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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCINCIAS

PS-GRADUAO EM ENGENHARIA CIVIL

LAYZA VERBENA DE SOUZA SANTOS MACHADO

AVALIAO DO DESLOCAMENTO VERTICAL DE ATERRO SOBRE SOLO

MOLE EXECUTADO NO PROJETO DE DUPLICAO DA BR-101/PE

RECIFE / 2012

LAYZA VERBENA DE SOUZA SANTOS MACHADO


MOLE EXECUTADO NO PROJETO DE DUPLICAO DA BR-101/PE

Dissertao apresentada ao corpo docente do

curso de Ps-Graduao em Engenharia Civil

do Centro de Tecnologia e Geocincias da

Universidade Federal de Pernambuco, como

Parte dos Requisitos necessrios obteno do

grau de Mestre em Engenharia Civil, rea de

concentrao Geotcnia.

Orientador: Dr. Roberto Quental Coutinho

RECIFE / 2012

Catalogao na fonte

Bibliotecria Valdica Alves, CRB-4 / 1260

M149a Machado, Layza Verbena de Souza Santos.

Avaliao do deslocamento vertical de aterro sobre solo mole

executado no projeto de duplicao da BR-101/PE / Layza Verbena de

Souza Santos Machado. - Recife: O Autor, 2012.

198folhas, il., simb. e tab.

Orientador: Prof. Roberto Quental Coutinho.

Dissertao (Mestrado) Universidade Federal de Pernambuco. CTG.

Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil, 2012.

Inclui Referncias e Anexos.

1. Engenharia Civil. 2. Argila mole. 3. Deslocamento vertical.

4. Monitoramento. 5. Instrumentao. I. Coutinho, Roberto Quental (Orientador).

II. Ttulo.

UFPE

624 CDD (22. ed.) BCTG/2015-133

A minha amada famlia, sou muito grata por fazer parte desta unio familiar.

Pelo amor incondicional, apoio sincero, convivncia marcante e, socorro imediato.

Minha Me, Meu Pai, Meu Irmo, Minha Irm e Meu Marido, AMO VOCS.

AGRADECIMENTOS

A Deus pelas graas alcanadas, e por poder concluir mais uma etapa.

A minha me, a professora Tereza Cristina de S.S Machado, pela dedicao incondicional aos

seus filhos, pelo amor abnegado, pela fortaleza que s para mim, e por fazer crescer, a cada

dia, o desejo de ser igual a voc.

Ao meu pai, o engenheiro Artur Paulo Machado, pelo apoio, dedicao e aprendizado

constante, e por acreditar na sua engenheira.

Ao meu irmo, o engenheiro Srgio Ulisses Machado Neto, pelo carinho, incentivo constante

e aprendizado dirio. Com o seu bom corao, inteligncia e atitudes, sempre me faz acreditar

na engenharia.

A minha irm, advogada Artany Victria de S.S Machado, pela cumplicidade, amor e carinho.

O ditado diz quem tem amigo no sofre, eu digo, quem tem uma irm como Artany no

sofre. Somos verdadeiramente irms, de corao, de pensamentos e de alma.

Ao meu marido, o engenheiro e professor Glauber Carvalho Costa pelo amor, dedicao e

presena constante, sempre incentivando e ajudando. Seu apoio foi fundamentalmente

importante, como tambm as refeies e lanches preparados por voc, para que eu pudesse me

dedicar sem preocupaes.

A Minha Cunhada, Julie Erika Cordeiro Machado, pelo convvio, carinho, amizade e presteza.

Aos meus sobrinhos, Artur Neto e Srgio III, pela alegria da vida que est em vocs.

Ao Professor Roberto Quental Coutinho pelo incentivo e considerao. Por sua incessante

dedicao ao seu trabalho, aos seus alunos e seus orientandos, me propiciando essa feliz

oportunidade de receber seus ensinamentos. A esposa do professor Roberto, Doris Rodrigues

Coitinho, pela delicadeza e torcida.

A Maia Melo Engenharia pelos dados cedidos e a parceria realizada. Ao diretor Presidente, o

engenheiro Rogrio Giglio, pelo tempo a mim disponibilizado para que este trabalho fosse

feito. Ao Diretor de Produo, o engenheiro Joo Batista de Queiroz Souza, pelo apoio e

incentivo. Ao Gerente de Projeto, o engenheiro Joel Ventura Ribeiro Filho, pela pacincia e

compreenso nas horas mais complicadas. Aos colegas e amigos de trabalho pela amizade e

convvio.

Ao amigo, engenheiro e tambm professor Joaquim Teodoro Romo de Oliveira pelo

convvio, amizade e aprendizado, que me incentivou a iniciar essa jornada e com o qual fiz

minha primeira publicao acadmica.

Aos professores do mestrado de geotecnia, pelo aprendizado e incentivo a formao durante

o curso das disciplinas de mestrado.

Aos funcionrios do laboratrio de solos e instrumentao, pela dedicao permanente e

aprendizado.

No se deixe derrotar em situao alguma.

A derrota depende de ns tanto quanto a vitria.

Siga em frente corajosamente, porque a vitria sorri

aqueles que no param no meio da estrada.

RESUMO


MOLE EXECUTADO NO PROJETO DE DUPLICAO DA BR_101/PE

Layza Verbena de Souza Santos Machado

Este trabalho analisa o comportamento dos deslocamentos verticais do aterro sobre solo mole

executado na obra de duplicao da BR-101/PE, atravs de mtodos e modelos propostos na

bibliografia existente. Este aterro est situado no Lote 6, entre a Divisa dos estados PB/PE e o

Municpio de Igarass/PE, na vrzea de Goiana-PE. Fizemos neste trabalho uma comparao

entre o comportamento real e o previsto, atravs da avaliao da eficincia e aplicabilidade

dos mtodos. O projeto contemplou a estabilizao do solo de fundao atravs da aplicao

de geodrenos, com um reforo do aterro feito atravs da incluso de geogrelha entre duas

camadas de colcho drenante com 0,30 m de espessura para cada camada.

Para a eficincia do monitoramento foram instalados inclinmetros, placas de recalque e

piezmetros. De uma forma geral, discutimos, no contexto das investigaes geotcnicas,

critrios de projeto e metodologias construtivas, bem como avaliao de desempenho de

aterros rodovirios construdos em cima de espessas camadas de argila mole.

O aterro estudado no projeto de duplicao da BR-101/PE previa uma altura de 4,60m.

Quando comparamos os valores dos recalques calculados, em trs situaes diferentes,

considerando essa altura do aterro de 4,60m, uma com os dados fornecidos pelos ensaios de

laboratrio, depois considerando o solo normalmente adensado e por fim fez-se a correo da

curva edomtrica e adotaram-se novos parmetros, e em todos os casos o recalque foi

calculado pelo mtodo do adensamento de Terzaghi, notamos que estes valores esto variando

0,79m a 2,4m

Porem, o aterro so foi executado at a altura de 2,00m. Ento, comparamos tambm, os

recalques para o aterro executado com essa altura, e verificamos que esto variando entre

0,4m e 2,06m, obtidos em cinco situaes diferentes, isso se deve, principalmente, ao fato de

que a adoo dos parmetros depende da amostra ser de boa qualidade, influenciando

diretamente nos valores dos recalques.

A primeira situao utilizou-se os parmetros fornecidos pelos ensaios de laboratrio, a

segunda considerou o solo normalmente adensado, a terceira fez-se a correo da curva

edomtrica e adotaram-se novos parmetros, a quarta utilizou os novos parmetros da curva

edomtrica corrigida, e considerou a primeira camada como normalmente adensada, e em

todos os casos o recalque foi calculado pelo mtodo do adensamento de Terzaghi. Nota-se que

h uma variao considervel nos valores do recalque, devido metodologia adotada para a

determinao dos parmetros utilizados.

A quinta situao, utilizou-se as leituras dos instrumentos de controle em campo, e aplicamos

a mtodo de Asaoka. Notamos que o recalque est variando de 0,35 e 0,45m para o medido

em campo, e entre 0,45m e 0,55m para o estimado pelo mtodo de Asaoka.

Portanto, podemos concluir que h uma tendncia a estabilizao dos recalques no aterro

executado, baseado nas metodologias aplicadas neste trabalho.

PALAVRAS-CHAVE: Argila Mole. Deslocamento vertical. Monitoramento.

Instrumentao.

ABSTRACT

EVALUATION OF VERTICAL DISPLACEMENT OF LANDFILL ON SOFT SOIL

PERFOMED ON DUPLICATION PROJECT OF HIGHWAY BR_101/PE

By Layza Verbena de Souza Santos Machado

This study analyzes the behavior of the vertical displacements of landfill on soft soil

implemented at the worksite of the duplication project of highway BR-101/PE, through

methods and models proposed in the existing bibliography. This landfill is located in Lot 6,

between the states of Paraba - PB / Pernambuco - PE and the City of Igarass / PE in lowland

of Goiana-PE.

We made a comparison in this work between the actual and the predicted behavior, by

evaluating the efficiency and applicability of the methods. The project included the

stabilization of soil foundation by applying geo drain with a reinforcement of the embankment

done by including geogrid between two drainage layers with 0.30 m thickness for each layer.

For efficiency monitoring it was installed inclinometers, settlement plates and piezometers. In

general, we discussed in the context of geotechnical investigation, project criteria and

construction methods and performance evaluation of road embankments constructed on top of

thick layers of soft clay.

The landfill studied in the duplication project of highway BR-101/PE provided a height of

4,60m. When comparing the values of the calculated settlements in three different situations,

considering that the height of landfill is 4,60m, one with the data provided by laboratory

testing, after considering the soil usually dense and finally made the correction curve

edometric and adopted to new parameters, and in all cases the settlement was calculated for

the thickness of Terzaghi method, we note that these values are ranging from 0,79m to 2.4m

However, the landfill was performed up to 2.00m tall. Then, compare also the settlements to

the landfill run at this point and we find that are ranging between 0.4 m and 2,06m, obtained

in five different situations, this is due mainly to the fact that the adoption of the parameters

depends on the good quality of the sample which directly influences the values of

settlements.

In the first case it was used the parameters provided by laboratory tests, the second considered

the soil usually dense, the third made the edometric curve correction and were adopted new

parameters, the fourth used the new parameters of the adjusted edometric curve, and regarded

as the first layer typically condensed, and in all cases the settlement density was calculated by

the Terzaghi method. Note that there is considerable variation in discharge values, due to the

methodology used to determine the parameters used.

On the fifth situation, we used the readings of the instruments of control in the field, and

applied the Asaoka method. We noted that the settlement is ranging from 0.35 to 0.45m for

the measured field, and between 0,45m and 0,55m estimated by Asaoka method.

Therefore, we can conclude that there is a tendency to stabilization of settlements in the

landfill performed, based on the methodologies applied in this work.

KEYWORDS: Soft Clay. Vertical Displacement. Monitoring. Instrumentation.

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1. Perfis Geotcnicos tpicos; Plancie do Recife Coutinho (2005).

Figura 2.2. Carta de Plasticidade Coutinho (2005).

Figura 2.3. Correes Estatsticas: (a) Cc x W(%), (b) e0 x W(%) - Coutinho (2005).

Figura 2.4. baco proposto por Oliveira (2002) para construo da curva edomtrica.

Figura 3.1. Sequncia executiva de substituio de solo mole: (A) e (B) escavao e retirada

de solo; (C) e (D) preenchimento da cava; (E) solo substitudo (situao final). (Almeida e

Marques, 2010).

Figura 3.2. Dique na periferia e preenchimento (Zayen et al., 2003).

Figura 3.3. Seo transversal (Zayen et al., 2003).

Figura 3.4. Acelerao de recalques com sobrecarga temporria, Almeida e Marques (2010)

Figura 3.5. Esquema das foras atuantes em um aterro com bermas de equilbrio, Ribeiro

(2009).

Figura 3.6. Aterro reforado com geossinttico

Figura 3.7. Modelos de ruptura de aterro reforado sobre solos moles (Gomes, 1993).

Figura 3.8. (A) Seo transversal de um aterro construdo com EPS; (B) Detalhe da

construo (Lima; Almeida, 2009).

Figura 3.9. Aterro estruturado com estacas, capitis e geogrelha (Almeida).

Figura 3.10. Aterro sobre drenos verticais (Almeida).

Figura 4.1. Mapa Localizao da BR-101/PE.

Figura 4.2. Anlise de estabilidade Situao Final (FS = 0,765).

Figura 4.3. Seo tpica de um aterro com drenos Verticais.

Figura 4.4. Seo Tipo do Aterro.

Figura 4.5. Detalhe do dreno de alvio.

Figura 4.6. Esquema de Locao dos Geodrenos.

Figura 4.7. Execuo de uma Coluna de Brita (Fonte: Site da Brasfond Fundaes Especiais).

Figura 4.8. Execuo de uma Coluna de Areia Confinada por Geossinttico (Fonte: Site da

Stabtecno).

Figura 4.9. Execuo de uma Compaction Grouting ou Argamassa Injetada (Fonte: Site da

Menard Bachy)

Figura 4.10. (A) Seo transversal de um aterro construdo com EPS; (B) Detalhe da

construo (Lima; Almeida, 2009).

Figura 4.11. Seo Tipo da soluo de Aterro Leve com EPS.

Figura 5.1. Perfil Geotcnico do aterro em estudo (Aterro 1).





Figura 5.6. Grfico Resistncia Su x Profundidade

Figura 5.7. Ensaio de granulometria SP - 11.





Figura 5.12. Carta de Plasticidade (Coutinho 1998a).

Figura 5.13. Curva ndice de vazios versus Logaritmo da Tenso Vertical, SP-11, prof. de

9,00 m.


6,00 m.


10,00 m.


14,00 m.


3,00 m.


3,00 m.


6,00 m.


2,00 m.


6,00 m.


11,00 m.

Figura 5.23. Curva de variao do coeficiente de adensamento vertical versus Logaritmo da

tenso Vertical, SP-11, prof. de 9,00 m.





Figura 5.26 Curva de variao do coeficiente de adensamento vertical versus Logaritmo da














Figura 5.33. Grfico ndice de vazios x profundidade, ndice de compresso x profundidade e

ndice de recompresso x profundidade.


Figura 5.35. Curva edomtrica corrigida atravs do baco.

Figura 5.36. Curva edomtrica corrigida atravs do baco, SP-11, prof. de 9,00 m.



Figura 5.39 Curva edomtrica corrigida atravs do baco, SP-12, prof. de 14,00 m.







Figura 5.46. Perfil Geotcnico adotado no projeto, aterro com altura de 4,60m.

Figura 5.47. Perfil Geotcnico Construdo, aterro com altura de 2,00m.

Figura 5.48. Correes Estatsticas (a) Cc x W(%) (Coutinho 2005).

Figura 5.49. Correes Estatsticas (b) e0 x W(%) (Coutinho 2005).

Figura 5.50. Parmetros de Compressibilidade das curvas edomtricas.

Figura 5.51. Correes Estatsticas (b) e0 x W(%).

Figura 5.52. Correes Estatsticas (a) Cc x W(%).

Figura 6.1. Localizao dos Instrumentos de Medio.

Figura 6.2. Cota do Aterro Executado.

Figura 6.3. Deslocamentos Verticais da Placas de Recalque PR - 26 e PR - 27.

Figura 6.4. Poro-Presses dos Piezmetros PZ-09, PZ-10 e PZ-11.

Figura 6.5. Inclinmetro IN-06.

Figura 7.1. Perfil Geotcnico adotado no projeto, aterro com altura de 4,60m.

Figura 7.2. Perfil Geotcnico Construdo, aterro com altura de 2,00m.

Figura 7.3. Mtodo de Asaoka, PR-26.

Figura 7.4. Mtodo de Asaoka, PR-27.

Figura 7.5. Comparao dos Recalques para o Aterro Executado com 2,00m.

Figura 7.6. Comparao dos Recalques Medido versus Metodologia de Asaoka.

Figura 7.7. Comparao dos Recalques para o Aterro Executado com 4,60m.

Figura 7.8. Comparao dos Recalques para a Curva Corrigida versus o Estimado no Projeto.

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1: Consistncia das argilas (TEIXEIRA, 1974).

Tabela 2.2: Consistncia e resistncia das argilas em funo da compresso simples (DAS,

1985).

Tabela 2.3. Criterion of sample quality classification (Lunne et al. 1997)

Tabela 2.4. Sample quality classification Recife soft clays (Coutinho 2007)

Tabela 2.5. Correo Estatstica solos orgnicos e argilas moles / mdias Recife (Coutinho

et al. 1998a).

Tabela 2.6. Banco de Dados dos Solos Moles de Recife (GEGEP-UFPE).

Tabela 3.1. Peso Especfico do Materiais para Aterros.

Tabela 4.1. Espaamento entre colunas e parmetros do solo melhorado.

Tabela 4.2. Espaamento entre colunas e parmetros do solo melhorado.

Tabela 4.3. Situao Atual.

Tabela 4.4. Situao Com EPS.

Tabela 4.5. Verificao da Flutuao.

Tabela 4.6. Comparativo entre as vantagens e limitaes.

Tabela 4.7. Comparativo Espaamento x Dimetro.

Tabela 4.8. Comparativo geomtrico e geotcnico das solues.

Tabela 4.9. Comparativo dos custos por metro de seo.

Tabela 5.1. Resultado dos ensaios palheta

Tabela 5.2. Valores de Supalheta, IP e Umidade Natural para Argilas / Solos orgnicos

brasileiros (Coutinho et al, 2000).

Tabela 5.3. Parmetros de Sensibilidade das argilas.

Tabela 5.4. Sensibilidade das argilas Moles Brasileiras.

Tabela 5.5. Resultado dos ensaios de granulometria

Tabela 5.6. Resultado dos ensaios fsicos

Tabela 5.7. ndice de Consistncia - ABNT/NBR 6502/80

Tabela 5.8. Resultado do ndice de Consistncia - ABNT/NBR 6502/80

Tabela 5.9. Resultado dos ensaios de adensamentos

Tabela 5.10. Parmetros dos ensaios de adensamentos, continuao.

Tabela 5.11. Resultado dos ensaios triaxial

Tabela 5.12. Parmetros para a Camada de Solo Mole.

Tabela 5.13. Parmetros para a Camada de Aterro.

Tabela 5.14. Resumo dos resultados do ndice de vazios, Cc e Cs.

Tabela 5.15. Valores de Supalheta, IP e umidade natural para argilas / solos orgnicos

brasileiros (Coutinho et al., 2000).

Tabela 5.16. Correo Estatstica solos orgnicos e argilas moles / mdias Recife

(Coutinho et al 1998a).

Tabela 5.17. Parmetros geotcnicos obtidos das curvas edomtricas de laboratrio e corrigida

pelo baco proposto por Oliveira (2000).

Tabela 6.1. Valores Calculados para os Piezmetros.

Tabela 6.2 Valores de Ymx/S propostos por Tavenas et al. (1979)

Tabela 7.1 Resumo dos Recalques para o Aterro com 4,60m.


Tabela 7.3 Resumo dos valores do Coeficientes de Adensamento Vertical.



LISTA DE SMBOLOS

B - largura mdia do aterro

B - largura ou dimetro da rea carregada (Foot e Ladd, 1981)

B1 - coeficiente de poro-presso no trecho pr-adensado

B2 - coeficiente de poro-presso no trecho de tenses normalmente adensado

c - coeso do solo

c - coeso efetiva do solo obtida no ensaio CIU

CC - ndice de compresso

CGLOBAL - compressibilidade global

Ch - coeficiente de adensamento horizontal ou radial

Cr - ndice de recompresso

CR- razo de compresso

CS - ndice de descompresso

CS - ndice de inchamento

CU = SU - resistncia no drenada

Cv - coeficiente de adensamento vertical

C - coeficiente de compresso secundria em termos do ndice de vazios

C - ndice de compresso secundria em termos da deformao(%)

d distoro angular

D - espessura da camada de argila

de - dimetro de influncia do dreno = dimetro equivalente do cilindro de solo

ds - dimetro da rea amolgada

dw - dimetro do dreno vertical de areia ou o equivalente para drenos pr-fabricados

e0 - ndice de vazios inicial

EU - mdulo de Young no drenado do solo.

EU50% - mdulo de elasticidade secante, para 50% da tenso desviatria mxima

eV0 - ndice de vazios para V0

f fator de segurana para NC=+2=5,14

F(n) - funo da razo de espaamento do dreno n

FS - fator de segurana

H = Hat - altura do aterro

H - espessura da camada de solo mole (Foot e Ladd, 1981)

Hadm - altura do aterro admissvel

Hat = H altura do aterro

HC - altura do aterro crtica

Hd - distncia mxima de drenagem

Hnc - altura crtica intermediria

I - fator de influncia da tenso com a profundidade, calculado da teoria da elasticidade

IP - ndice de plasticidade

I - fator de influncia (Foot e Ladd, 1981)

K0 - coeficiente de empuxo no repouso

K0NC - coeficiente de empuxo no repouso de um solo normalmente adensado

Kf - coeficiente de empuxo na ruptura

Kh - coeficiente de permeabilidade da regio intacta

Ks - coeficiente de permeabilidade da regio amolgada

l - espaamento entre os drenos

L - largura da projeo do talude do aterro

n - funo da razo de espaamento do dreno

NC fator de capacidade de carga de Terzaghi

OCR - razo de pr-adensamento

OCRGLOBAL - razo de pr-adensamento global

p - tenso efetiva octadrica

q - presso aplicada ao solo de fundao (Foot e Ladd, 1981)

re - raio do corpo de prova drenagem radial

s - razo de influncia da rea amolgada

S - deslocamento vertical ou recalque

SR - razo de descompresso = CS/(1+e0)

SU - resistncia no drenada da camada de argila

SU0 - resistncia no drenada inicial

SUamolg - resistncia no drenada do solo amolgado

SUfinal - resistncia no drenada final

SUnat - resistncia no drenada do solo natural

t - tempo de adensamento

Th - fator tempo para adensamento radial

Th90 - fator tempo para o caso de drenagem radial e U=90%

tp - tempo de ocorrncia da compresso primria para U=95%.

Tv - fator tempo calculado em funo do grau de adensamento mdio

tv - tempo de vida da obra (dias)

Tv90 - fator tempo para o caso de drenagem vertical e U=90%

U - grau de adensamento total (primrio + secundrio)

Uh - grau de adensamento radial mdio

Uh,v - grau de adensamento mdio total com drenagem combinada (radial e vertical)

uh,v - excesso de presso na gua dos poros

Up - grau de adensamento primrio em relao ao total

Us - grau de adensamento secundrio em relao ao total

Uv - grau de adensamento vertical mdio

vd - taxa de variao da distoro angular com o tempo

VH - volume horizontal deslocado

VV - volume vertical deslocado

W - umidade natural do solo

WL - limite de liquidez

WP limite de plasticidade

X - distncia do inclinmetro crista do aterro

Y - deslocamento horizontal

Ym = Ymx - deslocamento horizontal mximo

Ymx = Ym - deslocamento horizontal mximo

Z - profundidade

SU - ganho de resistncia no drenada

S - acrscimo de deslocamento vertical ou de recalque

t - variao do tempo

u - acrscimo de poro-presses

V - variao de volume

VH variao do volume horizontal deslocado

VV variao do volume vertical deslocado

Ym - acrscimo de deslocamento horizontal

oct acrscimo de tenso octadrica efetiva

V - acrscimo de tenso vertical efetiva

oct acrscimo de tenso octadrica

V - acrscimo de tenso vertical

Z = V - acrscimo de tenso vertical

- acrscimo de tenso

0 - intercepto da reta, mtodo de Orleach

1 - inclinao da reta, mtodo de Orleach

- peso especfico dos gros

hmx - deslocamento horizontal mximo no perodo de construo

- acrscimo de deslocamento horizontal no perodo de construo

V0 - qualidade da amostra - deformao especfica correspondente a V0

V0 - qualidade das amostras

v - deformao vertical

v - velocidade de deformao especfica

- ngulo de atrito interno do solo

- ngulo de atrito efetivo do solo

CIU - ngulo de atrito efetivo obtido no ensaio triaxial CIU

interno = dimetro interno

- peso especfico natural

at - peso especfico do material do aterro

- constante de proporcionalidade que depende do solo e controla a velocidade da

compresso secundria

- coeficiente de Poisson

u - coeficiente de Poisson para o carregamento no drenado

- parmetros que regula o tempo que o adensamento secundrio se manifesta durante o

primrio

e - recalque inicial ou recalque elstico

p - recalque por adensamento primrio

s- recalque por adensamento secundrio

1 tenso vertical efetiva principal

3 tenso vertical efetiva secundria

H - tenso horizontal efetiva

P = VM - tenso de pr-adensamento

V - tenso vertical efetiva

V0 - tenso vertical efetiva inicial

VF - tenso vertical efetiva final

VM = P - tenso de pr-adensamento

VM global - tenso de pr-adensamento global

SUMRIO

CAPTULO 1 INTRODUO .......................................................................................... 31

1.1 IMPORTNCIA DA PESQUISA...........................................................................................31

1.2 OBJETIVOS DO TRABALHO.............................................................................................32

1.3 ESTRUTURA DA DISSERTAO.......................................................................................33

CAPTULO 2 SOLOS MOLES ......................................................................................... 34

2.1 COMPOSIO E NATUREZA DOS SOLOS MOLES..............................................................34

2.2 FORMAO GEOLGICA.................................................................................................34

2.3 CARACTERIZAO DAS ARGILAS MOLES DO RECIFE .....................................................35

CAPTULO 3 ATERROS SOBRE SOLOS MOLES MTODOS CONSTRUTIVOS

.................................................................................................................................................. 44

3.1 REMOO DO SOLO MOLE.............................................................................................45

3.2 ATERROS DE PONTA.......................................................................................................47

3.3 ATERROS CONVENCIONAL COM SOBRE CARGA TEMPORRIA.......................................49

3.4 ATERRO CONSTRUDOS EM ETAPAS...............................................................................51

3.5 ATERROS COM BERMAS DE EQUILBRIO.........................................................................52

3.6 ATERROS REFORADOS COM GEOSSINTTICOS..............................................................53

3.7 ATERROS LEVES.............................................................................................................55

3.8 ATERROS ESTAQUEADOS................................................................................................57

3.9 ATERROS SOBRE DRENOS VERTICAIS............................................................................59

CAPTULO 4 CASO EM ESTUDO ATERRO SOBRE SOLO MOLE

EXECUTADO NA DUPLICAO DA BR_101/PE .......................................................... 61

4.1 INTRODUO..................................................................................................................61

4.2 LOCALIZAO DA OBRA................................................................................................61

4.3 HISTRICO DA OBRA......................................................................................................63

4.4 MODIFICAO DA SOLUO DO PROJETO........................................................................67

4.4.1 Colunas de Brita................................................................................................67

4.4.2 Colunas de Areia Confinada por Geossinttico................................................69

4.4.3 Compaction Grouting (Argamassa Injetada.....................................................70

4.4.4 Colunas de Brita Graduada Tratada com Cimento (BGTC)............................71

4.4.5 Colunas de Solo-Cimento..................................................................................72

4.4.6 Execuo do Aterro com Material Leve EPS....................................................73

4.4.7 Comparativo Das Solues...............................................................................76

CAPTULO 5 CASO EM ESTUDO - CARACTERIZAO DAS ARGILAS MOLES

.................................................................................................................................................. 80

5.1 INTRODUO..................................................................................................................80

5.2 ENSAIOS DE CAMPO.......................................................................................................81

5.2.1 Sondagem SPT - Standard Penetration Test.....................................................81

5.2.2 Ensaio de Palheta (Vane Test) .........................................................................84

5.3 ENSAIOS DE LABORATRIOS..........................................................................................89

5.3.1 Ensaio de Caracterizao.................................................................................89

5.3.2 Ensaio de Adensamento.....................................................................................99

5.3.3 Ensaio Triaxial................................................................................................109

5.4 PARMETROS ADOTADOS A PARTIR DOS ENSAIOS DE LABORATRIO...........................112

5.5 CORREO DOS PARMETROS GEOTCNICOS..............................................................115

CAPTULO 6 CASO EM ESTUDO LEITURA DOS INSTRUMENTOS DE

CONTROLE DO ATERRO SOBRE SOLO MOLE EXECUTADO NA DUPLICAO

DA BR_101/PE ...................................................................................................................... 134

6.1 INSTRUMENTOS EMPREGADOS.....................................................................................134

6.2 RESULTADO DA INSTRUMENTAO..............................................................................135

CAPTULO 7 CASO EM ESTUDO AVALIAO DO DESLOCAMENTO

VERTICAL DO ATERRO SOBRE SOLO MOLE EXECUTADO NO PROJETO DE

DUPLICAO DA BR_101/PE ......................................................................................... 140

7.1 INTRODUO................................................................................................................140

7.2 DESLOCAMENTOS VERTICAIS.......................................................................................140

7.2.1 Clculo do Recalque Primrio........................................................................141

7.2.2 Mtodo de Asaoka...........................................................................................150

7.3 PORO-PRESSES...........................................................................................................156

7.4 DESLOCAMENTOS HORIZONTAIS..................................................................................157

7.5 COMPARAO DOS VALORES DO DESLOCAMENTOS VERTICAIS...................................158

CAPTULO 8 CONCLUSES E SUGESTES PARA FUTURAS PESQUISA ....... 162

8.1 CONSIDERAES FINAIS...............................................................................................162

8.2 CONCLUSES................................................................................................................162

8.3 SUGESTES PARA FUTURAS PESQUISAS .........................................................164

REFERNCIAS.................................................................................................................166

ANEXOS................................................................................................................................170

CAPTULO 1 INTRODUO

1.1 Importncia da Pesquisa

Para a implantao de uma rodovia, como em qualquer empreendimento, necessrio um

estudo preliminar das caractersticas do subsolo da regio, havendo uma tendncia natural a

escolher reas onde as condies da natureza e do subsolo so mais favorveis. Com o

crescimento demogrfico, a ocupao de terrenos situados sobre espessas camadas de solos

moles so cada vez mais comuns. Esses solos so conhecidos por possurem alta

compressibilidade e baixa resistncia, dificultando com isso a construo de aterros,

principalmente, os rodovirios. A estabilidade e o recalque so os principais critrios a serem

atendidos em projetos e construes de aterros sobre solos moles.

No Brasil, o estudo desses aterros de fundamental importncia, pois ao longo de toda a costa

do pas e nas vrzeas dos rios, fcil encontrar depsitos de argila mole, impondo com isso,

diversos desafios aos engenheiros geotcnicos. Desafios tais como vencer a ruptura do aterro

e seu recalque excessivo.

Nos ltimos anos, ocorreram melhorias em diversas tcnicas de construo de aterros sobre

solos moles. A utilizao de drenos verticais para acelerar os recalques e o rpido incremento

de resistncia teve um grande impulso prtico e econmico. Outras tcnicas tambm bastante

difundidas so a substituio da camada de solo mole, os aterros reforados, os

melhoramentos de solos e o uso de materiais leves, como por exemplo, o isopor.

Sabe-se que a tarefa do engenheiro geotcnico no se finaliza na fase de projeto, pelo

contrrio, continua durante a execuo do aterro e aps a sua concluso, isso se faz atravs do

monitoramento e interpretao adequada da instrumentao, visando comparar se os clculos

e hipteses de projeto se verificam na realidade.

O presente trabalho refere-se ao monitoramento da construo dos aterros da Rodovia BR-

101, no lote 6, entre a Div. PB/PE e Igarassu, mais precisamente localizado na Vrzea de

Goiana, onde foi encontrado bolses de argila orgnica mole, com espessuras de at 19 m.

Tais aterros foram construdos em etapas e inicialmente tratados com drenos verticais,

31

posteriormente, houve a necessidade de otimizar esta soluo para que a construo e

estabilizao dos aterros fosse mais rpida.

A empresa Maia Melo Engenharia, foi a responsvel pela elaborao do projeto de duplicao

da BR-101/PE. Com o intuito de fortalecer o elo entre a pesquisa e os casos prticos, a Maia

Melo nos forneceu os dados da investigao geotcnica, como tambm do monitoramento

durante a execuo desse projeto, que foi de suma importncia para o desenvolvimento deste

trabalho. Deu total apoio logstico e flexibilidade de horrios, incentivando desta forma o

interesse pela pesquisa e o desenvolvimento profissional.

Atravs das investigaes geotcnicas de campo (SPT e ensaio de palheta) e de laboratrio

(caracterizao, adensamento vertical e triaxial), foram feitas as anlises para a previso do

comportamento. Foram utilizadas placas de recalque, piezmetros e inclinmetros, para o

monitoramento do desempenho do projeto durante a execuo dos aterros.

1.2 Objetivos do Trabalho

O presente estudo tem como objetivo a anlise do comportamento dos deslocamentos

verticais, dos aterros rodovirios (BR-101/PE), atravs de mtodos e modelos propostos na

bibliografia existente.

Com este trabalho comparamos o comportamento real e o previsto, atravs da avaliao da

eficincia e aplicabilidade dos mtodos.

De uma forma geral, discutimos, no contexto das investigaes geotcnicas, critrios de

projeto e metodologias construtivas, bem como avaliao de desempenho de aterros

rodovirios construdos em cima de espessas camadas de argila mole.

32

1.3 Estrutura da Dissertao

A Presente dissertao consiste no estudo e avaliao do comportamento de aterro executado

na BR-101/PE, construdos por etapa e sobre uma fundao de solos moles tratada com

drenos verticais. A partir dos dados das investigaes geotcnicas, de previso e controle e

acompanhamento, foram aplicados mtodos e modelos de anlise, e os resultados foram

avaliados e comparados com a previso de projeto, e valores medidos em campo.

Capitulo 2 apresenta uma breve descrio da composio e natureza dos solos moles, sua

formao geolgica e a caracterizao das argilas moles do Recife.

O Capitulo 3 faz uma resumo dos mtodos construtivos de aterros sobre solos moles.

O Capitulo 4 o estudo de caso e apresenta a investigao geotcnica realizada, como

tambm discuti os parmetros adotados no projeto de construo dos aterros sobre solos

moles executados na obra de duplicao da BR-101/PE, a localizao da obra e seu histrico.

O Capitulo 5 o estudo de caso e apresenta os parmetros geotcnicos adotados no projeto

dos aterro sobre solo mole executado na duplicao da br_101/PE, os ensaios de laboratrio e

de campo realizados, e a adoo de novos parmetros corrigido pela metodologia proposta por

Oliveira (2002).

O Capitulo 6 o estudo de caso e apresenta os instrumentos instalados no aterro e o

resultados das leitura desse instrumentos de controle do aterro.

O Capitulo 7 apresenta as anlises e avaliaes realizadas referente ao comportamento dos

deslocamentos verticais. Os deslocamentos verticais foram avaliados atravs de comparativo

entre diferentes mtodos de adoo dos parmetros.

Finalmente, no capitulo 8 so apresentadas as concluses e as sugestes para futuras

pesquisas.

33

CAPTULO 2 SOLOS MOLES

2.1 Composio e Natureza dos Solos Moles

denominado solo mole o deposito de solo com presena predominante de partculas siltosas

ou argilosas, com formao geolgica recente, e encontrado geralmente em estado

normalmente adensado ou ligeiramente pr-adensado.

So solos considerados extremamente problemticos, do ponto de vista geotcnico, por

possuir caractersticas de grande compressibilidade, baixa resistncia, pequena

permeabilidade e baixa consistncia, por essa razo esse tipo de solo objeto de permanentes

estudos em projeto de engenharia.

So solos que suas propriedades fsicas podem variar, resultando com isso, mudanas de

comportamento dentro de um mesmo deposito.

Vrios autores definem esse tipo de solo como aquele que possui uma resistncia no-drenada

inferior a 50 Kpa, e apresenta-se, como dito anteriormente, normalmente adensado ou

ligeiramente pr-adensado. Estudos mostram ainda que estes solos tambm possuem baixa

permeabilidade. Alguns solos orgnicos e os organominerais caractersticos de formao em

meio aquoso ou mido, tambm so considerados moles.

Por no obedecer a nenhum sistema de classificao tradicional de solos, essas definies no

servem como base para a classificao detalhada de um depsito, servindo como simples

delimitador geral da presena de depsitos de baixa resistncia e alta compressibilidade.

2.2 Formao Geolgica

a partir da formao geolgica do solo que podemos conhecer e compreender melhor

algumas de suas propriedades, como a granulometria, permeabilidade, homogeneidade e

resistncia, entre outros aspectos, englobando a rocha de onde originrio, os processos que

levaram a sua formao, o seu transporte e sua deposio.

34

Os solos so formados devido decomposio das rochas atravs de alteraes causadas por

diversos intempries, e que com isso determinaro a mineralogia do solo.

A partir da alterao qumica das rochas, os minerais arglicos, formam partculas

microscpicas que possuem uma forma lamelar com elevada superfcie especifica,

ocasionando uma hiper sensibilidade a gua. O comportamento desses depsitos depende

diretamente da quantidade que ele apresenta dessas partculas e do mineral presente em sua

formao. Aps a decomposio da rocha ocorre o processo de transporte, por ao da gua,

vento ou gravidade, e o processo de deposio.

A formao dos depsitos de solos moles depende, em sua maioria, do carregamento de

partculas atravs das guas de rios, lagoas e mars, que sofreram mudanas de nveis e de

superfcies ao longo do tempo. O processo mais frequente desse tipo de formao a

sedimentao das partculas em suspenso, que so carregadas em conjunto com a gua. Isto

ocorre quando a velocidade do curso dgua se iguala a velocidade de deposio da partcula,

fazendo com que o curso dgua no consiga manter suspensa algumas dessas partculas. A

deposio acontece sistematicamente com a queda da velocidade das correntes, reduzindo

assim o potencial transporte de partculas na gua.

2.3 Caracterizao das Argilas Moles do Recife

Para que se possa compreender o que um solo mole ou de baixa consistncia, precisa-se

compreender um pouco sobre a classificao dos solos. Do ponto de vista da engenharia, o

objetivo da classificao dos solos de poder estimar o provvel comportamento do solo, ou

pelo menos, o de orientar o programa de investigao necessrio para permitir a adequada

anlise de um problema. (PINTO, 1996, IN HACHICH).

Ainda segundo PINTO (1996, IN HACHICH), existem vrias maneiras de se classificar os

solos, como, por exemplo, sob o aspecto de sua cor e origem, mas sob a perspectiva da

engenharia civil, os solos so classificados em funo das caractersticas dos gros que

compem os mesmos. Faz-se a classificao por grupos que apresentam comportamento

semelhante.

35

O mesmo autor comenta ainda que, para se analisar as caractersticas das partculas, levam-se

em conta dois fatores: tamanho dos gros (granulometria) e caractersticas dos argilo minerais

(comportamento do solo em presena de gua, medido atravs dos limites de Atterberg).

Ainda segundo a anlise de PINTO (1996, IN HACHICH), os solos podem ser classificados,

com base na granulometria e nos Limites de Atterberg (O ndice de grupo a grandeza que

relaciona a granulometria com os Limites de Atterberg) em:

- Solos granulares: pedregulhos ou areias;

- Solos laterticos;

- Solos finos: siltes e argilas;

- Solos residuais e transportados;

- Aterros e Solos Compactados;

- Solos orgnicos;

Dentre estes tipos de solo, considera-se solo mole ou de baixa consistncia os solos finos,

como alguns tipos de argila e siltes argilosos e para que possam ser caracterizados como

moles, necessria uma avaliao da sua consistncia.

A consistncia de um solo pode ser avaliada pelo NSPT e pelo ensaio de compresso simples.

Segundo TEIXEIRA (1974), argilas e siltes argilosos so classificados em funo do NSPT

(n de golpes necessrios para penetrao no solo dos 30 cm finais do amostrador padro no

ensaio SPT Standard Penetration Test) de acordo com a Tabela 2.1:

Tabela 2.1. Consistncia das argilas (TEIXEIRA, 1974).

NSPT Classificao

< 2 Muito mole

2 4 Mole

4 8 Mdia (o)

8 15 Rija (o)

15 30 Muito rija (o)

> 30 Dura (o)

36

Assim, conclu-se que em relao ao ndice de Resistncia Penetrao (NSPT), solos moles

so argilas ou siltes argilosos que apresentam NSPT menor ou igual a 4.

Segundo DAS (1985), a consistncia das argilas pode ser definida em funo do ensaio de

compresso simples. O mesmo autor correlaciona a resistncia das mesmas com a sua

consistncia, conforme mostra a Tabela 2.2:

Tabela 2.2. Consistncia e resistncia das argilas em funo da compresso simples (DAS, 1985).

qu (kN / m2) Consistncia

0 a 24 Muito mole

24 a 48 Mole

48 a 96 Mdia (o)

96 a 192 Rija (o)

192 a 383 Muito rija (o)

> 383 Dura (o)

qu tenso ltima atuante no solo: dividindo este valor por um determinado coeficiente de

segurana, obtm-se a tenso admissvel no solo ou taxa de trabalho.

Conforme descrito por Coutinho et al (2005), A cidade do Recife apresenta uma rea plana

que se formou no perodo Quaternrio com a influencia das guas salinas e doces. Os

depsitos de argilas moles orgnicas podem ser encontrados em aproximadamente 50% da

rea da plancie do Recife, e o nvel do solo prximo do nvel do mar, e esses depsitos de

solos moles, em geral, esto quase totalmente abaixo do nvel dgua.

Coutinho (2005), com o intuito de dar suporte comunidade tcnica, desenvolveu um Banco

de Dados dos Solos Moles de Recife, junto com o GEGEP-UFPE (Grupo de Engenharia

Geotcnica de Encostas e Plancies). Esse Banco de Dados contem informaes geotcnicas

de identificao, caracterizao, adensamento e resistncia.

A Figura 2.1 desenvolvida por Coutinho et al. (2000), mostra perfis geotcnicos tpicos com

solos moles da plancie do Recife. Coutinho et al. (2000), observou que esses solos possuem

uma camada superior de aterro/areia, a estratificao dos depsitos de solos moles, e a

existncia de areias argilosas e/ou solos orgnicos. E que em geral, a consistncia das argilas

37

mole, mas camadas com consistncia mdia tambm ocorrem. Coutinho et al. (2000), tambm

percebeu que o nivel dgua normalmente localizado entre 0 a 2m de profundidade.

Figura 2.1. Perfis Geotcnicos tpicos; Plancie do Recife Coutinho (2005).

Variaes significativas no perfil obtido tm sido observadas na plancie do Recife em

pequenas distncias. Entretanto, parece existir tendncia de que, medida que se desloca do

litoral para o interior a espessura da camada de argila tende a crescer. Os valores do ensaio de

SPT obtidos nas sondagens catalogadas apresentam um mximo de 4 e em geral entre 0 e 2

golpes independente do tipo de perfil Coutinho et al. (2000).

A Figura 2.2 apresenta a carta de Plasticidade com os resultados de ensaios de laboratrio

para argilas moles / mdias e solos orgnicos / tufas do Recife. Resultados do deposito de

solos moles de Juturnaba - RJ so tambm mostrados. Os solos foram divididos em quatro

grupos: areia, silte, argila orgnica, e tufas / solos orgnicos, usando a ferramenta de criao

de subgrupo (Coutinho e Lacerda, 1987). Pode-se observar que os resultados das argilas

moles / mdias de Recife esto em torno da linha A, com limite de liquidez variando entre

23% a 235% e o ndice de plasticidades variando entre 5% e 148%. Os resultados dos solos

38

orgnicos de Recife e Juturnaba esto abaixo da linha A e em torno dos intervalos propostos

na literatura. O limite de liquidez variando entre 175% a 235% e o ndice de plasticidades

variando entre 40% e 120% (Recife). Os valores de umidade natural encontram-se entre 18%

e 215% (argilas moles / mdias) e entre 180% e 800% (solos orgnicos / tufas) (Coutinho et

al. 1998a).

Figura 2.2. Carta de Plasticidade Coutinho (2005).

Os critrio estabelecidos por (Lunne et al. 1997) e (Coutinho 2007), conforme apresentado

nas Tabelas 2.3 e 2.4, foram considerados para a classificao das argilas quanto a qualidade.

E especificamente a Tabela 2.4 so dados referentes Recife.

39

Tabela 2.3. Criterion of sample quality classification (Lunne et al. 1997)

e/e0

ORC Muito Boa a

Excelente Boa a Regular Pobre Muito Pobre

1 - 2 < 0,04 0,04-0,07 0,07-0,14 > 0,14 2 - 4 < 0,03 0,03-0,05 0,050,10 > 0.10

Tabela 2.4. Sample quality classification Recife soft clays (Coutinho 2007)

e/e0

ORC Muito Boa a

Excelente Boa a Regular Pobre Muito Pobre

1 2,5 < 0,05 0,05-0,08 0,08-0,14 > 0,14

Coutinho et al. (1998a) apresenta correlaes estatsticas obtidas para as argilas moles de

Recife - PE, atravs das quais podem-se estimar os parmetros de compressibilidade Cc, Cs e

e0 a partir da umidade natural do solo. Ele observou uma maior disperso para o subgrupo de

solos orgnicos / turfas, o que ele atribuiu ser provavelmente baixa qualidade de algumas

amostras. A Figura 2.3 apresenta graficamente essas correes.

Figura 2.3. Correes Estatsticas: (a) Cc x W(%), (b) e0 x W(%) - Coutinho (2005).

40

Coutinho (1998a) desenvolveu correes estatsticas, como mostrado na Tabela 2.5, para e0 x

W(%), Cc x W(%) e e0, Cs x e0 e W(%). As correes de argila apresentam coeficiente de

correo mais alto e menores desvios padres, que as correes para turfas/solos orgnicos.

Isso pode ocorrer, pelo fato de se ter maior dificuldade de obteno de amostras de boa

qualidade, junto com maior variabilidade destes solos.

O valor da umidade, por ser um parmetro facilmente obtido no campo atravs do ensaio de

SPT, utilizado para correlao.

Tabela 2.5. Correo Estatstica solos orgnicos e argilas moles / mdias Recife (Coutinho et al. 1998a).

Solo Correo Equao r Desvio

Argilas/Argilas orgnicas W 200 %

e0 4,0

e0 , vs. W (%) e0 = 0,024 W + 0,1410 0,98 0,14

cc , vs. W (%) cc = 0,014 W - 0,0940 0,82 0,26

cc , vs. e0 cc = 0,586 e0 - 0,165 0,84 0,25

cs , vs. W (%) cs = 0,0019 W + 0,0043 0,80 0,04

cs , vs. e0 cs = 0,084 e0 - 0,0086 0,81 0,04

Solos Orgnicos/Turfas W 200 %

e0 4,0

e0 , vs. W (%) e0 = 0,012 W + 2,230 0,88 0,68

cc , vs. W (%) cc = 0,0040 W + 1,738 0,52 0,54

cc , vs. e0 cc = 0,411 e0 + 0,550 0,79 0,45

cs , vs. W (%) cs = 0,0009 W + 0,1590 0,53 0,12

cs , vs. e0 cs = 0,055 e0 - 0,0900 0,62 0,10

Coutinho e Ferreira (1988) apresentam os valores de e0, Cc, Cs obtidos nos ensaios

edomtricos para quatro depsitos. Os valores de ndice de vazios inicial esto entre 0,5 e

5,25 (argilas moles / mdias) e entre 3,45 e 14,4 (tufas / solos orgnicos). Os ndices de

compresso esto entre 1,0 e 2,8 (argilas moles / mdias) e entre 1,4 e 6,8 (tufas / solos

orgnicos), que um valor muito alto. Os ndices de recompresso esto entre 0,02 e 0,46

(argilas moles / mdias) e entre 0,11 e 0,85 (tufas / solos orgnicos). O coeficiente de

consolidao vertical (cv) est entre 20 e 70x10-8 m2/s no trecho pr-adensado e entre 0,5 e

10x10-8 m2/s no trecho normalmente adensado. Conforme apresentado resumidamente na

Tabela 2.6.

41

Tabela 2.6. Banco de Dados dos Solos Moles de Recife (GEGEP-UFPE).

LL(%) IP (%) W( %) e0 Cc Cs

Argilas Moles/Mdias 23-235 5-148 18-215 0,55,25 0,12,8 0,020,46

Solos Orgnicos 175-235 40-120 180-800 3,4514,4 1,46,8 0,110,85

Com o objetivo de comparar a curva edomtrica obtida em laboratrio, existem alguns

mtodos na literatura, tais como Correo de Schmertmann (1955) e a proposta por Oliveira

(2002). Schmertmann (1955) props uma correo da curva edomtrica que levasse em conta

o amolgamento e obtivesse a curva de campo.

Para o presente trabalho adotamos a metodologia, proposta por Oliveira (2002), que foi

desenvolvida numa parceria entre o GEGEP (Grupo de Engenharia Geotcnica de Encostas e

Plancies/UFPE) e a COPPE-UFRJ, e que prope a utilizao do ndice de vazios inicial (e0)

da amostra natural como um dado de entrada, por se tratar de um valor aproximadamente

constante para uma dada argila independente do amolgamento. Oliveira (2002) criou ento

um baco em que so apresentadas curvas correlacionando a razo ndice de vazios

final/ndice de vazios inicial (ef/e0) versus o ndice de vazios inicial (e0), para cada uma das

tenses normalmente utilizadas em laboratrio (5, 10, 20, 40, 80, 160, 320, 640 e 1280 kPa).

A Figura 2.4 apresenta este baco. A metodologia de construo da curva estimada consiste

em identificar o ndice de vazios inicial (e0) da amostra cuja curva ser construda, entrar no

baco com o ndice de vazios inicial e determinar a relao ef/e0 para cada uma das tenses

normalmente utilizadas no ensaio, calcular o ndice de vazios final (ef) para cada estgio de

carga e por fim construir a curva edomtrica estimada.

42


43

CAPTULO 3 ATERROS SOBRE SOLOS MOLES MTODOS CONSTRUTIVOS

Aterros sobre solos moles so construdos com vrios objetivos, citando-se, por exemplo,

aterros ferrovirios, de barragens e no presente caso, os aterros rodovirios. Estes tipos de

obra, apesar de extensivamente estudados, ainda causam algumas surpresas aos projetistas,

tanto no que diz respeito s rupturas como com deslocamentos inesperados.

Ao planejar a construo de um aterro sobre solos moles, vrias so as alternativas para

solucionar ou minimizar os problemas de recalques e de estabilidade. Em sua maioria, os

mtodos tentam contemplar os dois problemas. Tambm muito comum o uso de reforo

com geossinttico, para solos muito moles, associados maioria das alternativas de

construo dos aterros.

Para escolher, de forma mais adequada o mtodo construtivo, deve-se levar em conta questes

como, caractersticas geotcnicas dos depsitos, utilizao da rea, prazos construtivos e

custos. Tcnicas como aterros convencionais ou sobre drenos verticais podem ser

inviabilizados porque demandam mais tempo, favorecendo outras como, aterros sobre

elementos de estacas ou aterros leves, cuja execuo mais rpida, porem tm custos

elevados.

A remoo do solo mole utilizada quando a camada de espessura relativamente pequena,

em geral at cerca de 4m, e a distncia de transporte no forem grandes, tornando-se

dispendiosa, e at arriscada, com espessuras maiores.

O uso de bermas pode ser inviabilizado quando restries de espao, principalmente em vias

urbanas. A geometria dos aterros e as caractersticas geotcnicas so fatores muito variveis,

portanto a metodologia construtiva deve ser analisada para cada caso.

Os solos moles so considerados um dos piores para a engenharia construtiva, pois

apresentam propriedades muito ruins, como baixa capacidade suporte, alta compressibilidade,

recalques considerveis etc. A seguir sero apresentados diversas solues para a construo

de aterros sobre solos moles.

44

3.1 Remoo do Solo Mole

Segundo Almeida e Marques (2010) a forma mais utilizada antigamente para evitar as

questes voltadas aos recalques, deformabilidades e ruptura era a remoo dos solos

compressveis. Esta metodologia consiste na retirada total ou parcial da camada de solo de

baixa resistncia ao cisalhamento, com a utilizao de dragas ou escavadeiras, e

imediatamente aps a remoo desse solo, a colocao de um material melhor.

Caputo (1988) afirma que a substituio da camada de argila mole pode ser feita quando a

profundidade desta no grande (em geral quando menor do que 4 m). J conforme o

DNIT, a remoo ou substituio do solo compressvel s pode ser considerada uma

possibilidade em casos que a camada de solo compressvel menor ou igual a 4 m. Sendo que

o comprimento desta no dever ultrapassar 200 m, e a camada de solo compressvel deve ser

retirada totalmente para evitar possveis recalques posteriores; mesmo porque, o DNIT no

aceita a retirada parcial.

Ricardo e Catalini (2007) explicam que quando a camada ultrapassa a profundidade de 4m,

explosivos podem auxiliar na remoo do solo compressvel; fazendo com que o aterro seja

executado em uma camada de solo mais resistente. Seu uso consiste na aplicao de cargas de

explosivos na camada mole, que, com a detonao destas cargas, recebe uma energia

suficiente para romper sua resistncia sendo assim expulsa lateralmente.

Pode-se, ainda, aplicar uma pequena carga de dinamite nas camadas de solo superficiais e

explodir estas dinamites (no com o objetivo de expulsar a camada de solo compressvel por

inteiro, mas sim de deixar a camada mais mole ainda e expulsar razes que podem estar

contidas nestas regies superficiais) e lanar um aterro com altura maior do que a de projeto

(levando-se em considerao os recalques que sero obtidos por esta altura maior). Concludo

o aterro, executam-se linhas de furo no aterro e na camada mole de modo a instalar explosivos

nestes furos, sendo necessrio que os explosivos fiquem aproximadamente na metade da

camada mole. Explodindo estas cargas, todo o material de solo compressvel dever ser

expulso; sendo necessria, atravs de sondagens, a verificao da total expulso destes solos

compressveis a fim de evitar problemas futuros Ricardo e Catalini (2007).

45

Conforme Almeida e Marques (2010), primeiramente executado um aterro (chamado aterro

de conquista) para poder avanar no terreno, visando somente a entrada de equipamentos na

regio de solo a ser retirada; e, logo aps a execuo deste aterro, a draga comea o processo

de escavao seguido do preenchimento da cava com o material (que atende as necessidades

quanto a deformabilidade e resistncia necessrios) do aterro, como mostrado na Figura 3.1.

Figura 3.1. Sequncia executiva de substituio de solo mole: (A) e (B) escavao e retirada de solo; (C) e (D)

preenchimento da cava; (E) solo substitudo (situao final). (Almeida e Marques, 2010).

Por conta das camadas iniciais possurem baixa capacidade de suporte, torna-se necessria a

retirada destas com o maior cuidado possvel usando-se equipamentos leves (Almeida e

Marques, 2010).

As principais vantagens deste mtodo so: existe a garantia de que no haver presena de

solo compressvel sob o aterro (minimizando os recalques e possveis problemas quanto

ruptura do terreno); e trata-se de um mtodo extremamente rpido de ser executado (Almeida

e Marques, 2010).

46

Contudo, como h movimentao de terra, o custo para a retirada e carregamento do material

at o bota-fora pode inviabilizar o uso deste mtodo. Alm disso, h a preocupao do que

ser feito com o material retirado e/ou onde este ser depositado, pois o solo pode sofrer

escorregamento e/ou ser carregado por guas pluviais causando assoreamento de outros

locais.

3.2 Aterros de Ponta

Aterro de ponta uma tcnica construtiva onde ocorre o deslocamento de solos compressveis

atravs do peso prprio. Utiliza-se a cota mais elevada de uma ponta de aterro em relao a

cota do aterro projetado, provocando a expulso da camada do solo compressvel atravs da

ruptura do solo de fundao de baixa resistncia, deixando em seu lugar o aterro embutido. A

expulso do solo compressvel dada por conta da presso que o lanamento do aterro

projetado exerce sobre a camada existente Almeida e Marques (2010).

O mtodo de aterro de ponta feito expulsando-se o solo compressvel com o lanamento do

material de substituio (atravs de deslocamento). Deve-se ainda ter em mente que uma

necessidade que o material do aterro no seja contaminado pelo solo compressvel ( exceo

do local de contato dos materiais). Caso haja contaminao, o material contaminado tem que

ser retirado e trocado.

Na Figura 3.2 e 3.3 encontram-se as etapas da execuo de um aterro de ponta, sendo: 1)

incio da execuo do aterro por uma das pontas do mesmo; 2) continuao da execuo do

aterro forando a expulso do solo compressvel por um de suas extremidades; 3)

confinamento final do solo compressvel e expulso deste por presso do novo aterre; e, 4)

aterro executado.

47

Figura 3.2. Dique na periferia e preenchimento (Zayen et al., 2003).

Figura 3.3. Seo transversal (Zayen et al., 2003).

Esse mtodo pode ser utilizado na periferia da rea de interesse, confinado a rea interna,

permitindo que a aterro seja executado com espessuras maiores. Se aps a execuo houver

solo mole remanescente em espessuras maiores que o desejvel, deve-se aplicar sobrecarga

temporria para a eliminao de recalques ps-construtivos.

Possui como desvantagem a dificuldade de controle de qualidade, pois no h garantia da

remoo uniforme do material mole, podendo causar recalques diferenciais e risco de

acidentes. Outra desvantagem o elevado volume de bota-fora e dificuldade de sua

disposio.

48

Os aterros executados para conquista de reas de baixssima capacidade de suporte, com

camada superficial muito mole ou turfosa e muitas vezes alagadas, so exemplos de aterros de

ponta. Esses aterros so executados para permitir o acesso de equipamentos para a execuo

de diversos servios. Em alguns casos, a resistncia to baixa na camada superior, que

torna-se necessrio a utilizao de geotxtil como reforo construtivo.

Segundo Almeida e Marques (2010), o aterro de conquista no deve ser executado com muita

antecedncia em nenhuma das metodologias construtivas, uma vez que, com o recalques das

camadas superiores do depsito argiloso, em poucos meses o aterro pode ficar praticamente

submerso.

3.3 Aterros Convencional Com Sobre Carga Temporria

O uso de sobrecarga apresenta dois princpios importantes: os recalques tm seu tempo de

adensamento acelerado devido ao adensamento primrio e a compensao dos recalques por

compresso secundria, isso faz com que se tenha uma diminuio nos recalques aps a

construo. Aps o aguardo do tempo especificado em projeto a sobrecarga temporria pode

ser retirada, j a parte que compete a sobrecarga utilizada para compensar os recalques pode

ser considerada com parte do corpo do aterro, pois esta sobrecarga atuar constantemente no

aterro (Almeida e Marques, 2010).

O aterro convencional (aterro mais rudimentar que executado sem a utilizao de

dispositivos de controle de estabilidade ou recalque), com sobrecarga temporria tem o intuito

de aumentar a velocidade dos recalques primrios e compensar total ou parcialmente os

recalques secundrios.

A aplicao de uma sobrecarga temporria tem o objetivo de expulsar a gua, iniciando o

processo de adensamento mais rapidamente e ocorrendo em menor perodo. Com a expulso

da gua, as partculas do solo se rearranjam diminuindo os vazios dando maior resistncia ao

solo com o tempo at que este fique estvel. O uso de sobrecargas temporrias deve levar em

considerao a capacidade de resistncia do solo de fundao para que o mesmo no rompa

(Perboni, 2003).

49

O solo compressvel adensado mais rapidamente atravs da aplicao de um aterro com

altura maior do que aquela que realmente ficar durante toda a vida da obra. Atingindo-se os

recalques previstos mais rapidamente, tambm alcanada a resistncia cisalhante mais

rapidamente. Por conta do custo, este mtodo possui vantagem sobre os outros (j que este

relativamente barato para sua execuo).

Porm h desvantagens: o prazo para estabilizao dos recalques muito elevado por conta da

baixa permeabilidade dos depsitos de solos compressveis. Assim, deve-se avaliar a evoluo

dos recalques ps-construtivos com o tempo para o planejamento das manutenes peridicas

necessrias (Almeida e Marques, 2010).

Outra desvantagem a gerao de grande volume de terraplenagem acarretando a necessidade

de reas de emprstimo e bota-fora. Quando a sobrecarga temporria alcanar seu objetivo o

material pode ser removido e utilizado como aterro em outro local (Barreto, 2008).

A Figura 3.4 exemplifica o uso de sobrecargas temporrias para acelerao de recalques.

Figura 3.4. Acelerao de recalques com sobrecarga temporria, Almeida e Marques (2010)

Quando a sobrecarga temporria do aterro retirada, existe um alvio no solo causando uma

pequena expanso no perceptvel em campo.

50

3.4 Aterro Construdos em Etapas

Como os recalques nos solos so em funo da sobrecarga causada pelo aterro (sendo este

fato ainda mais evidente na presena de solos compressveis), em alguns casos pode-se

analisar a possibilidade da reduo da altura do aterro e assim diminuir a sobrecarga sobre o

terreno.

Contudo, dependendo do projeto, a reduo da altura pode no ser uma soluo. Assim, em

determinadas situaes diminuir a altura do aterro no ser possvel. Com a altura no

podendo ser alterada, e se o aterro no for estvel para ser construdo em uma nica etapa, ele

ser construdo em etapas.

Este mtodo pode ser executado em duas ou trs etapas. A primeira etapa do aterro deve

atingir a altura crtica (no mnimo), pois se, isto no ocorrer, o aterro no possuir estabilidade

para as prximas etapas; sendo que nesta etapa parte das poropresses1 so dissipadas e existe

ganho de resistncia deste. Para que seja possvel a execuo das prximas etapas necessrio

aguardar que o solo atinja os nveis de resistncia estabelecidos em projeto.

O estudo da estabilidade de aterros efetuados em etapas levam em considerao as tenses

totais, antes de ser colocada a prxima camada de aterro feita uma estimativa da resistncia

da camada de fundao da argila (Almeida e Marques, 2010).

De acordo com os mencionados autores, a estabilidade deve ser verificada para cada camada,

e para essa avaliao necessrio o acompanhamento do desempenho da obra, por meio de

instrumentao geotcnica e ensaios de campo para os ajustes necessrios ao projeto. Os

ganhos de resistncia no drenada so estimados previamente em projeto e devem ser

verificados por meio de ensaios de palheta realizados antes da colocao de cada etapa

construtiva.

A principal vantagem deste mtodo o ganho paulatino de resistncia do solo compressvel

ao longo do tempo. Contudo, os prazos para estabilizao dos recalques, maiores do que em

outros mtodos construtivos (como o de bermas de equilbrio), e a necessidade de

monitoramento rigoroso do ganho de resistncia, so as principais desvantagens deste mtodo

construtivo.

51

3.5 Aterros com Bermas de Equilbrio

Barreto (2008) afirma que as bermas de equilbrio so utilizadas em situaes em que se exige

minimizar a inclinao de uma obra de terra (como um aterro), fazendo com que o fator de

segurana (Fs) contra a ruptura aumente, sendo que os projetos de bermas so feitos por

tentativas e erros, em que se varia a geometria dentro da situao at chegar ao Fs desejado

(Figura 3.5). Ou seja, esta soluo pode ser adotada para aumentar o fator de segurana

quanto ruptura, instalando-se reforos, em geral Geossintticos na base do aterro, quando h

restries ao comprimento das bermas, ou para reduzir os volumes de terraplenagem, com o

objetivo de aumentar o fator de segurana e de distribuir melhor as tenses.

Figura 3.5. Esquema das foras atuantes em um aterro com bermas de equilbrio, Ribeiro (2009).

Bermas de equilbrio so plataformas laterais de contrapeso, construdas junto ao aterro

principal e so responsveis por criar um momento contrrio ao de ruptura provocado pela

carga do aterro. A construo dessas plataformas laterais de contrapeso apresenta bons

resultados, pois estas so construdas junto ao aterro, criando um momento resistente, que, se

opondo ao momento de ruptura gerado pela carga do aterro, colabora com a resistncia ao

cisalhamento prprio do solo compressvel (Caputo, 1988).

52

possvel tambm evitar o deslocamento dos materiais instveis, durante a execuo do

aterro, utilizando bermas de equilbrio, visto que elas servem de contrapeso aos empuxos

resultantes da carga do aterro principal (Almeida e Marques, 2010).

Sendo assim, conforme Caputo (1988) o clculo da altura das bermas ser feito em funo da

altura crtica do aterro, respeitando a resistncia ao cisalhamento do solo da camada de

fundao. As bermas evitam a formao dos bulbos e o deslocamento do material instvel,

bem como o afundamento do material de boa qualidade do aterro, obtendo-se um processo de

estabilizao rpido e econmico.

3.6 Aterros Reforados com Geossintticos

A funo dos geossintticos melhorar as propriedades mecnicas do solo, permitindo que

este suporte um esforo cisalhante maior do que seria possvel no caso do geossinttico no

ser utilizado. Desta forma, quando o carregamento corresponde ao peso prprio do solo, tal

como num aterro sobre solo mole, a incluso do reforo pode permitir a construo de um

aterro mais ngreme.

Este mtodo consiste na incluso na base do aterro de materiais polimricos, de elevada

resistncia e rigidez (Figura 3.6), aumentando-se o fator de segurana do sistema em termos

de estabilidade global, durante o processo executivo e nas fases subsequentes de adensamento

do solo de fundao (Silva e Palmeira, 1998).

Figura 3.6. Aterro reforado com geossinttico.

53

Estas incluses podem ser na forma de geotxteis ou geogrelhas, que so elementos

bidimensionais, diferenciados pelos mecanismos de interao solo-reforo. No caso dos

geotxteis, a interao resulta basicamente do atrito gerado na interface entre o solo e a

superfcie do reforo. No caso das geogrelhas os mecanismos responsveis pela condio

estabilizadora do aterro reforado so resultantes do atrito e da resistncia passiva ou

ancoragem. A predominncia de um ou outro, ou ainda a combinao proporcional de ambos,

deve-se particularmente interdependncia existente entre a tecnologia da fabricao da

grelha e da geometria do sistema formado pela grelha e pelo solo.

Outro fator relevante nas anlises do comportamento do solo reforado com geogrelha a

diferenciao dos mecanismos de interao resultantes dos processos de arrancamento do

reforo da massa de solo e do processo de deslizamento do material compactado ao longo dos

reforos. A resistncia ao arrancamento quantificada pelo atrito solo-reforo e pelos efeitos

de ancoragem dos membros transversais (resistncia passiva). Para o segundo caso, a

interao condicionada por mecanismos de atrito solo-reforo, atrito solo-solo ao longo das

aberturas da geogrelha e efeitos de ancoragem (Gomes, 1993).

Deste modo, os modelos potenciais de ruptura incluem a instabilizao interna por

arrancamento e por deslizamento ou escorregamento, a instabilizao atravs da fundao e a

instabilizao global (Figura 3.7).

Figura 3.7. Modelos de ruptura de aterro reforado sobre solos moles (Gomes, 1993).

54

Com base em estudos feitos sobre aterros reforados (Almeida, 1996; Silva e Palmeira,1998;

Fahel et al, 1999; entre outros), constata-se que este mtodo proporciona melhor distribuio

das tenses aplicadas pelo aterro sobre o solo de fundao, minimizao dos recalques

diferenciais, reduo dos deslocamentos horizontais, reduo do tempo de execuo, aumento

do fator de segurana do conjunto e o aumento da vida til da obra.

3.7 Aterros Leves

A magnitude dos recalques primrios dos aterros sobre camadas de solos moles funo do

acrscimo de tenso vertical causado pelo aterro construdo sobre camada de solo mole. Logo,

utilizao de materiais leves no corpo do aterro reduz a magnitude desses recalques.

De acordo com Barreto (2008), quando o aterro tem grande altura e prximo de produtoras

de material leve, o uso destes pode ser um dos mtodos mais indicados; contudo, este mtodo

executivo deve ser usado em aterros do tipo classe I (aterros junto a estruturas rgidas).

Essa tcnica tem a vantagem adicional a melhoria das condies de estabilidade desses

aterros, permitindo a implantao mais rpida da obra, diminuindo ainda os recalques

diferenciais.

Na Tabela 3.1 encontram-se os pesos especficos de alguns materiais que introduzem vazios

nos aterros e so classificados como materiais leves.

Tabela 3.1. Pesos especficos dos materiais para aterros.

Material Peso especfico (kN/m)

Poliestireno expandido EPS (isopor ou similar) 0,15 a 0,30

Tubos de concreto (dimetro: 1 m a 1,5 m;

espessura da parede: 6 cm a 10 cm) 2 a 4

Pneus picados 4 a 6

Argila expandida 5 a 10

Serragem 8 a 10

55

Entre os mais materiais leves existentes, o EPS tem sido o mais utilizado, pois o de menor

peso especifico e combina alta resistncia e baixa compressibilidade. O EPS uma sigla

internacional do Poliestireno Expandido; j no Brasil, no linguajar mais popular, ele

conhecido como isopor.

O EPS tem como grande vantagem tambm a sua durabilidade: ainda no conhecida a idade

limite para uso do EPS sem que haja alterao de suas propriedades. Apesar disso, dever

haver o cuidado com a correta aplicao deste, visto que isso garantir um desempenho

satisfatrio ao longo do tempo. O EPS tambm no alimento (substrato) para que os

microrganismos se desenvolvam, impedindo assim a sua decomposio. Poder haver

surgimento de bolor, mas este no altera as caractersticas do EPS.

Como opo soluo com Poliestireno Expandido, a possibilidade do emprego de tubos

metlicos do tipo Armco ou similar, ou ainda o concreto justaposto para diminuir o peso do

aterro com vazios em seu interior.

Existem vrios EPS e sua escolha deve levar em conta o uso do aterro e as cargas mveis

atuantes. A Figura 3.8 apresenta um exemplo de sua utilizao, onde o ncleo de EPS

circundado de material de aterro com maior peso. Alm do aterro, pode-se executar uma

camada protetora de concreto, com cerca de 10 cm de espessura sobre o aterro leve, para

redistribuir as tenses sobre o EPS, evitando a fuga desse material, causada principalmente

pelo trfego de veculos. O EPS deve ser protegido por uma manta impermeabilizante

insensvel a solventes orgnicos, conforme indicado na Figura 3.8.

Figura 3.8. (A) Seo transversal de um aterro construdo com EPS; (B) Detalhe da construo (Lima; Almeida,

2009).

56

Para evitar a flutuao do EPS em reas com possibilidades de alagamentos, e

consequentemente comprometer a integridade do aterro, este deve ser instalado acima do

nvel dgua. Os formatos dos aterros executados com EPS variam de acordo com a sua

utilizao. As dimenses tpicas dos blocos so de 4,00 x 1,25 x 1,00 m, podendo encontrar

dimenses de blocos variadas, de acordo com cada projeto ou at mesmo realizar cortes

especficos no prprio local da obra.

Considerando a carga do aterro ao redor e da laje, aconselhvel pr-carregar o solo

compressvel usando-se drenos verticais durante o perodo de tempo necessrio.

Uma desvantagem deste mtodo a aplicao em reas distantes da fbrica, resultando em

altos custos de transporte, podendo inviabilizar sua utilizao.

3.8 Aterros Estaqueados

So aqueles em que parte ou a totalidade do carregamento devido ao aterro transmitida para

o solo de fundao mais competente, subjacente ao deposito mole. O objetivo do

estaqueamento transferir para um subsolo mais resistente o carregamento o qual o solo

compressvel ficaria sujeito, o que evita recalques. Esses aterros podem ser apoiados sobre

estacas ou colunas dos mais variados materiais, ver Figura 3.9. A distribuio de tenses do

aterro para as estacas ou colunas feita por meio de uma plataforma com capitis, geogrelhas

ou lajes. Esse tipo de soluo minimiza e pode ate eliminar os recalques, alem de melhorar a

estabilidade do aterro.

J o aterro por columas granulares, alem de produzir menores deslocamentos horizontais e

verticais do aterro em comparao com um aterro convencional ou sobre drenos, tambm

promove a dissipao de poropresses por drenagem radial, acelerando o recalque e

aumentando a resistncia ao cisalhamento.

O aterro convencional sobre estacas usa o efeito do arqueamento, permitindo que as tenses

do aterro sejam distribudas para as estacas. A eficcia do arqueamento aumenta

proporcionalmente com a altura de aterros distribuindo o carregamento para os capitis e as

estacas. Para aumentar o espaamento das estacas, utiliza-se geogrelhas sobre os capitis.

57

Fundamentalmente, deve ser avaliado o carregamento horizontal nas estacas, por conta de

adensamento de aterros vizinhos ao aterro estruturado. Para um desempenho global que seja

satisfatrio, usualmente recomendado que a espessura do aterro seja igual ou maior do que

70% do vo entre capitis.

Figura 3.9. Aterro estruturado com estacas, capitis e geogrelha (Almeida).

Para se conseguir o acesso dos equipamentos para cravao das estacas, em locais onde existe

a presena de argilas moles sem camada de aterro na superfcie, realizado primeiramente um

aterro de conquista. A construo de capitis a prxima fase do processo; os capitis podem

ser feitos acima ou dentro do aterro de conquista, logo aps a execuo dos capitis inicia-se a

instalao do geossinttico, sendo este posto acima dos capitis.

Tem como vantagem a diminuio do tempo de execuo do aterro, pois o seu alteamento

pode ser feito um uma nica etapa, em prazo relativamente curto.

Por outro lado, em geral, este mtodo acaba por precisar de muitas estacas, elevando assim o

preo da obra.

58

3.9 Aterros Sobre Drenos Verticais

Em casos nos quais o uso individual de sobrecarga seja prejudicial para o aterro por conta do

valor de sua altura, ou tambm quando o solo compressvel possui coeficiente de

adensamento muito baixo; o uso desta torna-se ineficiente. Em tais casos, pode-se avaliar o

uso de drenos verticais para auxlio na acelerao dos recalques.

Drenos verticais so dispositivos usados para a estabilizao e para acelerar o processo de

adensamento de solos compressveis que adensaro por ao de uma sobrecarga. Os drenos

permitem que gua caminhe verticalmente e permitem tambm um fluxo horizontal radial

aumentando a velocidade de expulso da gua do solo compressvel (Caputo, 1988).

Os primeiros drenos verticais eram de areia; com o passar dos tempos foram substitudos

pelos chamados drenos verticais pr-fabricados, estes conhecidos como geodrenos (que

consiste de um ncleo de PVC com um filtro de geotxtil ao redor) e drenos fibroqumicos.

Os geodrenos so plsticos com ranhuras em forma de canaleta envolvido em filtro

geossinttico, conforme detalhe da Figura 3.10.

Figura 3.10. Aterro sobre drenos verticais (Almeida).

Nos aterros construdos sobre geodrenos, executa-se uma camada drenante inicialmente, que

tem tambm a funo de aterro de conquista, seguindo da cravao dos drenos e execuo do

corpo do aterro. Para garantir que o dreno ficar fixo, o mesmo deve ser solidarizado sapata

59

de cravao. Em geral utilizam-se geodrenos associados sobrecarga temporria. Os

equipamentos de cravao dos geodrenos apresentam grande produtividade cerca de 1 a 2

quilmetros por dia quando comparados com drenos de areia.

Os geodrenos apresentam elevadas resistncias mecnicas, o que promove sua integridade

durante a operao de instalao. Com a instalao de drenos verticais, a direo do fluxo de

gua no interior da massa de solo passa de predominantemente vertical para

predominantemente horizontal. A gua coletada por estes elementos so encaminhadas para a

superfcie do terreno natural, para o colcho drenante, com espessura e declividade para o

lanamento da gua na atmosfera. Drenos verticais podem ser instalados no interior do

colcho para facilitar a sada da gua. Ao final da cravao, dependendo da espessura da

camada drenante, os drenos podem ser cobertos pela camada drenante.

Em conjunto ao mtodo de drenos verticais, pode-se fazer uso do pr-carregamento por

vcuo. O pr-carregamento por vcuo consiste no uso em conjunto com as tcnicas de

sobrecarga e de drenos, ou seja, instala-se um sistema de drenos verticais e horizontais e

aplica-se vcuo nesse sistema, o qual tem o efeito de uma sobrecarga (hidrosttica).

comprovado atravs de resultados de monitoramentos que se tem uma maior acelerao

dos recalques em aterros construdos sobre drenos em relao aos aterros convencionais. No

entanto, quando se usa drenos nos aterros o custo aumenta e h uma elevao dos prazos

construtivos devido necessidade do uso de sobrecargas e/ou da construo do aterro em

etapas em conjunto ao uso dos drenos.

A principal vantagem deste mtodo o ganho de tempo para que os recalques previstos sejam

atingidos (sendo menores que em outros mtodos sem o uso de geodrenos).

60

CAPTULO 4 ESTUDO DE CASO ATERRO SOBRE SOLO MOLE EXECUTADO

NA DUPLICAO DA BR-101/PE

4.1 Introduo

Para a implantao de uma rodovia, como em qualquer empreendimento, necessrio um

estudo preliminar das caractersticas do subsolo da regio, havendo uma tendncia natural a

escolher reas onde as condies da natureza e do subsolo so mais favorveis. Com o

crescimento demogrfico, a ocupao de terrenos situados sobre espessas camadas de argilas

moles so cada vez mais comuns. Para as construes sobre argilas moles, necessrio o

emprego de estudos e mtodos que possam prever o comportamento da obra, e com isso,

adotar a melhor soluo na fase de projeto. E para uma previso eficiente necessrio a

associao de critrios de anlises adotados e uma adequada determinao dos parmetros

geotcnicos do solo.

Este captulo apresenta a investigao geotcnica realizada, como tambm discuti os

parmetros adotados no projeto de construo dos aterros sobre solos moles executados na

obra de duplicao da BR-101/PE. A campanha de investigaes geotcnicas consistiu de

ensaios de campo: SPT-T e palheta, como tambm a coleta de amostras para execuo de

ensaios de caracterizao completa, adensamento vertical e Triaxiais UU, e as anlises desses

elementos permitiram estabelecer os parmetros de compressibilidade e de resistncia ao

cisalhamento.

4.2 Localizao da Obra

O Projeto de duplicao da Rodovia BR-101, lote 6, tem seu inicio na Divisa PB/PE e

Igarass, atravessa a vrzea de Goiana entre as estacas 3230 a 3490 com 5200,00m, e

encerrando no entroncamento com a PE-035 que d acesso para a Ilha de Itamarac,

totalizando uma extenso de aproximadamente 42 km (ver Figura 4.1).

61

A vrzea de Goiana possui quatro segmentos com caractersticas geotcnicas do subsolo bem

distintas. O primeiro entre as estacas 3230 a 3320, o segundo entre as estacas 3320 a 3365, o

terceiro entre as estacas 3365 a 3438 e o quarto entre as estacas 3438 a 3490.

Desses quatro segmentos apenas o terceiro no necessitou de soluo especial para

melhoramento do subsolo. Portanto, 3860,0 m (cerca de 74%) da extenso de aterro da vrzea

de Goiana, tiveram a necessidade de adotar soluo especial para as fundaes dos aterros.

O aterro considerado neste estudo est situado na vrzea de Goiana-PE entre as estacas 3320 e

3365, conforme indicado na Figura 4.1.

O municpio de Goiana destaca-se pela intensa atividade aucareira. Atualmente est em

implantao um importante polo industrial.

Figura 4.1. Mapa Localizao da BR-101/PE

Vrzea de Goiana/PE

Km 6,0

62

4.3 Histrico da Obra

Para avaliar a necessidade de execuo de reforo no aterro em estudo, foram realizadas

anlises de estabilidade em condies de operao da rodovia, considerando-se a execuo

total do aterro e as sobrecargas provenientes da ao do trfego nas faixas de rolamento e

acostamento. Tal anlise est representada na figura 4.2.

Verificou-se, atravs das anlises de estabilidade, que o aterro apresentava fatores de

segurana inferiores a 1,0 em condies de operao da rodovia (ver Figura 4.2).

Figura 4.2. Anlise de estabilidade Situao Final (FS = 0,765)

Por este motivo fez-se necessria a interveno, neste trecho, para a execuo de reforo e

melhoria das condies de estabilidade de modo que os fatores de segurana obtidos atendam

aos valores mnimos recomendados pela norma e pela literatura.

De modo a atender a necessidade de estabilizar a fundao, em solo mole, do aterro em

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