Obras Geotécnicas –TC 066©cnicas... · •A execução de drenos de areia por furação e posterior injeção produz os drenos mais eficientes ... •Conhecido como Consolidação

15/03/2017

Obras Geotécnicas – TC 066

Vítor Pereira Faro

[email protected]

Março 2017

Curso de Engenharia Civil – 7º Semestre

Drenos Verticais

• Funcionamento dos Drenos Verticais• Consiste na introdução no solo natural de elementos verticais de drenagem, reduzindo a distância de drenagem, o que origina a aceleração do processo de consolidação

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Drenos Verticais

• Drenos de Areia

Drenos Verticais

• Drenos de Areia

• A execução de drenos de areia por furação e posterior injeção produz os drenos mais eficientes

• Drenos executados por deslocamento do solo (por exemplo por vibropenetração) conduz a drenos menos eficientes (aumento do tempo de consolidação em cerca de 20‐40%), mas têm a vantagem de reduzir significativamente o assentamento do solo de fundação

• Durante a colocação da areia é importante garantir que a coluna de areia é contínua ao longo de todo o dreno

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Drenos Verticais

• Drenos Pré Fabricados (Geossintéticos)

• A maior parte dos drenos pré‐fabricados são revestidos por geotextis possuindo uma forma alongada com cerca de 10 cm de largura e alguns milímetros de espessura.

Drenos Verticais

• Drenos Pré Fabricados (Geossintéticos)• Noção de Diâmetro Equivalente (dw)

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Drenos Verticais

• Dimensionamento dos Drenos Verticais

Drenos Verticais

• Drenos Pré Fabricados (Geossintéticos)• Método Construtivo

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Drenos Verticais


Drenos Verticais

• Drenos Pré Fabricados (Geossintéticos)• Sequência Construtiva

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Drenos Verticais


Drenos Verticais


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Drenos Verticais

• Dimensionamento dos Drenos Verticais – Capacidade de Carga dos Drenos é infinita?

Drenos Verticais

• Dimensionamento dos Drenos verticais

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Barreiras Drenantes

Drenos Verticais Barreiras Drenantes

Barreiras Drenantes

• As barreiras drenantes são geralmente executadas por escavação da vala e posterior enchimento com areia. A profundidade máxima destas trincheiras é de 5 a 7 m, condicionado em geral pela estabilidade das paredes da trincheira

• Grau de consolidação do solo entre as barreiras Uvh,

• Deve‐se monitorizar a evolução do processo de consolidação entre as trincheiras drenantes, bastando para o efeito instalar placas de recalque e um piezómetro no ponto médio da camada

1 – Uvh = (1 – Uv) (1 – Uh)

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Diminuição do Peso do Aterro

• Características dos Materiais a Utilizar (OECD 1979, Delmas et al. 1987):

• reduzido peso específico

• boa resistência mecânica, química e a baixas temperaturas

• reduzida compressibilidade

• de fácil compactação

• não corrosivo

• não poluente


• Materiais Usuais

• resíduos de madeira ( = 8‐10 kN/m3)

• resíduos industriais (cinzas, escórias) ( = 10‐14 kN/m3)

• pneus usados, com ou sem materiais de enchimento ( = 6‐8 kN/m3)

• concreto de baixa densidade ( = 5‐10 kN/m3)

• argila expandida ( = 5‐10 kN/m3)

• poliestireno expandido ou extrudido ( = 1 kN/m3)

• polipropileno extrudido ( = 8‐10 kN/m3)

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• Os resíduos das indústrias de madeira são dificilmente compactáveis e, além de se poderem desintegrar com o tempo, existe um risco agravado de poluir os aquíferos

• Os resíduos industriais são pouco atractivos, em relação a outros materiais mais leves. Além disso, estes materiais são geralmente afectados pela água, só devendo ser utilizados acima do nível freático, exibindo também propriedades químicas que podem ser agressivas para as estruturas circundantes

• Os quatro últimos materiais citados são os mais caros, sendo o mais promissor e mais difundido o poliestireno expandido, devido ao seu reduzido peso específico


• Utilização de Blocos de Poliestireno

• Diminuição da pressão aplicada pelo aterro no solo de fundação

• Diminuição dos impulsos de terras sobre o encontro do viaduto

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• Este material é geralmente utilizado na forma de blocos (3m x 1m x 0,5m) –consultar fornecedor

• Para diminuir a influência nefasta dos hidrocarbonetos, este material deve ser protegido superficialmente com uma manta de polipropileno, com espuma de propileno (10 cm) ou com uma camada de betão armado (10 cm)



• Redução do peso na aproximação do aterros a estruturas, de modo a reduzir as pressões horizontais tanto nas estruturas como nas suas fundações

• Alargamento de aterros antigos

• Redução do peso em aterros muito altos

• Redução do peso de aterros antigos que continuam a ter elevados assentamentos, em particular junto a estruturas fixas (estruturas sobre estacas, por exemplo)

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• Utilização de Blocos de Poliestireno• Resistência do EPS em função da densidade (consultar fornecedor)

• Densidade Mínima > 20 Kg/m3

(Leovaldo Martins, 2005)



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Substituição Total/Parcial de Solos Moles

• Metodologias geralmente utilizadas

• Escavação e posterior enchimentoNo caso da substituição ser efetuada por escavação, esta pode ser total ou parcial, dependendo a sua secção transversal da geometria do aterro e das propriedades mecânicas dos materiais do aterro e do solo de fundação

• Deslocamento direto do solo moleEconómico, mas pode existir contaminação do solo substituído, levando ao incremento dos custos de manutenção deste tipo de obras


• Deslocamento Direto

Repulsão Total Repulsão Parcial

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• Deslocamento Direto

Aterro Sobre Estacas de Concreto

• Técnicas de Execução

• O aterro apoia‐se diretamente sobre a cabeça das estacas (a)

• Instala‐se uma laje em concreto entre as estacas e o aterro (b)

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• Técnicas de Execução

• Instalação de Geogrelhas sobre as estacas


• Mecanismo de transferência da carga para as estacas

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Estacas de Brita

• Suportar uma parte do peso do aterro – Aumento da capacidade de carga

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Estacas de Brita


• Acelerar a consolidação – Funcionamento como um dreno vertical

Estacas de Brita


• Acelerar a consolidação – Funcionamento como um dreno vertical

• Ajuda a densificação do solo circundante – Diminui o potencial de liquefação

• Reduz o assentamento

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Estacas de Brita

Estacas de Brita

• Processo Executivo – Método Não Vibratório

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Estacas de Brita

• Processo Executivo – Método Vibratório• Enchimento pelo Topo (“Top feed method”)

Estacas de Brita

• Processo Executivo – Método Vibratório• Enchimento pela Base (“Bottom feed method”)

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Estacas de Brita

• Processo Executivo – Método Vibratório

Estacas de Brita

• Processo Executivo – Método Vibratório

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Colunas de Areia Encamisadas

• Geossintético tubular de alto módulo de rigidez à tração perimetral e baixa fluência, com perímetro contínuo (sem emendas)

• Principal aplicação é o confinamento e o reforço de colunas de areia ou de brita em sistemas de melhoramento de solos para implantação de aterros em solos moles

Colunas de Areia Encamisadas

Fonte: Huesker.com

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Mistura com Cimento Seco – DRY MIX

• Esta técnica consiste em misturar a camada de solo mole que deve encontrar‐se na superfície com cimento seco.

• O cimento reage com a água contida no solo, endurecendo a mistura.

• A presença de cloretos e/ou sulfatos pode retardar ou inibir a reação do cimento com a água, o uso de aditivos pode ajudar a enfrentar estas situações.

• Sua aplicação está limitada ao alcance da lança

Mistura com Cimento Seco – DRY MIX

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Deep Mixing

Deep Mixing

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Deep Mixing

Deep Mixing

• Trecho Experimental

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Deep Mixing

• Casos de Obras

Deep Mixing

• Barreiras de Colunas

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Deep Mixing

• Barreiras de Colunas – Casos de Obras

CPR Grouting

• Conhecido como Consolidação Profunda Radial (CPR), desenvolvida pela empresa Engegraut (INPI, 2012).

• O processo de enrijecimento do solo argiloso mole tem início a partir da indução do excesso de poropressão e sua redução através dos geodrenos, promovido por expansão de cavidades devido à formação de bulbos de compressão com geogrout.

• Baseada na teoria de adensamento de solos argilosos, dentro deste contexto cria, inicialmente, um ambiente drenante artificial no solo argiloso para, a seguir, comprimir e confinar o solo via expansão de cavidades, com bulbos de geogrout.

• O resultado é o adensamento do solo, impondo resistência devido ao processo de confinamento, aumentando a rigidez e, consequentemente diminuição dos recalques.

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CPR Grouting

Engegraut (2009)

CPR Grouting

Engegraut (2009)

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Instrumentação

Instrumentação

• A instrumentação de uma obra torna‐se indispensável pois permite um controlo direto do funcionamento dos vários constituintes da obra, comparando‐os com o previsto em projeto

• Diversos tipos de Instrumentação, dependendo da análise a ser efetuada• Deslocamentos Verticais

• Deslocamentos Horizontais

• Medidas de Poropressão

• Ganho de Resistência Não Drenada

• Esforços em Reforços com Geossintéticos

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Deslocamentos Verticais

• Placas de Recalque

• Extensômetros

• Perfilômetros


• Placas de Recalque• Mais comum

• Simples execução

• Fácil instalação

• Leituras topográficas

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• Placas de Recalque• Mais comum

• Simples execução

• Fácil instalação

• Leituras topográficas


• Placas de Recalque

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• Extensômetros• Medidas de recalques em profundidade

• Obras de grande porte

• Instalação de tubo vertical

• Necessita de referência indeslocável


• Extensômetros• Medidas de recalques em profundidade

• Obras de grande porte

• Instalação de tubo vertical

• Necessita de referência indeslocável

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• Perfilômetros• Recalques contínuos ao longo de linha horizontal

• Aterro desprovido de hastes que limitam trabalhos de execução

• Instalação de tubo horizontal

• Se recalques forem muito elevados, tubo pode ficar inoperante

Deslocamentos Horizontais

• Inclinômetro• Instalação de tubo metálico ou PVC

• Ranhuras perpendiculares à direção principal

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Deslocamentos Horizontais

• Inclinômetro• Instalação de tubo metálico ou PVC

• Ranhuras perpendiculares à direção principal

Medidas de Poropressão

• Piezômetro• Casagrande – A

• Elétrico ou de Corda Vibrante ‐ B

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Medidas de Poropressão

• Piezômetro• Casagrande

• Elétrico ou de Corda Vibrante

Ganho de Resistência Não Drenada da Argila

• Extensômetros

• Vane Test

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Esforços em Reforços com Geossintéticos

• Depende do tipo de reforço

• Tração nas Geogrelhas• Sensores

• Células de Carga

Instrumentação

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Instrumentação

Instrumentação

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Instrumentação

• Justifique o posicionamento

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