Revista Fundações Ed.84

Ano 8 | Nº 84 | Setembro de 2017

www.revistafundacoes.com.br ISSN 2178-0668 | R$ 27,00

EXECUÇÃO DE JET GROUTING SE DESTACA NA CONSTRUÇÃO DA LINHA 5 DO METRÔ

Obras de aterros sobre SOLOS MOLES

GEOEXPANDIDO em aplicações geotécnicas

Projeto inovador para a PONTE FERROVIÁRIA AYROSA GALVÃO

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CONSELHO EDITORIAL São Paulo • Paulo José Rocha de Albuquerque • Roberto Kochen • Álvaro Rodrigues dos Santos • George Teles • Paulo César Lodi • José Orlando Avesani Neto • Eraldo L. Pastore • Sussumu Niyama • Fernando Henrique Martins Portelinha Minas Gerais • Sérgio C. Paraíso • Ivan Libanio Vianna • Jean Rodrigo Garcia Pernambuco • Stela Fucale Sukar Bahia • Moacyr Schwab de Souza Menezes • Luis Edmundo Prado de Campos Rio de Janeiro • Bernadete Ragoni Danziger • Paulo Henrique Vieira Dias • Mauricio Ehrlich • Alberto Sayão • Marcio Fernandes Leão Distrito Federal • Gregório Luís Silva Araújo • Renato Pinto da Cunha • Carlos Medeiros Silva • Ennio Marques Palmeira Rio Grande do Sul • Miguel Augusto Zydan Sória • Marcos Strauss Rio Grande do Norte • Osvaldo de Freitas Neto • Carina Maia Lins Costa • Yuri Costa Espírito Santo • Uberescilas Fernandes Polido

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• As seções “Coluna do Conselho”, “Artigo”, “Espaço Aberto”, “Opinião” e “Memória de Cálculo” são seções autorais, ou seja, têm o conteúdo (de texto e fotos) produzido pelos autores, que ao publicarem na revista assumem a responsabilidade sobre a veracidade do que for exposto e o devido crédito às fontes utilizadas.

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COLUNA DO CONSELHO Paulo César Lodi plodi@feb.unesp.br ARTIGO Nicole Pamela da Silva Nascimento nicolenascimentoeng@gmail.com Joaquim Teodoro Romão de Oliveira - jtrdo@uol.com.br ESPAÇO ABERTO Paulo Cesar Almeida Maia - maia@uenf.br José Luiz Ernandes Dias Filho - jlernandes@hotmail.com

EM FOCO Edgard Odebrecht – Geoforma Engenharia www.geoforma.com.br Giancarlo Domingues e Ramon Luis Cavilha – Maccaferri do Brasil www.maccaferri.com.br Joaquim Correia Rodrigues – Engegraut Engenharia www.engegraut.com.br GEOTECNIA AMBIENTAL Paola Bruno Arab - paola.arab@gmail.com

NOTAS SSAB www.ssab.com.br LabGEO da USP (Laboratório de Geoprocessamento da Universidade de São Paulo) www.labgeo.io.usp.br NOTÍCIA Acciona www.acciona.com.br REPORTAGEM Novatecna www.novatecna.com.br

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EDITORIAL ENGENHARIA DE ESTRADAS

Na edição de número 81 fizemos um texto para o “Editorial” que explicava a nova política da Editora Rudder em relação ao envio de arquivos PDFs. Como depois disso ainda surgiram algumas questões a respeito, republicaremos abaixo o comunicado: Desde a criação da revista Fundações & Obras Geotécnicas, a equipe da redação sempre enviou os arquivos PDFs das seções da revista para aqueles que os solicitassem.

Como forma de providenciar o conteúdo aos seus participantes e garantir o acesso por parte de todos que de alguma forma colaboraram para os textos publicados nas edições – seja por meio de entrevistas ou produções autorais – a equipe de redação sempre enviou os arquivos PDFs mediante a solicitação por e-mail, uma vez que a revista até pouco tempo era um veículo exclusivamente impresso, o que exigia a compra do exemplar para acesso ao conteúdo, porém atualmente nós possuímos a versão digital da revista que é aberta gratuitamente para todo o público e está disponível na íntegra na plataforma Issuu: issuu.com/editorarudder.

Mediante esse novo recurso informamos que o envio de arquivos PDFs isolados não será mais realizado pela equipe de redação – nem mesmo em casos de solicitação por e-mail – uma vez que o conteúdo ficará disponível online, de forma gratuita e na íntegra.

Contamos com a compreensão de todos.

O livro “Projeto Geométrico de Rodovias” começou a ser esboçado anos atrás como uma ação dos professores Paulo Segantine, Márcio Oliveira e Carlos Pimenta para colaborar com os estudos dos futuros engenheiros formados pela USP (Universidade de São Paulo). Na época, os docentes se reuniram e criaram uma apostila sobre o tema. O sucesso junto aos alunos foi grande e trouxe a oportunidade de aumentar o escopo da obra, que agora se torna um livro lançado pela Editora Elsevier.

Acesse: www.elsevier.com.br

DA REDAÇÃO

Divulgação Editora Elsevier

REITERANDO A QUESTÃO DO ENVIO DE PDFS

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CENÁRIO ENERGÉTICO A A.T. Kearney, consultoria de gestão de negócios, criou a A.T. Kearney Energy Transition Institute, uma organização não governamental que irá fornecer aos tomadores de decisão de empresas e governos de todo o mundo recomendações estratégicas, baseadas em pesquisas que combinam conhecimento tecnológico com análises de negócios e dados do setor energético.

Acesse: http://www.energy-transition-institute.com

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08 NESTA EDIÇÃO 08

REPORTAGEM Execução de Jet Grouting se destaca na construção da Linha 5 (Lilás) do Metrô de São Paulo

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NOTÍCIA Ponte Ferroviária Ayrosa Galvão tem vão de navegação ampliado

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NOTÍCIA Sistema de lasers é utilizado por empresa espanhola para guiar escavações de túneis

Exigência de titulação acadêmica para contratação de profissionais de mercado: um enorme equívoco

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EM FOCO Obras de aterros sobre solos moles

44 GEOTECNICA

AMBIENTAL Investigação, instrumentação e monitoramento de depósitos de resíduos sólidos urbanos em aterros sanitários

22 ARTIGO

Probabilidade de danos em um conjunto habitacional construído em alvenaria resistente na cidade do Recife

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34 OPINIÃO

SEÇÕES

29 ESPAÇO ABERTO 06 Jogo Rápido Análise crítica de procedimentos de ensaios 07 Coluna do Conselho de durabilidade em 50 Notas geossintéticos

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Jogo Rápido

Por Dellana Wolney

O Laboratório Nacional Aeroespacial da Holanda, juntamente com o Centro Aeroespacial Alemão, o Laboratório Francês Aeroespacial, o Instituto Nacional Aeroespacial da Espanha e o Instituto de Aviação da Polônia se uniram em um projeto chamado “Endless Runway” (pista sem fim). O objetivo é construir o primeiro aeroporto do mundo com uma pista circular.

Baseando-se em pesquisas e estudos foi constatado que este formato permite o aumento de até três vezes o número de pousos e decolagens, comparando-se a um aeroporto convencional. Além disso, a pista circular possibilita que as aeronaves decolem ou aterrissem sempre com condições ideais de vento.

A intenção é que a pista tenha diâmetro de 3,5 km, extensão de 10 km e 140 m de largura. Os pesquisadores que fazem parte do projeto estimam que o primeiro modelo desse tipo de aeroporto funcionará apenas em 2050.

Reaproveitamento A UNESCO (Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura) divulgou em março deste ano o Relatório Mundial das Nações Unidas sobre o Desenvolvimento dos Recursos Hídricos, revelando que 80% das águas residuais doméstica, agrícola e industrial do mundo são despejadas sem nenhum tratamento no meio ambiente.

O estudo ainda aponta o dever dos países em reaproveitarem da melhor forma a água residual, como o esgoto doméstico, objetivando a preservação do meio ambiente e equacionar os problemas de escassez hídrica presentes em diversos países no mundo. De acordo com o estudo, 56% de toda a água doce captada no planeta se torna residual, entretanto, apenas 20% dos efluentes são tratados antes do descarte.

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Casas de concreto Com uma iniciativa simples e inovadora, o arquiteto japonês Kazunori Fujimoto decidiu radicalizar em seus projetos, adotando poucos materiais, sendo o principal deles o concreto. Esquadrias, vidros nas janelas, bem como portas também são utilizadas por ele. A justificativa do uso do concreto como material de destaque é o fato de que as paredes de concreto permitem criar um ambiente interno mais silencioso e confortável, inclusive em espaços amplos.

Outra característica que contribui para a escolha do concreto como protagonista é o tipo de terreno desafiador para projetar e construir casas. Na maioria das vezes, Fujimoto utiliza espaços com desníveis acentuados, o que o leva a se concentrar em projetos com no máximo 100 m² de área construída em espaços muitas vezes estreitos. Suas casas em concreto também têm outra razão de ser como são e é devido ao intenso risco de abalos sísmicos e tsunamis no Japão.

Rfduck / Flickr

Aeroporto com pista circular

Coluna do Conselho

O USO DO GEOXPANDIDO EM APLICAÇÕES GEOTÉCNICAS

Arquivo pessoal

G

> PAULO CÉSAR LODI é engenheiro civil formado pela UNESP (Universidade Estadual Paulista), com mestrado, doutorado e pós-doutorado em geotecnia pela EESC/USP (Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo).

Realizou também pósdoutorado pela UT – Austin (Universidade do Texas) na área de geossintéticos.

Atualmente é professor da área de geotecnia na FEB/UNESP (Faculdade de Engenharia de Bauru) atuando na graduação e pós-graduação. É membro de diversas entidades relacionadas à geotecnia e aos geossintéticos.

Gostaria de enfocar nesse espaço algumas considerações referentes às aplicações de um tipo particular de polímero na geotecnia, o EPS (Poliestireno Expandido). Esse material ficou conhecido comercialmente como “isopor”, mas em aplicações relacionadas aos geossintéticos é conhecido como geoexpandido, do inglês “geofoam”. Esse geossintético, geralmente empregado na forma prismática, possui grande robustez, alta resistência (70 a 250 kPa) e baixa compressibilidade (módulo de elasticidade de 1 a 11 MPa). Além disso, possui massas específicas relativamente baixas (10 a 40 kg/m3) quando comparado a materiais tradicionais (solo, concreto etc).

Em ensaios de laboratório nota-se que existe uma relação direta de sua massa específica com sua resistência, ou seja, quanto maior a massa específica, maior a resistência.

Essas características tornam o material extremamente atraente para aplicações onde se deseja reduzir recalques ou para redução de volume de solo para compactação de aterros, por exemplo. Dentre as diversas aplicações, podem ser elencadas as relacionadas à construção de aterros e/ou estradas sobre solos moles ou com baixa capacidade de suporte, alargamento de rodovias, aterros leves de encontros de pontes/viadutos e de aterros ferroviários, proteção de tubulações, oleodutos, pontões e estruturas enterradas, paisagismo e telhados verdes, estabilização de taludes, diminuição de empuxos em projetos de muros de contenção, assentos/ arquibancadas em estádios e teatros, barragens, aeroportos e pistas para taxiamento em geral, dentre outras. Além disso, o material

possui vantagens como: rapidez na execução de obras, preço acessível comparando-o a outras soluções, facilidade de manuseio, não abriga microorganismos e outros animais, não é quimicamente afetado no contato com o solo e a água pelo fato de ser plástico inerte, não-biodegradável e não dissolvível.

A principal desvantagem relaciona-se ao seu processo de degradação. O polímero EPS é extremamente sensível a vapores de hidrocarbonetos e agentes de intempérie.

Este ponto é importante de se analisar tendo em vista que devido a utilizações relacionadas a viadutos, encontro de pontes ou onde exista tráfego de veículos podem ocorrer vazamentos de combustíveis e estes atingirem o material comprometendo sua função. Dessa forma, o material deve sempre estar protegido em suas aplicações para garantia de sua vida útil. Como suas aplicações geralmente estão relacionadas ao material enterrado ou protegido, os agentes intempéricos tem pouca ação sobre o material. No entanto, durante sua execução, a exposição à radiação solar deve ser a mais breve possível. Dessa forma, o geoexpandido vem se mostrando uma aplicação muito interessante dentro das aplicações geotécnicas nas últimas décadas tendo em vista as diversas vantagens que apresenta. Sugere-se ao leitor interessado que busque mais informações na literatura técnica internacional que conta com diversos trabalhos relacionados ao geoxpandido. No contexto nacional existem alguns trabalhos que tratam do tema enfocando principalmente ensaios de laboratório.

Fundações e Obras Geotécnicas

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Reportagem

Execução de Jet Grouting se destaca na construção da Linha 5 (Lilás) do Metrô de São Paulo Outros métodos de condicionamentos de maciço também foram efetuados em, ao menos, 33 frentes de serviços diferentes por Dellana Wolney

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A Linha 5 (Lilás) do Metrô de São Paulo está em fase de conclusão prevista para o final de 2017. A expectativa é que a operação assistida no subtrecho entre a Estação Adolfo Pinheiros até a Estação Brooklin aconteça brevemente.

No total, a Linha Lilás com as atuais intervenções terá 11,5 km e 11 novas estações (Adolfo Pinheiro, Alto da Boa Vista, Borba Gato, Brooklin, Campo Belo, Eucaliptos, Moema, AACD-Servidor, Hospital São Paulo, Santa Cruz e Chácara Klabin).

Os serviços da extensão da linha foram iniciados em maio de 2011, subdivididos em sete lotes de licitação. De acordo com o Metrô de São Paulo, quando totalmente concluída ela terá 19,9 km, 17 estações e dois pátios de estacionamento e manutenção. Este trecho se integrará com a Linha 1 – Azul, na Estação Santa Cruz, com a Linha 2 – Verde, na Estação

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Chácara Klabin e com a futura Linha 17 – Ouro, na Estação Campo Belo. É prevista uma demanda de 780 mil passageiros por dia, o que consequentemente impulsionará o desenvolvimento das regiões ao longo de seu curso, proporcionará também acesso mais fácil aos complexos hospitalares existentes na região, bem como aos centros especializados de tratamentos.

Diversas soluções foram adotadas para a viabilização das obras da Linha 5. Na escavação dos túneis, os destaques foram as três tuneladoras EPB (Earth Pressure Balance Shields).

No Lote 3 a extensão do túnel foi de 5,1 km, totalmente escavado por duas tuneladoras de 6,9 m de diâmetro (túnel singelo). O Lote 7 que compreende uma extensão de 5,7 km foi escavado por uma tuneladora EPB de 10,6 m de diâmetro, que corresponde ao túnel duplo.

Projeto executivo da Linha 5 / Metrô SP

Ilustração esquemática da Linha 5 em construção

O engenheiro da empresa Novatecna Consolidações e Construções S.A, Akira Koshima salienta que as estações em túneis, bem como o túnel duplo do Lote 1 e o túnel de estacionamento do Parque das Bicicletas foram escavados pelo método convencional (mineiro), por meio de condicionamento/tratamento do maciço, escavação mecanizada, cambota e concreto projetado. “Os túneis de acesso às estações e dos poços VSE para os túneis de via também foram escavados por este método, denominado convencional.

Entre as 11 novas estações somente três foram escavadas em túneis (Hospital São Paulo, Santa Cruz e Chácara Klabin) e o restante escavada a céu aberto”.

Koshima ainda explica que a solução típica para a contenção lateral das grandes e profundas valas das estações era em parede diafragma associada às diversas linhas de tirante longo e provisório. Somente duas estações, Adolfo Pinheiros e Brooklin utilizaram a solução de cinco poços secantes de grandes dimensões para evitar os tirantes, inspirada no sucesso da concepção de projeto e de obra adotada na Linha 4 – Amarela do Metrô de São Paulo.

JET GROUTING A técnica de Jet Grouting também teve uma notável contribuição nas obras civis da Linha 5, bem como outros métodos de condicionamentos de maciço que ocorreram em, ao menos, 33 frentes de serviços diferentes, exclusivamente executadas pela NOVATECNA, entre os anos de 2011 a 2017, exceto nas obras do Lote 4. De um modo geral, as principais aplicações do Jet Grouting foram de forma horizontal pela frente de escavação dos túneis, dos poços e das paredes das estações. Nos locais em que o acesso era possível pela superfície executou-se o Jet Grouting vertical ou inclinado.

Koshima descreve alguns dos trabalhos típicos executados como: o tratamento dos maciços de emboque e desemboque das estações em vala e dos poços para o início e chegada de escavação do túnel com o EPB; o tratamento de calota e pé direito dos túneis de acesso, das estações e dos túneis de via e de AMV (Aparelho de Mudança de Vias) e de estacionamento; tratamento da região do pé direito em meia seção do túnel caverna da estação do hospital São Paulo em substituição ao arco invertido provisório, calota e bancada, visando o ganho de prazo de construção que não

poderia comprometer o cronograma de arraste da tuneladora por dentro desta estação.

O tratamento de juntas de vedação entre lamelas das paredes diafragmas e complementação de lamelas das paredes diafragmas também foram feitas, juntamente com o tratamento de solos moles aluvionares e turfosos de fundação sob duas galerias antigas para passagem do EPB de 10,6 m de diâmetro com cobertura de 4,5 m e o tratamento de solo areno-argiloso saturado do Sedimento Terciário de São Paulo para aprofundamento de vala junto à estação Santa Cruz e o colégio Arquidiocesano e, tratamento de dois túneis de acesso rente ao fundo da laje da estação em operação.

Por fim, foi feito o tratamento de solo areno-argiloso saturado do Sedimento Terciário de São Paulo, ao longo da Avenida Ibirapuera no sentido bairro, Túnel VSE Rouxinol e Túnel de Pedestre na Imarés. Justifica-se os procedimentos executivos cuidadosos adotados nestes dois serviços especiais de Jet Grouting, devido aos serviços próximos a duas adutoras muito antigas de ferro fundido de 1 m de diâmetro, modulação típica de 6 m, conectados entre si por ponta e bolsa e rejuntados com Fundações e Obras Geotécnicas

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Reportagem

ALTERNATIVAS

Projeto executivo da Linha 5 / Metrô SP

Na fase de detalhamento do projeto executivo, o engenheiro da Novatecna Consolidações e Construções S.A, José Ricardo Lopes afirma que foram feitas investigações complementares como a inspeção in loco das duas galerias antigas no trecho de interesse e investigações geotécnicas complementares, como sondagens geotécnicas e ensaios de dosagem e análise química do solo turfoso.

“Após análise e discussão dos dados, em consenso com as empresas envolvidas, tomou-se a decisão de previamente reforçar as duas galerias internamente, ao mesmo tempo detalhar uma solução de tratamento que pudesse depender menos da reação insatisfatória do cimento com a turfa que se apresentou”, acrescenta.

Estivas formadas por leques de enfilagem autoperfurante pelos poços auxiliares foram adotadas durante a obra. “Houve a necessidade de adequar a solução para enfilagens tubulares injetadas autoperfurantes que seriam executadas a partir de dois poços auxiliares. Nesta técnica de tratamento, os tubos metálicos ficam envoltos em um pequeno bulbo de calda de cimento (uso de técnica de Jet Grouting a baixa pressão) para formar uma ‘estiva de proteção’ à passagem do shield sob as galerias”, descreve o engenheiro Akira Koshima.

Segundo ele, as enfilagens foram executadas na camada de argila orgânica turfosa perfazendo uma espessura de tratamento de 1,85 m. Foram executados seis leques alternados ao todo, sendo três leques de cada poço.

As enfilagens autoperfurantes eram compostas de tubo de aço de parede espessa, schedulle 160, diâmetro de 4”, com ferramenta de corte (tricone) perdida com três orifícios jateadores para limpeza do furo e jateamento de

Perfil geológico – seção típica: 2Tf – turfa; 2Ar1 – areia fina aluvionar; 4Ag3 – argila dura terciário e 4Ar1 – areia fina terciário

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calda de cimento para formação do bulbo de injeção.

O espaço confinado e pequeno do poço, a característica do equipamento e a geometria do tratamento, determinaram um comprimento típico para a haste de 1,15 m. Essa manobra de haste contínua acarretou maior morosidade ao trabalho, além de uma preparação de roscas macho e fêmea nas extremidades de cada segmento para perfuração de 15 m.

Arquivo Novatecna

chumbo. No caso do Túnel VSE Rouxinol o tratamento do maciço foi feito com Jet Grouting vertical e inclinado e no Túnel de Pedestre na Imarés o tratamento foi feito com Jet Grouting horizontal.

Execução da enfilagem autoperfurante a partir do poço

DESAFIOS Após a análise das perfurações/ injeções iniciais foram adotados procedimentos para execução do trabalho: acompanhamento e controle do posicionamento das perfurações, como forma de reduzir qualquer deslocamento da perfuratriz; verificação do posicionamento do tubo aproximadamente a cada 4,5 m perfurados e obtenção da curva de deflexão dos tubos schedule 160, ø 4”, cujo peso por metro linear era de 33,5 kg, imerso em material turfoso.

No final dos 15 m constatava uma flexão de cerca de 0,06 m de desvio

Arquivo Novatecna fotos: Projeto executivo da Linha 5 / Metrô SP

Vista tridimensional do comportamento das perfurações (esquemas 3D)

(0,4%). Baseada nestas informações obtidas por meio de ensaios in situ e verificações tridimensionais das perfurações foi adotada uma compensação de 2% para inclinação inicial do furo. Por fim, a pressão máxima de bombeamento de calda de cimento (pressão de trabalho) ficou na faixa de 40,0 kgf/cm², suficiente para a limpeza da perfuração e formação do bulbo pretendido (superior a 0,20 m) para a enfilagem de bulbo contínuo.

Para o monitoramento das galerias pluviais dos córregos Uberaba e Paraguai foram instaladas cinco seções de tassômetros, em planta, com sete instrumentos cada uma. Estes

Planta de locação da instrumentação

Seção 03: seção transversal da instrumentação

Seção 03: distância da instrumentação x frente de escavação

Seção 03: deslocamento x distância dos instrumentos Fundações e Obras Geotécnicas

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Fotos: Arquivo Novatecna

Reportagem

Detalhes dos túneis

foram instalados ortogonalmente às galerias de drenagem. A localização das seções bem como a identificação de cada instrumento é apresentada nas fotos 5 e 6. O destaque é a seção instrumentada 03.

Nas fotos 7 e 8 (leitura x distância de cada instrumento em relação à frente de escavação do EPB) está representada a variação de deslocamento (total e máxima) da ordem de 7,5 mm, após cerca de um diâmetro (12 m) da passagem cuidadosa do shield sob as galerias. “Foi registrado uma subida máxima dos instrumentos inferior a 2,5 mm e o recalque máximo foi de 5 mm durante a passagem sob as galerias”, ressalta Lopes.

O desemboque do EPB no VCA (Vala a Céu Aberto) Estacionamento de Trens ocorreu no dia 5 de dezembro 12

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Principais tipos de tratamentos/condicionamentos adotados na Linha 5: • CCPH ou JGH no contorno do perímetro da escavação; • ETI (Enfilagem Tubular Injetada) no contorno da escavação; • EBC (Enfilagem de Bulbo Contínuo) no contorno da escavação; • Pregagens de frente com fibra de vidro; • Colunas inclinadas de apoio de cambota para escavação do arco invertido; • DHP (Drenos Horizontais Profundos) com e sem selo de vedação; • PBS (Poços Profundos com Bombas Submersíveis); • Ponteiras a vácuo.

Trabalhos executados pela Novatecna

de 2014. O desafio de passar com o EPB de 10,6 m sob duas galerias de drenagem antigas em fundação direta em solo aluvionar orgânico argiloso com turfa muito mole com 4,5 m de

recobrimento feitos com tratamento e reforço de enfilagem autoperfurante injetada foi um sucesso. Pode-se destacar que os deslocamentos medidos sob e sobre as galerias, tanto na fase de

implantação dos leques de enfilagens autoperfurantes injetados, quanto na passagem do shield, permite considerar a solução escolhida e executada como muito adequada.

Notícia

Ponte Ferroviária Ayrosa Galvão tem vão de navegação ampliado O projeto inovador substituiu parte da estrutura de concreto por uma estrutura metálica em treliça, aumentando o vão de navegação de 35 m para 104,75 m por Dellana Wolney

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No mês de junho de 2016 foi concluída a ampliação do vão de navegação da Ponte Ferroviária Ayrosa Galvão sobre o rio Tietê, na região dos municípios de Pederneiras (SP) e Jaú (SP).

A obra do Departamento Hidroviário do Estado de São Paulo fez parte do pacote de projetos do Governo de São Paulo para modernizar e ampliar a navegação da Hidrovia Tietê-Paraná.

De 62 milhões de reais consistia basicamente em substituir uma estrutura de concreto localizada entre os pilares A16 e A19, ou seja, pilar A17, pilar A18 e tabuleiro, por uma ponte metálica em treliça, incrementando-se assim o vão de navegação que era de 35 m para 104,75 m e possibilitando o tráfego de composições de até quatro barcaças sem o desmembramento das chatas.

O projeto de engenharia da empresa Fares & Associados Engenharia, executado pelo

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Fundações e Obras Geotécnicas

Consórcio TIISA D P BARROS, levou em consideração que a Hidrovia Tietê-Paraná tem apresentado significativas taxas anuais de crescimento de carga, por isso os vãos estreitos entre os pilares da ponte já estavam colocando em risco as atividades de navegação e tráfego dos trens.

Considerada ousada, a intervenção foi feita em um curto espaço de tempo, o que configurou um grande desafio para a equipe de engenharia envolvida na obra. “O primeiro obstáculo foi o tempo de interdição, porque tínhamos que deixar toda a estrutura pronta, com dormente, trilho etc., e executar o seu deslocamento em 16 horas, contando com a etapa de implosão e reduzindo o máximo possível do impacto sobre o sistema ferroviário”, revela o engenheiro e diretor-presidente

da Fares & Associados Engenharia, Fares Eduardo Assali.

DECISÃO ASSERTIVA

Canteiro de obras

Fotos: Arquivo Fares e Associados Engenharia

Por ser uma obra de alto risco, todos os cuidados foram tomados, principalmente no momento da implosão da estrutura aporticada, visto que se trata de uma obra antiga, cujo projeto original não estava disponível para consulta. A ponte metálica nova no momento da implosão estava localizada a aproximadamente 6 m ao lado da estrutura de concreto a ser implodida, sendo a interferência mais crítica, além da região dos pilares A16 e A19 remanescente da atual ponte.

Antes da implosão foram executados dois dolphins (estrutura portuária) e dois pilares auxiliares (pro-

Ponte Ferroviária Ayrosa Galvão

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Notícia

Detalhes da obra

DESCRIÇÃO DAS OBRAS: • Execução de estrutura metálica para a ponte; Um dos dolphis construídos

visórios) que serviram para abrigar a estrutura. Após esta etapa foi feita a montagem do novo vão, a escavação do leito do rio para receber o vão da ponte a ser demolido, a furação do concreto para o posicionamento dos explosivos, remoção dos trilhos, instalação da tela de proteção de lançamento de fragmentos e então a implosão e o deslocamento do novo vão que interditou o tráfego por 16 horas.

Desta forma, a melhor alternativa, baseando-se em aspectos de segurança e integridade da estrutura remanescente, foi a implosão com tombamento controlado em sentido contrário à 16

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• Demolição de estrutura de concreto existente com técnica de implosão controlada; • Escavação subaquática de material solto ou solo mole; • Aplicação de concreto estrutural; • Execução de estaca raiz em rocha sobre lâmina d’água.

MATERIAIS UTILIZADOS NAS OBRAS: Estrutura Metálica Ponte Principal: 897 toneladas; Estrutura Metálica Ponte Auxiliar: 166 toneladas; Camisa Metálica e Tubo Guia: 245 toneladas; Aço: 346 toneladas; Concreto: 4.760 m³; Estaca Raiz em Rocha: 688 m; Trilhos: 26 toneladas; Escavação Subaquática: 25.039 m³.

ponte metálica, que no momento estava totalmente concluída e devidamente protegida.

Outros tipos de estruturas foram cogitados para esta obra além da metálica, como Balanço Sucessivo e Obra Estaiada, porém a conclusão é que a estrutura metálica neste caso específico teria menor custo e o seu peso também seria inferior em relação às alternativas anteriores. “Se fosse executada qualquer outra estrutura mais pesada (concreto ou estaiada, por exemplo), seria necessário fazer o reforço das fundações e dos pilares, o que oneraria muito a obra”, explica Fares Assali.

Ele acrescenta que de todas as características, a mais relevante é a rapidez de execução da estrutura metálica, visto que a sua modulação é mais simples. “Se a estrutura fosse feita de concreto, levaríamos o triplo do tempo e teríamos que demolir estruturas e interditar a pista. A estrutura empregada foi completamente montada fora e depois deslocada ao local permanente.

A estrutura metálica, de uma maneira geral é mais cara que a estrutura de concreto, mas nessas condições ela foi a mais favorável”, analisa.

O concreto foi um dos itens mais relevantes nesta obra, sendo vastamente utilizado nas fundações e nos dolphins; nas camisas de reforço dos pilares remanescentes, assim como na construção dos pilares provisórios e do píer para a montagem da estrutura metálica. O volume total de concreto consumido foi de 4.760 m³.

Nesta obra, também foram empregados estacões com chapas metálicas que desciam até encontrar uma rocha.

Para que houvesse uma ligação entre o estacão e a rocha foram pinadas estacas raízes. Fares Assali conta que esta

ligação possui extrema importância, pois sem ela o estacão correria risco de deslocamento.

Com o êxito do projeto a um custo considerado relativamente baixo para estes modelos de obras, o DNIT e o Governo de São Paulo continuam investindo em intervenções semelhantes em outras pontes ferroviárias e rodoviárias que cruzam a Hidrovia Tietê-Paraná. A finalidade é melhorar o tráfego das embarcações e permitir o transporte de um volume maior de cargas, a um custo mais baixo.

RESULTADOS POSITIVOS Para o planejamento, instalação do canteiro e a construção de obras auxiliares foram necessários 30 meses e 80% deste tempo foi despendido em obras auxiliares, que envolveram o canteiro, píer e o viaduto sobre a ferrovia, objetivando que equipamentos e materiais pudessem transpô-la sem atrapalhar o tráfego de trens.

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Notícia

Sistema de lasers é utilizado por empresa espanhola para guiar escavações de túneis Com peso e tamanho versáteis, o equipamento permite ao operador ter sempre uma referência visual na frente de trabalho, possibilitando o ajuste da seção de escavação em avanços sucessivos por Dellana Wolney

A

A empresa espanhola Acciona apresentou durante um painel de novas tecnologias na “Semana de Engenharia”, em Madrid, Espanha, um novo sistema para a construção de túneis guiados a laser, que aumenta em 60% a precisão durante o processo de escavação e representa de maneira georreferenciada, qualquer seção ou imagem na área de trabalho do túnel, possibilitando simular elementos exclusivos, como seção de escavação, seção de sustentação, planos de tiro, malhas parafusos e treliças de posição.

De acordo com a vice-diretora de mídia do Departamento de Inovação Tecnológica da Acciona Construcción (Madrid), María Pilar Górriz, a principal função da solução é reduzir o desvio existente entre a seção do projeto e a seção de escavação real, diminuindo os custos adicionais associados com o excesso de con-

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Fundações e Obras Geotécnicas

creto utilizado e o tempo adicional gasto em máquinas e mão de obra.

Além de ser um equipamento de ponta, o seu manuseio é relativamente fácil, pois o peso é de aproximadamente 75 kg em dimensões de 550 x 450 x 700 mm, o que permite que os próprios funcionários da obra o utilizem sem exigir nenhuma formação técnica adicional. A operação é automática, excluindo a necessidade de profissionais dentro do túnel.

Górriz explica que o processo de funcionamento compreende as seguintes etapas: nivelamento do plano horizontal de forma automática, posicionamento que considera a referência topográfica dos prismas instalados anteriormente no túnel para saber em qual posição a equipe se encontra e o georreferenciamento.

Na etapa de georreferenciamento, uma vez conhecida a posição da equipe, com o

COMPOSIÇÃO O módulo de laser é um dispositivo de 10 W de potência máxima, que pode ser ajustada. Devido ao poder do dispositivo é necessário estabelecer um perímetro de segurança de 1,5 m à frente do equipamento de projeção. “O instrumento só pode ser operado a partir de um computador externo, em que as seções do projeto são armazenadas, o que impede acidentes provenientes de manipulação”, acrescenta Górriz.

O equipamento de projeção possui alguns componentes principais como sistema mecânico: apoio, prendedores e acessórios; sistema eletromecânico; sistema de resfriamento; sistema de posicionamento topográfico (estação total); sistema de projeção a laser e computador externo, contendo um projeto de banco de dados com seções ligadas por cabo de rede.

Ele ainda possui proteção IP54 para o trabalho em condições sub-

Jeremy Segrott / Flickr

telêmetro da estação total, é possível calcular a distância média na frente da escavação para saber em que ponto quilométrico será realizado a projeção. A última fase é a triagem e proteção, que também considera a posição e a distância para que a máquina procure em sua base de dados os parâmetros teóricos de escavação, associados ao ponto quilométrico, e o projete a laser na frente da escavação.

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Kecko / Flickr

Notícia

terrâneas contra poeira, água e impactos; tem um excelente ângulo de trabalho entre 30-150 m na frente da escavação; opera com conexão elétrica monofásica de 230 V ou trifásica de 400 V e tem luzes para melhor visualização no túnel.

Podendo ser empregado na construção de túneis pelos métodos convencionais, o sistema opera independentemente do tipo de processo de perfuração (explosivos, tosquiador ou martelos). Sua principal vantagem é ser capaz de projetar em tempo real a linha contínua, persistentemente, sem erros geométricos, uma seção na frente de trabalho, independen20

Fundações e Obras Geotécnicas

temente da distância, ângulo de projeção e superfície do solo sobre o qual acontece a escavação. Isto faz com que o operador da máquina sempre tenha uma referência visual na frente de trabalho, permitindo o ajuste da seção de escavação em avanços sucessivos.

“Projetamos o sistema para atender todas as especificações técnicas para o seu trabalho em túneis em termos de tempo, distância, produção, operação, precisão e segurança, e a única limitação existente é a derivada da própria projeção do feixe de laser sobre um plano de trabalho para traçar condições únicas, como

longas distâncias, pistas e/ou curvas.

No entanto, esta limitação pode ser solucionada facilmente mudando a posição do equipamento no túnel para que ele se adapte às condições de cada terreno”, informa a vice-diretora de mídia, María Pilar Górriz.

DESENVOLVIMENTO A aceitação desta tecnologia na Espanha, embora o sistema ainda esteja em testes, tem tido sucesso. Górriz diz que o desenvolvimento começou a partir de um pedido específico de uma das unidades de negócios especializada na construção de túneis da Acciona, já que os desvios na seção de

túneis era um dos maiores problemas encontrados historicamente.

“Já que há interesse em várias obras internacionais (Canadá, Chile e Portugal) esperamos estar em uma posição para usar esta tecnologia em qualquer trabalho a partir de 2018”, comenta Górriz ainda revelando que o Brasil é um dos mercados mais estratégicos para a Acciona, pois tem apostado alto em novas tecnologias, por isso o objetivo é estar em posição de implantar esta tecnologia nas próximas obras da empresa no País.

Durante o desenvolvimento do sistema houve diferentes testes de campo ainda no estágio de protótipo em obras como a do túnel Pedralba (Espanha), no Metrô do Chile e, finalmente no

Olesa Túnel (Espanha), em novembro de 2016. Em setembro de 2017 acontecerá a primeira implementação do sistema em condições de serviço real no túnel de Padornelo (Espanha). “A partir desta obra esperamos analisar a rentabilidade que o sistema pode oferecer às nossas obras e começar com a fabricação de novos equipamentos para novos negócios”, enfatiza.

Embora os testes no Túnel de Olesa não tenham sido conduzidos sob critérios de produção, para não interferir nos trabalhos em andamento na obra, eles foram capazes de verificar de forma satisfatória as exigências impostas ao sistema, em termos de operacionalidade e precisão na seção de projeção na frente do túnel.

Artigo

PROBABILIDADE DE DANOS EM UM CONJUNTO HABITACIONAL CONSTRUÍDO EM ALVENARIA RESISTENTE NA CIDADE DO RECIFE RESUMO Engª Nicole Pamela da Silva Nascimento Engenheira civil, Recife (PE). Bacharel em UNICAP (Engenharia Civil na Universidade Católica de Pernambuco) nicolenascimentoeng@ gmail.com Dr. Joaquim Teodoro Romão de Oliveira Recife (PE). Docente do curso de engenharia civil na UNICAP (Engenharia Civil na Universidade Católica de Pernambuco) jtrdo@uol.com.br

O estudo da probabilidade de danos em edifícios construídos em alvenaria resistente foi desenvolvido em virtude desse tema ser um problema de âmbito nacional. Há apenas na Região Metropolitana do Recife (PE) 6.000 edifícios que apresentam danos, sendo eles estéticos, funcionais ou estruturais. Essas construções possuíam até quatro pavimentos, assemelhando-se a uma grande caixa apoiada no terreno. Nelas, as paredes são os elementos resistentes e foram empregados blocos destinados à vedação, utilizando-os, no entanto, com finalidade estrutural. Foi estimada a probabilidade de danos por meio de recalque diferencial nos prédioscaixão, com terreno submetido à diversas contaminações, posteriormente comparando essa metodologia com edificações que já tiveram seus recalques monitorados.

Palavras-chave: Fundações; Alvenaria resistente; Confiabilidade; Probabilidade de danos; Recalque diferencial.

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Fundações e Obras Geotécnicas

INTRODUÇÃO 1.1 SISTEMAS CONSTRUTIVOS EM ALVENARIA A alvenaria surgiu, como sistema construtivo empírico há milhares de anos, e foi concebida de forma primitiva através do empilhamento de fragmentos de rochas, evoluindo depois para elevações de pedra cantaria, tijolos de argila prensados e blocos de concreto. À medida que a civilização evoluiu, elas passaram de estruturas pesadas, rígidas e espessas para os atuais painéis esbeltos, com componentes desenvolvidos tecnologicamente, de características leves, resistentes, duráveis e de baixo custo, através dos blocos vazados e de materiais de menor peso, de acordo com Prata et al. (2012).

Há dois tipos de sistemas estruturais: alvenaria de vedação, desenvolvida para suportar apenas seu próprio peso e a alvenaria estrutural, um sistema construtivo usado com função estrutural, sendo dimensionada por procedimentos racionais de cálculo para suportar cargas além de seu peso próprio.

1.2 HISTÓRICO DAS EDIFICAÇÕES DE ALVENARIA RESISTENTE NA RMR O sistema construtivo conhecido regionalmente como “EdifíciosCaixão” foi largamente utilizado a partir da década de 1970 na grande Recife para a construção de habitações populares, sendo fomentado por políticas de aplicação de recursos oriundos do FGTS (Fundo de Garantia por Tempo de Serviço) e das cadernetas de poupanças (OLIVEIRA et al., 2006). Oliveira et al. (2012) afirmam que nessa década passaram a ser construídos edifícios sem fundamentação tecnológica e normas técnicas pertinentes, uma vez que só a partir de 1989 elas foram implantadas no Brasil (NBR 10.837/89), substituída pela NBR 15.961 – 1, 2 (ABNT, 2011). Essas construções possuíam até quatro pavimentos, assemelhando-se a uma grande caixa apoiada no terreno. Nelas, as paredes são os elementos resistentes e foram empregados blocos destinados à vedação, utilizando-os com finalidade estrutural, porém não apresentavam os requisitos de desempenho necessários para serem usados como tais, acarretando o aparecimento de uma série de patologias e acidentes.

Oliveira (2012) destaca que um número expressivo desses imóveis está em pleno uso há várias décadas e em decorrência dessa técnica foram construídos aproximadamente seis mil edifícios apenas na RMR (Região Metropolitana do Recife). No entanto, esta não é uma situação isolada da área, pois esse tipo de edificação foi

construído em diversas outras regiões do Brasil, configurando-se como um problema nacional.

1.3 CARACTERÍSTICAS DA PLANÍCIE DO RECIFE Oliveira et al. (2012) afirmam que a Planície do Recife foi formada por diversos eventos geodinâmicos, sendo o mais importante as sucessivas transgressões e regressões do nível do mar, colaborando para a criação de um ambiente agressivo e com uma diversidade de materiais geotécnicos no subsolo.

Apenas 40% dos esgotos urbanos são coletados, e só 15% tratados, gerando infiltração das águas servidas diretamente no subsolo, contribuindo para a degradação dos embasamentos de fundação dos “prédios-caixão” por agentes físico-químicos, ocasionando problemas construtivos nessas edificações (OLIVEIRA, 2012).

número de edifícios se encontrarem interditados por não oferecerem condições de segurança a seus usuários, conforme Oliveira et al. (2012). Os autores ainda ressaltam que existem na RMR cerca de 6.000 prédios tipo caixão, todos eles com faixas de risco variadas que exigem algum tipo de intervenção. Tais construções abrigam cerca de 250.000 pessoas, ou seja, aproximadamente 10% da população.

As inspeções periciais realizadas após os colapsos nestes edifícios apontaram como causa das tragédias as rupturas bruscas por esmagamento das alvenarias de embasamento (OLIVEIRA, 2012). A Figura 1 mostra a fundação e embasamento típicos dessas construções.

1.4 CENÁRIO DOS DESABAMENTOS NA RMR Alguns casos de edifícios construídos em alvenaria resistente que colapsaram deixaram marcas significativas no meio técnico e na sociedade recifense com destaque maior para a perda de vidas humanas. Embora o primeiro acidente tenha acontecido em 1990, os casos mais conhecidos são os dos Edifícios Aquarela, Serrambi, Éricka e Ijuí, que desabaram entre 1997 e 2001. Até o momento foram registrados 12 casos de desabamentos, ocasionando 11 vítimas e muitos feridos, além de um grande

Figura 01 – Detalhamento da fundação e da alvenaria de embasamento (Adaptado OLIVEIRA et al., 2006)

1.5 PROCEDIMENTOS ADOTADOS Foi criada uma Lei Municipal nº 17.184/2006, em vigor na cidade do Recife, que proíbe o uso desta técnica construtiva, em virtude dos acidentes ocorridos e do grande número das manifestações patológicas constatadas. As novas edificações desse porte passaram a ser construídas com a técnica de alvenaria estrutural racionalizada, obedecendo Fundações e Obras Geotécnicas

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às Normas em padrões internacionais, segundo Oliveira et al. (2006).

A lei determina que, se forem constatados problemas na edificação que comprometam suas condições de estabilidade e segurança, a correção deverá ser feita imediatamente, sob responsabilidade do construtor, seja ele o poder público ou empresas privadas, salienta Pires Sobrinho (2009).

Silva e Furtado (2012) descreveram as características dos levantamentos e estudos do ITEP (Instituto de Tecnologia de Pernambuco) e da Caixa Econômica Federal nos edifícios que apresentaram riscos e insegurança estrutural. A metodologia empregada buscou avaliar os fatores que contribuem mais fortemente para diminuir os níveis de segurança estrutural das edificações e que pudessem ser investigados sem causar maiores danos aos edifícios e nem transtornos aos seus habitantes.

1.6 SEGURANÇA ESTRUTURAL Para Hachich et al. (2012) não há como evoluir no estabelecimento de critérios de projeto relacionados à segurança, sejam ele em termos de coeficientes de segurança globais, parciais, coeficientes de ponderação, índices de segurança ou probabilidade de ruína, senão através de modelos probabilísticos, pois a variabilidade e a incerteza constituem a base da questão da segurança e, certamente, estão no futuro da maioria das normas. Uma estrutura é considerada segura quando puder suportar as ações que vierem a solicitá-la durante a sua vida útil sem ser impedida, quer permanente, quer temporariamente, 24

Fundações e Obras Geotécnicas

de desempenhar as funções para as quais foi concebida.

1.7 CONFIABILIDADE Conceitos de confiabilidade já são amplamente empregados em outras engenharias, e a sua aplicação na engenharia civil tem colaborado para elaborar projetos com nível de segurança adequado e grau de risco conhecido.

No contexto atual da engenharia geotécnica brasileira o uso dessas ferramentas estatísticas vem aumentando gradativamente, incentivado por renomados pesquisadores em cursos de pós-graduação e por normas técnicas nacionais e estrangeiras.

Cintra e Aoki (2010) afirmam que atualmente é preferível o conceito mais abrangente de segurança, com a inclusão da análise de confiabilidade. Na engenharia de fundações é exigida a verificação contra deslocamentos excessivos, ou seja, a “segurança contra recalques”, afirmam Hachich et al. (2012).

1.8 RECALQUES De acordo com Burland e Wroth (1974), citado por Oliveira (2012), pode-se definir recalque absoluto como sendo o deslocamento vertical descendente de um ponto discreto da

fundação. E o recalque diferencial como sendo a diferença entre os recalques absolutos de dois diferentes pontos. A distorção angular se dá pela diferença entre recalques, dividida pelo tamanho do vão considerado.

Há na literatura vários critérios para avaliar a possibilidade do aparecimento de danos a partir da medição de recalques e distorções angulares.

Poulos (2009) cita e recomenda o critério proposto por Zhang e NG (2005), que faz distinção entre valores intolerável e tolerável limite, correspondendo respectivamente ao ELU (Estado Limite Último) e de ELS (Estado Limite de Serviço). Os autores trabalharam com um banco de dados de mais de 500 obras de fundações de pontes e edifícios que apresentaram recalque e/ou distorção angular e utilizaram conceitos de probabilidade e confiabilidade para formularem sua proposta, asseguram Oliveira et al. (2012). A Tabela 1 apresenta um resumo desse critério, para o caso de fundação superficial de edifícios.

1.9 MONITORAMENTO DE RECALQUES Danziger et al. (1995), citados por Alves (2006), comentaram que a prá-

Tabela 1 – Critérios para avaliação de recalque e distorção angular tolerável limite e intolerável [ZHANG e NG, (2005)] Estatística Recalque intolerável observado (mm) Recalque tolerável limite (mm) Distorção angular intolerável observada Distorção angular tolerável limite (1/667) a (1/222)

Valores Médios

Desvio-padrão

Faixa

399

323

76 a 722

129

72

57 a 201

0,0119 (1/84)

0,0138 (1/72)

0 a 0,0257 (1/39)

0,0030 (1/333)

0,0015 (1/667)

0,0015 a 0,0045

18,77

6,44

1,00

tica brasileira do controle de recalques em estruturas só é feita, geralmente, quando são constatados problemas na edificação ou quando há a realização de escavações próximas. No entanto, a bibliografia atual mostra que o perfil da engenharia brasileira começou a mudar e já existem várias pesquisas em que são feitos monitoramentos de recalques. Vale destacar que, na cidade do Recife, tem sido prática comum o controle de recalques nos edifícios.

Esse tipo de monitoramento permite traçar perfis de parâmetros importantes, como as distorções angulares, além de servir como banco de dados para outras obras, afirma Alves (2006).

No caso específico de edificações em alvenaria estrutural é muito importante a influência da estrutura de fundação sobre as quais essas edificações de apoiam, pois sendo a alvenaria um processo construtivo cujo princípio básico é o não aparecimento de tensões de tração, ou pelo menos a manutenção delas em nível baixo, em seus componentes, o surgimento de recalques diferenciais produzirá essas tensões. Daí a importância de se fazer um estudo da influência dos recalques, destaca Alves (2006).

1.10 ÍNDICE DE CONFIABILIDADE E PROBABILIDADE DE OCORRÊNCIA DE DANOS

ELPLA. Oliveira (2012) adaptou essa metodologia para estimar a probabilidade de ocorrência de danos causados por recalque diferencial.

Por definição, o índice de confiabilidade é inversamente proporcional ao coeficiente de variação da margem de segurança. Assim, quanto menor a variabilidade da margem de segurança embutida nos projetos de engenharia civil, maior é a confiabilidade desta obra, assegura Cintra e Aoki (2010).

A margem de segurança é uma função matemática definida como a diferença entre as curvas de resistência e a de solicitação. Ao assumir valores negativos, ocorre a ruína da estrutura.

A esse valor negativo está associada uma probabilidade de ruína ou falha da estrutura, denominada de pf. Foi considerado que o recalque admissível seja igual ao recalque tolerável limite indicado por Zhang e NG (2005) na Tabela 1, com seu valor médio de 129 mm e desvio-padrão igual a 72 mm. A função margem de segurança foi definida como sendo a diferença entre o recalque admissível médio e o recalque absoluto médio estimado nas análises numéricas com o programa

1.11 TEMPO DE RECORRÊNCIA DE DANOS E GRAU DE RISCO Gontijo et al. (2005) afirmam que tempo ou período de recorrência refere-se ao espaço de tempo em anos onde provavelmente ocorrerá um fenômeno de grande magnitude pelo menos uma vez.

Aoki (2011) ao mencionar a NBR 6.122 (ABNT, 2010), reconhece que a engenharia de fundações não é uma ciência exata e que riscos são inerentes a toda e qualquer atividade que envolva fenômenos ou materiais da natureza, dessa forma, serviços geotécnicos envolvem riscos. E que a sua avaliação exige a determinação da probabilidade de ruína, aqui adaptada para a probabilidade de ocorrência de danos.

A tabela da escala subjetiva de risco e tempo de recorrência criada por Clemens (1983) foi ampliada e citada por Aoki (2011). Nela, estima-se a

Tabela 02 – Escala subjetiva de risco e tempo de recorrência considerando a recomendação da norma MIL – STD – 882 [CLEMENS, (1983), ampliada e citada por Aoki (2011)] β

Ocorrência

Tempo recorrência

Frequência

-7,94 0,00 0,52 1,88 2,75 3,43 4,01 4,53 7,27

Certeza 50% probabilidade Frequente Provável Ocasional Remota Extremamente remota Impossível na prática Nunca

1dia 2 dias 1 semana 1 mês 10 anos 100 anos 1000 anos 5,48E+12 5,48E+12

todo dia a cada 2 dias toda semana todo mês todo ano a cada década a cada século a cada milênio idade do universo

Nível

Nível probabilidade

pf

A B C D E

1 2x100 3x10-1 3x10-2 3x10-3 3x10-4 3x10-5 3x10-6 0

1,000000 0,500000 0,300000 0,030000 0,003000 0,000300 0,000030 0,000003 1,83E-13

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Artigo

ocorrência dos danos nas edificações, e a frequência com que eles ocorrem é contada na unidade de tempo de recorrência adotada. A Tabela 2 é o resultado dessa ampliação.

2 MATERIAIS E MÉTODOS Para o estudo de caso, a priori, foi utilizado um conjunto habitacional construído em alvenaria resistente em Recife e interditado devido a problemas estruturais, sendo a fundação uma sapata corrida.

Oliveira (2012) realizou oito diferentes tipos de análises para estimar os recalques, havendo subdivisão em diversos cenários, identificados por uma letra após o número da análise. As análises numéricas com suas respectivas contaminações foram: 1) solo natural; 2) solo inundado com água; 3) solo inundado com água sanitária; 4) solo inundado com detergente; 5) solo inundado com óleo de soja; 6) solo inundado com sabão em pó; 7a) solo inundado

com água e água sanitária; 7b) solo inundado com água e detergente; 7c) solo inundado com água e óleo de soja; 7d) solo inundado com água e sabão em pó; 8) solo encosta inundado com água.

A análise da fundação do tipo sapata corrida foi possível com o Programa ELPLA (Elastic Plate).

Para cada situação havia uma planilha originada pelo ELPLA no Excel, indicando os valores de recalque absoluto a cada 0,50 m. O tamanho do vão considerado foi 50 cm por não haver pilares no edifício. Com os recalques foram calculadas as distorções com a seguinte fórmula matemática: =(recalque diferencial calculado)/50. E assim a média, desvio-padrão, coeficiente de variação, o valor máximo e mínimo delas, para avaliar a variabilidade dos resultados e organizá-los em tabelas, destacando as que ficaram próximas ao valor tolerável limite e ao valor intolerável, e as que ultrapassaram ambos, conforme a Tabela 1.

Figura 02 – Planilha gerada pelo ELPA no Excel da Análise 1 – Solo Natural

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A Figura 2 exemplifica a planilha da Análise 1 reproduzida pelo ELPLA, onde os valores de recalque produzem a borda externa da fundação.

Os recalques também foram analisados, com a finalidade de verificar se havia algum próximo ou igual ao tolerável limite e ao intolerável. A metodologia adotada para análise de confiabilidade foi a sugerida por Cintra e Aoki (2010). Foram calculados o índice de confiabilidade e a probabilidade de ocorrência de danos, adaptação da probabilidade de ruína, realizada por Oliveira (2012). É importante ressaltar que apenas para um solo com características semelhantes aos analisados haverá os mesmos valores de distorção ou valores aproximados.

A ocorrência, o tempo de recorrência e a frequência dos danos nas edificações foram calculados por meio da Tabela 2, para avaliar se a metodologia corresponde com os aspectos analisados em campo anteriormente pelos autores e se é possível com ela estimar danos nas edificações.

Foto 01 – Grandes rachaduras no bloco E e desaprumo do bloco D (inclinação a esquerda) [Créditos à ALVES (2006)]

As características da obra analisada a posteriori são as seguintes: é constituída de um grupo de cinco edifícios residenciais situado na RMR. Cada bloco possui 16 apartamentos, sendo quatro por andar.

O solo de fundação da obra apresentada por Alves (2006) é uma camada de aterro/areia apoiada sobre uma camada de argila compressível, de espessura significativa. Esse perfil de solo é propício a grandes recalques. Nele houve adensamento natural, provocando assim recalques diferenciais significativos na obra estudada, promovendo sérios danos, como desaprumos e fissuras. Nessa etapa, os parâmetros estatísticos foram estimados através de medidas de recalques medidos por intermédio de monitoramento realizado por ALVES (2006) nesse conjunto habitacional de cinco blocos desabitados.

3 RESULTADOS Ao examinar os recalques absolutos originados pelo programa ELPLA nas planilhas do Excel, constatou-se que

apenas a análise 6, cuja contaminação do solo é uma solução em sabão em pó, contém recalques superiores ao valor tolerável limite, que é equivalente a 12,9 cm ou 129 mm, sendo o valor máximo igual a 14,06 cm ou 140,60 mm. Esse resultado indica que o desempenho da edificação que possui sabão em pó como contaminante do solo está comprometido, chegando ao estado-limite de serviço.

Nos cantos e no meio dos edifícios foram encontrados valores maiores de distorções angulares, (como 0,003827; 0,003449; 0,00568; 0,00772; 0,01016; 0,00899; 0,01069; entre outros). O autor Sawatparnich (2003) considera que distorções angulares maiores que 1/300 = 0,003333 causam danos muito graves em estruturas de alvenaria, ou seja, nas oito situações de contaminação, percebeu-se que os solos com a combinação de dois contaminantes e o de encosta é que apresentaram valores maiores que esse.

Isso pode ser comprovado nos diversos danos analisados em campo por Alves (2006), como consta na Foto 1.

Logo, havendo essas contaminações no solo, os conjuntos habitacionais podem apresentar danos muito graves, sendo justificativa de grande número de “prédios-caixão” estarem interditados. Nos cinco blocos estudados a posteriori, pode-se avaliar que isso ocorreu de maneira análoga. Na análise da confiabilidade temos os blocos (C e E), que apresentaram β de (-1,45 e -0,15) e pf de (92,69% e 56,14%), respectivamente.

CONCLUSÕES Os recalques diferenciais e a contaminação do solo podem ter tido alguma influência nas ocorrências de patologias e desabamentos, sendo fatores pouco estudados anteriormente como causas dos desmoronamentos das edificações construídas em alvenaria resistente. Valores de distorções angulares maiores foram encontrados nos cantos e no meio dos edifícios, o que explica algumas rupturas de prédios que começaram pelo canto ou pelo meio do prédio, assim como algumas patologias como fissuras e rachaduras.

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Artigo

Os valores maiores que 0,003333 encontrados nas distorções angulares, caracterizam assim danos muito sérios nos conjuntos habitacionais estudados.

Quanto menor o índice de confiabilidade, maior é a probabilidade de danos na edificação, como nos blocos (C e E). Esses blocos apresentaram maiores danos em campo, como parte do E que se encontra escorado para que permaneça em equilíbrio.

As análises do programa ELPLA (7a, 7b, 7c, 7d e 8) e os blocos (A, B, C, D e E) que possuíram índices de confiabilidade negativos possuem certeza da ocorrência de danos; já a frequência é de todo dia ocorrerem danos na edificação, o que é considerado bastante crítico.

Estimando os recalques ou monitorando-os após a conclusão da obra,

é possível o cálculo das distorções e, a partir delas, uma análise mais aprofundada da confiabilidade da edificação através de parâmetros estatísticos. Essa metodologia de análise da segurança estrutural por meio da confiabilidade possui grande potencial para construções em geral no que se refere à probabilidade de danos, podendo ser tomadas medidas preventivas e de reparação para que não se chegue ao colapso da estrutura.

Para um posterior trabalho em continuidade desse, seria importante avaliar recalques monitorados em edificações que não apresentaram danos, a fim de comprovar a realidade, encontrando percentagens menores de probabilidade de danos e assim atestar essa metodologia.

REFERÊNCIAS ALVES, Fabiana. Análise do comportamento estrutural de um conjunto de edifícios construídos com alvenaria resistente submetidos à ação de recalques. Dissertação de Mestrado (Pós-Graduação em Engenharia Civil – Modalidade Estruturas), Universidade Federal de Pernambuco, Brasil, 2006; AOKI, Nelson. A probabilidade de ruína e os fatores de segurança em fundações. 7ª. Palestra ABMS, CD-ROM, Recife, Brasil, 2011; CINTRA, José e AOKI, Nelson. Fundações por Estacas. 1º edição. Ed. Oficina de Textos, São Paulo, 2010; CLEMENS, P. L.. Combinatorial failure probability analysis using MIL-STD 882. Jacobs Sverdrup, Handbook 6000-8. Journal of the System Safety Society, Vol. 18, No. 4, 1983; OLIVEIRA, Joaquim. Aspectos Geotécnicos Da Interação Solo-Estrutura Dos Embasamentos e Das Fundações Dos Edifícios De Alvenaria Resistente. Relatório de Pós-Doutorado - Escola Politécnica da USP, Brasil, 2012; OLIVEIRA, Joaquim; OLIVEIRA, Romilde.; FERREIRA, Sílvio.; FUTAI, M. M.. Risco das Fundações dos Edifícios Construídos em Alvenaria Resistente na Planície do Recife. In: COBRAMSEG, 2012; SAWATPARNICH, Attasit.. Determining and reliability based assessment of existing building-foundation systems adjacent to tunneling in soils. P.h.D Thesis, Cornell University, Ithaca, N. Y., USA, 2003.

ZHANG, Limim e NG, A. M. Y.. Probabilistic limiting tolerable displacements for serviceability limit state design of foundations, Géotechnique 55, Nº. 2, p.151–161, 2005;

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Espaço Aberto

ANÁLISE CRÍTICA DE PROCEDIMENTOS DE ENSAIOS DE DURABILIDADE EM GEOSSINTÉTICOS JOSÉ LUIZ ERNANDES DIAS FILHO é graduado em engenharia civil pela UENF, mestre e doutor em engenharia civil pela mesma universidade. Já atuou como professor nos cursos de construção civil do IFF e engenharia civil da UENF. PAULO CÉSAR DE ALMEIDA MAIA é graduado em engenharia civil pela UFG (Universidade Federal de Goiás), mestre e doutor em engenharia civil pela PUC-Rio (Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro). Professor no curso de engenharia civil da UENF desde 2001 e consultor na área de fundações contenções.

INTRODUÇÃO A durabilidade do geossintético está ligada à sua capacidade de manter suas propriedades ao longo da sua vida útil. Os agentes exógenos promovem a degradação destes materiais e sua resposta aos mecanismos de degradação caracteriza sua alterabilidade.

A Figura 1 apresenta a interligação entre estes termos.

A durabilidade então está relacionada ao tempo de uso do material, onde se atinge o valor da propriedade de interesse que define uma condição aceitável de obra: estado limite de utilização. Essa propriedade está relacionada também à condição onde

existe o colapso do material: estado último. A degradação representa a situação pela qual os geossintéticos sofrem alteração ao longo do tempo, ou seja, a variação das propriedades de interesse. Por outro lado, a alterabilidade está relacionada à facilidade com que ocorre a degradação do material: suscetibilidade de degradação.

1 DEGRADAÇÃO DE GEOSSINTÉTICOS Apesar das características da matéria-prima, normalmente não degradáveis em curto prazo, é possível que os geossintéticos estejam sujeitos à alteração rápida, principalmente em

Figura 1 – Caracterização da variação das propriedades do geossintéticos com o tempo considerando a influência da alterabilidade na durabilidade dos materiais

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Espaço Aberto

obras cujas características do meio são agressivas, como os aterros sanitários, as barragens de rejeitos industriais e sistemas de contenção de erosão. A degradação dos geossintéticos pode ser entendida como qualquer ação destrutiva dos polímeros causada por agentes físicos, químicos e biológicos (MATHEUS, 2002). Destaca-se que a degradação provoca uma modificação irreversível nas propriedades dos materiais poliméricos, evidenciada pela deterioração progressiva das suas propriedades, incluindo o seu aspecto visual.

A literatura pouco informa sobre a degradação dos geossintéticos em obras civis, no entanto, Raymon (1999) apresenta um estudo mostrando as variações do comportamento deste material com o tempo. Para isto, o autor estudou as propriedades de amostras exumadas com diferentes intervalos de tempo, indicando que a alteração do material pode provocar a ruptura dos geossintéticos em obra.

Abramento (1995a e 1995b) já destacava a avaliação da durabilidade dos geossintéticos através de exumação do material para a avaliação do seu desempenho após a utilização, além de simulações em laboratório e métodos de avaliação da durabilidade.

Ressalta-se que a degradação acelerada dos geossintéticos ocorre, normalmente, pela combinação entre diferentes agentes e mecanismos, como por exemplo, os produtos químicos, os raios ultravioletas, a temperatura, o oxigênio e outras.

Assim, é fundamental o estudo das transformações dos materiais devido à degradação. Tais transformações 30

Fundações e Obras Geotécnicas

Figura 2 – Comportamento das propriedades do geossintético durante etapas de um projeto

podem ocasionar problemas nas obras e até inviabilizar o uso de determinados tipos de materiais. Além disso, o estudo da alterabilidade pode definir a melhor maneira de utilização dos materiais geossintéticos, e sua suscetibilidade a degradações. Para isso, faz-se o uso de procedimentos metodológicos que atendam às necessidades de se avaliar a durabilidade dos geossintéticos.

2 MÉTODOS As principais características intrínsecas que interferem na durabilidade de geossintéticos poliméricos são a sua formulação, os possíveis aditivos, a geometria das fibras e a qualidade das ligações. Já as carac-

terísticas extrínsecas são relativas ao meio ambiente a que este material ficará exposto sujeito às intempéries locais e outras possíveis ações exógenas. Estes fatores interferem diretamente na capacidade dos geossintéticos em manter suas propriedades em projeto durante o tempo desejado. Entretanto, as análises de durabilidade dos geossintéticos é um aspecto importante a ser considerado de acordo com cada projeto, tendo em vista o prolongado contato com agentes de alteração, que podem causar seu envelhecimento prematuro. A Figura 2 apresenta as etapas que envolvem a execução de projeto de geossintéticos e onde se encontra a análise de durabilidade.

2.1 MÉTODOS CONSAGRADOS Os métodos normatizados são as referências internacionais da ISO/TS 13.434 (2008) e a ASTM (American Society for Testing and Materials) D5970 (2009). Elas tratam o assunto apresentando os procedimentos necessários para exposição natural de amostras de geossintéticos. A intenção do método é fornecer ao usuário um padrão pelo qual avaliar a degradação das intempéries com ênfase na energia solar de um local em termos de expectativa de vida do geotêxtil, não em termos de radiação incidente a partir da exposição. Assim, devido à variabilidade do clima no mundo, a comparação direta entre dados de teste obtidos a partir de diferentes

locais de exposição é difícil. A fim de realizar qualquer tipo de comparação, a energia radiante solar ultravioleta diária total e acumulada, durante o tempo de exposição natural no campo, devem ser medidos durante o período.

No entanto, os efeitos da temperatura e a umidade não podem ser incorporados na comparação.

A degradação acelerada em laboratório possui o método especificado pela ASTM D5819 (2012) e também a ISO/TS 13.434 (2008). O processo acelerado proporciona uma resposta rápida das propriedades dos materiais sujeitos a algum tipo específico de alteração ou a sinergia de alguns procedimentos. Entre eles tem-se a degradação biológica, degradação química, fluência por método SIM

(Stepped Isothermal Method), danos mecânicos, abrasão, fotodegradação e degradação térmica. É importante destacar que cada procedimento laboratorial possui norma para produção e análise dos resultados, que são baseados nos comportamentos de propriedades dos geossintéticos após determinado período de exposição ao mecanismo de degradação acelerado.

2.2 MÉTODOS DISTINTOS A partir dos métodos consagrados, alguns autores analisam a interação de mais de um procedimento normatizado para avaliação da durabilidade. Estes métodos fazem análise da sinergia como apresentam os trabalhos Gijsman e Sampers (1997) com termo oxida-

Figura 3 – Metodologia para avaliação da alterabilidade em geossintéticos

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ção e ultravioleta, Grubb et al. (1999) com exposição natural e imersão em ácidos com temperaturas diferentes, Benjamim et al. (2008) com danos de instalação e exposição natural, Guimarães et al. (2014a) com fluência e exposição natural, e, Guimarães et al.

(2015) com ultravioleta e imersão em solução ácida e básica. Sendo assim, a escolha dos métodos varia de acordo com a aplicação do geossintético ao projeto, o qual está relacionado a mais de um mecanismo de degradação.

O Laboratório de Engenharia Civil da UENF (Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro) tem trabalhado com a correlação dos ensaios isolados de degradação natural no campo com a degradação acelerada em laboratório. Neste método buscam-se determinar as características físicas, químicas, mecânicas e de durabilidade mais relevantes dos materiais. A metodologia para o desenvolvimento do estudo é apresentada na Figura 3 e é destaque em Dias Filho et al. (2016) com as etapas do desenvolvimento e apresentação do parâmetro de durabilidade.

A metodologia destaca cinco fases: a primeira é a obtenção do material de estudo. Em seguida vem a produção de amostras com alteração induzida de forma acelerada no laboratório e com alteração natural no campo.

Depois da degradação das amostras prossegue com a determinação da característica geral, sejam estes parâmetros obtidos de propriedades física, mecânica, hidráulica ou desempenho, durante o processo de degradação.

Na sequência, obtenção dos mesmos parâmetros que caracterizam 32

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o comportamento destes materiais, com exceção para o material onde a determinação da característica é feita durante o processo de degradação. E por último, a análise dos resultados e previsão do comportamento do material a longo prazo.

3 ANÁLISE CRÍTICA

O meio exógeno é a forma mais precisa de se avaliar o real comportamento dos materiais e os grupos de pesquisa tem se dedicado a criar campos experimentais ao redor do mundo. Cada clima e suas principais intempéries proporcionam uma degradação diferenciada de acordo com os agentes de alteração local. Universidades e empresas especializadas estão entre os principais grupos de pesquisa.

A exposição no laboratório de geossintéticos pode ser dividida entre procedimentos usuais, onde serão apresentados os equipamentos e métodos consagrados, e os procedimentos especiais, que são formas mais específicas e ainda não usuais na caracterização dos geossintéticos.

Entre os procedimentos usuais tem-se a condensação e radiação ultravioleta, exposição à líquidos e termo-oxidação.

No equipamento de condensação e radiação ultravioleta são simuladas as condições de degradação provocada pela exposição do material a raios solares e variações sazonais de umidade.

No ensaio, as amostras são submetidas a ciclos de condensação, sob temperatura controlada, e de exposição à radiação ultravioleta, podendo utilizar as lâmpadas UV-A, UV-B e arco de xenon. Já no ensaio de exposição à

líquidos, amostras são imersas em soluções com temperatura, acidez ou basicidade do líquido e tempo definidos, para que posteriormente seja verificada, através de ensaios de caracterização. E, na termo-oxidação, as amostras são inseridas em estufas, fornos ou autoclaves submetidos à temperatura, pressão de oxigênio, possíveis imersões e tempo definidos, para que posteriormente seja verificada, através de ensaios de resistência.

Entre os procedimentos especiais tem-se as ciclagens de temperatura, saturação e secagem, névoa salina e a lixiviação contínua.

A ciclagem tenta reproduzir a degradação do material provocada pelas variações da umidade e da temperatura do material no campo sem contato direto com a água. O procedimento permite avaliar situações específicas, onde a ciclagem acelera a degradação por processos de congelamento e descongelamento para material utilizado em lugares frios e enterrado, bem como variações de temperaturas quentes em situações como em aterros sanitários e barragem de rejeitos de minério. A saturação e secagem tenta reproduzir, por sua vez, as variações de umidade e da temperatura do material no campo, onde há flutuação do nível d’água mais constantes. Já com a névoa salina avalia-se a ação da proximidade em relação ao oceano e, consequentemente, a ação da maresia que pode produzir danos severos aos geossintéticos, principalmente em materiais biodegradáveis. E, a lixiviação contínua permite submeter amostras do material em estudo a períodos controlados de variação

de temperatura, de precipitação e de flutuação do nível da solução de lixiviação. Estas condições possuem boa representatividade quando comparadas à degradação natural.

CONCLUSÃO As metodologias de estudos de durabilidade são apresentadas e fo-

ram destacadas formas de avaliar o comportamento a longo prazo de geossintéticos utilizados em obras com utilização de exposição natural no campo e acelerada em laboratório.

Os métodos consagrados e especiais são expostos a uma revisão.

Entre os procedimentos mais utilizados, a radiação ultravioleta é o

procedimento que sempre avaliará os geossintéticos quando sua aplicação o expõe. Os outros métodos consagrados são situações mais específicas. Já os procedimentos especiais, que surgiram como uma forma geral de avaliação acelerada, têm se mostrado cada vez mais representativos das condições de campo.

REFERÊNCIAS RAYMOND, G. P.; (1999). Railway rehabilitation geotextiles. Geotextiles and Geomembranes, v. 17, n. 4, p.

213-230.

ABRAMENTO, M. Durabilidade e comportamento de longo prazo de geossintéticos – parte 1: propriedades mecânicas e hidráulicas. Geossintéticos’95, p. 216-225. 1995a.

ABRAMENTO, M. Durabilidade e comportamento de longo prazo de geossintéticos – parte 2: durabilidade dos materiais. Geossintéticos’95, p. 226-235. 1995b.

ISO/TS 13434 (2008). Geosynthetics – Guidelines for the assessment of durability, ISO International, Switzerland, 2008, www.iso.org.

ASTM D5970 / D5970M-16 (2016). Standard Test Method for Deterioration of Geotextiles from Outdoor Exposure, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2016, www.astm.org ASTM D5819-05 (2012), Standard Guide for Selecting Test Methods for Experimental Evaluation of Geosynthetic Durability, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2012, www.astm.org GIJSMAN, P. e SAMPERS, J. The influence of oxygen pressure and temperature on the UV-degradation chemistry of polyethylene. Polymer degradation and stability, v. 58, n. 1, p. 55-59. 1997.

GRUBB, D. G., CHENG, S. C. J e DIESING, W. E. High altitude exposure testing of geotextiles in the Peruvian Andes. Geosynthetics International, v. 6, n. 2. P. 119-144.1999.

BENJAMIM, C. V. S., Bueno, B. S., Lodi, P. C., & Zornberg, J. G. Installation and ultraviolet exposure damage of geotextiles. In Proceedings of the 4th European Geosynthetics Conference, Edinburgh, UK, 8p. CDROM - Paper 226. 2008.

GUIMARÃES, M.G.A., URASHIMA D.C., CASTRO C.A.C. e LOPES M.L.C. Durability of a polypropylene woven geotextile under climatic and chemical agents, Modern Environmental Science and Engineering, Academic Star Publishing Company. v. 1, n. 4, p. 172-177. 2015.

GUIMARÃES, M. G. A., VIDAL, D. M., URASHIMA, D. C. e CASTRO, C. A. C. Durabilidade de geotêxtil tecido de polipropileno sob fluência e agentes climáticos. XVII Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica, Goiânia. CD-ROM, 7p. 2014.

DIAS FILHO, J. L. E; XAVIER, G. C; MAIA, P. C. A. e SANTOS, V. G. P. Durability of ornamental gneisses from Pádua-RJ as Covering Stone. The Eletronic Journal of Geotechnical Engineering, v. 21, p. 1957-1976. 2016.

MATHEUS, E. Efeitos do envelhecimento acelerado e do dano mecânico induzido no desempenho e durabilidade de alguns geossintéticos. Tese de Doutorado. Publicação G.TD-010A/02, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, DF, 284p. 2002.

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Opinião

EXIGÊNCIA DE TITULAÇÃO ACADÊMICA PARA CONTRATAÇÃO DE PROFISSIONAIS DE MERCADO: UM ENORME EQUÍVOCO

D

Desde há alguns anos vem se estabelecendo como conduta comum ao setor público, e crescentemente também ao privado, a exigência de titulação acadêmica (em nível de mestrado ou doutorado) para contratações de profissionais nos mais variados campos das engenharias e das ciências da terra, como a geologia, a geografia e a agronomia.

Obviamente, nas universidades a titulação acadêmica, independentemente de seus méritos qualitativos circunstanciais, constitui a maior e a mais confiável referência para a progressão na carreira, para a assunção de determinadas responsabilidades no mundo do ensino, da pesquisa e da gestão de conhecimentos. Nesse ambiente ela faz total sentido, e é para esse específico sentido que são concebidos os conjuntos de disciplinas e as normas de qualificação dos mais diversos programas acadêmicos de pósgraduação. Ainda que a universidade tenha que ter a sabedoria de agregar um mínimo de experiência profissional aos seus docentes responsáveis por disciplinas profissionalizantes, ou até atrair para seus quadros docentes nestas disciplinas profissionais de enorme competência e experiência que não seguiram em suas vidas os caminhos acadêmicos.

No entanto, para o exercício profissional propriamente dito, para o enfrentamento dos problemas colocados pelo cotidiano de projetos e frentes de trabalho, ou seja, para os profissionais de mercado, a titulação acadêmica não acrescenta nenhum atributo de qualificação

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que possa confiavelmente distinguir o grau de competência e eficiência entre diferentes profissionais. Pelo contrário, os mais experientes empregadores empresariais tenderão a repensar frente a um currículo onde o destaque maior seja a titulação acadêmica alcançada pelo pretendente. Por óbvio que aqui não se está pretendendo valorizar apenas a experiência profissional ou o empirismo técnico, também não suficientes isoladamente para a boa qualificação de um profissional.

O treinamento constante e permanente é complemento essencial e indissociável para a boa formação prática.

Esse treinamento objetivo, deliberadamente concebido para o enriquecimento técnico-científico de profissionais “de campo”, diferentemente dos cursos acadêmicos de pósgraduação, excessivamente longos, exigentes de alta carga horária presencial e disciplinarmente dispersivos, devem atender as marcantes particularidades destes profissionais: escassez de tempo e dificuldade de deslocamentos constantes, ou seja, terão que ser cursos de especialização, aperfeiçoamento, atualização de curta a média durações, disciplinarmente objetivos, com baixa carga horária presencial.

Do ponto de vista financeiro deverão ser cursos preferivelmente gratuitos, uma vez que são realizados via de regra às expensas do próprio profissional.

Esse tipo de treinamento deve ser oferecido por instituições públicas ou privadas

meio do caminho. Não me parecem fazer muito sentido, que a titulação acadêmica decididamente não faz parte das expectativas de um profissional de mercado, e esse profissional não tem porque constranger-se por não possuir esses títulos. Importante adicionalmente observar-se que a demanda por cursos de pós-graduação estabelecida pelas exigências de contratação no setor público e no setor privado tem introduzido um viés comercial no oferecimento massivo desses cursos, o qual, é de se esperar, o acompanhado de um

decorrente viés de perda de qualidade e seriedade.

Enfim, no que se refere à necessidade de melhor qualificação técnico-científica dos profissionais de mercado, há que se concentrar o foco e valorizar como instrumentos de um treinamento de alta qualificação e significado os cursos não acadêmicos de atualização, especialização e aperfeiçoamento. Esse é o passo que interessa à engenharia brasileira, e pelo qual as associações técnico-científicas que abrigam profissionais de mercado devem dirigir todo seu empenho.

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de ensino e/ou pesquisa, mas com critérios rígidos de credenciamento e controle de qualidade, de tal forma que resultem de fato em uma sensível melhor qualificação de seus alunos e que os documentos comprovantes de sua frequência possuam a credibilidade necessária para que sejam reconhecidos como diferenciais de qualificação profissional por futuros empregadores.

Há algumas experiências já realizadas nessa direção, como por exemplo os cursos de mestrado profissionalizantes. Uma tentativa que ficou ao

> ÁLVARO RODRIGUES DOS SANTOS é geólogo, ex-diretor de Planejamento e Gestão do IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas) e atualmente trabalha como consultor em Geologia de Engenharia e Geotecnia e como diretorpresidente na empresa ARS Geologia Ltda. Também é autor dos livros “Geologia de Engenharia: Conceitos, Método e Prática”, “A Grande Barreira da Serra do Mar”, “Diálogos Geológicos”, “Cubatão”, “Enchentes e Deslizamentos: Causas e Soluções”, “Manual Básico para Elaboração e Uso da Carta Geotécnica” e “Cidades e Geologia”.

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Em foco

Campanha de ensaios e instrumentação

OBRAS DE ATERROS SOBRE SOLOS MOLES

S

Solos moles são aqueles que possuem baixa capacidade de suporte (NSPT < 4), são altamente compressíveis, em geral saturados, de matriz argilosa e pouco permeáveis. São solos de origem recente, do quaternário, formados por depósitos sedimentares. Podem ocorrer em regiões de depósitos sedimentares fluviais. Os aluviões que ocorrem nas planícies de inundação dos rios ou nas regiões de depósitos marinhos são oriundos da deposição de sedimentos pelas variações do nível dos mares ao longo dos últimos milhares de anos, presentes em todo o litoral brasileiro.

Atualmente, a necessidade da construção de aterros sobre este tipo de solo tem se tornado muito mais comum em função da escassez de áreas para construção e das limitações impostas por questões ambientais e de zoneamento, porém para a implantação de estradas, em que o traçado muitas vezes é definido com base em outros critérios, a construção de aterros sobre solos moles é frequente.

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DEFINIÇÃO Aterros sobre solos moles são obras de engenharia que integram projetos como a implantação de uma estrada, até a construção de edificações para as mais variadas finalidades. A obra consiste na elevação da cota do terreno, em que se implantará o projeto, sobre um subleito de baixíssima capacidade de suporte. Quando o subsolo da área de implantação de um determinado projeto apresenta tais características e há a necessidade da construção de aterros sobre este terreno há dois problemas com os quais os engenheiros terão de lidar: ruptura e recalque.

Outro problema importante é a interação entre elementos de elevada rigidez, obras de arte construídas em concreto armado, tais como pontes viadutos, com solos moles de alta compressibilidade. A tensão gerada pelos aterros sobre as camadas de solos moles pode gerar esforços horizontais nas fundações da

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obra de arte, além dos efeitos colaterais como o atrito negativo em estacas e os deslocamentos verticais nos encontros do aterro com as superestruturas.

Ao serem carregados, os solos moles expulsarão a água de seus vazios, diminuindo o índice e, consequentemente, seu volume e, acarretando o recalque do aterro. Este processo pode ser muito lento se o solo for de matriz argilosa, pois terá baixa permeabilidade e poderá ser um pouco mais rápido se for de matriz arenosa.

Pelo fato dos solos moles terem como uma de suas principais características a baixa capacidade de suporte, o aterro a ser construído pode não ser suportado pela fundação e romper.

Resumidamente, ao construir um aterro sobre solos moles o engenheiro deverá definir como lidar com o recalque e como garantir que seu aterro seja estável.

Execução de ensaio CPTu

ANÁLISES Para que estas análises possam ser feitas é necessária a obtenção da maior quantidade de informações possíveis, desde a estratigrafia detalhada do subsolo para se conhecer as profundidades das camadas, a existência de lentes de outros materiais, até a determinação de parâmetros geotécnicos como a coesão, coeficiente de adensamento e a OCR (Relação de Sobre Adensamento), entre outros.

Estes parâmetros são conseguidos por meio da realização de campanhas de investigação e de ensaios. Com os resultados, é avaliada a magnitude dos recalques e o tempo para que uma parcela da consolidação ocorra.

Além disso, poderá ser verificada a estabilidade do aterro, para a qual se pode verificar a altura crítica do aterro usando a solução de Fellenius, conforme descrito por Massad (2010).

Caso a altura necessária para o aterro seja inferior à altura crítica, o engenheiro deverá avaliar se a obra poderá conviver com os recalques previstos e caso não, é necessário avaliar as opções de tratamento e mitigação deste problema. Há duas opções: acelerar o recalque ou apoiar o aterro em camadas mais resistentes por meio da execução de estacas, por exemplo, que servirão de apoio para o aterro.

Algumas alternativas resolvem ou diminuem os dois problemas como o caso dos aterros estaqueados e das colunas granulares, porém é muito comum se adotar uma combinação de soluções, sendo uma para resolver o problema da estabilidade e outra para solucionar ou reduzir a questão do recalque.

INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS Um projeto de engenharia, seja ele qual for, passa pela definição/previsão das cargas envolvidas no problema específico e pela obtenção dos perfis do subsolo, que são etapas preliminares e fundamentais. Erros nestas etapas levam a custos adicionais, atrasos de cronograma, demandas judiciais, até ruptura e insucesso da obra.

No que se refere à segunda etapa, os perfis do subsolo devem ser interpretados por profissionais qualificados.

Com a interpretação destes perfis, elabora-se um modelo do subsolo que será utilizado para o desenvolvimento do projeto. Na obtenção deste modelo geotécnico deve sempre ser levada em conta a natureza do subsolo que apresenta sempre grande variabilidade geométrica e de propriedades.

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A investigação geotécnica é, sem dúvida, o ponto mais importante do sucesso da execução de um aterro sobre solos moles, assim como o entendimento do seu comportamento quanto à ruptura e deformabilidade ao longo do tempo. Neste aspecto é fundamental a determinação da estratigrafia, bem como os parâmetros de resistência, de permeabilidade e deformabilidade do solo.

A sondagem SPT (Standard Penetration Test) é indicada para preliminarmente definir a estratigrafia. A sondagem CPT (Cone Penetration Test) com a respectiva medida de poropressão (CPTu) é a sondagem geotécnica mais indicada, sendo que permite a melhor determinação da estratigrafia do subsolo.

Ainda no ensaio de CPTu, é possível realizar o ensaio de dissipação que permite uma avaliação direta da permeabilidade do solo e, consequentemente, do tempo de adensamento, ou seja, do tempo necessário para

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Em foco

Aterro em etapas

que ocorram os recalques de uma camada de solo mole.

A redundância na determinação de parâmetros geotécnicos por distintos equipamentos é sempre desejada, pois confere maior certeza na determi-

nação dos parâmetros geotécnicos.

Neste sentido cabe destacar o uso do DMT (Dilatômetro de Marchetti) que de forma similar ao CPT possibilita uma excelente estratigrafia do subsolo e também a determinação de parâmetros geotécnicos.

A resposta do solo a uma determinada solicitação pode ser distinta, neste caso a execução do ensaio de palheta (Vane Test) permite a terminação direta da resistência não drenada, fazendo parte deste rol de ensaios. Da mesma forma, ensaios de laboratório como os de compressão simples, ensaios de adensamento e triaxiais determinam diretamente os parâmetros de resistência e de deformabilidade dos solos moles.

SOLUÇÕES Aterro de Conquista

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Existe uma grande variação de soluções para as obras de aterros sobre solos moles, que podem alterar na

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Execução de aterros de conquistas para permitir o acesso à área inicialmente alagada.

Optou-se pela substituição por material granular na região, em que havia solo mole até 3 m de profundidade. Nas regiões mais críticas foi utilizado o CPR Grouting

ção de solos moles só é interessante para espessuras pequenas, em geral inferiores a 3 m. Para espessuras de solo mole até 20 m a solução mais adequada é o emprego de geodrenos e sobrecarga. Por último, a solução de

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escolha de acordo com o tipo e local da obra. Todas as soluções estão voltadas para limitar ou acelerar os recalques e garantir a estabilidade da estrutura do aterro. Em alguns casos, a mesma solução pode controlar as duas situações.

Segundo o DNIT (Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes) (DNER-PRO 381/98), as principais soluções para os aterros sobre solos moles são: aterros leves; substituição total da camada mole; bermas de equilíbrio; construção por etapas; pré-carregamento ou sobrecarga temporária; geodrenos e sobrecarga temporária; geodrenos e sucção por vácuo; aterro estaqueado e aterro reforçado com geossintéticos.

Ainda existe outra prática que o manual não cita que são as técnicas de melhoramento do solo de fundação.

A escolha da solução a se adotar também deve levar em conta os custos relativos para cada item. A substitui-

aterro estaqueado tem vantagens se não houver tempo para espera para a consolidação do solo mole (DNIT – DNER, 1998).

As alternativas mais utilizadas neste caso são: aterros leves; substituição total da camada de solo mole; bermas; construção por etapas e pré-carregamento; geodrenos e sobrecarga temporária; geodrenos e sucção a vácuo; aterro estaqueado; colunas granulares e geossintéticos.

Há também a técnica CPR Grouting, desenvolvida no Brasil especificamente com o objetivo de enrijecer solos moles argilosos. Baseia-se na teoria da consolidação, induzindo o solo a perder água e volume, modificando dramaticamente sua resistência, via expansão de cavidades e, adicionalmente, aumentando sua rigidez.

O processo de enrijecimento de solos moles com CPR Grouting é um serviço distinto, que visa modi-

Escavação em solo mole para realização de subsolo. Obra: Pontal Oceânico (RJ)

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Em foco

Enrijecimento do solo compressível por meio da técnica CPR Grouting no Pontal Oceânico.

As verticais de adensamento são executadas dentro de uma malha de geodrenos previamente cravados, para acelerar o adensamento do solo mole

ficar suas características geotécnicas, como um todo, de forma volumétrica, basicamente impondo resistência e rigidez a níveis preestabelecidos. O resultado é um solo homogeneizado, muito mais rígido e resistente, apto a receber carregamentos elevados.

EXECUÇÃO A execução dos aterros sobre solos moles requer especial atenção quanto ao início do serviço, em especial no lançamento das primeiras camadas de aterro. Como se tratam de plataformas de trabalho, em que os solos têm baixíssima capacidade de suporte e em alguns casos com lençol freático aflorando, como em 40

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banhados ou mangues, muitas vezes estes solos sequer suportam a carga dos equipamentos.

Nestes casos, é necessário executar um aterro de conquista com lançamento de um material de melhor qualidade, preferencialmente arenoso com espessura entre 50 cm e 1 m, sem compactação para que o trator de esteiras consiga adentrar o sítio e iniciar o espalhamento do material de aterro.

Muitas vezes, utiliza-se um geossintético, normalmente um geotêxtil não tecido de baixa gramatura (200 a 400g/m²) ou um geotêxtil tecido com resistências entre 25 kN/m a 50 kN/m. O geossintético irá atuar

principalmente como separador evitando que esta primeira camada de material de aterro seja contaminada pelo solo mole. Pode-se também optar pela utilização de geocompostos. Estes geossintéticos não têm a função de estabilizar o aterro, apesar de contribuírem para isso. Desempenham apenas um papel de estabilizar.

Além da preocupação com o acesso dos equipamentos à área, o engenheiro deve atentar também para evitar rupturas, mesmo que pontuais, pois estas geram um amolgamento do solo mole, reduzindo sua resistência ao cisalhamento, conforme escrito por Massad (2010). A execução destes aterros de conquista pode ser necessária quando se opta por executar o aterro em etapas, com bermas de equilíbrio, com cravação de geodrenos verticais ou com reforço de geossintéticos.

INSTRUMENTAÇÃO GEOTÉCNICA Por mais minuciosa que sejam feitas as investigações e análises de problema, a variabilidade e complexidade do solo, leva a incertezas, cuja magnitude é representativa. Portanto, o monitoramento do desempenho da obra é fundamental. Existe atualmente uma gama representativa de distintos equipamentos que permitem o monitoramento de um aterro sobre solos moles.

Neste artigo são apresentados somente os mais utilizados na prática da engenharia geotécnica de aterros sobre solos moles que são: placa de recalque para o monitoramento dos recalques com o tempo; inclinômetro para o monitoramento das defor-

mações horizontais que pode levar o aterro a ruptura e piezômetros que indicam o excesso de poropressão da água na camada de argila mole e com isso se pode avaliar a desenvolvimento dos recalques. Dependendo da necessidade da obra pode-se ainda usar o perfilômetro.

REFERÊNCIAS ALMEIDA, Marcio de Souza Soares de; RICCIO, Mario Vicente; KOSHIMA, Akira. “Obras em Solos Moles” – Seção EM FOCO da Revista Fundações & Obras Geotécnicas Nº 44, mês (maio), páginas 64 a 69, São Paulo, ano 4.

DNIT. Projeto de Aterros sobre Solos Moles – Norma Rodoviária – Procedimento, DNER PRO 381/98;

Rio de Janeiro; 1998.

GUSMÃO FILHO, Jaime; Desempenho de Obras Geotécnicas. Recife; Editora Universitária da UFPE (Universidade Federal de Pernambuco), 2006.

JEWELL, R.A.; GREENWOOD, J.H. “Long-Term Strength and Safety in Steep Soil Slopes Reinforced By Polymer Materials”, OUEL 1725/88, 1988.

MASSAD, Faiçal; Obras de Terra – Curso Básico de Geotecnia; 2ª Ed.; São Paulo, Oficina de Textos, 2010.

NBR 12553, Geossintéticos – Terminologia; ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), 2003.

PINTO, Carlos de Sousa; Curso Básico de Mecânica dos Solos em 16 aulas; São Paulo; Oficina de Textos, 2000.

SAYÃO, Alberto; SIEIRA, Ana Cristina; SANTOS, Petrucio. Reforço

de Solos – Manual Técnico; Jundiaí, Maccaferri do Brasil, 2013.

SCHNAID, Fernando; ODEBRECHT, Edgar. Ensaios de Campo, 2ª Ed.; São Paulo; Oficina de Textos, 2012.

SPOTTI, Alexandre Pereira; Aterro Estaqueado Reforçado Instrumentado Sobre Solo Mole, 2006, Tese de Doutorado da COPPE/UFRJ (Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa em Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro) Rio de Janeiro, 2006.

A matéria completa está disponível na versão digital da revista em: issuu.com/editorarudder

> ALESSANDRO CIRONE é engenheiro civil pelo Politecnico di Milano, 2012 e possui mestrado em geotecnia pela mesma universidade, 2016. Durante seu intercâmbio acadêmico na PUC-Rio (Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro), especializou-se na área de Solos Moles. Atualmente é engenheiro na empresa Engegraut. > EDGARD ODEBRECHT é engenheiro civil pela Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (1985), possui mestrado em engenharia civil pela PUC-Rio (Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro) em 1988 e doutorado em Engenharia pela UFRS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul) em 2003. Atualmente é sócio-gerente da empresa Geoforma Engenharia e professor da UDESC (Universidade do Estado de Santa Catarina). > GIANCARLO DOMINGUES é engenheiro civil formado pela UFSC (Universidade Federal de Santa Catarina), 2003.

Possui MBA (Master of Business Administration) pela FGV (Fundação Getulio Vargas) na área de gestão em 2012.

Atualmente é gerente da unidade Sul da Maccaferri do Brasil, respondendo pelas operações da empresa nos estados o Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul. > JOAQUIM CORREIA RODRIGUES é engenheiro civil. Possui mestrado em Patologia da Construção pelo Laboratório Nacional de Engenharia Civil (Lisboa) e em Engenharia Metalúrgica e de Materiais pela UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro). Atualmente é diretor da empresa Engegraut Engenharia. > RAMON LUIS CAVILHA é engenheiro civil formado pela UDESC, 2011; especialista em pavimentação rodoviária pelo Instituto IDD, 2017 e atualmente responde pela coordenação de mercado no segmento de transportes na Maccaferri do Brasil.

Fundações e Obras Geotécnicas

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Geotecnia Ambiental

INVESTIGAÇÃO, INSTRUMENTAÇÃO E MONITORAMENTO DE DEPÓSITOS DE RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS EM ATERROS SANITÁRIOS Conheça os procedimentos padrões feitos para estas obras e como a modelagem numérica pode entrar como ferramenta facilitadora no processo por Dellana Wolney

que precedem a implantação de um aterro sanitário envolvem a escolha de um local adequado para a disposição dos resíduos, que também possua fontes próximas de materiais terrosos que serão utilizados durante a sua construção e operação.

Aterro sanitário de Nova Iguaçu (RJ) pertencente ao Centro de Tratamento de Resíduos Sólidos Nova Iguaçu S.A. Atualmente, é modelo de referência em tratamento de resíduos

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Google Earth

U

Um aterro sanitário tem como objetivo confinar os resíduos sólidos urbanos, controlando a percolação de contaminantes que compõem o chorume, reduzindo a possibilidade de poluição do solo e das águas superficiais e subterrâneas. As investigações

Google Earth

As etapas iniciais da investigação incluem a consulta de cartas topográficas, geológicas e geotécnicas já existentes, além de outras fontes bibliográficas, a fim de verificar locais com potencial para a instalação da obra. A localização ideal para um aterro sanitário é um terreno com topografia suave, sem predisposição para inundações, com capacidade de suporte suficiente e subsolo homogêneo de baixa permeabilidade.

O nível freático deve ser profundo (distância mínima de 1,5 m do fundo da vala a ser escavada) e o local deve ser distante de corpos aquosos (mínimo de 200 m) e residências isoladas (mínimo de 300 m). A distância deve ser moderada em relação às áreas urbanas geradoras dos resíduos (ideal entre 5 e 10 km), para não elevar os custos do transporte e nem oferecer perigo à saúde da população.

A especialista em geotecnia ambiental, Paola Bruno Arab explica que para que o local satisfaça as condições citadas, além das informações coletadas a respeito da superfície do terreno, são necessárias investigações de subsuperfície para a verificação da distribuição dos materiais geológicos em profundidade e a dinâmica das águas subterrâneas. “É comum a associação de mais de um tipo de investigação, como métodos geofísicos, que possuem caráter de varredura e, sondagens de simples reconhecimento, que são utilizadas pontualmente para confirmar a interpretação geofísica, identificar a espessura e a lateralidade das camadas de solo, coletar amostras para ensaios de caracterização em

Aterro sanitário de Nova Iguaçu no início de suas operações em 2004

laboratório, verificar o nível freático com maior precisão e fornecer uma ideia dos parâmetros de resistência do solo, por meio do SPT (Standard Penetration Test)”, exemplifica.

ENSAIOS Para estas obras, os ensaios de laboratório possuem como objetivo a caracterização dos materiais geológicos utilizados no sistema de drenagem de percolado (chorume), no revestimento impermeável de fundo (também chamado de barreira hidráulica ou liner) e no revestimento impermeável de cobertura. As camadas drenantes são feitas com solos granulares, incluindo areia, pedregulho e brita.

O arranjo dessas camadas deve permitir a percolação fácil do cho-

rume, para que ele possa ser direcionado para as barragens de rejeito.

Os revestimentos impermeáveis de fundo e cobertura são compostos por solo argiloso compactado e devem apresentar coeficiente de permeabilidade de, no mínimo, 10-9 m/s. A verificação da composição do solo de cobertura é essencial, pois devido à exposição às intempéries, solos ricos em argilominerais expansivos, como a montmorillonita, podem levar à sua desagregação e instabilidade.

Arab diz que todas as características podem ser avaliadas em laboratório, por meio dos seguintes ensaios: determinação dos índices físicos, análise granulométrica conjunta, limites de consistência e difratometria de raios-x ou adsorção de azul de metileno, Fundações e Obras Geotécnicas

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BOSCOV, 2008

Geotecnia Ambiental

Elementos de contenção de um aterro sanitário (modificado de Boscov, 2008)

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Fundações e Obras Geotécnicas

complexa, já que cada contaminante possui características próprias, assim como cada tipo de solo utilizado como revestimento de fundo. Enquanto íons contaminantes com maior valência (Ex: Cu2+, Zn2+, Ni3+, Co3+) tendem a diminuir a condutividade hidráulica do solo, por expandirem a estrutura dos argilominerais, muitos contaminantes orgânicos podem ter

o efeito contrário, causando a floculação de argilominerais. Consequentemente, o solo sofre contração, a sua condutividade hidráulica aumenta e a sua resistência diminui devido ao surgimento de fissuras.

Outra interação importante é que quanto maior a distância do valor do pH do chorume em relação ao pH neutro, maior é a instabilidade DHI Brasil, 2017

estes, para a verificação da presença de argilominerais expansivos. Além destes, o ensaio de compactação é essencial para a determinação do teor de umidade necessário para que o solo seja compactado de forma a alcançar o seu peso máximo específico, refletindo positivamente na sua resistência e permeabilidade.

“Ao contrário do revestimento de cobertura, a presença de argilominerais expansivos torna-se importante para o revestimento de fundo. Argilominerais expansivos possuem alta capacidade de troca catiônica, portanto conseguem adsorver diversos cátions em sua estrutura mineral. Visto que grande parte da composição do chorume se trata de cátions contaminantes, incluindo metais pesados, os argilominerais conseguem adsorver esses elementos, levando ao retardamento do fluxo contaminante do chorume”, afirma.

A relação entre os contaminantes e as propriedades geotécnicas é muito

Modelo hidrogeológico tridimensional no software comercial FEFLOW (DHI Brasil, 2017)

Xu e Gomez-Hernandez, 2016

Elementos de contenção de um aterro sanitário (modificado de Boscov, 2008)

química do solo, o que também pode levar a um aumento da condutividade hidráulica e diminuição da sua resistência. Devido a essa relação complexa é extremamente importante a adoção de medidas que visam prevenir a instabilidade química do revestimento de fundo, como a escolha de um solo ou mistura de solos com índice de plasticidade maior que 10%, adição de cimento ou cal ao solo e a sua compactação adequada com teor de umidade ótimo.

MODELAGENS NUMÉRICAS Antes de saber como as modelagens numéricas podem ser utilizadas na análise de processos de infiltração de água e/ou contaminantes é necessário entender que todo problema de fluxo e transporte de solutos (percolação de contaminantes) envolve, de fato, a resolução de uma ED (Equação Diferencial). Esta ED pode parecer muito complexa, devido a sua composição e condições de contorno e iniciais. Em poucas situações particulares das condições de contorno e iniciais, as EDs possuem soluções analíticas e estas são as soluções usadas para lidar com alguns

problemas de maneira simplificada.

Como exemplo, o especialista em modelagem numérica de problemas geotécnicos do Instituto Tecnológico Vale, Gian Franco Napa-García cita a equação de Laplace para fluxo ou a de Ogata & Banks para transporte de solutos. “Nos casos mais complexos, em que não existem soluções analíticas, os métodos numéricos simplificam imensamente as soluções necessárias, tanto para as condições de contorno mais genéricas quanto as mais complexas possíveis”, informa.

Ele salienta que pontualmente, nos problemas de infiltração de água e/ou contaminantes, as modelagens numéricas são utilizadas para poder lidar com as grandes não linearidades envolvidas neste tipo de fenômeno. Por exemplo, no problema de infiltração (fluxo não saturado), que é transiente, ou seja, variável no tempo, a magnitude da condutividade hidráulica depende do teor de umidade que, por sua vez, depende do potencial mátrico.

“Quando decidimos estudar a presença e carregamento de solutos, que podem ser reativos ou radiativos, a complexidade do problema só aumenta. Por outro lado, o próprio

maciço terroso pode apresentar uma grande complexidade, por causa das diversas composições, histórico de tensões e feições estruturais que podem impor grandes dificuldades, não apenas geométricas, mas também pela variabilidade natural das propriedades dos geomateriais. Tudo isso torna o problema de infiltração complexo e é neste ponto que o uso de modelagens numéricas se torna fundamental”, revela García.

FACILITADORES Existem no mercado vários pacotes de software capazes de lidar com a quantificação de problemas de infiltração de água e/ou contaminantes de maneira especializada, tais como o CTRANS, HYDRUS 1D, 2D/3D, MODFLOW, FEFLOW, FRACMAN, 3FLO entre outros.

Alguns de maneira simplificada e outros com grande capacidade de sofisticação dos modelos. Esses pacotes podem incorporar todos ou a maioria das feições mais representativas dos problemas de infiltração e transporte de solutos.

Tratando-se de análises de risco associado a eventos geoambientais, a estimativa da probabilidade de exFundações e Obras Geotécnicas

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Geotecnia Ambiental

cedência de limites permissíveis, bem como a das consequências, é fundamental. A ocorrência do evento de dano pode ser encarada como uma série de eventos condicionais, tais como defeitos em barreiras hidráulicas, carregamento de solutos contaminantes até locais de captação de água, exposição de indivíduos, número de indivíduos expostos e contaminação propriamente dita.

“Cada um desses eventos apresenta uma chance ou probabilidade de ocorrência e, assim, a quantificação do risco associado pode ser estimada como o produto de todas essas probabilidades condicionais. No caso da existência de diversas possibilidades ou tipos de ameaça, o risco pode ser quantificado através do uso de árvo-

res de eventos ou árvores de falha”, explica García.

O monitoramento de aterros sanitários é feito tanto durante a operação do aterro sanitário quanto após o encerramento das atividades, a fim de se garantir a segurança ambiental e da população. As principais atividades de monitoramento incluem a inspeção visual para verificação de indícios de erosões, movimentos de massa e trincas; instalação de piezômetros para medidas de pressão dos gases e do chorume; instrumentação para a medição de deslocamentos; análise físico-química e bacteriológica do chorume tratado, águas superficiais e subterrâneas a montante e à jusante do aterro; e monitoramento da pluviometria.

Thomas Leth-Olsen / Flickr

Notas

por Dellana Wolney

SSAB EcoUpgraded mostra benefícios do aço de alta resistência A iniciativa investe em um desempenho ambiental superior do produto

mudar para o aço SSAB, os fabricantes poderão compensar rapidamente as emissões de CO² do processo de produção de aço. A iniciativa SSAB EcoUpgraded ainda fornecerá pontos de provas relacionadas à redução de emissões de CO².

Os pontos permitirão que as OEMs (Original Equipment Manufacturer) e seus clientes sejam beneficiados com um desempenho ambiental superior. Para Hörnfeldt, ao aprimorar os seus produtos por aços mais avançados que fornecem benefícios tangíveis, eles também podem promover esforços de marketing e rentabilidade no futuro.

A empresa SSAB tem promovido a iniciativa sustentável “SSAB EcoUpgraded”, para mostrar aos seus clientes os benefícios da utilização do aço de alta resistência. Dentre as vantagens em destaque estão o menor peso e vida útil do produto, além disso, durante a etapa de uso, a redução o CO² (Dióxido de Carbono).

De acordo com o vice-presidente de sustentabilidade e relações públicas da SSAB, Thomas Hörnfeldt, ao

Eugeni Dodonov / Flickr

Sete mananciais apresentam alto grau de fragilidade no Estado paulista

Além da identificação dos problemas, o levantamento propõe algumas soluções para a melhoria da gestão hídrica Um levantamento feito pelo LabGEO da USP (Laboratório de Geoprocessamento da Universidade de São Paulo) e pelo IDS (Instituto Democracia e Sustentabilidade) avaliou áreas em estado de alerta no Estado de São Paulo, 50

Fundações e Obras Geotécnicas

em relação à gestão hídrica, e as possíveis soluções para melhorias da capacidade de produção de água, restauração e conservação da vegetação local.

Os estudos apontam que sete importantes mananciais que abastecem a macrometrópole paulista, mostra em mais da metade da sua área um grau de fragilidade ambiental considerado alto ou muito alto, o que prejudica a capacidade de fornecimento de água para a região. De acordo com o trabalho, o sistema mais afetado é o PCJ (Bacias dos rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí) que atende a região de Campinas (SP).

A recuperação por meio do plantio de 920 milhões de mudas seria onerosa, custando aproximadamente 1,4 bilhão de reais ou 2,4 bilhão de reais. Então, outras soluções também são propostas no levantamento, como a conservação da vegetação existente, com intuito de manter a produção de água, bem como áreas que foram desmatadas de forma irregular e poderiam ser restauradas para aumentar a capacidade dos mananciais.