Tcc Guilherme Locks

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UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA GUILHERME LOCKS

ESTUDO DE SONDAGEM SPT COM A UTILIZAO DO SIG

Tubaro/SC 2008

1 GUILHERME LOCKS


Trabalho de Concluso de Curso apresentado ao Curso de Graduao em Engenharia Civil, da Universidade do Sul de Santa Catarina, como requisito parcial para obteno do ttulo de Bacharel.

Orientador: Prof. Dr. Rafael Augusto dos Reis Higashi Universidade do Sul de Santa Catarina

Tubaro 2008

2 GUILHERME LOCKS


Este Trabalho de Concluso de Curso foi julgado adequado obteno do ttulo de Bacharel em Engenharia Civil e aprovado em sua forma final pelo Curso de Engenharia Civil da Universidade do Sul de Santa Catarina.

Tubaro, 25 de junho de 2008.

____________________________________ Prof. e orientador Dr. Rafael Augusto dos Reis Higashi Universidade do Sul de Santa Catarina

_____________________________________ Prof. M.Sc. Lucimara Aparecida Schambeck Andrade Universidade do Sul de Santa Catarina

____________________________________ Prof. Ismael Medeiros Universidade do Sul de Santa Catarina

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A Deus. Aos meus pais. A minha noiva e futura esposa, Tuany.

4 AGRADECIMENTOS A Deus, por colocar em minha vida pessoas importantes, que me ajudaram e iro me ajudar tanto pessoalmente como profissionalmente. A minha famlia, que me deram toda a ajuda nos momentos mais difceis, e apostaram em mim para que eu conclusse mais esta etapa. Obrigado Pai e Me por terem me incentivado, lutado e acreditado em mim. A Tuany, que me deu todo o seu apoio durante o curso e soube entender os momentos que por algum motivo no estvamos juntos. Ao grande amigo e orientador Professor Dr. Rafael Augusto dos Reis Higashi, que me orientou para a concluso deste trabalho. Agradeo por ter me incentivado, ajudado e tambm orientado no incio de minha empresa. Com certeza ficaro laos de amizades. No esquecerei por tudo que fez. Obrigado. Ao Laboratorista da Unisul Luiz Carlos Vezzaro, que no mediu esforos para ajudar e solucionar algumas dvidas. Aos meus amigos Murilo Espindola e Marcelo Heidemann por todo auxlio que prestaram. A todos os professores e colegas de turma, com quem tive o convvio dentro da universidade no decorrer destes anos. Aos funcionrios Cludio e Nego que se dedicaram para a realizao dos ensaios. A todos que de alguma maneira ajudaram para a concluso deste trabalho. Obrigado!

5 RESUMO Os projetos de obras de engenharia necessitam de estudos relativos resistncia e compressibilidade, tendo o SPT (Standard Penetration Test) como uma ferramenta importante de investigao do subsolo. Desta forma, esta pesquisa aborda um tema que relaciona o uso do SPT com um Sistema de Informaes Geogrficas (SIG) como gerenciador de dados espaciais, tendo como rea de aplicao o municpio de Tubaro. Aps a construo dos equipamentos, foram realizados os respectivos ensaios de sondagem em cada ponto estudado e assim elaborado laudos que apresentam as caractersticas geotcnicas dos solos. Em seguida, com os dados gerados, foi criado um banco de dados com a finalidade de estruturar o SIG. Para estruturao do SIG foi utilizado o mapa com o contorno poltico e o mapa das ruas do municpio de Tubaro. Aps alguns estudos verificou-se a possibilidade de realizar nesta pesquisa algumas melhorias para facilitar a execuo do ensaio. Apesar de ser um ensaio bastante utilizado para clculo de fundaes, verificou-se a precariedade dos equipamentos de algumas empresas que foram visitadas antes do incio desta pesquisa. No trmino deste trabalho, observou-se que as melhorias dos equipamentos tiveram os resultados esperados. O SIG, assim como o ensaio de SPT, foi avaliado, e atendeu as necessidades que foram propostas no incio da pesquisa. Palavras-chave: Ensaio de Penetrao Padro. Sondagem. Sistema de Informaes Geogrficas.

6 ABSTRACT The Projects of engineer construction needs to carry out studies about the resistance and the compressibility, making the SPT (Standard Penetration Test) a very important procedure for the underground or subsoil investigation. So, this research approaches a topic that links the use of SPT with a Geographic System Information (SIG) as a space database, having the application area the city of Tubarao. After the equipments construction, the respective procedure and assays were made in each spot that was studied, and based on that the reports were done and showing the geotechnique characteristics of the soils. To develop the SIG the map and the road maps of Tubarao were used as an outline and as a guide. After some studies in this research was realized the possibility of some improvement to ease the procedure of the SPT (Standard Penetration Test). Even though its very important and used to calculate the foundations, some equipments unfortunately were found in a very poor condition in some of the companies that was visited at the beginning of this research. At the end of this project, the improvement of the equipments reached good results. The SIG, as well as the SPT, was valued, and it also reached the necessities that were showed at the very beginning of the research. Key Words: Standard Penetration Test (SPT). Bore Hole. Geographic System Information (GIS).

7 LISTA DE ILUSTRAES Figura 01 - Amostrador padro bipartido ................................................................................. 16 Figura 02 Equipamentos utilizados no ensaio de SPT .......................................................... 17 Figura 03 - Determinao do local dos furos ........................................................................... 18 Figura 04 - Estrutura de um Sistema de Informao Geogrfica ............................................. 23 Figura 05 - Fluxograma de realizao da presente pesquisa .................................................... 25 Figura 06 - Revestimento com a luva soldada.......................................................................... 27 Figura 07 - Localizao dos pontos.......................................................................................... 28 Figura 08 - Incio da insero dos resultados ........................................................................... 29 Figura 09 - Mapa do contorno poltico do municpio de Tubaro com os pontos inseridos .... 32 Figura 10 - GPS utilizado para localizao dos pontos ............................................................ 33 Figura 11 - Detalhe da transferncia de dados ......................................................................... 33 Figura 12 - Edio do Sistema de Informaes Geogrficas (SIG) ......................................... 34 Figura 13 - Laudo de sondagem no Ponto 01........................................................................... 37 Figura 14 - Laudo de Sondagem no Ponto 02 .......................................................................... 39 Figura 15 - Laudo de Sondagem no Ponto 02 .......................................................................... 40 Figura 16 - Laudo de Sondagem no Ponto 03 .......................................................................... 42 Figura 17 - Laudo de Sondagem no Ponto 03 .......................................................................... 43 Figura 18 - Laudo de Sondagem no Ponto 04 .......................................................................... 44 Figura 19 - Laudo de Sondagem no Ponto 04 .......................................................................... 45 Figura 20 - Laudo de Sondagem no Ponto 05 .......................................................................... 46 Figura 21 - Laudo de Sondagem no Ponto 06 .......................................................................... 48 Figura 22 - Laudo de Sondagem no Ponto 07 .......................................................................... 49 Figura 23 - Laudo de Sondagem no Ponto 08 .......................................................................... 50 Figura 24 - Laudo de Sondagem no Ponto 09 .......................................................................... 52 Figura 25 - Laudo de Sondagem no Ponto 10 .......................................................................... 53 Figura 26 - Mapa com as ruas e pontos inseridos no Arcview ................................................. 54 Figura 27 - Mapa com o laudo linkado..................................................................................... 55 Figura 28 - Trip utilizado para sondagem............................................................................... 56 Figura 29 - Haste de fixao do trip ....................................................................................... 57 Figura 30 - Sistema de morsa ................................................................................................... 58 Figura 31 - Amostrador padro utilizado na pesquisa.............................................................. 59 Figura 32 Reservatrio .......................................................................................................... 60

8 Figura 33 - Caminho utilizado na pesquisa ............................................................................ 61 Figura 34 Resultado dos equipamentos ................................................................................. 62 Figura 35 Imagens da aplicao prtica de mtodos descritos na presente pesquisa ............ 63

9 SUMRIO 1 INTRODUO ................................................................................................................... 11 1.1 OBJETIVO GERAL........................................................................................................... 12 1.2 OBJETIVOS ESPECFICOS ............................................................................................. 12 2 REVISO BIBLIOGRFICA ........................................................................................... 13 2.1 ENSAIO SPT...................................................................................................................... 15 2.1.1 Equipamentos ................................................................................................................ 15 2.1.2 Determinao dos furos................................................................................................. 17 2.1.3 Execuo do ensaio ........................................................................................................ 18 2.1.4 Elaborao do relatrio................................................................................................. 20 2.2 SISTEMA DE INFORMAES GEOGRFICAS (SIG) ................................................ 20 2.2.1 Organizao e estrutura de um SIG ............................................................................ 22 2.2.2 Evoluo do SIG ............................................................................................................ 23 3 METODOLOGIA................................................................................................................ 25 3.1 PLANEJAMENTO............................................................................................................. 25 3.2 MONTAGEM DOS EQUIPAMENTOS ........................................................................... 26 3.2.1 Trip................................................................................................................................ 26 3.2.2 Hastes.............................................................................................................................. 26 3.2.3 Ferramentas ................................................................................................................... 26 3.2.4 Equipamentos de lavagem ............................................................................................ 27 3.2.5 Revestimentos ................................................................................................................ 27 3.2.6 Equipamentos utilizados para fabricao ................................................................... 27 3.3 REALIZAO DOS ENSAIOS........................................................................................ 28 3.4 DIGITALIZAO DOS LAUDOS................................................................................... 28 3.4.1 Aplicao dos Resultados do Ensaio ............................................................................ 29 3.5 CRIAO DE UM SIG ..................................................................................................... 30 3.5.1 Levantamento e armazenamento de dados ................................................................. 31 3.5.2 Edio do mapa com os pontos georreferenciados ..................................................... 32 3.5.3 Transferncia de dados ................................................................................................. 33 3.5.4 Edio do SIG ................................................................................................................ 34 4 RESULTADOS .................................................................................................................... 36 4.1 CARACTERSTICAS GEOTCNICAS DOS SOLOS ATRAVS DE LAUDOS DE SONDAGENS SPT .................................................................................................................. 36

10 4.2 BANCO DE DADOS EM SIG........................................................................................... 54 4.3 RESULTADOS DOS EQUIPAMENTOS CONSTRUDOS E ADQUIRIDOS............... 55 5 CONCLUSO...................................................................................................................... 64 6 SUGESTES ....................................................................................................................... 66 REFERNCIAS ..................................................................................................................... 67

11 1 INTRODUO De acordo com Higashi (2006), o litoral brasileiro apresenta seu relevo acidentado ou com grandes extenses de reas planas de caractersticas geotcnicas variadas, que podem apresentar solos sedimentares com profundos perfis de argilas moles (Solos Gleis e Orgnicos) e areias quartzosas, e solos residuais de diferentes rochas de origem, e, portanto, pertencentes a diferentes classes. Nos dias de hoje, um dos grandes problemas para se realizar um projeto de construo civil que est associado a geologia da engenharia, a falta de informaes desse meio ou mesmo com essas informaes, a falta de confiana em que elas so repassadas. Ao longo da histria da engenharia civil, o uso de sondagens a percusso do tipo Ensaio de Penetrao Padro (SPT) consiste em um importante apoio, e s vezes nico, nas investigaes geolgicas e geotcnicas de projetos de fundao, estabilidade em taludes, execues de drenagens, etc. O municpio de Tubaro por encontrar-se na faixa costeira, foi escolhido para a realizao deste trabalho, por ter seu perfil geotcnico com caractersticas diferenciadas, sendo isso o indicativo principal para iniciar-se um projeto de construo civil. O ndice de resistncia do solo em diversos locais no municpio baixo, sendo que isso provoca mudanas no projeto e no oramento da obra. O SPT um ensaio que apresenta certa carncia tanto na mo-de-obra especializada como nos equipamentos utilizados. Por ser um ensaio que a utilizao da mode-obra um requisito essencial para a sua execuo, foi necessrio o treinamento de trs profissionais que no eram habilitados e no possuam nenhum conhecimento do ensaio para a realizao desse ensaio. Devido a essa necessidade de melhorias do ensaio, este trabalho vem com o intuito de construir os equipamentos utilizados no ensaio de acordo com a NBR 6484, e assim realizando algumas melhorias na montagem dos equipamentos que forem utilizados. O presente trabalho apresenta como proposta a utilizao de um Sistema de Informaes Geogrfica (SIG), que se inicia da estruturao de um banco de dados com os laudos que foram elaborados dos ensaios realizados. O termo Sistema de Informao Geogrfica caracteriza os sistemas de informao que tornam possvel a captura, modelagem manipulao, recuperao, anlise e apresentao de dados referenciados geograficamente. A manipulao dos dados em ambiente SIG

12 possibilitou a gerao dos laudos elaborados e, consequentemente a facilidade de localizar os pontos de ensaios que sero realizados futuramente. 1.1 OBJETIVO GERAL O objetivo geral deste trabalho propor um estudo da sondagem SPT no municpio de Tubaro, obtendo melhorias para o ensaio. E a criao de um banco de dados com finalidade de usar como ferramenta um Sistema de Informaes Geogrficas. 1.2 OBJETIVOS ESPECFICOS a) Obter melhoria para a execuo do ensaio; b) elaborar laudos; c) inserir mapas na extenso DXF para o Arcview e converter em SHP; d) utilizao de um SIG no ensaio; e) analisar comportamento geotcnico dos solos do municpio; f) gerar um mapa com os pontos em que foram realizados os ensaios.

13 2 REVISO BIBLIOGRFICA Segundo Schnaid (2000) o Standard Penetration Test (SPT) reconhecidamente a mais popular, rotineira e econmica ferramenta de investigao em praticamente todo mundo, permitindo uma indicao da densidade de solos granulares, tambm aplicado identificao da consistncia de solos coesivos e mesmo de rochas brandas. Mtodos rotineiros de projetos de fundaes diretas e profundas usam sistematicamente os resultados de SPT, especialmente no Brasil. Observa-se nos dias de hoje, que apesar do baixo custo deste tipo de ensaio, vrias fundaes de edificaes so ainda dimensionadas sem o conhecimento do subsolo. Ressalta-se que comum observar o dimensionamento dos elementos de fundaes apenas por mtodos empricos, tais como a observao do solo. Este processo se d no momento da locao da obra, onde construda a fossa para o barraco. Neste momento, o solo observado e avaliado a sua capacidade de suporte. Apesar de no sugerido, este continua sendo um mtodo muito utilizado, pois atravs desta tcnica no possvel determinar a resistncia e, sobretudo, a compressibilidade das diferentes camadas de solos que porventura apaream no decorrer da profundidade. No municpio de Tubaro, verifica-se que muitas construes ainda so realizadas sem a utilizao do SPT. Normalmente, tanto os engenheiros quanto os proprietrios, relatam que No necessrio... um banhado, tenho que colocar estacas. Talvez este tipo de mentalidade no comprometa o uso final da obra, porm, pode provocar uma menor economia dos insumos utilizados no momento de dimensionar os elementos de fundaes. Segundo Higashi (2006) grande parte dos solos do centro urbano de Tubaro composta de solos moles. A proximidade com o mar e o relevo plano onde se encontra o municpio, favoreceu o surgimento deste tipo de solo. Apesar de apresentar resistncia em certas profundidades, muitos lugares do municpio de Tubaro so desfavorveis para a construo civil. O SPT um ensaio com um custo relativamente baixo, fornece dados para o dimensionamento de uma fundao, tem facilidade de execuo e possibilidade de trabalho em difcil acesso, possibilita a determinao do nvel fretico, permite descrever o solo em profundidade, fornece um ndice de resistncia penetrao correlacionvel com a compacidade ou a consistncia dos solos. As primeiras experincias de que se tm notcias envolvendo este ensaio no Brasil, remontam os fins da dcada de 1930 a partir da criao da Seo de Solos e Fundaes do IPT.

14 Belicanta e Cintra (1998 apud NASCIMENTO, 2006) agruparam fatores intervenientes no ensaio SPT, que nas condies brasileiras, esto em conformidade s atividades necessrias execuo desta sondagem/ensaio SPT: a) aqueles referentes ao avano da perfurao, interferindo na limpeza, na estabilidade do furo de sondagem, ou diretamente nas condies do solo no local e no momento da cravao do amostrador; b) aqueles referentes energia existente no martelo no instante do impacto, bem como sua transferncia s hastes e esta at o amostrador; c) aqueles referentes normalizao existente ou mesmo desvio deliberado mesma, conduzindo geralmente descaracterizao do ensaio SPT. Belicantra e Cintra (1998 apud NASCIMENTO, 2006), ainda complementam esses fatores com aqueles associados manuteno inadequada de equipamento ou mesmo a falta de treinamento e habilitao das equipes responsveis pela organizao, execuo e controle das atividades de campo e de elaborao dos relatrios definitivos que contm os resultados das sondagens/ensaios. Os resultados das comparaes de eficincia com as diferentes condies do ensaio SPT, tipos de martelo, cordas ou cabos de ao, tipos e condies de hastes, entre outros, so expressos em porcentagem de eficincia nos comparativos de Belicantra e Cintra (1998), deixando bem claro os problemas do ensaio SPT. No incio da dcada de setenta, o SPT j experimentava uma srie de questionamentos. Alguns pesquisadores se referiam ao ensaio como no padronizado, enquanto Fletcher (1965 apud NASCIMENTO, 2006) apontava seus usos e abusos, ao mesmo tempo em que questionava a acurcia dos projetos com base no ndice de resistncia penetrao medida. Mesmo assim ele resistiu e continuou sendo o mtodo de investigao de campo mais utilizado em todo mundo. Cavalcante (2006) relata que quanto ao martelo, os principais fatores que podem influenciar os resultados dizem respeito ao peso, altura de queda, ao uso ou no do coxim de madeira e possvel excentricidade, quando a haste guia no se encontra bem fixada. A cabea de bater desempenha papel importante no fenmeno da transmisso da energia de impacto do martelo para composio de hastes (BELICANTA, 1998). Os fatores associados s hastes, apontados como relevantes so o tipo (massa, dimetro) e o comprimento e no que tange influncia do revestimento, existe a suposio de que esta apresenta relao estreita entre o dimetro externo e o interno do amostrador.

15 De acordo com Belicanta (1985,1998), os fatores ligados ao amostrador so: dimetro, razo de rea projetada, rugosidade das paredes externa e interna, forma e estado da sapata cortante, folga externa e interna, rea e forma das aberturas de alvio. Os fatores relacionados aos procedimentos so: avano, limpeza e estabilidade do furo, profundidade relativa do furo e do revestimento, intervalo de tempo entre a perfurao e a amostragem, espaamento entre amostragens subseqentes, profundidades de penetrao do amostrador (BELICANTA, 1998). Com o decorrer dos anos, o SPT foi evoluindo, alm de ter recebido uma contribuio adicional com a medio do torque (SPT-T) aps o ensaio de penetrao. 2.1 ENSAIO SPT O Ensaio de Penetrao Padro tem como objetivo fornecer a profundidade das camadas do subsolo, a descrio das camadas atravs de uma anlise tctil visual, a determinao da profundidade do nvel do lenol fretico e obtm atravs do nmero de golpes, o ndice de resistncia a penetrao. O ensaio de SPT constitui uma ferramenta simples para a verificao das condies geotcnicas do subsolo. Este equipamento constitudo de um trip, bomba injetora de gua, amostrador padro, peneiras, hastes, trpanos, baldes, cabos e mangueiras. 2.1.1 Equipamentos Conforme a NBR 6484 a aparelhagem padro para o ensaio compe-se dos seguintes equipamentos: a) trip com roldana que utilizado para o melhor manuseio das hastes; b) trado concha, a qual deve ter cerca de cem milmetros de dimetro, estando sua finalidade direcionada inicializao do ensaio at o primeiro metro de profundidade, para a cravao do amostrador; c) tubos de revestimento que devem ser de ao, com dimetro nominal interno de sessenta e sete ou setenta e seis milmetros dimetro nominal interno. Servem para o retorno da gua e do material expelido pelo avano do trpano e impede o desmoronamento do furo; d) sapata de revestimento que serve para apoiar o revestimento, deixando-o estvel;

16 e) hastes de lavagem e penetrao, as quais so constitudas de tubos de ao com dimetro nominal de vinte e cinco milmetros e massa terica igual a trs quilos e vinte e trs gramas por metro. Devem ser retilneas e dotadas de rosca em bom estado. As hastes so constitudas por luvas de ao apertadas, que servem para acoplar as hastes, o trpano de lavagem e o amostrador. As hastes so utilizadas para a injeo de gua no interior do furo e na cravao do amostrador padro; f) amostrador padro que deve ter rigorosamente a forma e as dimenses conforme a figura 01, ou seja, dimetro externo com cerca de cinqenta milmetros (igual a 50,8 mm) e interno com aproximadamente trinta e cinco milmetros (igual a 34,9 mm) tendo ou no o corpo bipartido. O amostrador padro obtm o ndice de Resistncia Penetrao (NSPT), e fornece amostra do solo indeformado;

Figura 01 - Amostrador padro bipartido. Fonte: ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 6484: execuo de sondagens de simples reconhecimento dos solos: mtodo de ensaio. Rio de Janeiro, 2001.

g) martelo padronizado, consistindo de uma massa de ferro de sessenta e cinco quilos e tem como finalidade a cravao do amostrador. O martelo macio deve ter uma haste guia com um metro e vinte centmetros de comprimento, com uma marcao a setecentos e cinqenta milmetros da cabea de bater; h) batentes do tubo de revestimento e das hastes constituda por um tarugo de ao, tem como finalidade proteger as luvas de ao das hastes e dos revestimentos do impacto do martelo; i) balde que tem como finalidade armazenar a gua que circula no furo. Na parte superior do balde colocada uma peneira para reter o material retirado do furo; j) medidor do nvel de gua, o qual utilizado aps a execuo do ensaio, servindo para verificar a profundidade do nvel de gua imediato e aps vinte e quatro horas do ensaio; l) trena, cuja finalidade a locao dos furos;

17 m) recipiente para amostra: as amostras retiradas do amostrador e retidas pela peneira so colocadas em recipientes de madeira com divisrias ou em sacos plstico com a discriminao do furo e sua profundidade; n) bomba de gua motorizada montada sobre um chassi de ferro, com o fim de injetar gua numa vazo de seis mil litros por hora para dentro do furo; o) ferramentas gerais utilizadas na execuo do ensaio. Na figura 02 so apresentados alguns equipamentos citados anteriormente e como eles so fixados e instalados no ensaio de sondagem a percusso:

Figura 02 Equipamentos utilizados no ensaio de SPT. Fonte: CAMPOS, Iber M. Tipos de solo e investigao do subsolo: entenda o ensaio, a percusso e seu famoso ndice SPT. Disponvel em: < http://www.forumdaconstrucao.com.br/conteudo.php?a=9&Cod=126 >.

2.1.2 Determinao dos furos O nmero de furos do ensaio dado a partir da rea projetada da construo. Com base na Tabela 01 determinamos a quantidade mnima de furos necessrios para a execuo do ensaio.

18 Tabela 01 Determinao do nmero de furos rea de projeo da construo (m) < 200 200 a 600 600 a 800 800 a 1000 1000 a 1200 1200 a 1600 1600 a 2000 2000 a 2400 >2400 Nmero mnimo de furos 2 3 4 5 6 7 8 9 a critrio

Fonte: HIGASHI, Rafael A. R. Fundaes. Apostila. Curso de Engenharia Civil. Universidade do Sul de Santa Catarina, 2006.

Determinada a quantidade de furos, escolhido o local onde o ensaio ser realizado. Os furos so caracterizados como SP1, SP2 para uma melhor interpretao do laudo de sondagem. Conforme a figura 03, a locao dos furos deve cobrir toda a rea carregada e a distncia entre os furos no deve ser superior a trinta metros.

Figura 03 - Determinao do local dos furos. Fonte: Elaborao do autor.

Alguns fatores que determinam a profundidade do furo so as condies geolgica do local e o bulbo de tenso gerado pela fundao prevista. comum na realizao do ensaio o Responsvel Tcnico da contratante determinar a profundidade do furo. 2.1.3 Execuo do ensaio

19 O ensaio inicia-se com a limpeza do local, e com a fixao do trip. Em seguida comea o avano com o trado concha ou manual. Na execuo do ensaio, a ABNT padroniza o avano do trado concha ou manual at o primeiro metro, nas operaes subseqentes de perfurao deve ser utilizado trado helicoidal at atingir o nvel dgua fretico. Quando o avano de perfurao com o trado helicoidal for inferior a cinqenta milmetros aps dez minutos de operao, ou no caso de solos aderentes ao trado, passa-se ao mtodo de perfurao por circulao de gua. Aps o avano com o trado, realizada a cravao do amostrador padro no primeiro metro, em seguida, com o auxlio do martelo coloca-se o revestimento, com a bica, que ajudar na circulao da gua. Com o auxlio de uma bomba dgua motorizada, e com um trpano de lavagem (pea cortante de metal), passa-se a utilizar o avano por percusso com circulao dgua, onde o trpano utilizado como ferramenta de perfurao e a circulao de gua serve para remoo do material. So registradas as mudanas de camadas pela observao, atravs do material trazido a superfcie pela gua de lavagem. O revestimento deve ficar no mnimo a cinqenta centmetros do fundo, somente em casos de fluncias do solo para dentro do furo, ser admitido deixar na mesma profundidade do fundo do furo. Em caso de sondagens profundas, onde a descida ou a remoo de tubos for problemtica, utilizam-se lamas de estabilizao no lugar do revestimento. O ensaio de penetrao deve ser realizado a cada metro a partir de um metro de profundidade. A cravao do amostrador consiste no impacto de um martelo com peso de sessenta e cinco quilos, caindo a uma altura de setecentos e cinqenta milmetros, caso o amostrador padro avance apenas com o peso do martelo, considera-se o NSPT igual a zero. Considera-se impenetrvel na Sondagem Percusso quando se obtiver no ensaio as seguintes condies: a) quando, em trs metros sucessivos, se obtiver ndices de penetrao maior do que quarenta e cinco/quinze centmetros; b) quando, em quatro metros sucessivos, forem obtidos ndices de penetrao entre quarenta e cinco/quinze centmetros e quarenta e cinco/trinta centmetros; c) quando, em cinco metros sucessivos, forem ndices de penetrao entre quarenta e cinco/trina centmetros e quarenta e cinco/quarenta e cinco centmetros. Ao trmino do ensaio e aps vinte e quatro horas verifica-se o NA (nvel dgua), e relata-se no laudo.

20 Desta forma, necessria a execuo das seguintes etapas, para a execuo do ensaio: a) instalao do trip; b) montagem dos equipamentos de lavagem; c) incio do furo com o auxlio do trado concha; d) cravao do amostrador no primeiro metro de ensaio; e) cravao do primeiro metro de revestimento; f) continuao do furo pelo mtodo de lavagem. 2.1.4 Elaborao do relatrio Aps a execuo do ensaio, o relatrio montado pelo sondador responsvel analisado e inserido em um software construdo especialmente para o ensaio. O relatrio apresenta as seguintes informaes: a) nome da empresa contratada; b) nome da empresa contratante; c) nmero do furo; d) identificao do local da obra; e) data de entrega do laudo e da execuo do servio; f) profundidade do nvel dgua imediato e aps vinte e quatro horas; g) profundidade das camadas; h) classificao das camadas; i) grfico dos golpes; j) nmero de golpes nos trinta e quarenta e cinco centmetros; l) nome do responsvel tcnico; m) algumas observaes, quando necessrio. Complementando o laudo anexa-se um croqui com a locao dos furos, para a obteno de noo exata de onde foi executado o ensaio. 2.2 SISTEMA DE INFORMAES GEOGRFICAS (SIG) SIG um conjunto de ferramentas computacionais (software e hardware) compostos de equipamentos e programas que por meio de tcnicas, integra dados, pessoas e instituies, de forma a tornar possvel a coleta, o armazenamento, o processamento, a anlise

21 e a disponibilizao, a partir de dados georreferenciados, de informao produzida por meio das aplicaes disponveis, visando maior facilidade, segurana e agilidade nas atividades humanas referentes ao monitoramento, planejamento e tomada de deciso relativa ao espao geogrfico atravs dos produtos gerados pelo sistema, que so arquivos digitais contendo mapas, grficos, tabelas e relatrios convencionais, relatou Mximo (2004). De acordo com Cmara (1993 apud HIGASHI, 2006), as principais caractersticas do SIG so: a) integrar informaes espaciais de dados cartogrficos, censitrios, e de cadastramento, imagens de satlite, redes e modelos numricos de terreno em uma nica base de dados; b) cruzar informaes por meio de algoritmo de manipulao gerar mapeamentos derivados; c) consultar, recuperar, visualizar e permitir sadas grficas para o contedo da base de dados geocodificados. Uma das caractersticas bsicas do SIG tratar relaes espaciais entre objetos geogrficos, como quando se pretende cruzar mapas ou informaes espaciais. Para o procedimento desta prtica necessrio que, no processo de integrao, sejam consideradas as relaes entre as classes de cada tema, as quais se denominam relaes topolgicas. Os mapas correspondem s informaes espaciais georreferenciadas, planos de informaes temas ou layers. As classes correspondem a objetos geogrficos como pontos, linhas ou polgonos, relatou Higashi (2006). Uma das vantagens do SIG que eles podem manipular dados grficos e no grficos de forma integrada, provendo uma forma consistente para anlise e consulta envolvendo dados geogrficos. Pode-se permitir, por exemplo, acesso a registros de imveis a partir de sua localizao geogrfica. Alm disso, pode fazer conexes entre diferentes entidades, baseados no conceito de proximidade geogrfica, afirmam Lisboa e Iochpe (1996). Existem diversos tipos de sistemas que manipulam dados espaciais, como os sistemas de cartografia automatizada e os sistemas de CAD (projeto auxiliado por computador), porm, os SIG se diferenciam desses sistemas por dois motivos principais. Primeiro, por sua capacidade de representar os relacionamentos espaciais (ou topolgicos) entre fenmenos geogrficos. Segundo, por permitir a realizao de complexas operaes de anlise espacial com os dados geogrficos, relata Lisboa (2001). Huxhold (1991 apud HIGASHI, 2006) relata que o SIG tradicional tem como propsito primeiramente e acima de tudo a anlise espacial. Portanto, a captura dos dados e

22 produo cartogrfica podem ser limitadas. A capacidade de anlises dos dados apia tipicamente a tomada de decises para projetos especficos e/ou reas geogrficas limitadas. As caractersticas da base de dados cartogrficos (exatido, continuidade, completitude, etc.) so tipicamente apropriadas para produo de mapas em pequena escala. Os dados podem estar disponveis na forma vetorial (vetores) ou raster (pixels). Segundo Higashi (2006), as definies de SIG refletem cada um sua maneira, a grande variedade de usos e vises possveis desta tecnologia. Duas caractersticas podem ser apontadas como principais em um Sistema de Informaes Geogrficas: a) possibilitam a integrao, em uma nica base de dados, de informaes geogrficas provenientes de fontes diversas tais como dados cartogrficos, imagens de satlites, modelos numricos do terreno, grfico em geral, etc.; b) oferecem mecanismos para recuperar, manipular e visualizar estes dados, atravs de algoritmos de manipulao e anlise. Mendes e Lorandi (2004 apud HIGASHI, 2006) utilizam Sistemas de Informaes Geogrficas para realizar mapeamento do potencial de colapso do macio de solos de So Jos do Rio Preto (SP). Para a delimitao de universos geotcnicos foram coletados mil duzentos e oitenta e trs relatrios de sondagens de simples reconhecimento e realizados ensaios oedomtricos para determinao do potencial de colapso. Como resultado final da pesquisa foi apresentado uma carta com classes de adequabilidade ocupao dos solos, cuja classificao varia de favorvel restritiva, baseada no potencial de colapso. 2.2.1 Organizao e estrutura de um SIG A estrutura de um SIG consiste em dados, informaes e conhecimento. Os dados so conjuntos de valores que podem ser: numricos, alfabticos e grficos. Estes dados so entes neutros, no falam por si mesmos, s passam a ter significados quando transformados em informaes. Informao um termo usado para designar ou sugerir atributos sobre um conjunto de dados. O conhecimento s se efetiva quando construmos uma imagem do objeto. Estas partes sempre se constituiro em parte do sujeito e parte do objeto, segundo Ferreira (1994). O banco de dados geogrficos corresponde a um conjunto de arquivos, nos quais so armazenados dados que so transformados em informaes e de acordo com o fim a que se destinam so passveis de manipulao mediante programas de gerenciamento, que permitem executar rotinas, as quais possibilitaro o controle do operador do sistema, atravs

23 de entrada e sadas de dados novos. Para um SIG um banco de dados a razo da sua existncia e de sua utilidade. A figura 04 fornece uma noo da estrutura de um sistema geogrfico de informao.

INTERFACE HOMEM MQUINA

ENTRADA E INTEGRAO DE DADOS

CONSULTA E ANLISE ESPACIAL

VISUALIZAO E PLOTAGEM

GERENCIA DE DADOS ESPACIAIS

BANCO DE DADOS GEOGRFICOS

Figura 04 - Estrutura de um Sistema de Informao Geogrfica. Fonte: MEDEIROS, J. S. Geoprocessamento para estudos ambientais. So Jos dos Campos: INPE/SEBRAE, 2000.

2.2.2 Evoluo do SIG Dantas (1996 apud MENESES, 2003) divide o SIG em trs fases: manipulao e visualizao de banco de dados (Fase1), operaes analticas de dados no grficos e estrutura organizacional (Fase 2) e anlise espacial (Fase 3). Implantada a partir da dcada de cinqenta do sculo passado, a primeira fase foi iniciada pela necessidade de armazenar, organizar, processar e visualizar dados, resultantes de projetos especficos do setor. Isso deu origem s primeiras verses do SIG, baseadas na manipulao e visualizao de dados. Na segunda fase, o aumento da capacidade de processamento e de memria nos computadores possibilitou novas concepes e a popularizao do SIG. Nesta nova perspectiva, as operaes analticas eram enfatizadas por meio de modelos matemticos com dados numricos no grficos. A popularizao do SIG fez surgir a necessidade de formao

24 de recursos humanos para manusear esta tecnologia, bem como a preocupao com a formao de uma estrutura organizacional para o uso do SIG. Nos anos oitenta do Sculo XX, a terceira fase foi marcada pela reduo de recursos para a pesquisa cientfica em contraponto ao crescimento do setor industrial e comercial do SIG. Nesta fase o potencial do SIG teve maior explorao tcnico-cientfica, caracterizada pela combinao de atributos no geogrficos com as relaes topolgicas dos objetos geogrficos para efetuar anlises espaciais sobre dados georreferenciados.

25 3 METODOLOGIA O fluxograma da figura 05 apresenta a metodologia utilizada para a realizao desta pesquisa: PLANEJAMENTO

MONTAGEM DOS EQUIPAMENTOSPROFUNDIDADE DE CAMADAS

REALIZAO DOS ENSAIOS (SPT) APLICAO DOS RESULTADOS

ANLISE DE RESULTADOS

NMERO DE GOLPES POSIO DO LENOL FRETICO

CONSTRUO DE PERFIS DO SOLO

ESTRUTURAO DE UM SIG

CRIAO DE UM BANCO DE DADOS

ANLISE DOS RESULTADOS CONCLUSES E SUGESTESFigura 05 - Fluxograma de realizao da presente pesquisa. Fonte: Elaborao do autor.

3.1 PLANEJAMENTO Foi verificada a disponibilidade e a viabilidade para realizao do estudo. Definida a concretizao para a realizao desta pesquisa, foi iniciado o TCC. Desde a compra do caminho, software, dos materiais para montagem dos equipamentos e realizao do ensaio at as pesquisas em busca de material terico, mapas e etc.

26 Esta etapa, apesar de pouco mencionada nos trabalhos cientficos, caracteriza-se por ser reconhecidamente de muita importncia, pois neste momento avaliada a viabilidade de todos os trabalhos. 3.2 MONTAGEM DOS EQUIPAMENTOS Aps uma anlise de custos, a montagem dos equipamentos comeou pela compra dos materiais. Vrios equipamentos foram utilizados para a montagem, sendo exemplos: um torno mecnico, mquinas de solda, lixadeira, entre outros. Para se obter um melhor entendimento, apresenta-se o procedimento de montagem de alguns dos equipamentos e em seguida algumas fotos. 3.2.1 Trip Para a montagem do trip, foram comprados os seguintes materiais: a) vinte metros de tubo com sessenta e trs milmetros e meio de dimetro e parede de quatro milmetros; b) cinco metros de tubo com cerca de trinta e oito milmetros (igual a 38,1 mm) de dimetro e parede com dois milmetros; c) dez metros de cabo de ao; d) materiais para a construo da catraca; e) roldana com pino de fixao; f) quatro hastes pontiagudas. 3.2.2 Hastes Conforme NBR 6484, as hastes compradas foram de ao, com um dimetro nominal de vinte e cinco milmetros e acoplado luvas para uni-las. As hastes possuem comprimento de dois metros e um metro. 3.2.3 Ferramentas Algumas ferramentas foram fabricadas e outras por motivo de serem impossveis de fabricar, foram compradas.

27 3.2.4 Equipamentos de lavagem Para a construo do T de lavagem foram compradas algumas peas e em seguida montadas. Pelo motivo de no encontrar uma peneira que tivesse uma tela mais fina, foi necessrio compra de outra tela e adapt-la, para evitar a passagem dos gros midos. 3.2.5 Revestimentos Para os revestimentos foram comprados tubos e luvas de ao com dimetro de duas polegadas e meia. As roscas de fixao dos tubos tiveram que ser feitas em um torno, pois os tubos eram de seis metros de comprimento e foram divididos em trs partes. A figura 06 mostra o tubo aps ser dividido e a luva que foi utilizada nos revestimentos com a finalidade de uni-los na execuo do ensaio.

Figura 06 - Revestimento com a luva soldada. Fonte: Elaborao do autor.

3.2.6 Equipamentos utilizados para fabricao Para fabricao das peas foram utilizados os seguintes equipamentos: a) mquina de solda; b) lixadeira; c) torno mecnico;

28 d) maarico; e) poli-corte, etc. 3.3 REALIZAO DOS ENSAIOS Aps a montagem dos equipamentos, foram realizados os ensaios. Foram escolhidos dez pontos no municpio de Tubaro, sendo que os pontos foram determinados em locais diferentes para se obter um melhor perfil do solo na regio. A figura 07 mostra o local onde foram realizados os ensaios.

SP_002 SP_007 SP_009 SP_010 SP_001

SP_008

SP_003 SP_006 SP_004

SP_005

Figura 07 - Localizao dos pontos. Fonte: Site Google, 2008.

3.4 DIGITALIZAO DOS LAUDOS Nesta etapa foi necessrio o auxlio de um Software, programado exclusivamente para este tipo de ensaio. O software gera um arquivo em BMP que em seguida convertido para JPEG aps aplicao dos resultados. Este procedimento de converso de dados teve que

29 ser adotado, uma vez que o programa (Arcview) no aceita muitas extenses de imagens. Desta forma, a converso foi necessria. O software utilizado para a criao dos laudos foi adquirido pela empresa Locks Sondagens, sendo que os direitos autorais esto em nome de Vitor Mancilha (Autor do software). Este programa auxiliou no desenvolvimento dos laudos de sondagens, permitindo assim que os mesmos apresentassem uma formatao nica, facilitando a leitura e armazenamento pelo banco de dados. 3.4.1 Aplicao dos Resultados do Ensaio Conforme pode ser observado atravs da figura 08, a aplicao e a insero dos dados no software pode ser iniciada pelas seguintes etapas: a) cadastro do cliente e ensaio; b) nmero do furo; c) data do incio e do trmino do furo; d) nvel dgua imediato e aps doze horas; e) profundidade do avano por trado e por lavagem; f) nome do Engenheiro, Operador e Gelogo; g) observaes, quando necessrio, etc.

a

f

b

c

e

g d Figura 08 - Incio da insero dos resultados. Fonte: MANCILHA, Vitor. Software Sondagem 95.

30 Aps aplicar os dados do furo, iniciam-se a classificao das camadas. Com base no relatrio elaborado pelo sondador em campo, a profundidade, classificao e textura das camadas so inseridas no software. O nmero de golpes (NSPT) inserido no software em trs campos, sendo que cada campo equivale aos quinze centmetros penetrados pelo amostrador padro. Estes valores, considerados os mais importantes do ensaio de sondagem SPT, sero de grande valia para a criao de grficos de penetrao do amostrador padro (resistncia nmero de golpes) versus a profundidade (m). Ressalta-se que a classificao realizada em campo pelo sondador ttil e visual. Dessa forma, alguns erros podem ocorrer nesta etapa, sobretudo quanto os dados referentes granulometria e cor. No so observadas atravs do toque e observaes visuais significativas diferenas entre uma areia argilosa e uma argila arenosa. Apesar disso, para o comportamento mecnico dos solos, principalmente no que diz respeito aos aterros, esta diferena fundamental. Em relao colorao dos solos, normalmente utiliza-se o termo variegado para materiais que apresentam mais de duas cores, possibilitando alguns erros, no que diz respeito correta classificao das amostras. 3.5 CRIAO DE UM SIG Com base nos laudos elaborados, nesta etapa ser montado um banco de dados organizado em um Sistema de Informaes Geogrficas. Para a criao do SIG sero utilizados os Softwares Autocad 2007 e Arcview GIS 3.2. No software de CAD (Computer Aided Design), os dados de campo foram editados e referenciados. Esta etapa, apesar de no estar caracterizada como um resultado vem sido descrita como extremamente trabalhosa. No software de SIG, os dados editados em CAD foram importados e georreferenciados, sobretudo os pontos de realizao de ensaios. Segundo Higashi (2006), a base de dados deve estar organizada de tal forma que no permita a redundncia de dados, garanta o acesso rpido das informaes, possibilite a sua atualizao contnua e permita que o sistema possa ser utilizado por um grande nmero de usurios, atendendo s caractersticas atuais da terceira gerao de SIG.

31 O SIG foi utilizado, inicialmente, como uma forma de armazenar os dados gerados em campo atravs dos laudos de sondagens SPT. Espera-se que futuramente, este sistema computacional, auxilie na estimativa de comportamento geomecnico dos solos atravs de outras pesquisas e para a prpria empresa. Isto significa dizer que, quando existir a necessidade de um novo furo de sondagem, a empresa estar pronta para a execuo, pois j se tem noo da profundidade do impenetrvel. Uma vez que se tenha a estimativa dos solos locais, este procedimento auxilia preliminarmente no dimensionamento da quantidade de gua e hastes a serem transportadas para o local. Por exemplo, caso seja uma regio de solos arenosos, sabe-se que a quantidade de gua a ser utilizada na lavagem do furo grande, desta forma, prepara-se para tal evento. Outro exemplo reside no fato da espessura das camadas de solos. Em Tubaro, os solos moles predominam, sendo que estes ocorrem em diversas profundidades. Desta forma, tendo a noo da profundidade do impenetrvel, leva-se obra um nmero previamente dimensionado de hastes, considerando um certo fator de segurana. Talvez a grande funo do software seja a estimativa de comportamento geotcnico dos solos de Tubaro. Observa-se que, como apresentado em Higashi (2006), os solos podem ser estimados, segundo o banco de dados de sondagens. Dessa forma, com o passar do tempo, a estruturao do banco de dados ir ficar cada vez mais significativa, com um volume maior de dados, e assim, maior eficcia do mesmo. Ressalta-se ainda que o banco de dados criado caracteriza-se por apresentar grande dinmica na insero dos dados de campo, e desta forma, apresenta uma atualizao constante de seu contedo. 3.5.1 Levantamento e armazenamento de dados Para o levantamento dos dados foi necessria a utilizao de um GPS (Sistema de Posicionamento Global). Em cada ensaio realizado, foram coletados os pontos com suas respectivas coordenadas UTM (Universal Transversa de Mercator). Para o armazenamento de todos os dados, foi gerada uma nova pasta, sendo que no interior desta est dividida em duas sub-pastas com o nome de Mapas e Sondagens. Os mapas utilizados para a pesquisa foram os mapas que apresentam os contornos polticos do municpio de Tubaro, e o mapa cadastral, construdo por volta do ano de 2002, que contm as ruas, lotes e quadras.

32 Os dados levantados foram includos em um sistema de banco de dados criado por Higashi (2006). A cada nova sondagem, georreferenciado o ponto e adicionado um campo tabela de dados. Desta forma, o sistema caracterizado por possibilitar uma contnua atualizao dos dados adquiridos em campo, como discutido anteriormente. 3.5.2 Edio do mapa com os pontos georreferenciados Para esta etapa foi utilizado o mapa com o contorno poltico do municpio de Tubaro. Atravs do Software Autocad 2007, o mapa do contorno poltico foi inserido. Na etapa seguinte foram anexados os pontos de cada ensaio realizado com suas respectivas coordenadas. Aps inserir os pontos georreferenciados no mapa, foram criadas novas layers, sendo que cada layer representa um ponto e sua nomenclatura. A figura 09 mostra de uma maneira mais detalhada o mapa com os pontos anexados.

Figura 09 - Mapa do contorno poltico do municpio de Tubaro com os pontos inseridos. Fonte: Software AutoCad 2007.

Aps a edio do mapa com os pontos georreferenciados, a layer dos mapas apagada, ou seja, o arquivo que ser exportado para o Arcview ir conter apenas pontos, e em seguida o arquivo salvo no formato DXF. Conforme mostrado na figura 10, foi utilizado um GPS para localizao dos pontos em que foram feitos os ensaios.

33

Figura 10 - GPS utilizado para localizao dos pontos. Fonte: Elaborao do autor.

3.5.3 Transferncia de dados A transferncia de dados iniciou-se atravs do arquivo salvo em DXF. Aps iniciar o software, na primeira etapa foram habilitadas todas as extenses que poderiam ser utilizadas na pesquisa. Para transferir os pontos georreferenciados dos ensaios realizados para o Arcview, utilizou-se a ferramenta Add Theme. Para trabalhar com o arquivo no Arcview, foi necessrio a mudana de extenso de DXF para SHP (shapefile). A figura 11 mostra as ferramentas que foram utilizadas para a transferncia de dados.

Figura 11 - Detalhe da transferncia de dados. Fonte: Software Arcview 3.2.

34 Aps esse procedimento foi excludo o arquivo em DXF e trabalhado apenas com SHP. Sendo assim os pontos georreferenciados esto inseridos dentro do Arcview. 3.5.4 Edio do SIG Nesta etapa ser apresentada a montagem da estrutura do SIG utilizando o software Arcview. A estrutura dada a partir da associao (linkagem)1 das figuras com os pontos de sondagens georreferenciados. Para um melhor entendimento, mostrado um esquema atravs da figura 12, de como foi realizada a edio do Sistema de Informaes Geogrficas atravs de ferramentas do Arcview.

a

b c

Figura 12 - Edio do Sistema de Informaes Geogrficas (SIG). Fonte: Software Arcview 3.2.

O esquema em questo exige as seguintes aes: a) utilizando a ferramenta Open Theme Table, aberta uma janela onde possvel acessar todos os layers inseridos, com suas respectivas nomenclaturas, tais como fotos, grficos e informaes em formato de texto; b) para abrir uma nova coluna onde sero linkadas as fotos, utiliza-se a ferramenta Add Field (adicionar campo), sendo que o field (campo) ter o nome de sondagens;

1

Termo comumente utilizado na rea da Informtica (nota do autor).

35 c) para linkar as imagens digitam-se na tabela o local onde as imagens foram salvas e os seus respectivos nomes em formato TIFF. Ainda no se sabe ao certo a razo do programa trabalhar uma pequena variedade de extenses de figuras. Para concluir esta etapa, aps todas as imagens estarem linkadas, utiliza-se a ferramenta hot link para abrir cada imagem, clicando em seguida em cada ponto. O acesso do boletim de sondagem instantneo e simples. Em seguida, atravs da ferramenta Add Theme ser includo no SIG, um mapa com as ruas georreferenciadas do municpio de Tubaro, que foi cedido por Higashi (2006). Esta etapa tem como finalidade facilitar a identificao de cada ponto inserido atravs das ruas. De uma forma global, observa-se que para o SIG em questo apresenta uma grande capacidade de manipular os dados, mas a acessibilidade final pelo usurio a sua maior qualidade.

36 4 RESULTADOS Neste captulo os resultados sero apresentados em trs partes, divididas da seguinte forma: a) caractersticas geotcnicas dos solos: esta etapa analisa as caractersticas dos solos, tendo como base os laudos de sondagens SPT apresentados. Sero discutidos os tipos de solos encontrados e as dificuldades e facilidades de operao do ensaio de campo; b) perfis de solos: atravs dos laudos de sondagens SPT sero construdos alguns perfis de solos para que se tenha uma melhor aproximao das camadas de solos. Sabe-se que a grande maioria dos solos do municpio composta por solos sedimentares de argilas moles. Apesar disso, surgem intercalaes de areias que podem modificar as caractersticas geotcnicas dos solos, sobretudo do princpio das tenses efetivas, uma vez que as areias apresentam maior drenagem; c) modificaes no equipamento: algumas modificaes do equipamento utilizado foram realizadas, uma vez que foram observadas determinadas peculiaridades que no faziam sentido. Desta forma, esta etapa melhor caracterizada como desenvolvimento e aprimoramento do equipamento. 4.1 CARACTERSTICAS GEOTCNICAS DOS SOLOS ATRAVS DE LAUDOS DE SONDAGENS SPT Nos ensaios realizados no municpio de Tubaro foram constatadas as seguintes caractersticas dos pontos de estudo e resultados do SIG para cada um deles: a) Ponto 1 (SP_001): localizado na Rua Adolfo Corra, no Bairro Passagem, teve a cravao do amostrador padro realizada at trs metros e quarenta e cinco centmetros, conforme solicitao da contratante. Neste ponto no foi necessrio o avano por lavagem, por ser uma profundidade baixa, foi realizado por trado. Conforme mostra o laudo, o nvel dgua no foi identificado, pois este se encontrava abaixo da profundidade estabelecida pela contratante. A figura 13 mostra o laudo de sondagem correspondente.

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Figura 13 - Laudo de sondagem no Ponto 01. Fonte: Elaborao do autor.

Observa-se que este solo apresenta resistncia prxima superfcie, tpica de solos residuais de granito, encontrados na localidade. O nvel de gua neste ensaio no foi encontrado no trmino e nem aps vinte e quatro horas. b) Ponto 2 (SP_002): sua localizao na Rua Tereza M. de Brito, no Bairro Revoredo, sendo que neste ponto, a cravao do amostrador foi realizada a partir de dez metros por solicitao do contratante. Observaram-se algumas dificuldades na realizao do ensaio neste ponto, por ser um solo extremamente arenoso. Foi necessrio revestir o furo at dois metros de profundidade, uma vez que a baixa

38 coeso fazia com que as paredes do furo cassem no interior do mesmo. Desta forma, a cada metro cravado, alm de usualmente as amostras no retornarem no amostrador padro, no momento da lavagem por circulao de gua o tubo fechava. Assim sendo, para executar o furo foram adotados os seguintes critrios: - por ser um solo arenoso, a perda de gua comum em alguns locais. Para diminuir essa perda, foi necessria a utilizao de lama bentontica. Este material, quando misturado gua, possibilita estabilizao do furo e consequentemente a perda de gua. Isto ocorre devido ao fato de que as partculas pequenas da lama bentontica preencham os vazios das areias, reduzindo a permeabilidade. Alm disso, trata-se de uma argila expansiva, que quando em contato com a gua, altera positivamente seu volume. Isto faz com que este material exera uma presso de dentro para fora do tubo, estabilizando-o. Como ltima caracterstica deste material, possvel ainda que a lama gere algum tipo de coeso para o solo arenoso, mesmo mediante a grande presena de gua, que reduz normalmente a coeso gerada pelos meniscos capilares; - em uma obra prxima realizao deste furo de sondagem, foi observado que as fundaes estavam sendo executadas com o auxlio de um bate-estaca, tendo por base o princpio das tenses efetivas, no momento em que ocorria o golpe do bateestaca na cabea da estaca, o solo tremia, transferindo parte de sua energia para a gua. Assim sendo, foi necessrio que o bate-estaca parasse a cravao at o trmino do ensaio. Aps esses critrios terem sido adotados, o ensaio terminou normalmente. As figuras 14 e 15 mostram em duas pginas o perfil do solo em que foi realizado o ensaio.

39

Figura 14 - Laudo de Sondagem no Ponto 02. Fonte: Elaborao do autor.

40


Observa-se ento que o solo possui um perfil arenoso, apresentando pequenas variaes de resistncia at o dcimo oitavo metro. Por ser uma camada com pedregulhos, a partir do dcimo oitavo metro, foi impossvel o avano por lavagem e a cravao do amostrador padro. O nvel de gua no trmino do ensaio estava em trs metros e oitenta centmetros e aps vinte e quatro horas passou para quatro metros e vinte centmetros de profundidade. A variao do nvel do lenol fretico comum, pois na execuo do ensaio, o avano por lavagem faz com que o nvel de gua fique acima do normal.

41 c) Ponto 3 (SP_003): ponto situado na Rua Jos Evaristo Fogaa, no Bairro Vila Moema. Conforme solicitao do contratante a cravao do amostrador padro deveria ser realizada a partir de doze metros de profundidade, pois ele teria um laudo de sondagem que foi realizado por outra empresa. Na execuo deste ensaio, por ser tambm um solo arenoso, o desmoronamento aconteceu a partir de catorze metros de profundidade. Para solucionar o problema utilizou-se lama bentontica e o ensaio procedeu-se de forma correta. Este ponto, por ter uma camada considervel de argila arenosa, vedou a parede do furo, evitando com que houvesse perda de gua na execuo do ensaio. Ressalta-se a grande influncia dos proprietrios e engenheiros de obras na determinao do fim da sondagem, fato corriqueiro, embora a literatura cientfica considere ideal, neste caso, a anlise de todo o perfil de solo do local, mesmo que uma outra empresa tenha realizado anteriormente este ensaio. As figuras 16 e 17 mostram o resultado do ensaio realizado no ponto 03.

42


43


Neste ensaio, o ndice de resistncia no foi o esperado pela contratante. Por ser tratar de uma camada de areia com uma altura considervel a partir de doze metros, o projeto de fundao ser calculado a partir do atrito lateral, comum em alguns locais na regio de Tubaro. O lenol fretico aps vinte e quatro horas estava na profundidade de um metro e sessenta centmetros, obteve pouca variao entre o trmino do ensaio e aps vinte e quatro horas. A regio de Tubaro caracterizada por obter o lenol fretico prximo superfcie, sendo assim, muito importante a posio do nvel de gua, para evitar problemas futuros na execuo de uma fundao rasa.

44 d) Ponto 4 (SP_004): este ponto esta localizado na Rua Miguel Incio Faraco, no Bairro Vila Moema. Conforme solicitao do contratante a cravao do amostrador iniciou-se a partir de um metro de profundidade, e no se atingiu o impenetrvel, o limite para o ensaio foi de vinte metros e quarenta e cinco centmetros de profundidade. A partir de quatro metros e sessenta centmetros, encontrou-se um solo arenoso, sendo que a partir de dez metros e oitenta centmetros foi encontrada em algumas camadas a presena de cascalho e matria orgnica, muito comum em alguns locais na regio de Tubaro. Na profundidade de treze metros, quando iniciou uma camada de areia fina, comeou o desmoronamento do furo, sendo que foi solucionado utilizando lama bentontica. As figuras 18 e 19 mostram o resultado do ensaio realizado no ponto 04.


45


Neste furo obteve-se um ndice mximo de resistncia de dez golpes. Observou-se uma variao constante entre areia fina e mdia. O nvel de gua nesse ensaio no variou muito, aps vinte quatro horas encontrava-se apenas um metro e noventa e cinco centmetros de profundidade. e) Ponto 5 (SP_005): situado Rua dos Ferrovirios, no Bairro Oficinas. Neste ensaio atingiu-se o impenetrvel em onze metros e setenta centmetros de profundidade. Neste local o ensaio foi executado sem maiores problemas, pois a partir de trs metros e quarenta e cinco centmetros o solo tem um perfil argiloso, sendo que isso facilita na execuo do ensaio, pois a argila ajuda a estabilizar e

46 impermeabilizar a parede do furo. A figura 20 mostra o resultado do ensaio realizado no ponto 05.


O nvel de gua foi encontrado aps vinte e quatro horas em um metro de profundidade e no variou aps o trmino do ensaio. Chama-se a ateno para este tipo de perfil de solo, que pode ser comumente encontrado no centro urbano do municpio de tubaro.

47 Aps poucos metros de sondagem (aproximadamente trs metros), observa-se que a resistncia cravao do amostrador padro eleva, alcanando treze golpes para os trinta centmetros finais. Em seguida, aps uma pequena variao, a resistncia permanece apresentando treze golpes e reduz significativamente para cinco golpes, que representa praticamente um tero da resistncia anteriormente alcanada. Ressalta-se ainda que a mais usual equao para a determinao da tenso admissvel do solo ( adm = 0,02.Nspt ) encontra-se em seu limite de aplicao, uma vez que o intervalo 5 < adm < 20 deve ser respeitado. Para valores abaixo de cinco golpes, devem ser realizados ensaios de compressibilidade oedomtrica para a determinao da presso de pr-adensamento. Este fato tem importncia, sobretudo no que diz respeito projetos e execuo de elementos de fundaes para edificaes. Em muitos dos casos, o limite da realizao da sondagem definido pelo contratante. Algumas vezes, estes acompanham o servio e determinam que, quando alcanada determinada resistncia, o ensaio deve parar. Isto mostra que solos sedimentares apresentam o comportamento geomecnico varivel com a profundidade e que as sondagens percusso devem ser finalizadas com a chegada do impenetrvel. f) Ponto 6 (SP_006): ponto localizado na Rua Miguel de Souza Reis, no Bairro Centro. Atingiu-se o impenetrvel na profundidade de treze metros e setenta centmetros. Este solo tem uma caracterstica at nove metros e cinqenta centmetros argilo-arenosa, sendo que a partir disso, encontrou-se uma camada arenosa, com presena de cascalho. Neste furo ocorreu uma perda de gua a partir de onze metros. Por ser um solo arenoso a perda de gua comum em alguns pontos da camada arenosa. Como este solo possui um reservatrio com capacidade para dois mil litros de gua e no apresenta uma perda de gua constante, utilizou-se a gua do reservatrio para a continuao do ensaio, j que a utilizao da lama bentontica implicaria na perda de tempo para sua preparao. A figura 21 mostra o resultado do ensaio realizado no ponto 06.

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Observou-se uma variao de resistncia entre nove e onze metros. O nvel de gua por estar em sete metros e dez centmetros, obteve uma diferena no trmino e aps vinte e quatro horas. g) Ponto 7 (SP_007): a localizao deste ponto a Rua Ageu Linhares, no Bairro Humait de Cima. Atingiu-se o impenetrvel na profundidade de nove metros e dez centmetros. Este furo contm uma camada de cinco metros de argila, sendo assim, no houve a perda de gua e o desmoronamento do furo. A partir de oito metros at nove metros e dez centmetros, foi encontrada uma camada de

49 pedregulho, sendo que esta camada dificultou o avano do trpano e causou uma perda de gua. A figura 22 mostra o resultado do ensaio realizado no ponto 07.


Este ponto esta localizado mais afastado do Rio Tubaro, sendo por isso o motivo de ter um perfil argiloso, com uma pequena camada de areia. Nota-se que este tipo de perfil apresenta caractersticas semelhantes ao perfil descrito pelo ponto 05. verificada uma pequena elevao da resistncia do solo e posterior queda desta resistncia, o que torna evidente a importncia das recomendaes anteriormente comentadas.

50 h) Ponto 8 (SP_008): esse ponto est localizado na Avenida Marcolino Martins Cabral, Bairro Vila Moema. O impenetrvel foi atingindo na profundidade de dez metros e setenta centmetros. Neste furo foi encontrada uma camada de cinqenta centmetros de areia em seis metros de profundidade. Este solo consiste em ser um solo argiloso, sendo que a partir de dez metros foi encontrado um solo argiloso com a presena de seixo. O avano do trepano foi dificultado a partir de dez metros. A presena do seixo dificultou o avano e causou perda de gua. Para evitar a perda de gua o furo foi revestido at onze metros, e o ensaio procedeu at o impenetrvel. A figura 23 mostra o resultado do ensaio realizado no ponto 08.


51 Neste ponto o nvel de gua aps vinte e quatro horas foi encontrado na profundidade de dois metros e sessenta centmetros. i) Ponto 9 (SP_009): localizado na Avenida Patrcio Lima, Bairro Humait teve o impenetrvel atingido na profundidade de nove metros e vinte centmetros. Neste furo o solo tem um perfil argiloso, com pouca presena de areia. A partir de trs metros e quarenta e cinco centmetros foi encontrada presena de pedregulhos at sete metros e quarenta e cinco centmetros. Na profundidade de cinco metros, o desmoronamento da parede foi constante. Foi preciso revestir at oito metros, ou seja, passar a camada em que foi encontrada pedregulhos. Observou-se a dificuldade de cravao do revestimento, pois os pedregulhos impediam que o revestimento fosse cravado. A figura 24 mostra o resultado do ensaio realizado no ponto 09.

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Observa-se que o ndice de resistncia do solo foi aumentando a partir de sete metros, quando inicia uma camada de argila arenosa. O nvel de gua foi identificado em dois metros e sessenta centmetros obteve uma variao de um metro e dez centmetros entre o trmino e aps vinte e quatro horas do ensaio. Em relao ao comportamento dos solos envolvidos neste ensaio, observa-se um crescente aumento da resistncia do solo com a profundidade. Tal comportamento observado normalmente em solos residuais, que apresentam, com a proximidade da rocha matriz, um aumento de resistncia. Apesar disso, devido a granulometria e colorao das amostras, o solo classificado como sedimentar aluvionar.

53 j) Ponto 10 (SP_010): com localizao na Rua So Joo, Bairro So Joo, o solo neste ponto tem caractersticas diferenciadas, sendo que foi encontrado argila, areia, saibro e alterao de rocha. O impenetrvel foi atingido na profundidade de nove metros e setenta centmetros. Neste furo o ndice de resistncia do solo (NSPT) foi considervel em todos os pontos de cravao do amostrador. Neste local o ensaio ocorreu sem problemas. Apenas observou-se uma certa dificuldade para o avano do trpano a partir de sete metros e sessenta centmetros. A figura 25 mostra o resultado do ensaio realizado no ponto 10.


54 Observou-se que nesse ponto por ser prximo de um macio rochoso, a alterao de rocha iniciou-se a partir de sete metros e sessenta centmetros. O nvel de gua estabilizouse aps vinte e quatro horas do ensaio em trs metros e sessenta e cinco centmetros. 4.2 BANCO DE DADOS EM SIG O banco de dados foi construdo atravs da estruturao de mapas e laudos que foram elaborados na pesquisa em um Sistema de Informaes Geogrficas (SIG). A estrutura facilitou para localizar um ponto mais prximo de sondagens que sero realizadas futuramente. A figura 26 mostra os pontos inseridos no Arcview com as ruas do municpio de Tubaro. Aps inserir os pontos no Arcview, verificou-se a facilidade de localizao a partir de coordenadas ou at mesmo pelo mapa de ruas que foi inserido. A figura 26 mostra o resultado de como ficaram os pontos georreferenciados com o mapa das ruas do municpio de Tubaro.

Figura 26 - Mapa com as ruas e pontos inseridos no Arcview. Fonte: Software Arcview 3.2.

55 Observou-se aps os dados linkados a praticidade de acessar o banco de dados criado no SIG. Atravs da ferramenta Hot link possvel identificar os laudos de cada local onde foram realizados os ensaios. Com base no Sistema de Informao Geogrfica criado, a figura 27 mostra de uma forma detalhada como ficou o laudo linkado em seu respectivo ponto.

Laudo Linkado

Local do ensaio

Figura 27 - Mapa com o laudo linkado. Fonte: Software Arcview 3.2.

Este procedimento possibilita que, com a ampliao do banco de dados, sejam criadas zonas de solos que apresentem caracterstica semelhante. Ressalta-se que, devido ao incipiente nmero de sondagens, cedo criar estas reas, havendo a necessidade da realizao de um maior nmero de pontos de estudos. 4.3 RESULTADO DOS EQUIPAMENTOS CONSTRUDOS E ADQUIRIDOS Aps a construo dos equipamentos, e a aquisio de algumas peas so apresentados a seguir equipamentos que foram utilizados no ensaio SPT. Ressalta-se que algumas peas foram adquiridas e outras construdas. A figura 28 mostra o trip, que possui uma altura de quatro metros e cinqenta centmetros, que foi utilizado no ensaio. Observou-se a necessidade de construir uma base maior para que o trip tenha uma estabilidade melhor.

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Base construda para maior estabilidade

Fixao do Trip

Figura 28 - Trip utilizado para sondagem. Fonte: Elaborao do autor.

Foi percebido ainda que o trip algumas vezes poderia ser movimentado, ficando fora de prumo. Para evitar este movimento durante a execuo do ensaio, foram construdas algumas hastes pontiagudas com a finalidade de fixao do trip. Estas hastes perfuravam o solo e fixavam a base do trip, que apresenta uma pequena base circular. A figura 29 mostra a haste que fixada na parte inferior do trip.

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Figura 29 - Haste de fixao do trip. Fonte: Elaborao do autor.

No que diz respeito ao sistema de percusso, observou-se a necessidade de criar algum equipamento com a finalidade de dar uma maior segurana no manuseio das hastes de lavagem e penetrao. Desde ento foi criado um sistema de morsa, que fica na parte superior da bica, e serve para fixar as hastes na execuo do ensaio. A figura 30 mostra o sistema de morsa e como as hastes so fixadas.

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Sistema de morsa

Figura 30 - Sistema de morsa. Fonte: Elaborao do autor.

Normalmente, quando realizada a perfurao da sondagem SPT, sobretudo quando no momento de troca (adio e retirada) de hastes, h uma grande preocupao em no permitir que o conjunto de hastes remanescentes escape para dentro do furo. O procedimento usual segurar estas hastes com grifos (chaves inglesas fixas). O equipamento criado (morsa) permite que o nmero de operrios em campo seja reduzido, amortizando os custos de operao do equipamento. Para o amostrador padro verificou-se a possibilidade de fabricao. Apesar disso, por ser fabricado com um metal especial, e por suas medidas serem exatas, configurando assim em um equipamento padronizado, seria invivel financeiramente a fabricao do amostrador. Desta forma, este equipamento foi comprado de um fabricante da rea. A figura 31 mostra o amostrador padro que foi utilizado na realizao dos ensaios.

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Figura 31 - Amostrador padro utilizado na pesquisa. Fonte: Elaborao do autor.

Houve a necessidade de troca da bomba de gua utilizada no incio da pesquisa, pois o seu rotor interno ficou deteriorado. Isto teve razo no fato de que foi observado que a areia fina, de alguns solos, passa pela peneira (apa), fazendo com que entre na bomba, e consequentemente estragando o rotor. Por esta razo, foi adquirida uma bomba de gua com uma durabilidade maior. Desde ento, no ocasionaram mais problemas. No incio da pesquisa foram comprados dez metros de revestimento. Pela caracterstica do solo em alguns locais do Municpio de Tubaro ser bastante arenosa, foi necessria a compra de mais trinta metros de revestimento, pois em alguns lugares a lama bentontica no estabilizava a parede do furo. Observava-se que ocorria muita perda de gua, sendo impossvel continuar a lavagem. Em alguns locais onde foram executados os ensaios, estes no possuam gua para a reposio quando ocorria perda de gua. Desta forma, foi preciso a aquisio de um reservatrio com a capacidade de mil litros, para a continuao do ensaio. A figura 32 mostra o reservatrio que foi utilizado nos ensaios.

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Passagem de gua para o balde. Figura 32 - Reservatrio. Fonte: Elaborao do autor.

Este reservatrio permite uma maior mobilidade do ensaio, uma vez que no acessada uma fonte de gua com muita facilidade. Para o transporte de todos os equipamentos para a realizao dessa pesquisa foi efetuada a compra de um caminho tipo munck que foi muito utilizado em alguns ensaios, principalmente pelo fato de o revestimento ficar preso aps o trmino da sondagem. No incio da pesquisa foi utilizado um cabo de ao com um dimetro menor, o que acarretava em seu rompimento quando a catraca do trip era acionada, havendo a necessidade da utilizao do munck para extrair o revestimento do solo. A figura 33 mostra a foto do caminho que foi utilizado para a pesquisa.

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MUNCK

Figura 33 - Caminho utilizado na pesquisa. Fonte: Elaborao do autor.

A foto 34 mostra detalhadamente o resultado dos equipamentos instalados e utilizados na execuo dos ensaios.

62Roldana

Trip

T de lavagem

Batente

Bica de lavagem

Balde

Bomba de gua motorizada

Figura 34 - Resultado dos equipamentos. Fonte: Elaborao do autor.

As fotos seguintes apresentam um esquema com as fotos de alguns ensaios que foram realizados para a concluso desta pesquisa. Lembrando que todos os funcionrios que participaram dos ensaios foram treinados para trabalhar de acordo com a NBR 6484. As imagens mencionadas referem-se as seguintes aes: a) instalao do trip; b) montagem dos equipamentos de lavagem; c) incio do furo com o auxlio do trado concha; d) cravao do amostrador no primeiro metro de ensaio; e) cravao do primeiro metro de revestimento;

63 f) continuao do furo pelo mtodo de lavagem.

a)

b)

c)

d)

e)

f)

Figura 35 - Imagens da aplicao prtica de mtodos descritos na presente pesquisa. Fonte: Elaborao do autor.

64 5 CONCLUSO Com o desenvolvimento desta pesquisa, foi possvel realizar algumas constataes apresentadas a seguir: a) o municpio de Tubaro apresenta no relevo plano perfis profundos, sendo que estes perfis so compostos por argilas moles e solos arenosos. Nos solos arenosos, pelo fato de o municpio situar-se prximo ao litoral, comum a presena de cascalho em algumas camadas do solo. Tambm de caracterstica dos solos da regio, a presena de matria orgnica em algumas camadas profundas; b) a caracterstica orgnica das camadas profundas do solo evidenciam a extrema importncia de estudo do solo no local onde ser realizada a obra, antes que seja iniciado um projeto na regio. Pelo fato do custo de uma fundao ter um valor elevado, importante antes da aquisio do terreno, o estudo do solo, tendo em vista que a sondagem custaria um valor relativamente baixo em vista do gasto que seria para execuo de uma fundao profunda; c) este trabalho alcanou seu objetivo, que foi analisar o perfil do solo em dez pontos espalhados no municpio de Tubaro com o estudo do ensaio SPT; d) os equipamentos que foram construdos para o ensaio obtiveram seus resultados esperados, tanto na execuo do ensaio, como na durabilidade dos mesmos; e) atravs de um banco de dados montado para essa pesquisa, foi criado um SIG, sendo que o SIG facilitou para localizao do local e conhecimento do perfil em que foram realizados os ensaios; f) quanto ao comportamento geotcnico dos solos, conclui-se que o municpio apresenta dois solos bastante distintos: os solos residuais e os solos sedimentares. - solos sedimentares: so compostos por argilas moles e areias, apresentando menores resistncias, maiores deformaes e posio do lenol fretico prxima superfcie; - solos residuais apresentam uma maior resistncia, menor deformao e nvel de gua varivel; g) em determinadas areias, foi possvel observar que a bentonita, muitas vezes no suficiente para eliminar a elevada perda de gua. Desta forma, houve a necessidade da utilizao de revestimentos metlicos para estabilizar o processo;

65 h) notou-se que ocorrem tambm linhas de seixo no substrato sedimentar do solo, formando horizontes que permitem a fuga de gua.

66 6 SUGESTES A partir da realizao desta pesquisa, possvel realizar algumas sugestes para o desenvolvimento de futuros trabalhos, as quais podem ser assim especificadas: a) realizao de mais ensaios: A realizao de um maior nmero de ensaios permite uma melhor implementao do banco de dados de sondagens SPT. Este procedimento permitir que o subsolo de Tubaro seja conhecido de forma mais efetiva; b) construo e testes de novos equipamentos: Com a construo de novos equipamentos, o ensaio de SPT poder apresentar um rendimento maior, a exemplo da morsa e do munck, desenvolvida por esta pesquisa. Com tal ferramenta, podem-se reduzir o quadro de operrios em campo e consequentemente os custos relativos operao; c) conscientizar os sondadores a seguirem o ensaio de acordo com a NBR 6484, pelo falto de possveis desvios na norma, pode causar erros no resultado final do ensaio; d) aquisio de mais um amostrador padro, tendo em vista a possibilidade de perda do equipamento na realizao do ensaio, evitando com que a sondagem fique paralisada at a chegada de um novo amostrador; e) buscar mapas georreferenciados de municpios vizinhos com a finalidade de ampliar o banco de dados com os ensaios que forem realizados fora de Tubaro.

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