Post on 31-Jan-2021
Palestrante:
Universidade Federal do Rio Grande – FURG
Escola de Engenharia
Programa de Pós Graduação em Engenharia Oceânica
Junho de 2020
FURG
Prof. Dr. Diego Fagundes
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Prof. Dr. Diego Fagundes 2
• Problemas geotécnicos relacionados a obras
executadas sobre solos moles;
• Métodos construtivos em aterros sobre solos moles;
• Escolhas de soluções em função das características
do solo local em um caso de obra.
TÓPICOS
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O que são solos moles?
• Solos moles são, em geral, solos argilosos sedimentares tipicamente encontrados na região da costa brasileira;
• Possuem alta compressibilidade e baixa capacidade de carga, sendo inadequados para suportar cargas de aterros;
• Muitas obras de infraestrutura precisam ser executadas nestes solos como: rodovias, portos, aeroportos, canais, encontro de pontes, depósitos e etc.
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O que são solos moles?
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Desafios: Controle de recalques e estabilidade
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Aracaju – Sergipettps://www.facebook.com/fgsgeotecnia/photos/a.11650
04406908505/1165007600241519/?type=3&theater
Presidente Prudente – São Paulohttp://softsoilgroup.com.br/geoenrijecimento-para-
interromper-recalques-em-rodovias/
Desafios: Controle de recalques e estabilidade
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http://softsoilgroup.com.br/geoenrijecimento-para-interromper-recalques-em-rodovias/
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Desafios: Controle de recalques e estabilidade
Navegantes – SCBR-470, trecho de Gaspar a Navegantes
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Desafios: Controle de recalques e estabilidade
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Almeida et al (XXXX) – SEFE YY
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Desafios: Controle de recalques e estabilidade
Rio de Janeiro - RJ
Escola do SESC
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Desafios: Controle de recalques e estabilidade
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Rio de Janeiro - RJ
Vila do Pan
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Desafios: Controle de recalques e estabilidade
Rio Grande - RS
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Desafios: Controle de recalques e estabilidade
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Rio Grande - RS
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Desafios: Controle de recalques e estabilidade
Nantes - FR
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➢Estratigrafia do terreno;
➢Propriedades geotécnicas;
➢Tipo de utilização da área;
➢Prazos construtivos;
➢Custos.
Investigação
de qualidade
Fatores determinantes na escolha da solução
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Metodologias construtivas
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Almeida e Marques (2010)
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Remoção ou substituição do solo mole
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Almeida e Marques (2010)
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Remoção ou substituição do solo mole
Ruptura lateral controlada e abertura de uma cava para
“facilitar” o embutimento
Remoção de argila e execução do dique.
Obs: viável em depósitos pouco extensos e espessuras inferiores a 3-4 m.
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Sobrecarga temporária
Construção do aterro com uma altura de 25% a 30% superior à
altura de projeto (mas ainda inferior à altura crítica da fundação);
A sobrecarga é mantida por um determinado período de tempo
e então removida;
Aceleração dos recalques: o emprego da sobrecarga conduz ao
recalque total em um tempo mais curto;
Gerealmente utilizada em combinação com drenos verticais.
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Exemplo: aceleração com sobrecarga
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at = 17 kN/m3 ; hat = 2 m
Argila mole; OCR = 1;
CR= Cc/(1 + eo) = 0,40;
arg = 14 kN/m3 ; harg = 10 m
cv = 5,0 x 10-8 m2/s (drenagem dupla)
Hat DH
2 m 1,26 m
2 m + 0,5 m 1,50 m
2 m + 1 m 1,72 m
hsob = 0,5 m ou 1 mSobrecarga
temporária
com
submersão
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0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350
Rec
alq
ue
(m)
Tempo (meses)
Hat = 2 m
Hat = 2 m + 0,5 m
Hat = 2m + 1 m
22
Exemplo: aceleração com sobrecarga
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Hat = 2 m t95% = 218 meses
Hat = 2,5 m t95% = 109 meses
Hat = 3 m t95% = 77 meses
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Drenos verticais ou fibroquímicos
Obs: não reduz a magnitude dos recalques
Aceleração de recalques em função do adensamento
radial e vertical combinados
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Drenos verticais ou fibroquímicos
Execução de um aterro de conquista para cravação de drenos
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Drenos verticais ou fibroquímicos
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Exemplo: aceleração com sobrecarga + drenos
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at = 17 kN/m3 ; hat = 2 m
Argila mole; OCR = 1;
CR= Cc/(1 + eo) = 0,40;
arg = 14 kN/m3 ; harg = 10 m
cv = 5,0 x 10-8 m2/s (drenagem dupla)
Hat DH
2 m 1,26 m
2 m + 2 m 2,12 m
hsob = 0,5 m ou 1 mSobrecarga
temporária
* com submersão
ch = 2*cv;
de = 2,0m
s = 1,5
Kh/kh’ = 1,5
Característica dos drenos
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0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110
Re
calq
ue
(m
)
Tempo (meses)
Hat = 2 m (sem drenos)
Hat = 2m + 0,5 m (sem drenos)
Hat = 2 m (com drenos)
Hat = 2m + 0,5 m (com drenos)
28
Exemplo: aceleração com sobrecarga + drenos
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Sem drenos
Hat = 2 m t95% ≈ 218 meses
Hat = 2,5 m t95% ≈ 109 meses
Com drenos
Hat = 2 m t95% ≈ 11 meses
Hat = 2,5 m t95% ≈ 6 meses
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Construção em etapas
∆h1 (t1)
t1
∆h1 (t)
∆h2 (t*)
h1+h2
h1
t
t*
h (espessura de aterro)
Execução da altura total de aterro em duas ou três etapas.
Permite a execução de aterros com altura final superior à altura crítica inicial.Esta solução pode implicar em longos períodos de execução para a obra.
Ganho de Su com o tempo:
Su = C . s´v, onde C = 0,25
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Reforço com bermas laterais
Aumento do FS, pelo aumento do peso na região ativa da cunha
de ruptura, e alongamento das superfícies mais críticas.
Bancadas laterais de menor
altura, empregadas para equilíbrio
e estabilização do aterro principal
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Reforço com bermas laterais
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Prof. Dr. Diego Fagundes 32Prof. Dr. Diego Fagundes
Reforço com Geossintéticos
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Reforço com Geossintéticos
Reforço da basal do aterro com a introdução de
elementos geossintéticos com boa resistência à tração
Geogrelha
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Reforço com Geossintéticos
Reforço da basal do aterro com a introdução de
elementos geossintéticos com boa resistência à tração
Utilização de reforço com geotêxtil tecido para
execução de aterro de conquista
Geotêxtil tecido
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Estabilidade Global: berma e reforço
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Método de Spencer
Reforço de 200 kN/m
Exemplo: analise de
estabilidade de aterro sobre
solo mole sem reforço
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Aterros leves
Material Peso específico (kN/m³)
Poliestireno expandido – EPS (isopor ou similar) 0,30
Tubos de concreto (função do diâmetro e espessura da parede) 4
Pneus picados 6
Argila expandida 10
Serragem 10
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Aterros leves
EPS em aterros sobre solos moles
(Lima e Almeida, 2009)
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Aterros leves
EPS em encontro de ponte sobre solos moles
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Colunas brita ou colunas de granulares
• Su da argila mole > 7,5 kPa
• diâmetro 0,6 a 1 m
• espaçamento 1,5 m a 3 m
• f solo granular 36° a 45°
• Estabilização dos
recalques de 3 a 6 meses
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Vibrosubistituição
Colunas brita ou colunas de granulares
Processo Úmido – “Top Feed“Processo Seco – “Bottom Feed“
Diâmetro da brita: 40 - 70 mm
Colunas mais esbeltas
Diâmetro da brita: 40 - 70 mm
Colunas com maior diâmetro
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Colunas brita ou colunas de granulares
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Colunas granulares encamisadas
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1) Inserção do
geossintético no
tubo metálico
depois deste ter
sido inserido no
solo.
2) Preenchimento
do geossintético
com o material
granular.
3) Preparação para
a returada do
tubo metálico por
vibração.
4) Final do processo. O
tubo metálico foi
retirado (neste
momento a ponta
ponta no fundo é
aberta).
Vibrador
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• Solos muito moles com pouca
capacidade de suporte lateral;
• Prevenir a mistura da argila e o
material da coluna granular.
• Aumento da capacidade de carga
com a inserção do reforço;
• Redução de recalque diferencial
no topo do aterro;
• Aceleração do adensamento;
Colunas granulares encamisadas
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Colunas granulares encamisadas
Coluna granular
CargaNT
Confinamento lateral do solo na coluna encamisada
Solo competente
Geosintético
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• Menor tempo
construtivo final;
• Redução do volumes
de aterro da jazida e
bota-fora;
• Liberação da obra logo
após a conclusão do
aterro;
• Minimiza operações de
manutenção ao longo
da vida útil;
Aterro estruturado ou aterro estaqueado
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Sequência construtiva
Aterro estruturado ou aterro estaqueado
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Perda do contato entre o solo mole e o geossintético
Eficiência = 100% (efeito de arqueamento + efeito de membrana)
Aterro estruturado ou aterro estaqueado
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Jet Grouting – Mistura de solo cimento
Injeção sob pressão e alta velocidade de calda de cimento,
formando colunas com o solo desagregado pela rotação.
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Deep Soil Mixing – Mistura de solo cimento
• Diâmetro de 0,60 a 1,20 m e
comprimento até 25 m;
• Colunas semirrígida, Resistência de
2 ou 3 MPa e baixa permeabilidade.
Comparação com Jet Grouting:
• Baixo refluxo de cimento na injeção;
• Reduzido consumo de cimento;
• Carga das colunas DSM é menor
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Deep Soil Mixing – Mistura de solo cimento
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Aterro Estruturado com colunas de DSM
Ampliação do Aeroporto Salgado Filho – TECA e Lado AR
Porto Alegre / RS – Brasil
Almeida et al (2015) e Assis (2015)
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Aterro Estruturado com colunas de DSM
aterro teste
colunas
exumadas
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colunas
de DSM
geotextil de
proteção
geogrelha
Aterro Estruturado com colunas de DSM
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Estabilização de massa – STABTEC
Estabilização por adição de aglomerantes seco (Dry Mix). A
mistura mecânica feita na condição saturada abaixo do N.A.
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Estabilização de massa – STABTEC
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Outras técnicas de tratamento de solo mole
➢ Précarregmento com vácuo;
➢ Consolidação Profunda Radial – CPR:
bulbos de solo enrrijecidos + geodrenos
➢ Misturas de solo com outros aglomerantes,
exemplo: colunas de cal;
➢ Congelamento do solo;
➢Adensamento por Eletro-osmose
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Caso 1 – Informações do projeto
• Centro de treinamento
da CBF na Barra da
Tijuca – RJ
• 87.000m²: com campo
de futebol, edifícios e
estacionamentos.
• 38 sondagens e 2 ilhas
de investigação (CPTu e
Vane test);
• Coleta de amostra para
ensaios de adensamento
e caracterização.
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Caso 1 – Resultados das sondagens
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
0 500 1000 1500 2000 2500
prof. X qT_Ilha 1
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
0 20 40 60
prof. X fs_Ilha 1
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
0 200 400 600 800 1000
prof. X u1_Ilha 1
prof. X u2_Ilha 1
prof. X u0_Ilha 1
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
SPT 12 - Ilha 1
NSPT
Pro
fun
did
ad
e (
m)
Isoespessuras da
camada de argila mole
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FURG
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Caso 1 – Resultados de CPTu e Vane
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
0 10 20 30 40
Ilha 1_Nkt=15
Ilha 1_Su(proj)_Vane
Su(proj) x Profundidade
Su(proj) ~ 15 kPa
Su(proj) ~ 20 kPa
Su(proj) ~ 20 kPa
Su(proj) ~ 15 kPa
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
0 10 20 30 40
Ilha 1_Nkt=15
Ilha 1_Su_Vane
Su x Profundidade
Su ~ 30 kPa
Su ~ 30 kPa
Su ~ 24 kPa
Su ~ 22 kPaP
rofu
nd
ida
de
(m
)
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
0 500 1000 1500 2000 2500
prof. X qT_Ilha 1
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
0 20 40 60
prof. X fs_Ilha 1
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
0 200 400 600 800 1000
prof. X u1_Ilha 1
prof. X u2_Ilha 1
prof. X u0_Ilha 1
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
SPT 12 - Ilha 1
NSPT
Pro
fun
did
ad
e (
m)
Resultados das Ilhas de investigações geotecnicas
CPTu Vane
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• Espessuras da camada variável: áreas inferiores a 3
m de espessura e áreas com espessuras até 22 m;
• Tipo de obra: aterros no entorno de prédios, campos
de futebol, estacionamentos e etc;
• Valores de Su > 15 kPa;
• Prazo exíguo para execução da obra pequenos:
Estudo de viabilidade executado ≈ 26 meses antes da
previsão de conclusão (02/12 – 04/14)
• Aterros com altura de 1,5 a 2,8 m.
Caso 1 – Interpretação e escolha da solução
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Caso 1 – Interpretação e escolha da solução
Custo:
Substituição de solo: R$ 300/m2
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SOLUÇÃO 1 - Aterros reforçados com bermas sobre drenos verticais
com sobrecarga temporária e construção em etapas
Pré-dimensionamento: drenos espaçados de 1,50 m.
Prazos: Tempo total: 22 meses; Recalque médio estimados 1,50 m.
a) 3 meses para executar aterro de conquista, cravar drenos, instalar colchão
drenante e reforço e altear aterro;
b) cerca de 8 meses para adensamento na etapa 1;
c) 1,5 mês para altear 2a. etapa;
d) cerca de 8 meses para adensamento na etapa 2;
e) 1,5 mês para descarregar sobrecarga;
Custos: Aterros reforçados com bermas sobre drenos verticais com
sobrecarga temporária e construção em etapas: R$ 350/m2 (ref. de 2012).
Caso 1 – Interpretação e escolha da solução
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SOLUÇÃO 2 - Aterros sobre colunas granulares
Pré-dimensionamento: colunas espaçadas de 2,40 m.
de brita tradicionais com diâmetro de 0,90 m
de areia encamisadas com diâmetro de 0,80 m
Prazos: Tempo total de 10 meses; Recalque médio estimados 0,40 m.
a) 4 meses para executar aterro de conquista, cravar colunas, instalar
colchão drenante e altear aterro;
b) cerca de 4,5 meses para adensamento;
c) cerca de 8 meses para adensamento na etapa 1;
d) 1,5 mes para descarregar sobrecarga;
Custos: Aterros sobre colunas de brita convencionais e encamisadas a R$
450/m2 a R$ 550/ m2 (ref. de 2012).
Caso 1 – Interpretação e escolha da solução
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Prof. Dr. Diego Fagundes
FURG
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Comentários finais
• Técnicas construtivas clássicas:
drenos verticais com sobrecarga, reforço com
geogrelha e bermas, aterros construídos em
etapas e aterros de ponta;
• Técnicas construtivas “especiais”: aterros leves e
aterros suportados por colunas: colunas de brita,
colunas granulares encamisadas, colunas de solo
cimento - DSM, aterro estaqueado com capitéis,
entre outros;
• Outras técnicas tratamento menos convencionais.
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Prof. Dr. Diego Fagundes
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dffagundes@furg.br