Contribuição para o zoneamento das áreas com ... · como variáveis regionalizadas logo aplicação da estatística clássica não é suficiente para o tratamento de dados, pois

17IV COBRAE - Conferência Brasileira sobre Estabilidade de Encostas - Salvador-BA

Contribuição para o zoneamento das áreas comcaracterísticas geotécnicas semelhantes da Cidade deSalvador visando aplicação em mapeamento de risco

Jesus, A. C.UFBA/Graduando Eng. Civil, Salvador, Bahia, Brasil, [email protected]

Miranda, S. B.UFBA/Graduando Eng. Civil, Salvador, Bahia, Brasil, [email protected]

Dias, L. S. O.UFBA/Mestrando Engenharia Ambiental Urbana, Salvador, Bahia, Brasil,[email protected]

Brito Júnior, J.AUFBA/Graduando Ciência da Comp., Salvador, Bahia, Brasil, [email protected]

Burgos, P.C.UFBA/UNEB – Pesquisador, Salvador, Bahia, Brasil, [email protected]

Campos, L. E. P.UFBA, Salvador, Bahia, Brasil, [email protected]

Resumo: No desenvolvimento do Plano Diretor de Encostas da Cidade de Salvador, a PrefeituraMunicipal de Salvador solicitou o apoio do Laboratório de Geotecnia da UFBA, visando disponibilizare georeferenciar os diversos ensaios de resistência realizados através de projetos de pesquisa eextensão. Desta forma foi possível cadastrar os resultados dos diversos ensaios e sua localizaçãoespacial, permitindo realizar estudos visando obter distribuição espacial das propriedades de resistênciaque, aliada a uma base topográfica, para aplicação na elaboração de mapas de risco de deslizamentode terra da Cidade. Neste trabalho são apresentados os resultados dessa pesquisa, apresentando osmapas de isopropriedades de geotecnicas para a Cidade de Salvador.

Abstract: With the event of the development of the Master Plan for Slopes of the City of Salvador,the Municipality of Salvador requested the support of the Geotechnical Laboratory of the FederalUniversity of Bahia - UFBA, seeking to make available and to identify several resistance testsaccomplished through research projects and extension. Thus it was possible to collect the severaltest results and their space location, allowing the accomplishment of studies that were carried onin order to obtain a space distribution of the different soil resistance properties and that wasassociated to a topographical base, for use in the elaboration of risk maps of landslides for the Cityof Salvador. In this paper, the results of such research are presented as maps with areas of similargeotechnical soil properties for the City of Salvador.

18 IV COBRAE - Conferência Brasileira sobre Estabilidade de Encostas - Salvador-BA

1. INTRODUÇÃO

Diversos centros urbanos brasileiros estão lo-calizados em áreas com problemas dedeslizamento de terra. Salvador, primeira Capi-tal do Brasil, convive com problema de estabili-dade de encosta ao longo de sua história, sen-do o primeiro acidente relatado no ano de 1551,e logo após este merecem destaque os aciden-tes ocorridos em 1671, onde parte da encostada Conceição da Praia desabou vitimando trin-ta pessoas. Inicialmente, os acidentes ocorriamna região da Falha de Salvador, local onde secomeçou desenvolver cidade. Posteriormente,com o crescimento de Cidade, o problema dedeslizamento de terra acompanhou a ocupaçãodesordenada, principalmente das encostas deSalvador, motivada pelos fatores sócio-econô-mico e a pressão imobiliária. Hoje, a Cidade apre-senta diversas áreas de risco de deslizamento,cujo crescimento é bem superior ao potencialde intervenção do poder publico.

Visando avaliar áreas com prioridades deinvestimentos é necessário saber a condiçãode risco de deslizamento de terra onde estãoimplantadas as populações, necessitando paraisto o conhecimento das propriedadesgeotécnicas, geológicas, bem com uma basecartográfica e do processo de avaliação da con-dição de estabilidade.

Quanto à base cartográfica, a Cidade doSalvador já dispõe de uma base na escala de1:2000, implantada pela Conder, tendo como re-ferência o levantamento feito no ano de 1998,possuindo também fotografias áreas da Cidadeem diversas épocas, onde se observar a formade ocupação e sua evolução nos últimos anos.

Infelizmente, Salvador não dispõe de umacartografia geológica e geotécnica, levando aPrefeitura a desenvolver trabalhos nesta áreapara a implantação do Plano Diretor de Encos-tas. Neste plano coube ao Laboratório deGeotecnia da UFBA a disponibilização dos re-

sultados dos ensaios realizados nos últimos 20anos e o georeferenciamento das amostras.

Com o georeferenciamento, permitiu umestudo da distribuição espacial das principaiscaracterísticas dos solos, visando a aplicaçãona avaliação de zonas de risco de deslizamento,junto com as diversas cartas temáticas, utili-zando para isto um Sistema de Informação Geo-gráfica (SIG), sendo este fundamental quandose trabalha com o mapeamento de grandes áre-as, em que o volume de informações dificulta asanálises por processos não-computacionais,assim como armazenamento em bancos de da-dos no SIG e manipuladas com o objetivo degerar informações derivadas que possam con-tribuir ao planejamento do meio físico e à toma-da de decisões (Carvalho apud Woslki et al,1998).

2. COLETA DE DADOS

A locação espacial das amostras de soloscoletadas em Salvador tomou como base parageoreferenciamento a projeção UniversalTransverse de Mercator (UTM), datum SAD69e articulação padrão SICAR. Devido às amos-tras já terem sido coletadas nos os últimos vin-te anos, os padrões de representações geográ-ficas das mesmas são heterogêneos, uma vezque nos resgates das informações utilizou-sedesde representação da localização feita em sim-ples croquis até o uso de coordenadas Geográ-ficas, obtidas por GPS.

Assim, o trabalho inicial constou de umatriagem conforme o nível de espacialização dasmesmas, sendo apresentado a seguir os níveisde qualidade na referencia adotados, para as369 amostras: A – locadas com auxílio de GPS;B - locadas com a metodologia dos pontos decontrole; C - locadas no centróide da Obra; D -locadas tomando um único ponto de referên-cia; G - locadas com auxílio do LOUOS (progra-ma comercializado pela PMS para localização


de logradouros, dentre outros dados); e Z - lo-cadas no centróide do logradouro.

A cultura de se vincular, a qualquer tipo deamostragem realizada no ambiente urbano, umpar de coordenadas de referencial cartográfico(x,y) ainda não é prática normalmente utilizadapelas empresas de engenharia. Isto é compro-vada pela maior freqüência da espacialização,esta ligada a um nível de qualidade baixa. Con-tudo, Texeira (2003) relata que o rigor da locali-zação geográfica não é uma grande exigênciaem trabalhos de zoneamento regional.

A localização das amostras, após ogeoreferenciamento, é apresentada no mapa(Figura 1).

Figura 01 – Disposição Espacial das AmostrasIndeformadas

3. MONTAGEM DO BANCO DE DADOS

Para utilização das informações num sistema degerenciamento de informações geográficas, foicriado um bando de dados contendo as princi-pais características das amostras visando apli-cação no estudo de avaliação de áreas de riscode deslizamento.Assim, para cada amostra co-

letada esta relacionada com informações de al-guns índices físicos do solo (índice de vazios epeso específico dos grãos) e principalmente dosparâmetros de resistência ao cisalhamento, ob-tidos de ensaios de cisalhamento direto outriaxial, correlacionadas com a sua coordenadae qualidade da localização..4. ANÁLISE DOS RESULTADOS

Inicialmente foi feita a análise exploratória dosdados, visando permitir um melhor entendimen-to do conjunto de dados, descrevendo suasvariações e comportamentos em torno da mé-dia, possibilitando interpretações maisconfiáveis e detecções de possíveis erros, se-guindo as orientações de Manzione apud Ladim(2002).

Portanto, os dados foram analisadas atra-vés da estatística descritiva as medidas de po-sição (média, mediana), dispersão em torno damédia (desvio padrão, coeficiente de variação evariância) e forma (coeficiente de assimetria ecurtose), sendo apresentados os resultados nastabelas 1 e 2 e 3.

Tabela 1 – Análise exploratória dos parâmetrosde resistência de ensaios inundados ousaturado.

Análise φ c

Média 27,60 18,90

Mediana 29,10 16,10

Desv.Pad. 7,04 13,98

Variância 49,56 195,4

Coef.Variação 25,50 74,00

Curtose 4,22 7,72

Assimetria -1,05 1,60

Unidades Utilizadas: Ângulo de Atrito (φ) em graus,coesão em kPa.


Tabela 2 – Análise exploratória dos parâmetrosde resistência de ensaios na umidade natural.

Análise φ c

Média 32,82 43,11

Mediana 32,71 36,70

Desv.Pad. 6,09 26,38



Curtose 3,98 6,06

Assimetria -0,18 1,58

Unidades Utilizadas: Ângulo de Atrito (φ) em graus,coesão em kPa.

Tabela 3 – Análise exploratória dos índices físi-cos.

Análise γ e

Média 16,44 1,10

Mediana 16,43 1,09

Desv.Pad. 1,33 0,47



Curtose 5,03 3,49

Assimetria -0,17 -0,31

Unidades Utilizadas: : Peso específico natural (γ)em kN/m³ e índice de vazios (e) adimensional

Percebe-se pela simples leitura das Tabe-las 1, 2 e 3, que a coesão e o índice de vaziosobtiveram um coeficiente de variação muitoalto (superior a 30%), enquanto que a variávelângulo de atrito teve um coeficiente de varia-ção entre 18,60 e 25,50 e a variável peso espe-cífico natural obteve um coeficiente de varia-ção baixo.

O coeficiente de curtose é o grau de achata-mento de uma distribuição. Uma distribuiçãonormal apresenta curtose igual a três, logo no

caso das variáveis estudadas somente a coe-são e índice de vazios apresentam valores pró-ximos deste índice. Com relação ao coeficientede assimetria percebe-se que nenhuma delasapresentam valores alto segundo Manzione(2002).

O desvio padrão e o coeficiente de variaçãoalto são um indicativo da heterogeneidade dasamostras e isto é conseqüência do fato de quenão se levou enconta durante a análiseestatistica a gênese das amostras,ou seja Sal-vador conforme relata Ribeiro (1992) a geolo-gia da Cidade de Salvador é constituída porduas partes distintas divididas pela escarpa delinhas de falha de Salvador. Na cidade baixaafloram sedimentos da formação ilhas, membrosuperior constituído de aglomerados silitos efolhelhos, enquanto na cidade alta, rochas dealto grau de metamorfismo da face granulíto,que constitui o embasamento cristalino, alémda presença da formação barreiras.Portanto ofator geológico corrobora para estes valoresaltos de desvio padrão e coeficiente de varia-ção.

Observa-se que a perda média da coesãoficou em torno de 2,3 três vezes, enquanto oângulo de atrito ficou em média 1,7 vezes me-nor depois do material ficar totalmentesaturado.

Diante da inadequabilidade da estatísticatradicional para o caso em questão, devido adiferença significativa de materiais nos diver-sos locais da Cidade, foi então necessária a re-alização de analise geoestatística

Este fato vem de encontro ao que relata Car-valho & Uribe-Opazo (2000).As característicasfísicas e químicas do solo não apresentam umauniformidade espacial mas sim uma variabilida-de espacial, portanto, se deve tratar os dadoscomo variáveis regionalizadas logo aplicaçãoda estatística clássica não é suficiente para otratamento de dados, pois a mesma toma comopremissa a independência das amostras e


homogeneidade de variâncias. Portanto, deve-se utilizar a geoestatística a fim de que os ma-pas produzidos sejam mais condizentes com arealidade conforme menciona Manzione(2002).Portanto o passo seguinte para o pre-sente trabalho foi a realização da análise estru-tural dos dados.

A análise estrutural das informações conti-das na amostras visa determinar, qual o me-lhor modelo a ser ajustado de maneira a obter-mos os valores preditos mais próximos da rea-lidade, ou seja, ele representa a estrutura decorrelação espacial a ser utilizada nos proce-dimentos de inferências de Krigagem ordiná-ria. Esta analise é realizada através do semi-variograma. O semivariograma mostra a medi-da e grau de dependência espacial ao longode um suporte específico, conforme relataLandim (2003).

Para as quatro variáveis estudadas forammodelados semivariogramas para várias dire-ções visando verificar a anisotropia e a depen-dência espacial de cada variável. SegundoCamargo et al (2000) a anisotropia é uma carac-terística muito freqüente na natureza, isto é, avariabilidade ou distribuição espacial de taiselementos ocorre mais intensamente numa di-reção e menos intensamente que na outra.

Com relação a dependência espacial estapode ser mensurada através do índice de de-pendência espacial (IDE) calculado pela equa-ção 1 apresentada abaixo, sendo considerada adependência espacial baixa para IDE maior que75%, moderada para valores entre 25% e 75%; ealta menores que 25%.

(1)

São apresentados abaixo algunssemivariogramas de cada variável estudada.

Figura 2 – Semivariograma da variável peso específiconatural.

Figura 3 – Semivariograma da variável índice de vazios.

Figura 4 – Semivariograma da variável coesão (materialinundado / saturado)


Figura 5 – Semivariograma da variável ângulo de atrito(material saturado/inundado)

A distância na qual o semivariograma atin-ge um valor de estabilidade, o limite da depen-dência espacial, é chamado alcance (a) ou “ran-ge”. A esse valor, próximo à variância dos da-dos, dá-se o nome de patamar (C

0+C

i) ou “sill”.

O alcance da dependência espacial representaa distância em que os pontos amostrais estãocorrelacionados entre si Manzione (2002).

Portanto, utilizando a análise dosemivariograma obtemos para cada variávelestudada (índice de vazios, peso específiconatural, coesão e ângulo de atrito no estadosaturado ou inundado) os parâmetrosgeoestatísticos para os modelos teóricos ajus-

tados podem ser visualizados na Tabela 4 apre-sentada a seguir:

As variáveis, coesão, peso específico e ín-dice de vazios apresentaram uma anisotropiacombinada na direção Nordeste-sudoeste vari-ando de 28° a 38°, o que pode ser explicadoinicialmente pela grande concentração de amos-tra nesta direção.

Devido a anisotropia optou-se por combi-nar dois modelos de semivariograma(exponencial e esférico). Com relação ao índicede dependência espacial percebe-se que as va-riáveis têm baixa dependência espacial devidobasicamente ao efeito pepita.

Por apresentar poucas amostras na partenorte da Cidade de Salvador e, principalmente,por esse local se apresenta fora do alcance dadependência espacial, a mesma foi subtraída dopresente trabalho. Pretende-se, no futuro, reali-zar uma campanha de ensaios nesses locais re-conhecidamente com poucas informaçõesgeotécnicas.

4. ELABORAÇÃO DE MAPAS

Segundo Camargo (2000), a análise espacialpermite que dados disponíveis de forma pontu-al sejam interpolados gerando uma superfícieque representa o padrão de distribuição da va-

Tabela 4 – Parâmetros Geoestatísticos dos Modelos Teóricos Ajustados


riável estudada. Dentre os diversos métodosde interpolação foi escolhido a Krigagem ordi-nária por ser um método geoestatístico que levaem consideração as características espaciais deauto-correlação de variáveis regionalizadas e,principalmente, ao contrario dos métodosdeterminísticos a Krigagem considera a conti-nuidade do fenômeno em estudo e apresentaos resíduos e variâncias envolvidas além de trataa redundância de amostras de forma mais apro-priada. Ademais, este é um método bem difun-dido em nosso país podendo citar alguns tra-balhos realizados Carvalho e Uribe-Opazo(2000), Camargo et al (2000) e Landim et al (2002).

Os mapas de isopropriedades obtidos atra-vés da técnica de Krigagem são apresentadosnas figuras 7 a 10.

Analisando os mapas de peso especifico ecoesão observa-se que na parte central da Ci-dade os valores são menores, acontecendo deforma inversa com o índice de vazios.

Figura 7 – Mapa da Isopropriedade da coesão (materialinundado ou saturado)

Figura 8 – Mapa de isopropriedade do índice de vaziosFigura 6 – Mapa de isopropriedade do ângulo de atrito(material inundado ou saturado).


Quanto à distribuição do ângulo de atrito,observa-se um alinhamento vertical de valoresmais elevados, reduzindo para leste e oeste,apresentando distribuição espacial diferentedos demais parâmetros analisados.

Outra importante constatação é que a maio-ria dos casos de deslizamento em encosta naCidade de Salvador, ocorrem durante o períodochuvoso e tomando como base o inventário dedeslizamento e problemas geotécnicos realiza-dos para a Prefeitura Municipal de Salvador em2003, durante o Plano Diretor de Encostas(PDE), notamos que boa parte dos locais ondesuscitou problemas, estão em zonas onde acoesão do solo no estado saturado é baixa, comose pode observar na Figura 10.

Não foi possível determinar o zoneamentoda coesão e ângulo de atrito para o solo nacondição natural, devido a grande variabilida-de dos resultados, ocasionados, além do fatorgeológico (litologia), pelos blocos apresenta-rem umidades distintas, haja vista serem retira-das em períodos diferentes, que acabam porrepercutir no valor da sucção e conseqüente-mente nos parâmetros de resistência do solo.

5.CONCLUSÕES

Através resultados gerados ficaram evidentesas seguintes conclusões a respeito do presen-te trabalho:

A necessidade de termos uma rede de pon-tos bem distribuída, é importante, pois a mesmaafetará na qualidade do processo dainterpolação, haja vista onde se tem encontra-do IDE baixo, possivelmente afetados pela con-centração de dados em uma mesma localidade.

É muito importante que exista um mapa geo-lógico com escala aceitável; haja vista que de-vido as diversas unidades geológicas existen-tes na cidade de Salvador fica evidente que nãose pode tratar todas informações de maneiraigual, todas com a mesma gênese geológica,ocasionando a dispersão dos valores obtidos.

Figura 9 – Mapa de isopropriedade do peso específiconatural.

Figura 10 – Pontos com ocorrência de problemas dedeslizamento de terra


Os resultados confirmam que o uso da téc-nica de Krigagem ordinária como um bominterpolador espacial, haja vista em virtude dapredição está compatível com os valores deamostras coletadas no período de 2004 confir-mando a validação do processo apesar da dis-tribuição dos pontos.

Analisando os mapas de zoneamento pro-duzidos através da Krigagem ordinária, perce-be-se que em zonas onde o índice de vazios éelevado, o valor do ângulo de atrito encontra-do é baixo, isto vem ao encontro com o queCampos (1984) relatou ao citar Macarini (1980)e Sandroni (1973).

Este zoneamento geotécnico, mesmo emcaráter preliminar é de suma importância, permi-tindo assim o desenvolvimento e continuidadede pesquisas sistemáticas sobre o tema em ques-tão, além de permitir a divulgação dessa ferra-menta de análise no meio técnico local.

6. REFERÊNCIA BIBLIOGRAFICA

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Campos, L. E. P. (1984). Influência da Sucçãona Estabilidade de Taludes Naturais em So-los Residuais. Dissertação de mestrado emengenharia civil - geotecnia. PUC. Rio deJaneiro.

Carvalho, L. P; Uribe-Opazo, M. A.(2000). Aná-lise geoestatística sobre a variabilidade es-pacial de propriedades químicas do solo doano de 2000 em uma área experimental semmanejo localizado. Cascavel, UNIOESTE

Landim, P. M. B.(2003).Análise estatística dedados geológicos.2º Edição.EditoraUnesp.São Paulo.

Manzione, R. L. (2002) Variabilidade espacial deatributos químicos do solo em Araguari –MG. Dissertação de mestrado em agrono-mia. UNESP. São Paulo.

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Teixeira, C. Z. (2003.) Um estudo de viabilidadepara fundações rasas de construções depequeno porte na região de Belo Horizonteusando ferramentas de SIG.VI Curso de es-pecialização em Geoprocessamento. Depar-tamento de Geociências-UFMG.Belo Hori-zonte


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