Congresso Sefe v Fundacoes Rasas2

PROJETOS DE FUNDAES RASAS BASEADOS EM ENSAIOS DMT

Antnio Srgio Damasco Penna

RESUMO

Seguindo uma tendncia que est se consolidando no meio tcnico internacional e que compreende a aplicao rotineira de ensaios especiais de campo, no dimensionamento de fundaes, neste trabalho, procurou-se exemplificar dois casos de edifcios altos, construdos na cidade de So Paulo/SP, apoiados em fundaes rasas, em sapatas, cujos estudos de projeto, contaram com o apoio decisivo de ensaios DMT (dilatmetro de Marchetti).

Palavras-chave: DMT, sapatas.

INTRODUO

A histria mais recente da engenharia de fundaes no Brasil, est muito associada ao hbito de tomar decises com base exclusiva, em resultados de sondagens percusso SPT.

Houve um perodo (nas dcadas de 40, 50 e 60), principalmente na cidade de So Paulo, em que muitos ensaios especiais, de laboratrio e muitas provas de carga e monitoramentos de recalques de edifcios, foram produzidos. Boa parte, pelo Instituto de Pesquisas Tecnolgicas da Universidade de So Paulo, e tambm por outras importantes empresas de engenharia geotcnica.

No perodo mais recente, dos ltimos 30 anos, esses hbitos foram sendo abandonados e as decises passaram a ser tomadas com base, apenas, em ensaios SPT.

Atualmente, se observa uma tendncia mundial, de procurar obter as informaes geotcnicas necessrias para a elaborao de um projeto de fundao, a partir de ensaios especiais de campo.

So processos rpidos, que permitem avaliar as propriedades de resistncia e deformabilidade dos solos, de forma quase contnua, em profundidade, com a possibilidade de se obter informaes em vrios pontos do terreno, com custos muito pouco expressivos.

Dentro dessa tendncia, neste trabalho, esto apresentados dois casos de edifcios altos, apoiados em sapatas isoladas, cujas fundaes foram definidas e projetadas, com base em ensaios adicionais de campo, principalmente com o ensaio DMT, alm das sondagens simples de reconhecimento percusso SPT e ensaios CPT.

O ENSAIO DMT (DILATMETRO DE MARCHETTI)

Esse ensaio foi desenvolvido por Silvano Marchetti (Marchetti, 1975) e est hoje normalizado nos Estados Unidos pela ASTM (ASTM, 2001), Standard Test Method for Performing the Flat Dilatometer Test, e na Europa, no Eurocode 7 (Eurocode, 1997), Geotechnical Design Part 3 Design assisted by field testing Section 9 Flat Dilatometer Test (DMT).

Essa tcnica, do ensaio DMT, se encontra em uso em 40 pases e est sendo empregada no Brasil, desde meados da dcada de 90.

Generalidades

Os ensaios DMT permitem as obtenes diretas, de 3 (trs) parmetros, classificados na descrio apresentada por Silvano Marchetti, como intermedirios, uma vez que representam as bases, para as correlaes que indicam as estimativas dos demais parmetros, de interesse da engenharia geotcnica.

Diretor da Damasco Penna Engenheiros Associados S/C Ltda Professor Titular Universidade Mackenzie Al. Rio Negro, 1105 cj. 11 Alphaville Barueri/SP CEP 06454-000 Tel./Fax: (11) 4195-8385 e-mail: [email protected]

Esses parmetros, denominados intermedirios, representam a grande potencialidade do ensaio e pode-se dizer, foram concebidos, por Silvano Marchetti, como fruto de muita observao, muita anlise e cuidadosa interpretao de resultados.

A importncia desses parmetros, to grande, que a rigor, deveriam ser classificados como parmetros fundamentais, pois fornecem todo o balizamento para a interpretao dos resultados dos ensaios.

No quadro adiante, esto apresentados esses trs parmetros.

QUADRO RESUMO DOS PARMETROS INTERMEDIRIOS PARMETRO SMBOLO EXPRESSO SIGNIFICADO

ndice do material Id

0O

01d

PPPI

=

Identificao do comportamento granulomtrico do solo (argilas, siltes e areias)

Mdulo dilatomtrico

Ed 201d Kgf/cm )P(P34,7E = Quantificao da compressibilidade do solo

ndice de tenso horizontal

Kd

vo'

PK 00d

=

Avaliao do histrico de tenses j aplicadas ao solo

DESCRIO DAS CONDIES GEOLGICAS NOS LOCAIS DOS DOIS EDIFCIOS

Os dois edifcios utilizados com exemplo, neste trabalho, foram construdos na cidade de So Paulo e esto situados em regio caracterstica de ocorrncia de solos da bacia de sedimentos tercirios da cidade de So Paulo.

Um deles, foi construdo no bairro da Pompia, em terreno no qual, os sedimentos tercirios apresentam granulao predominantemente arenosa e outro no bairro da Moca, em terreno no qual, os sedimentos apresentam granulao predominantemente mais fina, argilosa.

DESCRIO DOS EDIFCIOS

As duas edificaes, objeto deste trabalho, compreendem vinte e dois pavimentos tipo, trreo, dois subsolos, casa de mquinas e barrilete.

A torre elevada, compreende pilares com cargas entre 3000 KN (300 tf) at 8.000 KN (800 tf). Para a implantao das garagens, em subsolos, a escavao do terreno envolveu profundidades da

ordem de 5,5 m de retirada de terra.

Edifcio no bairro da Pompia, em So Paulo/SP

As investigaes geotcnicas preliminares, compreenderam 4 (quatro) sondagens SPT. Na figura 1 est apresentada, como exemplo, a sondagem SP-02, da primeira campanha de

investigao.

Figura 1 Sondagem SP-02 da primeira campanha de investigao geotcnica Pompia

Pode-se observar, entre 8,80 m e 17,50 m de profundidade, a ocorrncia de solo arenoso, com SPT na faixa de 5 a 14 golpes.

Figura 2 Croquis de locao de sondagens Pompia

Como exemplos dos resultados obtidos, esto apresentados na figura 3, o conjunto SPTT-3, CPT-3 e DMT-3.

Como complementao da investigao geotcnica, posteriormente foram executados ensaios SPTT (sondagem percusso com medida de torque), CPT (ensaios de penetrao esttica de cone) e DMT (dilatmetro de Marchetti), em trs posies no terreno, sempre dispostos em grupos, com um furo de cada modalidade, prximos entre si, conforme figura 2.

PERFIL INDIVIDUAL DE SONDAGEM DATA: 04/09/2002 PERCUSSO

CLIENTE: DATA INCIO:OBRA: DATA FINAL:

LOCAL: SONDAGEM: SP - 02

PERFIL GRFICO NVEL COTA PROF. DAGRFICO E DE (m) CAMADA CLASSIFICAO DO MATERIAL

10 20 30 40 N DE AMOSTRAS GUA 103,18 (M)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

NVEL D'GUA (m) DIMENSES DAS FERRAMENTAS

REVESTIMENTO int. 76,2 mm17,35 AMOSTRADOR: INTERNO:34,9mm/ EXTERNO: 50,8 mm

PESO: 65 Kg - ALTURA DE QUEDA: 75 cm

30-08-02

31-08-02

(31/08/02)

SPT

5

2

2

4

4

5

5

5

5

6

7

8

11

8

10

12

14

12

10

9

AREIAPEDREGULHOARGILASILTE

8,80

Areia fina e mdia siltosa pouco argilosa, pouco a medianamente compacta, marrom claro.

Areia fina muito argilosa, fofa a pouco compacta, marrom.

17,5017,35

Silte argiloso, mdio, arroxeados e amarelado, com manchas variegadas.

19,70

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

1

PERFIL INDIVIDUAL DE SONDAGEM DATA: 04/09/2002 PERCUSSO

CLIENTE: DATA INCIO:OBRA: DATA FINAL:

LOCAL: SONDAGEM: SP - 02

PERFIL GRFICO NVEL COTA PROF. DAGRFICO E DE (m) CAMADA CLASSIFICAO DO MATERIAL

10 20 30 40 N DE AMOSTRAS GUA (M)

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31 LIMITE DA SONDAGEM

32

33

34

35

36

37

38

39

40

NVEL D'GUA (m) DIMENSES DAS FERRAMENTAS

REVESTIMENTO int. 76,2 mmAMOSTRADOR: INTERNO:34,9mm/ EXTERNO: 50,8 mmPESO: 65 Kg - ALTURA DE QUEDA: 75 cm

30-08-02

31-08-02

SPT12

10

11

12

14

58

11

13

14

31

Silte argiloso, mdio a rijo, arroxeado e amarelado com manchas variegadas.

AREIAPEDREGULHOARGILASILTE AREIAPEDREGULHOARGILASILTE

22,10

Areia fina e mdia siltosa pouco argilosa, medianamente compacta, marrom claro e acinzentada.

23,60

Areia fina e mdia siltosa pouco argilosa, medianamente compacta, marrom claro.

Silte argiloso, rijo, arroxeado e amarelado com manchas variegadas.

Areia fina e mdia siltosa pouco argilosa, medianamente a muito compacta, arroxeada com manchas variegadas.

25,70

26,90

30,45

AREIAPEDREGULHOARGILASILTE

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

Figura 3 Resultados dos furos de ordem 3 Pompia Ensaios SPTT, CPT e DMT.

DMT-3

DMT-3 Exemplo de ensaio DMT SOLOS ARENOSOS BAIRRO POMPIA SO PAULO/SP

LEGEND Z = Depth Below Ground Level P0,P1,P2 = Corrected A,B,C readings Id = Material Index Ed = Dilatometer modulus Ud = Pore Press. Index = (P2-U0)/(P0-U0) Gamma = Bulk unit weight Sigma' = Effective overb. stress U0 = Pore pressure

INTERPRETED PARAMETERS Phi = Safe floor value of Friction Angle Ko = In situ earth press. coeff. M = Constrained modulus (at Sigma') Cu = Undrained shear strength Ocr = Overconsolidation ratio (OCR = "relative OCR"- generally realistic. If accurate independent OCR available, apply suitable OCR Factor)

SOUNDING PARAMETERS DeltaA = 20 kPa DeltaB = 20 kPa GammaTop = 17.0 kN/m^ 3 FactorEd = 34.7 Zm = 0.0 kPa Zabs = 98.9 m Zw = 18.0 m

WaterTable at 18.0 m Reduction formulae according to Marchetti, ASCE Geot.Jnl.Mar. 1980, Vol.109, 299-321; Phi according to TC16 ISSMGE, 2001 Z A B C P0 P1 P2 Gamma Sigma' U0 Id Kd Ed Ud Ko Ocr Phi M Cu DMT-3 (m) (kPa) (kPa) (kPa) (kPa) (kPa) (kPa) (kN/m^ 3) (kPa) (kPa) (MPa) (Deg) (MPa) (kPa) DESCRIPTION 0.8 310 850 305 830 17.7 14 0 1.72 22.4 18.2 44 59.5 SANDY SILT 1.0 310 850 305 830 17.7 17 0 1.72 17.8 18.2 43 55.5 SANDY SILT

1.2 170 470 177 450 16.7 21 0 1.54 8.6 9.5 22.3 SANDY SILT

1.4 170 470 177 450 16.7 24 0 1.54 7.4 9.5 20.9 SANDY SILT 1.6 80 130 99 110 14.7 27 0 0.11 3.6 0.4 0.92 2.6 0.5 13 MUD

1.8 80 130 99 110 14.7 30 0 0.11 3.3 0.4 0.84 2.2 0.5 12 MUD

2.0 80 160 98 140 15.7 33 0 0.43 3.0 1.5 0.77 1.8 1.8 12 SILTY CLAY 2.2 80 160 98 140 15.7 36 0 0.43 2.7 1.5 0.72 1.6 1.7 12 SILTY CLAY

2.4 80 130 99 110 14.7 39 0 0.11 2.5 0.4 0.68 1.4 0.4 12 MUD

2.6 80 130 99 110 14.7 42 0 0.11 2.3 0.4 0.63 1.3 0.4 11 MUD 2.8 120 260 135 240 15.7 45 0 0.78 3.0 3.6 0.78 1.9 4.6 16 CLAYEY SILT

3.0 120 260 135 240 15.7 49 0 0.78 2.8 3.6 0.74 1.7 4.4 16 CLAYEY SILT

3.2 100 280 113 260 15.7 52 0 1.30 2.2 5.1 5.2 SANDY SILT 3.4 100 280 113 260 15.7 55 0 1.30 2.1 5.1 4.9 SANDY SILT

3.6 60 250 72 230 16.7 58 0 2.17 1.3 5.5 29 4.6 SILTY SAND

3.8 60 250 72 230 16.7 61 0 2.17 1.2 5.5 29 4.6 SILTY SAND 4.0 140 350 152 330 16.7 65 0 1.18 2.3 6.2 0.63 1.3 6.6 17 SILT

4.2 140 350 152 330 16.7 68 0 1.18 2.2 6.2 0.60 1.2 6.3 17 SILT

4.4 100 320 111 300 15.7 71 0 1.70 1.6 6.6 31 5.6 SANDY SILT 4.6 100 320 111 300 15.7 74 0 1.70 1.5 6.6 30 5.6 SANDY SILT

4.8 140 450 147 430 17.7 78 0 1.94 1.9 9.8 32 9.2 SILTY SAND

5.0 140 450 147 430 17.7 81 0 1.94 1.8 9.8 32 8.8 SILTY SAND 5.2 120 320 132 300 15.7 85 0 1.27 1.6 5.8 5.0 SANDY SILT

5.4 120 320 132 300 15.7 88 0 1.27 1.5 5.8 5.0 SANDY SILT

5.6 100 460 104 440 17.7 91 0 3.23 1.1 11.7 29 9.9 SILTY SAND 5.8 100 460 104 440 17.7 94 0 3.23 1.1 11.7 29 9.9 SILTY SAND

6.0 180 600 181 580 17.7 98 0 2.20 1.8 13.8 32 13.1 SILTY SAND


6.6 180 620 180 600 17.7 109 0 2.33 1.7 14.6 31 12.6 SILTY SAND


7.2 180 500 186 480 16.7 119 0 1.58 1.6 10.2 8.7 SANDY SILT

7.4 180 500 186 480 16.7 122 0 1.58 1.5 10.2 8.7 SANDY SILT 7.6 150 680 146 660 17.7 126 0 3.54 1.2 17.9 29 15.2 SAND

7.8 150 680 146 660 17.7 129 0 3.54 1.1 17.9 29 15.2 SAND


8.4 160 540 163 520 17.7 140 0 2.19 1.2 12.4 29 10.5 SILTY SAND

8.6 240 540 247 520 16.7 143 0 1.11 1.7 9.5 0.47

Deve-se observar a variao de resistncia de ponta, medida no ensaio CPT, a partir de 8,40 m de profundidade, bem como as variaes do parmetro M (mdulo edomtrico) do ensaio DMT, indicando, de forma mais sensvel, a diferena de comportamentos dessa camada e da anterior.

Com essas informaes, o projeto foi desenvolvido, com o uso de sapatas, apoiadas no nvel 90,50 m, aplicando ao terreno, tenso nominal de 0,3 MPa (3,0 Kgf/cm2), conforme figura 4 adiante.

Figura 4 Croquis das sapatas Pompia

Na avaliao dos recalques das sapatas da torre elevada, foi considerado que o conjunto de sapatas envolve cerva de 399 m2 de rea, em uma forma retangular de 23,75 m x 16,81 m.

A escavao do terreno, promoveu um alvio de presses avaliado em 101,9 KN/m2 (10,19 tf/m2 ou 1,019 Kgf/cm2) computado em toda a rea do terreno e as fundaes, ento, introduziram um acrscimo lquido de presso de 300 KN/m2 101,9 KN/m2 =198,1 KN/m2 (19,81 tf/m2 ou 1,981 Kgf/cm2).

Com esses elementos, empregando um processo de propagao das tenses em camadas do terreno e usando o mdulo edomtrico M, obtidos nos ensaios DMT, para cada camada do terreno, foram calculados os recalques da rea retangular equivalente de 23,75 m x 16,81 m, abrangida pelas sapatas, resultando nos elementos indicados na tabela 1 adiante.

Tabela 1 Resumo das previses de recalques Pompia Ponto Recalque calculado (cm)

Centro da rea retangular 5,96 Vrtice da rea retangular 0,06

Metade do lado menor do retngulo 1,48 Metade do lado maior do retngulo 2,14

Edifcio no bairro da Moca, em So Paulo/SP

As investigaes geotcnicas preliminares, compreenderam quatro sondagens SPT. Na figura 5 esto indicadas as posies dos furos e os resultados dessas sondagens.

Figura 5 - Resultados das sondagens - Moca

Figura 6 Croquis de locao das sondagens Moca

Como exemplo dos resultados obtidos, esto apresentados, na figura 8, o conjunto S-3, CPT-2 e DMT-2.

Deve-se observar a presena de camadas de maior compressibilidade, situadas em profundidade em torno dos nveis 84,00 m a 86,00 m, que foi refletida nos valores SPT como 9 a 12 golpes, e nos ensaios CPT como resistncia de ponta Rp entre 1,0 e 3,0 MPa (10 a 30 Kgf/cm2) e nos ensaios DMT como mdulo edomtrico M entre 10 e 26 MPa (100 a 260 Kgf/cm2).

Esses valores, comparados aos demais, do trecho situado entre os nveis 86,00 e 94,00 m, demonstram maior sensibilidade s variaes de comportamento, quando medidas em ensaios mais precisos, e mais contnuos, como o CPT e o DMT.

Com essas informaes, o projeto foi desenvolvido, com o uso de sapatas, apoiadas no nvel 94,00 m, aplicando ao terreno, tenso nominal de 0,32 MPa (3,2 Kgf/cm2), conforme figura 7 adiante.

Para a implantao das garagens em subsolo, foi escavado 5,20 m de profundidade do terreno, atingindo camada classificada como argila silto-arenosa, mole a rija, amarela, roxa e cinza.

Como complementao, foram executados trs grupos de ensaios CPT e DMT, dispostos nas posies indicadas na figura 6.

Figura 7 - Croquis das sapatas Mooca

Figura 8 Resultados dos ensaios SPT, CPT e DMT Moca

DMT-2

Da mesma forma descrita para o outro edifcio, foram avaliados os recalques de uma rea retangular de 24,60 m X 17,67 m (434 m2).

Como alvio de presso, devido escavao, foi computado, em toda a rea do terreno, o valor 94,1 KN/m2 (9,41 tf/m2 ou 0,941 Kgf/cm2) e a fundao introduziu um acrscimo lquido de presso de 320 KN/m2 94,10 KN/m2 = 225,9 KN/m2 (22,59 tf/m2 ou 2,259 Kgf/cm2).

Com o mesmo processo de propagao de tenses e com os mdulos edomtricos Mobtidos nos ensaios DMT, para cada camada do terreno, foram calculados os recalques, apresentados na tabela 2 adiante.

Tabela 2 Resumo das previses de recalques Moca Ponto Recalque calculado (cm)

Centro da rea retangular 2,19 Vrtice da rea retangular 0,00

Metade do lado menor do retngulo 0,60 Metade do lado maior do retngulo 0,68

CONCLUSES

O uso de ensaios especiais de campo, pode apresentar, em algumas condies, a fonte de informaes necessrias para uma deciso relativa soluo da fundao de um edifcio, que venha proporcionar substancial economia, principalmente quando ocorre, como nos dois casos descritos neste trabalho, uma mudana de soluo, originalmente concebida em fundao profunda, por estacas, para uma soluo em fundao direta, por sapatas.

A preciso das informaes, a forma de obteno dos dados no campo, que quase contnua ao longo da profundidade, aliada rapidez e ao baixo custo desses ensaios (da ordem do dobro ao triplo de uma sondagem percusso), representam uma alternativa cujo uso tende a se intensificar em nosso meio tcnico.

BIBLIOGRAFIA

ASTM D6635-01. Standard Test Method for Performing the Flat Plate Dilatometer. American Society for Testing and Materials ASTM, 2001.

EUROCODE 7 (1997). Geotechinical Design - Part 3: Design assisted by field testing, Section 9: Flat dilatometer Test (DMT) Final Draft, ENV 1997-3, Apr. 66-73, CEN-European Committee for Stardardization.

MARCHETTI, S. (1975). A New In Situ Test for the measurement of horizontal soil deformability. Proc. Conf. On In Situ Measurement of Soil Properties, ASCE, Special Conf., Raleigh, Vol. 2, 255-259, June.

Documents

Congresso Sefe v Fundacoes Rasas2