Caroline Mansur_Final _1

Universidade do Estado do Rio de Janeiro Centro de Tecnologia e Ciências

Faculdade de Engenharia

Caroline Sidrim Gomes Leite Mansur Antunes

Comportamento dos aterros que compõem a obra do Arc o

Metropolitano do Rio de Janeiro

Rio de Janeiro

2012


Comportamento dos aterros que compõem a obra do

Arco Metropolitano do Rio de Janeiro

Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do título de Mestre, ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, da Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Área de concentração: Geotecnia.

Orientadores: Prof.ª Dr.ª Ana Cristina Castro Fontenla Sieira

Prof. Dr. Rogério Luiz Feijó

Rio de Janeiro

2012

CATALOGAÇÃO NA FONTE

UERJ / REDE SIRIUS / BIBLIOTECA CTC/B

Autorizo, apenas para fins acadêmicos e científicos, a reprodução total ou parcial

desta tese, desde que citada a fonte.

Assinatura Data

A636 Antunes, Caroline Sidrim Gomes Leite Mansur. Comportamento dos aterros que compõem a obra do Arco

Metropolitano do Rio de Janeiro / Caroline Sidrim Gomes Leite Mansur Antunes. – 2012.

158f.

Orientadores: Ana Cristina Castro Fontenla Sieira; Rogério Luiz Feijó.

Dissertação (Mestrado) – Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Faculdade de Engenharia.

1. Engenharia Civil. 2. Aterros - Dissertação. I. Sieira, Ana Cristina Castro Fontenla. II. Feijó, Rogério Luiz. III. Universidade do Estado do Rio. III. Título.

CDU 624.13


Comportamento dos aterros que compõem a obra do

Arco Metropolitano do Rio de Janeiro

Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do título de Mestre, ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, da Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Área de concentração: Geotecnia.

Aprovado em: 06 de Junho de 2012.

Banca Examinadora:

_______________________________________________________ Prof.ª Dr.ª Ana Cristina Castro Fontenla Sieira (Orientadora) Faculdade de Engenharia – UERJ

_______________________________________________________ Prof. Dr. Rogério Luiz Feijó (Orientador) Faculdade de Engenharia – UERJ

_______________________________________________________ Prof. Dr. André Pereira Lima Faculdade de Engenharia – UERJ

_______________________________________________________ Profa. Dra. Anna Laura Lopes da Silva Nunes Universidade Federal do Rio de Janeiro – COPPE - UFRJ

Rio de Janeiro

2012

À Deus, que sempre me dá fé para prosseguir e ultrapassar obstáculos. À minha família, pelo amor, carinho e apoio contínuo.

AGRADECIMENTOS

Aos meus orientadores, Prof.ª Doutora Ana Cristina Castro F. Sieira e Prof.

Doutor Rogério L. Feijó, pela excelente orientação, pela amizade, pelo auxílio

oferecido em todos os momentos, me apresentando novos caminhos e me

conduzindo nesta jornada constante que é o aprendizado da engenharia geotécnica.

Aos professores do PGECIV-UERJ, pela atenção dedicada e pelos

ensinamentos sólidos fornecidos durante o mestrado.

Aos meus colegas de mestrado, pela amizade demonstrada ao longo do

tempo, companheirismo e horas de estudo na UERJ.

Aos funcionários do PGECIV – UERJ (Shirlei B. do Canto e Helena Moreira),

do LABBAS – UERJ e do LMS – UERJ, pelo apoio e amizade.

À UERJ, universidade querida, que tanto contribuiu na minha formação

acadêmica e profissional, desde os tempos da graduação.

À minha família, que tanto amo, pela compreensão e apoio em todos os

momentos.

A todos aqueles, que embora não citados nominalmente, contribuíram direta e

indiretamente para a execução deste trabalho.

À Portaria Conjunta DER-RJ/UERJ Nº01 de 01 de Maio de 2010, que

propiciou o desenvolvimento do presente estudo.

À CAPES pelo apoio financeiro.

“Eis o meu segredo. É muito simples: só se vê bem com o coração. O

essencial é invisível aos olhos."

O Pequeno Príncipe - Antoine de Saint-Exupéry

RESUMO

ANTUNES, Caroline Sidrim Gomes Leite Mansur. Comportamento dos aterros que compõem a obra do Arco Metropolitano do Rio de Janeiro. 2011. 158f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2012.

O presente trabalho tem como objetivo a análise do comportamento dos aterros instrumentados que compõem a obra do Arco Metropolitano do Rio de Janeiro. Os resultados da instrumentação de campo serão discutidos e retroanalisados, juntamente com dados disponíveis na literatura, buscando-se a definição de parâmetros confiáveis, representativos do comportamento da argila compressível da região em estudo. O Arco Metropolitano do Rio de Janeiro é uma rodovia projetada que servirá como ligação entre as 5 principais rodovias que cortam o município do Rio de Janeiro. Dada a magnitude da obra e a ocorrência de significativas espessuras de solos moles em alguns trechos da região, determinados aterros que compõem a rodovia foram instrumentados com placas de recalque e inclinômetros, instalados em diferentes estações de monitoramento, no intuito de avaliar os deslocamentos verticais e horizontais dos aterros durante o processo construtivo. De posse de parâmetros confiáveis, procede-se à simulação numérica do processo construtivo de um dos aterros, a partir do programa PLAXIS, de elementos finitos. Os resultados numéricos são confrontados com a instrumentação de campo (fornecida por placas de recalque) e com os resultados de previsões teóricas (teoria de adensamento unidimensional). Em projetos de aterros sobre solos compressíveis, a instrumentação geotécnica é de grande importância, pois permite acompanhar o desenvolvimento de todo o processo construtivo, e as deformações decorrentes da sobrecarga imposta pelo lançamento de camadas de aterro. A imposição de um carregamento sobre solos de alta compressibilidade e baixa resistência pode acarretar em grandes deformações ao longo do tempo, além de rupturas indesejáveis do solo de fundação. Os resultados comprovaram que a modelagem numérica mostrou-se uma ferramenta adequada para a previsão dos recalques totais e tempos de adensamento. A definição de parâmetros representativos, com base em ensaios executados em amostras de boa qualidade, é o primeiro passo para a previsão coerente da evolução dos recalques com o tempo. A retroanálise do comportamento de aterros sobre solos moles permite a reavaliação das premissas de projeto, uma vez que as limitações das teorias de análise e a dificuldade na seleção de parâmetros, muitas vezes acarretam em estimativas de recalque incoerentes com as observações de campo. Palavras-chave: Recalques por adensamento; Aterro sobre solos compressíveis;

Simulação numérica.

ABSTRACT

The present work aims to analyze instrumented embankments behavior that composes the Rio de Janeiro’s Arco Metropolitano construction. Field instruments results will be discussed and reanalyzed, altogether with data available in literature, seeking to define reliable parameters, representative of the compressible clay behavior into the studied area. The Rio de Janeiro’s Arco Metropolitano is a road designed to work as a link between the five major highways that cross Rio de Janeiro city. Given to the work’s magnitude and the occurrence of significant thickness of soft soil in some parts of the region, some landfills that form the highway were instrumented with inclinometers and settlement plates installed in different monitoring stations in order to evaluate the vertical and horizontal landfill during the construction process. Armed with reliable parameters, it will be carried out to the numerical simulation of the construction process of a landfill, from the program PLAXIS, of finite elements. The numerical results will be compared with field instrumentation (provided by boards of repression) and the results of theoretical predictions (one-dimensional consolidation theory). In projects of embankments on compressible soil, geotechnical instrumentation is very important because it allows following the development of the entire construction process and the deformations due to overload imposed by the release of embankment layers. The imposition of a load on soils high compressibility and low resistance can lead to large deformations over time and undesirable disruptions in foundation soil. Concerning the numerical modeling, results proved to be a suitable tool to total settlements and times of consolidation prediction. The representative parameters definition, based on tests performed on good quality samples, is the first step for predicting the development of coherent repression with time. The reanalysis of the embankments’ behavior on soft soil permits the revaluation of the premises of the project, since the theory limitations of analysis and the difficulty in selecting parameters often leads to inconsistent estimates of repression with field observations. Keywords: Settlement; Consolidation; Embankment on soft soils; Numerical simulation.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Traçado do Arco Metropolitano do Rio de Janeiro ................................... 22

Figura 2 – Gráfico e versus log σ’v ............................................................................ 28

Figura 3 – Equipamento para a realização do Ensaio de Adensamento (Laboratório

de Mecânica dos Solos da UERJ, 2010) ................................................................... 35

Figura 4 – Desenho esquemático: Ensaio de Adensamento (Sousa Pinto, 2002) .... 35

Figura 5 – Esquema do Ensaio CRS (Moura, 2004) ................................................. 37

Figura 6 - Método de Asaoka (Ortigão, 1995). .......................................................... 44

Figura 7 – Gráfico do Método de Orleach ................................................................. 47

Figura 8 - Método de Casagrande (Souza Pinto, 2002) ............................................ 48

Figura 9 – Método de Pacheco e Silva (Adaptado de Pacheco, 2010) ..................... 49

Figura 10 – Efeito do amolgamento na curva mv versus σ’v (Correia e Lacerda, 1982

– Adaptado de Almeida et al., 2005) ......................................................................... 53

Figura 11 – Índice de vazios inicial (eo) em função da profundidade (Adaptado de

Marques et al., 2008) ................................................................................................ 55

Figura 12 – Índice de compressibilidade (Cc) em função da profundidade (Adaptado

de Marques et al., 2008) ........................................................................................... 55

Figura 13 – Coeficiente de adensamento vertical (cv) em função da profundidade

(Adaptado de Marques et al., 2008) .......................................................................... 56

Figura 14 – Variação de e0 em função da profundidade ........................................... 57

Figura 15 – Variação de Cc em função da profundidade ........................................... 58

Figura 16 – Variação de cv em função da profundidade ............................................ 59

Figura 17 – Faixas de valores de coeficiente de adensamento vertical (cv) .............. 59

Figura 18 – Faixas de valores de CR (Adaptado de Lima, 2007) .............................. 60

Figura 19 – Traçado do Arco Metropolitano do Rio de Janeiro (Adaptado de material

da Secretaria de Obras – Governo do Estado do Rio de Janeiro) ............................ 63

Figura 20 – Traçado do Segmento C – Lote 1 - Arco Metropolitano do Rio de Janeiro

.................................................................................................................................. 65

Figura 21 - Aterros com Remoção de Solos Moles (Projeto Arco Metropolitano do Rio

de Janeiro) ................................................................................................................ 67

Figura 22 - Aterros sobre Drenos, construídos em Etapas e Bermas (Projeto Arco

Metropolitano do Rio de Janeiro) .............................................................................. 68

Figura 23 - Aterros Reforçados com Bermas (Projeto Arco Metropolitano do Rio de

Janeiro) ..................................................................................................................... 69

Figura 24 – Bench Mark (Adaptado do Projeto do Arco Metropolitano do Rio de

Janeiro) ..................................................................................................................... 71

Figura 25 – Inclinômetro (Adaptado do Projeto do Arco Metropolitano do Rio de

Janeiro) ..................................................................................................................... 72

Figura 26 – Inclinômetro instalado no Lote 1 - Arco Metropolitano do Rio de Janeiro

.................................................................................................................................. 73

Figura 27 – Instalação de Inclinômetros - Arco Metropolitano do Rio de Janeiro...... 74

Figura 28 – Placa de Recalque (Adaptado do Projeto do Arco Metropolitano do Rio

de Janeiro) ................................................................................................................ 75

Figura 29 – Placa de Recalque instalada no Lote 1 - Arco Metropolitano do Rio de

Janeiro ...................................................................................................................... 75

Figura 30 – Animais próximos à área das Placas de Recalque ................................ 76

Figura 31. Localização das Placas no Aterro 1 ......................................................... 78

Figura 32. Localização das Placas no Aterro 2 ......................................................... 79

Figura 33. Localização das Placas no Aterro 3 - Pista Esquerda .............................. 80

Figura 34. Localização das Placas no Aterro 3 - Pista Direita ................................... 81



Figura 37. Localização das Placas no Aterro 4A - Pista Esquerda ........................... 84

Figura 38. Localização das Placas no Aterro 4A - Pista Direita ................................ 85



Figura 41. Localização das Placas nos Aterros 6 e 6A - Pista Esquerda .................. 88

Figura 42. Localização das Placas nos Aterros 6 e 6A - Pista Direita ....................... 89

Figura 43. Localização das Placas no Aterro 6B - Pista Esquerda ........................... 90

Figura 44. Localização das Placas no Aterro 6B - Pista Direita ................................ 91

Figura 45. Localização das Placas no Aterro 6C - Pista Esquerda ........................... 92

Figura 46. Localização das Placas no Aterro 6C - Pista Direita ................................ 93



Figura 49 – Execução das atividades de terraplenagem e lançamento dos aterros –

Arco Metropolitano do Rio de Janeiro ....................................................................... 96

Figura 50 – Recalque e cota de aterro versus tempo:Placa de Recalque PRPD-11

................................................................................................................................ 113

Figura 51 – Recalque e cota de aterro versus tempo: Placa de Recalque PRPD-29

................................................................................................................................ 113

Figura 52 – Recalque e cota de aterro versus tempo: Placa de Recalque PRPD-49E

................................................................................................................................ 114

Figura 53 – Recalque e cota de aterro versus tempo: Placa de Recalque PRPE-06

................................................................................................................................ 115


................................................................................................................................ 115


................................................................................................................................ 116

Figura 56 – Confronto entre os valores de CR obtidos por retroanálise e dados da

literatura .................................................................................................................. 118


................................................................................................................................ 119


................................................................................................................................ 120


................................................................................................................................ 121


................................................................................................................................ 122


................................................................................................................................ 123

Figura 62 – Recalque e cota de aterro versus tempo: Placa de Recalque PRPE-18E

................................................................................................................................ 124


................................................................................................................................ 124


................................................................................................................................ 125

Figura 65 – Método gráfico de Asaoka para a placa de recalque PRPD-50 ........... 126

Figura 66 – Geometria adotada nas análises numéricas: Seção S1 – PRPD-21 .... 138

Figura 67 – Malha de Elementos Finitos Seção S1 – PRPD-21.............................. 139

Figura 68 – Simulação da sequência de carregamento: Seção S1 – PRPD-21 ...... 140

Figura 69 – Resultado das análises numéricas: Seção S1 – PRPD-21 .................. 141

Figura 70 – Dissipação dos excessos de poropressão, antes do lançamento da 2ª

camada de aterro: Seção S1 – PRPD-21 ................................................................ 143

Figura 71 – Distribuição dos excessos de poropressão e das tensões efetivas ao

longo do processo executivo: Seção S1 ................................................................. 144

Figura 72 – Geometria Adotada nas Análises Numéricas Seção S2 ...................... 145

Figura 73– Malha de Elementos Finitos Seção S2 – PRPE-19E ............................ 145

Figura 74 – Resultado das Análises Numéricas: Seção S2 .................................... 146

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Principais ensaios de campo e seus respectivos graus de aplicabilidade

(Lunne et al., 1997b – Adaptado de Schnaid, 2000) ................................................. 39

Tabela 2 – Classificação dos solos, de acordo com o índice de resistência à

penetração (NBR 7.250/1982) ................................................................................... 42

Tabela 3 – Classificação da qualidade das amostras - Lunne et al. (1997a) ............ 51

Tabela 4 – Classificação da qualidade das amostras - Coutinho et al., 2001

(adaptado de Teixeira, 2011) .................................................................................... 51

Tabela 5 – Classificação da qualidade das amostras - Oliveira (2002) ..................... 52

Tabela 6 - Valores de permeabilidade reportados na literatura e definidos no projeto

.................................................................................................................................. 60

Tabela 7. Soluções de estabilização adotadas no Aterro 1 ....................................... 99

Tabela 8. Soluções de estabilização adotadas no Aterro 2 ....................................... 99

Tabela 9. Soluções de estabilização adotadas no Aterro 3 ..................................... 101

Tabela 10. Soluções de estabilização adotadas no Aterro 4 ................................... 102

Tabela 11. Soluções de estabilização adotadas no Aterro 4A ................................ 103



Tabela 14. Soluções de estabilização adotadas no Aterro 6A ................................ 106

Tabela 15. Soluções de estabilização adotadas no Aterro 6B ................................ 106

Tabela 16. Soluções de estabilização adotadas no Aterro 6C ................................ 107


Tabela 18 – Seções analisadas no presente estudo com as respectivas placas de

recalque .................................................................................................................. 109

Tabela 19 – Valores dos recalques finais de campo: registros da instrumentação

versus Método de Asaoka (1978) ............................................................................ 111

Tabela 20 - Obtenção de CR a partir de retroanálises em trechos com a presença de

geodrenos ............................................................................................................... 117

Tabela 21 – Coeficiente de Adensamento (cv) ........................................................ 126

Tabela 22 – Resultado dos Ensaios de Adensamento de Projeto: Lote 1 ............... 133

Tabela 23 – Valores de OCR: Ensaios de Adensamento de Projeto do Lote 1....... 134

Tabela 24 - Qualidade das Amostras de Projeto - Lote 1 ........................................ 134

Tabela 25 – Parâmetros de Projeto: Lote 1 ............................................................ 136

Tabela 26 - Parâmetros Geotécnicos Representativos da Argila Mole da Região .. 137

Tabela 27 – Sequência de carregamento: Seção S1 .............................................. 139

Tabela 28 – Recalques totais: Seção S1 ................................................................ 142

Tabela 29 – Sequência de carregamento: Seção S2 .............................................. 145

Tabela 30 – Recalques totais: Seção S2 ................................................................ 147

Tabela 31 - Parâmetros de Compressibilidade da Argila Mole Definidos no Projeto

................................................................................................................................ 148

Tabela 32 – Recalques previstos com os parâmetros de projeto ............................ 148

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

CPMT Cone-Pressiômetro

CPT Cone Penetration Test / Ensaio de Cone

CPTU Cone Penetration Test, com medição da pressão neutra / Ensaio

de Piezocone

CRS Constant Rate of Strain / Ensaio de Velocidade Constante de

Deformação

DER-RJ Departamento de Estradas de Rodagem do Estado do Rio de

Janeiro

DMT DilatoMeter Test / Ensaio Dilatométrico

DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem

DNIT Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes

E.U.A. Estados Unidos da América

FEN Faculdade de Engenharia

FUNDERJ Fundação Departamento de Estradas de Rodagem do Estado do

Rio de Janeiro

IN Inclinômetro

INPD Inclinômetro da Pista Direita

INPE Inclinômetro da Pista Esquerda

IPR Instituto de Pesquisas Rodoviárias

LMS – UERJ Laboratório de Mecânica dos Solos - Universidade do Estado do

Rio de Janeiro

MEF Método dos Elementos Finitos

NA Normalmente Adensado

NBR Norma Brasileira

PA Pré-Adensado

PAC Programa de Aceleração do Crescimento

PBP Ensaio Pressiométrico em Pré-furo

PGECIV–UERJ Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil – Universidade

do Estado do Rio de Janeiro

PR Placa de Recalque

PRPD Placa de Recalque da Pista Direita

PRPE Placa de Recalque da Pista Esquerda

PVC Policloreto de Vinil

RJ Rio de Janeiro

SBP Pressiômetro Auto-Perfurante

SCPT Ensaio de Cone Sísmico

SCPTU Ensaio de Piezocone Sísmico

SPT Standard Penetration Test

UERJ Universidade do Estado do Rio de Janeiro

UFPE Universidade Federal de Pernambuco

LISTA DE SÍMBOLOS

av Coeficiente de compressibilidade

c’ Intercepto da envoltória de resistência do gráfico τ versus σ

Cc Índice de compressão (índice de compressibilidade)

Cr Índice de recompressão

Cs Índice de expansão

Cα Coeficiente de compressão secundária

CR Razão / Relação de Compressão

ch Coeficiente de adensamento horizontal

cv Coeficiente de adensamento vertical / Coeficiente de consolidação

de Diâmetro de influência do dreno

Dr Densidade relativa

dw Diâmetro do dreno

e Índice de vazios

eo Índice de vazios inicial ou de campo

eσ’vo Índice de vazios correspondente ao nível de tensão efetiva vertical inicial

E Módulo de deformabilidade dos solos

fs Atrito lateral

G Módulo de cisalhamento

Gs Densidade específica das argilas

Hd Espessura da camada de argila, de acordo com o nº de faces drenantes/

distância máxima de drenagem

Ho Espessura inicial da camada de solo compressível

k Coeficiente de permeabilidade

ko Coeficiente de empuxo lateral no repouso

mv Coeficiente de variação volumétrica

N60 Fator que corresponde ao número de golpes de padrão americano, com

energia liberada na ordem de 60% da energia teórica

NSPT Fator que corresponde ao número de golpes, no ensaio SPT

n Razão entre o diâmetro de influência do dreno (de) e o diâmetro do dreno

(dw)

OCR Over consolidation ratio / Razão de sobre-adensamento

P Carga aplicada

qc Resistência de ponta

Rf Razão de Atrito

RPA Razão de pré-adensamento

Su Resistência ao cisalhamento não-drenada indeformada

t Tempo

tf Tempo final

tp Tempo relativo ao final do adensamento primário

ti Tempo inicial

ti-1 Tempo anterior

t1 Tempo relativo a leitura de lnu1

t2 Tempo relativo a leitura de lnu2

u Poropressão

ub Poropressão na base

wo Umidade inicial

z Distância vertical / profundidade

α1 Inclinação da reta, em ln (u) versus tempo

β1 Inclinação da reta de Asaoka

∆e Diferença entre o índice de vazios inicial da amostra (eo) e o índice de

vazios correspondente ao nível de tensão efetiva vertical de campo(eσ’vo)

∆h Variação de altura

∆P Variação de cargas

∆t Intervalo de tempo

∆u Excesso / Variação de poropressão

ε Deformação

εv Deformação vertical

εvo Deformação axial no nível de tensão inicial de campo

φ’ Ângulo de atrito efetivo

γ Peso específico

γsat Peso específico saturado

ρ Recalque

ρasaoka Recalque final, pelo método de Asaoka

ρi Valores de recalque, nos tempos ti

ρi-1 Valores de recalque, nos tempos ti-1

ρreal Recalque final real de campo

σ Tensão

σh Tensão total horizontal

σv Tensão total vertical

σ’v Tensão efetiva vertical

σ’vf Tensão efetiva vertical final

σ’vm Tensão efetiva de pré-adensamento

σ’vo Tensão efetiva vertical inicial ou de campo

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO ............................................................................................. 22

1 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................ 26

1.1 Compressibilidade, Adensamento e Recalque dos Solo s ...................... 26

1.1.1 Compressibilidade – Aspectos Gerais .......................................................... 26

1.1.2 História de Tensões no Solo ......................................................................... 27

1.1.3 Adensamento e Recalque ............................................................................ 29

1.1.3.1 Teoria do Adensamento Unidimensional de Terzaghi (1943) ....................... 30

1.1.3.2 Categorias de Recalque (Inicial, Primário e Secundário) ............................. 31

1.1.4 Ensaios de Laboratório para a Determinação dos Parâmetros de

Compressibilidade dos Solos ....................................................................... 33

1.1.4.1 Ensaio de Adensamento Unidimensional (Convencional ou Ensaio de

Compressão Edométrica) ............................................................................. 34

1.1.4.2 Ensaio de Adensamento com Velocidade de Deformação Constante

(CRS) ......................................................................................................... 36

1.1.5 Ensaios de Campo ....................................................................................... 38

1.1.5.1 Ensaios de Cone (CPT) ................................................................................ 39

1.1.5.2 Ensaios de Piezocone (CPTU) ..................................................................... 40

1.1.5.3 Ensaio SPT (Standard Penetration Test) ...................................................... 41

1.2 Métodos Gráficos ................................. ...................................................... 43

1.2.1 Método de Asaoka (1978) ............................................................................ 43

1.2.2 Método de Orleach (1983) ............................................................................ 46

1.2.3 Método de Casagrande ................................................................................ 48

1.2.4 Método de Pacheco e Silva .......................................................................... 49

1.3 Influência da Qualidade das Amostras ............. ........................................ 49

1.3.1 Lunne et al. (1997a) ...................................................................................... 50

1.3.2 Coutinho et al (2001) .................................................................................... 51

1.3.3 Oliveira (2002) .............................................................................................. 52

1.3.4 Correia e Lacerda (1982) .............................................................................. 52

1.4 Estudo dos Parâmetros Geotécnicos de Solos Compres síveis na

Baixada Fluminense ................................ ................................................... 53

1.5 Considerações Finais ............................. .................................................... 61

2 ARCO METROPOLITANO DO RIO DE JANEIRO – CARACTERIZA ÇÃO

DOS ASPECTOS DE INTERESSE DA ÁREA EM ESTUDO ...................... 62

2.1 Caracterização e Delimitação da Área de Estudo ... ................................. 62

2.1.1 Considerações Gerais .................................................................................. 62

2.1.2 Localização do Segmento em Estudo .......................................................... 65

2.2 Concepções do Projeto Geotécnico para os Trechos I nstrumentados

com a Presença de Solos Compressíveis ............. ................................... 66

2.3 Instrumentação de Campo - Definições ............. ...................................... 69

2.4 Aterros Instrumentados ........................... .................................................. 77

2.5 Considerações Finais ............................. .................................................... 96

3 AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS DA INSTRUMENTAÇÃO DE CAMP O . 97

3.1 Análise Global dos Aterros Instrumentados ........ .................................... 97

3.2 Definição das Seções Representativas do Estudo ... ............................. 109

3.3 Previsão dos Recalques Finais para as Seções Repre sentativas do

Estudo: Método de Asaoka (1978) ................... ....................................... 110

3.4 Análise das Seções Representativas Inseridas em Tr echos com a

Presença de Geodrenos ............................. .............................................. 111

3.4.1 Discussão dos Resultados da Instrumentação de Campo: Seções com

Geodrenos .................................................................................................. 112

3.4.2 Retroanálise dos Recalques Finais de Campo para a Obtenção de CR .... 116

3.5 Análise das Seções Representativas Inseridas em Tr echos sem a

Presença de Geodrenos ............................. .............................................. 118

3.5.1 Discussão dos Resultados da Instrumentação de Campo: Seções sem

Geodrenos .................................................................................................. 119

3.5.2 Determinação de cv pelo Método de Asaoka .............................................. 125

3.6 Considerações Finais ............................. .................................................. 127

4 ANÁLISE NUMÉRICA DOS ATERROS INSTRUMENTADOS .................. 128

4.1 Programa PLAXIS .................................. ................................................... 128

4.2 Modelos Constitutivos ............................ ................................................. 130

4.3 Parâmetros Representativos ....................... ............................................ 132

4.3.1 Avaliação da Qualidade das Amostras utilizadas nos Ensaios de Projeto . 132

4.3.2 Seleção dos Parâmetros Geotécnicos para a Região do Empreendimento

.................................................................................................................... 135

4.4 Confronto entre as Previsões Analíticas e Numérica s .......................... 137

4.4.1 Seção S1 .................................................................................................... 138

4.4.2 Seção S2 .................................................................................................... 144

4.4.3 Discussão entre os Parâmetros Adotados no Projeto Executivo e os

Parâmetros Reavaliados ............................................................................ 147

5 CONCLUSÕES E SUGESTÕES ................................................................ 149

5.1 Conclusões ....................................... ........................................................ 149

5.2 Recomendações para Trabalhos Futuros ............. ................................. 150

REFERÊNCIAS .......................................................................................... 151

22

INTRODUÇÃO

O desenvolvimento desta pesquisa foi subsidiado pela Portaria Conjunta

DER-RJ/UERJ Nº01 de 01 de Maio de 2010, que estabelece um convênio entre a

Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) e o Departamento de Estradas e

Rodagens (DER-RJ).

O Arco Metropolitano do Rio de Janeiro consiste em uma rodovia de

aproximadamente 145 km de extensão (Figura 1), que interligará oito municípios do

Estado do Rio de Janeiro, sendo uma das principais obras do Programa de

Aceleração do Crescimento (PAC) e a principal obra do Estado nas últimas décadas.

Figura 1 – Traçado do Arco Metropolitano do Rio de Janeiro

Este empreendimento se encontra em fase de execução e permitirá a

desobstrução do tráfego das principiais vias e rodovias do Estado, aumentando a

acessibilidade ao Porto de Itaguaí, além de possibilitar o desenvolvimento de regiões

que ainda possuem economia pouco expressiva.

A obra foi dividida em 4 lotes e está sendo executada por um Consórcio que

envolve oito Construtoras: Odebrecht, Andrade Gutierrez, Carioca, Queiroz Galvão,

23

OAS, Camargo Corrêa, Delta e Oriente. As atividades envolvidas compõem, em

linhas gerais, drenagem, terraplanagem, obras de arte especiais e correntes.

O traçado da rodovia em estudo corta diversos trechos com relevante

presença de camadas de solos compressíveis (argila orgânica mole). A construção

em terrenos constituídos de solos compressíveis e com baixa resistência apresenta

uma série de dificuldades no que tange à previsão da magnitude dos recalques. A

construção em regiões com a presença de solos muito moles requer uma boa

infraestrutura e a utilização de técnicas adequadas. Sendo assim, torna-se

imprescindível o constante monitoramento dos aterros, com o auxílio de

instrumentos (placas de recalque, inclinômetros, entre outros), de forma a

acompanhar a evolução gradual dos deslocamentos verticais e horizontais dos

maciços durante o período construtivo.

Ressalta-se que, na previsão dos recalques por adensamento de solos

compressíveis são utilizadas formulações analíticas, com hipóteses simplificadoras,

que são dependentes da qualidade dos parâmetros geotécnicos adotados. Desta

forma, a qualidade das amostras é fator fundamental na obtenção de parâmetros

geotécnicos representativos das condições in situ.

Objetivos

O presente trabalho contempla a análise do comportamento dos aterros

instrumentados que compõem a obra do Arco Metropolitano do Rio de Janeiro,

visando a avaliação da magnitude dos recalques obtidos durante o processo de

lançamento das camadas dos aterros, bem como a verificação dos parâmetros e

premissas de projeto.

Metodologia e Estrutura da Dissertação

A metodologia utilizada na concepção desta dissertação foi baseada em

dados de projeto, coleta de informações de campo e pesquisas realizadas na região

do empreendimento. Inicialmente, foram realizadas diversas visitas técnicas aos

24

aterros instrumentados, canteiros, laboratórios e aos demais setores do

empreendimento, permitindo uma maior integração com o cotidiano das atividades

desenvolvidas na obra. Em seguida, foi delimitada a área de estudo, tendo como

foco os aterros localizados em região com grande incidência de solos compressíveis.

A partir do acompanhamento das leituras da instrumentação geotécnica,

contidas nos Relatórios Mensais (Junho de 2010 a Novembro de 2011) fornecidos

pelo Consórcio executor das obras, foi possível realizar o estudo dos recalques reais

de campo.

A reprodução da sequência construtiva dos aterros foi realizada com o auxílio

de um programa computacional de elementos finitos (PLAXIS). Os resultados

numéricos obtidos foram confrontados com as leituras da instrumentação de campo

e com as previsões teóricas.

Os parâmetros geotécnicos dos solos compressíveis foram definidos a partir

da avaliação dos ensaios edométricos de projeto, executados em amostras extraídas

em campo. Tais parâmetros foram reavaliados, levando em consideração a análise

da qualidade das amostras e as faixas de valores pesquisadas por diversos autores

para a região em estudo.

A presente Dissertação foi organizada em 5 capítulos.

O capítulo 1 aborda a revisão bibliográfica com a finalidade de inserir os

conhecimentos teóricos, subsidiando o estudo em questão. Foram comentados

aspectos relativos à compressibilidade, adensamento e recalques. Também foi

abordada a questão da qualidade das amostras, e dos parâmetros geotécnicos

pesquisados para a região na qual se inserem os aterros instrumentados.

O capítulo 2 disserta a respeito dos aterros instrumentados da obra do Arco

Metropolitano do Rio de Janeiro, contextualizando o empreendimento, delimitando o

foco dos estudos e aspectos referentes à instrumentação geotécnica.

O capítulo 3 aborda a análise do comportamento dos aterros instrumentados

da obra do Arco Metropolitano do Rio de Janeiro, introduzindo o estudo dos

recalques. Adicionalmente, foi feita a obtenção do coeficiente de adensamento (cv) e

a estimativa da magnitude dos recalques finais através do Método de Asaoka (1978).

Estes recalques estimados foram confrontados com os recalques reais finais

registrados em campo. Ainda neste capítulo, discute-se a obtenção de valores para

o parâmetro Razão de Compressão (CR), a partir de retroanálises realizadas com o

registro das placas de recalque situadas nos trechos instrumentados mais

25

representativos da região em estudo e que apresentaram recalques de magnitude

expressiva.

O capítulo 4 contempla o uso do software PLAXIS na reprodução do processo

construtivo e no confronto com a realidade de campo e com as previsões teóricas.

Este capítulo também trata da análise e definição dos parâmetros geotécnicos das

argilas moles, através de comparações com os valores anteriormente estudados e

obtidos por demais autores para a área em estudo. Também foi realizada a

verificação da qualidade das amostras de projeto.

O capítulo 5 apresenta as conclusões do estudo e as recomendações para

pesquisas futuras.

22020

1 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

No presente capítulo, serão abordados os principais aspectos envolvidos nos

fenômenos de compressibilidade; adensamento e recalque dos solos; ensaios de

campo e laboratoriais; estudo de parâmetros geotécnicos da literatura para a região

da obra do Arco Metropolitano, além de abordar alguns critérios de avaliação da

qualidade das amostras.

1.1 Compressibilidade, Adensamento e Recalque dos S olos

1.1.1 Compressibilidade – Aspectos Gerais

Para que ocorra uma variação de volume ao se aplicar um carregamento a

uma massa de solos, deve ocorrer ao menos um dos seguintes efeitos:

a) Compressão dos grãos sólidos do solo;

b) Compressão da água e do ar dos poros da massa de solo;

c) Expulsão da água e do ar dos poros do solo.

Considerando-se os grãos e a água como incompressíveis em relação à

compressibilidade do arcabouço sólido, o que é aceitável para as solicitações

impostas ao solo em termos de Engenharia e, ainda, que este seja saturado, a

variação de volume deve-se exclusivamente à expulsão da água dos vazios do solo.

O princípio das tensões efetivas enuncia que:

1) As tensões em qualquer ponto de uma massa de solo podem ser computadas

a partir das tensões principais σ1, σ2 e σ3 que agem neste ponto. Se os vazios do

solo estiverem preenchidos por água sob uma pressão u, as tensões totais

consistem em duas parcelas. Uma parcela u que age na água e nos grãos sólidos

em todas as direções com igual intensidade. Esta parcela é denominada

27

poropressão. A outra parcela é suportada apenas pelo esqueleto sólido do solo e é

chamada de tensão efetiva.

Assim, Terzaghi escreveu a equação fundamental que expressa o valor da

tensão efetiva (σ'):

σ' = σ - u (1)

Onde: σ = tensão total;

u = poropressão;

σ' = tensão efetiva.

A segunda parte do princípio das tensões efetivas descreve a sua

importância.

2) Todos os efeitos mensuráveis devidos a uma variação do estado de tensões,

tais como compressão, distorção e variação na resistência ao cisalhamento são

exclusivamente devidos às variações no estado de tensões efetivas.

Deste modo, de acordo com o princípio das tensões efetivas, sempre que

houver uma variação de volume em uma massa de solo, esta é consequência da

variação do estado de tensões efetivas. Entretanto, vale a pena ressaltar que a

recíproca não é verdadeira, isto é, pode ocorrer uma variação no estado de tensões

efetivas sem variação de volume. É o que ocorre nos carregamentos não drenados.

Desta forma, pode-se definir compressibilidade, de maneira genérica, como sendo a

relação entre a deformação volumétrica específica (εv) e a variação do estado de

tensões efetivas. Assim, a compressibilidade é função da rigidez do esqueleto sólido

e do caminho de tensões que liga os estados de tensões inicial e final.

1.1.2 História de Tensões no Solo

Os solos podem ter sofrido diversas alterações em seu estado de tensões ao

longo de sua história. Analisando-se a curva e versus log σ’v é possível observar as

mudanças de comportamento dos solos (Figura 2).

28

O trecho inicial da curva mostra o processo de recompressão do solo, ou seja,

o solo nesta fase sofre menor compressibilidade. Em seguida, observa-se um trecho

que apresenta valores de tensão efetiva maiores do que os máximos valores aos

quais este solo já foi, anteriormente, submetido. O limite entre estes dois trechos

corresponde à tensão efetiva de pré-adensamento (σ’vm), que é a máxima tensão

efetiva ao qual o solo já foi submetido em toda sua história.

Figura 2 – Gráfico e versus log σ’v

A tensão efetiva de pré-adensamento (σ’vm) é um fator importante e seu valor

tem bastante influência na estimativa de recalques em depósitos moderadamente

pré-adensados. A partir da análise da Figura 2, relacionando a tensão efetiva de pré-

adensamento (σ’vm) com a tensão efetiva vertical de campo (σ’vo), pode-se obter as

seguintes conclusões:

• σ`vm = σ`vo

Significa que o solo nunca foi submetido a uma tensão efetiva vertical maior

que a tensão efetiva vertical de campo atual. Sendo assim, este solo é denominado

normalmente adensado e possui uma razão de pré-adensamento (RPA) igual a 1,0

(um). A razão RPA é usualmente chamada de OCR (over consolidation ratio).

A razão de pré-adensamento (RPA) é definida pela fórmula a seguir:

29

RPA = vo

vm

`

`

σσ

(2)

• σ`vm > σ`vo

Significa que o solo, no passado, já foi submetido a uma tensão efetiva

vertical maior que a tensão efetiva vertical atual. Sendo assim, este solo é

denominado pré-adensado e possui uma razão de pré-adensamento (RPA) maior do

que 1,0 (um).

Para que um maciço de solo seja considerado pré-adensado, ele pode ter

sofrido uma remoção da sobrecarga superficial, um processo de erosão (natural ou

pela ação do homem), variações no estado de poropressões, bombeamento,

ressecamento superficial, fenômenos diversos como fluência, compressão

secundária, precipitações de agente cimentantes, entre outros.

1.1.3 Adensamento e Recalque

No instante da aplicação de um acréscimo de tensão a uma massa de solo

saturado, em vista da baixa compressibilidade da água relativamente à

compressibilidade do esqueleto sólido, todo esse acréscimo é suportado pela água

presente nos vazios, gerando um excesso de poropressão, desde que não haja

drenagem. No instante posterior, desde que haja drenagem, a água dos poros

começa a ser expulsa devido ao gradiente hidráulico que se estabelece e o excesso

de poropressão diminui progressivamente. Ocorre, então, uma transferência

progressiva da tensão aplicada para a estrutura do solo.

O adensamento é o processo lento e gradual de variação de volume

associado à expulsão de água dos poros do solo, após a imposição de determinado

acréscimo de tensão. Este processo está, portanto, relacionado com a facilidade

com a qual a água é capaz de drenar através do solo, sendo particularmente

importante em solos finos.

30

1.1.3.1 Teoria do Adensamento Unidimensional de Terzaghi (1943)

A Teoria do Adensamento foi desenvolvida por Terzaghi (1943) a fim de

estudar o processo de adensamento dos solos, e a transferência gradual de

esforços da água (poropressão) para o arcabouço sólido. Esta teoria clássica se

baseia nas seguintes hipóteses:

• O solo é saturado;

• O solo é homogêneo;

• A compressão é unidimensional (vertical);

• O fluxo d’água é unidirecional (vertical);

• É válida a Lei de Darcy;

• A compressibilidade dos grãos e da água é desprezível em relação à

compressibilidade do arcabouço sólido;

• As propriedades do solo não variam no processo de adensamento;

• As deformações são infinitesimais;

• A variação do índice de vazios com o aumento da tensão efetiva é linear.

A transferência de esforços da água para a parte sólida se dá através da

dissipação dos excessos de poropressão, pela expulsão da água dos vazios do solo.

Sendo assim, ressalta-se a utilização das equações de fluxo, de continuidade e da

lei de Darcy, para a dedução da Equação de Adensamento de Terzaghi.

A Equação de Adensamento de Terzaghi, para carregamento variando no

tempo, é dada por:

tt

u

z

uc v

v ∂∂−

∂∆∂=

∂∆∂⋅ σ

2

2

(3)

Sendo:

cv = coeficiente de adensamento vertical;

∆u = excesso de poropressão;

t = tempo;

z = distância vertical entre um ponto e a superfície de aplicação do carregamento;

σv = tensão vertical.

31

A Equação de Adensamento de Terzaghi, para carregamento instantâneo, é

dada por:

t

u

z

ucv ∂

∆∂=∂

∆∂⋅2

2

(4)

O coeficiente de adensamento vertical reflete as características do solo, como

as propriedades de permeabilidade e compressibilidade. A velocidade do processo

de transferência de tensões entre a água (poropressão) e o arcabouço sólido

(tensão efetiva) é diretamente afetada pelo valor de cv.

1.1.3.2 Categorias de Recalque (Inicial, Primário e Secundário)

O recalque dos solos devido à aplicação de carregamentos pode ser dividido

em três etapas:

1) Recalque imediato (recalque elástico ou recalque inicial)

O recalque inicial possui suas formulações fundamentadas na teoria da

elasticidade, para a determinação das deformações. Ele ocorre imediatamente após

a aplicação do carregamento, através da deformação elástica dos solos, sem

alteração no teor de umidade, ou seja, não há saída de água (recalque não-

drenado).

2) Recalque por adensamento primário

O recalque por adensamento primário é resultado de uma mudança de

volume nos solos coesivos saturados provocada pela saída da água que ocupa os

vazios do solo.

Ao receber o carregamento, os esforços são imediatamente absorvidos pela

parcela de água contida no solo. Em seguida, ocorre o processo de drenagem e os

32

esforços inicialmente absorvidos pela água são transferidos de forma gradual para a

estrutura sólida, ocasionando alteração no valor inicial de tensões efetivas.

O recalque em solos normalmente adensados (RPA = 1,0) pode ser expresso

por:

vo

vfcC

e

H

'

'log

)1( 0

0

σσ

ρ ⋅⋅+

= (5)

Sendo:

Ho = espessura inicial da camada de solo compressível;

eo = índice de vazios inicial;

Cc = índice de compressão;

σ’vf = tensão efetiva vertical final;

σ’vo = tensão efetiva vertical inicial.

O recalque em solos pré-adensados é calculado a partir das seguintes

expressões:

• Se σ’vf < σ’vm:

vo

vfrC

e

H

'

'log

)1( 0

0

σσ

ρ ⋅⋅+

= (6)

Onde: σ’vm = tensão efetiva de pré-adensamento;

Cr = índice de recompressão.

• Se σ’vf > σ’vm:

⋅+⋅⋅

+=

vm

vfc

vo

vmr CC

e

H

'

'log

'

'log

)1( 0

0

σσ

σσρ

(7)

3) Recalque por compressão secundária

O recalque secundário é uma compressão adicional nos solos coesivos

saturados que acontece após a estabilização (constância) das tensões efetivas e se

33

deve ao fato da relação entre o índice de vazios e tensão efetiva ser uma função do

tempo. Este tipo de recalque possui maior incidência em argilas bastante plásticas,

sendo pouco expressivo na maioria dos solos.

O recalque por compressão secundária é expresso por:

p

fs t

tC

e

Hlog

)1( 0

0 ⋅⋅+

= αρ (8)

Onde:

eo = índice de vazios inicial;

Ho = espessura inicial da camada de solo compressível;

Cα = coeficiente de compressão secundária;

tf = tempo final (tempo associado à vida útil da obra);

tp = tempo relativo ao final do adensamento primário.

1.1.4 Ensaios de Laboratório para a Determinação dos Parâmetros de

Compressibilidade dos Solos

A utilização das teorias de Mecânica dos Solos e das simulações numéricas

na resolução dos problemas e elaboração dos projetos de engenharia geotécnica

requer, constantemente, o conhecimento prévio de parâmetros e de condições do

subsolo.

A fim de determinar estes parâmetros geotécnicos, são realizados ensaios de

campo e de laboratório. O presente item se delimita na abordagem de determinados

ensaios laboratoriais amplamente utilizados em amostras extraídas do campo.

É importante ressaltar que o processo de retirada de amostras no campo é

bastante difícil, exigindo cuidado e responsabilidade por parte da equipe de

profissionais envolvidos diretamente na coleta e no transporte do material a ser

ensaiado. Tal cuidado se deve ao fato de evitar a ocorrência do processo de

amolgamento das amostras. Vale lembrar que é comum a ocorrência de um

34

pequeno alívio de tensões decorrente do descarregamento, durante o processo de

amostragem.

Nos itens subsequentes, serão apresentados os principais ensaios utilizados

com a finalidade de determinar os parâmetros geotécnicos de compressibilidade e

adensamento dos solos.

1.1.4.1 Ensaio de Adensamento Unidimensional (Convencional ou Ensaio

de Compressão Edométrica)

O ensaio de adensamento unidimensional foi sugerido, inicialmente, por

Terzaghi e consiste na compressão de uma amostra de solo dentro de um molde

(edômetro ou consolidômetro) que impede as deformações laterais. Em linhas

gerais, a carga vertical (tensão vertical) aplicada é transmitida através de uma placa

de distribuição rígida na superfície da amostra de solo e mede-se a evolução das

deformações verticais ao longo do tempo, através de leituras no extensômetro.

Durante o ensaio, o corpo de prova é mantido sob a água. Pedras porosas permitem

a drenagem. A Figura 3 apresenta uma prensa de ensaio de adensamento, e a

Figura 4 ilustra o esquema do mesmo.

Inicialmente, aplica-se uma carga no corpo de prova por um período de 24

horas (ou até que se tenha atingido uma estabilização dos deslocamentos verticais).

Em seguida, dobra-se o valor da carga aplicada e a medição da compressão é feita

novamente. Repete-se este procedimento até níveis de tensões pré-estabelecidos.

Para cada incremento de carga, traça-se uma curva compressão (leituras do

extensômetro) versus tempo. Em cada estágio de carga, é calculada a variação do

índice de vazios devido à compressão do corpo de prova.

Ao término do ensaio, elabora-se o gráfico de índice de vazios versus tensão

efetiva, que define a curva de compressibilidade do solo. Este ensaio é bastante

eficaz na obtenção de parâmetros geotécnicos de compressibilidade do solo.

Por correlações, podem ser obtidos, entre outros, os seguintes parâmetros:

• Coeficiente de variação volumétrica (mv);

• Coeficiente de compressibilidade (av);

• Índices de compressibilidade (Cr, Cc, Cs).

35

Figura 3 – Equipamento para a realização do Ensaio de Adensamento (Laboratório de

Mecânica dos Solos da UERJ, 2010)

Figura 4 – Desenho esquemático: Ensaio de Adensamen to (Sousa Pinto, 2002)

Correlações entre parâmetros de compressibilidade são úteis na prática da

engenharia, pois através delas é possível realizar estimativas de recalques, avaliar

soluções de projeto, aferir e retroanalisar os resultados obtidos através das

campanhas de ensaios, entre outros. O índice de compressibilidade Cc, obtido

36

através de ensaios edométricos, pode ser correlacionado com os limites de

Atterberg, por exemplo, fornecidos por ensaios de caracterização (Ortigão, 1995).

Ressalta-se que o ensaio em tela reproduz, em laboratório, a condição de

fluxo e deformação unidimensional, pois a amostra é impedida de se deformar

horizontalmente e a drenagem é imposta no topo e na base. Ele reproduz o

comportamento do solo quando este recebe novas camadas, durante a construção

de grandes aterros, por exemplo.

Teixeira (2011) relata em seu trabalho que o ensaio convencional possui

diversas limitações que são inerentes a sua execução, podendo citar a obtenção

descontínua da relação tensão versus deformação (curva e versus log σ’v) e o longo

tempo de execução do ensaio. É importante ressaltar que a obtenção de pontos

mais espaçados na curva e versus log σ’v dificulta uma adequada definição da

tensão de pré-adensamento. O autor aborda ainda que variações do ensaio

convencional são bastante utilizadas e que diversos laboratórios adotam valores

menores de razões de incrementos de cargas (∆P/P=0,5) principalmente para

tensões próximas à tensão de pré-adensamento do solo. Dentre as variações, citam-

se a realização de ensaios com recarregamento no final do adensamento primário,

reduzindo o tempo total de ensaio e a variação do ensaio convencional utilizando o

carregamento em estágio único, realizada para uma tensão efetiva vertical maior que

a tensão de pré-adensamento, possuindo valor apenas para a determinação da

tensão de pré-adensamento.

1.1.4.2 Ensaio de Adensamento com Velocidade de Deformação Constante

(CRS)

O Ensaio de Velocidade Constante de Deformação (CRS: “Constant Rate of

Strain”) é um tipo de ensaio de adensamento contínuo bastante utilizado, no qual

ocorre a aplicação gradual de carga vertical no corpo de prova, com velocidade

constante de deformação. A drenagem é permitida somente em uma face (topo) da

amostra, sendo a base submetida à condição não-drenada, com medição da

poropressão. Hamilton e Crawford (1959) foram os pioneiros na apresentação de

ensaios CRS na literatura. A Figura 5 ilustra o ensaio CRS.

37

Figura 5 – Esquema do Ensaio CRS (Moura, 2004)

Este ensaio é realizado em uma prensa para aplicação de carregamento

uniaxial. São medidos os valores da tensão total vertical aplicada no topo (σv), da

poropressão na base (ub) e da variação da altura (∆h) do corpo de prova. Crawford

(1965) verificou que ocorre uma redução de poropressões na base (ub) com o

decréscimo da velocidade de deslocamento aplicada.

As principais vantagens do ensaio CRS em relação ao ensaio de

adensamento convencional estão relacionadas à rapidez e agilidade no tempo de

realização do ensaio, e a ampliação do número de pontos que definem a curva e

versus log σ’v para a melhor obtenção da tensão de pré-adensamento (σ’vm). Porém,

este ensaio apresenta dificuldades quanto à determinação da velocidade de

deformação mais adequada.

Moura et al. (2006) comprovaram a eficácia do ensaio CRS na obtenção de

curvas εv versus σ`v de boa qualidade. Os autores discutem a diversidade de

critérios da literatura para a seleção da velocidade mais adequada a ser utilizada

nos ensaios CRS, de forma a obter curvas e valores de cv satisfatórios. Dentre os

critérios da literatura comentados por Moura et al. (2006), destacam-se:

38

• Wissa et al. (1971) apresentaram um critério que objetiva a determinação de

uma poropressão na base (ub) que permita a obtenção de curvas εv versus σ`v

e o cálculo de cv. Este critério, no entanto, acarreta em velocidades de

deslocamento bastante reduzidas para argilas muito plásticas. A velocidade a

ser adotada deve resultar na razão ub/σ`v dentro da faixa de 2% e 5%;

• Armours e Drnevich (1986) apresentaram uma equação para a determinação

da velocidade. O valor máximo admissível da razão ub/σ`v deve ser de 40% a

50%;

• Smith e Walhs (1969) definiram que o valor máximo da razão ub/σ`v deve ser

de 50%.

Teixeira (2011) ressalta como desvantagem deste tipo de ensaio a dificuldade

da determinação da tensão de pré-adensamento, pois observa-se que quanto maior

é a velocidade de realização do ensaio, maior parece ser a tensão de pré-

adensamento.

1.1.5 Ensaios de Campo

As informações obtidas nos ensaios de campo, em geral, são a base dos

projetos de Geotecnia. Estes ensaios permitem a obtenção de parâmetros, a

caracterização e o reconhecimento da estratigrafia dos solos, seja diretamente, ou a

partir de correlações empíricas.

Os ensaios de campo apresentam vantagens em relação aos ensaios

laboratoriais. Dentre elas, citam-se a diminuição da ocorrência de perturbações

causadas pela variação do estado de tensões durante as operações de coleta,

transporte e manuseio das amostras; a possibilidade de se ensaiar grandes volumes

de solo, in situ; além de permitirem a obtenção de medições contínuas dos

parâmetros geotécnicos com a profundidade.

Schnaid (2000) apresenta um resumo dos principais ensaios de campo e suas

aplicações (Tabela 1), a fim de orientar o engenheiro no que tange à escolha do tipo

39

de ensaio. Interpretam-se as classificações de aplicabilidade A, B, C e I,

respectivamente, como: alta, moderada, baixa e inexistente.

Tabela 1 – Principais ensaios de campo e seus respe ctivos graus de aplicabilidade

(Lunne et al., 1997b – Adaptado de Schnaid, 2000)

Tipo de Solo Perfil u ϕ' Dr mv Cv k OCR Su G0 σh σ-ε

Dinâmico C B I C C I I I C C C I I

Mecânico B A/B I C B C I I C C C C I

Elétrico (CPT) B A I C A/B C I I B B B B/C I

Piezocone (CPTU) A A A B A/B B A/B B B B B B/C C

Sísmico (SCPT/SCPTU) A A A B A/B B A/B B B A/B A B B

Dilatômetro (DMT) B A C B C B I I B B B B C

Standard Penetration Test (SPT) A B I C B I I I C C C I I

Resistividade B B I B A C I I I C I I I

Pré-furo (PBP) B B I C C B C I C B B C C

Auto-perfurante (SBP) B B A B B B A B B B A A/B A/B

Cone-pressiômetro (CPMT) B B I C C C C I C B A C C

Palheta B C I I I I I I B/C A I I B

Ensaio de Placa C I I C B B C C B B A C B

Placa Helicoidal C C I C B B C C B B A C I

Permeabilidade C I A I I I B A I I I I I

Ruptura Hidráulica I I B I I I C C I I I B I

Sísmico C C I I I I I I B I A I I

Out

ros

Parâmetros

Pen

etrô

met

roP

ress

iôm

etro

Grupo EquipamentoIdentificação

A seguir, serão abordados os ensaios de campo mais utilizados na obtenção

de parâmetros geotécnicos.

1.1.5.1 Ensaios de Cone (CPT)

O ensaio de cone (CPT) consiste, basicamente, na penetração/cravação

estática e vertical de uma haste de ponteira cônica em um terreno, onde se realizam

as medições da resistência de ponta (qc) e do atrito lateral (fs) que ocorrem na

interface entre o equipamento e o solo. A partir da correlação destas medidas

fornecidas pelo ensaio, obtém-se o parâmetro denominado Razão de Atrito (Rf),

dado por:

40

c

sf q

fR =

(9)

Os boletins de ensaios CPT fornecem gráficos de qc, fs e Rf em função da

profundidade.

Este ensaio se subdivide em 2 (dois) tipos, basicamente: o ensaio de cone

com penetrômetro mecânico e o ensaio de cone elétrico. Este último tipo de ensaio

permite a medição contínua da variação da resistência de ponta com a

profundidade, além de possuir extensômetros elétricos de resistência para medir as

deformações do equipamento na etapa de cravação.

É importante ressaltar que os estudos iniciais sobre ensaios de cone foram

realizados em 1930, por Terzaghi (Árabe,1995). No Brasil, o ensaio de cone

começou a ser utilizado, porém de forma ainda restrita, no final da década de 1950

Schnaid (2000).

1.1.5.2 Ensaios de Piezocone (CPTU)

Este ensaio consiste, basicamente, em uma evolução do ensaio de cone

(CPT), incorporando a medição da poropressão e os elementos piezométricos a um

conepenetrômetro padrão (Robertson e Campanella, 1983).

O registro da poropressão é feito através de um filtro (elemento poroso), do

transdutor de pressão, das conexões e da cavidade do transdutor. A cravação do

equipamento para a realização de um ensaio CPTU pode utilizar o mesmo sistema

para a realização do ensaio de cone elétrico (CPT).

No ensaio CPTU, são medidos o atrito lateral (fs), a resistência de ponta (qc) e

a poropressão (u).

Diversos parâmetros geotécnicos podem ser estimados ou obtidos por meio

de correlações com resultados de ensaios, sejam laboratoriais ou de campo. Por

exemplo, em solos argilosos, é possível obter parâmetros como a razão de pré-

adensamento (RPA), a resistência ao cisalhamento não-drenada (Su), o coeficiente

de empuxo lateral no repouso (ko), o coeficiente de adensamento vertical (cv),

coeficiente de adensamento horizontal (ch), o coeficiente de permeabilidade (k),

entre outros.

41

As principais vantagens do CPTU são (Robertson e Campanella, 1983): a

identificação mais apurada da estratigrafia do solo, a melhor obtenção dos

parâmetros geotécnicos e a estimativa do valor de cv através do tempo de

dissipação das poropressões.

1.1.5.3 Ensaio SPT (Standard Penetration Test)

O SPT (Standard Penetration Test) é um ensaio que utiliza métodos diretos,

sendo uma importante ferramenta de investigação da estratigrafia dos subsolos. Por

ser economicamente viável, este ensaio é bastante utilizado no Brasil na previsão de

recalques, projetos de fundações, entre outros.

Este ensaio permite ainda a obtenção de parâmetros geotécnicos através de

correlações. Em solos granulares, por exemplo, pode-se obter a estimativa de

densidade relativa (Dr) e o ângulo de atrito efetivo do solo (ϕ’). Em solos coesivos,

por exemplo, em argilas pré-adensadas pode-se correlacionar a resistência não-

drenada (Su) e o valor de SPT (NSPT). Ressalta-se que as relações entre Su e NSPT

não devem ser utilizadas para solos moles (NSPT <5) devido à falta de

representatividade dos valores de NSPT medidos nos ensaios (Schnaid, 2000). A

Tabela 1 mostra também a aplicabilidade do ensaio SPT e alguns dos parâmetros

que podem ser obtidos. Vale ressaltar, também, a possibilidade de correlacionar o

valor de NSPT com o módulo de deformabilidade dos solos.

O ensaio SPT consiste em uma medida de resistência dinâmica conjugada a

uma sondagem de simples reconhecimento. O sistema é composto por um trépano

de lavagem (ferramenta de escavação), onde a perfuração é obtida por tradagem e

circulação de água. As amostras do solo são extraídas, a cada metro de

profundidade, através de um amostrador padrão. A cravação deste amostrador é

realizada por meio da queda de um peso de 65 kg, a uma altura de 75 cm. O valor

NSPT é o número de golpes necessário para fazer o amostrador penetrar 30 cm, após

a cravação inicial de 15 cm (Schnaid, 2000). Ressalta-se a importância da correta

execução do ensaio, utilizando-se, ainda, equipamentos em bom estado de

conservação, a fim de se obter bons resultados, sem interferências externas que

42

atrapalhem a investigação do solo. A normalização brasileira do ensaio SPT é

encontrada na NBR 6.484/1980.

A Tabela 2 apresenta a classificação da consistência/compacidade dos solos

em função do índice de resistência à penetração (NSPT), segundo a NBR 7.250/1982.

Tabela 2 – Classificação dos solos, de acordo com o índice de resistência à

penetração (NBR 7.250/1982)

Solo Índice de resistencia à penetração Designação

Argila e Silte Argiloso

< 2 muito mole

3 - 5 mole

6 - 10 média

11 - 19 rija

> 19 dura

Areia e Silte Arenoso

< 4 fofa

5 - 8 pouco compacta

9 - 18 medianamente compacta

19 - 40 compacta

> 40 muito compacta

Segundo Schnaid (2000), os ensaios SPT apresentam algumas limitações

relacionadas às influências que este sofre em função do tipo de martelo, ou da

energia transferida ao amostrador durante a cravação, que pode ser um pouco

distinta da energia de queda livre teórica. Diante destas limitações, recomenda-se a

necessidade de correção dos valores medidos de NSPT, a fim de se obter estimativas

de parâmetros geotécnicos do solo. A fórmula de correção é dada por:

60,060

APLICADAENERGIANN SPT ×=

(10)

43

O fator N60 é o número de golpes de padrão americano, com energia liberada

na ordem de 60% da energia teórica. A prática internacional sugere normalizar o

número de golpes, baseando-se neste padrão americano.

Velloso e Lopes (1996) recomendam efetuar a majoração do valor de NSPT

obtido através de sondagem brasileira em 10% a 20%, antes de utilizar correlações

formuladas nos E.U.A.

1.2 Métodos Gráficos

1.2.1 Método de Asaoka (1978)

O método de Asaoka (1978) é um método que se utiliza de um processo

gráfico, elaborado com o objetivo de estimar os recalques totais e o coeficiente de

consolidação in situ (cv), a partir de informações de campo, obtidas pelos registros

das placas de recalque instaladas nos aterros instrumentados. Este método pode ser

estendido para casos de construção de aterros em etapas ou para incorporação da

parcela de compressão secundária.

Os registros de recalque de campo são inseridos em um gráfico de recalque

versus tempo, em escala aritmética (Figura 6.a). A escala de tempo é dividida em

intervalos constantes, sendo aconselháveis intervalos entre 15 e 100 dias (Ortigão,

1995).

Em seguida constrói-se um segundo gráfico (Figura 6.b) representando os

recalques ρi (nos tempos ti) versus os recalques ρi-1 (nos tempos ti-1). Traça-se uma

reta interpolando os pontos deste segundo gráfico. Desenha-se uma reta com 45°

tendo origem no ponto (0,0), que intercepta a reta interpolada. Desta forma, obtém-

se cv a partir da relação (Ortigão,1995):

t.12ln.H.5

c 12d

v ∆β=

(11)

44

Sendo: Hd = distância de drenagem;

∆t = intervalo de tempo;

β1 = inclinação da reta de Asaoka.

(a) Gráfico de recalque versus tempo

(b) Obtenção do recalque final

Figura 6 - Método de Asaoka (Ortigão, 1995).

É importante ressaltar, ainda, a modificação do método de Asaoka (1978)

proposta por Magnan e Deroy (1980), elaborada com a finalidade de se obter, além

dos valores de recalque final e coeficiente de adensamento vertical, o valor do

coeficiente de adensamento horizontal.

Para adensamento com drenagem radial, se utiliza a seguinte formulação:

tln

).n(F.8d

c 12e

h ∆β−=

(12)

Sendo:

Hd = distância de drenagem;

45


β1 = inclinação da reta de Asaoka;

F(n) = ln (n) – 0,75;

n = razão entre o diâmetro de influência do dreno (de) e o diâmetro do dreno (dw).

de = diâmetro de influência do dreno, onde:

de = 1,13 x s (para a área quadrangular);

de = 1,05 x s (para a área triangular);

s = espaçamento entre drenos.

Para obtenção de drenagem combinada (Nacci e Schnaid, 2001), utiliza-se a

expressão:

⋅⋅−

∆⋅−⋅⋅=

21

2

4

ln

8

)(

d

veh H

c

t

nFdc

πβ (13)

Onde:

Hd = distância de drenagem;


F(n) = função da razão do espaçamento entre drenos n=de/dw (F(n) = ln(n)-0,75);


β1 = inclinação da reta de Asaoka;

dw = diâmetro equivalente do dreno vertical pré-fabricado, onde:

dw = π

)(2

ba +⋅ ;

de = diâmetro de influência do dreno, onde:

de = 1,13.s (para a área quadrangular);

de = 1,05.s (para a área triangular);

s = espaçamento entre drenos.

Almeida (1996) sugere que são necessários registros de placas de recalque

com magnitudes de, pelo menos, 60% do valor de recalque final, a fim de se utilizar

o Método de Asaoka com segurança. Magnan e Mieussem, (1980) também afirmam

que este método fornece previsões satisfatórias, desde que o grau de adensamento

46

alcançado seja superior a 60%. Ressalta-se que o método de Asaoka é

recomendado para uma condição mínima de 60% de dissipação do excesso de

poropressão gerado pelo carregamento (Asaoka, 1978).

Nacci e Schnaid (2001) relatam que o método de Asaoka (1978) utilizado para

a estimativa do valor de recalque final estimado a partir do registro das leituras de

placa e a modificação deste método por Magnan e Deroy (1980) para a retroanálise

de parâmetros de adensamento são em geral satisfatórios para a análise de aterros

sobre solos moles. A simplicidade de aplicação dos métodos é considerada

vantajosa. As condições de aplicação do método devem ser criteriosamente

observadas a fim de garantir sua aplicabilidade e confiabilidade. Os autores

ressaltam ainda que, em processo de adensamento de camadas nas quais se

utilizavam drenos verticais, o adensamento secundário exerce pouca influência na

estimativa do recalque final por Asaoka, sendo o valor obtido correspondente ao

adensamento primário.

1.2.2 Método de Orleach (1983)

O método de Orleach (1983) consiste em um processo gráfico que

fundamenta-se tanto na teoria de Terzaghi, para adensamento vertical, quanto na

teoria de Barron (1948), para adensamento radial ou horizontal, com o objetivo de se

obter os coeficientes de adensamento horizontal e vertical a partir de dados de

campo (Almeida, 1996).

Para a realização deste processo gráfico, traça-se um gráfico do excesso de

poropressão (escala semi-log) no tempo (Figura 7). Ajusta-se uma reta pelos pontos

do gráfico e obtém-se o ângulo α1, que corresponde à inclinação da reta traçada.

Os valores dos coeficientes de adensamento vertical e horizontal (cv e ch) são

dados a partir das formulações:

21

2d

v

.H.4c

πα=

(14)

47

12eh .

8)n(f

.dc α

= (15)

12

2

1

1

ln

tt

u

u

−=α

(16)

Sendo:


Hd = distância máxima de drenagem;

α1 =inclinação da reta em ln (u) versus tempo;

t1 e t2 = tempos relativos a leituras de lnu1e lnu2;

de = diâmetro de influência do dreno;

f(n) = ln (n) – 0,75;

n = razão entre o diâmetro de influência do dreno (de) e o diâmetro do dreno (dw).

Figura 7 – Gráfico do Método de Orleach

48

1.2.3 Método de Casagrande

O método do Prof. Casagrande é bastante utilizado, tanto no Brasil, quanto

em outros países, na obtenção do valor da tensão efetiva de pré-adensamento

(σ`vm).

Sabendo-se da dificuldade de se determinar a tensão efetiva de pré-

adensamento com precisão, os métodos empíricos permitem estimar o valor mais

provável ou a ordem de grandeza desta referida tensão (Sousa Pinto, 2002).

O processo gráfico (Figura 8) se dá pela seguinte maneira: dado o gráfico de

tensão vertical x índice de vazios, traça-se uma reta horizontal no ponto de maior

curvatura e uma tangente à curva. Depois, traça-se uma bissetriz do ângulo formado

pelas duas retas. Em seguida, traça-se o prolongamento da reta virgem até

interceptar a referida bissetriz. A leitura da abscissa deste ponto de interseção

determina a tensão efetiva de pré-adensamento (σ`vm) (Caputo, 1988).

Figura 8 - Método de Casagrande (Souza Pinto, 2002)

49

1.2.4 Método de Pacheco e Silva

O método do engenheiro Pacheco e Silva é utilizado para a obtenção do valor

da tensão efetiva de pré-adensamento (σ`vm). Inicialmente, traça-se uma reta

horizontal correspondente ao índice de vazios inicial da amostra. Prolonga-se a reta

virgem até interceptar com a reta horizontal anteriormente citada. Traça-se um

segmento vertical partindo do ponto de interseção até interceptar a curva de

adensamento da amostra. A partir deste último ponto interceptado, traça-se um novo

segmento horizontal que deverá interceptar o prolongamento da reta virgem. Esta

última interseção corresponde ao valor da tensão efetiva de pré-adensamento (σ`vm).

Figura 9 – Método de Pacheco e Silva (Adaptado de Pacheco, 2010)

1.3 Influência da Qualidade das Amostras

Nos ensaios, a utilização de amostras de melhor qualidade é fundamental na

obtenção de parâmetros geotécnicos mais confiáveis e satisfatórios.

Durante o processo de coleta, introdução dos instrumentos, transporte,

manuseio e preparação do ensaio, a amostra pode sofrer algumas mudanças em

50

seu estado de tensões, ou seja, alterações significativas na condição inicial à qual

esta amostra estava submetida. Este fenômeno é conhecido como amolgamento.

Cavalcante et al. (2007) em seu trabalho sobre os Campos Experimentais

Brasileiros, relataram que a cravação de estacas causam amolgamento do solo e,

provavelmente, um aumento das poropressões, ao analisar os trabalhos referentes

ao Campo Experimental da UFPE, em Recife.

A qualidade das amostras se torna fundamental na caracterização dos solos,

principalmente, quando se trata de solos argilosos, pois refletirá diretamente na

qualidade dos resultados e dos parâmetros obtidos através de ensaios edométricos,

afetando também a previsão dos recalques. Ocorrerá a redução do valor estimado

da tensão efetiva de pré-adensamento (σ`vm). O trecho de maior curvatura da curva

e x log σ`v torna-se menos acentuado, dificultando a estimativa de σ`vm.

A baixa qualidade da amostragem pode ser refletida na redução do índice de

vazios para um valor de tensão de adensamento; na dificuldade da definição do

ponto de menor curvatura para a determinação da tensão vertical de pré-

adensamento; na diminuição do valor da tensão de pré-adensamento pelo método

de Casagrande; no aumento da compressibilidade na região de recompressão e

decréscimo na região de compressão virgem (Coutinho et al., 1998). Qualquer que

seja a tensão vertical efetiva, o índice de vazios é menor para a amostra de

qualidade inferior.

Diversos autores apresentaram propostas para a classificação da qualidade

das amostras. Nos itens subsequentes, serão discutidas algumas classificações

propostas na literatura.

1.3.1 Lunne et al. (1997a)

Lunne et al. (1997a) apresentaram um critério de classificação das amostras

em relação ao seu nível de amolgamento. As amostras são classificadas de acordo

com a razão de pré-adensamento do solo (RPA ou OCR – Over Consolidation Ratio)

e com o valor da razão ∆e/eo, onde ∆e corresponde a diferença entre o índice de

vazios inicial da amostra (eo) e o índice de vazios correspondente ao nível de tensão

51

efetiva vertical de campo (eσ’vo). Este critério define faixas classificatórias, conforme

apresentado na Tabela 3.

Tabela 3 – Classificação da qualidade das amostras - Lunne et al. (1997a)

OCR ∆e / eo

Excelente - Muito Boa Boa - Regular Ruim Muito Ruim

1 - 2 < 0,04 0,04 - 0,07 0,07 - 0,14 > 0,14

2 - 4 < 0,03 0,03 - 0,05 0,05 - 0,10 > 0,10

Pode-se observar que as amostras de má qualidade, ou seja, que apresentam

maior amolgamento, apresentam valores de ∆e/eo maiores. Segundo Lima (2007),

esta classificação de qualidade das amostras também foi apresentada por Lunne et

al. (1997a) em relação à deformação axial no nível de tensão inicial de campo (εvo),

sendo necessário multiplicar o valor de (∆e/eo) pela expressão eo/(1+eo).

1.3.2 Coutinho et al (2001)

Os trabalhos de Coutinho et. al (1998 e 2001) apresentam uma proposta mais

branda que a de Lunne et al.(1997a), fornecendo uma faixa de transição (entre a

classificação regular e pobre), quando se trata de solos brasileiros. Tal critério está

apresentado na Tabela 4.

Tabela 4 – Classificação da qualidade das amostras - Coutinho et al., 2001 (adaptado

de Teixeira, 2011)

OCR ∆e / eo

Excelente - Muito Boa Boa Regular Transição Pobre Muito

Pobre

1 - 2 < 0,04 0,04 - 0,055 0,055 - 0,07 0,07 - 0,105 0,105 - 0,14 > 0,14

2 - 4 < 0,03 0,03 - 0,04 0,04 - 0,05 0,05 - 0,075 0,075 - 0,10 > 0,10

52

1.3.3 Oliveira (2002)

Oliveira (2002) em seu trabalho denominado “A Influência da Qualidade da

Amostra no Comportamento Tensão-Deformação-Resistência de Argilas Moles”

expôs um critério de classificação das amostras, conforme a Tabela 5.

Tabela 5 – Classificação da qualidade das amostras - Oliveira (2002)

Classificação ∆e / eo Muito Boa - Excelente < 0,05

Boa - Regular (aceitável) 0,05 - 0,08 Ruim 0,08 - 0,14

Muito Ruim > 0,14

1.3.4 Correia e Lacerda (1982)

Segundo Almeida et al. (2005), os autores Correia e Lacerda (1982) fizeram

uso do conceito de compressibilidade volumétrica (mv), para definir a qualidade de

amostragem. A curva de mv versus σ’v de uma amostra de boa qualidade apresenta

uma mudança acentuada no valor de mv na região da tensão de pré-adensamento

(Figura 10). Nas amostras muito amolgadas, esta mudança é quase imperceptível e

a curva é praticamente contínua. Os autores sugerem ainda que é possível admitir

que a tensão de pré-adensamento se situe no intervalo de mudança brusca.

53

Figura 10 – Efeito do amolgamento na curva m v versus σ’v (Correia e Lacerda, 1982 –

Adaptado de Almeida et al., 2005)

1.4 Estudo dos Parâmetros Geotécnicos de Solos Comp ressíveis na Baixada

Fluminense

O traçado da rodovia do Arco Metropolitano do Rio de Janeiro se insere,

quase em sua totalidade, na região da Baixada Fluminense. Esta região foi

amplamente estudada por diversos autores, e continua sendo objeto de estudo de

várias pesquisas, principalmente aquelas relacionadas ao conhecimento dos

parâmetros geotécnicos das argilas moles.

Marques et al. (2008) analisaram a caracterização geotécnica de um depósito

de solo compressível em Itaguaí (RJ) com a finalidade de definir parâmetros e

modelos, para a proposição de soluções de estabilização de aterros. Foram

discutidos os resultados de ensaios de campo (SPT, ensaio de palheta e piezocone)

54

e laboratório (caracterização, ensaios triaxiais e edométricos), tendo como foco 2

estações de investigações, denominadas “Alstom” e “Stockyard”, nas quais foram

realizadas, respectivamente, 7 e 6 verticais de investigações.

Nestas áreas, foram detectadas espessuras de argila mole variando de 7 m a

14 m, podendo haver ainda a ocorrência de lentes de areia de espessuras variáveis

em alguns setores estudados (de 0,3 m a 4,3 m).

Os resultados apresentados para as 2 áreas forneceram os seguintes

parâmetros: densidade específica das argilas (Gs) variando entre 2,39 e 2,73, índice

de vazios (eo) entre 2,5 e 4,2 e valores de razão de compressão CR = Cc /(1+eo)

variando de 0,24 até 0,50. Ressalta-se ainda que houve ocorrência de argilas silto-

arenosas com índice de vazios (eo) inferior a 1,5, mas que também foram menos

compressíveis, com valores de razão de compressão (CR) inferiores a 0,2. Os

valores dos coeficientes de adensamento vertical (cv) obtidos através dos ensaios

edométricos e de piezocone se apresentaram em uma faixa variando de 8 x 10-9 m²/s

a 1,1 x 10-6 m²/s.

Marques et al. (2008) forneceram, também, valores de índice de vazios (eo) e

de índice de compressibilidade (Cc) em função da profundidade para 2 (duas)

verticais de investigações denominadas BH13 e B308 (Figura 11 e Figura 12), além

de valores de coeficiente de adensamento vertical (cv), obtidos por ensaios de

adensamento e piezocone, como mostra a Figura 13. Tais valores serão

confrontados com outros dados obtidos por demais autores para a região em estudo.

Futai et al. (2008) resumem valores de propriedades geotécnicas das argilas

do Rio de Janeiro, pesquisadas por diversos autores para a região de Sarapuí

(Lacerda et al., 1977; Ortigão, 1980; Almeida & Marques, 2002). Os autores

destacam faixas de valores de índice de vazios inicial (eo) de 3,71 ± 0,57, e ângulo

de atrito efetivo (φ’) entre 25o e 30o.

Almeida et al. (2005) estudaram as características geotécnicas dos depósitos

de argila mole de Sarapuí, com base em ensaios de campo e de laboratório

realizados para esta região por diversos autores (Ortigão, 1975 e 1980; Coutinho,

1976; Duarte, 1977; Collet 1978; Vieira 1988; Barbosa, 1990 e Lima, 1993). Os

estudos mostraram que o índice de vazios inicial das amostras (eo) diminui com a

profundidade de 4,9 a 2,5 e que o peso específico (γ) varia de 12,5 a 14,5 kN/m³.

55

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

0 1 2 3 4 5

Pro

fund

idad

e (m

)

eo

Vertical BH13

Vertical B308

Figura 11 – Índice de vazios inicial (e o) em função da profundidade (Adaptado de

Marques et al., 2008)

Figura 12 – Índice de compressibilidade (C c) em função da profundidade (Adaptado de

Marques et al., 2008)

Almeida et al. (2005) apresentam, ainda, valores de índice de

compressibilidade (Cc) variáveis de 1,3 a 3,2, e um valor médio da razão de

compressão (CR) de 0,41 (considerado alto).

56

Figura 13 – Coeficiente de adensamento vertical (c v) em função da profundidade

(Adaptado de Marques et al., 2008)

A Figura 14 a Figura 17 apresentam as faixas de valores de índice de vazios

inicial (eo), índice de compressão (Cc) e coeficiente de adensamento vertical (cv)

obtidas pelos diversos autores na literatura, juntamente com os valores obtidos nos

ensaios executados durante a fase de projeto do Arco Metropolitano do Rio de

Janeiro (Antunes et al., 2011b).

Os valores de índice de vazios inicial (eo) concentraram-se na faixa de 2,5 a

5,0 (Figura 14), mostrando uma tendência de decréscimo com a profundidade. No

projeto, os valores de eo concentraram-se na faixa de 2,23 a 4,91, com apenas

algumas amostras com valores superiores.

Segundo Almeida et al. (2005), da análise de 63 ensaios edométricos

executados por Ortigão (1980), observou-se que o valor médio de ∆e/eo foi de 0,033

e apenas 16% das amostras apresentaram valores maiores que 0,04, para as argilas

de Sarapuí (Baixada Fluminense). Tal observação mostra a confiabilidade dos

resultados apresentados por Ortigão (1980).

57

Com relação ao índice de compressibilidade (Cc), observa-se uma grande

dispersão de valores para a região em estudo (Figura 15), com uma maior

concentração de valores entre 1,5 e 2,5.

Figura 14 – Variação de e 0 em função da profundidade

58

Figura 15 – Variação de C c em função da profundidade

A Figura 16 mostra a variação do coeficiente de adensamento vertical (cv)

com a profundidade, obtido na literatura. Pode-se observar que cv varia entre 1 x 10-8

m2/s e 2 x 10-7 m2/s, com uma maior concentração da ordem de 3 x 10-8 m2/s.

Na Figura 17 são fornecidas as faixas de valores de cv estudadas por diversos

autores, para a Região da Baixada Fluminense, confirmando a variação de cv entre 1

x 10-8 m2/s e 2 x 10-7 m2/s.

59

Figura 16 – Variação de c v em função da profundidade

Figura 17 – Faixas de valores de coeficiente de ade nsamento vertical (c v)

A Tabela 6 apresenta os valores de coeficiente de permeabilidade (k)

pesquisados na literatura para a região em estudo. Os resultados apresentados

mostram a grande variabilidade obtida pelos diferentes autores para o coeficiente de

permeabilidade (k) da argila mole. A faixa de variação situa-se entre 4,32 x 10-6

60

m/dia a 5,36 x 10-3 m/dia, com um valor médio de 2,70 x 10-3 m/dia. Os ensaios de

projeto reportam a uma faixa de k de, aproximadamente, 1,7 x 10-4 m/dia a 1,7 x 10-3

m/dia (Antunes et al., 2011a).

Tabela 6 - Valores de permeabilidade reportados na literatura e definidos no projeto

Referência k

(m/dia)

Sayão (1980) 8,64 x 10-5 a 3,02 x 10-3

Gerscovich (1983) 8,64 x 10-5 a 5,36 x 10-3

DNER / IPR (1998) 3,83 x 10-5 a 1,15 x 10-3

Projeto Executivo - Arco Metropolitano – Lote 1 1,70 x 10-4 a 1,70 x 10-3

Coutinho (1976) e Duarte (1977) 1,728 x 10-4 a 4,32 x 10-4

Feijó (1991) 4,32 x 10-6 a 1,73 x 10-3

Os valores obtidos na literatura para a razão de compressão (CR) para a

região da Baixada Fluminense estão apresentados na Figura 18. Os valores

determinados na fase de projeto do Arco Metropolitano situaram-se entre 0,2 a 0,3.

De um modo geral, os valores definidos por outros autores mostraram-se superiores,

com um valor médio da ordem de 0,4.

Figura 18 – Faixas de valores de CR (Adaptado de Li ma, 2007)

61

1.5 Considerações Finais

O presente capítulo introduziu elementos teóricos e práticos referentes ao

tema objeto do trabalho em tela. Tais abordagens são fundamentais para a

compreensão do estudo do comportamento de aterros instrumentados, bem como

para a adequada avaliação da magnitude dos recalques ao longo do tempo.

Diversas pesquisas e estudos realizados por pesquisadores em campos

experimentais no Brasil, além de investigações e experiências ocorridas no

quotidiano da engenharia geotécnica têm contribuído, constantemente, no

conhecimento de diferentes perfis geológico-geotécnicos das mais diversas regiões.

A boa qualidade de uma amostragem se torna fundamental na obtenção de

parâmetros que representem com maior fidelidade as condições reais de campo,

minimizando as incertezas, antes e durante a fase de execução de obras e

intervenções geotécnicas. Sendo assim, se faz necessário evitar o fenômeno de

amolgamento das amostras, como mencionado no item 1.2.

22020

2 ARCO METROPOLITANO DO RIO DE JANEIRO – CARACTERI ZAÇÃO DOS

ASPECTOS DE INTERESSE DA ÁREA EM ESTUDO

O presente capítulo tem como objetivo apresentar um panorama global dos

aterros que compõem as obras do Arco Metropolitano do Estado do Rio de Janeiro.

Serão relatados, de forma objetiva, aspectos gerais referentes ao empreendimento,

aos aterros instrumentados, à delimitação da área de estudo e às soluções de

projeto geotécnico.

Dada a magnitude da obra e a presença de espessas camadas de solo de

fundação bastante compressíveis e com baixa resistência, os aterros foram

instrumentados com medidores de recalques tipo placa e inclinômetros, instalados

em diferentes estações de monitoramento, com o objetivo de acompanhar e avaliar a

evolução dos recalques e os deslocamentos horizontais dos aterros durante o

processo construtivo.

2.1 Caracterização e Delimitação da Área de Estudo

2.1.1 Considerações Gerais

O Arco Metropolitano do Rio de Janeiro constitui uma das principais obras do

Programa de Aceleração do Crescimento (PAC).

Trata-se da construção de uma rodovia (BR 493/RJ) de aproximadamente

145 km de extensão, que interligará 8 (oito) municípios do Estado do Rio de Janeiro,

sendo eles: Itaboraí, Guapimirim, Magé, Duque de Caxias, Nova Iguaçu, Japeri,

Seropédica e Itaguaí.

O Arco Metropolitano possibilitará o surgimento de melhorias para todo o

entorno, tais como a desobstrução no tráfego das principais vias e rodovias

adjacentes, além de permitir o crescimento de regiões que ainda são

economicamente pouco expressivas.

63

A rodovia encontra-se em fase de execução e engloba diversas atividades.

Dentre elas, contemplam-se a execução de intervenções e obras de drenagem,

terraplanagem, obras de arte especiais e correntes. Trata-se de um empreendimento

de grande porte, que abrange diversos segmentos da engenharia.

Segundo informações pesquisadas, as intervenções e obras destinadas à

realização do Arco Rodoviário foram divididas em 4 (quatro) segmentos, como

mostra a Figura 19:

• Segmento A: consiste no segmento da BR - 493 (Rodovia de Contorno da

Baía de Guanabara) e possui a extensão aproximada de 25 km;

• Segmento B: consiste no segmento da BR - 101 (Sul) – Rodovia Rio – Santos

e possui a extensão aproximada de 22 km;

• Segmento C: consiste no segmento da BR - 493 / RJ 109 e possui a extensão

total de 70,9 km. (Responsável: Governo do Estado do Rio de Janeiro);

• Segmento D: consiste no segmento da BR - 116 (Norte) – Rodovia Rio –

Teresópolis e possui a extensão aproximada de 22 km.

Figura 19 – Traçado do Arco Metropolitano do Rio de Janeiro (Adaptado de material

da Secretaria de Obras – Governo do Estado do Rio d e Janeiro)

64

A obra do segmento C foi dividida em 4 (quatro) lotes e está sendo executada

por um Consórcio que envolve 8 (oito) Construtoras, sendo elas: Odebrecht,

Andrade Gutierrez, Carioca, Queiroz Galvão, OAS, Camargo Corrêa, Delta e

Oriente.

Segundo informações de Projeto, as extensões de cada lote e seus referidos

pontos (iniciais e finais) são:

• Lote 1: km 48,5 ao km 63. Extensão: 14,5 km;

• Lote 2: km 63,0 ao km 82,6. Extensão: 19,6 km;

• Lote 3: km 82,6 ao km 99,5. Extensão: 16,9 km;

• Lote 4: km 99,5 ao km 119,4. Extensão: 19,9 km.

O traçado do empreendimento corta uma série de trechos que apresentam a

presença de camadas expressivas de argila orgânica mole. Ressalta-se que a

construção em terrenos constituídos de solos compressíveis apresenta situações

bastante complexas que demandam soluções criteriosas e uma série de dificuldades

relacionadas à previsão da magnitude dos recalques. Sendo assim, os aterros que

compõem o Arco Metropolitano foram monitorados constantemente, com o auxílio de

placas de recalque e inclinômetros, de forma a acompanhar a evolução gradual dos

recalques e movimentos horizontais ao longo do tempo, bem como o lançamento

das camadas de aterro, durante o período construtivo.

O presente trabalho tem como foco o estudo dos aterros instrumentados do

Lote 1 (inserido no Segmento C) do Arco Metropolitano do Rio de Janeiro. A Figura

20 mostra o traçado do empreendimento, elucidando o trecho do lote supracitado.

Tal região foi escolhida, em função da presença mais relevante de depósitos de

argila mole, além da possibilidade de realização dos estudos para este segmento ter

sido subsidiada pela Portaria Conjunta DER-RJ/UERJ Nº01 de 01 de Maio de 2010,

na qual a mestranda autora do presente trabalho realizou extensão universitária.

Vale ressaltar que o traçado do SETOR C se inicia na interseção entre a BR-

040 (Rio – Juiz de Fora) e o ramo norte da BR-116 (para Magé), no município de

Duque de Caxias, finalizando no município de Itaguaí.

65

Figura 20 – Traçado do Segmento C – Lote 1 - Arco M etropolitano do Rio de Janeiro

2.1.2 Localização do Segmento em Estudo

O traçado do segmento C, que compreende os Lotes de 1 a 4, tem início na

interseção entre a BR-040 e o ramo norte da BR-116 (sentido Magé), no município

de Duque de Caxias. A partir daí, o traçado prossegue, até interceptar a RJ-111 ao

sul da Vila de Cava. O traçado prossegue na direção oeste, paralelo ao ramal de

Japeri do Trem Metropolitano da Supervia, cruzando as rodovias RJ-119 e RJ-093,

entre o centro de Japeri e Engenheiro Pedreira. Desse ponto em diante, atravessa o

Rio Guandu, adentrando o município de Seropédica, seguindo até a interseção com

a BR-116 (Sul). Em seguida cruza a BR-465, antiga Rio – São Paulo, nas

proximidades da Floresta Nacional Mário Xavier.

Deste ponto, o traçado se desenvolve na direção sudoeste, atravessando,

pela parte oeste, o Município de Seropédica e transpondo o Rio Piranema.

Prosseguindo na mesma direção atravessando a região de Chapecó, já na divisa

com o município de Itaguaí, o traçado transpõe o Córrego Eufrásia e o Rio

Mazomba, infletindo para sul. Corre paralelo à encosta da Serra da Mazomba, em

seu trecho final, atravessando o Canal Santo Antônio e o Rio Mazomba e cruzando

a rodovia BR-101 já na altura do acesso ao Porto de Itaguaí.

66

2.2 Concepções do Projeto Geotécnico para os Trech os Instrumentados com

a Presença de Solos Compressíveis

O projeto geotécnico da região em estudo foi desenvolvido pelo Consórcio

CONCREMAT Engenharia e Tecnologia S/A – TECNOSOLO Engenharia S/A,

segundo Normas, Especificações e Instruções de Serviço em vigor no DNIT e

FUNDERJ.

Diversos estudos, que consistiam em investigações geotécnicas, análises e

interpretação de resultados, análises de recalque e estabilidade dos aterros e de

taludes de corte, subsidiaram a especificação do processo construtivo e a

concepção de soluções para os taludes de cortes e aterros, fundações, obras de

arte especiais e correntes, entre outros.

As soluções indicadas no Projeto Geotécnico para a execução dos aterros

sobre solos moles consistiram basicamente em 3 tipos: trechos com remoção de

solos moles, trecho de aterro reforçado com bermas e trecho de aterro reforçado

sobre drenos, construído em etapas e bermas. Para os trechos onde as sondagens

de projeto não identificaram a presença de solos moles, foram previstas soluções de

aterros convencionais e/ou trechos sem a necessidade de intervenção. As soluções

para aterros executados sobre solos compressíveis são brevemente descritas a

seguir.

• Trechos com remoção de solos moles

Nos trechos onde as investigações geotécnicas identificaram a ocorrência de

camadas argilosas muito moles, com espessuras menores ou iguais a 3,0 m, a

solução indicada foi a remoção da camada compressível e posterior substituição

com material arenoso ou pó de pedra, como mostra a Figura 21.

67

Figura 21 - Aterros com Remoção de Solos Moles (Pro jeto Arco Metropolitano do Rio

de Janeiro)

• Trechos de aterro reforçado sobre drenos, construíd o em etapas e

associado a bermas

Nos trechos onde as investigações de campo revelaram camadas de argila

siltosa muito mole a mole, compressível, com espessuras acima de 4,0 m, a solução

proposta foi a utilização de geodrenos para aceleração dos recalques, associados à

construção de bermas para garantir o equilíbrio e reforço com geogrelha de 400

kN/m. A Figura 22 apresenta detalhes desta solução.

68

Figura 22 - Aterros sobre Drenos, construídos em Et apas e Bermas (Projeto Arco

Metropolitano do Rio de Janeiro)

• Trechos de aterro reforçado com bermas

Esta solução foi adotada nos trechos onde as investigações indicaram

camadas de argila siltosa ou arenosa, mole a média, compressível a pouco

compressível, com alturas de aterros variáveis. As bermas são construídas com o

objetivo de garantir a estabilidade dos aterros, e o reforço restringe os

deslocamentos horizontais. A solução proposta está apresentada na Figura 23.

Conforme preconizado em projeto, a geogrelha utilizada na execução do

reforço do solo deve possuir resistência à tração longitudinal de 400 kN/m.

69

Figura 23 - Aterros Reforçados com Bermas (Projeto Arco Metropolitano do Rio de

Janeiro)

Na execução de obras de terraplenagem, considerou-se a execução de um

espalhamento inicial de um aterro de trabalho (aterro de conquista) de 50 cm de

espessura mínima, nos trechos de afloramento de camadas compressíveis, a fim de

garantir uma capacidade de suporte mínima para as máquinas e os equipamentos.

Cabe ressaltar que, em alguns trechos, não houve necessidade de

intervenção, uma vez que não foi detectada a presença de argila mole.

2.3 Instrumentação de Campo - Definições

A instrumentação de campo permite o monitoramento do desempenho dos

aterros sobre solos compressíveis. Quando realizada com os devidos cuidados na

instalação dos instrumentos e na coleta de dados, a instrumentação fornece leituras

bastante representativas e possibilita:

• Monitorar as poropressões geradas durante as etapas de construção, e a

velocidade de dissipação;

70

• Acompanhar e avaliar os deslocamentos horizontais e a evolução dos

recalques que ocorrerão durante e após a execução dos aterros sobre solos moles;

• Monitorar a estabilidade da obra em casos críticos;

• Verificar a acurácia de métodos de projeto e realizar determinação e/ou

aferição dos parâmetros representativos do subsolo, possibilitando ainda

estabelecer recomendações para obras futuras (Nacci e Schnaid, 2001);

• Verificar a adequação do método construtivo, com possibilidade de ajuste

dos parâmetros geotécnicos adotados na elaboração do projeto.

Vale lembrar que a eficácia de um programa de instrumentação de campo

está diretamente relacionada com o cuidado durante a instalação dos instrumentos e

com o acompanhamento constante das leituras, que permite detectar eventuais

problemas com a instrumentação.

De posse das informações obtidas através das leituras de instrumentação, é

possível verificar se as previsões de projeto e os parâmetros adotados estão

compatíveis com as observações de campo, permitindo a previsão da evolução dos

recalques, do processo de dissipação das poropressões, do ganho de resistência do

solo de fundação com o tempo, e da consequente estabilidade dos aterros.

Nacci e Schnaid (2001) ressaltam também a importância da instrumentação

nas obras, sugerindo o monitoramento do processo de adensamento, devido às

incertezas quanto à estimativa de parâmetros e dos riscos, oriundos da baixa

resistência e alta compressibilidade dos depósitos de argilas moles. A retroanálise

das leituras permite a estimativa do valor final de recalque e a determinação dos

parâmetros de adensamento in situ, que refletem o desempenho da obra geotécnica

(velocidade de deformação).

No intuito de realizar o adequado monitoramento das etapas construtivas dos

aterros que compõem a obra do Arco Metropolitano, a fim de acompanhar o

desempenho e a evolução do processo de adensamento, foi adotada a instalação de

inclinômetros, placas de recalques e bench marks, em determinados trechos onde

as sondagens e demais estudos de projeto indicaram a presença de solos

compressíveis.

A finalidade básica dos instrumentos aplicados aos aterros da obra do Arco

Metropolitano será descrita, de forma sucinta, a seguir.

71

• Bench Mark (Referência Profunda)

O Bench Mark (Referência Profunda) é um instrumento utilizado para servir

de referência de cotas no controle dos recalques (Figura 24). No empreendimento

em questão, estes instrumentos foram instalados em furos de sondagem abertos,

até o ponto indeslocável do solo, onde foram introduzidas hastes de ferro

galvanizado e revestimento de tubos de PVC rígido. O Bench Mark recebe uma

cabeça de leitura feita de bronze, similar à da placa de recalque.

Figura 24 – Bench Mark (Adaptado do Projeto do Arco Metropolitano do Rio de

Janeiro)

• Inclinômetro

O inclinômetro é um instrumento utilizado para a medição dos deslocamentos

horizontais (Figura 25). Realiza-se uma perfuração no maciço e instala-se o tubo de

acesso do equipamento, contendo ranhuras ortogonais para direcionar o sensor

72

inclinométrico deslizante, segundo procedimentos preconizados em normas

técnicas. O tubo de acesso deve ser de alumínio ou material plástico com,

aproximadamente, 80 mm de diâmetro, contendo 4 ranhuras diametralmente

opostas. Após sua instalação, são realizadas leituras constantes nas duas direções

ortogonais. Ressalta-se que os tubos dos inclinômetros devem ser instalados ao

longo de toda a profundidade de solo mole existente, mantendo o equipamento

cravado com, no mínimo, 3 (três) metros abaixo da interface solo mole/solo

resistente.

Segundo informações dos Relatórios de Instrumentação fornecidos pelo

Consórcio, o inclinômetro utilizado na medição dos deslocamentos horizontais é do

tipo DIGITILT e a aquisição dos dados utiliza o DIGITILT DataMate com coletor

automático de dados.

Figura 25 – Inclinômetro (Adaptado do Projeto do Ar co Metropolitano do Rio de

Janeiro)

73

Cuidados devem ser tomados durante a instalação dos tubos e realização das

leituras. Tubos danificados, interna e externamente, devem ser descartados. O

correto posicionamento das ranhuras e a verticalidade dos tubos do inclinômetro

devem ser sempre verificados durante a instalação. A certificação do eixo em que se

está fazendo a leitura, a espera do tempo para equalização das medidas e a correta

inserção da sonda no furo devem ser observados constantemente. A Figura 26

mostra um dos inclinômetros instalados em campo, fotografado durante a realização

das leituras de rotina. A Figura 27 ilustra a fase de instalação de inclinômetros.

Figura 26 – Inclinômetro instalado no Lote 1 - Arco Metropolitano do Rio de Janeiro

74

Figura 27 – Instalação de Inclinômetros - Arco Metr opolitano do Rio de Janeiro

• Placa de Recalque

A placa de recalque permite a observação dos deslocamentos verticais do

solo de fundação, em função do alteamento dos aterros. Tal instrumento é instalado

na interface fundação-aterro, antes das etapas de lançamento dos aterros e consiste

em uma placa de aço com dimensões de 0,50 m x 0,50m (ou 1,00 m x 1,00 m), com

espessura de 3,0 mm aproximadamente, adequadamente nivelada, possuindo uma

haste central (Figura 28). São acopladas novas hastes às existentes, conforme o

crescimento das cotas de aterro. Deve-se manter constantemente uma rotina de

leituras dos valores de altura de aterro em campo, para se ter um efetivo

monitoramento do maciço e evitar o surgimento de futuros problemas geotécnicos.

Através das leituras e análises dos dados fornecidos pelas placas de

recalque, pode-se avaliar o processo de adensamento dos aterros ao longo do

tempo.

A pintura dos tubos é recomendada, pois permite que se faça um

monitoramento visual durante a execução da obra (Figura 29).

75

Figura 28 – Placa de Recalque (Adaptado do Projeto do Arco Metropolitano do Rio de

Janeiro)

Figura 29 – Placa de Recalque instalada no Lote 1 - Arco Metropolitano do Rio de Janeiro

Segundo recomendações de projeto, as leituras dos recalques devem ser

realizadas de acordo com o andamento da obra, sendo definidas durante os

trabalhos pela fiscalização. Recomenda-se que, durante as fases iniciais da obra,

76

sejam feitas três leituras semanais, sendo os deslocamentos comparados com os

recalques previstos durante o projeto executivo. Com base no resultado da análise

comparativa, devem ser feitos ajustes nos projetos e, consequentemente, alterações

no tempo de execução dos aterros podem vir a ser necessárias. Sugere-se, ainda, a

implantação de dois marcos topográficos para a referência do nível das placas. Em

substituição à instalação dos marcos topográficos, pode-se instalar Bench Marks,

que devem ser colocados em locais estratégicos, no material resistente da base do

solo mole.

Destaca-se que os instrumentos devem ser convenientemente protegidos

contra eventuais danos que possam ocorrer durante as etapas de lançamento dos

aterros, uma vez que esses instrumentos são instalados em etapa anterior ao fim

dos trabalhos de terraplenagem. Durante a vida útil dos instrumentos, a proteção

contra a ação de animais e de possíveis atos de vandalismos também deve ser

realizada (Figura 30).

Figura 30 – Animais próximos à área das Placas de Recalque

77

2.4 Aterros Instrumentados

O Lote 1 compreende 11 (onze) aterros instrumentados, que receberam as

seguintes denominações:

• Aterro 1;

• Aterro 2;

• Aterro 3;

• Aterro 4;

• Aterro 4A;

• Aterro 5;

• Aterro 6;

• Aterro 6A;

• Aterro 6B;

• Aterro 6C;

• Aterro 7.

O traçado da rodovia apresenta trechos nos quais as pistas são contíguas e

trechos onde as pistas se apresentam separadas por canteiro central ou muretas

divisórias. Cada pista apresenta 2 faixas de tráfego. No projeto foram considerados 3

eixos, sendo eles: central, o da pista esquerda e o da pista direita. Considerando

que os instrumentos foram instalados em trechos de construção de pistas distintas,

as placas e inclinômetros receberam as seguintes nomenclaturas:

• PRPD: Placa de Recalque da Pista Direita;

• PRPE: Placa de Recalque da Pista Esquerda;

• INPD: Inclinômetro da Pista Direita;

• INPE: Inclinômetro da Pista Esquerda;

Considerando os levantamentos de Campo e, de posse das informações

contidas nos Relatórios de Acompanhamento da Instrumentação Geotécnica – Lote

1 (de Junho de 2010 a Novembro de 2011), foram instalados 287 instrumentos, no

total, sendo 272 placas de recalque e 15 inclinômetros, distribuídos da forma

78

apresentada na Figura 31 a Figura 48. Ressalta-se que a distância entre estacas

definida em projeto foi de 20 metros.

Figura 31. Localização das Placas no Aterro 1

79

Figura 32. Localização das Placas no Aterro 2

80

Figura 33. Localização das Placas no Aterro 3 - Pista Esquerda

81

Figura 34. Localização das Placas no Aterro 3 - Pista Direita

82


83


84

Figura 37. Localização das Placas no Aterro 4A - Pista Esquerda

85

Figura 38. Localização das Placas no Aterro 4A - Pista Direita

86


87


88

Figura 41. Localização das Placas nos Aterros 6 e 6A - Pista Esquerda

89

Figura 42. Localização das Placas nos Aterros 6 e 6A - Pista Direita

90

Figura 43. Localização das Placas no Aterro 6B - Pista Esquerda

91

Figura 44. Localização das Placas no Aterro 6B - Pista Direita

92

Figura 45. Localização das Placas no Aterro 6C - Pista Esquerda

93

Figura 46. Localização das Placas no Aterro 6C - Pista Direita

94


95


96

A Figura 49 apresenta uma foto da execução das atividades de terraplenagem

e construção dos aterros.

Figura 49 – Execução das atividades de terraplenagem e lançamento dos aterros – Arco

Metropolitano do Rio de Janeiro


Este capítulo teve por finalidade caracterizar e delimitar a área em estudo do

presente trabalho, buscando apresentar ainda, em linhas gerais, os aspectos

necessários à compreensão da instrumentação de campo instalada no

empreendimento.

A partir das leituras frequentes das placas de recalque, é possível realizar a

análise do comportamento dos aterros durante o processo construtivo. Os capítulos

subsequentes apresentam as análises da instrumentação de campo, e a simulação

numérica do processo construtivo dos aterros, buscando-se estabelecer parâmetros

representativos do solo compressível.

22020

3 AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS DA INSTRUMENTAÇÃO DE CAM PO

O presente capítulo visa apresentar a análise global das leituras fornecidas

pela instrumentação de campo (entre os meses de junho de 2010 e novembro de

2011) dos aterros do Arco Metropolitano do Rio de Janeiro.

Tendo em vista a magnitude da obra, a extensão dos aterros instrumentados

e a grande quantidade de instrumentos instalados em campo, foram escolhidas as

seções mais representativas do comportamento dos aterros para serem avaliadas

analítica e numericamente. As seções escolhidas foram aquelas que apresentaram

os deslocamentos verticais mais expressivos.

Neste capítulo, os valores dos recalques reais de campo destas seções foram

confrontados com os obtidos segundo o método de Asaoka (1978). Foram obtidos

ainda valores para os parâmetros razão de compressão (CR) e coeficiente de

adensamento (cv), a partir de retroanálises dos recalques reais e estimativas pelo

método de Asaoka, respectivamente.

3.1 Análise Global dos Aterros Instrumentados

O Arco Metropolitano do Rio de Janeiro possui 11 (onze) aterros

instrumentados, conforme visto no item 2.4. Dada a extensão dos aterros, diferentes

soluções geotécnicas foram propostas para estabilização dos recalques, como

apresentado no item 2.2. A Tabela 7 a Tabela 17, apresentadas na sequência do

texto, reúnem as soluções propostas para os diferentes trechos.

É importante relembrar que o acompanhamento da evolução dos aterros foi

possível a partir do fornecimento dos Relatórios de Acompanhamento da

Instrumentação Geotécnica – Lote 1 pelo Consórcio Executor da obra. Nestes

relatórios, foram fornecidos os registros de recalques e de cota de aterro ao longo do

tempo, obtidos através das placas de recalque.

Ressalta-se que, de acordo com informações de campo, alguns

equipamentos de instrumentação geotécnica foram danificados durante a construção

dos aterros, ocasionando alguns erros nas leituras, podendo comprometer a

98

qualidade da instrumentação. Estes danos podem ocorrer devido ao alto tráfego de

máquinas, descuido na proteção dos instrumentos, entre outros. Durante as

atividades acadêmicas de análise das leituras de instrumentação, alimentação do

banco de dados e acompanhamento da rotina de campo, foi possível minimizar

estas influências e melhorar a qualidade das informações a serem utilizadas no

presente trabalho.

Vale lembrar que houveram interrupções/paralisações nas atividades de

lançamento de camadas de aterro em função de períodos prolongados de chuvas,

entre outros fatores.

A seguir será apresentada, de uma forma abrangente, a avaliação do

comportamento dos aterros instrumentados do Arco Metropolitano do Rio de Janeiro,

após as análises dos resultados fornecidos pelas placas de recalque.

• Análise do Comportamento dos Aterros 1 e 2

Nos Aterros 1 e 2, foram registrados deslocamentos verticais pouco

expressivos (máximo de 8,0 cm), com registros de altura de aterro entre 0

(inexistência de lançamento de aterro) e 4,0 m.

Estes resultados indicam a possível inexistência de solo mole compressível

nesta região, ou a presença de camadas de pequena espessura. Na fase de projeto,

a solução proposta para a região do Aterro 1 foi de aterro reforçado com bermas. No

Aterro 2, as soluções propostas foram: aterro reforçado com bermas e aterro

reforçado sobre drenos, construídos em etapas e bermas (Tabela 7 e Tabela 8).

As sondagens executadas na fase de projeto indicaram espessuras de solo

compressível variáveis em torno de 1 m e 2 m para a região do Aterro 1. Algumas

sondagens também apontaram a inexistência de argila mole. Para a região do Aterro

2, boletins de sondagem mostram a presença de camadas compressíveis em torno

de 4 m de espessura.

99

Tabela 7. Soluções de estabilização adotadas no Aterro 1

Pista Direita (PRPD)

Estaca Data de instalação Solução

Pista Esquerda

(PRPE) Estaca Data de

instalação Solução

72E 87

Agosto/2011

Trecho de aterro reforçado

com bermas

52E 87

Agosto/2011


com bermas

73E 88+05 53E 88+05

74E 89+10 54E 89+10

75E 90+15 55E 90+15

76E 92 56E 92

77E 93+05 57E 93+05

78E 94+10 58E 94+10

79E 95+15 59E 95+15

80E 97 60E 97

81E 98+05 61E 98+05

82E 99+10 62E 99+10

83E 100+15 63E 100+15

84E 102 64E 102

85E 103+05 65E 103+05




Pista Esquerda



86E 134

Agosto/2011

Trecho de aterro

reforçado com

bermas

66E 134

Agosto/2011

Trecho de aterro

reforçado com

bermas 87E 135+05 67E 135+05

88E 136+10 Trecho de

aterro reforçado

sobre drenos,

construído em etapas e bermas

68E 136+10 Trecho de

aterro reforçado

sobre drenos,


89E 137+15 69E 137+15

90E 139 70E 139

91E 140 71E 140

92E 141+10 72E 141+10

93E 142+15 Trecho de aterro

reforçado com

bermas

73E 142+15 Trecho de aterro

reforçado com

bermas

94E 144 74E 144

95E 145+05 75E 145+05

100

• Análise do Comportamento do Aterro 3

Dentre os aterros instrumentados, o Aterro 3 foi um dos primeiros a ser

monitorado e a fornecer registros de recalques significativos. Na pista direita, foram

medidos recalques máximos de 1,24 m na placa PRPD-11. Na pista esquerda, a

placa PRPE-06 forneceu recalques elevados, da ordem de 1,30 m. De um modo

geral, os recalques mostraram-se estáveis 4 meses após o lançamento de camadas

de aterro.

As sondagens complementares e de projeto executadas no local indicaram a

presença de espessuras de solo mole variando na faixa de 4 a 7,5 m.

Na fase de projeto, as soluções propostas para a região do Aterro 3 foram de

aterro reforçado com bermas e aterro reforçado sobre drenos, construídos em

etapas e bermas (Tabela 9).

Os resultados das placas PRPD-11 e PRPE-06 foram analisados

detalhadamente no presente trabalho, buscando-se definir parâmetros

representativos da argila mole.


Neste aterro, as placas também apresentaram recalques expressivos: na

pista direita, foram medidos recalques máximos de 1,37 m na PRPD-29; e na pista

esquerda, a placa PRPE-25 forneceu recalques elevados, de 1,33 m. Observou-se

que o tempo para estabilização dos recalques foi da ordem de 3 meses,

aproximadamente. As espessuras de solo mole definidas a partir das sondagens

executadas na fase de projeto variam entre 1,5 m e 8,5 m, aproximadamente.

Os resultados fornecidos pelas placas PRPD-29 e PRPE-25 serão analisados

nos itens subsequentes.

Na região do Aterro 4 foi proposta a solução de aterro reforçado sobre drenos,

construídos em etapas e bermas (Tabela 10).

101


PLACAS DE RECALQUE



Pista Esquerda



05 253

Julho/2010

Trecho de aterro

reforçado sobre

drenos, construído em etapas e bermas

01 255

Junho/2010

Trecho de aterro

reforçado sobre


06 254 02 256

07 255 03 257

08 256

Junho/2010

04 258

09 257 05 259

10 258 06 260

11 259 07 261

12 260 08 262

13 261 09 264

14 262 11 270

Agosto/2010

15 263 12 273

16 264 13 276 Trecho de

aterro reforçado

com bermas

17 266 14 280

19 270

Julho/2010

- - - -

20 272 - - - -

21 274 Trecho de

aterro reforçado

com bermas

- - - -

22 276 - - - -

23 278 - - - -

24 280 - - - -

102


PLACAS DE RECALQUE


Estaca Data de

instalação da placa

Solução Pista

Esquerda (PRPE)

Estaca Data de


Solução

26 297

Julho/2010

Trecho de aterro

reforçado sobre


16 290

Julho/2010 Trecho de

aterro reforçado

sobre drenos,


27 298 17 291

28 299 18 292

29 300 19 293

30 301 20 294

31 302 21 295

- - - - 22 296

- - - - 23 297

- - - - 24 298

- - - - 25 299

- - - - 26 300

08 300 - - 07 295

Agosto/2010

- - - - 08 298

• Análise do Comportamento do Aterro 4A

O Aterro 4A situa-se no trecho do Rio D’Ouro. A instrumentação indica

recalques máximos da ordem de 0,46 m. Durante o período em questão, os

recalques mostraram-se estáveis. As espessuras de solo mole definidas a partir das

sondagens mais próximas executadas na fase de projeto para a região são da

ordem de 4 m, aproximadamente. Os valores medidos de recalque foram pouco

expressivos para espessuras de solo mole desta magnitude, o que, de certa forma,

contraria as premissas de projeto.

Na fase de projeto, as soluções propostas para a região do Aterro 4A foi de

aterro reforçado com bermas (Tabela 11).

103

Tabela 11. Soluções de estabilização adotadas no Aterro 4A

ATERRO 4A

PLACAS DE RECALQUE


Estaca Data de


Solução Pista

Esquerda (PRPE)

Estaca Data de


Solução

27E 400

Maio/2011


com bermas

16E 397

Maio/2011


com bermas

28E 405 17E 400

29E 409+10 18E 403

- - - - 19E 405

- - - - 20E 407


Neste aterro, de acordo com as informações do relatório de instrumentação

geotécnica fornecido pelo Consórcio, houve um lançamento de 2,0 m de sobrecarga

temporária. Observou-se uma estabilização rápida dos recalques, sendo este fato

um indicativo de que o solo de fundação pode não ser composto por argila mole.

Ressalta-se que, de acordo com a última leitura fornecida pelo Consórcio executor

da obra, o trecho foi liberado para os serviços de terraplenagem, a instrumentação já

foi retirada e o aterro encontra-se concluído.

As espessuras de solo mole definidas a partir das sondagens disponíveis

executadas na fase de projeto são da ordem de 2 m. No entanto, os valores de

recalques obtidos através dos registros das placas instaladas neste aterro foram

inexpressivos, entre 1,5 cm a 10 cm.

Na fase de projeto, as soluções propostas para a região do Aterro 5 foi de

aterro reforçado com bermas (Tabela 12).

104


PLACAS DE RECALQUE


Estaca Data de


Solução Pista

Esquerda (PRPE)

Estaca Data de


Solução

36 438

Outubro/2010


com bermas

21A 434

Outubro/2010


com bermas

37 439 22A 435

38 440 23A 436

39 441 24A 437

40 442 25A 438

41 443 26A 439

42 444 - - - -

43 445 - - - -

44 446 - - - -

45 447 - - - -

46 448 - - - -

47 449 - - - -

• Análise de Comportamento do Aterro 6

O Aterro 6 apresentou registros de recalques entre 2 cm a 68 cm. Esta grande

variação dos valores de recalque se deve ao fato de que algumas placas inseridas

neste aterro situam-se em trechos onde há ausência de solos compressíveis,

registrando valores inexpressivos de recalque.

As sondagens indicaram espessuras de solo mole bastante variáveis, entre

1,5 m e 6,8 m.

Na fase de projeto, as soluções propostas para a região do Aterro 6 foram de

aterro reforçado com bermas; aterro reforçado sobre drenos, construídos em etapas

e bermas; aterro convencional e trecho com remoção de solos moles (Tabela 13).

105


PLACAS DE RECALQUE


Estaca Data de


Solução Pista

Esquerda (PRPE)

Estaca Data de


Solução

48 499

Novembro/2010


com bermas

27 496

Novembro/2010

Trecho de aterro

reforçado com bermas

49 500 28 497

50 501 29 498

51 502 30 499 Trecho de aterro

reforçado sobre

drenos, construído

em etapas e bermas

52 503 31 500

53 512

Julho/2011

Trecho de

remoção de solos moles

32 501

54 513 33 502

55 514 34 505 Julho/2011

Aterro Convencional

- - - - 35 506

• Análise do Comportamento do Aterro 6A e 6B

Estes aterros apresentaram faixas de recalques situadas entre 0 cm e 42 cm,

para alturas de aterro entre 1,1 m e 3,7 m.

Nesta região, as espessuras de solo mole compressível são da ordem de 1 m

a 6 m, aproximadamente. As soluções propostas para o Aterro 6A foram: aterro

reforçado sobre drenos, construídos em etapas e bermas; trecho com remoção de

solos moles; aterro convencional e trechos sem a necessidade de intervenção

(Tabela 14). Para o Aterro 6B, as soluções de projeto adotadas foram de aterro

convencional e de aterro reforçado com bermas, como indica a Tabela 15.

106

Tabela 14. Soluções de estabilização adotadas no Aterro 6A

PLACAS DE RECALQUE


Estaca Data de


Solução Pista

Esquerda (PRPE)

Estaca Data de


Solução

48E 525

Abril/2011

Trecho de aterro

reforçado sobre

drenos, construído

em etapas e bermas

27E 520

Abril/2011

Trecho de remoção de solos moles

49E 530 28E 525

50E 535

Aterro Convencional

29E 530

Trecho de aterro reforçado sobre drenos, construído em etapas e

bermas

51E 540 30E 535

Aterro Convencional 52E 545 31E 540

53E 550 32E 545

- - - - 33E 549 s/ necessidade de

intervenção

Tabela 15. Soluções de estabilização adotadas no Aterro 6B

PLACAS DE RECALQUE


Estaca Data de


Solução Pista

Esquerda (PRPE)

Estaca Data de


Solução

55E 560

Junho/2011 Aterro

Convencional

35E 556

Junho/2011


com bermas

56E 561 36E 557

57E 562 37E 558

58E 563 38E 559

59E 565 39E 560

60E 568 40E 562

61E 570 41E 565

62E 572 42E 567

107

• Análise do Comportamento dos Aterros 6C e 7

Os Aterros 6C e 7 apresentaram recalques acumulados máximos de pequena

magnitude, da ordem de 7 cm na PRPE-45E, para aterros de 2,0 m de altura.

Estes aterros são os mais recentes e não serão analisados na presente

dissertação, uma vez que foram lançadas poucas camadas de aterro até a presente

data.

Ressalta-se que, de acordo com a última leitura fornecida pelo Consórcio

executor da obra, o trecho foi liberado para os serviços de terraplenagem, a

instrumentação já foi retirada e o aterro encontra-se concluído.

As soluções propostas para o Aterro 6C foram: aterro reforçado com bermas

e aterro convencional (Tabela 16). Para o Aterro 7, as soluções de projeto adotadas

foram: aterro convencional; aterro reforçado com bermas; trecho de remoção de

solos moles; trechos sem a necessidade de intervenção; aterro reforçado sobre

drenos, construído em etapas e bermas (Tabela 17).

Tabela 16. Soluções de estabilização adotadas no Aterro 6C

PLACAS DE RECALQUE


Estaca Data de


Solução Pista

Esquerda (PRPE)

Estaca Data de


Solução

63E 626

Agosto/2011

Trecho de aterro

reforçado com bermas

43E 646

Agosto/2011 Aterro Convencional

64E 631 44E 647

65E 636 45E 648+10

66E 641 46E 650

67E 646 47E 651

68E 651 48E 652

69E 656 49E 653+10

70E 661 50E 655

71E 666 Aterro

Convencional 51E 656

108


96E 686 76E 682

97E 687 77E 683

98E 688 78E 684

99E 689 79E 685

101E 691 80E 686

102E 692 83E 690

103E 693 84E 691

104E 694 85E 692

105E 695 86E 693

107E 698 89E 698

108E 699 90E 699

109E 700 91E 700

110E 701 92E 701

111E 702 93E 702

112E 703 94E 703

113E 704 95E 704

114E 705 96E 705

115E 706 97E 706

116E 707 98E 707

117E 708 99E 708

118E 709 100E 709

119E 710 101E 710

120E 711 102E 711

121E 712 103E 712

126E 730 104E 713

127E 731 105E 714

128E 732 s/ necessidade de intervenção 106E 715

129E 733 107E 716

130E 734 108E 717

131E 735 109E 718

132E 736 110E 719

133E 737 111E 720

134E 738 112E 721

135E 739 113E 722

136E 740 114E 723

137E 741 115E 724

138E 742 aterro convencional 116E 725

- - - - 117E 726

- - - - 118E 727

- - - - 119E 728

- - - - 120E 729

- - - - 121E 730

- - - - 124E 734

- - - - 125E 735

- - - - 126E 736

- - - - 127E 737

- - - - 128E 738

- - - - 129E 739 aterro convencional

ATERRO 7

PLACAS DE RECALQUE


EstacaData de


SoluçãoPista

Esquerda (PRPE)

EstacaData de


Solução

Trecho de aterro reforçado com

bermas

trecho de remoção de solos moles

Trecho de aterro reforçado com bermas


bermas

Setembro/ 2011

Agosto/ 2011


bermas

Trecho de aterro reforçado sobre drenos, construído

em etapas e bermas


bermas

Setembro/ 2011

Setembro/ 2011

Agosto/ 2011

Setembro/ 2011

109

3.2 Definição das Seções Representativas do Estudo

A análise detalhada dos resultados registrados em todas as placas de

recalques instaladas ao longo dos 11 aterros instrumentados permitiu a definição

das seções que apresentaram os resultados mais expressivos e representativos. A

escolha levou em consideração fatores como:

• Apresentação de recalques significativos;

• Controle da altura das camadas de aterro lançadas durante a fase de

execução;

• Qualidade dos dados fornecidos pela instrumentação;

• Confiabilidade nos instrumentos.

As seções adotadas para o presente estudo contemplaram placas inseridas

em trechos com e sem a presença de geodrenos verticais para a aceleração de

recalques, e estão reunidas na Tabela 18.

Tabela 18 – Seções analisadas no presente estudo com as respectivas placas de recalque

Descrição do trecho Placa Aterro

Trecho com a presença de geodrenos verticais

PRPD-11 3

PRPD-29 4

PRPD-49E 6A

PRPE-06 3

PRPE-25 4

PRPE-32 6

Trecho sem a presença de geodrenos verticais

PRPD-21 3

PRPD 49 6

PRPD-50 6

PRPD-28E 4A

PRPD-29E 4A

PRPE-18E 4A

PRPE-19E 4A

PRPE-20E 4A

Neste capítulo, serão realizadas análises distintas para trechos com a

presença de geodrenos e sem a presença de geodrenos:

110

1. As placas inseridas em trechos com a presença de geodrenos verticais terão

os valores de recalques finais reais confrontados com as previsões de

recalques segundo o método de Asaoka (1978). Para estas seções, serão

obtidos, também, os valores da Razão de Compressão (CR), a partir de

retroanálises, segundo a equação de cálculo de recalques para a fase de

adensamento primário (Eq. 6).

2. As placas inseridas em trechos sem a presença de geodrenos verticais

também terão os valores de recalques finais reais confrontados com as

previsões de recalques segundo o método de Asaoka (1978). Adicionalmente,

foi determinado o coeficiente de adensamento vertical (cv), segundo o método

de Asaoka (1978).

3.3 Previsão dos Recalques Finais para as Seções Re presentativas do Estudo:

Método de Asaoka (1978)

Os resultados de recalques reais finais de campo obtidos pelos registros das

placas de recalque das seções representativas do estudo foram confrontados com

os valores dos recalques finais obtidos a partir do método de Asaoka (1978).

Conforme pode ser observado na Tabela 19, a magnitude dos recalques finais

primários estimados através do método de Asaoka foram compatíveis com os

valores finais de campo, com erro máximo de 7,14%. Isto demonstra que este

método é válido e bastante útil nas estimativas de recalques finais, apresentando

resultados satisfatórios, principalmente quando os registros das placas de recalque

atingem 60% do adensamento.

Ressalta-se que o valor do erro, apresentado na Tabela 19, foi definido como:

111

real

realAsaokaErroρ

ρ−ρ= (16)

Onde: ρAsaoka = recalque estimado pelo método de Asaoka;

ρreal = recalque final medido pela placa de recalque.

Tabela 19 – Valores dos recalques finais de campo: registros da instrumentação versus

Método de Asaoka (1978)

Placa Estaca Recalque Final (cm)

Erro (%) Instrumentação Asaoka

Seções com

Drenos

PRPD-11 259 124 125 + 0,80

PRPD-29 300 137 138 + 0,72

PRPD-49E 530 42 43 + 2,38

PRPE-06 260 128 129 + 0,78

PRPE-25 299 133 134 + 0,75

PRPE-32 501 58 59 + 1,72

Seções sem

Drenos

PRPD-21 274 82 83 + 1,21

PRPD-49 500 68 70 + 2,94

PRPD-50 501 58 60 + 3,44

PRPD-28E 405 42 45 + 7,14

PRPD-29E 409+10 40 40 0

PRPE-18E 403 46 47,5 + 3.26

PRPE-19E 405 45 45,5 + 1,11

PRPE-20E 407 44 44,5 + 1,14

3.4 Análise das Seções Representativas Inseridas em Trechos com a Presença

de Geodrenos

112

3.4.1 Discussão dos Resultados da Instrumentação de Campo: Seções com

Geodrenos

A Figura 50 a Figura 55 apresentam os resultados fornecidos pelas diferentes

placas de recalque analisadas no estudo das seções que apresentam geodrenos

(PRPD-11, PRPD-29, PRPD-49E, PRPE-06, PRPE-25 e PRPE-32).

Os dados de instrumentação da placa PRPD-11 (Figura 50), localizada no

Aterro 3, mostram que as cotas inicial e final do aterro foram de 6,15 m e 11,0 m,

respectivamente, o que representa 4,85 m de aterro. Para esta altura de aterro

lançada, o recalque máximo obtido foi de 1,24 m. Observa-se que os valores de

recalque apresentam uma rápida tendência à estabilização, em função da presença

de geodrenos. Vale ressaltar ainda que o gráfico da placa PRPD-11 apresentou

descontinuidade nas leituras finais de recalques. Tal fato se deve à ocorrência de

intervalos maiores na coleta de dados de campo, ou melhor, dos registros das

placas de recalques.

Os dados de instrumentação da placa PRPD-29 (Figura 51), localizada no

Aterro 4, indicam uma altura final de aterro igual a 4,35 m, com cota inicial de 6,35 m

e cota final igual a 10,7 m. O recalque máximo, medido para esta altura de aterro, e

já estabilizado, foi de 1,37 m. Novamente, observa-se que os recalques estabilizam

rapidamente (cerca de 2 meses), tendo em vista a presença dos geodrenos.

Ressalta-se ainda que o gráfico da placa PRPD-29 também apresentou

descontinuidade nas leituras finais de recalques.

113

Figura 50 – Recalque e cota de aterro versus tempo:Placa de Recalque PRPD-11


114

A Figura 52 apresenta a evolução dos recalques ao longo do tempo,

juntamente com o processo de alteamento do aterro, fornecidos pela placa PRPD-

49E (Aterro 6A). A instrumentação indica recalque máximo de 0,42 m, para uma

altura final de aterro de 2,7 m (cota inicial do aterro igual a 3,8 m e cota final igual a

6,5 m). Vale lembrar que o aterro 6A é um dos aterros com lançamento de camadas

mais recente.


Na Figura 53, são apresentados os registros de recalques e cotas de aterro

em função do tempo, fornecidos pela placa PRPE-06, localizada no Aterro 3.

Observa-se que aterro apresentava cota inicial de 6,1 m, atingindo a cota 10,7 m.

Para uma altura de aterro lançada de 4,6 m, a placa de recalque registrou recalques

de 1,28 m.

` Os registros da placa de recalque PRPE-25, localizada no Aterro 4, estão

apresentados na Figura 54. Os resultados mostram que o aterro atinge a altura de

5,2 m, provocando recalques máximos de 1,33 m, já estabilizados em função da

presença dos geodrenos. O gráfico da placa PRPE-25 apresentou descontinuidade

nas leituras finais de recalques, a partir do registro de recalque de 43 cm. Isso se

115

deve à ocorrência de intervalos maiores na coleta de dados de campo, como já

salientado.



116

Os dados de instrumentação da placa PRPE-32 (Figura 55), localizada no

Aterro 6, mostram que o aterro apresentava cota inicial igual a 4,0 m atingindo a cota

final de 9,0 m após o alteamento. O recalque máximo obtido foi de 0,58 m, para uma

altura de aterro lançada de 5,0 m.

Observa-se que todos os gráficos apresentam descontinuidades nas leituras

finais de recalques, em função de maiores intervalos entre as leituras.


Tendo em vista que todas as seções que apresentam geodrenos mostram

recalques estabilizados, é possível determinar a razão de compressão (CR), a partir

do conhecimento do estado inicial de tensões in situ.

3.4.2 Retroanálise dos Recalques Finais de Campo para a Obtenção de CR

Como elucidado anteriormente, no presente subitem, discute-se a obtenção

do parâmetro denominado Relação de Compressão (CR), através de retroanálises

117

realizadas a partir dos registros dos valores de recalques finais das placas adotadas

no presente estudo, situadas em trechos dos aterros contendo drenos verticais (item

3.2).

Para a obtenção da relação de compressão o

c

e

CCR

+=

1, foi utilizada a

seguinte equação para cálculos de recalques na fase de adensamento primário:

vo

vf

o

co '

'log.

e1C

.Hσσ

+=ρ (18)

Substituindo na equação anteriormente citada, os valores das tensões inicial e

final, espessura da camada compressível, e o valor do recalque final estabilizado

registrado pela placa, obtém-se o valor da Relação de Compressão (CR).

Os valores de espessuras de camada de argila mole (Ho) foram obtidos a

partir da interpretação das sondagens de projeto e sondagens complementares

disponíveis. Vale ressaltar que a adoção do valor de Ho = 3,65 m para a placa PRPD

49E (estaca 530) foi obtido através da média de valores de espessuras de argila

mole para as estacas disponíveis mais próximas (sondagem da estaca 528+05-Pista

Esquerda e sondagem da estaca 533+10-Pista Direita).

A Tabela 20 mostra os resultados das retroanálises realizadas, com os

valores obtidos para o parâmetro CR.

Tabela 20 - Obtenção de CR a partir de retroanálises em trechos com a presença de

geodrenos

Placa de Recalque Estaca Recalque Final

(cm)

Sondagem Altura Final de Aterro lançada

(m)

Tensões CR

Ho (m) σ'vi σ'vf

PRPD 11 259 124 4,60 6,10 15,90 125,70 0,30

PRPD 29 300 137 7,90 5,70 20,85 123,45 0,22

PRPD 49E 530 42 3,65 3,15 14,47 71,17 0,17

PRPE 6 260 128 7,50 5,90 20,25 126,45 0,21

PRPE 25 299 133 8,90 6,50 22,35 139,35 0,19

PRPE 32 501 58 4,00 5,60 15,00 115,80 0,16

118

Observa-se que os valores obtidos situaram-se em uma faixa de 0,16 a 0,22.

Existe apenas um único resultado fora desta faixa, sendo de 0,30. A Figura 56

confronta a faixa de valores de CR obtida a partir das retroanálises, com os valores

encontrados na literatura. De um modo geral, a retroanálise forneceu valores

inferiores de compressibilidade, quando comparado com os valores encontrados na

literatura para a Baixada Fluminense. Também observa-se que a faixa

retroanalisada para a região do empreendimento não compreende a maioria dos

valores de CR obtidos nos ensaios de projeto do Arco Metropolitano – Lote 1.

Figura 56 – Confronto entre os valores de CR obtidos por retroanálise e dados da literatura

3.5 Análise das Seções Representativas Inseridas em Trechos sem a Presença

de Geodrenos

119

3.5.1 Discussão dos Resultados da Instrumentação de Campo: Seções sem

Geodrenos

A Figura 57 a Figura 64 apresentam os resultados das placas de recalque

instaladas nas seções sem geodrenos (PRPD-21, PRPD-49, PRPD-50, PRPD-28E,

PRPD-29E, PRPE-18E, PRPE-19E e PRPE-20E), que serão analisadas no presente

item.

Os dados de instrumentação da placa PRPD-21 (Figura 57), instalada no

Aterro 3, mostram que a cota do aterro se iniciou em torno de 5,9 m, atingindo o

valor de 10 m. O recalque máximo obtido para esta altura de aterro (4,1 m) foi de

0,82 m. Como observado para outras placas, o gráfico da placa PRPD-21 também

apresentou descontinuidade nas leituras finais de recalques, o que mostra uma

menor frequência nas leituras de recalques.


120

A Figura 58 apresenta os registros de recalques e cotas de altura de aterro

em função do tempo para a placa PRPD-49, instalada no Aterro 6. Os resultados

mostram que as cotas inicial e final de aterro eram de 3,7 m e 7,8 m,

respectivamente, correspondendo a uma altura final de 4,1 m. O recalque máximo

obtido foi de 0,68 m.


Os dados de instrumentação da placa PRPD-50 (Figura 59), instalada no

Aterro 6 indicam recalque máximo de 0,58 m para uma altura final de aterro de 4,3

m. As descontinuidades nas leituras finais de recalques são também observadas

para esta placa.

As leituras fornecidas pela placa PRPD-28E (Aterro 4A) mostram que o aterro

atingiu a altura de 6,5 m, com cotas inicial e final de 5 m e 11,5 m, respectivamente.

O recalque máximo medido foi de cerca de 0,42 m (Figura 60). Ressalta-se que a

121

variabilidade observada nos valores de recalque máximo das diferentes placas são

decorrentes das diferentes espessuras de aterro dos trechos analisados.


122


A Figura 61 apresenta os registros de recalques e cotas de altura de aterro

em função do tempo da placa PRPD-29E (Aterro 4A). O aterro atingiu uma altura

final de 4,5 m, provocando recalque máximo de 0,40 m.

123


Os dados de instrumentação da placa PRPE-18E (Aterro 4A) mostram que a

cota do aterro se iniciou em torno de 5 m, atingindo o valor de 13,2 m. O recalque

máximo correspondente obtido foi de 0,46 m (Figura 62).

Finalmente, a Figura 63 e a Figura 64 apresentam os registros das placas

PRPE-19E e PRPE-20E, respectivamente. Observa-se que a placa PRPE-19E

(Figura 63) registra recalque máximo de 0,45 m para uma altura final de aterro de

7,1 m. Já a placa PRPE-20E (Figura 64) indica valores semelhantes de recalque

final para uma altura de aterro de 6,1 m.

124



125


3.5.2 Determinação de cv pelo Método de Asaoka

O método de Asaoka (1978) é utilizado não somente para a estimativa de

recalques finais, mas também é muito útil na estimativa do valor do coeficiente de

adensamento (cv). Obtém-se, graficamente, o valor do ângulo β1 e, em seguida, por

formulação numérica, tem-se o valor de cv (conforme a equação 11).

A Tabela 21 apresenta os valores de cv obtidos através dos registros de

recalque das placas localizadas em trechos sem a presença de drenos. Tal escolha

se deve ao fato de que as seções que não contém geodrenos possuem a evolução

de recalques primários condicionada à permeabilidade real do solo compressível.

Nas seções com geodrenos, o adensamento é acelerado por drenagem radial.

126

Tabela 21 – Coeficiente de Adensamento (c v)

Placa de Recalque Estaca

Recalque Final (cm)

Sondagem β1 ∆t (ano)

cv (m²/s) Ho (m) ( ⁰⁰⁰⁰ ) (rad)

PRPD 21 274 82 4,5 14 0,244 0,055 1,72x10-6

PRPD49 500 68 4,9 30 0,524 0,055 9,36x10-7

PRPD 50 501 58 4,9 30 0,524 0,055 9,36x10-7

PRPD 28E 405 42 1,7 30 0,524 0,041 1,50x10-7

PRPD 29E 409+10 40 6,7 9 0,157 0,041 6,68x10-6

PRPE 18E 403 46 7,8 36 0,628 0,041 2,27x10-6

PRPE 19E 405 45 2,0 27 0,471 0,041 2,41x10-7

PRPE 20E 407 44 5,9 24 0,419 0,041 2,43x10-6

Figura 65 exemplifica a obtenção gráfica de cv pelo método de Asaoka, a partir dos

registros de deslocamentos verticais em função do tempo, da placa de recalque

PRPD-50.

Figura 65 – Método gráfico de Asaoka para a placa d e recalque PRPD-50

127


Este Capítulo teve por finalidade apresentar uma análise global dos aterros

instrumentados do Lote 1. Foram definidas como seções típicas do estudo aquelas

nas quais se inserem as placas de recalque que apresentaram valores mais

expressivos e confiáveis, reproduzindo com fidelidade as condições reais de campo.

As previsões de recalques finais pelo método de Asaoka (1978) se mostraram

bastante satisfatórias, quando confrontadas com os valores de recalques reais finais

medidos em campo. O erro percentual obtido também foi baixo, com o valor mais

expressivo de + 7,14 somente para uma das amostras.

Os parâmetros cv e CR foram obtidos pelo método gráfico de Asaoka e por

retroanálise dos recalques medidos, respectivamente. Observou-se que a faixa de

valores de CR obtida através das retroanálises se apresentou baixa, quando

comparado com as demais faixas pesquisadas na literatura para a região da Baixada

Fluminense.

No Capítulo 4, serão definidos os parâmetros geotécnicos do solo

compressível, e apresentadas as análises e simulações numéricas para duas seções

inseridas em trechos sem a presença de geodrenos.

22020

4 ANÁLISE NUMÉRICA DOS ATERROS INSTRUMENTADOS

Este capítulo apresenta a simulação numérica de duas seções

representativas dos aterros instrumentados, inseridas em trechos sem a presença de

geodrenos. O objetivo consiste em avaliar a importância da escolha adequada dos

parâmetros de compressibilidade na previsão do comportamento de aterros sobre

solos compressíveis. Estas seções estão situadas em diferentes estações de

monitoramento e apresentam espessuras de solo compressível e alturas de aterro

distintas.

A sequência construtiva dos aterros, representadas pelos perfis analisados

destas duas seções, será reproduzida com o auxílio do programa computacional

PLAXIS, de elementos finitos. Os resultados das análises numéricas serão

confrontados com as medidas de campo e com os resultados analíticos previstos

pela Teoria de Terzaghi (1943).

Para a realização das análises numéricas e analíticas, é imprescindível a

seleção de parâmetros geotécnicos confiáveis para a região na qual se insere o

empreendimento em tela, a fim de se obter resultados mais próximos das condições

reais de campo.

A avaliação da qualidade das amostras utilizadas durante a fase de projeto foi

efetuada, segundo os critérios de Lunne et al. (1997a), Coutinho et al.(2001) e

Oliveira (2002).

4.1 Programa PLAXIS

O software PLAXIS consiste em um programa que utiliza o Método de

Elementos Finitos (MEF) e foi desenvolvido, especificamente, para a realização de

análises de deformações e estabilidade de obras geotécnicas. As análises podem

considerar a condição de axissimetria ou de deformação plana (Brinkgreve, 2002).

129

As aproximações baseadas no método dos deslocamentos, método de

equilíbrio e método misto são usualmente utilizadas na resolução de um problema

pelo MEF. No método dos deslocamentos, as incógnitas principais do problema são

os deslocamentos, enquanto que no método de equilíbrio as incógnitas são as

tensões. Já o método misto apresenta tanto os deslocamentos quanto as tensões

como incógnitas.

Assim como na prática da Engenharia, o programa PLAXIS permite a

simulação de carregamentos e descarregamentos imediatos, ou em tempos pré-

estabelecidos e a introdução de períodos de adensamento. A rotina de cálculo pode

ser dividida em etapas, de forma a reproduzir fielmente o processo construtivo no

campo.

O programa PLAXIS possui sua estrutura computacional dividida,

basicamente, em 4 (quatro) sub-programas, sendo eles:

• INPUT: consiste em uma sub-rotina de entrada de dados;

• CALCULATION: consiste na etapa de cálculos, a partir dos dados de entrada

fornecidos na etapa de INPUT;

• OUTPUT: fase de saída de resultados, já calculados;

• CURVES: fase de obtenção de saídas gráficas (curvas de deslocamento,

tensões ou poropressões ao longo do tempo), obtidas a partir de ponto(s) pré-

definido(s) na malha de elementos finitos. Ressalta-se que, nesta fase, há a

opção de se obter as saídas de dados em forma de tabelas.

A utilização do PLAXIS é bastante prática, onde são definidas, inicialmente,

as condições iniciais do problema, tais como a geometria/perfil a ser modelado, a

inserção dos modelos constitutivos e parâmetros representativos dos solos,

condições de contorno, etapas construtivas, levando-se em consideração, a

presença ou ausência de água.

No PLAXIS, a malha de elementos finitos é gerada automaticamente, com

elementos de 6 ou 15 nós, podendo ser refinada local ou globalmente, de forma a

atender aos interesses da modelagem. Malhas mais refinadas fornecem, em geral,

resultados mais acurados.

Segundo Lima (2007), nas etapas de construção, inseridas no sub-programa

CALCULATE, pode-se utilizar as opções de atualização das poropressões e da

130

malha de elementos finitos. Recomenda-se a atualização das malhas em casos nos

quais se prevê a ocorrência de grandes deformações, que, em geral, ocorrem em

aterros convencionais sobre solos compressíveis. A matriz de rigidez é atualizada

com base na geometria deformada da etapa. A opção de atualização das

poropressões é utilizada no intuito de se introduzir o efeito da submersão dos

materiais, o que resulta, normalmente, em uma redução da tensão efetiva atuante

nas camadas compressíveis.

No presente trabalho, o programa PLAXIS foi utilizado com a finalidade de

reproduzir o comportamento dos aterros durante seu processo construtivo, através

das análises de seções típicas, mais representativas da região em estudo. Ressalta-

se que, para a realização das simulações do mesmo, foram definidas malhas de

elementos finitos com elementos de 15 (quinze) nós.

A seguir, serão abordados os modelos constitutivos disponíveis no software

PLAXIS, para que o usuário do programa faça a escolha dos mesmos para cada tipo

de material presente na geometria dos problema geotécnico. A adoção de cada

modelo é fundamental para a realização das modelagens numéricas e obtenção de

bons resultados.

4.2 Modelos Constitutivos

A qualidade de uma simulação numérica está diretamente relacionada à

escolha do modelo constitutivo adotado para a representação dos materiais

envolvidos. Sendo assim, se faz necessária a adoção correta do modelo constitutivo

que melhor represente as condições reais dos solos a serem modelados no PLAXIS.

O software PLAXIS dispõe de 6 (seis) modelos constitutivos, sendo eles:

Linear Elastic (Elástico-Linear), Mohr Coulomb, Hardening Soil, Soft Soil, Soft Soil

Creep e Jointed Rock.

Vale lembrar que a adoção de um determinado modelo constitutivo para a

realização das simulações no PLAXIS acarretará na adoção de diferentes

parâmetros geotécnicos.

131

A seguir serão comentados, basicamente, os modelos constitutivos utilizados

nas modelagens PLAXIS das seções representativas do estudo, bem como os

parâmetros necessários (dados de entrada de cada modelo) para a realização dos

mesmos.

1) Modelo Soft Soil (MSS)

Nas simulações numéricas realizadas no presente estudo, utilizando o

programa PLAXIS, a argila mole foi representada pelo modelo Soft Soil (MSS).

Este modelo permite a reprodução das deformações sofridas por solos de alta

compressibilidade e baixa permeabilidade, e considera o tempo de adensamento.

Ressalta-se que o modelo Soft Soil não incorpora a fase de adensamento

secundária (compressão secundária, parâmetro geotécnico Cα)

A adoção deste modelo requer a definição do peso específico (γ), parâmetros

de resistência (ɸ’, c’), permeabilidade (k), índices de compressibilidade (Cc, Cr) e

índice de vazios inicial (eo).

2) Modelo Mohr Coulomb (MMC)

O modelo Mohr Coulomb (MMC) integra a categoria dos modelos

elastoplásticos perfeitos, ou seja, modelos nos quais as deformações são

decompostas em 2 (duas) parcelas: plástica e elástica. Este modelo também

incorpora o critério de ruptura de Mohr Coulomb.

Segundo Ferreira (2009), o modelo Mohr-Coulomb é um modelo elástico

perfeitamente plástico, empregado para representar a ruptura por cisalhamento de

solos e rochas. Este modelo é assim designado, devido à hipótese de que o material

se comporta como linear elástico até atingir a ruptura, definida pela envoltória de

Mohr-Coulomb; ou seja, o material apresenta um comportamento linear elástico até

atingir uma determinada tensão de escoamento, que se mantém constante com o

acréscimo de deformações plásticas

Este modelo foi adotado para realizar as simulações dos materiais de aterros

lançados em campo, bem como dos solos arenosos (camada drenante) localizados

abaixo das camadas de solos compressíveis.

132

Para a representação dos solos a partir do modelo Mohr Coulomb, faz-se

necessário o conhecimento dos seguintes parâmetros: peso específico (γ),

parâmetros de deformabilidade (E e ν), parâmetros de resistência (ɸ’, c’), e

permeabilidade (k).

4.3 Parâmetros Representativos

A definição dos parâmetros representativos dos materiais envolvidos na

análise do comportamento dos aterros que compõem o Arco Metropolitano do Rio de

Janeiro foi feita com base nos ensaios apresentados no projeto, nas informações

disponíveis na literatura para a região do empreendimento e da interpretação das

leituras fornecidas pelas placas de recalque, apresentadas no Capítulo 3, que

permitiram a definição da razão de compressibilidade (CR) e do coeficiente de

adensamento (cv) por retroanálise.

4.3.1 Avaliação da Qualidade das Amostras utilizadas nos Ensaios de Projeto

Em fase inicial à definição de parâmetros geotécnicos, procedeu-se à

avaliação da qualidade das amostras ensaiadas na ocasião de projeto.

Os ensaios de adensamento, realizados nos pontos mais críticos contendo

argila orgânica (argila mole), apresentaram resultados de índices de compressão

(Cc) variando de 0,17 a 0,38 para tensões efetivas (σ’vo) entre 3,4 kPa e 21 kPa. Na

média, o índice de compressão (Cc) apresentou o valor de 0,27. Estes resultados

realizados em amostras coletadas em campo, em diferentes estacas, durante a fase

de projeto, estão reunidos na Tabela 22.

133

Tabela 22 – Resultado dos Ensaios de Adensamento de Projeto: Lote 1

SP-05 284+15 4,20 - 4,80 14 124,9 3,2 0,807 1,17 0,28 0,748

SP-05C 285+00 4,20 - 4,80 12,5 88,3 2,26 0,894 0,66 0,2 0,604

SP-06 287+00 5,00 - 5,60 9,5 93,3 2,42 0,886 0,7 0,21 0,634

SP-06C 286+00 5,00 - 5,60 21 80 2,32 0,845 0,86 0,26 0,636

SN1AM1 259 1,20 - 1,80 10 504,4 8,33 1,714 3,36 0,36 0,794

SN1AM2 259 2,20 - 2,80 9 186,5 2,23 1,069 0,55 0,17 0,521

SN2AM1 273 3,20 - 3,80 12,7 289,1 7,31 1,926 2,75 0,33 0,737

SN2AM2 273 5,20 - 5,80 9 184,9 4,91 1,369 1,66 0,28 0,721

SN3AM1 291+16 5,20 - 5,80 3,4 121,8 3,32 0,876 0,94 0,22 0,736

SN3AM2 291+16 7,20 - 7,80 10,2 122,9 3,17 0,997 1,02 0,25 0,685

SN4AM1 297 3,20 - 3,80 10,7 100,2 2,66 0,863 0,99 0,27 0,676

SN4AM2 297 6,20 - 6,80 10,2 118,2 3,08 0,956 1,06 0,38 0,69

ev oCc

σ'vo< 100 kPaCc/(1+eo)EstacaAmostra

Profundidade (m)

σ' vo

(kPa)wo

(%)eo

oe

CcCR

+=

1 o

ovo

e

ee )( −−

Legenda: σ’vo = Tensão efetiva vertical inicial; eo = índice de vazios inicial da amostra; evo = índice de vazios correspondente à tensão efetiva de campo; Cc = índice de compressão; wo = umidade inicial.

A partir das análises das curvas de índice de vazios (eo) versus tensão efetiva

(σ’v), fornecidas pelos ensaios de adensamento edométrico de projeto, foi possível

obter os valores de OCR das amostras estudadas (Tabela 23). Observa-se que as

argilas ensaiadas apresentam valores de OCR próximos a 1,0, ou seja, tratam-se de

argilas normalmente adensadas.

No relatório de projeto do Arco Metropolitano, comentou-se que as amostras

colhidas em campo apresentaram um elevado grau de amolgamento por conta da

extração do corpo de prova, vindo a influenciar os resultados dos índices de vazios e

índices de compressão. Tendo em vista esta informação, e baseando-se nos

resultados dos ensaios de adensamento de projeto, foi realizada a avaliação da

qualidade das amostras.

A avaliação foi realizada, segundo os critérios de Lunne et al. (1997a),

Coutinho et al (2001) e Oliveira (2002), expostos no Capítulo 1. O resultado da

avaliação da qualidade das amostras de projeto está apresentado na Tabela 24. Os

resultados confirmam um elevado grau de amolgamento das amostras.

134

Tabela 23 – Valores de OCR: Ensaios de Adensamento de Projeto do Lote 1

Amostra Estaca Profundidade (m) σ' vo (Kpa)

σ' vm (Kpa) OCR Classificação

do Solo

SP-05 284+15 4,20 - 4,80 14,0 14,0 1,00 NA

SP-05C 285+00 4,20 - 4,80 12,5 13,0 1,04 NA

SP-06 287+00 5,00 - 5,60 9,5 10,0 1,05 NA

SP-06C 286+00 5,00 - 5,60 21,0 21,0 1,00 NA

SN1AM1 259 1,20 - 1,80 10,0 10,0 1,00 NA

SN1AM2 259 2,20 - 2,80 9,0 9,0 1,00 NA

SN2AM1 273 3,20 - 3,80 12,7 12,5 0,98 NA

SN2AM2 273 5,20 - 5,80 9,0 9,2 1,02 NA

SN3AM1 291+16 5,20 - 5,80 3,4 3,5 1,03 NA

SN3AM2 291+16 7,20 - 7,80 10,2 10,5 1,03 NA

SN4AM1 297 3,20 - 3,80 10,7 11,0 1,03 NA

SN4AM2 297 6,20 - 6,80 10,2 10,5 1,03 NA

Tabela 24 - Qualidade das Amostras de Projeto - Lot e 1

SN1AM1 1,20 - 1,80 1 8,33 2,77 0,332 muito ruim muito pobre muito pobre








SP-05 4,20 - 4,80 1 3,20 1,05 0,329 muito ruim muito pobre muito pobre

SP-05C 4,20 - 4,80 1 2,26 0,40 0,176 muito ruim muito pobre muito pobre

SP-06 5,00 - 5,60 1 2,42 0,64 0,262 muito ruim muito pobre muito pobre

SP-06C 5,00 - 5,60 1 2,32 0,78 0,335 muito ruim muito pobre muito pobre

AmostraProfundidade

(m)e0 ∆e ∆e/eoOCR

Lunne et al. (1997a)

Coutinho et al. (2001)

Oliveira (2002)

135

4.3.2 Seleção dos Parâmetros Geotécnicos para a Região do Empreendimento

O presente item aborda a seleção dos parâmetros geotécnicos para a região

na qual se inserem as obras do Arco Metropolitano do Rio de Janeiro.

Serão definidas as faixas de valores dos parâmetros a serem utilizadas tanto

nas análises numéricas quanto nas previsões analíticas, segundo a teoria de

Terzaghi. Nesta fase do trabalho, pretende-se avaliar a importância de uma seleção

criteriosa de parâmetros para que as previsões reproduzam, de fato, o

comportamento real da obra. Em projetos de aterros sobre solos compressíveis, as

incertezas quanto à evolução do processo de adensamento são muitas, implicando

em dúvidas quanto à magnitude das deformações e estabilidade dos aterros.

A definição dos parâmetros geotécnicos dos solos foi subsidiada pelas

informações de campo, de laboratório e por valores de parâmetros anteriormente

definidos por outros pesquisadores para a região do empreendimento.

Vale lembrar que, segundo informações de projeto do Arco Metropolitano, a

adoção dos parâmetros geotécnicos foi baseada nas investigações de campo, nos

ensaios de laboratório e considerando-se, também, a experiência da equipe técnica

envolvida no projeto e a bibliografia disponível sobre a região em estudo. As

investigações geotécnicas da fase de projeto constaram, primeiramente, de

incursões a campo para reconhecimento das litologias aflorantes ao longo do eixo e

adjacências. Com o auxílio do mapeamento geológico da região e do levantamento

topográfico efetuado, balizou-se a programação das investigações de sub superfície

e das áreas potenciais à exploração de materiais de construção. Essas

investigações permitiram a avaliação dos estratos de solos sondados, bem como a

definição dos parâmetros geotécnicos adotados nas análises de projeto efetuadas.

Ressalta-se que para a realização dos ensaios de laboratório foram retiradas

amostras deformadas e indeformadas. Para a coleta de amostras de argilas moles,

foram utilizados amostradores de parede fina tipo “Shelby”.

No presente trabalho, os parâmetros geotécnicos obtidos nos ensaios de

projeto foram confrontados com os parâmetros reportados na literatura, de forma a

estabelecer faixas de valores mais representativas da argila mole da região do Arco

Metropolitano.

136

Os ensaios de caracterização de projeto, executados em amostras extraídas

do local de estudo, indicaram valores de peso específico da argila orgânica (γ) na

faixa de 12 kN/m³ a 14 kN/m³ (Tabela 25) e valor médio de densidade dos grãos (Gs)

de 2,60. No item 1.4 do presente trabalho, foram apresentados os estudos de

Almeida et al. (2005), que indicaram um valor de peso específico (γ) variável entre

12,5 a 14,5 kN/m³. Desta forma, para as análises e simulações numéricas, optou-se

pela adoção de um valor médio de peso específico da argila orgânica igual a 13

kN/m³.

Tabela 25 – Parâmetros de Projeto: Lote 1

PARÂMETROS DE PROJETO

Tipo de Solo γ γ γ γ (kN/m 3) c' (kPa) φφφφ'(°)

Aterro Compactado 18 10 28

Argila Orgânica 12 - 14 0 24

Solo Arenoso (de maior resistência, abaixo da argila orgânica) 18 12 33

A Figura 14 e a Figura 15, inseridas no Item 1.4, apresentaram as faixas de

valores de índice de vazios inicial (eo) e índice de compressão (Cc), obtidas a partir

de dados pesquisados na literatura e de dados de projeto para a região da Baixada

Fluminense. Os valores de índice de vazios inicial (eo) e índice de compressão (Cc)

situaram-se, em sua maioria, nas faixas de 2,5 a 5,0, e 1,5 a 2,5, respectivamente.

Com relação ao parâmetro razão de compressão (CR) das argilas moles, os

valores de CR obtidos na literatura (adaptados de Lima, 2007) situaram-se numa

faixa de 0,24 a 0,48. Valores de projeto do Arco Metropolitano situaram-se, em sua

maioria, numa faixa de 0,20 a 0,30. Valores de CR retroanalisados (Item 3.4.2)

apresentaram-se, em sua maioria, em uma faixa de 0,16 a 0,22. Nas previsões

numéricas e analíticas, foi adotado um valor de CR = 0,22.

Os valores de coeficiente de adensamento (cv) obtidos através do processo

gráfico de Asaoka (item 3.5.2) situaram-se em uma faixa de 1,5 x 10-7 m²/s a 6,6 x

10-6 m²/s. Na literatura, são apresentados valores de cv entre 1,0 x 10-8 e 2,0 x 10-7

137

m²/s (Figura 16) para a região em estudo. As análises pela teoria clássica

consideraram cv = 3,0 x 10-7 m2/s.

Para o coeficiente de permeabilidade, a literatura apresenta uma faixa de

valores entre 4,32 x 10-6 e 5,36 x 10-3 m/dia (Tabela 6, Item 1.4). Cabe ressaltar que

nas análises teóricas, faz-se necessário o valor do coeficiente de adensamento para

a previsão da evolução do recalques ao longo do tempo. O programa PLAXIS, no

entanto, requer a permeabilidade ao invés de cv. Desta forma, as análises numéricas

consideraram um valor de k igual a 3x10-4 m/dia, dentro da faixa da literatura.

Quanto aos parâmetros efetivos de resistência, foi adotado um valor de

ângulo de atrito efetivo (ɸ’) igual a 24º, e intercepto coesivo nulo. Ressalta-se que,

segundo informações de projeto, estes parâmetros de resistência foram definidos

com base em ensaios de cisalhamento direto.

A Tabela 26 reúne a seleção de parâmetros γ, Cc, eo, ɸ’, c’ e k adotados nas

análises com o PLAXIS e com a teoria clássica, considerada representativa da argila

mole para a região em estudo.

Tabela 26 - Parâmetros Geotécnicos Representativos da Argila Mole da Região

γγγγ (kN/m 3) Cc eo cv (m2/s) k (m/dia) CR

13,0 1,0 3,5 3,0x10-7 3,0x10-4 0,22

4.4 Confronto entre as Previsões Analíticas e Numér icas

As análises numéricas foram executadas para duas seções, denominadas S1

e S2, localizadas nos Aterros 3 e 4A, respectivamente. Como comentado

anteriormente, estas seções localizam-se em regiões onde não foram instalados

drenos verticais.

138

4.4.1 Seção S1

Na região desta seção, denominada S1, foi instalada a placa de recalque

PRPD-21. A solução de projeto para esta seção consistiu em aterros reforçados com

bermas para a garantia da estabilidade.

A análise dos boletins de sondagens de projeto e complementares permitiu a

obtenção de um perfil geológico-geotécnico representativo da região, possibilitando

o traçado da estratigrafia do subsolo. A sondagem mais próxima à seção S1 indicou

a presença de uma camada de argila siltosa com espessura de 2,0 m e NSPT igual a

7 golpes, assente sobre uma camada de argila mole de 4,5 m de espessura. O nível

d'água foi detectado na superfície do terreno. A Figura 66 apresenta a geometria

adotada nas análises numéricas.

Ressalta-se que as análises consideraram aterros infinitos. Sendo assim, a

geometria não apresenta os taludes do aterro, desprezando-se o efeito

bidimensional. As condições de contorno consistiram em apoios do 2º gênero na

base da malha para impedimentos dos deslocamentos horizontais e verticais, e

apoios do 1º gênero nas laterais da malha para a restrição dos deslocamentos

horizontais. A Figura 67 apresenta a malha de elementos finitos, composta por 904

elementos triangulares de 15 nós.

Figura 66 – Geometria adotada nas análises numérica s: Seção S1 – PRPD-21

139

Figura 67 – Malha de Elementos Finitos Seção S1 – P RPD-21

O aterro foi subdividido em diferentes camadas, de forma a reproduzir a

sequência construtiva de campo. Os tempos de lançamento e consolidação das

diferentes camadas foram obedecidos fielmente nas análises, e estão indicados na

Tabela 27. A Figura 68 apresenta as diferentes etapas de carregamento introduzidas

nas análises numéricas.

Tabela 27 – Sequência de carregamento: Seção S1

Etapa Altura de Aterro (m) Tempo (dias)

Lançamento da 1ª camada de aterro 1,50 25

Consolidação --- 255





A Figura 69 compara a evolução dos recalques com o tempo prevista

numericamente (PLAXIS) com os valores medidos na placa de recalque PRPD-21 e

os recalques estimados pela teoria clássica. Observa-se, para os parâmetros

adotados, um ajuste satisfatório entre os resultados experimentais e as previsões

numéricas e teóricas. O programa PLAXIS forneceu um valor de recalque final de

0,815 m, levemente inferior ao estimado pela teoria clássica (0,84 m). Este resultado

140

é coerente, tendo em vista que as análises numéricas consideram o efeito da

submersão do aterro, reduzindo o valor da sobrecarga e, consequentemente, os

valores de recalque final quando comparado com a previsão teórica.

(a) Lançamento da 1ª camada de aterro

(b) Lançamento da 2ª camada de aterro

(c) Lançamento da 2ª camada de aterro

Figura 68 – Simulação da sequência de carregamento: Seção S1 – PRPD-21

141

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650

Recalque (cm) Cota de Aterro (m)

Tempo (dias)

PRPD 21

Instrumentação

Plaxis

Terzaghi

Figura 69 – Resultado das análises numéricas: Seção S1 – PRPD-21

A partir do método de Asaoka, foi obtido um valor de recalque de 0,83 m

(Tabela 28), indicando que as leituras apresentadas já estão praticamente

estabilizadas. Neste caso, o tempo total para estabilização dos recalques, desde o

início da execução do aterro, seria de 460 dias. Considerando-se que o método de

Asaoka é o que melhor reproduz o comportamento da obra, uma vez que é baseado

nos dados de instrumentação de campo, pode-se dizer que as análises numéricas

subestimaram os recalques em 1,8%. A teoria clássica, por sua vez, forneceu

valores de recalques 1,2% superiores. Estes valores de erro podem ser

considerados desprezíveis, o que mostra a importância da boa seleção de

parâmetros para a obtenção de resultados satisfatórios.

142

Tabela 28 – Recalques totais: Seção S1

Método Recalque final (m) Erro * (%) Tempo de adensamento

(dias)

Asaoka 0,830 --- 460

Teoria Clássica 0,840 + 1,2 600

Análise Numérica 0,815 - 1,8 470

* Erro calculado com base no valor fornecido pelo Método de Asaoka

Com relação ao tempo de estabilização de recalques, nota-se que as análises

numéricas fornecem um tempo de estabilização (igual a 470 dias), inferior ao

estimado pela teoria clássica (600 dias). Cabe ressaltar que a teoria clássica

pressupõe deformações infinitesimais, que não reproduzem a situação real de

campo. O adensamento de pequenas deformações pressupõe que a distância de

drenagem Hd seja constante durante a evolução dos recalques, conduzindo a

tempos de final de adensamento superiores aos reais. Olson e Ladd (1979) afirmam

que os erros cometidos com o uso da teoria clássica podem ser minorados usando-

se um valor médio constante para a distância de drenagem. Os resultados de

campo, em termos de estabilização de recalques, foram semelhantes aos obtidos

numericamente.

Tendo em vista a coerência observada entre os tempos de consolidação reais

e os previstos numericamente, optou-se por discutir os ganhos de resistência obtidos

ao longo das etapas construtivas, uma vez que este é o objetivo da construção por

etapas. As análises numéricas mostraram que, para o lançamento da 1ª camada de

aterro, de 1,50 m, os recalques finais previstos são da ordem de 0,402 m. Os

resultados apresentados na Figura 69 mostram que antes do lançamento da 2ª

camada de aterro, os recalques medidos eram de 0,375 m, o que representa uma

porcentagem de adensamento média de 93%. Este ganho de resistência, decorrente

da dissipação dos excessos de poropressão, pode ser visualizado a partir da

distribuição dos excessos de poropressão previstos numericamente imediatamente

após o lançamento da 1ª camada de aterro, e imediatamente após o início do

lançamento da 2ª camada (Figura 70). Estes resultados comprovam valores de cv de

3x10-7 m2/s para a argila mole da região do Arco Metropolitano.

143

Figura 70 – Dissipação dos excessos de poropressão, antes do lançamento da 2ª

camada de aterro: Seção S1 – PRPD-21

Na Figura 71, apresenta-se a evolução dos excessos de poropressão e das

tensões efetivas com o tempo para um elemento localizado no centro da camada de

solo compressível. É interessante notar que, coerentemente, as tensões efetivas

aumentam com a dissipação dos excessos de poropressão. A estabilização ocorre

470 dias após o início da construção do aterro. Após o lançamento de cada camada

de aterro, o tempo para dissipação das poropressões é de cerca de 200 dias (≈ 7

meses).

144

0

20

40

60

80

100

120

140

0 100 200 300 400 500

Tens

ões

(kP

a)

Tempo (dias)

Excessos de poropressão

Tensão efetiva

Figura 71 – Distribuição dos excessos de poropressã o e das tensões efetivas ao

longo do processo executivo: Seção S1

4.4.2 Seção S2

Na região da seção S2, foi instalada a placa de recalque PRPE-19E. A

solução de projeto para esta seção foi a mesma da seção S1, que consistiu em

aterros reforçados com bermas para a garantia da estabilidade.

A sondagem mais próxima à seção S2 indicou a presença de uma camada

superficial de argila mole de 2 m de espessura, com o nível d'água na superfície do

terreno natural. A Figura 72 apresenta a geometria adotada nas análises numéricas.

As análises consideraram as mesmas condições de contorno comentadas

para a seção S1. A Figura 73 apresenta a malha de elementos finitos, composta por

672 elementos triangulares de 15 nós.

1a camada 2a camada

3a camada

145

Na fase de cálculo, o aterro foi subdividido em diferentes camadas e os

tempos de lançamento e consolidação reproduziram a situação real de campo, como

indica a Tabela 29.

Figura 72 – Geometria Adotada nas Análises Numérica s Seção S2

Figura 73– Malha de Elementos Finitos Seção S2 – PR PE-19E

Tabela 29 – Sequência de carregamento: Seção S2

Etapa Altura de Aterro (m) Tempo (dias)





146

Na Figura 74, a evolução dos recalques com o tempo prevista numericamente

(PLAXIS) é confrontada com os valores medidos na placa de recalque PRPE-19E e

com os recalques estimados pela teoria clássica. Observa-se, novamente, um ajuste

adequado entre os resultados experimentais e as previsões numéricas e teóricas. O

programa PLAXIS forneceu um valor de recalque final da ordem de 0,43 m, igual ao

estimado pela teoria clássica de adensamento. Cabe ressaltar que, nesta seção, os

recalques foram menos expressivos, sendo menor o efeito da submersão do aterro.

Com relação ao tempo de estabilização dos recalques, nota-se que as

análises numéricas fornecem um tempo de estabilização igual a 100 dias,

novamente inferior ao fornecido pela teoria clássica, que mostra uma estabilização

em 120 dias.

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

0 50 100 150 200

Recalque (cm)

Tempo (dias)

PLAXIS

Instrumentação

Terzaghi

Cota de Aterro (m)

Figura 74 – Resultado das Análises Numéricas: Seção S2

147

A partir do método de Asaoka, foi obtido um valor de recalque de 0,455 m

(Tabela 30), indicando que as leituras apresentadas já estão praticamente

estabilizadas. Neste caso, o tempo total para estabilização dos recalques, desde o

início da execução do aterro, seria de 130 dias. Considerando-se que o método de

Asaoka é o que melhor reproduz o comportamento da obra, uma vez que é baseado

nos dados de instrumentação de campo, pode-se dizer que as análises numéricas e

teóricas subestimaram os recalques em 5,4%.

Tabela 30 – Recalques totais: Seção S2

Método Recalque final (m) Erro * (%) Tempo de adensamento

(dias)

Asaoka 0,455 --- ---

Teoria Clássica 0,430 - 5,4 120

Análise Numérica 0,430 - 5,4 100

* Erro calculado com base no valor fornecido pelo Método de Asaoka

4.4.3 Discussão entre os Parâmetros Adotados no Projeto Executivo e os

Parâmetros Reavaliados

É interessante comentar sobre a qualidade das amostras e a definição dos

parâmetros de projeto. As previsões do comportamento dos aterros, na ocasião do

projeto, consideraram os parâmetros listados na Tabela 31. A partir destes

parâmetros, foram obtidos os valores de recalques e tempos de adensamento

primário listados na Tabela 32. Observa-se uma superestimativa no valor do

recalque final de 12% para ambas as seções. Com relação aos tempos de

consolidação, as previsões de projeto mostraram-se extremamente conservadoras,

com um tempo para final do adensamento primário de 50 meses e 11 meses, para

as seções S1 e S2, respectivamente.

Cabe ressaltar que na região do Arco Metropolitano foram instalados

geodrenos em diversas seções, o que de alguma forma, pode ter contribuído para a

aceleração dos recalques nas seções sem drenos.

148

Tabela 31 - Parâmetros de Compressibilidade da Argi la Mole Definidos no Projeto

γγγγ (kN/m 3) cv (m2/s) CR

13,0 4,0x10-8 0,25

Tabela 32 – Recalques previstos com os parâmetros d e projeto

Seção ρρρρ (m) Tempo para U = 95% (meses)

S1 0,930 55

S2 0,510 11

Em projetos de aterros sobre solos moles, as premissas e previsões de

projeto devem ser constantemente reavaliadas a partir da instrumentação de campo,

pois as incertezas quanto aos parâmetros geotécnicos é sempre uma questão

relevante.

Os resultados mostram a influência dos parâmetros de compressibilidade e

velocidade de dissipação das poropressões em projetos de argila mole. A definição

de parâmetros representativos, com base em ensaios executados em amostras de

boa qualidade, é o primeiro passo para a previsão coerente da evolução dos

recalques com o tempo. No entanto, ressalta-se que projetos de aterros sobre solos

compressíveis sempre representam um desafio geotécnico, tendo em vista as

incertezas e surpresas que podem ocorrer durante a execução dos aterros. Desta

forma, é fundamental o constante monitoramento dos recalques para permitir a

avaliação das premissas de projeto.

22020

5 CONCLUSÕES E SUGESTÕES

5.1 Conclusões

O presente trabalho apresentou a análise do comportamento dos aterros

instrumentados que compõem a obra do Arco Metropolitano do Rio de Janeiro. Os

resultados da instrumentação de campo foram discutidos e retroanalisados,

juntamente com dados disponíveis na literatura, buscando-se a definição de

parâmetros confiáveis, representativos do comportamento da argila compressível da

região em estudo.

De posse de parâmetros confiáveis, procedeu-se à simulação numérica do

processo construtivo de um dos aterros, a partir do programa PLAXIS, de elementos

finitos. Os resultados numéricos foram confrontados com a instrumentação de

campo (fornecida por placas de recalque) e com os resultados de previsões teóricas

(teoria de adensamento unidimensional).

Em projetos de aterros sobre solos compressíveis, a instrumentação

geotécnica é de grande importância, pois permite acompanhar o desenvolvimento de

todo o processo construtivo, e as deformações decorrentes da sobrecarga imposta

pelo lançamento de camadas de aterro. É possível também, avaliar o fenômeno de

consolidação do solo compressível.

Vale ressaltar a importância de uma rotina contínua de obtenção/ coleta de

dados de instrumentação de campo, com intervalos mais curtos, para a garantia de

um monitoramento mais eficaz e seguro.

Diante do exposto, são listadas as principais conclusões do presente trabalho:

• A modelagem numérica mostrou-se uma ferramenta adequada para a

previsão dos recalques totais e tempos de adensamento;

• A definição de parâmetros representativos, com base em ensaios executados

em amostras de boa qualidade, é o primeiro passo para a previsão coerente

da evolução dos recalques com o tempo;

• O método de Asaoka é válido na previsão dos recalques finais, além de ser

uma ferramenta simples e de fácil utilização. Os valores de coeficiente de

150

consolidação (cv) obtidos por este método também se apresentaram bastante

satisfatórios;

• A teoria clássica de adensamento forneceu valores de recalques finais

próximos aos obtidos nas análises numéricas, o que pode ser atribuído ao

cuidado na seleção dos parâmetros do solo compressível;

• A teoria clássica de adensamento forneceu tempos de adensamento

superiores aos fornecidos pelas análises numéricas, o que pode ser atribuído

ao efeito da submersão dos aterros considerado nas análises numéricas;

• A faixa de valores obtida para o parâmetro razão de compressão (CR) através

de retroanálises dos valores de recalques finais de campo também foi

satisfatória;

• Comparando-se os resultados obtidos com os parâmetros definidos em

projeto, com os parâmetros retroanalisados e definidos com base em uma

pesquisa detalhada das informações da literatura, observou-se que os

parâmetros de projeto superestimaram os recalques finais e os tempos de

adensamento primário;

• Em projetos de aterros sobre solos moles, as premissas e previsões de

projeto devem ser constantemente reavaliadas a partir da instrumentação de

campo, uma vez que as incertezas quanto aos parâmetros geotécnicos é

sempre uma questão relevante.

5.2 Recomendações para Trabalhos Futuros

Como sugestões para pesquisas futuras, recomenda-se a consideração do

efeito bidimensional dos aterros na análise dos recalques e deslocamentos

horizontais, além da incorporação de drenos verticais nas análises numéricas.

22020

REFERÊNCIAS

[1] ALMEIDA, M. S. S. Aterro sobre Solos Moles: da Concepção à Avaliação

do Desempenho . Editora da Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de

Janeiro, Brasil, 215 p, 1996.

[2] ALMEIDA, M. S. S. & FERREIRA, C.A.M. Field, in situ and laboratory

consolidation parameters of very soft clay. Predictive soil mechanics,

Proceedings of the Wroth Memorial Symposium, Oxford, p. 73-93, 1992.

[3] ALMEIDA, M. S. S. & MARQUES, M. E. S. The Behavior of Sarapuí Soft

Organic Clay . Proc. Workshop on Characterization and Engineering Properties

of Natural Soils, Singapore, A. A. Balkema, v. 1, pp. 477-504, 2002.

[4] ALMEIDA, M. S. S., MARQUES, M. E. S., LACERDA, W. A., FUTAI, M. M.

Investigações de Campo e de Laboratório na Argila d e Sarapuí . Revista

Solos e Rochas, São Paulo, 28, (1): 3-20, Janeiro-Abril, 2005.

[5] ANTUNES, C. S. G. L. M., SIEIRA, A. C. C. F., FEIJÓ, R. L. Análise do

Comportamento dos Aterros que Compõem a Obra do Arc o

Metropolitano do Estado do Rio de Janeiro . Congresso de Métodos

Numéricos em Engenharia (CMNE), Coimbra, Portugal, 10 p, 2011a.

[6] ANTUNES, C. S. G. L. M., SIEIRA, A. C. C. F., FEIJÓ, R. L. Comportamento

de Aterros sobre Solos Moles: Arco Metropolitano do Rio de Janeiro .

Congresso Ibero Latino Americano de Métodos Computacionais em

Engenharia (XXXII CILAMCE), Ouro Preto, MG, Brasil, 12 p, 2011b.

[7] ÁRABE, L. C. G. Aplicabilidade de Ensaios in Situ para a Determinação de

Propriedades Geotécnicas de Depósitos Argilosos e d e Solos Residuais .

Tese de Doutorado, Departamento de Engenharia Civil, PUC-Rio, 1995.

152

[8] ARMOURS, D. W. & DRNEVICH, V. P. Improved Techniques for the

Constant Rate of Strain Consolidation Test. Consoli dation of Soils:

Testing and Evaluation . R.N. Yong and F.C. Townsend (eds), ASTM STP

892, American Society of Testing and Materials, Philadelphia, p.170-183, 1986.

[9] ASAOKA, A. Observational Procedure of Settlement Prediction . Soils and

Foundations, Japanese Society of Soil Mechanics and Foundation Engineering,

vol. 18, nº.4, December, pp 87-101, 1978.

[10] BARBOSA, P. S. A. Ensaios de Adensamento com Fluxo Restringido e k 0

em Argilas Moles . Tese de Mestrado, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro,

Brasil,1990.

[11] BARRON, R. A. Consolidation of fine-grained soils by drain wells. Journal

of the Geotechnical Engineering Division, ASCE, Transection, paper n.2346,

v.113, p.718-754, 1948.

[12] BRINKGREVE, R. B. J. Finite Element Code for Soil and Rock Analyses .

PLAXIS - 2D user´s Manual, Rotterdam, Netherlands, Balkema, (2002).

[13] CAPUTO, H. P. Mecânica dos Solos e suas Aplicações - Fundamentos . 6ª

edição, LTC Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., Rio de Janeiro, 234 p,

1988.

[14] CAVALCANTE, E. H., DANZINGER, F. A. B., GIACHETI, H. L., COUTINHO, R.

Q., SOUZA, A., KORMANN, A. C. M., BELICANTA, A., PINTO, C. S.,

BRANCO, C. J. M.C., FERREIRA, C. V., CARVALHO, D., MARINHO, F. A. M.,

CINTRA, J. C. A., DOURADO, K. C. A., MORAES, L. S., FILHO, L. H. A.,

ALMEIDA, M. S. S., GUTIERREZ, N. H. M., ALBUQUERQUE, P. J. R.,

CHAMECKI, P. R., CUNHA, R. P., TEIXEIRA, R. S., MENEZES, S. M.,

LACERDA, W. A. Campos Experimentais Brasileiros. Geotecnia. nº 111,

novembro, p.99-205, 2007.

153

[15] COLLET, H. B. Ensaios de Palheta de Campo em Argilas Moles da Bai xada

Fluminense . Dissertação de Mestrado, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, 243 p,

1978.

[16] CORREIA, M. H. C. & LACERDA, W. A. Contribuição ao Estudo do

Coeficiente de Compressibilidade Volumétrica. Solos e Rochas, v.5:1, p.17-

26, 1982.

[17] COUTINHO, R. Q. Características de Adensamento com Drenagem Radial

de uma Argila Mole da Baixada Fluminense . Dissertação de de Mestrado,

COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, Brasil, 206 p, 1976.

[18] COUTINHO, R. Q., OLIVEIRA, J. T. R. e OLIVEIRA, A. T. J. Estudo

Quantitativo da Qualidade de Amostras de Argilas Mo les Brasileiras –

Recife e Rio de Janeiro. XI COBRAMSEG – Vol.2, p. 927-936 – Brasília – DF,

1998.

[19] COUTINHO, R. Q., OLIVEIRA, J. T. R. e OLIVEIRA, A. T. J. Características

Geotécnicas das Argilas Moles de Recife. Anais do Encontro Propriedades

de Argilas Moles Brasileiras, p. 1-28, ABMS-COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro,

Março. 2001.

[20] CRAWFORD, C.B. Resistance of soil structure to consolidation. Cana dian

Geotechnical Journal , v.2, p.90-115, 1965.

[21] DNER/IPR. Projeto de aterros sobre solos moles para obras viá rias ,

DNER, Rio de Janeiro, 37 p, 1998.

[22] DUARTE, A. E. R. Características de Compressão Confinada da Argila

Mole do Rio Sarapuí no km 7,5 da Rodovia Rio-Petróp olis . Dissertação de

Mestrado, PUC-Rio, Rio de Janeiro, 210 p, 1977.

154

[23] FEIJÓ, R. L. Relação entre a Compressão Secundária. Razão de

Sobreadensamento e Coeficiente de Empuxo no Repouso . Dissertação de

Mestrado, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, 1991.

[24] FERREIRA, L. H. T. Modelos Analítico e Numérico para Simulação de

Ensaios de Arrancamento . Dissertação de Mestrado, PGECIV/UERJ, Rio de

Janeiro, RJ, Brasil, 135 p, 2009.

[25] FORMIGHERI, L. E. Comportamento de um Aterro Sobre Argila Mole da

Baixada Fluminense , Dissertação de Mestrado, Pontifícia Universidade

Católica do Rio de Janeiro, PUC-Rio, 182 p, 2003.

[26] FUTAI, M. M., ALMEIDA, M. S. S. e LACERDA, W. A. Propriedades

Geotécnicas das Argilas do Rio de Janeiro . Encontro Propriedades de

Argilas Moles Brasileiras, p.138-165, ABMS-COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro,

Março, 2001

[27] FUTAI, M. M., ALMEIDA, M. S. S., LACERDA, W. A. Laboratory Behavior of

Rio de Janeiro Soft Clays. Part 2: Strength and Yie ld . Soils and Rocks, São

Paulo, 31 (2): 77-84, May-August, 2008.

[28] GERSCOVICH, D. M. S. Propriedades da Camada Ressecada do Depósito

de Sarapuí , Dissertação de Mestrado, Pontifícia Universidade Católica do Rio

de Janeiro, PUC-Rio, 246 p. (1983).

[29] HAMILTON, J.J. & CRAWFORD, C.B. Improved Determination of

Preconsolidation Pressure of a Sensitive Clay . Symposium on Time Rates

of Loading in Soil Testing, American Society for Testing and Materials, p.254-

271, 1959.

[30] LACERDA, W. A., COUTINHO, R. Q., COSTA FILHO, L. M. & DUARTE, A. E.

R. Consolidation Characteristics of Rio de Janeiro Sof t Clay . Proceedings

of the International Symposium on Soft Clay, Bangkok, pp. 231-243, 1977.

155

[31] LIMA, B. T. Modelagem Numérica da Construção de Aterro Instrume ntado

na Baixada Fluminense , Rio de Janeiro. Dissertação de Mestrado,

PGECIV/UERJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, 135 p, 2007.

[32] LIMA, G. P. Estudo de uma Teoria Não-Linear para o Adensamento

Unidimensional . Dissertação de Mestrado, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro,

Brasil, 125 p, 1993.

[33] LUNNE, T.; BERRE, T. & STRANDVIK, S. Sample Disturbance Effects in

Soft Low Plastic Norwegian Clay. Recent Developments in Soil and

Pavement Mechanics. COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, volume único, p.81-102,

1997a.

[34] LUNNE, T.; ROBERTSON, P. K. & POWELL, J. J. M. Cone Penetration

Testing , Londres: Blackie Academic & Professional, 1997b.

[35] MAGNAN, J. P.; DEROY, J. M. Analyse graphique des tassements

observés sous les ouvrages . Bulletin de Liaison des Laboratoires des Ponts

et Chaussées, Paris, n. 109, sept-oct, p.45-52, 1980.

[36] MAGNAN, J. P.; MIEUSSENS, C. Les remblais d´essai: Un outil efficace

pour améliorer les projets d’ouvrages sur sols comp ressibles . Bulletin de

Liaison des Laboratoires des Ponts et Chaussées, Paris, 106, mars-avril, p.79-

96, 1980.

[37] MARQUES, M. E. S., LIMA, B. T., OLIVEIRA, J. R. M., ANTONIUTTI NETO, L.,

ALMEIDA, M. S. S. Caracterização Geotécnica de um Depósito de Solo

Compressível de Itaguaí, Rio de Janeiro . Congresso Luso Brasileiro de

Geotecnia, 8 páginas, 2008.

[38] MOURA, A. P.; BEVILAQUA, F. Z. & MACCARINI, M. Influência da

velocidade de deformação na obtenção dos parâmetros de

compressibilidade em ensaios de adensamento contínu os CRS . Revista

Teoria e Prática na Engenharia Civil, n. 5, p.23-29, 2004.

156

[39] MOURA, A. P. Adensamento com Velocidade Controlada de Deformação

(CRS): Desenvolvimento do Equipamento e Realização de Ensaios em

Solos Moles do Leste de Santa Catarina . Dissertação de Mestrado em

Engenharia Civil, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 130 p,

2004.

[40] MOURA, A. P.; BEVILAQUA, F. Z. & MACCARINI, M. Ensaios de

Adensamento com Taxa de Deslocamento Constante (CRS ): Um Estudo

Experimental nos Solos Moles do Litoral de Santa Ca tarina . Solos e

Rochas, São Paulo, 29, (1): 3-15, Janeiro-Abril, 2006.

[41] NACCI, D. C.; SCHNAID, F. Projeto e Desempenho do Aterro sobre Argila

Mole na Ampliação do Aeroporto Internacional Salgad o Filho . Solos e

Rochas, São Paulo, 24, (3): 251-266, Setembro-Dezembro, 2001.

[42] NBR 6484. Execução de sondagens de simples reconhecimento dos

solos . ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas, 1980.

[43] NBR 7250. Identificação e descrição de amostras de solos obti das em

sondagens de simples reconhecimento . ABNT, Associação Brasileira de

Normas Técnicas, 1982.

[44] NBR 12007 (ABNT/MB 3336). Solo: Ensaio de Adensamento

Unidimensional . ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas, 13 p,

1990.

[45] OLIVEIRA, J. T. R. A Influência da Qualidade da Amostra no

Comportamento Tensão- Deformação- Resistência de Ar gilas Moles . Tese

de Doutorado, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, 264 p, 2002.

[46] OLSON, R. E. e LADD, C. C. One-dimensional Consolidation Problems.

Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, v. 105, n. 1, p. 11-30, 1979.

157

[47] ORLEACH, P. Techniques to evaluate the field performance of ver tical

drains . Tese de Doutorado, MIT, USA, 1983.

[48] ORTIGÃO, J. A. R. Contribuição ao Estudo de Propriedades Geotécnicas

de um Depósito de Argila Mole da Baixada Fluminense . Tese de Mestrado,

COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, 94 p, 1975.

[49] ORTIGÃO, J. A. R. Aterro Experimental Levado à Ruptura sobre Argila

Cinza do Rio de Janeiro . Tese de Doutorado, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro,

714 p, 1980.

[50] ORTIGÃO, J. A. R. Introdução à Mecânica dos Solos dos Estados Crítico s.

2ª edição, Rio de Janeiro, Livros Técnicos e Científicos Editora S.A (LTC), 374

p, 1995.

Uso de prensa manual como alternativa para determinação da compressibilidade de

solos agrícolas

[51] PACHECO, E. P. Uso de prensa manual como alternativa para

determinação da compressibilidade de solos agrícola s. Comunicado

Técnico – EMBRAPA, Sergipe, 6 p, 2010.

[52] SOUSA PINTO, C. Curso Básico de Mecânica dos Solos em 16 Aulas . 2ª

edição, São Paulo: Oficina de Textos, 355 p, 2002.

[53] PLAXIS (version 8.2), 2002.

[54] ROBERTSON, P. K. e CAMPANELLA, R. G. Interpretation of the Cone

Penetration tests – Part I (Sand) . Canadian Geotechnical Journal, vol.20, nº4,

pp.718-733, 1983.

[55] SAYÃO, A. S. F. J. Ensaios de Laboratório na Argila Mole da Escavação

Experimental de Sarapuí . Dissertação de Mestrado, Pontifícia Universidade

Católica do Rio de Janeiro, PUC-Rio, 240 p, 1980.

158

[56] SCHNAID, F. Ensaios de Campo e suas aplicações à Engenharia de

Fundações . São Paulo: Oficina de Textos, 189 p, 2000.

[57] SMITH, R. E. & WAHLS, H.E. Consolidation under constant rates of strain .

Journal of Soils Mechanics and Foundation Division, v.95, p.519-539, 1969.

[58] SPANNENBERG, M. G. Caracterização Geotécnica de um Depósito de Argila

Mole da Baixada Fluminense. Dissertação de Mestrado, Puc-Rio, Rio de

Janeiro, 162 f, 2003

[59] TEIXEIRA, C. F. Análise dos Recalques de um Aterro sobre Solos Muit o

Moles da Barra da Tijuca, RJ . Proposta de Tese de Doutorado, PUC-Rio, Rio

de Janeiro, RJ, Brasil, 58 p, 2011.

[60] TERZAGHI, K. . Theoretical Soil Mechanics . New York: John Wiley and Sons,

1943.

[61] VELLOSO, D.A. & LOPES, F.R. Fundações . Rio de Janeiro: COPPE/UFRJ,

1996.

[62] VIEIRA, L. O. M. Contribuição ao Estudo do Adensamento Secundário .

Tese de Mestrado, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, Brasil, 137 p, 1988.

[63] WISSA, E.Z.; CHRISTIAN, J. T.; DAVIS, E.H. & HEIBERG, S. Consolidation

at constant rate of strain . Journal of Soils Mechanics and Foundation Division,

v.97, p.77-97, 1971.

Caroline Mansur_Final _1

Documents

Transcript of Caroline Mansur_Final _1