Fernando Duarte Azevedo

Recalques do Depósito de Solos

Moles de Camboinhas, RJ

Dissertação de Mestrado

Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre pelo Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil do Depar-tamento de Engenharia Civil PUC-Rio.

Orientador: Alberto de Sampaio Ferraz Jardim Sayão Co-orientador: Sandro Salvador Sandroni

Rio de Janeiro Março de 2015

Fernando Duarte Azevedo

Recalques do Depósito de Solos Moles de Camboinhas, RJ

Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil do De-partamento de Engenharia Civil do Centro Téc-nico Científico da PUC-Rio. Aprovada pela Co-missão Examinadora abaixo assinada.

Prof. Alberto de Sampaio Ferraz Jardim Sayão Orientador

Departamento de Engenharia Civil – PUC-Rio

Prof. Sandro Salvador Sandroni Co-orientador

SEA – Sandro Sandroni Engenheiros Associados Ltda

Prof. José Tavares Araruna Júnior Departamento de Engenharia Civil – PUC-Rio

Prof. Edgar Odebrecht

Universidade do Estado de Santa Catarina

Prof. Roberto Francisco de Azevedo Universidade Federal de Viçosa

Prof. José Eugenio Leal Coordenador Setorial do

Centro Técnico Científico – PUC-Rio

Rio de Janeiro, 11 de Março de 2015

Todos os direitos reservados. É proibida a reprodução total ou parcial do trabalho sem autorização do autor, do orientador e da universidade.

Fernando Duarte Azevedo

Graduou-se em Engenharia Civil pela Universidade Fe-deral de Viçosa, Minas Gerais, em julho de 2010. In-gressou no mestrado na PUC-Rio em março de 2013, desenvolvendo dissertação na linha de pesquisa de Geo-tecnia Experimental.

Ficha Catalográfica

CDD: 624

Azevedo, Fernando Duarte Recalques do Depósito de Solos Moles de Camboi-nhas, RJ / Fernando Duarte Azevedo; orientador: Alberto de Sampaio Ferraz Jardim Sayão; co-orientador: Sandro Salvador Sandroni. – Rio de Ja-neiro: PUC-Rio, Departamento de Engenharia Civil, 2015.

1.1. v., 144 f.: il. ; 30 cm Dissertação (mestrado) – Pontifícia Universida-

de Católica do Rio de Janeiro, Departamento de Engenharia Civil, 2015.

Inclui referências bibliográficas.

1. Engenharia Civil – Teses. 2. Monitoramento

de recalques. 3. Solos moles. 4. Ensaios de campo. 5. Ensaios de laboratório. 6. Compressão secundária. I Sayão, Alberto de Sampaio Ferraz Jardim. II Sandroni, Sandro Salvador. III Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro. Departamento de Engenharia Civil. IV Título.

Dedicatória

A meus pais.

Agradecimentos

À PUC-Rio, pela oportunidade de fazer o Mestrado. Ao CNPq, pelo apoio financeiro. Aos Professores Alberto Sayão e Sandro Sandroni, pelos ensinamentos e pela ori-entação neste trabalho. Ao amigo Michel Tassi, pelo apoio ao longo dos meses desta pesquisa. Ao Eng. Divalter, da Geoprojetos, pelo auxílio nos trabalhos de campo. Ao Eng. Edgar Odebrecht e demais colaboradores da empresa Geoforma, pela ex-tração das amostras Shelby e pela realização dos ensaios de campo. Aos Engs. Paulo Henrique Dias e Tiago Proto e demais colaboradores da empresa Seel, pela instalação do benchmark, em Camboinhas. Ao IME-RJ, pelo empréstimo do equipamento utilizado nas medições de recalque. À Eng. Marilene Ramos, por possibilitar o acesso ao local onde foram realizadas as medições, enquanto presidente do INEA-RJ. Aos demais professores e funcionários do Departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio, pelos ensinamentos e apoio ao longo do curso. A toda equipe do Laboratório de Geotecnia da PUC-Rio – Edson, Amaury, Josué e Carlos – pelo suporte nos ensaios de laboratório e pela boa convivência. Aos meus pais, Professores Izabel Duarte e Roberto Azevedo, pelas críticas e su-gestões e pelo suporte incondicional em todo este período. À minha família, que teve paciência para entender a minha ausência em momen-tos importantes.

À minha Bruna Martini, pelo apoio nos momentos difíceis, sempre me incenti-vando. Aos irmãos que fiz na PUC, Adriano Malko e Nathália Louzada, pela amizade e convivência ao longo destes dois anos. Aos amigos do Futsal dos Mestres e da Geotecnia da PUC-Rio, pela amizade. À amiga Andrea Vecci, por ter me ajudado de forma tão importante em um mo-mento difícil durante a pesquisa.

À Professora Ângela Pasture e demais amigos do Francês 2, pelo convívio, deba-tes e mensagens que me foram passadas. A todos os amigos de Viçosa (Coluni, Civil 2005 e Acamari), pela amizade e in-centivo. Foram exatamente dois anos de mestrado (primeira aula no dia 11/03/2013 e defe-sa no dia 11/03/2015), que culminaram na realização deste trabalho e num cresci-mento pessoal imenso. Dedico-o a todos vocês.

Resumo

Azevedo, Fernando Duarte; Sayão, Alberto de Sampaio Ferraz Jardim (Ori-entador); Sandroni, Sandro Salvador (Co-orientador). Recalques do Depó-sito de Solos Moles de Camboinhas, RJ. Rio de Janeiro, 2015. 144 p. Dis-sertação de Mestrado. Departamento de Engenharia Civil, Pontifícia Uni-versidade Católica do Rio de Janeiro.

O acompanhamento dos recalques de aterros, por meio de nivelamento to-

pográfico periódico, permite estimar a evolução dos mesmos, bem como retroana-

lisar os parâmetros adotados em determinado projeto. Neste trabalho, recalques

foram medidos em um aterro experimental sobre um depósito com 12 m de espes-

sura de solos moles em Camboinhas, Niteroi (RJ), construído entre o final de

1977 e o início de 1978. O aterro serviu como modelo em escala real para a reali-

zação de estudos geotécnicos diversos na PUC-Rio, auxiliando o projeto de um

empreendimento imobiliário da época. A obra foi embargada pouco tempo após

seu início e, desde então, nenhum empreendimento foi realizado. Em 2013, novas

amostras Shelby foram extraídas, para a realização dos ensaios de laboratório des-

ta pesquisa. Ensaios de campo também foram realizados. Verificou-se que os re-

calques causados pela construção do aterro ainda estão ocorrendo, 37 anos após

sua execução. Compararam-se, também, os valores de OCR de laboratório com os

obtidos por meio de correlações empíricas com os resultados de campo. Por fim,

foram feitas previsões da evolução do recalque médio com o tempo e da magnitu-

de do valor total médio.

Palavras-chave

Monitoramento de recalques; solos moles; ensaios de campo; ensaios de la-boratório; compressão secundária.

Abstract

Azevedo, Fernando Duarte; Sayão, Alberto de Sampaio Ferraz Jardim (Ad-visor); Sandroni, Sandro Salvador (Co-Advisor). Settlements of the soft soils deposit Camboinhas, RJ. Rio de Janeiro, 2015. 144 p. MSc. Disserta-tion. Departamento de Engenharia Civil, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro.

Monitoring of embankment settlements using periodic topographic leveling

allows one to preview their evolution, and to assess the parameters used in a

specific design. In this research, settlements of an experimental embankment

constructed between the end of 1977 and the beginning of 1978, over a 12 m thick

soft soils deposit in Camboinhas, Niteroi (RJ), were monitored. At that time, the

embankment served as large model to help designing of a commercial housing

development. The work was hampered shortly after the end of embankment’s

construction and, since then, no enterprise was held. In 2013, in this research, new

Shelby samples were obtained in order to carry out series of laboratory tests.

Settlements due to the embankment construction were noted to be still

progressing. Also, OCR values from laboratory tests were compared to those

empirically evaluated from field results. Finally, the magnitude of total settlement

and its progress with time were estimated.

Keywords

Settlements monitoring; soft soils; field tests; laboratory tests; secondary compression.

Sumário

1 Introdução 21

1.1 Contexto 21

1.2 Objetivos e Motivação 26

1.3 Estrutura do Trabalho 27

2 Revisão Bibliográfica 28

2.1 Aspectos Gerais sobre Solos Moles 28

2.2 Ensaios de Laboratório 29

2.2.1 Caracterização 29

2.2.2 Adensamento 30

2.3 Ensaios de Campo 38

2.3.1 SPT (Standard Penetration Test) 38

2.3.2 Piezocone (CPTu) 38

2.3.3 Palheta (Vane Test) 41

2.4 Medição de Recalques em Aterros 43

2.5 Aspectos da Compressão Secundária de Solos 44

2.6 O Método de Asaoka (1978) 47

3 Materiais e Métodos 49

3.1 Generalidades 49

3.1.1 Aspectos Geológico-Geomorfológicos do Local 49

3.1.2 Perfil Geotécnico 49

3.1.3 Amostragem de Campo 52

3.2 Medições de Recalque 56

3.3 Ensaios de Campo 67

3.4 Ensaios de Laboratório 69

3.4.1 Caracterização 69

3.4.2 Adensamento 71

4 Análise dos Resultados 79

4.1 Ensaios de Laboratório e Campo 79

4.1.1 Ensaios de Caracterização 79

4.1.2 Ensaios de Piezocone e Dissipação 81

4.1.3 Ensaios de Palheta 83

4.1.4 Ensaios de Adensamento 84

4.2 Medições de Recalque 94

4.3 Estimativa de Recalques 101

4.3.1 Recalque Primário 101

4.3.2 Recalque Secundário 103

5 Conclusões e Sugestões 107

Referências Bibliográficas 109

Apêndices 115

Apêndice 1 – Aspecto visual das amostras

Apêndice 2 – Gráficos dos ensaios de piezocone

Apêndice 3 – Gráficos dos ensaios de dissipação em piezocone

Apêndice 4 – Gráficos dos ensaios de palheta

Apêndice 5 – Curvas de compressibilidade e cv dos ensaios de aden-

samento

Apêndice 6 – Incerteza nas curvas “recalque x tempo” – Camboinhas

Lista de Figuras

Figura 1.1 – Local estudado – Camboinhas, Niterói (imagem do Google Maps) 22

Figura 1.2 – Depósito mole estudado em Camboinhas, destacado em vermelho - a oeste da Lagoa de Itaipu (imagem do Google Maps) 23

Figura 1.3 - Plano urbanístico previsto para a região (Russo Neto, 1980) 24

Figura 1.4 – Imagem ampliada do local onde foi executado o aterro experimental – planta (imagem do Google Maps) 25

Figura 2.1 – Índices de compressibilidade do solo (Sayão, 1980) 31

Figura 2.2 – Determinação de σ’p pelo Método de Casagrande (1936) 32

Figura 2.3 – Determinação de σ’p pelo Método de Pacheco Silva (1970) 32

Figura 2.4 – Determinação de σ’p pelo Método de Sridharan et al. (1991) 33

Figura 2.5 – Método de Casagrande para determinação de cv 34

Figura 2.6 – Método de Taylor para determinação de cv 34

Figura 2.7 – Dimensões dos tubos amostradores 36

Figura 2.8 – Gráficos Fr x Qt e Bq x Qt (Robertson, 1990) 39

Figura 2.9 – Correção de su de palheta (Bjerrum, 1973) 42

Figura 2.10 – Curva recalque x log tempo (Pinto, 2001) 45

Figura 2.11 – Definição de Cα (Lambe e Whitman, 1969) 46

Figura 2.12 – Recalque nos tempos "k" e "k-1" (Asaoka, 1978) 48

Figura 3.1 – Perfil geotécnico ao longo do eixo leste-oeste do aterro (Russo Neto, 1980) 50

Figura 3.2 – Perfil geotécnico obtido em ensaios de piezocone, em 2013 51

Figura 3.3 – Localização do aterro experimental (Russo Neto, 1980) 52

Figura 3.4 – Dimensões do aterro e do espaçamento entre placas de recalque, e local aproximado das verticais de retirada das amostras (imagem do Google Maps) 53

Figura 3.5 – Foto do local verticais de retirada das amostras indeformadas 53

Figura 3.6 – Procedimento de amostragem 55

Figura 3.7 – Instalação do novo benchmark 58

Figura 3.8 – Pino metálico, à esquerda, e cabeça boleada, à direita 58

Figura 3.9 – Instalação de pino metálico 59

Figura 3.10 – Circuito fechado de medições (localização aproximada dos pontos) 60

Figura 3.11 – Nível NA2 com micrômetro acoplado 61

Figura 3.12 – Execução de nivelamento, com a mira suportada por tripé metálico 63

Figura 3.13 – Visada em campo 65

Figura 3.14 – Visada em campo 65

Figura 3.15 – Ensaios de campo – planta (localização aproximada dos pontos) 67

Figura 3.16 – Ensaios de palheta e piezocone em andamento 67

Figura 3.17 – Ponteira cônica com pedra porosa na base do cone (medições de u2) 68

Figura 3.18 – Difratometria de Raios-X (Carvalho, 1980) 70

Figura 3.19 – Amostra de solo orgânico sobrenadando a água destilada 71

Figura 3.20 – Moldagem do corpo-de-prova do ensaio de adensamento 74

Figura 3.21 – (a) Prensas de adensamento; (b) Célula de adensamento 74

Figura 3.22 – Braço de alavanca da prensa de adensamento impedido de se deslocar pelo apoio de segurança 75

Figura 4.1 – Variação da umidade, limites de consistência e teor de matéria orgânica 80

Figura 4.2 – Curvas granulométricas das amostras 80

Figura 4.3 – Relação Bq x Qt para diferentes velocidades de ensaio 82

Figura 4.4 – Perfis de su nas condições indeformada e amolgada 83

Figura 4.5 – Oxidação interna do tubo 86

Figura 4.6 – Perfis de OCR - Velocidade de cravação normal (20 mm/s) 88

Figura 4.7 – Perfis de OCR - Velocidade de cravação rápida (58,4 mm/s) 89

Figura 4.8 – Perfis de OCR - Velocidade de cravação lenta (6,0 mm/s) 90

Figura 4.9 – Perfis de OCR - Velocidade de cravação muito lenta (2,0 mm/s) 91

Figura 4.10 – Curva "recalque x log tempo" do ensaio AD-1.2 94

Figura 4.11 – Última etapa de carregamento - escala ampliada 94

Figura 4.12 – Recalques medidos em Camboinhas 96

Figura 4.13 – Análise dos erros das medições de recalque 98

Figura 4.14 – NA nos locais das antigas placas de recalque 99

Figura 4.15 – Recalques médios e curva logarítmica de ajuste 103

Figura 4.16 – Aplicação do Método de Asaoka 104

Figura 4.17 – Evolução dos recalques primário e secundário - Cα/(1+eo) = 0,094 106

Figura 4.18 – Recalques estimados - OCRsf = 1,60 106

Lista de Tabelas

Tabela 2.1 – Classificação da qualidade de amostras indeformadas (Lunne et al., 1997) 37

Tabela 2.2 – Classificação da qualidade de amostras indeformadas brasileiras (Coutinho et al., 2002) 37

Tabela 2.3 – Classificação de solos por tipo de comportamento 39

Tabela 2.4 – Fator tempo modificado (T*) (Houlsby e Teh, 1988) 41

Tabela 3.1 - Algumas características dos tubos e amostras extraídas 56

Tabela 3.2 – Correção das cotas dos pontos nivelados (valores em cm) 64

Tabela 3.3 – Erros inerentes ao processo de nivelamento geométrico - adaptado de Tassi (2014) 66

Tabela 3.4 – Velocidades de cravação da ponteira cônica do ensaio de piezocone 68

Tabela 3.5 – Número de ensaios de adensamento realizados por amostra 72

Tabela 3.6 – Sequência de carregamentos, em kPa, dos ensaios convencionais 78

Tabela 3.7 – Sequência de carregamentos, em kPa, dos ensaios não convencionais 78

Tabela 4.1 – Resultados dos ensaios de caracterização 79

Tabela 4.2 – Coeficientes de adensamento do ensaio de dissipação 83

Tabela 4.3 – Sensitividade do solo 84

Tabela 4.4 – Coeficientes de adensamento vertical (Sandroni et al., 1981) 85

Tabela 4.5 – Alguns parâmetros obtidos nos ensaios de adensamento 86

Tabela 4.6 – Tensões de pré-adensamento (σ’p) e OCR obtidos por diferentes métodos 87

Tabela 4.7 – Obtenção de OCR pela equação SHANSEP (Ladd, 1991) 92

Tabela 4.8 – Resultados dos ensaios de adensamento não convencionais (Cα/Cc) 93

Tabela 4.9 – Cálculo do recalque devido à variação do NA 100

Tabela 4.10 – Cálculo do recalque primário com dados (à exceção de cv) de Carvalho (1980) 102

Lista de Abreviaturas e Símbolos

Romanos

a Coeficiente angular de ajuste - método de Asaoka

b Coeficiente linear de ajuste - método de Asaoka

BM Benchmark (referência de nível)

Bq Parâmetro de poropressão

Ca Razão de áreas do tubo amostrador

Ci Folga interna do tubo amostrador

Cα Coeficiente de compressão secundária

Cc Índice de compressão do solo

Cr Índice de recompressão do solo

Cs Índice de descompressão do solo

ch Coeficiente de adensamento horizontal

cv Coeficiente de adensamento vertical

cv 50 Coeficiente de adensamento vertical (Casagrande)

cv 90 Coeficiente de adensamento vertical (Taylor)

CPTu Ensaio de piezocone

Da Diâmetro da ponta do tubo amostrador

De Diâmetro externo do tubo amostrador

Di Diâmetro interno do tubo amostrador

e Índice de vazios

eo Índice de vazios inicial

eσ’vo Índice de vazios correspondente a σ’ vo

fs Atrito da luva do cone

Fr Atrito lateral normalizado

Gs Densidade real dos grãos do solo

H Espessura da camada de solo mole

Hd Distância vertical máxima de drenagem

IP Índice de plasticidade

IR Índice de rigidez do solo

k Coeficiente de permeabilidade

kh Coeficiente de permeabilidade horizontal

kv Coeficiente de permeabilidade vertical

k0 Coeficiente de empuxo lateral no repouso

K1, K2 Fatores de correlação empíricos para tensão de sobreadensa-

mento (ensaio CPTu)

L Comprimento da mira

LR Leitura de ré

LV Leitura de vante

LL Limite de liquidez

LP Limite de plasticidade

M Torque máximo – ensaio de palheta

mv Coeficiente de deformação volumétrica

m Parâmetro empírico (equação SHANSEP)

m Coeficiente angular do ajuste (método da raiz do tempo)

MO Matéria orgânica

NSPT Número de golpes no ensaio SPT

OCR Overconsolidation ratio (razão de sobreadensamento)

p0 Tensão vertical efetiva inicial no centro da camada

pc Tensão de sobreadensamento no centro da camada

PPI Perda por ignição

qc Resistência de ponta – ensaio CPTu

qt Resistência de ponta corrigida – ensaio CPTu

Qt Resistência de ponta normalizada – ensaio CPTu

r Razão entre a compressão primária e a compressão total

R Raio do piezocone

S Parâmetro de ajuste – equação SHANSEP

St Sensitividade da argila

su Resistência não drenada

sur Resistência não drenada amolgada (ou residual)

su palheta Resistência não drenada obtida no ensaio de palheta

su campo Resistência não drenada corrigida pelo fator de Bjerrum

SPT Ensaio SPT (Standard Penetration Test)

t Tempo

tpf Tempo para término do adensamento primário

tsf Tempo estimado de término do recalque secundário

TMO Teor de matéria orgânica

T* Fator tempo modificado

U Excesso de poropressão normalizado

Uv Porcentagem de adensamento vertical

u Poropressão

ue Excesso de poropressão no tempo “t”

u0 Excesso de poropressão inicial

u2 Poropressão na base do cone – ensaios de piezocone

vm Velocidade média de recalque

z Profundidade em relação ao topo da camada em adensamento

zi Cota do ponto “i”

Gregos

α Parâmetro adimensional da correlação de Mayne e

Mitchell

αs Fator de proporcionalidade de Buisman

∆ Indicador de variação no valor de uma variável

Δσ’ v/σ’ v Razão de incremento de carga

� Derivada parcial

εv Deformação vertical

ε� Velocidade de deformação vertical (o mesmo que

dε/dt)

λ Incerteza associada ao processo de nivelamento geo-

métrico

γ Peso específico do solo

γaterro Peso específico do aterro

γnat Peso específico natural do solo

γsat Peso específico saturado do solo

γw Peso específico da água

γsub Peso específico submerso do solo

µ Fator de correção de Bjerrum

µ Média da amostra

ρ Recalque total

ρt Recalque no tempo “t”

ρt+Δt Recalque no tempo “t+Δt”

ρf Recalque final

ρpf Recalque primário final

ρsf Recalque secundário final

σ Desvio padrão da amostra

σv Tensão vertical total

σ’ vo Tensão vertical efetiva inicial ou de campo

σ’ v Tensão vertical efetiva

σ’p Tensão de sobreadensamento

τ Resistência não drenada

ω Teor de umidade do solo

Não diga que a vitória está perdida, se é de batalhas que se vive a vida.

Raul Seixas.

1 Introdução

1.1 Contexto

O setor da construção civil brasileiro recebeu grande incentivo ao cresci-

mento nos últimos anos, motivo pelo qual surgiram diversos empreendimentos

imobiliários e industriais pelo país.

O crescimento das cidades e, portanto, a escassez de áreas cujas condições

são mais favoráveis à implantação destes empreendimentos, fez com que houves-

se uma evolução das técnicas construtivas para a ocupação de regiões mais “desa-

fiadoras”, em termos geotécnicos. Áreas que apresentam condições desfavoráveis,

como, por exemplo, declividade acentuada, presença de solos moles e variações

significativas do nível d’água, geram desafios aos engenheiros projetistas e podem

acarretar custos e prazos extras aos projetos, caso não sejam bem avaliados.

Engenheiros geotécnicos podem se deparar com os mais diversos tipos de

solos, que necessitarão de estudos para o adequado dimensionamento das estrutu-

ras a serem implantadas, como aterros, contenções em escavações e fundações de

edifícios, entre outras. Dentre esta diversidade de solos encontrados, estão os so-

los moles, cujos depósitos apresentam elevadas compressibilidades, resultando,

muitas vezes, em recalques de dezenas de centímetros, quando submetidos às car-

gas previstas no projeto.

Este tipo de solo foi o objeto de estudo principal desta pesquisa. A seguir,

faz-se um breve apanhado sobre a história do local cujo perfil geotécnico foi estu-

dado.

Antigo Empreendimento Imobiliário em Camboinhas, Niterói (RJ)

A inauguração da ponte Rio-Niteroi, em 1974, possibilitou a expansão da

cidade de Niteroi no sentido da chamada “região oceânica”, onde atualmente en-

contram-se os bairros de Piratininga, Camboinhas, Itacoatiara e Itaipuaçu.

22

Na segunda metade da década de 1970, iniciou-se um empreendimento i-

mobiliário que previa a construção de condomínios para cerca de 70000 pessoas,

em uma área de 7.234.100 m², próxima à lagoa Itaipu, localizada no bairro Cam-

boinhas, em Niterói, Rio de Janeiro (Figuras 1.1 e 1.2). O projeto previa a cons-

trução de ilhas artificiais (marinas) nas margens da lagoa, nas quais as residências

seriam implantadas (Figura 1.3). Entre as marinas existiriam canais para o acesso

de embarcações de pequeno a médio porte às residências, e também ao mar, uma

vez que seria executada uma ligação entre este e a lagoa. A construção das mari-

nas seria feita em duas etapas: na primeira, toda a área seria aterrada e, na segun-

da, os canais seriam escavados no aterro construído (Russo Neto, 1980).

Figura 1.1 – Local estudado – Camboinhas, Niterói (imagem do Google Maps)

A então proprietária do terreno e executora do projeto, Veplan-Residência,

após a análise de resultados de sondagens e alguns imprevistos na obra, solicitou

ao Departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio que acompanhasse os traba-

lhos. Constatadas as características de heterogeneidade e de compressibilidade do

subsolo, decidiu-se por executar um aterro experimental, com dimensões aproxi-

madas de 50 m de largura, 150 m de comprimento e 1,70 m de altura (Russo Neto,

1980). A construção do aterro teve início em dezembro de 1977, servindo como

base para diversos estudos geotécnicos (Silva, 1979; Russo Neto, 1980; Pinheiro,

1980; Carvalho, 1980), com o objetivo de se avaliar

mento do material, por meio

ratório.

Figura 1.2 – Depósito mole estudado emda Lagoa de Itaipu (imagem do Google Maps)

, com o objetivo de se avaliar, em detalhes, o comport

por meio de medições de recalque e ensaios de campo e

estudado em Camboinhas, destacado em vermelho (imagem do Google Maps)

23

o comporta-

os de campo e labo-

, destacado em vermelho - a oeste

24

Figura 1.3 - Plano urbanístico previsto para a região (Russo Neto, 1980)

O aterro foi instrumentado com placas de recalque superficiais, medidores

magnéticos de recalques profundos, piezômetros de Casagrande e inclinômetros.

Executou-se, também, uma escavação experimental, que foi levada à ruptura pelo

rebaixamento rápido do nível d’água, com o objetivo de se determinar parâmetros

de resistência in situ do solo. Os ensaios de laboratório executados compreende-

ram a caracterização do material (limites de consistência, densidade dos grãos,

teor de matéria orgânica e análises granulométrica e mineralógica), além de ensai-

os de adensamento e ensaios triaxiais.

Havia a preocupação com o grande potencial de ocorrência de recalques di-

ferenciais excessivos causados pelo aterro da obra, devido às diferentes espessuras

de solo mole encontradas, e, também, com a estabilidade das escavações, de cerca

de 3 m de profundidade, devido à possibilidade de ruptura do solo mole por cisa-

lhamento (Silva, 1979).

Entretanto, após decisão judicial, a obra foi interrompida e, até hoje, ne-

nhum empreendimento foi realizado. O aterro experimental permanece no local

até os dias atuais, 37 anos após sua execução (Figura 1.4).

Figura 1.4 – Imagem ampliada do l

(imagem do Google Maps)

Imagem ampliada do local onde foi executado o aterro experimental

25

aterro experimental – planta

26

1.2 Objetivos e Motivação

O objetivo principal deste trabalho foi verificar, por meio de nivelamento

topográfico de alta acurácia, se ainda ocorriam recalques no aterro experimental

de Camboinhas, executado em dezembro de 1977.

Outros objetivos incluíram:

a) A realização de ensaios convencionais de adensamento em labora-

tório, em amostras extraídas em 2013, para a determinação de pa-

râmetros de compressibilidade (Cc e Cr), tensão de sobreadensa-

mento (σ’p) e coeficiente de adensamento vertical (cv);

b) A realização de ensaios especiais de adensamento em laboratório,

para a estimativa do coeficiente de adensamento secundário (Cα);

c) A realização de ensaios de campo (palheta e piezocone), para a de-

terminação da razão de sobreadensamento (OCR) de campo, e

comparação com os resultados de laboratório;

d) A estimativa do valor de Cα de campo, por meio dos gráficos de

“recalque x tempo” dos nivelamentos de campo;

e) A estimativa, com os parâmetros obtidos nos ensaios de campo e

laboratório e nas medições de recalque, do valor do recalque total

(primário e secundário) esperado para o aterro, e a evolução deste

com o tempo.

O acompanhamento da evolução dos recalques ao longo do tempo é impor-

tante para se adicionar informações ao estudo da compressão de solos moles. A

possibilidade de oferecer uma contribuição a estes estudos, por meio da realização

de medições de recalque em um aterro executado há 37 anos, é um fator que mo-

tiva qualquer engenheiro geotécnico.

27

1.3 Estrutura do Trabalho

Este trabalho foi dividido em seis capítulos.

Neste primeiro capítulo, foi feita uma breve introdução sobre o histórico re-

cente do depósito de solos moles de Camboinhas. Procurou-se estabelecer uma

relação entre os trabalhos do passado com os objetivos atuais, dando continuidade

ao estudo da compressão do depósito de Camboinhas.

O capítulo seguinte apresenta uma revisão bibliográfica a respeito dos as-

pectos gerais dos solos moles, bem como dos ensaios de laboratório e campo co-

mumente empregados, dos trabalhos em que foram acompanhados os recalques

em campo, de fundamentos da compressão secundária e do método de Asaoka

(1978).

O terceiro capítulo descreve os procedimentos adotados para a medição dos

recalques e para a amostragem indeformada do depósito de solos moles de Cam-

boinhas, bem como a descrição qualitativa dos materiais nos quais e com os quais

foram realizados os ensaios de campo e de laboratório, respectivamente, cujas me-

todologias são, também, apresentadas.

No quarto capítulo, discutem-se os resultados obtidos nos ensaios de campo

e laboratório, fazendo-se correlações entre estes para descrever o depósito. São

apresentados, também, os resultados das medições de recalque, realizadas por

meio de equipamento óptico de alta precisão.

No capítulo cinco são apresentadas as conclusões deste trabalho e as suges-

tões para pesquisas futuras.

2 Revisão Bibliográfica

2.1 Aspectos Gerais sobre Solos Moles

Solos moles são materiais de granulometria variada, que apresentam teores

de umidade elevados, por vezes ultrapassando 1000% (Sandroni, 2006). Apresen-

tam coloração variando entre tons de marrom, preto e cinza, contendo, muitas

vezes, elevado teor de matéria orgânica.

Bjerrum (1973) cita que a identificação e a classificação destes materiais

deve se basear na história geológica do depósito, teores de umidade e limites de

consistência, além de resultados de adensamento e ensaios de palheta em diversas

profundidades.

A presença de matéria orgânica (restos de galhos, folhas e conchas) é fre-

quente, uma vez que estes materiais são formados pela deposição de sedimentos

fluviomarinhos, advindos de ciclos de transgressão e regressão do mar, ao longo

de milhares de anos (Almeida e Marques, 2010).

São materiais altamente compressíveis e, devido ao caráter sedimentar da

formação dos depósitos, encontram-se, em geral, normalmente adensados ou le-

vemente sobreadensados.

Bjerrum (1972) salienta que, em projetos de aterros sobre solos moles, três

aspectos principais devem ser considerados:

a) A estabilidade do aterro quanto a rupturas por cisalhamento do

solo;

b) A magnitude dos recalques do depósito, provocados pelas cargas

impostas;

c) A necessidade de se adotar soluções para acelerar os recalques e/ou

reforçar o solo (aumentar a resistência).

Para se avaliar corretamente estes aspectos, ensaios de laboratório em amos-

tras de boa qualidade são determinantes na escolha dos parâmetros de projeto, e

29

ensaios de campo permitem aumentar o número e a confiança das informações

disponíveis e fazer comparações e correlações com os resultados de laboratório.

Também de grande importância, o acompanhamento da obra, por meio de instru-

mentação geotécnica de campo (medidores de nível d’água, piezômetros, medido-

res de deslocamentos verticais e horizontais, etc), permite a verificação das pre-

missas de projeto, bem como a adoção, caso necessário, de planos alternativos,

visando corrigir algum comportamento não esperado.

2.2 Ensaios de Laboratório

Em laboratório, são comumente realizados os ensaios de caracterização, a-

densamento, e triaxial. Outros ensaios, para determinação de propriedades quími-

cas e mineralógicas, também são recorrentes. Serão abordados brevemente alguns

aspectos dos ensaios de caracterização e adensamento, somente, por não terem

sido executados outros ensaios, além destes.

Jamiolkowski et al. (1985) citam como principais vantagens dos ensaios de

laboratório: a definição das condições de contorno, o controle das condições de

drenagem, o conhecimento das trajetórias de tensões e das características físicas

do solo. Entre as desvantagens, citam o amolgamento inevitável das amostras, a

não representatividade de campo devido ao tamanho dos corpos de prova ensaia-

dos, a descontinuidade de informações e, por último, o custo elevado e o maior

tempo necessário, quando comparados aos ensaios de campo.

2.2.1 Caracterização

A determinação do teor de umidade natural (ω), dos limites de consistência

(LL e LP), do peso específico real dos grãos (Gs), do teor de matéria orgânica

(TMO) e a análise granulométrica dos solos são essenciais à avaliação adequada

do comportamento destes materiais. Nestes ensaios, podem ser utilizadas amostras

deformadas, obtidas usualmente nas sondagens de simples reconhecimento.

Bjerrum (1973) e Ladd e DeGroot (2003) recomendam que os ensaios de

determinação dos limites de consistência sejam realizados a partir do teor de umi-

dade natural da amostra, ou seja, sem que se proceda à secagem prévia usualmente

30

recomendada nas normas. Segundo estes autores, diferenças significativas entre

valores de limites de consistência podem ser encontradas.

O teor de matéria orgânica é determinado, da maneira mais simples, pela

correlação com a perda por ignição do material (PPI), quando aquecido a tempera-

turas elevadas. Considera-se que TMO = PPI (%) (apesar de que uma parcela da

água adsorvida e dos minerais presentes podem ser queimados neste processo, a-

carretando um valor de TMO maior que o real, ou seja, PPI > TMO). Os teores de

matéria orgânica mais comuns em solos moles do estado do Rio de Janeiro, se-

gundo Massad (2009) encontram-se em torno de 3 a 33 %. O mesmo autor cita

que estes teores oscilam 3 a 10% na região de Recife (PE) e de 5 a 8% em Vitória

(ES).

2.2.2 Adensamento

Os ensaios de adensamento, ou ensaios oedométricos, consistem na aplica-

ção de uma carga vertical a um corpo-de-prova cilíndrico, de aproximadamente 2

cm de altura, confinado lateralmente, em um equipamento denominado prensa de

adensamento. Registram-se os deslocamentos verticais do corpo-de-prova, para

diferentes etapas de carregamento e, por meio de gráficos que relacionam índice

de vazios (ou deformações verticais), tensão vertical efetiva e tempo, determinam-

se parâmetros, como os índices de compressão virgem (Cc), de descompressão

(Cs) e de recompressão (Cr), mostrados na Figura 2.1, e a tensão de sobreadensa-

mento (σ’p), abordada em maiores detalhes adiante. Estes parâmetros permitem

determinar a magnitude do recalque primário esperado para o solo:

Existem diversos tipos de ensaios. O mais comum deles é o ensaio de car-

ga incremental (step loading test), cujo carregamento é geralmente executado de

forma incremental, em estágios de 24 horas. Outros tipos de ensaio são também

realizados, como o CRS (do inglês, constant rate of strain) e o EOP (do inglês

end of primary, ensaios cujos incrementos de carga são aplicados logo após a dis-

sipação dos excessos de poropressão do estágio anterior).

31

Figura 2.1 – Índices de compressibilidade do solo (Sayão, 1980)

• Determinação da tensão de sobreadensamento

O conhecimento da tensão de sobreadensamento (σ’p) de um solo constitui-

se em uma das mais importantes informações de um depósito.

Ladd (1991) menciona que esta tensão, definida como a máxima tensão a

que o solo já esteve submetido, deve ser vista e entendida como a tensão limite

que separa o comportamento elástico do solo (pequenas deformações) do

comportamento plástico (grandes e irrecuperáveis deformações). Este autor afir-

ma, também, que uma argila considerada rija pode se comportar como uma argila

mole, para uma carga que ultrapasse sua tensão de sobreadensamento, uma vez

que há uma grande variação no índice de vazios, a partir de tal tensão.

Diz-se que um solo está sobreadensado quando σ’p for maior que a tensão

vertical efetiva (σ’ vo) atuante. Se estes valores coincidirem, o solo é denominado

normalmente adensado. À razão entre σ’p e σ’ vo, dá-se o nome de razão de sobrea-

densamento (ou OCR, em inglês, overconsolidation ratio).

Existem diversos métodos para determinar a tensão de sobreadensamento de

um solo.

O primeiro deles é o método de Casagrande (1936) (Figura 2.2). Apesar da

grande aceitação do método, Pinto (1992) constatou que este pode apresentar dife-

rentes tensões de sobreadensamento, caso a escala do eixo vertical seja modifica-

32

da. Este autor cita, também, que a escolha do ponto de maior curvatura é muito

subjetiva.

Figura 2.2 – Determinação de σ’p pelo Método de Casagrande (1936)

Outro método comumente utilizado foi proposto por Pacheco Silva (1970),

Figura 2.3, cuja determinação de σ’p parece não ser tão subjetiva quanto no méto-

do de Casagrande, e cujos valores obtidos não dependem da escala adotada.

Figura 2.3 – Determinação de σ’p pelo Método de Pacheco Silva (1970)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

0 1 10 100 1000 10000

Índi

ce d

e V

azio

s

Tensão Vertical Efetiva (kPa) - escala log

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

0 1 10 100 1000 10000

Índi

ce d

e V

azio

s

Tensão Vertical Efetiva (kPa) - escala log

σ’p

σ’p

33

O terceiro e último método aqui apresentado foi proposto por Sridharan et

al. (1991), cuja determinação de σ’p é, aparentemente, a mais simples e menos

subjetiva (Figura 2.4).

Figura 2.4 – Determinação de σ’p pelo Método de Sridharan et al. (1991)

• Determinação do coeficiente de adensamento

O desenvolvimento da equação diferencial da teoria do adensamento de

Terzaghi e Frölich (1936), com base nas hipóteses do item 2.1, resulta em:

�

���� . ∂�

∂� = ∂�∂� (2.1)

Onde:

� k: coeficiente de permeabilidade do solo;

� γw: peso específico da água;

� mv: coeficiente de variação volumétrica;

� ue: excesso de poropressão;

� z: distância vertical a partir do topo da camada.

A razão que relaciona a permeabilidade do solo com o seu coeficiente de va-

riação volumétrica e com o peso específico da água é chamada de coeficiente de

adensamento vertical (cv): este termo está associado com a velocidade do processo

de adensamento. Ou seja:

1,00

10,00

0 1 10 100 1000 10000

Vol

ume

espe

cífic

o (1

+e)

-es

c. lo

g

Tensão Vertical Efetiva (kPa) - escala log

σ’p

34

�� = �����

(2.2)

Os métodos empregados para a obtenção de cv em ensaios de adensamento

foram propostos por Casagrande (logaritmo do tempo) e Taylor (raiz do tempo).

Os métodos determinam os valores de cv50 (50% de adensamento primário conclu-

ído) e cv90 (90% de adensamento primário concluído), respectivamente.

As Figuras 2.5 e 2.6 mostram a aplicação dos dois métodos, detalhados em

Lambe e Whitman (1969).

Figura 2.5 – Método de Casagrande para determinação de cv

Figura 2.6 – Método de Taylor para determinação de cv

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

0,01 0,10 1,00 10,00 100,00 1000,00 10000,00

Var

iaçã

o da

altu

ra d

o C

P (

mm

)

Tempo (escala log)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Var

iaçã

o da

altu

ra d

o C

P (

mm

)

Raiz do tempo ( √min)

35

• Qualidade das amostras

Nos ensaios de adensamento, a qualidade das amostras indeformadas é fun-

damental na obtenção de parâmetros de compressibilidade representativos do de-

pósito estudado. As atividades relacionadas à extração das amostras, desde a esco-

lha dos equipamentos de perfuração e dos tubos amostradores utilizados, até o a-

dequado acondicionamento, transporte e armazenamento, influenciam a qualidade

das amostras e, por isso, devem ser realizados de forma cautelosa.

O processo de amostragem envolve as seguintes etapas no campo: perfura-

ção, retirada da amostra no campo, transporte até o laboratório, armazenamento

em câmara úmida, extração do solo contido no tubo, moldagem do corpo-de-

prova e, por fim, o condicionamento deste no equipamento de ensaio (Sayão,

1980). Em todas elas, cuidados especiais devem ser tomados para assegurar a qua-

lidade do material amostrado.

No processo de amostragem, o tubo (rígido) desloca o solo, empurrando

seus grãos contra os grãos adjacentes e contra as paredes internas do tubo. As a-

mostras são submetidas a deformações cisalhantes que causam distorções na es-

trutura do solo, variações no teor de umidade, além do alívio de tensões (Sayão,

1980). O deslocamento dos grãos é tão maior quanto maior a espessura das pare-

des do tubo. A esta região amolgada dá-se o nome de “anel amolgado”, de espes-

sura semelhante à espessura da parede do tubo (Sandroni, 1977a).

Em geral, os tubos amostradores são fabricados em ferro ou aço inoxidável,

de paredes finas, e são comumente denominados tubos Shelby. A escolha do tubo

amostrador deve ser feita de forma que este cause o mínimo de perturbações ao

solo.

Para tanto, diversas geometrias já foram utilizadas, com ou sem folga inter-

na. A folga interna é uma pequena redução no diâmetro da ponta de cravação do

tubo e serviria, segundo Hvorslev (1948), para evitar o atrito do solo com a parte

interna do tubo, quando cravado no solo. Foram propostos dois coeficientes por

aquele autor, denominados “razão de área” (Ca) e “folga interna” (Ci), onde:

���%� = �� − ��

�� � 100 (2.3)

36

���%� = �� − ����

� 100 (2.4)

Figura 2.7 – Dimensões dos tubos amostradores

Onde (Figura 2.7):

� De: diâmetro externo do tubo;

� Di: diâmetro interno da ponta do tubo;

� Da: diâmetro interno do corpo do tubo.

Hvorslev (1948) sugere que os valores de Ca sejam menores que 10% e de

Ci estejam entre 0,5% e 3%. Sandroni (1977a) resume as características desejáveis

de tubos amostradores para se obter amostras de boa qualidade:

� L: entre 80 e 120 cm;

� De: entre 5 a 15 cm;

� Ca: menor que 10%;

� Ci: entre 0,5% e 3%, mais próximo de 1%.

Sandroni (1977a) alega que tubos menores que 80 cm terão material sufici-

ente para a realização de poucos ensaios, enquanto tubos maiores que 120 cm po-

dem causar inaceitáveis níveis de atrito entre a parede interna do amostrador e o

solo.

A qualidade das amostras obtidas pode ser avaliada, em laboratório, apli-

cando-se o critério de Lunne et al. (1997), a ensaios de adensamento. O critério

consiste, basicamente, em determinar a razão Δe/eo, onde:

� Δe = eo - eσ’vo

� eo: índice de vazios correspondente à condição da amostra no início

do ensaio de adensamento;

37

� eσ’vo: índice de vazios correspondente à tensão vertical efetiva de

campo, obtido na curva de compressibilidade.

Lunne et al. (1997) propuseram, com base em resultados de diversos ensai-

os, os valores da Tabela 2.1, para a determinação da qualidade das amostras.

Tabela 2.1 – Classificação da qualidade de amostras indeformadas (Lunne et al., 1997)

OCR Δe/eo Excelente a muito boa Boa a regular Ruim Muito ruim

1 a 2 < 0,04 0,04 a 0,07 0,07 a 0,14 > 0,14 2 a 4 < 0,03 0,03 a 0,05 0,05 a 0,10 > 0,10

Coutinho et al. (2002) propuseram uma adaptação deste critério para atender

a realidade dos solos brasileiros (Tabela 2.2).

Tabela 2.2 – Classificação da qualidade de amostras indeformadas brasileiras (Coutinho

et al., 2002)

OCR

Δe/eo

Excelente a muito

boa Boa Regular

Regular a pobre

Pobre Muito pobre

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

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

Martins e Lacerda (1994) concluíram que os efeitos de amolgamento que

mais chamam a atenção nas amostras são:

a) O índice de vazios (e) é menor nas amostras amolgadas, para qual-

quer tensão vertical efetiva;

b) O trecho de maior curvatura do gráfico e x log σ’ v torna-se menos

acentuado e dificulta a determinação da tensão de sobreadensamen-

to (σ’p);

c) A redução dos valores de σ’p (por vezes resultando em OCR < 1);

d) O aumento da compressibilidade na região de recompressão;

e) O decréscimo da compressibilidade no trecho de compressão vir-

gem;

f) A mudança da forma do trecho virgem, retificando o gráfico “e x

log σ’ v”.

38

2.3 Ensaios de Campo

Os ensaios de campo mais comuns, na prática geotécnica brasileira, são os

ensaios de SPT (Standard Penetration Test, em inglês), de palheta (Vane Test) e

de piezocone (ou CPTu, do inglês Cone Penetration Test, com monitoramento dos

excessos de poropressão (u) gerados durante o ensaio).

2.3.1 SPT (Standard Penetration Test)

A utilização de ensaios SPT para a descrição de um depósito de solos moles

deve ser feita com cautela. Schnaid e Odebrecht (2012) citam que, na faixa de

NSPT característica dos solos moles (0 a 5), o ensaio não é representativo. Estes

autores não recomendam que o ensaio SPT seja utilizado, uma vez que esta previ-

são depende fortemente da tensão de sobreadensamento do material, a qual não é

determinada, de forma confiável, por este método.

2.3.2 Piezocone (CPTu)

O ensaio de piezocone é especialmente recomendado para solos compressí-

veis e de baixa resistência, identificando, inclusive, camadas arenosas pouco es-

pessas. Segundo Schnaid e Odebrecht (2012), o ensaio tem como principais van-

tagens o registro contínuo da resistência à penetração, o qual fornece a estratigra-

fia do perfil ensaiado, e a eliminação da influência do operador nas medidas for-

necidas pelo ensaio (resistência de ponta, qc, atrito lateral, fs, excessos de poro-

pressão, u). Entretanto, os autores citam como principal desvantagem a impossibi-

lidade de se coletarem amostras para análises posteriores.

Robertson (1990) propõe a classificação dos solos por tipo de comporta-

mento, com base em correlações empíricas entre três parâmetros (Figura 2.8): pa-

râmetro de poropressão (Bq), resistência de ponta normalizada (Qt) e atrito lateral

normalizado (Fr). A classificação dos solos é feita de acordo com a Tabela 2.3.

�� = �� − ������ − �

(2.5)

39

! = − ��� − ���

(2.6)

"#�%� = $%

�� − ��� (2.7)

Onde:

� q': resistência de ponta corrigida;

� σ)*: tensão vertical total inicial;

� u*: poropressão na condição hidrostática;

� u: poropressão medida na base do cone;

� f-: atrito lateral.

Figura 2.8 – Gráficos Fr x Qt e Bq x Qt (Robertson, 1990)

Tabela 2.3 – Classificação de solos por tipo de comportamento

Zona Tipo de solo 1 solo fino sensível 2 solo orgânico e turfas 3 argilas – argilas siltosas 4 argila siltosa – silte argiloso 5 siltes arenosos – areias siltosas 6 areais limpas – areias siltosas 7 areias com pedregulhos – areias 8 areias – areias limpas 9 areias finas rígidas

40

Correlações para a estimativa da razão de sobreadensamento (OCR) de so-

los utilizam os fatores empíricos K1 e K2:

.�/ = 01 ��� − �����′��

(2.8)

.�/ = 0 ��� − ��′��

(2.9)

Onde:

� K1 e K2: coeficientes de correlação empíricos;

� qt: resistência de ponta corrigida;

� σvo e σ’ vo: tensão vertical total inicial e efetiva inicial, respectiva-

mente;

� u2:poropressão medida na base do cone.

• Determinação do coeficiente de adensamento

O coeficiente de adensamento vertical do solo (cv) pode ser determinado por

meio do ensaio de dissipação de poropressões em piezocone.

Houlsby e Teh (1988) definiram um fator tempo modificado (T*):

3∗ = �5. �/678

(2.10)

Onde:

� ch: coeficiente de adensamento horizontal;

� R: raio do piezocone;

� IR: índice de rigidez do solo (IR = G/su, sendo G o módulo cisalhan-

te do solo).

Estes autores apresentaram, também, valores de T* para diferentes porcen-

tagens de dissipação, medindo poropressões na base do piezocone (u2), conforme

mostrado na Tabela 2.4.

41

Tabela 2.4 – Fator tempo modificado (T*) (Houlsby e Teh, 1988)

U (%) T* (base – u 2) 20 0,038 30 0,078 40 0,142 50 0,245 60 0,439 70 0,804 80 1,600

Deve-se corrigir o valor de ch encontrado, utilizando-se a relação entre a ra-

zão de recompressão do solo (RR), e a razão de compressão virgem (CR), uma

vez que o solo comporta-se como se estivesse em recompressão, durante a pene-

tração do cone:

�5�9:� = //�/ . �5 �;:� (2.11)

Valores da relação RR/CR situam-se entre 0,10 e 0,15 (Jamiolkowski et al.,

1985; Lacerda e Almeida, 1995).

O coeficiente de adensamento vertical pode ser obtido pela expressão:

���9:� = ���5

. �5 �;:� (2.12)

Onde:

� kv, kh: coeficientes de permeabilidade vertical e horizontal, respec-

tivamente.

Jamiolkowski et al. (1985) indicam valores entre 1,0 a 1,5 para a relação en-

tre as permeabilidades horizontal e vertical de solos argilosos sem macroestrutura

definida.

2.3.3 Palheta ( Vane Test)

O ensaio de palheta determina, basicamente, a resistência ao cisalhamento

não drenada do solo (su), por meio da rotação de um elemento metálico de seção

42

cruciforme (palheta). Depois de inserida no solo na profundidade desejada, a pa-

lheta é rotacionada a uma velocidade angular constante, de 6°/minuto.

Bjerrum (1973) propôs a correção do valor de su obtido no ensaio (su palheta),

após analisar inúmeros casos de rupturas ocorridas. O su de campo (su campo), corri-

gido, deve ser obtido pela multiplicação:

<= >�?@� = μ <= @�B5��� (2.13)

Onde:

� µ: fator de correção de Bjerrum (Figura 2.9).

Figura 2.9 – Correção de su de palheta (Bjerrum, 1973)

Assim como no ensaio de piezocone, existem correlações que permitem es-

timar valores de OCR com base nos resultados de ensaios de palheta. Uma destas

correlações empíricas foi proposta por Ladd e Foott (1974) para a estimativa da

resistência ao cisalhamento não drenada (su), com base em ensaios de laboratório

e análises de ruptura:

<=

�′��= C�.�/�? (2.14)

Onde:

� σ’ vo: tensão vertical efetiva;

� OCR: razão de sobreadensamento;

� S e m: parâmetros empíricos.

43

Mayne e Mitchell (1988) propuseram uma correlação para a estimativa de

OCR com base no índice de plasticidade (IP) do solo:

.�/ = D E <=�′��

F (2.15)

Sendo:

α = 22�7;�IJ,LM

(2.16)

Onde:

� α: parâmetro empírico;

� IP: índice de plasticidade.

2.4 Medição de Recalques em Aterros

Dados sobre o acompanhamento da evolução dos recalques em aterros, após

o término das obras, são escassos na literatura geotécnica mundial. Conforme dis-

cutido por Olson (1998), a maior parte das observações de campo termina quando

a estrutura (pavimentos, pontes, tanques, etc.) é construída, seja porque a instru-

mentação instalada é destruída, o cliente não está interessado em pagar pela conti-

nuação do monitoramento, e o engenheiro não quer correr o risco de ser processa-

do por eventuais movimentos documentados.

Citam-se casos como os apresentados por Van der Burght (1936), Bjerrum

(1967), Crawford e Bozozuk (1990), Aboshi (1995) e Larsson e Mattsson (2003),

onde os recalques foram monitorados por períodos que variaram entre 23 e 92 a-

nos, com aterros de 1,4 a 11 m, construídos sobre camadas de solos moles de es-

pessuras variando entre 6 e 30 m (Tassi, 2015).

Crawford e Sutherland (1971) relatam, também, a observação de recalques

diferenciais em um hotel construído no início do século XX, em Victoria, Canadá.

O hotel foi construído sobre uma camada de 15 m de solo argiloso, e teve monito-

ramento de recalques durante pouco mais de 65 anos (entre os anos de 1912 e

1968), registrando um recalque primário de 122 cm em 10 anos, e de 15 cm nos

55 anos seguintes.

44

2.5 Aspectos da Compressão Secundária de Solos

A compressão unidimensional de um solo argiloso saturado, submetido a

um incremento de tensão vertical total, pode ser dividida em duas parcelas princi-

pais. A primeira é denominada compressão primária, na qual ocorre o ganho de

tensão vertical efetiva pela dissipação dos excessos de poropressão. A segunda é

denominada compressão secundária e pode ser entendida, simplificadamente, co-

mo a continuação da variação do índice de vazios do solo, sob tensão vertical efe-

tiva constante, que não é devida aos pequenos excessos de poropressão remanes-

centes da compressão primária.

A teoria do adensamento primário de Terzaghi e Frölich (1936) considera a

compressão de solos idealizados, baseando-se em hipóteses simplificadoras (Ter-

zaghi e Peck, 1943):

a) A camada em adensamento é horizontal, homogênea, de espessura

constante e lateralmente confinada;

b) O solo está completamente saturado (vazios preenchidos por água);

c) Água e partículas sólidas são incompressíveis;

d) É válida a Lei de Darcy para fluxo de água através do solo;

e) O coeficiente de permeabilidade (k) do solo é constante para todos

os incrementos de pressões/tensões aplicadas;

f) A tensão aplicada é uniforme ao longo de um plano horizontal;

g) Fluxo de água somente na direção vertical (processo unidimensio-

nal);

h) Mudanças na tensão efetiva do solo causam mudanças correspon-

dentes no índice de vazios e esta relação é linear e independente do

tempo durante qualquer incremento de tensão;

i) O excesso de poropressão inicial devido ao carregamento é uni-

forme ao longo da profundidade da camada de argila;

j) O longo tempo de adensamento é inteiramente devido à baixa per-

meabilidade do solo;

k) Uma ou ambas as camadas adjacentes à camada de argila são per-

feitamente drenantes, em comparação com a camada de argila;

l) O peso do solo é desprezível.

45

Entre os aspectos não abordados por esta teoria, talvez o mais importante se-

ja relativo à compressão secundária (Martins e Lacerda, 1985). A hipótese “h”

assume que a relação entre índice de vazios e tensão vertical efetiva é independen-

te do tempo. Entretanto, verifica-se na prática que existe uma parcela de deforma-

ções (não relacionada à dissipação dos excessos de poropressão) que contraria esta

hipótese.

Para exemplificar esta condição, apresenta-se a Figura 2.10: a curva forma-

da pelos pontos ABCF representa os recalques previstos para a teoria clássica de

Terzaghi, que não prevê recalques secundários, e a curva formada pelos pontos

ABCDE representa os recalques observados em campo e laboratório. O ponto C

deste gráfico é o ponto onde se considera, na prática, o início da compressão se-

cundária.

Figura 2.10 – Curva recalque x log tempo (Pinto, 2001)

Um dos primeiros autores a constatar o fenômeno da compressão secundária

foi Buisman (1936), que verificou a continuação das deformações no solo, mesmo

após as dissipações dos excessos de poropressão, concluindo que existia uma pro-

porcionalidade (αs) entre os recalques e o logaritmo do tempo. Este autor sugeriu

ainda que, em estudos posteriores, deveria ser verificado se esta proporcionalidade

tenderia a permanecer constante ao longo do tempo.

Entre as várias incertezas acerca da compressão de solos, uma é a dificulda-

de em se prever o início e o término dos recalques secundários. Mesri (2001) a-

ponta que, em qualquer instante durante este processo, a resposta do solo para a

compressão devida à variação da tensão vertical efetiva e para a compressão que

46

se processa sob tensão vertical efetiva constante, é caracterizada pelos parâmetros

de compressibilidade (δe/δσ’ v)t e (δe/δt)σ’v, respectivamente. Este autor acredita

que, logo que o adensamento primário tem início, ambos os parâmetros (δe/δσ’ v)t

e (δe/δt)σ’v contribuem no processo de compressão do solo, ou seja, adensamento

primário e compressão secundária iniciam simultaneamente.

Segundo Kavanzajian e Mitchell (1984), haverá deformações no solo en-

quanto houver tensões de cisalhamento nos contatos entre partículas. Supondo-se

que a tensão vertical efetiva permaneça constante após o término do adensamento

primário, a única forma de não haver tensões cisalhantes é que a tensão horizontal

efetiva aumente. Quando o coeficiente de empuxo no repouso (k0 = σ’h/ σ’ v) for

igual a 1, as tensões cisalhantes se tornam nulas e, com isso, cessam-se as defor-

mações (Martins e Lacerda, 1985).

Na tentativa de descrever a evolução da compressão secundária com o tem-

po, Mesri e Godlewski (1977) propuseram a utilização do índice de compressão

secundária (Cα), comumente denominado coeficiente de adensamento secundário.

Estes autores citam que, para qualquer solo, existe uma relação única entre Cα =

∂e/∂ log t e Cc = ∂e/∂σ’ v.

Figura 2.11 – Definição de Cα (Lambe e Whitman, 1969)

Mesri e Castro (1987) afirmam que a razão Cα/Cc e a curva de fim do aden-

samento primário (EOP, do inglês end of primary) definem completamente o

comportamento de um solo, na fase de compressão secundária. Entretanto, Mar-

tins e Lacerda (1989) contestam esta relação, uma vez que, se o mesmo for cons-

tante, o índice de vazios do solo se tornará negativo após certo período de tempo,

o que é fisicamente impossível de ocorrer.

47

Terzaghi e Peck (1943) mencionam que, provavelmente, o efeito secundário

no adensamento de solos é consequência de um lento deslocamento relativo entre

os grãos, devido à elevada viscosidade da água adsorvida nos grãos.

2.6 O Método de Asaoka (1978)

Diversos autores propuseram métodos empíricos e teorias para a previsão do

término dos recalques que incluam a compressão secundária. Asaoka (1978) apre-

sentou um método empírico de complexo desenvolvimento matemático, para a

previsão da evolução e da magnitude dos recalques, por meio de medições de re-

calque em campo. O método consiste em traçar uma reta de ajuste aos pontos do

gráfico “recalque no tempo ‘t’ x recalque no tempo ‘t+Δt’” ( ρt x ρt+Δt). A intersec-

ção desta reta com a reta de inclinação igual a 45° (ou seja, quando ρt = ρt+Δt) de-

termina o recalque final. De acordo com o método, os recalques devem ser medi-

dos em intervalos de tempo iguais.

A Figura 2.12 apresenta um exemplo de aplicação do método (na figura, ρt

= ρk-1 e ρt+Δt = ρk). Não fica claro, entretanto, se este método pode ser utilizado

para a previsão de recalques secundários. Pinto (2001) afirma que o método é so-

mente aplicado para prever o término do recalque primário, mas que pode apre-

sentar valores de cv e ρpf distintos, dependendo do período de observação dos re-

calques. A justificativa seria o fato de que se aplica uma equação exponencial a

um conjunto de dados (recalques primários) que não se desenvolvem segundo

uma equação deste tipo. Este autor afirma ainda que o fato do método apresentar

recalques que poderiam incorporar os efeitos secundários (que se comportam ex-

ponencialmente) não deve ser visto como uma qualidade, e que os recalques se-

cundários de campo serão sempre maiores que os estimados pelo método.

48

Figura 2.12 – Recalque nos tempos "k" e "k-1" (Asaoka, 1978)

3 Materiais e Métodos

3.1 Generalidades

3.1.1 Aspectos Geológico-Geomorfológicos do Local

Ruellan (1944) descreve o litoral do Estado do Rio de Janeiro como apre-

sentando cordões arenosos de aspecto retilíneo, estendidos entre elevações rocho-

sas. Atrás destes cordões, formaram-se diversas lagunas.

A lagoa de Itaipu, em Niteroi, constitui uma destas típicas lagunas que, as-

sim como as de Piratininga e Jacarepaguá, originou-se do fechamento de parte da

enseada por cordões de restinga Carvalho (1980). O vale no qual a lagoa está inse-

rida é largo na sua embocadura e reduz-se para montante em forma de funil, tendo

um fundo aluvial colmatado, associado a deposições marinhas quaternárias (Silva,

1979).

Os depósitos orgânicos ali presentes tiveram suas origens nos ciclos de

avanço e recuo do nível do mar, juntamente com as correntes fluvial e eólica.

Deposições de matéria orgânica ao longo de séculos são evidenciadas pela

presença de restos de raízes e conchas a alguns metros de profundidade (Ruellan,

1944).

Novos estudos geomorfológicos propõem, entretanto, que a região teve

processos iniciais de deposição há cerca de 300.000 anos, com a primeira invasão

pelo mar há cerca de 130.000 anos, e posteriores migrações de lençois arenosos

(Costa et al., 2011).

3.1.2 Perfil Geotécnico

A Figura 3.1 apresenta o perfil geotécnico do local onde foi construído o a-

terro experimental de Camboinhas. O perfil é constituído por uma camada hetero-

gênea de solos moles, com espessuras entre 9 e 12 m, aproximadamente, compos-

50

ta por turfas amorfas (desprovidas de qualquer estrutura) e fibrosas, e argilas mui-

to orgânicas. O estrato médio é composto por argilas arenosas e siltosas, de colo-

ração cinza clara, espessuras entre 2 e 6 m, abaixo da camada orgânica ou do es-

trato superior arenoso. O inferior é composto por areias grossas e compactas, de

coloração clara (Russo Neto, 1980).

Figura 3.1 – Perfil geotécnico ao longo do eixo leste-oeste do aterro (Russo Neto, 1980)

Em 2013, realizou-se uma nova campanha de ensaios de campo e extração

de amostras indeformadas, que indicaram a presença de duas camadas de solos

moles sobrepostas, separadas por uma aparente lente de areia de cerca de 40 cm

de espessura, na região denominada por Russo Neto (1980) e Carvalho (1980) de

“camada orgânica mole”. Este perfil é apresentado na Figura 3.2, e foi

determinado com base em ensaios de piezocone, descritos no item 3.3.

51

Figura 3.2 – Perfil geotécnico obtido em ensaios de piezocone, em 2013

O aterro experimental de 1977

As atividades relacionadas à execução do aterro experimental tiveram início

em outubro de 1977, com a escolha do local e a definição de suas dimensões e seu

posicionamento no terreno.

Decidiu-se por fazer um aterro com cerca de 50 m de largura, 150 m de

comprimento e 1,70 m de altura. O aterro foi posicionado de forma que seu maior

eixo (comprimento) ficasse paralelo à direção leste-oeste, conforme mostra a Fi-

gura 3.3. A figura mostra, também, as curvas de isoespessura das camadas de solo

mole, em metros. Vê-se que o depósito apresentava espessuras variáveis entre 8 e

12 m.

O aterro teve início em dezembro de 1977 e foi construído em duas etapas:

na primeira, executou-se a altura prevista inicialmente, de 1,70 m; na segunda,

houve um acréscimo de 1 m de altura, em uma faixa de 25 m de largura, cujo eixo

era paralelo à direção norte-sul. Este carregamento adicional pode ser visto no

perfil geotécnico mostrado na Figura 3.1. Considerou-se que o aterro, executado

desta maneira, seria representativo da obra a ser implantada (Russo Neto, 1980).

52

Figura 3.3 – Localização do aterro experimental (Russo Neto, 1980)

O material utilizado na construção do aterro consistiu em uma areia média,

dragada do fundo e das margens da lagoa de Itaipu, com peso específico natural

(γnat) de 17,5 kN/m³ e peso específico saturado (γsat) de 20,5 kN/m³ (Silva, 1979).

3.1.3 Amostragem de Campo

O procedimento de amostragem envolveu a retirada de amostras indeforma-

das do local onde foi executado o aterro experimental (Figuras 3.4 e 3.5).

As amostras foram extraídas no início de maio de 2013, por meio de amos-

tradores cilíndricos de paredes finas (Shelby), metálicos, com pistão estacionário,

de 10 cm (4”) de diâmetro. A empresa Geoforma Engenharia Ltda. foi a respon-

sável pela execução dos serviços.

53

Figura 3.4 – Dimensões do aterro e do espaçamento entre placas de recalque, e local aproximado das verticais de retirada das amostras (imagem do Google Maps)

Figura 3.5 – Foto do local verticais de retirada das amostras indeformadas

O procedimento procurou seguir a melhor técnica de amostragem disponí-

vel. Os seguintes cuidados foram tomados, conforme recomendações de Ladd e

DeGroot (2003), para diminuir as perturbações causadas ao material a ser coletado

(Figura 3.6):

� Preenchimento do furo, até cerca de 30 cm, com lama bentonítica,

para evitar o levantamento de fundo do solo remanescente;

� Cravação do tubo Shelby na posição vertical;

150 m

50 m 12,5 m

25 m

54

� Preenchimento do tubo Shelby com areia, após a retirada da amos-

tra, para recuperações menores que 100% (todos os tubos foram

preenchidos com areia);

� Colocação de uma camada fina de parafina (1 cm) entre o solo mo-

le e a areia de preenchimento, para evitar o contato desta com o so-

lo mole;

� Colocação de duas camadas de parafina e um tecido entre elas, para

diminuir a perda de umidade da amostra, em ambas as extremida-

des do tubo;

� Colocação dos tubos dentro de suportes de madeira preenchidos

com serragem umedecida, para o transporte até o carro;

� Proteção dos suportes de madeira através do acondicionamento

destes em colchões dobrados, minimizando possíveis efeitos de

amolgamento durante o transporte das amostras até o laboratório;

� Transporte até o laboratório feito com o veículo em baixa veloci-

dade.

Foram retiradas 8 amostras, de duas verticais de sondagem. Deste total, 4

foram extraídas com a utilização de tubos Shelby de ferro. As outras 4 utilizaram

tubos de aço inoxidável. Os tubos utilizados tinham comprimento de 60 cm, o que

impossibilitou a realização de ensaios triaxiais, uma vez que a recuperação em

todas as amostras foi menor que 100%, além de terem sido separados os dez pri-

meiros e os dez últimos centímetros de cada amostra, para utilização nos ensaios

de caracterização, conforme recomendado por Sandroni (1977a).

55

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Figura 3.6 – Procedimento de amostragem (a): Cravação do tubo; (b) Retirada da amostra; (c) Aplicação de parafina para proteção da boca do tubo; (d) Acondicionamento e transporte até o veículo; (e) Acondicionamento para transporte ao laboratório; (f) Tubos armazenados em câmara úmida.

Ao final da bateria de amostragem, as amostras foram levadas para a câmara

úmida do Laboratório de Fortificação e Construção do Instituto Militar de Enge-

nharia do Rio de Janeiro (IME-RJ), onde permaneceram armazenadas, na posição

vertical, até março de 2014, quando foram levadas para a câmara úmida do Labo-

ratório de Geotecnia da PUC-Rio, para a execução dos ensaios.

56

A Tabela 3.1 reúne algumas características das amostras e dos amostradores

utilizados. Os índices Ca e Ci, descritos no item 2.2.2, são, respectivamente, a “ra-

zão de área” e a “folga interna” do amostrador.

Tabela 3.1 - Algumas características dos tubos e amostras extraídas

Amostra Furo Profundidade

(m) Recuperação

(%) Ca (%) Ci (%)

Material do Tubo

1 1 2,60 a 3,20 87,5 6,36 2,98 Aço inox.

2 1 3,90 a 4,50 86,7 6,43 4,61 Ferro

3 1 5,50 a 6,10 82,5 6,92 4,86 Ferro

4 1 6,50 a 7,10 83,3 6,44 2,51 Aço inox.

5 2 3,25 a 3,85 79,2 6,14 3,16 Aço inox.

6 2 7,50 a 8,10 80,0 6,43 3,32 Ferro

7 2 8,50 a 9,10 85,0 6,28 2,40 Aço inox.

8 2 9,50 a 10,10 73,3 7,14 2,75 Ferro

Como pode ser observado, Ca oscila pouco, entre 6,14 e 7,14%. Entretanto,

Ci varia entre 2,40 e 4,86%. Hvorslev (1948) sugere que Ca e Ci não passem de

10% e 3%, respectivamente. O mesmo autor menciona, também, que Ci não deve

ser menor que 0,5%, ou seja, deve haver uma folga interna no tubo, para

minimizar o atrito lateral entre este e a amostra, no momento da cravação em

campo.

3.2 Medições de Recalque

Foram realizadas medições de recalque em campo, para verificar a possível

existência de deslocamentos remanescentes da execução do aterro experimental,

aproximadamente 37 anos atrás.

Instalação do novo benchmark

Foi necessária a instalação de uma nova referência de nível profunda (ben-

chmark) no local estudado, uma vez que a referência antiga, utilizada nas pesqui-

sas anteriores, não foi localizada.

57

O novo benchmark foi instalado na região onde houve um sobrecarregamen-

to de 1 m, à época de execução do aterro experimental, ou seja, a parte mais alta

do local. Esta região não fica submersa, mesmo no período chuvoso.

A instalação foi feita no dia 15 de maio de 2014. O furo foi executado com

equipamento usualmente utilizado em sondagens de simples reconhecimento. A

cravação do trépano de lavagem foi manual, com auxílio do guincho do tripé, para

içá-lo. Dentro do tubo-guia, o trépano retirava o solo pela introdução de água

pressurizada por uma bomba (Figura 3.7). A profundidade atingida (impenetrável

ao trépano) foi de 13,20 m.

Depois de atingida a profundidade impenetrável ao trépano, introduziram-se

os tubos de PVC, de 50 mm (2”) de diâmetro, sendo que o tubo mais profundo (o

primeiro a ser colocado no furo) foi tampado para evitar a entrada de material

(Figura 3.7b). Os tubos eram conectados uns aos outros por meio de luvas de

PVC, e tinham a função de proteger o tubo de aço galvanizado.

Aplicou-se uma calda de cimento na parte inferior dos tubos de PVC, ante-

riormente à descida dos tubos de aço galvanizado, para garantir a fixação na base

do furo. Estes últimos tubos tinham 38 mm (1,5”) de diâmetro, e foram rosquea-

dos uns aos outros (Figura 3.7c).

Por último, foi colocada a “cabeça boleada” (peça metálica, sobre a qual se

apoia a mira de nivelamento, nas medições de recalque) (Figura 3.7d).

58

(a) (b)

(c) (d)

Figura 3.7 – Instalação do novo benchmark (a) Abertura do furo; (b) Descida dos tubos de PVC; (c) Descida dos tubos de aço galva-nizado; (d) Benchmark pronto

Instalação dos pinos metálicos superficiais para medição de recalques

Após a instalação do benchmark, foram instalados os pinos metálicos, para

acompanhamento dos recalques. Os pinos são barras de ferro de cerca de 50 cm de

comprimento, com a ponta inferior em forma de “V” e, a superior, arredondada,

para o posicionamento da mira de nivelamento (Figura 3.8).

Figura 3.8 – Pino metálico, à esquerda, e cabeça boleada, à direita

59

A instalação dos pinos metálicos foi feita da seguinte maneira:

a) Abertura de um furo de aproximadamente 15 cm de diâmetro e 40

cm de profundidade, através do uso de cavadeira e trado manual ti-

po concha, ambos metálicos;

b) Preparo e colocação de concreto magro até cerca de 2 cm abaixo do

topo do furo;

c) Colocação de tubo de PVC de 7,6 cm (3”) de diâmetro e 15 cm de

comprimento, centralizado no furo, de forma que uma pequena par-

te do tubo (2 cm) fique para fora do furo;

d) Colocação do pino metálico no furo, o mais centralizado possível;

e) Preenchimento do espaço restante com concreto magro.

(a) (b)

Figura 3.9 – Instalação de pino metálico (a) Abertura do furo; (b) Pino instalado.

Os pinos foram implantados adjacentemente a alguns pontos onde, no traba-

lho de Silva (1979), colocaram-se placas para a medição de recalques superficiais.

Ao todo, sete pinos de medição foram implantados. A nomenclatura adotada se-

guiu a mesma utilizada anteriormente, ou seja, de acordo com a distância do ponto

ao início do aterro, na direção oeste, e da posição do ponto em relação à direção

Norte-Sul (“N”: norte; “C”: centro e “S”: sul).

Os pontos escolhidos para o monitoramento dos recalques foram: 25S, 25C,

50S, 50C, 75S e 75C. Além destes, mediram-se recalques em outro ponto, deno-

minado de ENS.13. Este ponto é adjacente às verticais onde, em 2013, foram rea-

lizados os ensaios de campo e foram coletadas as amostras indeformadas.

Com este cenário, estabeleceu-se um circuito fechado para as medições

(Figura 3.10). As vantagens deste arranjo serão discutidas a seguir.

Figura 3.10 – Circuito fechado de medições

Metodologia adotada para as medições de recalque

A metodologia adotada neste trabalho

1994) e no procedimento proposto por

inerentes ao processo de nivelamento.

Segundo a referida Norma

tamento topográfico altimétrico, ou nivelamento, que visa à determinação das p

sições relativas de pontos específicos a uma superfície de re

ficamente, foi realizado um nivelamento geomét

finido como a medida da diferença de altura entre pontos do terreno obtid

leituras com visadas horizontais,

posicionadas na vertical.

A adoção dos procedimentos propostos por

a minimização dos erros inerentes ao processo

ainda estavam acontecendo ou não. De fato, três cenários hipotéticos

síveis:

1) Os recalques estariam ocorrendo, mas seriam tão pequenos que

exatidão do

2) O método teria

tes já teriam cessado;

Circuito fechado de medições (localização aproximada dos pontos)

adotada para as medições de recalque

adotada neste trabalho baseou-se na NBR 13133

e no procedimento proposto por Tassi (2014), para minimização dos

inerentes ao processo de nivelamento.

referida Norma, o trabalho realizado é classificado como leva

tamento topográfico altimétrico, ou nivelamento, que visa à determinação das p

sições relativas de pontos específicos a uma superfície de referência. Mais espec

ficamente, foi realizado um nivelamento geométrico (ou nivelamento direto), d

medida da diferença de altura entre pontos do terreno obtid

leituras com visadas horizontais, por meio de aparelho de nivelamento, a miras

A adoção dos procedimentos propostos por Tassi (2014) foi importante

a minimização dos erros inerentes ao processo, pois não se sabia se os recalques

ainda estavam acontecendo ou não. De fato, três cenários hipotéticos seriam po

s estariam ocorrendo, mas seriam tão pequenos que

ão do método não seria suficiente para medi-los;

O método teria exatidão suficiente para medir os recalques, mas e

tes já teriam cessado;

60

(localização aproximada dos pontos)

NBR 13133 (ABNT,

, para minimização dos erros

, o trabalho realizado é classificado como levan-

tamento topográfico altimétrico, ou nivelamento, que visa à determinação das po-

ferência. Mais especi-

co (ou nivelamento direto), de-

medida da diferença de altura entre pontos do terreno obtida por

de aparelho de nivelamento, a miras

importante para

pois não se sabia se os recalques

seriam pos-

s estariam ocorrendo, mas seriam tão pequenos que a

ão suficiente para medir os recalques, mas es-

61

3) O método teria exatidão suficiente para medir os recalques, e os re-

calques continuariam acontecendo atualmente, 37 anos após a exe-

cução do aterro experimental.

Equipamentos utilizados

Existem diversos equipamentos disponíveis no mercado, com diferentes e-

xatidões. Neste trabalho, porém, era necessário um equipamento que tivesse exa-

tidão suficiente para medir deslocamentos, supostamente, muito pequenos.

Nos nivelamentos, foram utilizados os seguintes equipamentos (Figura

3.11):

a) Nível óptico automático NA2 da marca Wild, de fabricação suíça;

b) Micrômetro de placa plano-paralela, acoplado ao nível;

c) Régua metálica (mira), com graduação em centímetros.

Figura 3.11 – Nível NA2 com micrômetro acoplado

Segundo a NBR 13133 (ABNT, 1994), os níveis ópticos são classificados de

acordo com o desvio-padrão gerado em 1 km de duplo nivelamento. A Norma de-

termina, também, que equipamentos que apresentam desvios padrões inferiores a

± 1 mm/km são classificados como equipamentos de exatidão muito alta.

Trutmann (1980), citado por Tassi (2014), menciona que a exatidão do e-

quipamento utilizado nesta pesquisa (nível óptico e placa plano-paralela acoplada)

é de ± 0,3 mm/km.

O equipamento oferece leitura de cinco dígitos, sendo o sexto dígito (centé-

simos de milímetro) o algarismo duvidoso. Ou seja, a leitura fictícia de 383,478

62

significa 383 centímetros, 478 centésimos de milímetros (sendo 8 o algarismo du-

vidoso).

Procedimento de medição propriamente dito

As medições de recalque em Camboinhas tiveram início no dia 13 de julho

de 2014, quando foi realizada a “leitura-zero”, ou seja, a determinação das cotas

iniciais dos pinos metálicos em relação à cota arbitrada para o benchmark. Esta

leitura serviu de referência para as demais.

O procedimento de medição é descrito, resumidamente, a seguir:

a) Posiciona-se o tripé com o equipamento em uma posição equidis-

tante dos dois pontos a serem nivelados, sendo o primeiro deles a

referência de nível (benchmark) e, o segundo, o ponto cuja cota de-

seja-se determinar;

b) Nivela-se horizontalmente o equipamento por meio do acionamen-

to dos parafusos de ajuste de posição (processo denominado co-

mumente de “calagem da bolha”);

c) Posiciona-se a mira (régua metálica) verticalmente sobre o bench-

mark. Tiras de borracha prendem a mira a um segundo tripé. Um

nível de bolha fixado na parte posterior da régua garante a vertica-

lidade da mira;

d) Faz-se a leitura de ré no benchmark (BM), com seis algarismos;

e) Gira-se o equipamento e posiciona-se a régua no pino cuja cota de-

seja-se determinar;

f) Faz-se a leitura de vante. A cota do pino i (zi) é dada por:

�� = �� − �� (3.1)

Onde:

� LR: leitura de ré;

� LV: leitura de vante.

g) Repetem-se os procedimentos de “a” até “f” (a este conjunto de a-

ções dá-se o nome de “lance”), sendo ré o último ponto nivelado

63

como vante, até que o benchmark seja o ponto da última leitura de

vante. A cota dos pontos seguintes é calculada pelo somatório das

leituras de ré, diminuído pelo somatório das leituras de vante, até o

ponto em questão.

Figura 3.12 – Execução de nivelamento, com a mira suportada por tripé metálico

Erros inerentes ao processo de nivelamento geométrico

Em um processo de nivelamento geométrico, deseja-se determinar o valor

real das cotas dos pontos medidos. No caso em análise (circuito fechado), a dife-

rença entre as cotas inicial e final do benchmark (visada de ré do primeiro lance e

visada de vante do último lance, respectivamente) deve ser nula, por tratar-se de

um ponto, teoricamente, indeslocável. Entretanto, devido a uma série de erros ine-

rentes a este processo, obtém-se sempre uma diferença entre estes dois valores.

Esta diferença é o erro do nivelamento.

Obviamente, parte deste erro pode ser gerada a cada lance da medição, que

se acumula até o fechamento do circuito.

No exemplo das medições em Camboinhas, a cota inicial arbitrada para o

benchmark foi +100,000. Entretanto, ao final de cada nivelamento, o erro acumu-

lado ao longo dos lances fazia com que esta cota ficasse um pouco abaixo ou um

pouco acima da cota arbitrada. A Tabela 3.2 apresenta os dados obtidos na segun-

da medição de recalques, realizada no dia 18/08/2014. O “Erro” encontrado foi de

64

0,106 cm. Como forma de distribuir este erro, divide-se o valor pelo número de

lances e corrige-se o desnível encontrado, somando-se o valor dividido com o si-

nal invertido. Ou seja:

Correção do erro = � erronº de lances� x (−1) (3.2)

Tabela 3.2 – Correção das cotas dos pontos nivelados (valores em cm)

Lance de Leituras Leitura Desnível

(R-V) Cota Não Corrigida

Desnível Corrigido

Cota Corrigida

Pino de Ré (R)

Pino de Vante (V)

Ré (R) Vante

(V) BM 75S 386,621 400,573 -13,952 86,048 -13,965 86,035 75S 50S 354,554 399,873 -45,319 40,729 -45,332 40,703 50S 25S 397,988 396,091 1,897 42,626 1,884 42,586 25S 25C 414,043 403,063 10,980 53,606 10,967 53,553 25C 50C 386,141 384,089 2,052 55,658 2,039 55,592 50C ENS.13 381,810 402,709 -20,899 34,759 -20,912 34,680

ENS.13 75C 405,211 370,600 34,611 69,370 34,598 69,277 75C BM 396,370 365,634 30,736 100,106 30,723 100,000

Erro: 0,106 Correção: -0,013

A metodologia proposta por Tassi (2014) é baseada na tentativa de mitigar

os principais erros inerentes ao processo de medição de recalques, sejam eles pro-

venientes de falhas no equipamento de medição, influências do meio ambiente,

falhas humanas, etc. Estes erros e as medidas para minimizá-los são apresentados

na Tabela 3.3.

Todas as recomendações que constam nesta tabela foram seguidas. Entre-

tanto, houve necessidade de se fazerem algumas leituras após as 10 horas da ma-

nhã, quando as temperaturas são mais elevadas. O fabricante do equipamento de

nivelamento, porém, afirma que este não sofre influência dos efeitos de tempera-

tura (Wild-Heerbrugg, 1965).

O nível foi calibrado em 2013 e, em 2014, foi feita uma revisão dos meca-

nismos do equipamento, e uma limpeza das peças componentes.

Com relação ao erro número 5 da Tabela 3.3, além de repetirem-se as leitu-

ras, o autor recomenda que as cores da escala da mira devam, sempre que possí-

vel, contrastar com a cor preta do fio nivelador do equipamento de medição utili-

zado. A maior parte das escalas é fabricada nas cores vermelha e preta (Figura

65

3.13a). A cor preta, conforme mostra a Figura 3.13b, dificulta a leitura por parte

do operador.

(a) (b)

Figura 3.13 – Visada em campo (a) Visão geral do observador; (b) Contraste ruim entre o fio nivelador do equipamento e a escala da mira

Esta dificuldade é contornada quando se tem uma cor, na mira, que contras-

te com a cor do fio nivelador do equipamento (Figura 3.14). A velocidade dos ni-

velamentos aumenta, uma vez que menos repetições de leitura são feitas.

(a) (b)

Figura 3.14 – Visada em campo (a) Visão geral do observador; (b) Contraste adequado entre o fio nivelador do equipa-mento e a escala da mira

Tabela 3.3 – Erros inerentes ao processo de nivelamento geométrico - adaptado de Tassi (2014)

ERRO ORIGEM DO ERRO MEDIDA(S) PARA MINIMIZÁ-LO

1) Verticalidade do eixo principal Aparelho de nivelamento - Calagem adequada do nível de bolha - Calibração periódica do aparelho

2) Colimação vertical Aparelho de nivelamento - Calibração periódica do aparelho - Posicionar o aparelho em ponto equidistante dos pontos a serem nivelados (Método das Visadas Iguais)

3) Erro de curvatura terrestre Causas naturais: curvatu-ra da Terra

- Minimizar, se possível, a distância entre aparelho e mira - Posicionar o aparelho em ponto equidistante dos pontos a serem nivelados (Método das Visadas Iguais)

4) Refração atmosférica e reverberação Causas naturais: variação da densidade do ar por mudanças na temperatura

- Para evitar a reverberação, as visadas devem ser feitas acima de 50 cm do ponto nivelado - Posicionar o aparelho em ponto equidistante dos pontos a serem nivelados (Método das Visadas Iguais)

5) Pontaria Causas humanas - Aumentar a quantidade de leituras 6) Verticalidade da mira Causas humanas - Sistema tripé-mira com nível de bolha acoplado

7) Índice e graduação da mira Mira - Utilizar a mesma mira na jornada de medições - Calibração da mira

8) Variação de temperatura Mira - Realizar leituras antes das dez horas da manhã

66

67

3.3 Ensaios de Campo

Com o objetivo de se obter novas informações sobre o depósito de Camboi-

nhas, como a estratigrafia atual, realizou-se uma campanha de ensaios de campo

no local do aterro experimental, em março de 2013.

Nesta campanha, foram realizadas:

� 4 verticais de ensaios de piezocone (CPTu);

� 1 vertical de ensaios de dissipação em piezocone;

� 1 vertical de ensaios de palheta (vane test).

Os locais onde foram realizados estes ensaios estão mostrados, em planta,

na Figura 3.15. Pode-se observar que os ensaios de campo foram realizados pró-

ximos às duas verticais de extração das amostras indeformadas.

Figura 3.15 – Ensaios de campo – planta (localização aproximada dos pontos)

Figura 3.16 – Ensaios de palheta e piezocone em andamento

68

• Ensaios de piezocone

Os ensaios foram realizados em quatro verticais diferentes, sendo uma para

cada velocidade de cravação adotada (Tabela 3.4).

Tabela 3.4 – Velocidades de cravação da ponteira cônica do ensaio de piezocone

Vertical de ensaio

Velocidade de cravação (mm/s)

Classificação quanto à velocidade de cravação

1ª 2 Muito lenta 2ª 6 Lenta 3ª 20 Normal 4ª 58,4 Rápida

Nestes ensaios, foram medidas as poropressões na base do cone (u2), somen-

te (Figura 3.17).

Figura 3.17 – Ponteira cônica com pedra porosa na base do cone (medições de u2)

• Ensaios de dissipação

Foram realizados quatro ensaios de dissipação, em uma vertical, nas pro-

fundidades de 3,50, 4,50, 5,50 e 6,80 m.

• Ensaios de palheta

Os ensaios de palheta foram realizados em sete profundidades diferentes, i-

niciando na profundidade de 2,50 m e terminando na profundidade de 8,50 m,

com ensaios intermediários realizados a cada metro.

69

3.4 Ensaios de Laboratório

A etapa de ensaios de laboratório contemplou a realização de ensaios de ca-

racterização e adensamento. Os ensaios foram realizados no Laboratório de Geo-

tecnia da PUC-Rio, entre março de 2014 e fevereiro de 2015.

Apesar da consistência mole e do elevado teor de umidade das amostras,

não houve muitos empecilhos na realização dos ensaios. Não foram encontradas

conchas, e a matéria orgânica presente (galhos, folhas, etc.) estava bastante frag-

mentada, não sendo necessária, portanto, a utilização de equipamentos cortantes,

conforme relatado por Carvalho (1980).

O elevado teor de material orgânico das amostras dificultou a execução dos

ensaios de determinação dos limites de consistência e da massa específica dos

grãos do solo (Gs) de algumas amostras, fazendo com que os tempos de ensaio

fossem aumentados, devido à desagregação do material e à dificuldade em se reti-

rar o ar das amostras contidas no picnômetro, respectivamente.

A moldagem dos corpos-de-prova dos ensaios de adensamento também não

apresentou maiores complicações. Alguns corpos-de-prova precisaram ser preen-

chidos com o solo do restante da amostra, devido a irregularidades ocasionadas

pela presença de restos de matéria orgânica. Algumas amostras aparentavam,

também, certo grau de ressecamento, possivelmente por perda de umidade dentro

da câmara úmida.

3.4.1 Caracterização

Os ensaios de caracterização realizados foram:

a) Determinação do Limite de Liquidez (ABNT, 1984a);

b) Determinação do Limite de Plasticidade (ABNT, 1984b);

c) Análise Granulométrica (ABNT, 1984d);

d) Determinação da Massa Específica dos Grãos do Solo (ABNT,

1984c);

e) Determinação do Teor de Matéria Orgânica do Solo (ABNT,

1996).

Não foram realizados ensaios mineralógicos ou químicos nas amostras. E

tretanto, Carvalho (1980)

raios-x, realizados em amostras de quatro profundidades distintas (0,65 m, 1,80 m,

4,68 m e 6,90 m). O material util

deixado secar ao ar e, então, destorroado. Eliminou

fim, prepararam-se as lâminas para a difratometria. Os resultados indicaram a

presença de quartzo e caulinita

acordo com os apresentados por Massad (2009).

Figura 3.18 – Difratometria de Raios

Os ensaios para a determinação dos

ram realizados sem secagem prévia das mesmas

Bjerrum (1973) e Ladd e DeGroot (2003)

liquidez, por exemplo, devem

ro de golpes da concha de Casagrande

mm. Com a perda de umidade ao longo do ensaio, o número de golpes aumenta.

Chama-se atenção para o fato de que, devido ao elevado teo

gânica de algumas amostras, observou

damente, à água destilada,

realizados ensaios mineralógicos ou químicos nas amostras. E

apresentou resultados de ensaios de difrato

, realizados em amostras de quatro profundidades distintas (0,65 m, 1,80 m,

e 6,90 m). O material utilizado, obtido de ensaios de adensamento,

deixado secar ao ar e, então, destorroado. Eliminou-se a matéria orgânica e, por

se as lâminas para a difratometria. Os resultados indicaram a

presença de quartzo e caulinita, em todas as amostras. Estes resultados

com os apresentados por Massad (2009).

Difratometria de Raios-X (Carvalho, 1980)

Os ensaios para a determinação dos limites de consistência das amo

s sem secagem prévia das mesmas, conforme recomendações

Ladd e DeGroot (2003). Na realização de ensaios de limite de

liquidez, por exemplo, devem-se obter, primeiramente, valores menores do núm

de Casagrande, necessários para fechar a ranhura de 13

Com a perda de umidade ao longo do ensaio, o número de golpes aumenta.

se atenção para o fato de que, devido ao elevado teor de matéria o

as amostras, observou-se que o material não se mistura

água destilada, devido à baixa massa específica das partícula

70

realizados ensaios mineralógicos ou químicos nas amostras. En-

apresentou resultados de ensaios de difratometria de

, realizados em amostras de quatro profundidades distintas (0,65 m, 1,80 m,

btido de ensaios de adensamento, foi

se a matéria orgânica e, por

se as lâminas para a difratometria. Os resultados indicaram a

Estes resultados estão de

consistência das amostras fo-

, conforme recomendações de

Na realização de ensaios de limite de

obter, primeiramente, valores menores do núme-

, necessários para fechar a ranhura de 13

Com a perda de umidade ao longo do ensaio, o número de golpes aumenta.

r de matéria or-

não se misturava, rapi-

ca das partículas (Figura

71

3.19). A mistura ocorria somente após certo tempo de aplicação do vácuo, para a

retirada do ar da amostra.

Figura 3.19 – Amostra de solo orgânico sobrenadando a água destilada

A determinação do teor matéria orgânica foi realizada de acordo com a NBR

13600 (ABNT, 1996), considerando-o igual à perda por ignição (PPI). Esta é ob-

tida colocando-se a amostra em uma mufla, a 440 ± 5 °C. A amostra ensaiada de-

ve ser previamente seca em estufa a 105 ± 5 °C, por 24 horas.

3.4.2 Adensamento

Neste trabalho, foram realizados 28 ensaios de adensamento, os quais foram

separados em dois tipos: ensaios convencionais, com carregamentos incrementais

a cada 24 horas, e ensaios de adensamento não convencionais, cujas amostras fo-

ram carregadas até a tensão vertical efetiva de campo e, daí em diante, foram dei-

xadas adensar sob esta tensão por certo período de tempo, para avaliação dos efei-

tos da compressão secundária.

Para cada uma das oito amostras Shelby ensaiadas, foram realizados um en-

saio de adensamento convencional e dois (ou três) ensaios de adensamento não

convencional, conforme a Tabela 3.5. A razão pela qual foi realizado um ensaio

especial a menos nas amostras 1, 3, 4 e 5, foi a indisponibilidade, na ocasião, de

duas prensas de adensamento, das oito prensas do laboratório.

As baterias de ensaios realizados foram quatro. Cada bateria consistiu na

moldagem de seis (ou oito) corpos-de-prova, de dois amostradores Shelby. Na

primeira, foram realizados os ensaios nas amostras 6 e 8. Na segunda, foram en-

72

saiadas as amostras 2 e 7. Na terceira, as amostras 1 e 3, e, por último, na quarta

bateria, foram ensaiadas as amostras 4 e 5.

Tabela 3.5 – Número de ensaios de adensamento realizados por amostra

Ensaio\Amostra 1 2 3 4 5 6 7 8 Adens. convencional 1 1 1 1 1 1 1 1 Adens. não convenc. 2 3 2 2 2 3 3 3

Nomenclatura adotada para os ensaios

Os ensaios de adensamento foram nomeados da seguinte maneira: primeiro,

as letras “AD”, iniciais de “adensamento”; em seguida, o número da amostra, va-

riando de 1 a 8; por último, o número do ensaio, variando de 1 a 4, de acordo com

o tipo de ensaio (convencional: 1; não convencional: 2 a 4). Exemplos:

� Ensaio convencional na amostra 7: AD-7.1;

� Segundo ensaio não convencional na amostra 4: AD-4.2.

Procedimento de preparo dos corpos-de-prova

Após as etapas de retirada das amostras em campo, armazenamento e trans-

porte até o laboratório da PUC-Rio, o procedimento de preparo dos corpos-de-

prova seguiu as recomendações de Ladd e DeGroot (2003), que determinam que o

tubo Shelby deva ser serrado, para evitar o amolgamento causado pelo método de

extrusão da amostra utilizado até então.

A sequência de atividades foi a seguinte:

a) Retirada da parafina e do pano umedecido, colocados nas pontas do

tubo Shelby com o objetivo de diminuir a perda de umidade da a-

mostra. A parafina e o pano umedecido eram retirados somente em

uma das pontas do tubo;

b) Posicionamento do tubo e marcação do diâmetro a ser serrado, com

caneta do tipo “pilot”, por meio da fixação de uma abraçadeira me-

tálica no tubo, para a marcação. Procurou-se fazê-la de forma que a

parte serrada ficasse perpendicular ao eixo vertical do tubo;

c) Serradura manual do tubo com serra arco, deixando somente um

pequeno espaço sem serrar, para a passagem do fio metálico, que

73

desprende a amostra contida na porção serrada do solo remanes-

cente no tubo;

d) Colocação da porção serrada sobre uma peça plástica de diâmetro

um pouco inferior ao diâmetro interno do tubo, que auxilia na ex-

tração do solo durante a moldagem do corpo-de-prova;

e) Colocação do anel metálico biselado no centro da porção de solo.

O ideal é sempre utilizar a região central da amostra para a molda-

gem do corpo-de-prova, por se tratar, teoricamente, da parte menos

afetada (amolgada) pelos procedimentos de amostragem;

f) Com o anel posicionado, faz-se uma leve pressão, para que este

penetre alguns milímetros no solo (até que o solo exerça uma resis-

tência maior à penetração do anel);

g) Retirada do excesso de material que fica para fora do anel, com o

auxílio do fio metálico. Parte deste material serviu para a determi-

nação da umidade da amostra. O restante foi armazenado em sacos

plásticos, para posterior utilização em ensaios de caracterização;

h) Repetem-se os dois últimos passos até que o anel penetre totalmen-

te no solo;

i) Retira-se o excesso de solo em torno do anel biselado, fazendo com

que o solo fique contido exatamente com a mesma altura do anel;

j) Pesa-se a amostra moldada (solo e anel), colocando-a, logo em se-

guida, na célula de adensamento.

Ressalta-se que os dez primeiros e os dez últimos centímetros de cada amos-

tra não foram utilizados para a moldagem de corpos-de-prova de ensaios de aden-

samento. Este material foi utilizado somente nos ensaios de caracterização. Além

disso, os anéis biselados e os contatos das demais peças das células de adensa-

mento eram cobertos com uma fina camada de vaselina, para minimizar o atrito

durante a moldagem e o ensaio.

Todos os corpos-de-prova dos ensaios de adensamento foram moldados

dentro da câmara úmida do Laboratório de Geotecnia da PUC-Rio, para minimi-

zar as perdas de umidade.

74

(a) (b)

(c) (d)

Figura 3.20 – Moldagem do corpo-de-prova do ensaio de adensamento (a) Fixação no torno; (b) Marcação da porção a ser serrada; (c) Posicionamento do anel biselado; (d) Corpo-de-prova moldado

Aparelhagem utilizada

Os ensaios foram realizados em prensas do tipo Bishop, fabricadas pela Ro-

nald-Taylor, utilizando células de adensamento do tipo “fixed-ring” (Figura 3.21).

(a) (b)

Figura 3.21 – (a) Prensas de adensamento; (b) Célula de adensamento

75

As prensas apresentam relação mecânica de 10:1, ou seja, o peso aplicado

no solo é dez vezes maior que o peso colocado no suporte da máquina, na sua par-

te posterior.

Há, também, um sistema de nivelamento do braço de aplicação da carga,

que permite ajustar o nível do braço sem alterar a leitura no extensômetro. Os ex-

tensômetros das prensas apresentam resolução de 0,01 mm, ou seja, cada volta no

ponteiro maior representa um deslocamento vertical de 1 mm do corpo-de-prova.

Chama-se atenção para a constante verificação do nível do braço de alavan-

ca da prensa, de fundamental importância para o andamento do ensaio: devido à

elevada compressibilidade dos solos moles, este nivelamento deve ser verificado

com frequência durante, pelo menos, a primeira hora após o carregamento, princi-

palmente quando a carga aplicada for elevada.

Caso o braço encoste-se ao apoio traseiro (Figura 3.22), o solo receberá a

carga, mas as leituras não poderão ser feitas e, assim, o ensaio deverá ser inter-

rompido. O braço deve ficar sempre nivelado, para a correta aplicação da carga.

Figura 3.22 – Braço de alavanca da prensa de adensamento impedido de se deslocar pelo apoio de segurança

As amostras Shelby eram de 10 cm de diâmetro (4”). Na moldagem dos cor-

pos de prova dos ensaios, foram utilizados anéis metálicos de 7 cm de diâmetro,

aproximadamente. Estes anéis são biselados em sua ponta de cravação, para dimi-

nuir a perturbação causada na amostra, no ato de cravação.

76

Também com o objetivo de diminuir perturbações no solo e atritos diversos,

aplicou-se vaselina no anel metálico e em algumas partes das células de adensa-

mento.

Metodologia adotada nos ensaios de adensamento convencionais

Os ensaios de adensamento convencionais procuraram seguir o determinado

pela NBR 12007 (ABNT, 1990), com etapas de carregamento de 24 horas de du-

ração e leituras dos deslocamentos nos tempos 0 (leitura inicial), 6, 15 e 30 se-

gundos, 1, 2, 4, 8, 15 e 30 minutos, 1, 2, 4, 8 e 24 horas. A leitura de 24 horas cor-

respondia, portanto, à leitura zero da próxima etapa.

A sequência de carregamentos adotada para os ensaios convencionais variou

entre as quatro primeiras e as quatro últimas amostras ensaiadas. Os ensaios nas

amostras 2, 6, 7 e 8 não tiveram a etapa intermediária de carregamento entre a

carga de assentamento (1,20 kPa) e a carga seguinte (aproximadamente 10 kPa).

Esta carga intermediária (aproximadamente 6 kPa) foi adotada nos ensaios 1, 3, 4

e 5. Este procedimento é recomendado em ensaios de adensamento em solos mo-

les, para uma melhor definição da curva de compressibilidade.

A carga inicial de aproximadamente 1,20 kPa, adotada em todos os ensaios,

teve a finalidade de uniformizar o contato entre o corpo-de-prova e o “cap” da

célula de adensamento.

Procurou-se, nas etapas seguintes, carregar o solo com cargas dobradas em

relação à última carga aplicada, ou seja, a razão de incremento de carga (Δσ’/σ’)

foi igual a 1. Este procedimento mostrou-se adequado para a determinação da ten-

são de sobreadensamento.

Os ensaios foram separados em três etapas principais:

a) Carregamento inicial em etapas, até atingir-se cerca de 320 kPa.

Este valor foi estimado como sendo razoavelmente maior do que a

tensão de pré-adensamento de todas as amostras, e mostrou-se ade-

quado;

b) Descarregamento até a tensão vertical de 10 kPa ou 20 kPa. As

quatro primeiras amostras ensaiadas (amostras 2, 6, 7 e 8) foram

descarregadas até a tensão de 10 kPa, sendo que cada etapa de des-

carregamento durou apenas 30 minutos. Passados estes 30 minutos,

77

a amostra era carregada para 20 kPa, novamente, voltando à etapa

de recarregamento, explicada no item “c”, adiante.

As quatro últimas amostras ensaiadas (amostras 1, 3, 4 e 5) foram

descarregadas até a tensão de 20 kPa, e cada etapa de descarrega-

mento durou 24 horas. Passadas 24 horas, a amostra era carregada

para 40 kPa, novamente, voltando à etapa de recarregamento, ex-

plicada no item “c”, adiante.

A justificativa para esta mudança foi que o descarregamento de a-

penas 30 minutos poderia subestimar o valor do índice de recom-

pressão (Cr);

c) Recarregamento, passando pelas mesmas etapas do carregamento

inicial, atingindo, entretanto, cerca de 640 kPa, para que a reta vir-

gem pudesse ser novamente atingida.

Após estas três etapas, procedia-se ao descarregamento final, em pelo me-

nos três etapas, as quais duraram, para todos os ensaios, apenas 30 minutos.

A Tabela 3.6 resume os carregamentos adotados, indicando as tensões efeti-

vas aplicadas em cada etapa, cujos valores para as amostras 1, 3, 4 e 5 foram de-

terminados pela aferição dos pesos de laboratório aplicados à prensa de adensa-

mento, em balança. Os pesos aplicados nos ensaios 2, 6, 7 e 8 não foram aferidos:

a carga aplicada representa a massa nominal do objeto.

Metodologia adotada nos ensaios de adensamento não convencionais

Os ensaios de adensamento não convencionais procuraram estudar o com-

portamento dos solos sob uma tensão vertical efetiva aproximadamente igual à de

campo, constante após os carregamentos iniciais, estimada com base no perfil ge-

otécnico apresentado na Figura 3.2. O objetivo principal foi determinar um valor

representativo para o coeficiente de adensamento secundário (Cα).

No total, foram realizados 20 ensaios, da seguinte maneira: carregava-se a

amostra, seguindo as etapas de 24 horas citadas anteriormente, até que sua tensão

vertical efetiva de campo fosse atingida. As amostras eram, então, deixadas aden-

sar sob esta tensão, fazendo-se leituras diárias dos deslocamentos. A Tabela 3.7

resume as etapas de carregamento de cada ensaio. As amostras 6 e 8 foram carre-

78

gadas, erroneamente, a tensões muito maiores que as tensões de campo e, por isso,

os resultados destes ensaios foram desconsiderados.

Tabela 3.6 – Sequência de carregamentos, em kPa, dos ensaios convencionais

Etapa Amostra

1 2 3 4 5 6 7 8

1ª 1,14 1,20 1,24 1,22 1,21 1,20 1,20 1,20 2ª 5,95 9,62 6,05 6,03 6,02 9,62 9,62 9,62 3ª 10,82 19,24 10,86 10,79 10,82 19,24 19,24 22,84 4ª 19,33 39,67 19,36 19,32 19,35 39,67 39,67 43,28 5ª 39,84 79,35 39,89 39,85 39,89 79,35 79,35 82,95 6ª 80,80 158,69 80,78 79,55 79,64 159,89 158,69 163,50 7ª 160,17 319,79 160,33 160,31 160,25 319,79 319,79 323,40 8ª 320,33 158,69 320,47 320,27 320,25 159,89 158,69 163,50 9ª 160,17 79,35 160,33 160,31 79,64 79,35 79,35 82,95

10ª 80,80 39,67 80,78 79,55 39,89 39,67 39,67 43,28 11ª 39,84 19,24 39,89 39,85 19,35 19,24 19,24 22,84 12ª 19,33 9,62 19,36 19,32 39,89 9,62 9,62 13,22 13ª 39,84 19,24 39,89 39,85 79,64 19,24 19,24 22,84 14ª 80,80 39,67 80,78 79,55 160,25 39,67 39,67 43,28 15ª 160,17 79,35 160,33 160,31 320,25 79,35 79,35 82,95 16ª 320,33 158,69 320,47 320,27 640,36 159,89 158,69 163,50 17ª 640,37 319,79 640,58 640,23 79,65 319,79 319,79 323,40 18ª 309,51 640,78 320,47 320,27 61,50 640,78 640,78 644,39 19ª 69,98 319,79 80,78 79,55 44,63 319,79 319,79 323,40 20ª 8,51 158,69 19,36 39,85 - 159,89 158,69 163,50 21ª - 79,35 - - - 79,35 79,35 82,95 22ª - 39,67 - - - 39,67 39,67 43,28 23ª - 19,24 - - - 19,24 19,24 22,84 24ª - 9,62 - - - 9,62 9,62 13,22

Tabela 3.7 – Sequência de carregamentos, em kPa, dos ensaios não convencionais

Etapa Amostra

1 2 3 4 5 6* 7 8* 1ª 1,26 1,20 1,26 1,26 1,23 1,20 1,20 1,25 2ª 6,06 7,21 6,06 6,06 6,04 6,00 9,61 9,77 3ª 10,87 14,41 10,86 10,85 10,84 19,21 21,62 19,17 4ª 16,83 27,63 19,27 19,33 16,89 39,62 45,65 39,64 5ª 25,24 - 33,67 37,32 25,39 79,23 - 79,23 6ª - - - - - 120,05 - 162,09

*Carregamentos incorretos – ensaios foram descartados

4 Análise dos Resultados

4.1 Ensaios de Laboratório e Campo

4.1.1 Ensaios de Caracterização

O Apêndice 1 apresenta fotografias de porções de solo retiradas de cada tu-

bo Shelby. Todas as amostras apresentaram coloração variando entre tons de mar-

rom, cinza, e preto.

Os resultados dos ensaios de caracterização estão apresentados na Tabela

4.1. Chama-se atenção para os elevados teores de umidade e de matéria orgânica

das amostras 2 e 6, principalmente. A amostra 2 apresentou, inclusive, teor de u-

midade acima do limite de liquidez. Em concordância com estes resultados, vê-se

que as duas apresentam valores de densidade relativa dos grãos (Gs) mais baixos

que os demais, característicos de materiais orgânicos.

Com exceção da amostra 1, as outras amostras também apresentaram teores

elevados de material orgânico, variando entre 23 e 28%, aproximadamente.

Tabela 4.1 – Resultados dos ensaios de caracterização

Am. Prof. méd. (m)

ω (%)

LL (%)

LP (%)

YN (kN/m³)

Gs Granulometria (%)

TMO (%) Areia Silte Argila

1 2,90 105,1 187,4 70,2 14,25 2,59 50,8 34,9 14,4 8,43 5 3,55 216,8 216,2 110,3 11,02 2,38 39,6 39,9 20,5 38,85 2 4,20 507,0 382,0 NP* 10,24 1,47 41,1 43,9 15,0 78,79 3 5,80 190,4 276,0 158,5 12,17 2,33 65,1 24,3 10,6 23,66 4 6,80 288,4 296,5 210,8 11,13 2,19 36,3 51,7 12,0 25,66 6 7,80 377,5 288,1 201,3 11,90 1,71 25,7 41,4 32,9 79,36 7 8,80 322,4 291,2 219,5 11,13 2,15 24,5 54,6 20,9 28,63 8 9,80 202,8 238,5 127,9 11,73 2,16 53,4 35,8 10,8 27,03 *NP: não plástico

A Figura 4.1 mostra os perfis de umidade e limites de consistência encon-

trados, juntamente com o perfil de matéria orgânica.

80

Figura 4.1 – Variação da umidade, limites de consistência e teor de matéria orgânica

Com relação à granulometria, observa-se uma grande variabilidade de fra-

ções componentes das amostras, sendo que algumas apresentam, inclusive, pre-

dominância da fração arenosa, cujos grãos (quartzo, em geral) têm densidades

(Gs) maiores que a matéria orgânica.

Teixeira (2012) apresentou resultados semelhantes, indicando porcentagens

de areia superiores a 50%. Este aspecto será discutido adiante, novamente, com os

resultados dos ensaios de piezocone.

Figura 4.2 – Curvas granulométricas das amostras

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 200 400 600

Pro

fund

idad

e (m

)

Umidade (%)

LL

LP

Wn

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 20 40 60 80

Pro

fund

idad

e (m

)

TMO (%)

Peneira No (SUCS) 1 ½

"1"3/

4"

3/8"

410162040100

200

100

90

80

70

60

50

Por

cent

agem

ret

ida

(%)

40

30

20

10

0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100

Por

cent

agem

que

pas

sa (

%)

Diâmetro dos Grãos (mm)

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3

Amostra 4

Amostra 5

Amostra 6

Amostra 7

Amostra 8

81

4.1.2 Ensaios de Piezocone e Dissipação

Os ensaios de piezocone permitiram definir a estratigrafia atual do depósito,

determinando-se a espessura da camada mole, de aproximadamente 10 m.

Os perfis de resistência de ponta corrigida (qt), atrito lateral (fs), excesso de

poropressão (u) e índice Bq dos ensaios de piezocone, bem como as curvas dos

ensaios de dissipação estão apresentados nos Anexos 2 e 3, respectivamente.

Nos gráficos de qt, observaram-se picos de resistência de ponta em três pro-

fundidades (aproximadas): 1,5 m, 5,0 m e 10,5 m. A última delas (10,5 m) corres-

ponde à camada arenosa sobre a qual se encontra o depósito de solo mole. As duas

primeiras (1,5 e 5,0 m) são, possivelmente, finas camadas de solo arenoso, co-

mumente denominadas “lentes de areia”, que, por processos cíclicos de avanço e

recuo do mar, ali se depositaram. O autor não acredita que estes picos sejam devi-

dos à presença de galhos ou conchas, pois o gráfico de u indicou excessos de po-

ropressão nulos ocorrendo nestas profundidades, ou seja, aparentemente trata-se

de camadas drenantes.

Observa-se que as resistências de ponta do solo mole estão compreendidas

entre 200 e 400 kPa. Estes valores são usuais para solos moles, e são semelhantes

aos resultados apresentados por Rocha Filho (1988) e Jannuzzi (2009), para as

argilas de Sarapuí, e por Baroni (2010) e Teixeira (2012), para depósitos da Barra

da Tijuca.

Os gráficos do parâmetro de poropressão Bq em função da profundidade

mostraram valores de até 0,7, aproximadamente, indicando baixa sensibilidade

dos solos. A Figura 4.3 mostra, também, os gráficos Bq x Qt, cuja análise indica a

predominância dos resultados para Bq variando entre 0 e 0,5, e Qt variando entre

10 e 100. De acordo com a Figura 2.6 e a Tabela 2.3, propostas por Robertson

(1990), as amostras situam-se, portanto, nas zonas 4 a 6, indicando materiais silto-

argilosos e areias siltosas. Estes resultados justificam as curvas granulométricas

apresentadas anteriormente.

82

(a) (b)

.

(c) (d)

Figura 4.3 – Relação Bq x Qt para diferentes velocidades de ensaio (a) 20 mm/s; (b) 58,4 mm/s; (c) 6 mm/s; (d) 2 mm/s

A obtenção de OCR de campo com ensaios de piezocone, bem como a dis-

cussão dos resultados, será apresentada adiante, juntamente com a apresentação

dos resultados dos ensaios de adensamento.

Com os resultados dos ensaios de dissipação, calcularam-se valores para o

coeficiente de adensamento horizontal e vertical de campo, de acordo com o pro-

cedimento proposto por Houlsby e Teh (1988), resumidos na Tabela 4.2. Para a

relação entre as permeabilidades horizontal (kh) e vertical (kv), considerou-se o

valor de 1,5 (Jamiolkowski et al., 1985).

1

10

100

1000

-1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5

Qt

Bq

1

10

100

1000

-1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5

Qt

Bq

1

10

100

1000

-1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5

Qt

Bq

1

10

100

1000

-1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5

Qt

Bq

83

Tabela 4.2 – Coeficientes de adensamento do ensaio de dissipação

Prof. (m) Coeficiente de Adensamento (x 10 -³ cm²/s)

ch (NA) c v (NA) 3,50 5,07 3,38 4,50 7,96 5,31 5,50 15,60 10,40 6,80 7,91 5,27

Média: 9,14 6,09

As discussões acerca do valor de cv obtido nos ensaios de dissipação serão

apresentadas quando forem discutidos os valores encontrados nos ensaios de a-

densamento.

4.1.3 Ensaios de Palheta

Os gráficos dos ensaios de palheta estão apresentados no Apêndice 4. Os va-

lores das resistências não drenadas do solo mole ao longo da profundidade são

apresentados na Figura 4.4. Estes valores foram corrigidos pelo fator de Bjerrum

(1973) e estão apresentados nas condições indeformada (su) e amolgada (ou resi-

dual, sur).

Figura 4.4 – Perfis de su nas condições indeformada e amolgada

Dividindo-se o valor de su por sur, obtém-se a sensibilidade (St) do material:

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 10 20 30

Pro

fund

idad

e (m

)

Su (kPa)

Su

Sur

84

�� = ����� (4.1)

A Tabela 4.3 apresenta os valores de sensitividade encontrados para as dife-

rentes profundidades ensaiadas. Confirmando os resultados dos ensaios de piezo-

cone (Bq), o solo apresenta baixa sensitividade.

Tabela 4.3 – Sensitividade do solo

Prof. (m) su campo (kPa) sur campo(kPa) St 2,5 8,03 3,26 2,5 3,5 9,95 3,04 3,3 4,5 6,40 1,46 4,4 5,5 12,55 3,37 3,7 6,5 18,37 3,71 4,9 7,5 16,72 5,13 3,3 8,5 21,41 5,33 4,0

4.1.4 Ensaios de Adensamento

Os ensaios de adensamento realizados transcorreram, de maneira geral, sem

muitos problemas. A moldagem dos corpos de prova foi ligeiramente atrapalhada

pela presença de matéria orgânica, que desestruturava o solo, quando da cravação

do anel de moldagem na amostra.

Apresentam-se, a seguir, os resultados obtidos.

• Coeficiente de adensamento vertical

A obtenção do coeficiente de adensamento (cv) das amostras foi realizada

pelos métodos de Casagrande e de Taylor, para cada estágio de carregamento.

Como é comum ocorrer nestes ensaios, não foi possível determinar os valores de

cv em todas as etapas, devido à forma das curvas geradas, inadequadas à aplicação

dos métodos. Este fato aconteceu, principalmente, nas etapas de carregamentos

iniciais, de menores magnitudes. As curvas de cv em função da tensão vertical efe-

tiva estão apresentadas no Apêndice 5.

Para a definição de um valor de cv único para o depósito, adotou-se o se-

guinte critério:

a) Determinaram-se os valores de cv pelos métodos de Casagrande e

Taylor, para os carregamentos referentes às tensões de 40 e 80 kPa,

85

dos ensaios de adensamento convencionais. Considerou-se a média

destas tensões (60 kPa) como a média de tensões atuantes no perfil

geotécnico;

b) O cv do depósito foi determinado como a média dos valores encon-

trados pelo método de Casagrande, para as tensões citadas acima,

resultando no valor de 1,51 x 10-3 cm²/s. O método de Taylor apre-

sentou valor médio de cv de 5,13 x 10-3 cm²/s.

Comparando-se os valores de cv encontrados por Carvalho (1980) com os

valores obtidos nos ensaios de dissipação em piezocone e de adensamento, obser-

va-se que há uma semelhança nos valores (variação entre 1 x 10-3 e 5 x 10-3 cm²/s,

aproximadamente).

Sandroni et al. (1981) apresentaram valores de cv deste mesmo depósito, de-

terminados de diferentes maneiras, resumidos na Tabela 4.4.

Tabela 4.4 – Coeficientes de adensamento vertical (Sandroni et al., 1981)

Método c v (cm²/s) (c v)u/cv Ensaios de adensamento

(mét. raiz de t) 5 x 10-3 125

“mv” de laboratório mais “k” in situ

6 x 10-2 10

Placas de recalque (mét. do log t)

4 x 10-1 1,6

Placas de recalque (mét. da raiz de t)

5 x 10-1 1,3

Piezômetros - (cv)u 6 x 10-1 1

A discussão destes valores será apresentada no item 4.3.

• Parâmetros de compressibilidade e qualidade das amostras

A Tabela 4.5 apresenta alguns dados obtidos nos ensaios de adensamento,

como os parâmetros de compressibilidade (Cc e Cr), e a relação (Δe/eo), proposta

por Lunne et al. (1997), para avaliação da qualidade das amostras. Os critérios de

Lunne et al. (1997) e de Coutinho et. al. (1998) foram utilizados para tal

avaliação.

Tabela 4.5 – Alguns parâmetros obtidos

Amostra � � �

�� � �

1 0,44 0,07 2 0,52 0,06 3 0,49 0,08 4 0,52 0,06 5 0,35 0,04 6 0,34 0,03 7 0,49 0,07 8 0,47 0,08

Analisando-se os valores segundo

sofreram amolgamento significativo, apesar de os trechos virgens das curvas de

compressibilidade de todas as amostras (com exceção da amostra 6) não terem se

apresentado retilíneos, o que, segundo

lidade das amostras.

Este amolgamento, na opinião do autor, é resultado de dois fatores princ

pais: a característica da ponta de cravação dos tubos

gem (valores de folga interna, C

umidade das amostras no laboratório.

Outro fator que pode ter influenciado o amolgamento foi a oxidação interna

observada nos tubos de ferro: a

amostradores, cujo material oxidado foi raspado.

Figura 4.5 – Oxidação interna do tubo

parâmetros obtidos nos ensaios de adensamento

Qualidade das Amostras Material do tubo Shelby���

Lunne et al. (1997)

Coutinho et al. (1998)

0,111 Pobre Pobre Aço inox.0,071 Regular a pobre Regular a pobre 0,070 Regular a pobre Regular a pobre 0,062 Boa a regular Regular a pobre Aço inox.0,078 Regular a pobre Regular a pobre Aço inox.0,135 Pobre Muito pobre 0,123 Pobre Muito pobre Aço inox.0,121 Pobre Muito pobre

se os valores segundo estes critérios, observa-se que as amostras

sofreram amolgamento significativo, apesar de os trechos virgens das curvas de

compressibilidade de todas as amostras (com exceção da amostra 6) não terem se

apresentado retilíneos, o que, segundo Martins e Lacerda (1994), indica boa qu

Este amolgamento, na opinião do autor, é resultado de dois fatores princ

pais: a característica da ponta de cravação dos tubos Shelby utilizados na amostr

(valores de folga interna, Ci, elevados), discutido no item 3.1.3, e a perda d

umidade das amostras no laboratório.

Outro fator que pode ter influenciado o amolgamento foi a oxidação interna

observada nos tubos de ferro: a Figura 4.5 mostra uma porção de um dos tubos

amostradores, cujo material oxidado foi raspado.

Oxidação interna do tubo

86

Material do tubo Shelby

Aço inox. Ferro Ferro

Aço inox. Aço inox.

Ferro Aço inox.

Ferro

que as amostras

sofreram amolgamento significativo, apesar de os trechos virgens das curvas de

compressibilidade de todas as amostras (com exceção da amostra 6) não terem se

, indica boa qua-

Este amolgamento, na opinião do autor, é resultado de dois fatores princi-

utilizados na amostra-

, discutido no item 3.1.3, e a perda de

Outro fator que pode ter influenciado o amolgamento foi a oxidação interna

mostra uma porção de um dos tubos

87

• OCR de laboratório e campo

A tensão de sobreadensamento foi obtida pelos métodos de Casagrande

(1936), Pacheco Silva (1970) e Sridharan et al. (1991). A Tabela 4.6 apresenta os

resultados. Com exceção das amostras 1 e 4, observa-se que o método de Sridha-

ran et al. (1991) obteve os maiores valores de σ’p,

Calcularam-se dois OCR diferentes: com a média aritmética dos valores de

σ’p obtidos pelos três métodos, e com o valor máximo de σ’p. A justificativa é que

os valores de OCR, devido ao amolgamento das amostras, estão subestimados

(certamente estão no caso das amostras 6, 7 e 8, pois OCR, por definição, não po-

de ser menor que 1).

Tabela 4.6 – Tensões de pré-adensamento (σ’p) e OCR obtidos por diferentes métodos

Amostra σ’p (kPa)

OCR* (σ’p méd.)

OCR** (σ’p máx.)

Casagrande (1936)

Pacheco Silva (1970)

Sridharan et al. (1991)

1 26,5 25,3 25,9 1,04 1,07 2 41,1 38,4 48,0 1,55 1,75 3 39,8 37,3 41,5 1,16 1,21 4 52,9 53,5 51,8 1,38 1,40 5 44,5 39,0 51,7 1,73 1,98 6 31,0 29,8 33,4 0,77 0,79 7 36,3 37,7 44,5 0,85 0,96 8 38,7 46,1 52,0 0,94 1,04

*Obtido pela média das tensões de sobreadensamento **Obtido pela máxima das tensões de sobreadensamento

Outros dois métodos, baseados em correlações empíricas com resultados de

ensaios de campo, foram utilizados para a determinação da razão de sobreaden-

samento (OCR), a título de comparação de valores.

O primeiro deles utiliza as correlações empíricas de Chen e Mayne (1996),

corrigidas por Jannuzi (2009) e Baroni (2010). Como as poropressões geradas fo-

ram monitoradas somente na base do cone (u2), não sendo monitoradas na ponta

de cravação (u1), somente as Equações 2.8 e 2.9 foram utilizadas.

A Figura 4.6 mostra o perfil de OCR obtido com os ensaios de piezocone

(velocidade de cravação normal - 20 mm/s) e de adensamento convencionais, uti-

lizando as Equações 2.8 e 2.9 (Figura 4.6a e 4.6b, respectivamente). Da mesma

88

forma, as Figuras 4.7, 4.8 e 4.9 apresentam estes perfis, para as velocidades de

cravação de 58,4 mm/s (rápida), 6,0 mm/s (lenta) e 2,0 mm/s (muito lenta), res-

pectivamente.

Os valores de K1 e K2 utilizados foram de 0,15 e 0,265, respectivamente.

(a) (b)

Figura 4.6 – Perfis de OCR - Velocidade de cravação normal (20 mm/s)

(a) ��� = 0,15 ���� ������� � (Jannuzzi, 2009);

(b) ��� = 0,265 ���� �"���� � (Baroni, 2010)

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Pro

fund

idad

e (m

)

OCR

CPTU veloc. normal

OCR Adensamento

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Pro

fund

idad

e (m

)

OCR

CPTU veloc. normal

OCR Adensamento

89

(a) (b)

Figura 4.7 – Perfis de OCR - Velocidade de cravação rápida (58,4 mm/s)

(a) ��� = 0,15 ���� ������� � (Jannuzzi, 2009);

(b) ��� = 0,265 ���� �"���� � (Baroni, 2010)

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10P

rofu

ndid

ade

(m)

OCR

CPTU veloc. rápida

OCR Adensamento

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Pro

fund

idad

e (m

)

OCR

CPTU veloc. rápida

OCR Adensamento

90

(a) (b)

Figura 4.8 – Perfis de OCR - Velocidade de cravação lenta (6,0 mm/s)

(a) ��� = 0,15 ���� ������� � (Jannuzzi, 2009);

(b) ��� = 0,265 ���� �"���� � (Baroni, 2010)

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Pro

fund

idad

e (m

)

OCR

CPTU veloc. lenta

OCR Adensamento

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Pro

fund

idad

e (m

)

OCR

CPTU veloc. lenta

OCR Adensamento

91

(a) (b)

Figura 4.9 – Perfis de OCR - Velocidade de cravação muito lenta (2,0 mm/s)

(a) ��� = 0,15 ���� ������� � (Jannuzzi, 2009);

(b) ��� = 0,265 ���� �"���� � (Baroni, 2010)

Nota-se que, para todas as velocidades de ensaio, a proposição de Jannuzzi

(2009), cujos valores de OCR situaram-se próximos a 2, apresentou maior con-

cordância com os valores obtidos nos ensaios de adensamento, quando compara-

das com a proposição de Baroni (2010).

O autor acredita que, apesar de as amostras terem apresentado qualidades

insatisfatórias em relação aos critérios de Lunne et al. (1997) e Coutinho (1998),

os valores de K1 e K2 propostos por Jannuzzi (2009) e Baroni (2010) parecem es-

tar superestimados para os solos moles de Camboinhas. Ambas as curvas se ajus-

tam de maneira satisfatória para valores de K1 e K2 aproximadamente iguais a

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10P

rofu

ndid

ade

(m)

OCR

CPTU veloc. muito lenta

OCR Adensamento

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Pro

fund

idad

e (m

)

OCR

CPTU veloc. muito lenta

OCR Adensamento

92

0,08. Considerando-se a baixa qualidade das amostras, sugere-se o valor de 0,10

para estes parâmetros.

O outro método de determinação da tensão de pré-adensamento utiliza a re-

sistência não drenada do solo, obtida no ensaio de palheta e a equação SHANSEP

(Stress History And Normalized Soil Engineering Parameters), proposta por Ladd

(1991).

��#′%& = � ( #�(#�%&)* = � (���)* (4.2)

Invertendo-se a Equação (4.2), obtém-se:

��� = + ���. #′%&-

(4.3)

Determinaram-se, desta forma, as tensões de sobreadensamento das amos-

tras, apresentadas na Tabela 4.7. Os valores utilizados para m e S foram, respecti-

vamente, 0,8 e 0,25.

Tabela 4.7 – Obtenção de OCR pela equação SHANSEP (Ladd, 1991)

Prof. (m) OCR (palheta) 2,5 1,85 3,5 2,23 4,5 1,19 5,5 2,19 6,5 2,96 7,5 2,26 8,5 2,69

Média 2,19

Aparentemente, os valores estão superestimados, uma vez que pode ter ha-

vido drenagem parcial durante a execução do ensaio.

Entretanto, considerando-se a média (2,19), este resultado assemelha-se ao

obtido pela correlação de Jannuzzi (2009) para os ensaios de piezocone.

93

• Ensaios de adensamento não convencionais

Os ensaios de adensamento não convencionais tiveram como objetivo a de-

terminação de valores de Cα/Cc, de amostras carregadas até a tensão vertical efeti-

va de campo correspondente à profundidade de extração. Atingida esta tensão, a

amostra era deixada adensar por períodos que variaram entre 22 e 47 dias.

As Figura 4.10 e Figura 4.11 mostram, respectivamente, os gráficos “recal-

que x log t” de todas as etapas de carregamento e da última etapa do ensaio AD-

1.2. À parte retilínea do gráfico da Figura 4.11, ajustou-se uma reta para a deter-

minação de Cα, de acordo com a equação (4.4):

�.1 � /& = 0�12� − 0�

4 567 �8 � 988 � (4.4)

Entretanto, os resultados obtidos para a relação Cα/Cc foram de 7 a 18 vezes

superiores aos resultados citados por Mesri e Castro (1987), provavelmente devi-

do ao tempo relativamente curto dos ensaios (Tabela 4.8).

Tabela 4.8 – Resultados dos ensaios de adensamento não convencionais (Cα/Cc)

Amostra Cα/1+eo

(média) Cα/Cc

Tempo de

ensaio (dias)

1 0,15 0,39 22

2 0,24 0,45 47

3 0,48 0,93 30

4 0,36 0,62 31

5 0,19 0,55 31

6 * * *

7 0,35 0,73 47

8 * * *

*Carga erroneamente aplicada – resultados desconsiderados

94

Figura 4.10 – Curva "recalque x log tempo" do ensaio AD-1.2

Figura 4.11 – Última etapa de carregamento - escala ampliada

4.2 Medições de Recalque

A Figura 4.12 apresenta as curvas de recalque obtidas em Camboinhas, para

os sete pontos monitorados.

A leitura de referência (ou leitura zero) foi feita no dia 13/07/2014 e as lei-

turas subsequentes não foram realizadas em intervalos de tempo iguais.

Observa-se que, aparentemente, os recalques ainda estão ocorrendo. Os va-

lores encontrados situam-se entre cerca de 3 e 7 mm, em um período de leitura de

200 dias (6,7 meses). A velocidade média de recalque (vm), considerando como 5

mm o valor médio observado, foi de:

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

1 10 100 1.000 10.000 100.000

Rec

alqu

e (m

m)

Tempo (min)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3.000 30.000

Rec

alqu

e (m

m)

Tempo (min)

95

:* = 5 ;;6,7 ;/�/� ≅ 0,75 ;;;ê� ≅ 9 ;;@A6

Com o valor do recalque obtido nas leituras ao longo do tempo, calcula-se a

velocidade de deformação específica (BC) do depósito, pela seguinte equação:

BC = 944 198 (4.5)

Onde:

� ΔH: variação da espessura da camada entre o início e o término das

medições de recalque (ΔH = 5 mm);

� H: espessura da camada de solo mole (H ≅ 10 m);

� Δt: período de tempo correspondente a ΔH observado (Δt = 200 di-

as = 17,28 x 106 s).

Considerando-se os valores acima: BC = 2,89 x 10-11 s-1.

Figura 4.12 – Recalques medidos em Camboinhas

0

9

36

6678

89

110

118

126132 140

152 159

181200

-3,0

-2,0

-1,0

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,00 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220

Rec

alqu

e (m

m)

Tempo (dias)

25C 25S

50C ENS.13

50S 75C

75S

96

97

Dúvidas sobre a qualidade das informações obtidas e, consequentemente,

sobre a efetiva ocorrência de recalques, foram levantadas por dois motivos:

a) Os erros de cada leitura poderiam influenciar de forma significativa

os valores dos recalques, a ponto de não se estar medindo recalque,

mas somente o próprio erro inerente ao processo (conforme discu-

tido no item 3.2);

b) A variação do NA, devido às chuvas, e a consequente variação de

tensões causada, causaria alguma variação nos recalques.

• Influência dos erros das leituras

Com relação à influência dos erros do procedimento de medição, calculou-

se o erro médio de cada dia de medição por meio da divisão do erro de fechamen-

to pelos oito lances. Estes valores foram inseridos no gráfico da Figura 4.13. Esta

figura mostra a média e o desvio padrão dos erros médios obtidos.

Observa-se que os valores dos erros de fechamento variaram em uma faixa

de +0,132 a -0,149 mm, com média (μ) igual a -0,013 mm, e desvio-padrão (σ) de

0,084 mm.

Tassi (2014) pondera que admitir a incerteza (λ) da medição como o valor

do módulo da dispersão dos erros (0,149 mm) seria conservador e até mesmo er-

rado, sob o ponto de vista estatístico. Admitiu-se, então, a incerteza como corres-

pondente a somente um desvio-padrão:

D = ± |μ � σ| (4.6)

D = ±0,071 ;; (4.7)

A incerteza da leitura no tempo “t” é somada à incerteza no tempo “t+Δt” e,

então, tem-se que:

94 = (4�12� ± D) − (4� ± D) = (4�12� − 4�) ± 2D (4.8)

Onde:

� ΔH: recalque medido entre os tempos “t” e “t+Δt”;

� Ht e Ht+Δt: recalques no tempo “t” e “t+Δt”, respectivamente;

� λ: incerteza

98

Ou seja, a evolução dos recalques medidos deve ser vista como uma faixa

de valores de amplitude igual a 4λ (portanto, 2λ acima e 2λ abaixo do valor mé-

dio). As Figuras A6.1 a A6.7 do Anexo 6 mostram as faixas de incerteza para os

sete pontos monitorados em Camboinhas.

Figura 4.13 – Análise dos erros das medições de recalque

• Influência da variação do nível d’água

A variação do nível d’água (NA) local, devido aos períodos chuvosos, le-

vantou a hipótese de que os ciclos de umedecimento e secagem do solo arenoso

superficial e, portanto, a diminuição e o aumento das tensões efetivas atuantes no

solo mole, respectivamente, pudessem influenciar os valores de recalque medidos.

Com base nos dados obtidos nos ensaios de laboratório, calculou-se o valor

deste recalque, utilizando-se a equação (4.9).

0(I = 4 J ��1 � /& log N#′%I#′%&OP (4.9)

Onde:

• σ’ vo: tensão vertical efetiva inicial (NA em cota mais baixa);

• σ’ vf: tensão vertical efetiva final (NA superficial).

Ressalta-se que, como não foram instalados medidores de nível d’água, para

aferir as variações do NA com exatidão, este valor foi estimado porque, em perío-

-0,20

-0,15

-0,10

-0,05

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

Err

o m

édio

(m

m)

Data

99

dos chuvosos, o NA situava-se na superfície do terreno (Figura 4.14a) e, em perí-

odos de estiagem, não era possível identificar este nível, nem mesmo nos pontos

onde, no trabalho de Russo Neto (1980), foram instaladas as placas de recalque,

os quais apresentavam profundidades de cerca de 40 cm (Figura 4.14b).

(a) (b)

Figura 4.14 – NA nos locais das antigas placas de recalque (a) Superficial; (b) Abaixo da superfície.

A Tabela 4.9 apresenta os dados utilizados e o deslocamento obtido, de -

1.55 cm (expansão). Este valor, alto em relação aos recalques medidos, deve ser

analisado com cautela, porque o deslocamento ocorre com o tempo, à medida que

os excessos de poropressão se dissipam. Se algum tempo depois o NA desce, os

excessos de poropressão invertem de valor e começam novamente a dissipar,

gerando, desta maneira, deslocamentos no sentido contrário.

Em resumo, as variações de NA provocam deslocamentos com o tempo em

sentidos opostos que provavelmente justificam as pequenas subidas e descidas

observadas na Figura 4.12, mas não interferem, na opinião do autor, na tendência

geral das medições.

As condições do tempo foram anotadas em cada medição de recalque. O

autor acredita que, confrontando-se estas informações (terreno alagado, úmido,

seco) com o recalque teórico calculado acima, há influência da variação do NA no

valor das tensões efetivas e, consequentemente, dos recalques. Mas, pelas razões

expostas no parágrafo anterior, não há interferência significativa. Ou seja, a

influência da compressão secundária é maior, a longo prazo, que a influência da

variação do NA. Entretanto, recomenda-se que o acompanhamento dos recalques

seja monitorado por períodos maiores, para confirmar (ou não) estas hipóteses.

100

Prof. (m) Alt. méd. camada (m) Amostra W (%) γsat

(kN/m³) Cr/(1+e) σ'p γsat at. (kN/m³)

σv

(kPa) uo

(kPa) σ'vo

(kPa) σvf

(kPa) u f (kPa) σ'vf

(kPa) ρpf (m)

0,0 0,5

0,25

1 99,19 13,56 0,07 28,38

20,50

38,24 15,50 22,74 34,85 17,00 17,85 -0,0035 0,5 1,0 45,02 20,50 24,52 45,02 22,00 23,02 -0,0009 1,0 1,5 51,80 25,50 26,30 51,80 27,00 24,80 -0,0009 1,5 2,0 58,58 30,50 28,08 58,58 32,00 26,58 -0,0008 2,0 2,5 65,36 35,50 29,86 65,36 37,00 28,36 -0,0008 2,5 3,0 72,14 40,50 31,64 72,14 42,00 30,14 -0,0007 3,0 3,5

5 195,34 11,76 0,04 50,00 78,02 45,50 32,52 78,02 47,00 31,02 -0,0004

3,5 4,0 83,90 50,50 33,40 83,90 52,00 31,90 -0,0004 4,0 4,5

2 576,19 10,60 0,06 55,00 89,20 55,50 33,70 89,20 57,00 32,20 -0,0006

4,5 5,0 94,51 60,50 34,01 94,51 62,00 32,51 -0,0006 5,0 5,5

3 190,37 12,00 0,08 52,20 100,51 65,50 35,01 100,51 67,00 33,51 -0,0007

5,5 6,0 106,51 70,50 36,01 106,51 72,00 34,51 -0,0007 6,0 6,5

4 288,38 11,31 0,06 51,80 112,16 75,50 36,66 112,16 77,00 35,16 -0,0005

6,5 7,0 117,82 80,50 37,32 117,82 82,00 35,82 -0,0005 7,0 7,5

6 126,99 11,94 0,03 43,50 123,79 85,50 38,29 123,79 87,00 36,79 -0,0002

7,5 8,0 129,76 90,50 39,26 129,76 92,00 37,76 -0,0002 8,0 8,5

7 322,40 11,19 0,07 47,20 135,35 95,50 39,85 135,35 97,00 38,35 -0,0006

8,5 9,0 140,94 100,50 40,44 140,94 102,00 38,94 -0,0006 9,0 9,5 146,54 105,50 41,04 146,54 107,00 39,54 -0,0006 9,5 10,0

8 202,75 11,84 0,08 56,00 152,46 110,50 41,96 152,46 112,00 40,46 -0,0006

10,0 10,5 158,38 115,50 42,88 158,38 117,00 41,38 -0,0006 Recalque total (m): -0,0155

Tabela 4.9 – Cálculo do recalque devido à variação do NA

100

101

4.3 Estimativa de Recalques

Como parte da comparação entre os resultados dos ensaios de laboratório e

das medições de campo, estimou-se o recalque total esperado para o aterro expe-

rimental de Camboinhas, bem como o tempo necessário para que este ocorra.

4.3.1 Recalque Primário

Carvalho (1980), por meio de ensaios de adensamento com amostras

extraídas antes da execução do aterro experimental, encontrou um valor médio

para cv de 5 x 10-3 cm²/s.

Adotando-se os parâmetros do referido trabalho (Tabela 4.10), pode-se

calcular o recalque primário pela equação bilinear logarítmica (4.10):

0(I = 4 J ��1 � /& 567 N #′(#′%&O � �Q1 � /& 567 N#′%I#′( OP (4.10)

O valor encontrado para o recalque primário foi de 1,75 m. Este valor pode

ser considerado como adequado, uma vez que a camada de solos moles apresenta,

atualmente, cerca de 10 m de espessura. Ou seja, supõe-se que o aterro sofreu um

recalque da ordem de 2 m, desde que foi executado.

Entretanto, o tempo estimado para o término do recalque primário foi de

2,28 anos, apenas. Este valor é, aparentemente, muito baixo, tratando-se de uma

camada com cerca de 12 m de espessura inicial. Os valores encontrados por San-

droni et al. (1981) também sugerem tempos de término do primário muito baixos.

Decidiu-se, então, adotar o valor de cv encontrado nos ensaios de adensa-

mento desta pesquisa, de 1,51 x 10-3 cm²/s. Este valor concorda com valores en-

contrados por Carvalho (1980), antes da execução do aterro.

Com o valor de cv adotado (1,51 x 10-3 cm²/s), calculou-se o término do re-

calque primário em 8,53 anos. Este resultado e o valor de velocidade de deforma-

ção específica (BC) encontrados indicam que, atualmente, ocorrem recalques secun-

dários, somente. Pode-se considerar que os excessos de poropressão gerados pelo

aterro estão totalmente dissipados.

102

Prof. (m) Alt. méd. cam. (m) Amostra W (%) γsat

(kN/m³) Cc/(1+e) Cr/(1+e) CvNA (cm²/s)

CvNA (m²/ano)

σvo (kPa)

u (kPa)

σ'vo

(kPa) σ'p

(kPa) γsat at. (kN/m³)

σ'vf

(kPa) ρpf (m)

0,0 0,5

0,25

1 416,00 1,16 0,3172 0,0875

1,51E-03 4,54E+00

0,29 0,25 0,04

1,10

2,05

3,53 0,1432 0,5 1,0 0,87 0,75 0,12 3,61 0,1239 1,0 1,5 1,45 1,25 0,20 3,69 0,1157 1,5 2,0 2,03 1,75 0,28 3,77 0,1107 2,0 2,5 2,61 2,25 0,36 3,85 0,1074 2,5 3,0 3,19 2,75 0,44 3,93 0,1050 3,0 3,5

2 342,00 1,15 0,3754 0,0625 3,77 3,25 0,52

1,60 4,00 0,0901

3,5 4,0 4,34 3,75 0,59 4,08 0,0897 4,0 4,5

3 204,00 1,18 0,3527 0,0400 4,93 4,25 0,68

2,40 4,17 0,0532

4,5 5,0 5,52 4,75 0,77 4,26 0,0537 5,0 5,5 6,11 5,25 0,86 4,35 0,0544 5,5 6,0

4 363,00 1,05 0,4983 0,1675 6,64 5,75 0,89

3,20 4,37 0,0805

6,0 6,5 7,16 6,25 0,91 4,40 0,0801 6,5 7,0

5 255,00 1,20 0,4980 0,1275 7,76 6,75 1,01

4,00 4,50 0,0507

7,0 7,5 8,36 7,25 1,11 4,60 0,0505 7,5 8,0

6 285,00 1,18 0,5713 0,0850 8,95 7,75 1,20

3,90 4,69 0,0445

8,0 8,5 9,54 8,25 1,29 4,78 0,0455 8,5 9,0

7 234,00 1,15 0,5317 0,1500 10,12 8,75 1,37

4,00 4,85 0,0573

9,0 9,5 10,69 9,25 1,44 4,93 0,0573 9,5 10,0

8 186,00 1,24 0,5182 0,1075 11,31 9,75 1,56

4,40 5,05 0,0396

10,0 10,5 11,93 10,25 1,68 5,17 0,0405 10,5 11,0 12,55 10,75 1,80 5,28 0,0415 11,0 11,5

10 103,00 1,80 0,3355 0,0455 13,45 11,25 2,20

2,75 5,69 0,0551

11,5 12,0 14,35 11,75 2,60 6,09 0,0584 Recalque primário (m): 1,75

Tabela 4.10 – Cálculo do recalque primário com dados (à exceção de cv) de Carvalho (1980)

102

103

4.3.2 Recalque Secundário

O recalque secundário final, esperado para o aterro experimental de Cambo-

inhas, foi estimado utilizando-se a equação (4.11), proposta por Bjerrum (1973) e

o método de Asaoka (1978).

0RI = 4 S �Q1 � /& 567 TUQU&VW (4.11)

Nesta equação, a razão entre pc (= σ’p) e po (= σ’ vo) representa o valor de

OCR para o qual, em síntese, cessa o recalque secundário, comumente denomina-

do OCRsf. Entretanto, este valor é desconhecido, por não se saber o tempo neces-

sário para o fim do recalque secundário, e deve ser estimado.

A estimativa de OCRsf foi feita por meio do método de Asaoka (1978), ajus-

tando-se uma curva logarítmica (equação 4.12) à curva de recalques médios, obti-

da pela média dos valores de recalque de todos os pontos, em cada dia de medição

(Figura 4.15). O eixo das abscissas deve levar em conta a data de execução do

aterro.

Figura 4.15 – Recalques médios e curva logarítmica de ajuste

y = 409,12ln(x) - 3887,4

R² = 0,9063

-2

-1

0

1

2

3

4

5

613340 13360 13380 13400 13420 13440 13460 13480 13500 13520 13540 13560 13580

Rec

alqu

e (m

m)

Tempo (dias)

Recalques medidos - média dos pontos monitorados

104

X = 409,12 ln([) − 3887,4 (4.12)

A esta relação logarítmica, traçou-se o gráfico da Figura 4.16, ajustando-se

uma linha de tendência linear aos pontos. Com a equação da reta de ajuste (4.13),

calcula-se o recalque secundário final por meio da equação (4.14):

X = 0,9993[ � 0,3055 (4.13)

0RI = ^1 − @ (4.14)

Onde:

� a = 0,9993

� b = 0,3055 mm

Figura 4.16 – Aplicação do Método de Asaoka

Desta forma, obteve-se um valor de 437 mm (43,7 cm) para o recalque se-

cundário final. Substituindo este valor na equação (4.11), e considerando a cama-

da com 10 m de espessura, obtém-se um valor de OCRsf igual a 1,20. O valor de

Cc/(1+eo) utilizado foi de 0,45, obtido pela média dos valores encontrados nos en-

saios de adensamento convencionais desta pesquisa e do trabalho de Carvalho

(1980).

y = 0,9993x + 0,3055R² = 1

0

1

2

3

4

5

6

70 1 2 3 4 5 6 7

ρ(t

+Δ

t) (

mm

)

ρ(t) (mm)

Recalque

Reta 45 graus

105

Substituindo o valor de recalque obtido pelo método de Asaoka (1978) na

equação (4.12), estimou-se o tempo para o término do recalque secundário (tsf):

437 = 409,12 ln(8RI) − 3887,4

⇒ tab = 38962 dias = 106,75 anos

Estimou-se, também, o tempo de início do recalque secundário (tsi), substi-

tuindo o valor ρsf = 0 na equação (4.12). Entretanto, o valor encontrado (36,67 a-

nos) não está coerente com o tempo de término do adensamento primário (8,53

anos, correspondentes a U = 95%).

0 = 40,912 ln(8RI) − 388,74

⇒ tag ≅ 13385 dias = 36,67 anos

• Evolução dos recalques com o tempo

Com base na curva de interpolação dos recalques médios medidos em cam-

po (Figura 4.15), determinou-se o valor de Cα/(1+eo), por meio da equação (4.4),

escolhendo-se dois pares de valores (ρt, t) e (ρt+Δt, t+Δt) da curva. Quando ρt = 1

mm, t = 13417,32 dias, e quando ρt+Δt = 5 mm, t+Δt = 13549,15 dias.

�.1 � /& = 0�12� − 0�

4 567 �8 � 988 � (4.4)

Desta forma, com H = 10000 mm (= 10 m), Cα/(1+eo) = 0,094.

Com os valores de recalque primário final (ρpf = 1,75 m), tempo de término

do recalque primário (tpf = 8,53 anos, igual ao tempo de início do recalque secun-

dário, para U = 95%), recalque secundário final (ρsf ≅ 0,49 m), tempo estimado de

término do recalque secundário (tsf = 106,75 anos) e no valor de Cα/(1+eo), traçou-

se a curva de evolução dos recalques ao longo do tempo (Figura 4.17). Os recal-

ques secundários foram determinados de acordo com a equação (4.15).

106

0R(8) = 0(I � 4 �.1 � /& 567 88(I (4.15)

Figura 4.17 – Evolução dos recalques primário e secundário - Cα/(1+eo) = 0,094

Nota-se que, ao término dos 106,75 anos (tsf), o recalque total obtido pelo

método de Asaoka (2,19 m) é menor que o recalque calculado com a utilização de

Cα de campo (2,78 m). Evidentemente, deve-se mencionar que o recalque secun-

dário determinado a partir da equação (4.15) sempre aumentará, à medida que o

tempo for aumentando.

Alterando-se o valor de OCRsf na equação (4.11) para o valor de 1,60, en-

contram-se valores iguais de recalque final.

Figura 4.18 – Recalques estimados - OCRsf = 1,60

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Rec

alqu

e (m

)

Tempo (anos)

Recalque primário - Terzaghi

Recalque secundário - Asaoka

Recalque secundário - C-alfa de campo

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Rec

alqu

e (m

)

Tempo (anos)

Recalque primário - Terzaghi

Recalque secundário - Asaoka

Recalque secundário - C-alfa de campo

107

5 Conclusões e Sugestões

Os recalques do aterro em Camboinhas ainda estão ocorrendo, 37 anos após

a execução do aterro experimental. Observou-se um recalque médio de 5 mm para

os pinos monitorados, em um período de 200 dias entre início e término das ob-

servações. Os valores estimados para o tempo de adensamento primário (8,53 a-

nos) e a velocidade de deformação específica atual calculada (2,8 x 10-11 s-1) indi-

cam a ocorrência de recalques secundários, somente.

Os ensaios de adensamento convencionais mostraram que as tensões de so-

breadensamento determinadas sofreram influência do amolgamento das amostras,

possivelmente devido a perdas de umidade e à geometria da ponta do tubo Shelby.

Os ensaios de adensamento não convencionais apresentaram valores de Cα/Cc

muito superiores àqueles reportados na literatura, possivelmente devido ao curto

tempo de cada ensaio. Entretanto, pode-se afirmar que a relação Cα/Cc não des-

creve o comportamento secundário dos solos, uma vez que seu valor é dependente

do tempo de observação de recalques.

Os ensaios de campo e as correlações empíricas adotadas descreveram de

forma adequada o depósito, como solos de comportamento silto-arenoso. Os en-

saios permitiram, também, a obtenção de valores de OCR de campo, que foram

comparados com o OCR do depósito.

Entretanto, cuidados devem ser tomados ao adotar correlações produzidas

com dados de outros depósitos, ou mesmo no próprio depósito (Camboinhas), que

é altamente heterogêneo. A realização de ensaios de laboratório em amostras inde-

formadas de alta qualidade é, sempre, indispensável em qualquer projeto.

Propôs-se, também, a correção de K1 e K2 (na obtenção de OCR por meio

de ensaios de piezocone) para as condições particulares de Camboinhas.

Estimou-se, por fim, a evolução e o tempo de término do recalque total do

aterro, obtidos com base em um valor de OCRsf (1,60) obtido pelo método de A-

saoka, que se situa entre os valores obtido nos ensaios de laboratório e campo. En-

108

tretanto, estas estimativas devem ser tratadas com cuidado, pois os dados utiliza-

dos são meras estimativas.

Para trabalhos futuros, sugere-se:

• A instalação de piezômetros nos dois locais estudados, como forma de se ob-

ter mais uma indicação da dissipação total dos excessos de poropressão gera-

dos pelo aterro experimental;

• A instalação de medidores de nível d’água, para avaliar as variações de NA e

as consequentes variações das tensões efetivas, que supostamente podem in-

fluenciar as leituras de recalque;

• Uma nova campanha de retirada de amostras indeformadas, para estudos mais

aprofundados das características de compressão secundária, com a realização

de novos ensaios de adensamento não convencionais por períodos maiores;

• A continuação do acompanhamento dos recalques, para adicionar mais infor-

mações ao escasso banco de dados de medições de recalque reportados nas li-

teraturas nacional e internacional, e para confirmar, ou não, as considerações

feitas neste trabalho, sobre a magnitude e o término dos deslocamentos.

109

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115

Apêndices

Apêndice 1 – Aspecto visual das amostras

Apêndice 2 – Gráficos dos ensaios de piezocone

Apêndice 3 – Gráficos dos ensaios de dissipação em piezocone

Apêndice 4 – Gráficos dos ensaios de palheta

Apêndice 5 – Curvas de compressibilidade e cv dos ensaios de adensamento

Apêndice 6 – Incerteza nas curvas “recalque x tempo” – Camboinhas

116

Apêndice 1

Aspecto visual das amostras

117

Figura A1.1 – Amostra 1

Figura A1.2 – Amostra 2

118

Figura A1.3 – Amostra 3

Figura A1.4 – Amostra 4

119

Figura A1.5 – Amostra 5

Figura A1.6 – Amostra 6

120

Figura A1.7 – Amostra 7

Figura A1.8 – Amostra 8

121

Apêndice 2

Gráficos dos ensaios de piezocone

122

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0 500 1000 1500 2000

Pro

fund

idad

e (m

)

qt (kPa)

20 mm/s

58,4 mm/s

6 mm/s

2 mm/s

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0 50 100 150 200 250

Pro

fund

idad

e (m

)

u, u 0 (kPa)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0 10 20 30 40

Pro

fund

idad

e (m

)

fs (kPa)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0,00 0,25 0,50 0,75 1,00

Pro

fund

idad

e (m

)

Bq

Figura A2.1 – Perfis de qt, u, fs e Bq dos ensaios de piezocone

122

123

Apêndice 3

Gráficos dos ensaios de dissipação em piezocone

124

Figura A3.1 – Profundidade: 3,5 m

Figura A3.2 – Profundidade: 4,5 m

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 10 100 1.000 10.000

Por

opre

ssão

(kP

a)

Tempo (s)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1 10 100 1.000

Por

opre

ssão

(kP

a)

Tempo (s)

125

Figura A3.3 – Profundidade: 5,5 m

Figura A3.4 – Profundidade: 6,8 m

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1 10 100 1.000

Por

opre

ssão

(kP

a)

Tempo (s)

0

20

40

60

80

100

120

1 10 100 1.000

Por

opre

ssão

(kP

a)

Tempo (s)

126

Apêndice 4

Gráficos dos ensaios de palheta

127

Figura A4.1 – Profundidade: 2,5 m

Figura A4.2 – Profundidade: 3,5 m

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 20 40 60 80 100 120

Su

(kP

a)

Rotação (graus)

Indeformado

Amolgado

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 20 40 60 80 100 120 140

Su

(kP

a)

Rotação (graus)

Indeformado

Amolgado

128

Figura A4.3 – Profundidade: 4,5 m

Figura A4.4 – Profundidade: 5,5 m

0

2

4

6

8

10

12

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Su

(kP

a)

Rotação (graus)

Indeformado

Amolgado

0

5

10

15

20

25

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Su

(kP

a)

Rotação (graus)

Indeformado

Amolgado

129

Figura A4.5 – Profundidade: 6,5 m

Figura A4.6 – Profundidade: 7,5 m

0

5

10

15

20

25

30

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Su

(kP

a)

Rotação (graus)

Indeformado

Amolgado

0

5

10

15

20

25

30

0 10 20 30 40 50

Su

(kP

a)

Rotação (graus)

Indeformado

Amolgado

130

Figura A4.7 – Profundidade: 8,5 m

0

5

10

15

20

25

30

35

0 10 20 30 40 50 60 70

Su

(kP

a)

Rotação (graus)

Indeformado

Amolgado

131

Apêndice 5

Curvas de compressibilidade e cv dos ensaios de adensamento

132

Figura A5.1 – Amostra 1

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

0 1 10 100 1000 10000

Índi

ce d

e V

azio

s

Tensão Vertical Efetiva (kPa) - escala log

0,0E+00

5,0E-05

1,0E-04

1,5E-04

2,0E-04

2,5E-04

3,0E-04

3,5E-04

4,0E-04

4,5E-04

5,0E-04

0 50 100 150 200 250 300 350

Coe

ficie

nte

de A

dens

amen

to -

cv

(cm

2/s

)

Tensão Vertical Efetiva (kPa)

Taylor

Casagrande

133

Figura A5.2 – Amostra 2

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

0 1 10 100 1000 10000

Índi

ce d

e V

azio

s

Tensão Vertical Efetiva (kPa) - escala log

0,0E+00

1,0E-03

2,0E-03

3,0E-03

4,0E-03

5,0E-03

6,0E-03

7,0E-03

8,0E-03

0 50 100 150 200 250 300 350

Coe

ficie

nte

de A

dens

amen

to -

cv

(cm

2/s

)

Tensão Vertical Efetiva (kPa)

Taylor

Casagrande

134

Figura A5.3 – Amostra 3

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

0 1 10 100 1000 10000

Índi

ce d

e V

azio

s

Tensão Vertical Efetiva (kPa) - escala log

0,0E+00

1,0E-03

2,0E-03

3,0E-03

4,0E-03

5,0E-03

6,0E-03

0 50 100 150 200 250 300 350

Coe

ficie

nte

de A

dens

amen

to -

cv

(cm

2/s

)

Tensão Vertical Efetiva (kPa)

Taylor

Casagrande

135

Figura A5.4 – Amostra 4

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

0 1 10 100 1000 10000

Índi

ce d

e V

azio

s

Tensão Vertical Efetiva (kPa) - escala log

0,0E+00

1,0E-03

2,0E-03

3,0E-03

4,0E-03

5,0E-03

6,0E-03

0 50 100 150 200 250 300 350

Coe

ficie

nte

de A

dens

amen

to -

cv

(cm

2/s

)

Tensão Vertical Efetiva (kPa)

Taylor

Casagrande

136

Figura A5.5 – Amostra 5

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0 1 10 100 1000 10000

Índi

ce d

e V

azio

s

Tensão Vertical Efetiva (kPa) - escala log

0,0E+00

5,0E-03

1,0E-02

1,5E-02

2,0E-02

2,5E-02

3,0E-02

3,5E-02

4,0E-02

0 50 100 150 200 250 300 350

Co

efi

cie

nte

de

Ad

en

sam

en

to -

c v(c

m 2

/s)

Tensão Vertical Efetiva (kPa)

Taylor

Casagrande

137

Figura A5.6 – Amostra 6

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

0 1 10 100 1000 10000

Índi

ce d

e V

azio

s

Tensão Vertical Efetiva (kPa) - escala log

0,0E+00

1,0E-03

2,0E-03

3,0E-03

4,0E-03

5,0E-03

6,0E-03

0 50 100 150 200 250 300 350

Coe

ficie

nte

de A

dens

amen

to -

cv

(cm

2/s

)

Tensão Vertical Efetiva (kPa) - escala log

Taylor

Casagrande

138

Figura A5.7 – Amostra 7

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

0 1 10 100 1000 10000

Índi

ce d

e V

azio

s

Tensão Vertical Efetiva (kPa) - escala log

0,0E+00

1,0E-03

2,0E-03

3,0E-03

4,0E-03

5,0E-03

6,0E-03

7,0E-03

8,0E-03

9,0E-03

1,0E-02

0 50 100 150 200 250 300 350

Coe

ficie

nte

de A

dens

amen

to -

cv

(cm

2/s

)

Tensão Vertical Efetiva (kPa)

Taylor

Casagrande

139

Figura A5.8 – Amostra 8

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

0 1 10 100 1000 10000

Índi

ce d

e V

azio

s

Tensão Vertical Efetiva (kPa) - escala log

0,0E+00

5,0E-04

1,0E-03

1,5E-03

2,0E-03

2,5E-03

3,0E-03

3,5E-03

0 50 100 150 200 250 300 350

Coe

ficie

nte

de A

dens

amen

to -

cv

(cm

2/s

)

Tensão Vertical Efetiva (kPa)

Taylor

Casagrande

140

Apêndice 6

Incerteza nas curvas “recalque x tempo” – Camboinhas

141

Figura A6.1 – Incerteza na medição de recalque (25C)

Figura A6.2 – Incerteza na medição de recalque (25S)

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

90 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Rec

alqu

e (m

m)

Tempo (dias)

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

70 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Rec

alqu

e (m

m)

Tempo (dias)

142

Figura A6.3 – Incerteza na medição de recalque (50C)

Figura A6.4 – Incerteza na medição de recalque (ENS. 13)

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

60 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Rec

alqu

e (m

m)

Tempo (dias)

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

60 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Rec

alqu

e (m

m)

Tempo (dias)

143

Figura A6.5 – Incerteza na medição de recalque (50S)

Figura A6.6 – Incerteza na medição de recalque (75C)

-1

0

1

2

3

4

5

6

70 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Rec

alqu

e (m

m)

Tempo (dias)

-1

0

1

1

2

2

3

3

4

40 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Rec

alqu

e (m

m)

Tempo (dias)

144

Figura A6.7 – Incerteza na medição de recalque (75S)

-1

0

1

2

3

4

5

6

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Rec

alqu

e (m

m)

Tempo (dias)