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2 REV. REFER. À SOLICIT. DA CF 1872/GTFL/2011 13/10/2011 BBZ WV
1 REVISÃO GERAL 26/11/2010 BBZ WV
0 EMISSÃO INICIAL 06/10/2010 BBZ WV
Rev. Modificação Data Projetista Desenhista Aprovo
Coordenador de Projeto CREA / UF WILSON VIEIRA 0600405580/SP
Autor do Proj. / Resp. Técnico CREA / UF EDUARDO MINORU NAGAO 5060215720/SP
Co-autor CREA / UF RICARDO R. SANTOS 561213470/SP
Coordenador do Contrato CREA/UF WILSON VIEIRA 0600405580/SP
Coord. Adjunto Contrato CREA/UF ROMULO R. DA SILVA 0600897689/SP
Desenhista
Número 1180/00-IG-MC-1001
Conferido CREA/UF EDUARDO MINORU NAGAO 5060215720/SP
Escala
Data 06/10/2010
Sítio
AEROPORTO INTERNACIONAL DE FLORIANÓPOLIS HERCÍLIO LUZ Área do sítio
GERAL
Escala
Data 06/10/2010
Desenhista
Especialidade / Subespecialidade
INFRAESTRUTURA / GEOTECNIA Fiscal do Contrato Rubrica ENG. GUILHERME SOLDATELLI
Tipo / Especificação do documento
MEMORIA DE CÁLCULO
Fiscal Técnico CREA / UF EDSON RICHTER 17.269-D / PR
Tipo de obra
CONSTRUÇÃO Classe geral do projeto
PROJETO EXECUTIVO
Gestor do Contrato Rubrica ANGELA CRISTINA BAHR
Substitui a
Substituída por
Termo de Contrato Nº 136-ST/2009/0008
Codificação
FL . 01 / 103 . 75 / 03479 / 02
INFRAERO FL.01/103.75/03479/02 FL 2/43
ÍNDICE
1. APRESENTAÇÃO ................................................................................................ 3
2. DOCUMENTOS DE REFERÊNCIA ...................................................................... 3
3. DESCRIÇÃO DO LOCAL DE IMPLANTAÇÃO DA OBRA .................................. 4
4. INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS ..................................................................... 6
5. DESCRIÇÃO DO SUBSOLO LOCAL .................................................................. 7
6. PARÂMETROS GEOTÉCNICOS DE PROJETO ............................................... 10
7. ESTABILIDADE DOS ATERROS ...................................................................... 19
8. REMOÇÃO DO SOLO SUPERFICIAL ............................................................... 20
9. ESTUDO DE RECALQUES ............................................................................... 26
10. ANEXO 1 ......................................................................................................... 28
11. ANEXO 2 ......................................................................................................... 38
12. BIBLIOGRAFIA ............................................................................................... 43
INFRAERO FL.01/103.75/03479/02 FL 3/43
1. APRESENTAÇÃO
O presente documento tem por objetivo apresentar as considerações e cálculos geotécnicos realizados, em nível de Projeto Executivo, para a Ampliação do Aeroporto Internacional de Florianópolis/Hercílio Luz, em Florianópolis – SC.
O projeto de ampliação deste aeroporto compreende os seguintes projetos:
· implantação de taxiways, que interligam o pátio de aeronaves à pista de pouso e decolagem existente;
· implantação do novo pátio de estacionamento de aeronaves;
· implantação do novo Terminal de Passageiros e Serviços (TPS);
· implantação de vias de serviço para interligar o TPS ao pátio e
· novos acessos viários e estacionamento de veículos.
Portanto, os estudos geotécnicos desenvolvidos foram os seguintes:
· análise da capacidade de suporte do subleito na região das pistas de taxiamento, pátio de estacionamento de aeronaves e estacionamento de veículos;
· cálculo dos recalques das pistas de taxiamento, pátio de estacionamento de aeronaves e estacionamento de veículos;
· estabilidade global dos aterros;
· dimensionamento dos muros de gabião das valas de amortecimento leste, sul e oeste.
O dimensionamento das fundações do TPS não faz parte do escopo deste contrato.
2. DOCUMENTOS DE REFERÊNCIA
· ______. FL.01/103.73/03652 – Relatório Técnico - Ensaios de Laboratório (Complementação), 2010.
· ______. FL.01/103.73/03452 – Relatório Técnico - Ensaios de Campo (Complementação), 2010.
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· ______. FL.01/103.75/03471 – Memorial Descritivo, 2010.
· ______. FL.01/103.75/03699 – Plano de Sondagens, 2010.
· ______. FL.01/102.01/03574 – Planta Geral, 2010.
· ______. FL.02/102.07/03583 – Detalhe – Vala de amortecimento Oeste, 2010.
· ______. FL.01/102.07/03584 – Detalhe – Vala de amortecimento Leste, 2010.
· ______. FL.01/102.07/03585 – Detalhe – Vala de amortecimento Sul, 2010.
3. DESCRIÇÃO DO LOCAL DE IMPLANTAÇÃO DA OBRA
O Aeroporto Internacional de Florianópolis/SC está situado a aproximadamente 12 km do centro de Florianópolis, capital do Estado. Está instalado em uma área de quase 8,9 km², a 6 m de elevação. As coordenadas geográficas de referência do aeroporto são as seguintes: latitude 27°40’13” S e longitude 48°33’08” O.
O sistema de pistas é composto de uma pista principal de pouso e decolagem na orientação 14/32, com 2.300 m de extensão e 45 m de largura e uma pista de pouso e decolagem na orientação 03/21, com 1.500 m de extensão por 45 m de largura. Estas pistas se cruzam próximo as cabeceiras 03 e 14, anguladas em 70°.
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A ampliação do aeroporto compreende a construção das seguintes estruturas: pistas de taxiamento, pátio de aeronaves, terminal de passageiros e um novo estacionamento de veículos com os acessos correspondentes.
A seguir se mostram os locais onde serão realizadas essas obras:
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4. INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS
Para complementar o estudo realizado para elaboração do projeto básico e validar as soluções geotécnicas apresentadas nessa etapa do projeto, foi realizado um novo
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plano de investigações geotécnicas. Esta programação está apresentada no relatório FL.01/103.75/03699 e os resultados das investigações estão nos documentos FL.01/103.73/03652 e FL.01/103.73/03452.
5. DESCRIÇÃO DO SUBSOLO LOCAL
No Memorial Descritivo, relatório FL.01/103.75/03471, está apresentada a descrição do subsolo nas regiões das pistas de taxiamento, pátio de aeronaves, terminal de passageiros e vias de acesso e estacionamento de veículos.
No relatório FL.01/103.73/03652, estão apresentados os resultados da campanha de ensaios de campo realizada. Esta campanha mostrou a existência de uma camada superficial de até 3 m de espessura de areia fina pouco argilosa cinza escura fofa com matéria orgânica em algumas das regiões onde as sondagens executadas por ocasião do projeto básico mostraram argila orgânica mole.
As sondagens executadas também mostraram a ocorrência de argila cinza escura mole ou média a profundidades maiores do que 5 m. No projeto básico esta camada também foi detectada, só que numa extensão menor.
Nas figuras a seguir são apresentadas as áreas de ocorrência destas duas camadas:
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Figura 1 – Região de ocorrência de areia fofa com matéria orgânica ou argila mole na
superfície
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Figura 2 – Região de ocorrência de solo em profundidade com valores de SPT<4
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Este solo com valores de SPT<4 corresponde a areia fina cinza fofa, as vezes argilosa, ou a argila cinza escura muito mole ou mole.
6. PARÂMETROS GEOTÉCNICOS DE PROJETO
Os parâmetros geotécnicos foram calculados ou adotados em função dos resultados das sondagens executadas nos locais onde serão realizadas as obras.
Nos itens a seguir são apresentados os parâmetros adotados para o cálculo da estabilidade global, recalques e dimensionamento de galerias
6.1. PARÂMETROS UTILIZADOS NO CÁLCULO DA ESTABILIDADE GLOBAL
Como dados de entrada do software SLIDE 5.0, são necessários, para cada solo, os valores de peso específico, coesão efetiva e ângulo de atrito efetivo.
O peso específico e os parâmetros de resistência ao cisalhamento utilizados nas análises foram adotados em função da descrição geológico-geotécnica dos diversos materiais apresentados nas sondagens e com base na experiência com materiais semelhantes. A Tabela 1 resume os parâmetros adotados nas análises para cada tipo de solo.
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Tabela 1 – Parâmetros dos Solos para as Análises de Estabilidade
C g n g sat(kPa) (KN/m³) (KN/m³)
Aterro Areia Argilosa - 20 10 18 -
Depósito Tecnogênico
Areia fina Argilosa Marron Escura
30 - 18 19
Areia Fina Marron Escuracompacta
3 a 28 32 - 19 20
Areia Fina cinza compacta a muito
compacta
33 a 38 35 - 20 21
C g n g sat(kPa) (KN/m³) (KN/m³)
Aterro Areia Argilosa - 20 10 18 -
Depósito Tecnogênico
Areia Fina Siltosa Medianamente Compacta
0 a 16 30 - 18 19
Areia media a grossa Siltosa compacta
17 a 21 32 - 19 20
Areia Fina siltosa compacta com Sedimentos marinhos
21 a 40 35 - 20 21
C g n g sat(kPa) (KN/m³) (KN/m³)
Aterro Areia Argilosa - 20 10 18 -
Areia Fina Argilosa Cinza Escura - 28 5 17 -
Areia fina Marron Fofa medianamente compacta
4 a 15 30 10 18 19
Areia Fina Cinza escura Medianamente compacta
14 a 17 32 - 19 20
Areia Fina Argilosa Cinza Escura, pouco compacta a fofa
2 a 5 28 10 17 19
Areia Fina com fósseis marinhos, cinza escura, fofa medianamente compacta.
4 a 5 24 30 13,5 16,3
Areia Fina pouco argilosa, cinza clara, pouco compacta a
medianamente compacta.5 a 10 30 10 18 19
Areia Fina, cinza clara, compacta a muito compacta.
11 a 40 35 30 20 21
Camada Descrição SPT Ø
SP -410 - Estacionamento
Depósito Tecnogênico
Depósito de Transição Lagunar
SP -201 - Pátio de Aeronaves
Depósito de Transição Lagunar
SP -321 - Taxi "D" com a Taxi "H"
Depósito de Transição Lagunar
Camada Descrição SPT Ø
Camada Descrição SPT Ø
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6.2. PARÂMETROS UTILIZADOS NO CÁLCULO DAS ESTRUTURAS DE DRENAGEM
Os parâmetros geotécnicos necessários para dimensionamento da galeria que atravessa o pátio de aeronaves, das caixas separadoras leste e oeste e os bueiros das taxis são: o ângulo de atrito (para determinação dos coeficientes de empuxo passivo, ativo e em repouso), os coeficientes de reação vertical e horizontal e a tensão admissível na cota de apoio das estruturas.
· Ângulos de atrito
Os ângulos de atrito utilizados nas análises foram adotados em função da descrição geológico-geotécnica dos diversos materiais apresentados nas sondagens e com base na experiência com materiais semelhantes.
· Coeficientes de empuxo
Os coeficientes de empuxo em repouso, passivo e ativo foram calculados utilizando as fórmulas apresentadas a seguir:
Coeficiente de empuxo em repouso
Coeficiente de empuxo passivo
Coeficiente de empuxo ativo
· Coeficientes de reação vertical
Os coeficientes de reação vertical foram obtidos utilizando a equação proposta por Perloff (1975), apresentada a seguir:
Onde:
B: menor dimensão da base da galeria ou das caixas separadoras;
n: coeficiente de Poisson;
Iw: fator de influência que depende da forma e da rigidez do dispositivo e;
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Es: módulo de elasticidade do solo (obtido a partir de correlações empíricas que relacionam o módulo de elasticidade com o SPT).
· Coeficientes de reação horizontal
Os coeficientes de reação horizontal foram obtidos da bibliografia. Segundo Davisson (1963) nas areias compactas submersas este coeficiente é aproximadamente 12500 kN/m³. Na norma NC-03 o coeficiente de reação horizontal sugerido para este tipo de solo é de 20000 kN/m³. Portanto foi adotado o valor de 15000 kN/m³.
· Tensão admissível
A tensão admissível na cota de base da galeria e das caixas de passagem leste e oeste foi calculada utilizando uma correlação obtida empiricamente, muito difundida no meio técnico brasileiro, e válida para todos os tipos de solos com .
(MPa)
Onde N é o valor médio do valor de resistência à penetração (SPT) no bulbo de tensões das estruturas. Os valores de N escolhidos para cada estrutura foram os menores obtidos dentre das sondagens próximas de cada uma delas.
As figuras a seguir indicam a localização dos dispositivos de drenagem e das sondagens próximas a eles, utilizadas para definição dos parâmetros geotécnicos.
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6.2.1. GALERIA NO PÁTIO DE AERONAVES
Os parâmetros a ser utilizados no dimensionamento da galeria do pátio de aeronaves são os seguintes:
Local Pátio de aeronavesSondagem de referência SP-210
Nspt 2, 8, 22, 23, 25, 28
Descriçãoareia fina,
medianamente compacta a compacta
ângulo de atrito 30°Tensão admissível 4kgf/cm²
Ko 0,5Ka 0,33Kp 1,5kv 26000 kN/m³kh 15000 kN/m³
Características do solo na cota de apóio da galeria
Parâmetros
As sondagens próximas à galeria do pátio de aeronaves são as sondagens SP-207 a SP-210. A seguir se apresentam os valores de SPT obtidos nas sondagens a profundidades medidas entre a cota de base da galeria e duas vezes a largura da base, e o valor de N calculado. Como se pode observar o menor valor obtido foi N=21. A sondagem de referência adotada para definição dos parâmetros é, portanto, a sondagem SP-210.
Assim, a tensão admissível é de 4,2 kgf/cm².
Em função disto, o valor de tensão admissível adotado foi de 4 kgf/cm².
Sondagem de Referência/Prof.
SP-207 SP-208 SP-209 SP-210
1 5 2 2 22 20 6 22 83 32 11 31 224 42 23 33 235 22 39 38 256 28 42 44 28N 25 24 34 21
A ser substituido
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6.2.2. BUEIROS NAS PISTAS DE TAXIAMENTO (ENVELOPES)
Os bueiros ao qual este item faz referência são aqueles projetados nas estacas: 9+18,30; 25+19,00; 42+17,9; 52+10,9; 69+6,80; 103,19 e 601+1,50.
Os parâmetros a ser utilizados no dimensionamento destes bueiros (envelopes) são os seguintes:
Local EnvelopesSondagem de referência SP-342
Nspt 8, 18, 11 ,11, 15
DescriçãoAreia fina,
medianamente compacta
ângulo de atrito 30°Tensão admissível 2 kgf/cm²
Ko 0,5Ka 0,33Kp 1,5kv 15000 kN/m³
Características do solo na cota de
apóio dos envelopes
Parâmetros
As sondagens próximas dos bueiros são as sondagens SP-305, SP-310, SP-319, SP-322, SP-328, SP-331, SP-339 e SP-342. A seguir se apresentam os valores de SPT obtidos nas sondagens a profundidades medidas entre a cota de base dos bueiros e duas vezes as larguras da base, e o valor de N calculado. Como se pode observar o menor valor obtido foi N=13. A sondagem de referência adotada para definição dos parâmetros é, portanto, a sondagem SP-342.
BUEIROS PISTAS DE TAXIAMENTO - ENVELOPES
EST. 9+18,30 EST.25+19,00 EST.42+17,9 EST.52+10,9 EST.85+1,80 EST.103+19,00 EST.601+1,50
Profundidade (m) 1,2 1,2 1,2 1,2 1,4 1 1,4Largura base (m) 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5
Sondagem de Referência/Prof. SP-305 SP-310 SP-319 SP-322 SP-331 SP-339 SP-3421 11 13 14 4 4 10 82 8 19 34 8 12 13 183 22 19 22 18 20 12 114 21 23 20 24 32 18 115 22 35 29 34 24 21 15N 17 22 24 18 18 15 13
Assim, a tensão admissível é de 2,60 kgf/cm².
Em função disto, o valor de tensão admissível adotado foi de 2 kgf/cm².
INFRAERO FL.01/103.75/03479/02 FL 18/43
6.2.3. CAIXAS DE CONTROLE DE NÍVEL E UNIDADES SEPARADORAS
Os parâmetros a ser utilizados no dimensionamento das caixas de controle de nível e unidades separadoras são os seguintes:
Local Caixa Oeste Caixa LesteSondagem de referência SP-201 SP-213
Nspt a partir de 3m de profundidade
27, 23, 15, 30, 22, 21, 30, 22, 40, 47
7, 7, 11, 16, 24, 24, 34, 2, 2, 2, 4, 4
Descriçãoareia fina pouco argilosa,
compacta a muito compactaAreia fina argilosa, fofa
ângulo de atrito 30 15coesão (kPa) 10 5
peso específico (kN/m³) 18 17Tensão admissível 4kgf/cm² 1 kgf/cm2
Ko 0,5 0,5Ka 0,33 0,33Kp 1,5 1,5
Parâmetros
Características do solo na cota de apóio dos envelopes
As sondagem de referência adotadas para definição dos parâmetros foram as sondagens com menores valores de SPT mais próximas ás duas estruturas.
6.2.4. POÇO DE VISITA PV3
Os parâmetros a ser utilizados no dimensionamento do poço de visita PV 3 do pátio de aeronaves são os seguintes:
LocalSondagem de referência SP-302 SP-303Nspt a partir de 1,5m de
profundidade5, 6, 4, 15, 22, 19, 38, 24 9, 2, 11, 13, 13, 7, 9, 30
Descriçãoareia fina pouco
argilosa, compacta, marrom escura
areia fina pouco argilosa, compacta, marrom escura
N 5 71 kgf/cm2 1,4 kgf/cm2
Características do solo na cota de apóio dos
envelopes
1 kgf/cm2Tensão admissível
Poço de visita PV 3
As sondagens próximas ao poço de visita PV 03 são as sondagens SP-302 e SP-303. A seguir se apresentam os valores de SPT obtidos nas sondagens a profundidades medidas entre a cota de base do poço de visita e duas vezes a largura da base, e o valor de N calculado. Como se pode observar o menor valor obtido foi N=5. A sondagem de referência adotada para definição dos parâmetros é, portanto, a sondagem SP-302.
Assim, a tensão admissível é de 1,0 kgf/cm².
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6.3. PARÂMETROS UTILIZADOS NO CÁLCULO DE RECALQUES
Os parâmetros utilizados no cálculo dos recalques foram os pesos específicos das camadas de solo, a tensão de pré-adensamento, os coeficientes de compressão, recompressão e adensamento e o índice de vazios inicial da amostra de argila mole em profundidade.
Os pesos específicos das camadas foram adotados em função do tipo de solo conforme a Tabela 1.
A tensão de pré-adensamento, o índice de vazios inicial, os coeficientes de compressão e recompressão e o coeficiente de adensamento foram obtidos do ensaio edométrico realizado com as amostras indeformadas, retiradas com amostrador Shelby, das camadas de solo mole em profundidade.
7. ESTABILIDADE DOS ATERROS
Para realizar as análises de estabilidade, procedeu-se inicialmente à determinação das seções críticas, referentes às seções de maior altura de aterro e maior espessura de solo mole. Neste caso em estudo, as análises foram feitas numa seção do estacionamento de veículos, do pátio de aeronaves e da Pista Taxi “H” com a Taxi “D”.
A verificação da estabilidade geral dos aterros executados sobre solo mole foi realizada através do emprego de métodos de equilíbrio-limite, mais especificamente mediante o uso dos métodos de Spencer e de Bishop Simplificado.
Todos os cálculos de estabilidade foram realizados com o auxílio do software SLIDE 5.0 desenvolvido pela Rocscience® e pertencente ao acervo técnico da Engevix. Este software permite a busca da superfície crítica, isto é, aquela que apresenta o menor fator de segurança quanto à estabilidade geral.
Diferentes cenários foram considerados para as análises realizadas. Primeiramente, procedeu-se ao estudo do fator de segurança quanto à estabilidade geral obtido para o aterro construído sobre solo mole sem a realização de nenhuma intervenção para melhoria das condições de estabilidade.
7.1. Parâmetros utilizados na análise de estabilidade
7.1.1. Parâmetros de Resistência
Os parâmetros de resistência adotados foram apresentados no item 6.1.
7.1.2. Fatores de Segurança mínimos
INFRAERO FL.01/103.75/03479/02 FL 20/43
Considerou-se um fator mínimo de segurança admissível no valor de 1,50.
7.1.3. Sobrecargas de Superfície
Com o objetivo de simular a sobrecarga de tráfego de veículos, foi aplicada uma carga uniformemente distribuída de 25 kPa até uma distância de 3m da borda da pista e de 5 kPa a partir deste ponto nas regiões do estacionamento de veículos e vias de acesso. Para o pátio de aeronaves e a pista de taxiamento, a sobrecarga utilizada é o peso da aeronave tipo A-320, que equivale a 735,3 kN, aproximadamente. Esse carregamento é dividido em duas cargas pontuais de 361 kN, que correspondem a 95% do peso da aeronave e são aplicadas no eixo traseiro do trem de pouso e uma carga pontual de 38 kN, que corresponde a 5% do peso da aeronave e é aplicada nos pneus dianteiros do trem de pouso.
7.1.4. Nível d´água
O nível da água foi considerado aflorante devido ao resultado da maioria das sondagens.
7.1.5. Resultados das análises de estabilidade
Para o pátio de aeronaves o cálculo de estabilidade global mostrou que, com os parâmetros de resistência adotados e os aterros executados sobre areia fina siltosa compacta, o fator de segurança é maior do que 1,50.
A seção analisada do estacionamento de veículos mostra que nesse caso o fator de segurança também é maior do que 1,50.
Foram analisadas duas seções na pista de taxiamento. A primeira com o perfil de subsolo atual, com a camada superficial de solo mole, sendo obtido um fator de segurança abaixo de 1,50. A segunda análise foi realizada substituindo a camada de solo mole superficial, pelo mesmo material de aterro, dessa forma foi obtido um fator de segurança maior que 1,50.
As seções de análise, os perfis Geológicos-Geotécnicos dessas seções, e os círculos críticos estão apresentadas no ANEXO 1.
8. REMOÇÃO DO SOLO SUPERFICIAL
Conforme indicado na Figura 1, parte das áreas referentes às pistas de taxiamento, ao pátio de aeronaves, ao Terminal de Passageiros (TPS), à Central de Utilidades (CUT) e ao sistema viário de acesso encontra-se em região caracterizada pela ocorrência superficial de solo compressível.
INFRAERO FL.01/103.75/03479/02 FL 21/43
De acordo com as sondagens SP-203, SP-208, SP-209, SP-210, SP-212, SP-213, SP-214, SP-321, SP-322, SP-333, SP-402, SP-403, SP-405, SP-406, SP-407, SP-501, SP-502, SP-503, SP-507, SP-508, SP-509, SP-510, SP-511, SP-512, SP-513, SP-514, SP-516, SP-601 e SP-604, locadas nas áreas citadas, este material é composto predominantemente por areia fina pouco argilosa ou argilosa, saturada, com coloração cinza escura ou preta e presença de matéria orgânica, apresentando espessura de até 3,15 m (SP-402). Diferentemente dos estratos de sedimentos marinhos profundos (localizados em profundidades superiores a 5 m), que se encontram sobreadensados (conforme resultados de ensaios de adensamento), os materiais superficiais não apresentam esse comportamento, estando sujeitos a processos de recalque por expulsão de água dos vazios mesmo com pequenos acréscimos de carga. A Figura 3 apresenta perfis típicos do local (extraídos do desenho FL.06/103.21/03782), nos quais se verifica a espessura de solo compressível de até 3,15 m. Na mesma figura, são indicados os estratos compressíveis superficiais e as camadas profundas de sedimentos marinhos.
Figura 3 – Perfis geológico-geotécnicos típicos da região do aeroporto. Por este motivo, tendo em conta a importância de se evitar ou minimizar recalques por adensamento primário, verificou-se a necessidade de tratamento dos estratos de areia fina escura para garantir o adequado desempenho das pistas e das edificações do aeroporto ao longo de toda a sua vida útil.
Definiu-se como solução técnica e economicamente mais adequada a remoção total ou parcial das camadas de solo compressível, substituindo-as por rachão ou por
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areia até o nível d´água e aterro compactado acima do NA. Nos casos de remoção parcial, definiu-se de forma complementar o tratamento dos estratos compressíveis remanescentes através de agulhamento de rachão. Alternativas distintas de tratamento (como drenos fibroquímicos e sobrecargas temporárias para antecipação de recalques ou uso de aterros leves para redução dos acréscimos de carga) foram consideradas, mas descartadas pelo elevado custo que apresentam frente à pequena espessura de solo compressível a ser tratado. Além disso, a substituição também se mostrou necessária em alguns pontos para garantir a estabilidade de taludes. Conforme indicado no item 7.1.5, nas pistas de taxiamento obteve-se o fator mínimo de segurança preconizado em norma (FS ≥ 1,5) apenas após remoção do material superficial compressível.
Em relação aos materiais para substituição, definiu-se rachão e areia, ao invés de aterro compactado, pela presença de nível d´água do lençol freático a baixas profundidades, muitas vezes aflorante. Como o material abaixo das camadas de solo compressível é composto por areia cinza, seria observado elevado fluxo de água para o interior da escavação, fluxo cujo controle seria possível apenas mediante uso de sistema de rebaixamento do NA, o que oneraria significativamente a obra, havendo, inclusive, risco de não ser possível o rebaixamento pela recarga constante devido à proximidade com o mar. Especificamente em relação à areia, seu uso deverá ficar restrito (em substituição ao rachão e ao rachão agulhado) aos locais em que se prevê a execução de fundações profundas, de modo a não prejudicar o processo executivo de qualquer alternativa que posteriormente venha a ser adotada para o local. O emprego de rachão nessas áreas, em contrapartida, limitaria a solução de fundação a estacas raiz, alternativa de alto custo.
Convém ressaltar que mesmo nos locais há pouco citados (regiões com fundações profundas), a substituição de solo compressível se faz necessária. Não apenas pelo fato de que a manutenção de camadas pouco competentes resultaria na consideração de atrito negativo nas estacas (reduzindo sua eficiência e elevando o custo das fundações), mas principalmente por estar definido em projeto piso diretamente apoiado no terreno. Nesse cenário, manter os solos compressíveis seria inadequado pela ocorrência de recalques que danificariam por completo o piso.
Alternativamente, seria necessário considerar este piso como elemento estrutural (laje) engastado às fundações, resultando em grande acréscimo de cargas nestes elementos. Consequentemente, além dos maiores custos com o piso (armação, especialmente), haveria elevação na quantidade de estacas e nas dimensões dos blocos, tornando esta solução inviável economicamente.
Quanto às espessuras de substituição, definiu-se a remoção de 1,50 m do material superficial, ficando o restante do solo compressível a ser tratado com agulhamento de rachão. A definição de tal valor de remoção foi feita considerando-se a espessura máxima de cerca de 3 m de solo compressível identificada no local (SP-402).
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Removendo-se o 1,5 m superficial (remoção composta por 0,30 m de limpeza superficial e 1,20 m de substituição por rachão), restaria o agulhamento de 1,5 m (valor máximo possível de execução para as condições de subsolo local). Assim, mesmo nos pontos mais críticos, a remoção de 1,5 m asseguraria o tratamento do subsolo em toda a profundidade necessária. Nas regiões de substituição por areia (regiões com fundações profundas), a remoção de solo compressível deverá ser total (com espessura máxima de até 3 m), de modo a tratar todo o trecho com material inconsistente sem o emprego de rachão (em função dos motivos destacados anteriormente).
O agulhamento, por sua vez, deverá ser feito com espessura entre poucos centímetros (caso das sondagens SP-203, SP-212 e SP-407, por exemplo) e 1,5 m (SP-402 e SP-514), de acordo com as condições identificadas no local. Considerando-se os valores de agulhamento identificados nas sondagens SP-402 (1,5 m), SP-508 (1,33 m), SP-509 (1,07 m), SP-510 (1,15 m), SP-514 (1,5 m), SP-601 (1,20 m), SP-511 (0,85 m), SP-502 (0,41 m), SP-503 (0,45 m) e SP-507 (0,45 m), além das sondagens para as quais não será necessário agulhar rachão, admitiu-se valor médio de agulhamento no valor de 1 m de espessura (com 60% de volume) em toda a área com substituição de solo compressível para efeito de cálculo de quantidades. A Figura 4 apresenta esquema típico de tratamento de solos compressíveis superficiais, com indicação de espessuras de limpeza superficial, de substituição por rachão e de agulhamento de rachão, além de seção com indicação da substituição por areia.
Figura 4 – Esquema típico de tratamento de solo compressível.
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A Figura 5 a seguir mostra de modo orientativo as regiões onde está previsto o preenchimento das valas com rachão (incluindo agulhamento) e areia e onde está prevista somente a limpeza superficial do terreno. As áreas e volumes envolvidos na remoção e na substituição de solos compressíveis encontram-se detalhados nos documentos de terraplenagem.
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Figura 5 – Áreas de limpeza superficial e de substituição de solos compressíveis.
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9. ESTUDO DE RECALQUES
9.1. RECALQUE DA CAMADA SUPERFICIAL
De acordo com as análises de estabilidade realizadas, constatou-se que a remoção completa de aluvião e sua substituição por rachão (incluindo o trecho com rachão agulhado) seriam indicadas para elevar os níveis de segurança quanto à estabilidade global para os valores mínimos desejados, restando apenas as verificações de recalques. Tais verificações são fundamentais para garantir que os recalques decorrentes da execução do aterro apresentem valores e prazo de ocorrência que não resultem em prejuízos ao pavimento do pátio de aeronaves, das vias de acesso de veículos e estacionamento.
Entretanto, considerando a solução anteriormente descrita de remoção de solo compressível superficial (incluindo a remoção necessária à garantia de estabilidade de taludes), verifica-se que não haverá recalques por adensamento. Nos estratos superficiais, os recalques decorrentes da execução de aterros serão do tipo elástico, inclusive nas regiões com agulhamento de rachão.
9.2. RECALQUE DA CAMADA DE SOLO MOLE EM PROFUNDIDADE
Na Figura 2 foi apresentada a região de ocorrência de solo mole em profundidade. Nessa região foram retiradas amostras indeformadas com amostrador Shelby e com elas foram realizados ensaios de adensamento edométrico.
No relatório FL.01/103.73/03652 estão apresentados os resultados dos ensaios edométricos e de permeabilidade. Com estes valores foram calculados os recalques devidos à compressão das camadas de argila com valores de SPT menores do que 4, encontradas em profundidades variáveis de 5 a 15 m. No memorial descritivo, relatório FL.01/103.75/03471 é apresentado um resumo das informações obtidas nas sondagens, dentre elas as profundidades de ocorrência dessas camadas compressíveis e as suas espessuras.
Após o cálculo da tensão que atuará no meio da camada de argila mole, foi constatado que as tensões finais que atuarão na mesma serão menores que as tensões de pré-adensamento obtidas dos ensaios de adensamento. Tratando-se, portanto, de argilas sobreadensadas, com razão de sobre-adensamento entre 1,20 e 1,50.
No caso das argilas sobreadensadas o recalque pode ser calculado utilizando a Teoria do Adensamento Unidimensional de Terzaghi como segue:
÷÷ø
öççè
æ
+= '
'
0
log..1 inicial
finalRC
eH
s
sr
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Onde:
r é o recalque por adensamento em metros;
'finals é a tensão efetiva final no meio da camada de solo mole;
'inicials é a tensão efetiva inicial no meio da camada de solo mole;
01 eCR
+ é a relação entre o índice de recompressão e o índice de vazios inicial da
argila acrescido numa unidade;
H é a espessura de solo mole.
O tempo de recalque foi calculado com a seguinte fórmula:
v
d
cHTt
2.=
Onde:
t é o tempo de recalque;
T é o fator tempo, que é função da porcentagem de recalque (U) da seguinte forma;
2.4
UT ÷øö
çèæ=p
para %60£U
085,0)1log(.933,0 ---= UT para %60fU
dH é a espessura de drenagem.
vc é o coeficiente de adensamento.
Os cálculos de recalque estão apresentados no Anexo 2.
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10. ANEXO 1
Figura 1 - Indicação de seção em planta - Estacionamento de Veículos
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Figura 2 - Perfil Geológico-Geotécnico - Estacionamento de Veículos
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Figura 3 – Círculo crítico – Estacionamento de vehículos
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Indicação de seção em planta – Pátio de Aeronaves
Figura 4 - Indicação de seção em planta – Pátio de Aeronaves
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Figura 5 - Perfil Geológico-Geotécnico – Pátio de Aeronaves
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Figura 6 – Círculo crítico – Pátio de aeronaves
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Figura 7 - Indicação de seção em planta – Pista Taxi “H” com a Taxi “D”
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Figura 8 - Perfil Geológico-Geotécnico – Pista Taxi “H” com a Taxi “D”
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Figura 10 – Círculo crítico – Pista de taxiamento “H” com a pista de taxiamento “D”
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Figura 11 – Círculo crítico – Pista de taxiamento “H” com a pista de taxiamento “D”
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11. ANEXO 2
INFRAERO FL.01/103.75/03479/02 FL 39/43
INFRAERO FL.01/103.75/03479/02 FL 40/43
INFRAERO FL.01/103.75/03479/02 FL 41/43
INFRAERO FL.01/103.75/03479/02 FL 42/43
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12. BIBLIOGRAFIA
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8036: Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios. Rio de Janeiro: ABNT, 1983.
DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM. PRO 381/98. Projeto de aterros sobre solos moles para obras viárias. Rio de Janeiro: DNER, 1998.
DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA E TRANSPORTE. Manual de Pavimentação. Rio de Janeiro: DNIT, 2006.
EMPRESA BRASILEIRA DE INFRAESTRUTURA AEROPORTUÁRIA. Especificação Técnica Geral para Projetos de Pavimentação. Brasília: INFRAERO, 2001.
FL.01/103.73/01580/01 - Relatório técnico de Geologia/Geotecnia, 2005.
FL.01/103.21/01552/01 - Perfis geológico-geotécnicos, 2005.
FL.01/103.21/01611/01 - Perfis geológico-geotécnicos, 2005.
FL.01/103.05/1818/00 - Planta de Locação das Sondagens, 2005.
MINISTÉRIO DA AERONÁUTICA. NSMA 85-2: Normas de Infraestrutura, 1971.
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U.S.DEPARTMENT OF TRANSPORTATION. Airport Pavement Design and Evaluation. Advisory Circular nº AC-150/5320-6E. USA: FAA, 2009.
