmente fez-se uma anlise dos recalques comparando-se os

    valores medidos com os calculados, para trs nveis de carregamento, alm

    da comparao das curvas carga x recalque ajustadas com as experimentais.

    PALAVRAS CHAVES: Prova de carga, carga ltima, curva carga x recalque.

  • xvii

    ABSTRACT Vianna, A. P. F. (2000) Analysis of static loading tests in concrete drive pile

    carried out in Curitiba City and Metropolitan Area. Dissertao de Mestrado, USP / So Carlos.

    This Thesis presents the analysis of 34 static loading tests in concrete

    drive pile, located at different places of the Curitiba City and Metropolitan

    Area, in Guabirotuba Formation.

    Three methods of the bearing capacity prediction were assessed: Aoki

    Velloso (1975), Dcourt Quaresma (1978) and Amaral (1982,1999). For

    each method is proposed global correction factors and/or partial that turned

    the bearing capacity value close to the ultimate load obtained for the Van

    der Veen criteria (1953).

    Based on four static loading test carried out to failure, the

    applicability of the Van der Veen criteria was assessed and was determined

    a rule to evaluate the extrapolation of the load - settlement curve in tests

    stopped before of the failure.

    Finally, it was made an analysis of the settlements, where it was

    compared the observed values and the predicted values, for three loading

    level, and also a comparison between the experimental load-settlement

    curve and the predicted load-settlement curve.

    KEYWORD: Static load test, ultimate load, load -settlement curve.

  • 1

    1. INTRODUO

    _________________________________________________________________

    Um estudo geotcnico da Formao Guabirotuba tem grande

    importncia regional devido sua presena significativa na Regio

    Metropolitana de Curitiba, englobando vrias reas da Capital (centro,

    bairros gua Verde, Batel e Juvev, Centro Politcnico, Cidade Industrial,

    etc.) alm de cidades prximas (Campo Largo, Araucria, Piraquara, Quatro

    Barras, So Jos dos Pinhais). Suas caractersticas e comportamento mecnico

    peculiares so fatores que enfatizam tambm a importncia deste estudo.

    O rpido desenvolvimento desta regio, devido principalmente

    instalao de grandes indstrias multinacionais e ao crescimento

    demogrfico acelerado, trs tona a necessidade de conhecer e entender

    melhor o comportamento deste tipo de solo de forma a evitar prejuzos

    materiais em obras de engenharia.

    Muitos estudos sob o ponto de vista geolgico j foram realizados a

    respeito. Porm, pesquisas mais direcionadas a problemas de engenharia

    vm sendo desenvolvidos h pouco tempo.

    Nesta dissertao so analisadas 34 provas de carga esttica realizadas

    em estacas pr-moldadas de concreto, cravadas em diferentes locais da

    cidade de Curitiba e Regio Metropolitana, sendo a maioria situada na

    Formao Guabirotuba. As curvas obtidas nos ensaios esto apresentadas no

    anexo 1, inclusive na forma de grficos log P x .

  • 2

    Primeiramente procurou-se adaptar alguns mtodos de previso de

    capacidade de carga ao tipo de estaca estudada na regio em questo. Para

    isso aplicaram-se s quatro estacas levadas ruptura os mtodos Aoki

    Velloso (1975), Dcourt Quaresma (1978) e Amaral (1982,1999). Os valores

    resultantes da capacidade de carga (R) de cada mtodo foram comparados

    aos valores da carga ltima (Pu) obtidos atravs da extrapolao pelo mtodo

    de Van der Veen das curvas carga x recalque das provas de carga. Com isto

    foram obtidos coeficientes de correo global e/ou parcial para cada mtodo

    mencionado, de forma a obter um novo valor de R mais prximo de Pu.

    Tambm se estudou a aplicabilidade do mtodo de Van der Veen

    (1953), o qual tem sido amplamente utilizado para a extrapolao de curvas

    obtidas em provas de carga que no foram levadas ruptura. Para

    verificao da validade deste procedimento, foram utilizadas quatro provas

    de carga conduzidas at a ruptura. Utilizou-se a expresso matemtica de

    Van der Veen, modificada por Aoki (1976), para no impor que a curva carga

    x recalque passe pela origem, determinando-se um critrio para garantir uma

    boa extrapolao destas curvas.

    O mtodo proposto por Chin (1978) para avaliao da condio

    estrutural de uma estaca tambm foi aplicado ao conjunto de estacas, sem a

    possibilidade de comprovao.

    Finalmente fez-se uma anlise dos recalques. Calculou-se o recalque

    para trs nveis diferentes de carregamento em cada estaca e comparou-se

    com os respectivos recalques medidos. Para cada um destes valores de

    recalque fez-se a previso da curva carga x recalque comparando-as com as

    curvas experimentais. Tambm utilizou-se o mtodo de Van der Veen (1953)

    para ajustar a curva pelos trs valores de recalque calculados para cada

    estaca.

  • 3

    2 REVISO BIBLIOGRFICA

    ____________________________________________________________________

    2.1 ASPECTOS GEOGRFICOS

    2.1.1 Localizao

    A malha urbana de Curitiba e Regio Metropolitana tem limites

    praticamente coincidentes com a distribuio geogrfica dos sedimentos da

    Bacia de Curitiba (latitudes 2515S e 2555S e longitudes 49 W 4935W).

    Esta bacia abrange uma rea de cerca de 3000 km e possui contornos

    irregulares, sendo limitada por todos os lados por terrenos pr-cambrianos

    que constituem seu embasamento. Siedlecki (1998) elaborou o mapa

    apresentado na figura 2.1 utilizando fontes da COMEC (1995) e Fortin (1989).

    2.1.2 Topografia

    O planalto curitibano pode ser caracterizado como colinoso,

    apresentando altitudes variveis entre 880 e 960 m. Os relevos so descritos

    como tipicamente de ondulaes suaves e amplas plancies de inundao,

    que se estendem para mais de 800 km. Essas plancies ocorrem em forma de

    calhas aluviais. (AbSaber, 1966).

  • 4

    Figura 2.1 Associao entre malha urbana da Regio Metropolitana deCuritiba e contexto regional (Siedlecki, 1998)

    Canali & Muratori (1981), retomando a linha de Bigarella et al. (1965),

    descrevem a morfologia atual como constituda por amplas colinas,

    articulada para talvegues de altitudes inferiores atravs de uma sucesso de

    patamares, cuja declividade inferior a 6%. As encostas so dissecadas por

    talvegues menores que separam os remanescentes de sedimentos.

    Giusti (1989) apresenta a variao do relevo de acordo com as regies

    descritas a seguir:

  • 5

    A poro nordeste encontra-se profundamente entalhada pelos

    afluentes do Rio Passana e suas nascentes, sendo ento uma regio

    montanhosa rebaixada do nvel geral do primeiro planalto paranaense.

    Nesta poro o relevo mais enrgico, com espiges alongados,

    vertentes ngremes e vales em V.

    Na poro centro-sul o relevo mais suave quando ocorrem rochas do

    embasamento cristalino e as plancies aluviais so extremamente amplas e

    desenvolvem-se ao longo do Rio Iguau e de seus afluentes. Estas reas

    passam a plancies de soleira em alguns locais.

    Nas regies recobertas pelos sedimentos cenozicos da Bacia de

    Curitiba, a topografia pouco acidentada, modulada em elevaes de baixa

    altura e encostas muito suaves com vales muito abertos e de fundo chato.

    2.1.3 Uso e Ocupao do Solo

    A rea da Regio Metropolitana de Curitiba (RMC) faz parte de um

    territrio cuja colonizao teve incio com a minerao do ouro,

    posteriormente a criao de gado, a cultura do mate e a extrao da madeira,

    com a consolidao das vias de Curitiba e So Jos dos Pinhais (COMEC,

    1997).

    As caractersticas morfolgicas do terreno da Bacia Sedimentar de

    Curitiba tiveram influncia sobre o desenvolvimento urbano da cidade e dos

    municpios de sua regio metropolitana, j que a ocupao do solo se deu de

    modo a evitar terrenos entalhados do complexo cristalino, de relevo mais

    ngreme, bem como regies de vrzeas, ainda sujeita aos processos

    geolgicos acarretados pelas inundaes (Boszczowski & Borga, 1998).

    A distribuio do material pertencente Formao Guabirotuba e os

    aluvies formados nas regies das vrzeas dos rios podem ser visualizados

    na figura 2.2. Segundo Giusti (1989), o grande incremento da populao de

    Curitiba se deu a partir dos anos 70, ocorrendo um descontrolado processo

  • 6

    de perifizao e ocupao do solo com avano em direo aos municpios

    vizinhos, configurando uma complexa conurbao da RMC.

    Figura 2.2 Distribuio da Formao Guabirotuba na RMC(DNPM/MINEROPAR, 1989 apud Felipe, 1998)

    Nos anos 80 verificou-se um reforo na tendncia de expanso da

    malha urbana em direo aos municpios limtrofes, com ampliao e maior

    adensamento em relao malha existente anteriormente. A ocorrncia da

    expanso da malha urbana dos municpios restantes da Regio,

    especialmente os limtrofes, caracterizou-se mais como uma continuidade da

    trama urbana de Curitiba do que um desenvolvimento dos prprio

    municpios.

  • 7

    Segundo Schussel (1997), a RMC concentra respectivamente 25,34% e

    30,53% das populaes total e urbana do Estado do Paran. A densidade

    demogrfica da RMC baixa, quando considerada no total (158

    habitantes/km2). Na rea urbana tem-se uma densidade de 1794

    habitantes/km2 na regio e 3044 habitantes/km2 em Curitiba.

    Quanto evoluo da populao urbana na regio, para a atual

    dcada, mantendo-se esse ritmo de crescimento, haver um acrscimo de

    432.849 habitantes at o ano 2.000 e de 747.780 habitantes no perodo de 2.000

    a 2.010, totalizando um acrscimo de 3.066.797 habitantes.

    No municpio de Curitiba, nota-se que a populao vem diminuindo

    seu ritmo de crescimento, enquanto nos demais municpios vem aumentando

    significativamente. Em 1.970 a populao de Curitiba representava 88,48% da

    RMC, baixando para 69,72% em 91, e de acordo com projees, chegar a

    52,65% em 2010. Curitiba e seus seis municpios limtrofes formam uma

    grande malha urbana contnua, que concentra 87% da populao da RMC.

    Este grande crescimento demogrfico vem constituindo um

    importante agente modificador do meio ambiente, interferindo em seu

    equilbrio, potencializando e acelerando diversos processos da dinmica

    superficial. Estas interferncias adquirem especial importncia nas reas de

    ocorrncia da Formao Guabirotuba, devido a sua susceptibilidade natural

    a processos erosivos e aos movimentos gravitacionais de massa que so

    alguns de seus problemas mais comuns. A eroso e os movimentos de massa

    na regio urbana esto associados falta de planejamento adequado s

    condies sociais e econmicas do desenvolvimento em reas urbanas

    (Felipe, 1998).

    O desenvolvimento da cidade efetuou-se principalmente sobre as

    reas ocupadas pelos Sedimentos Cenozicos, onde se verifica uma grande

    concentrao de obras de engenharia. Em alguns locais, onde h

    concentrao de grandes edifcios, esto surgindo alguns problemas de

    recalques excessivos e desaprumos acentuados. Tais problemas podem ter

  • 8

    sua origem devido ao uso abusivo do solo, superavaliao de caractersticas

    e/ou conhecimento superficial do comportamento do Sabo de Caboclo.

    2.2 ASPECTOS GEOLGICOS

    A geologia da Regio Metropolitana de Curitiba (RMC) compreende

    trs partes fundamentais. A primeira representada pelos terrenos pr-

    cambrianos formados respectivamente pelas rochas do Complexo Cristalino

    e dos Grupos Aungui e Setuva. A segunda constituda pelas formaes

    Camarinha e Guaratubinha e a terceira pelas formaes cenozicas

    (Formao Guabirotuba e seqncias mais recentes). O modelo digital

    elaborado por Salamuni (1998) ilustra as formaes citadas (fig. 2.3).

    Figura 2.3 Modelo digital do terreno visualizando os constituinteslitolgicos da rea estudada (Salamuni, 1998).

  • 9

    Devido ao fato deste trabalho apresentar maior enfoque Formao

    Guabirotuba, sero enfatizadas as descries da Bacia Sedimentar de

    Curitiba e das Formaes Cenozicas.

    2.2.1 Bacia Sedimentar de Curitiba

    Os depsitos cenozicos da Bacia de Curitiba apresentam dificuldades

    para uma reviso estratigrfica, pela no existncia de camadas guias. Torna-

    se necessria a adoo de uma metodologia apropriada a este tipo de

    problema, a qual permita o estabelecimento de correlaes e eventuais

    dataes das camadas (Becker, 1982).

    Os mtodos geomorfolgicos associados aos estratigrficos

    possibilitam uma melhor viso de conjunto dos fenmenos que ocorreram na

    bacia de sedimentao.

    Azevedo (1981) sugere que pelo menos a poro superior da Formao

    Guabirotuba seja de idade pleistocnica. Tal idade atribuda devido a

    ocorrncia de microfsseis pertencentes ao grupo dos thecamoebianos

    encontrados nestas partes superiores e nas pores retrabalhadas dos

    sedimentos da prpria formao.

    Salamuni (1998) encontra em seu estudo pelo menos uma ocorrncia

    fossilfera . Trata-se de bolses de matria orgnica, de colorao escura, em

    meio aos argilitos cinza-esverdeados, tpicos do Guabirotuba (figura 2.4).

  • 10

    Figura 2.4 Bolses de materia orgnico que contm palinomorfordentro de argilitos da Formao Guabirotuba (Salamuni, 1998).

    Segundo Duarte (1986), a Bacia de Curitiba aproxima-se nos seus

    aspectos gerais e na morfologia superficial Bacia Sedimentar de So Paulo,

    no obstante os trabalhos geolgicos realizados ressaltarem as diferenas

    marcantes existentes entre as seqncias litogrficas das duas bacias.

    De acordo com Bigarella & Salamuni (1962), a geologia da Bacia de

    Curitiba pode ser dividida em trs agrupamentos distintos e perfeitamente

    diferenciados.

    O primeiro, denominado Embasamento Cristalino constitudo por

    um complexo de rochas metamrficas do pr-cambriano (em geral, gnaisse e

    gnaisse-granito). Depositado sobre a superfcie bastante irregular do citado

    embasamento, jazem os depsitos sedimentares do Tercirio (depsitos

    cenozicos), que so os constituintes essenciais da bacia em questo.

    Finalmente, depositados tambm sobre os gnaisses, em virtude da remoo

    parcial dos sedimentos mais antigos (cenozicos), ocorrem os sedimentos

    mais recentes (holocnicos), depositados pelos rios e riachos que cortam a

    Bacia de Curitiba, constituindo assim, as vrzeas.

    A toda seqncia de Sedimentos Cenozicos da Bacia de Curitiba foi

    atribudo o nome de Formao Guabirotuba por Bigarella et al. (1961) e

    Bigarella & Salamuni (1962).

  • 11

    Posteriormente, em pesquisas realizadas por Bigarella e

    colaboradores, revelou-se a existncia de inconformidades erosivas no

    interior desta Formao. Tal fato permitiu reconhecer uma nova seqncia

    sedimentar. O que era antes considerado como uma poro intemperizada da

    Formao Guabirotuba, passou a ser definida como Formao Tinguis.

    A subdiviso da bacia foi feita por vrios autores cada qual com a sua

    interpretao.

    Becker (1982) separa os depsitos da Bacia de Curitiba em trs

    formaes: 1) Formao Guabirotuba, depositada em ambientes de leques

    aluvionares durante a elaborao do pediplano Pd2, no Plioceno Inferior em

    pocas de semi aridez; 2) Formao Tinguis, que se depositou num ambiente

    de semi-aridez, mas em clima mais mido que o da formao anterior,

    dissecando o terreno em vales mais amplos e suaves, elaborando o pediplano

    Pd1 durante o Plioceno superior e Pleistoceno inferior, 3) Formao

    Boqueiro, cuja sedimentao ocorreu durante o Pleistoceno superior e

    representa um ambiente de amplos vales com canais anastomosados,

    constitudos por depsitos arenceos.

    Giusti (1989) divide os sedimentos da bacia em Formao

    Guabirotuba, cujos sedimentos foram depositados em leques aluvionares

    coalescentes, e Formao Tinguis, separada da Formao Guabirotuba por

    discordncia erosiva, depositada num clima de semi-aridez e constituda por

    sedimentos arenosos, arcosianos e sltico-argilosos e Depsitos Sedimentares

    Recentes, constitudo por depsitos aluvionares.

    Felipe et al. (1994), em trabalho executado pela MINEROPAR em

    convnio com a COMEC, dividiram os sedimentos da Bacia de Curitiba em

    sedimentos aluvionares recentes que se encontram nas vrzeas e terraos que

    se localizam nas periferias dos sedimentos de vrzea, e Formao

    Guabirotuba subdividida em duas subunidades: a primeira, encontrada em

    nveis topogrficos inferiores e apresentando colorao cinza-esverdeada

    com ocorrncia subordinadas de nveis de arcsios; a segunda, encontrada

  • 12

    em nveis topogrficos mais elevados e possuindo intercalaes freqentes

    de arcsio (fig. 2.5).

    Figura 2.5 Aspecto das alternncias centimtricas de argilas e

    arcsios em sedimentos argilosos da Formao Guabirotuba (Felipe et al.,

    1994).

    Coimbra et al. (1996) definem ainda a Formao Piraquara. Tantas

    subdivises da Formao Guabirotuba em novas formaes (Tinguis,

    Boqueiro e Piraquara) geram discusses a respeito da geologia local.

    Segundo Salamuni (1998), nenhuma destas trs formaes apresenta um

    documento cartogrfico que delimite sua rea de ocorrncia. No caso da

    formao Tinguis, no se conhece a localizao das sees pois as mesmas

    foram massacradas pela urbanizao local. Soma-se a isto a ausncia de

    registros documentais consistentes, tais como fotografias, desenhos e

    descries mais detalhadas.

    De acordo com o cdigo estratigrfico, nenhuma destas unidades

    poderia receber a hierarquia de formao, com exceo, talvez, da

    Formao Tinguis. As Formaes Boqueiro e Piraquara so

    semelhantes, pelo menos na sua poro conglomertica. Como a Formao

    Boqueiro est localizada em possveis paleodrenagens, este fato poderia

    representar a situao pretrita episdica dos prprios depsitos de vrzea,

  • 13

    originados a partir do Holoceno. Sendo assim, ela no poderia estar

    dissociada, em termos evolutivos, dos aluvies atuais.

    A unidade denominada Formao Piraquara necessita de melhor

    caracterizao. De acordo com Salamuni (1998), pode-se tratar de mais de

    uma fcies, de deposio tardia, da Formao Guabirotuba, dominada por

    canais meandrantes, j ao final do seu ciclo de sedimentao. Ressalta-se que

    h manchas, em toda a Formao Guabirotuba de depsitos semelhantes

    queles descritos como Formao Piraquara, cujas relaes de contato no

    so claras.

    Devido ao fato acima apresentado, ser feita meno neste trabalho

    apenas s Formaes Guabirotuba e Tinguis, dando nfase primeira.

    2.2.2 Processo de Formao

    Segundo Becker (1982), o processo formativo das Formaes Tinguis e

    Guabirotuba o mesmo, porm ocorridos em pocas diferentes, razo pela

    qual a composio dos dois depsitos distinta.

    Na Era Cenozica, nos perodos Plioceno e Pleistoceno ocorreram

    perodos de glaciao e degelo ocasionando alteraes climticas na regio

    da atual Bacia. No perodo de glaciao, o clima era semi-rido enquanto que

    no perodo de degelo, o clima tornava-se mido.

    Durante a fase de clima mido ocorreram os processos de

    decomposio das rochas do pr-cambriano resultando um manto de

    intemperismo (Regolito). Este manto no deveria diferir muito do que hoje

    em dia recobre a rea correspondente ao Complexo Cristalino. Este material

    intemperizado constituiu a fonte inicial dos sedimentos (Duarte, 1986).

    A eroso e transporte do material alterado quimicamente deu-se

    devido s chuvas concentradas e torrenciais que tornaram a cobertura

    vegetal ineficiente. O escoamento do lenol arrastava os sedimentos em

    direo aos vales, como verdadeiras torrentes de lama. Com isso, esses

  • 14

    sedimentos depositaram-se de maneira aleatria sem que houvesse seleo

    dos sedimentos de acordo com o tamanho dos gros.

    A alternncia ou oscilao climtica foi sugerida por Bigarella &

    Salamuni (1957 e 1962) e comprovada, em parte, pela constatao da

    existncia dos Thecamoebianos, que se desenvolvem em clima mido.

    Azevedo (1981) supe que no Pleistoceno houve nova mudana climtica

    com um ambiente propcio ao desenvolvimento abundante de animais

    inferiores de modo que a ocorrncia de esporos e plens associados

    permitiria a correlao do clima daquela poca ao clima atual.

    Pode-se dizer que os sedimentos foram originados da decomposio

    qumica de rochas de clima mido e transportados e depositados em clima

    semi-rido.

    2.2.3 Formao Tinguis

    A unidade superior do pacote de Sedimentos Cenozicos,

    anteriormente considerada como produto do intemperismo sobre o material

    da Formao Guabirotuba foi redefinida por Becker (1982) e denominada

    Formao Tinguis. Esta unidade constitui uma seqncia sedimentar

    depositada em pocas de semi-aridez. Giusti (1989) afirma que esta

    seqncia, formada por sedimentos arenosos, arcosianos e sltico-argilosos,

    pode ser correlacionada com a Formao Riacho Morno do Grupo Barreiras e

    com a Formao Pariquera Au do Vale do Ribeira.

    A redefinio proposta por Becker (1982) baseou-se nas evidncias

    encontradas de que o material desta Formao sofreu transporte. Um

    exemplo so as linhas de seixos e formaes conglomerticas na linha de

    contato entre as duas Formaes. Este contato , em geral, abrupto, na forma

    de uma superfcie de eroso irregular. Apesar de no reconhecer o Tinguis

    como uma formao, Salazar Jr. (1996) identifica a existncia de uma unidade

  • 15

    distinta depositada sobre o Guabirotuba e separada por uma linha de seixos

    a qual denomina apenas de material transportado (fig. 2.6).

    A colorao cinza-esverdeada caracteriza a unidade inferior

    (Guabirotuba) quando a mesma est isenta dos processos de intemperizao

    devido exposio ao tempo. Isto ocorre principalmente em taludes e cortes

    em rodovias onde se encontra tal formao com cores avermelhadas, como se

    observa na figura 2.6. J na Formao Tinguis predominam os tons castanhos

    e avermelhados.

    Os sedimentos da Formao Tinguis originaram-se do

    retrabalhamento das argilas e areias da Formao Guabirotuba, ocorrido

    durante nova inverso climtica (para clima mido) e sua posterior

    deposio ocorreu provavelmente em nova inverso climtica, em perodos

    semi-ridos.

    Figura 2.6 Solo transportado separado por uma linha de seixos daFormao Guabirotuba (Salazar Jr., 1996).

    A textura mais grossa e arenosa apresentada pela Formao Tinguis

    deve-se a este retrabalhamento e a deposio primria dos materiais mais

    grossos, pois os finos foram arrastados para as baixadas.

  • 16

    Sendo mais grosso, e portanto mais permevel, este material permitiu

    escoamento intenso de gua em seu interior, formando lenis dgua

    suspensos, represados sobre a camada praticamente impermevel da

    Formao Guabirotuba, acarretando assim os processos de lixiviao,

    formao de xido de ferro frrico e laterizao caracterstica dos solos bem

    drenados. Isto explica a colorao rsea ou avermelhada que diferencia este

    material daquele da Formao Guabirotuba (Duarte, 1986).

    Embora ainda no tenham sido feitos trabalhos de mapeamento dos

    solos da Formao Tinguis, pode-se afirmar que a rea de ocorrncia desta

    formao bem menos abrangente que a formao Guabirotuba. Alm de

    uma rea de recobrimento menor, sua espessura mdia de 1 m a 3 m em

    conseqncia da menor intensidade dos processos erosivos que a originaram.

    2.2.4. Formao Guabirotuba

    Muratori et al. (1982) concluem que a espessura dos sedimentos

    varivel, sendo maior na sua poro leste e central, tendo por referncia a

    rea do municpio. Os depsitos desta formao atingem espessuras

    mximas da ordem de 60 m a 80 m na poro central da Bacia de Curitiba.

    Tratam-se de depsitos que compreendem seqncias litolgicas nas quais

    predominam principalmente as argilas rijas com presena de lentes

    arcosianas. Bigarella & Salamuni (1962) classificam os sedimentos como

    argilitos e areias arcosianas. No mbito da Mecnica dos Solos, esta

    denominao modificada para argilas rijas.

    Estas argilas possuem textura extremamente fina, e as areias

    apresentam gros de feldspato e quartzo de at 2 mm de dimetro, o que

    indica a presena de processos de desagregao mecnica das rochas do

    complexo Cristalino de onde se originaram. H evidncias, segundo Duarte

    (1986), de que estes sedimentos sofreram profunda eroso aps o

    preenchimento final da bacia, pois hoje esto separados em reas geogrficas

  • 17

    distintas, intercalados com os depsitos Holocnicos (aluvies), que se

    assentam direto sobre as rochas do Complexo Cristalino.

    Dependendo da espessura da camada, os aluvies podem estar

    assentados sobre os depsitos da Formao Guabirotuba. Sendo assim, pode

    haver regies onde o perfil tpico formado pelo embasamento do Complexo

    Cristalino e, sobrejacente a ele, encontram-se os depsitos dos aluvies ou

    dos sedimentos da Formao Guabirotuba. H regies porm, em que o

    perfil tpico caracterizado pelo pacote embasamento Cristalino, sedimentos

    da Formao Guabirotuba e os aluvies.

    A Formao Guabirotuba assenta discordantemente sobre o

    embasamento cristalino. A discordncia entre os sedimentos da Formao

    Guabirotuba sobre o embasamento cristalino caracterizada por Lopes

    (1966) como do tipo non-conformity.

    Salamuni (1998) elaborou o modelo digital apresentado na figura 2.7

    indicando as principais litologias da Bacia Sedimentar de Curitiba.

    Em muitos afloramentos encontram-se impregnaes de carbonato de

    clcio (caliche) anteriormente referidas como margas por Bigarella e

    Salamuni (1959). Essas formaes carbonticas contm minerais do grupo

    das terras raras como a lantanita mencionada por Coutinho (1955). As

    solues contendo terras raras poderiam, de acordo com Becker (1982), ser

    provenientes tanto de rochas granticas situadas a leste e nordeste da bacia,

    como tambm de reas granticas situadas a norte e nordeste, de corpos

    intrudidos tanto no Complexo Setuva quanto no Grupo Aungui.

  • 18

    Figura 2.7 Modelo digital de terreno com a sobreposio dos litotipossedimentares da Bacia de Curitiba e do seu embasamento (Salamuni, 1998).

  • 19

    Trescases et. al. (1986) descrevem com detalhes as terras raras da

    Formao Guabirotuba, definindo com detalhes como ocorrem as lantanitas

    nos sedimentos. Os carbonatos da bacia aparecem tanto como camadas

    margosas em meios argilitos como atravs de calcretes que esto em fissuras.

    Fortin (1989) e Fortin et al. (1989) aprofundam as pesquisas a respeito das

    lantanitas mostrando que as mesmas esto sempre prximas ao perfil

    genrico de alterao na superfcie topogrfica.

    Os sedimentos arcosianos apresentam uma estratificao incipiente, s

    vezes entrecruzada. Os afloramentos examinados indicam uma tendncia do

    transporte ter-se efetuado para o sul ou para o sudoeste, porm acredita-se

    na hiptese do transporte ter-se desenvolvido ou modificado durante a

    evoluo da bacia. A configurao topogrfica do embasamento cristalino

    mostra uma tendncia para sudoeste e oeste a partir do centro (Giusti, 1989).

    As argilas so os componentes litolgicos mais abundantes na

    Formao Guabirotuba, preferencialmente acumulados em direo ao

    interior da bacia. Os fcies argilosos tpicos apresentam variaes de

    tonalidades do cinza. A natureza mineralgica mista: esmectita, ilita e

    caulinita (Berg et al., 1973).

    Os sedimentos desta Formao, segundo Polidoro (1997), so

    altamente erosivos por terem presena predominante de argilomineral do

    grupo das esmectitas (montmorilonita). Estas argilas apresentam retrao e

    expanso muito grande pela perda ou absoro de gua (argila higroscpica).

    Este fato, aliado sua granulometria, faz com que estas argilas sejam

    facilmente transportadas. Portanto, a facilidade de transporte desta argila se

    d mais pelo carter fsico-qumico do que pela fora dinmica da gua

    concentrada.

    Em superfcie, os sedimentos de caractersticas preferencialmente

    caulinticas assumem colorao avermelhada, atribuda presena de xidos

    e hidrxidos de Fe. Os resultados analticos obtidos por Fortin (1989)

    evidenciam a evoluo da composio qumica da frao argilosa em direo

  • 20

    ao horizonte superficial (avermelhado), traduzida pela diminuio

    progressiva da relao SiO2 / Al2O3 e dos teores de MgO e CaO. A

    diminuio do K2O porm significativa somente no horizonte avermelhado.

    O processo de monossialitizao se daria, portanto, a partir do horizonte

    cinza, enquanto que para a frao iltica, a alterao se iniciaria a nveis mais

    superficiais.

    2.3 ASPECTOS GEOTCNICOS

    O solo da cidade de Curitiba e Regio Metropolitana (RMC)

    caracteriza-se por ser argila-siltosa ou silte-argiloso com intercalaes de

    lentes arenosas e arcosianas, de consistncia elevada, variando de rija a dura.

    Apresenta-se nas cores cinza, cinza-esverdeada, marrom clara e

    avermelhada, conforme a localizao e a formao a que se relaciona, sendo

    os tons de cinza mais comumente relacionados Formao Guabirotuba e os

    tons avermelhados, Formao Tinguis.

    Este trabalho apresenta maior nfase aos solos da Formao

    Guabirotuba, porm sempre que possvel sero feitas comparaes entre as

    duas formaes. Quanto s caractersticas de campo, trata-se de um solo

    altamente plstico, de elevada expansibilidade tanto pela presena

    predominante de argilominerais do grupo das esmectitas quanto pelo fato de

    ser pr-adensado e que quando umedecido torna-se extremamente liso e

    pegajoso, motivo pelo qual denominado popularmente de sabo de

    caboclo em sua regio de ocorrncia. Se exposto ao ar, sofre ressecamento e,

    na falta de cobertura vegetal, pode ocorrer o empastilhamento de sua

    superfcie. Quando cortado ou desconfinado, apresenta superfcie lisa e

    brilhante, porm no acusa direo predominante, ocorrendo aleatoriamente.

    Estruturas de origem tectnica, seguindo padres definidos, tambm esto

    presentes (Salamuni, 1998).

  • 21

    2.3.1 Identificao de Campo

    Sondagens de simples reconhecimento com medidas de SPT

    realizadas na regio de Araucria confirmaram a presena de uma camada

    de argila siltosa variegada, com predominncia da cor vermelha,

    sobrejacente argila siltosa plstica cinza clara (Fig. 2.8). A existncia de

    camadas superficiais de cores variegadas conseqncia da intemperizao

    da argila cinza clara (Massad et al., 1981).

    Pode-se observar, na figura 2.8, que os valores de resistncia

    penetrao nas camadas de argila siltosa vermelha ou variegada so da

    ordem de 3 a 6, enquanto que as camadas de argila siltosa cinza clara

    apresentam em geral resistncia penetrao elevada, com SPT superior a 10

    e aumentando com a profundidade.

    Chamecki et al. (1998) detectaram tambm em ensaios de SPT

    realizados no Stio Experimental de Geotecnia da UFPR, duas camadas

    distintas, sendo a mais superficial de colorao marrom e avermelhada e

    abaixo desta, um pacote tpico da Formao Guabirotuba, composto por

    argilas rijas a duras, de colorao cinza e marrom. Nesta camada encontra-se

    um estrato de areia fina rica em feldspato. O nvel dgua detectado

    apresenta-se superficial, em profundidades de 2,0 m a 2,5 m.

    Tambm foram realizados ensaios do tipo Cone Penetration Test, com

    medida de presso neutra (CPTU) e Penetrmetro Dinmico Leve (DPL).

    Nos ensaios de CPTU, os valores de resistncia de ponta na camada de argila

    marrom situaram-se em torno de 6 MPa, enquanto a razo de atrito oscilou

    em torno de 4%, valor este tpico para argilas (Fig. 2.9).

  • 22

    Figura 2.8 Sondagens de simples reconhecimento na regio de Araucria PR (Massad et al., 1981).

  • 23

    Estes ensaios apresentam maior dificuldade de execuo, tornando

    muitas vezes impraticvel seu prosseguimento devido elevada consistncia

    do material. Os resultados obtidos pelo DPL apresentaram boa concordncia

    com os resultados do SPT. Apesar de alcanarem profundidade inferior,

    definem melhor a variao de resistncia do perfil (Fig. 2.10).

    Figura 2.9 Dados de ensaios de CPTU em duas reas de estudo (Chameckiet al., 1998).

  • 24

    Figura 2.10 Resultados do ensaio DPL em duas reas de estudo(Chamecki et al., 1998).

    O perfil esquemtico obtido pelos autores pode ser observado na

    figura 2.11 abaixo:

    Figura 2.11 Perfil esquemtico (Chamecki et al., 1998).

  • 25

    Pode-se visualizar mais claramente atravs deste perfil (Fig. 2.11) a

    distribuio das camadas conforme descrito pelas sondagens acima citadas.

    Levantamentos ssmicos e eltricos foram realizados ao longo de

    aproximadamente 2.000 m em obra no municpio de Piraquara (RMC).

    Atravs do mtodo da refrao ssmica foram obtidas velocidades da ordem

    de 1.600 m/s e 2.000 m/s para a Formao Guabirotuba, enquanto que para

    os solos moles e topos rochosos estes valores correspondem a 200 m/s e

    2.000 m/s a 5.600 m/s, respectivamente (Nascimento et al., 1994).

    Para o caminhamento eltrico, ao autores utilizaram o arranjo de

    Wenner, sendo que nas sondagens verticais adotou-se a configurao

    Schlumberger. Os valores da resistividade aparente na Formao

    Guabirotuba variaram de 20 a 100 ohms. Os solos moles e a rocha s

    compacta abaixo do nvel piezomtrico apresentaram resistividade de 150 a

    400 ohms e 300 ohms, respectivamente.

    Os autores poderiam, atravs dos resultados dos ensaios de ssmica,

    determinar o mdulo de deformabilidade do material (E50), porm

    limitaram-se apenas a apresentar os resultados. Outra verificao possvel o

    contraste entre camadas e a verificao do nvel dgua, associando os

    ensaios ao conhecimento geolgico proveniente da inspeo visual e de

    sondagens de simples reconhecimento.

    2.3.2 Ensaios de Caracterizao Laboratorial

    Duarte (1986) realizou ensaios de granulometria utilizando amostras

    de solo da Formao Guabirotuba e da Formao Tinguis, retiradas do

    municpio de Araucria (RMC). Comparando-se as curvas granulomtricas,

    nota-se a textura mais fina do solo da Formao Guabirotuba (Fig. 2.12),

    como j mencionado.

  • 26

    Figura 2.12 Distribuio granulomtrica (Duarte, 1986)

    Os valores em termos percentuais podem ser melhor observados nas

    tabelas abaixo (Tab. 2.1 e Tab. 2.2).

    Tabela 2.1 Anlise granulomtrica para o solo da Formao Tinguis emtermos percentuais (Duarte, 1986).

    Granulometria

    Argila (%) Silte (%) Areia (%)

    62 31 7

    Tabela 2.2 Anlise granulomtrica para o solo da Formao Guabirotubaem termos percentuais (Duarte, 1986).

    Granulometria

    Argila (%) Silte (%) Areia (%)

    67 30 3

  • 27

    Pode-se observar que a frao argila corresponde maior

    percentagem (50%) para ambas as formaes. Segundo Massad et al. (1981),

    as argilas cinza (Sabo de Caboclo) e as argilas intemperizadas so solos

    homogneos, com predominncia da frao de finos, que varia na faixa de 70

    a 95% sendo a frao argila (% < 5 ) superior a 50%.

    Ensaios de limites de consistncia tambm foram realizados para estas

    amostras. Atravs da comparao dos resultados plotados na carta de

    plasticidade (Fig. 2.13), confirma-se o maior valor do ndice de plasticidade

    para o solo da Formao Guabirotuba.

    LIMITE DE LIQUIDEZ (LL) % SOLO DA FORMAO GUABIROTUBA SOLO FA FORMAO TINGUIS

    LINHA BLL = 50

    LINHA A IP = 0,73 (LL = 20)

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

    70

    60

    50

    40

    30

    20

    10

    ND

    ICE

    DE

    PLA

    STIC

    IDA

    DE (I

    P) %

    Figura 2.13 Posio na carta de plasticidade (Duarte, 1986).

    A tabela 2.3 apresenta o intervalo tpico de variao dos valores de

    massa especfica, massa especfica dos slidos, limite de liquidez, limite de

    plasticidade, ndice de plasticidade, teor de umidade natural e ndice de

    vazios para os solos das Formaes Tinguis e Guabirotuba. Esses valores

    limites foram obtidos aps interpretao dos resultados encontrados nos

    ensaios de caracterizao realizados por Massad et al. (1981), Duarte (1986),

  • 28

    Nascimento (1992), Nascimento et al. (1994), Chamecki et al. (1998) e Siedlecki

    (1998) em uma tentativa de diferenciar as formaes.

    Tabela 2.3 Valores de , s, wL, wp, IP, wnat e eo para os solos da FormaoTinguis e Formao Guabirotuba.

    FORMAO (g/cm3) s(g/cm3) WL (%) wp (%) IP (%) Wnat (%) Eo

    Tinguis 1,7 1,8 - 30 50 15 30 15 30 20 30 -

    Guabirotuba 1,8 1,9 2,7 2,8 50 90 25 45 30 50 20 35 0,8 1,10

    Os parmetros de compactao obtidos por Massad et al. (1981)

    revelam valores de teor de umidade tima na faixa de 25% a 30% e as

    densidades secas mximas variando entre 1,4 a 1,6 g/cm3. Segundo Duarte

    (1986), os valores do grau de saturao para as amostras da Formao

    Guabirotuba mostraram-se bastante elevados, variando entre 90% e 100%.

    Atravs de resultados obtidos em ensaios de caracterizao,

    Nascimento (1992) classificou os solos pelos Sistema Unificado e HRB-

    AASHO. Pelo primeiro, quase todas as amostras ensaiadas podem ser

    classificadas como CH (argila de alta plasticidade) e algumas poucas como

    CL (argilas de baixa plasticidade). J pelo segundo, todas as amostras podem

    ser classificadas como solos argilosos (A-7-5 e A-7-6).

    Recentemente, foram realizados ensaios de presso de expanso e

    expanso livre por Pereira (1999). Tais ensaios seguiram os procedimentos da

    ISRM (1989) porm com algumas modificaes necessrias devido s

    caractersticas do material. Os resultados obtidos para as amostras retiradas

    de uma regio ao nordeste do municpio de Curitiba seguem nas tabelas 2.4 e

    2.5:

  • 29

    Tabela 2.4 Resultados dos ensaios de expanso livre para amostras noestado natural e secas ao ar (Pereira, 1999).

    Amostras comumidade naturalDeformao (%)

    Amostras comumidade natural

    em anelmetlico

    Deformao (%)

    Amostras secasao ar em anel

    metlicoDeformao (%)

    0,70 - 1,40 0,25 0,50 30 - 50

    Tabela 2.5 Resultados dos ensaios de presso de expanso (Pereira, 1999).

    Amostras com umidade

    natural

    Presso de Expanso (kPa)

    Amostras secas ao ar

    Presso de Expanso

    (kPa)

    15 30 1000 3700

    Segundo a autora, as amostras utilizadas para o ensaio de expanso

    livre apresentaram uma contrao significativa quando secas ao ar, o que

    refletiu diretamente nos ensaios de expanso livre e presso de expanso,

    gerando resultados elevados se comparados com os materiais com umidade

    natural (tab. 2.6).

    Tabela 2.6 Contrao das amostras secas ao ar retiradas para os ensaios depresso de expanso (Pereira, 1999).

    % Contrao vertical % Contrao lateral

    10 20 10 15

    Apesar de poucos ensaios terem sido realizados, observa-se que as

    amostras submetidas aos ensaios de presso de expanso com umidade

    natural apresentam um expanso baixa em relao s secas ao ar,

    provavelmente por possurem um grau de saturao elevado, superior a

    80%. Outro fator importante o efeito da secagem pois este provocou um

  • 30

    aumento significativo, tanto da expanso livre como da presso de expanso.

    Devido a isto, no caso de obras civis que envolvam a escavao destas

    materiais, deve-se minimizar ao mximo as variaes de umidade para evitar

    danos s obras, causados pela expansibilidade (Pereira, 1999).

    2.3.3 Parmetros de Compressibilidade, Permeabilidade e Resistncia

    Apesar da intensa utilizao das Formaes Tinguis e Guabirotuba

    como material natural de fundao, contenes, taludes, etc., pouco se sabe

    ainda sobre seus parmetros geotcnicos, especialmente as propriedades de

    compressibilidade, permeabilidade, resistncia e outras.

    Em relao compressibilidade do material, Duarte (1986) realizou

    ensaios de adensamento edomtrico utilizando amostras indeformadas e

    remoldadas, determinando os ndices de compresso (Cc) e de expanso (Ce),

    a presso de pr-adensamento (ad) e, a partir desta, a Razo de Pr-

    adensamento (RPA). O grfico do ensaio em amostra indeformada pode ser

    visualizados na figura 2.14.

    A presso de pr-adensamento obtida pelo mtodo de Pacheco Silva

    corresponde a 1000 kPa para a amostra indeformada. Os dados iniciais do

    ensaio bem como os demais coeficientes de compressibilidade so

    apresentados na tabela 2.7.

    Tabela 2.7 Dados iniciais do ensaio e coeficientes de compressibilidadedo solo da Formao Guabirotuba (Duarte, 1986)

    DADOS INICIAIS COMPRESSIBILIDAD

    E

    eo So (%) Cc Ce

    Amostra indeformada 0,917 98,6 0,313 0,090

    Amostra remoldada 2,062 99,5 0,404 0,108

  • 31

    Figura 2.14 Curvas de adensamento para ensaio sobre solo indeformado(Duarte, 1986).

    Da curva recalque x log tempo (Fig. 2.15), o autor obteve tambm o

    coeficiente de adensamento cv e o mdulo de deformabilidade confinado

    efetivo do solo (Eed) e, a partir deste, calculou o coeficiente de permeabilidade

    k (tab. 2.8).

    Figura 2.15 Curva recalque x log tempo para ensaio sobre soloindeformado (Duarte, 1986).

  • 32

    Tabela 2.8 Valores de cv, Eed e k estimados a partir das curvas recalque xlog tempo de ensaios edomtricos (Duarte, 1986).

    AMOSTRA

    CARREGAMENTO

    (kPa)

    cv

    (cm2 / s)

    Eed

    (kN / m2)

    K

    (cm / s)

    Indeformada

    800

    1600

    3200

    6400

    1,6 x 10-4

    5,7 x 10-5

    2,9 x 10-5

    2,6 x 10-5

    3,2 x 104

    3,3 x 104

    3,1 x 104

    2,9 x 104

    5,0 x 10-10

    1,7 x 10-10

    9,3 x 10-11

    4,3 x 10-11

    Remoldada

    5

    25

    100

    400

    800

    3200

    2,0 x 10-4

    2,7 x 10-4

    2,8 x 10-4

    1,9 x 10-4

    1,1 x 10-4

    3,9 x 10-5

    8,3 x 101

    3,8 x 102

    1,3 x 103

    4,8 x 103

    9,1 x 103

    3,3 x 104

    2,4 x 10-7

    6,9 x 10-8

    2,2 x 10-8

    4,0 x 10-9

    1,3 x 10-9

    1,1 x 10-10

    Siedlecki (1998) realizou ensaios de permeabilidade a carga constante

    com amostras compactadas retiradas do distrito industrial de Campina

    Grande do Sul (RMC). Os valores obtidos so da ordem de 10-5 e 10-6 cm2 / s.

    Pode-se notar que os valor estimados por Duarte (1986) so muito inferiores

    aos encontrados por Siedlecki (1998). Isto se deve ao fato de que a estimativa

    dos valores de permeabilidade depende da estimativa de outros fatores como

    cv e Eed, tornando-a muito falha.

    Quanto aos resultados dos ensaios edomtricos, um valor que chama a

    ateno a elevada presso de pr-adensamento (1000 kPa), e mais ainda a

    sua razo de sobreadensamento da ordem de 17, pois a amostra em questo

    foi retirada a profundidade de 2 m e sendo seu peso especfico natural

    equivalente a 19 kN / m3, o peso de terra sobre a mesma seria da ordem de

    40 kPa.

    Valores desta grandeza so confirmados por Massad et al. (1981) e

    Nascimento (1992). O primeiro encontrou para o solo ensaiado um valor de

  • 33

    presso de pr-adensamento equivalente a 700 kPa, enquanto Nascimento

    (1992) obteve valores da ordem de 500 kPa a 1000 kPa.

    Tais valores reforam o fato de que o elevado sobreadensamento no

    se deve somente ao alvio de tenses causado pela eroso de camadas

    superiores de solo, pois para tal seria necessria uma remoo de 50 m de

    sedimentos. Apesar de no haver estudos geolgicos que mencionem o nvel

    original de preenchimento da Bacia Sedimentar de Curitiba, pouco

    provvel que os sedimentos tenham atingido cotas to elevadas (Becker,1985;

    apud Duarte, 1986).

    Ao ensaiar uma amostra indeformada guardada em laboratrio por

    aproximadamente 3 anos, parcialmente protegida, Nascimento (1992) mediu

    uma surpreendente expanso, equilibrada somente com presso de 500 kPa,

    impossibilitando a seqncia normal do ensaio. Isto vem ao encontro da

    suposio de que os depsitos sedimentares da Bacia de Curitiba sejam, pelo

    menos em parte, spbreadensados por ressecamento.

    Quanto s caractersticas de resistncia, Nascimento (1992) realizou

    uma srie de ensaios de cisalhamento direto e de compresso simples

    utilizando diversas amostras do solo sedimentar da bacia de Curitiba. Os

    valores obtidos para a coeso mdia e ngulo de atrito interno so prximos

    a 50 kPa e 31, respectivamente, para ensaios rpidos e inundados com

    velocidades de 0,0802 mm/min e 0,182 mm/min. Um exemplo de envoltria

    segue na figura 2.16.

  • 34

    Figura 2.16 Envoltria de resistncia para o solo sedimentar daBacia de Curitiba (Nascimento, 1992).

    O autor analisou cuidadosamente o comportamento de cada amostra

    rompida na prensa de cisalhamento direto e observou um razovel

    desempenho tridimensional livre, ou seja, o corpo de prova seccionado

    horizontalmente e pode comprimir e/ou expandir verticalmente,

    dependendo da presso vertical utilizada. Esta situao, se comparada ao

    ensaio de compresso simples, por exemplo, sem dvida mais real. Outro

    fato constatado a complementao da envoltria possibilitada pela

    resistncia compresso simples como na figura 2.17.

  • 35

    TENSO NORMAL (kgf/cm2)

    TENSO TANGENCIAL (kgf/cm2)

    1,4

    1,2

    1

    0,8

    0,6

    0,4

    0,2

    0

    qu = 1,00 kgf/cm2

    0 0,5 1 1,5 2 2,5

    Figura 2.17 Resistncia compresso simples e envoltria decisalhamento direto para o solo sedimentar da Bacia de Curitiba(Nascimento, 1992).

    Os ensaios realizados por Massad et al. (1981) foram do tipo

    compresso triaxial rpidos pr-adensados saturados por contrapresso. Os

    resultados obtidos so apresentados nas figuras 2.18 e 2.19.

  • 36

    Figura 2.18 Ensaio triaxial rpido pr-adensado saturado porcontrapresso argila cinza da Formao Guabirotuba (Massad et al.,

    1981).

  • 37

    Figura 2.19 Ensaio triaxial rpido pr-adensado saturado porcontrapresso argila vermelha da Formao Tinguis (Massad et al., 1981).

  • 38

    Nota-se que a argila cinza apresenta curva tenso x deformao com

    pico bem acentuado, com parmetros de resistncia efetivos de 50 kPa e 28.

    Os valores residuais correspondentes foram 50 kPa e 11. Para as argilas

    vermelhas, a curva no apresenta um pico to acentuado e o valor dos

    parmetros efetivos correspondem a 40 kPa e 23. O critrio de ruptura

    adotado foi o da mxima relao entre as tenses principais efetivas ( 31 ),

    devido tendncia de diminuio das presses neutras com o acrscimo de

    carga axial (comportamento de solos pr-adensados).

    Sabe-se que para as argilas sobreadensadas, a diferena entre a

    resistncia de pico e residual significativa, pois ao efeito da reorientao

    das partculas lamelares no plano de ruptura (causa da queda de resistncia

    ps-pico em argilas normalmente adensadas) vem somar-se o efeito da

    dilatncia, que aumenta o teor de umidade na regio cisalhada provocando

    uma queda adicional de resistncia (Fig. 2.20).

    Figura 2.20 Comparao simplificada entre comportamentos tenso xdeformao de argilas normalmente adensadas e sobreadensadas em

    condies drenadas (Duarte, 1986).

  • 39

    Com o intuito de elucidar a questo da resistncia residual, foram

    realizados ensaios de cisalhamento direto com grandes deformaes por

    Massad et al. (1981) e posteriormente por Duarte (1986). O primeiro obteve

    para as argilas cinzas um valor para o ngulo de atrito efetivo residual da

    ordem de 10,4, com coeso efetiva nula. Os correspondentes valores de pico

    foram 21 e 10 kPa. Os dados relativos a estes ensaios so apresentados na

    tabela 2.9 e na figura 2.21.

    Tabela 2.9 ndices fsicos iniciais (Massad et al., 1981)

    NDICES FSICOS INICIAIS

    N (kPa) W (%) (g/cm3) eo Sr (%)

    49 39,2 1,794 1,151 92

    98 39,9 1,754 1,156 93

    294 39,5 1,744 1,162 92

  • 40

    Figura 2.21 Ensaio de cisalhamento direto com grandes deformaes paraa argila cinza da Formao Guabirotuba (Massad et al., 1981).

  • 41

    Duarte (1986) realizou diversos ensaios de cisalhamento direto com

    reverso mltipla para amostras tambm da regio de Araucria e obteve as

    envoltrias de resistncia de pico e residual apresentadas na figura 2.22:

    Figura 2.22 Envoltrias de resistncia, em termos de tenses efetivas parao solo da Formao Guabirotuba, obtidas atravs de ensaios de

    cisalhamento direto com reverso mltipla (Duarte, 1986)

    Pode-se atribuir o baixo valor da resistncia residual ao elevado

    contedo de esmectitas (montmorilonitas), cujas partculas lamelares

    extremamente pequenas e delgadas implicam um reduzido valor do ngulo

    de atrito intrnseco (), e portanto do ngulo de atrito residual (R).

    2.3.4 Problemas esperados

    A prtica regional de engenharia geotcnica recomenda cuidados

    especiais ao se trabalhar neste solo. Estruturas leves, como pavimentos,

    sugerem a execuo de drenagem superficial e profunda, alm de isolamento

    do solo expansivo atravs de selos de argila, evitando grandes mudanas do

    teor de umidade, e por conseguinte, expanso (Nascimento et al., 1994).

  • 42

    Em relao execuo de fundao superficial ou profunda neste tipo

    de solo, um dos pontos mais importantes a boa organizao do servio na

    obra, especialmente no sentido de agilizar o lanamento do lastro de concreto

    magro, no caso de sapatas, e do concreto estrutural em estacas escavadas e

    tubules. Tal servio deve ser realizado imediatamente aps inspeo e

    liberao da fiscalizao da obra com o intuito de evitar a perda ou absoro

    de gua que pode ocasionar srios problemas como fechamento do fuste.

    O caso de tubules com base alargada normalmente crtico e, se

    houver presena do nvel dgua, torna-se altamente desejv