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1 FL 1 de 17 SUMÁRIO 1.0 INTRODUÇÃO INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNCIA SERVIÇOS EXECUTADOS EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NORMAS ADOTADAS METODOLOGIA RESUMO DOS RESULTADOS GEOTÉCNICOS ANEXOS... 17

2 FL 2 de INTRODUÇÃO O presente documento tem por objetivo apresentar a EMPRESA BRASILEIRA DE INFRA-ESTRUTURA AEROPORTUÁRIA INFRAERO no que respeita aos estudos, procedimentos, metodologias, análises e resultados foram utilizados na atualização e complementação dos Estudos Geotécnicos referente à Ampliação do Pátio de Aeronaves TPS no Aeroporto Internacional Afonso Pena PR, Termo de Contrato n TC 075- ST/2009/0007 e Ordem de Serviço datada de 07 de julho de O projeto visa aumentar a capacidade operacional do sistema dotando o aeroporto de novas posições remotas para embarque e desembarque de passageiros, bem como estacionamento de aeronaves por períodos mais longos. 2.0 INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNCIA Inicialmente foram verificados os itens e as quantidades disponíveis em contrato para caracterização geotécnica da área em questão. A etapa seguinte consistiu na elaboração de uma planta com toda programação da investigação geotécnica a ser realizada, cuja disposição foi apresentada e aprovada pela INFRAERO. Em campo, esta programação foi materializada através da cravação de estacas. Importante salientar, que todas as sondagens e ensaios realizados têm como objetivo informações geotécnicas pontuais, e seus resultados obtidos em laboratório dizem respeito exclusivamente às amostras ensaiadas. A seguir são descritos os serviços executados, os equipamentos utilizados, as normas que balizaram os estudos geotécnicos, assim como as metodologias adotadas na execução dos ensaios. 2.1 SERVIÇOS EXECUTADOS Na área de Ampliação do Pátio de Aeronaves, foram executados:

3 FL 3 de 17 Nove (9) sondagens a percussão tipo SPT (Standard Penetration Test), para o simples reconhecimento do solo; Duzentos e oito (208) poços de inspeção e seus respectivos ensaios laboratoriais; Sete (07) ensaios de piezocone CPTu; Seis (06) ensaios de dissipação de poro-pressão; Cinco (05) ensaios de palheta VT; Seis (06) coletas indeformadas shelby; Seis (06) ensaios triaxiais UU; Seis (06) determinações de umidade; Seis (06) determinações de peso específico total; Seis (06) determinações de peso específico seco; Seis (06) ensaios de massa específica dos grãos; Seis (06) ensaios de adensamento oedométrico. A localização de todos os serviços realizados estão apresentados no documento CT.04/103.05/2211/ EQUIPAMENTOS UTILIZADOS Para a realização dos poços de inspeções foram utilizados os equipamentos manuais relacionados a seguir: - Cavadeira; - Cortadeira; - Enxada; - Pá; - Picareta, - Trado tipo helicoidal e - Conjunto para determinação da densidade natural (cilindro, soquete, haste e tarugo) todos em aço.

4 FL 4 de 17 Para a elaboração dos desenhos e relatórios foram utilizados os programas computacionais relacionados abaixo: Autocad 2003; (Desenhos) Microsoft Word e Excel. 2.3 NORMAS ADOTADAS As normas adotadas no estudo geotécnico foram às seguintes: NBR 6484/80 - Execução de sondagens de Simples Reconhecimento dos solos; NBR 9603/86 - Execução de sondagem à Trado; NBR 6457/85 e DNER-ME 041/94 - Amostras de Solo - Preparação para Ensaios de Compactação e Ensaios de Caracterização; NBR 9813/87 - Determinação da massa específica aparente in situ, com emprego de cilindro de cravação; NBR 7181/84, DNER-ME 080/94 e DNER-ME 051/94 - Análise granulométrica; NBR 6508/84 e DNER-ME 093/94 - Densidade real dos grãos; NBR 6459/84 e DNER-ME 122/94 - Determinação do limite de liquidez; NBR 7180/84 e DNER-ME 082/94 - Determinação do limite de plasticidade; DNER-ME 087/94 - Determinação do limite de contração; NBR 7182/86, DNER-ME 129/94 e ASSHTO Ensaio de Compactação; NBR 9895/87, DIRENG-ME 01/02 e DNER-ME 049/94 - Índice de Suporte California; NBR 12069/91 - Solo - Ensaio de penetração de cone in situ (CPT); ASTM D Standard test method for performing electronic friction cone and piezocone testing of soils NBR 6502/95 Rochas e Solos ; NBR 6508/84 Grãos de Solo que Passam na Peneira de 4,8 mm - Determinação da Massa Específica ; NBR 12007/90 Solo Ensaio de Adensamento Unidimensional ; BS 1377/90 Part 7 Soils for civil engineering purposes Shear strength tests ;

5 FL 5 de 17 PROC-LAB-S01 Preparação de Amostras de Solo para Ensaios de Compactação e Caracterização ; PROC-LAB-S02 Determinação da Umidade por Estufa ; PROC-LAB-S16 Moldagem de Corpos-de-Prova de Amostras de Solo ; PROC-LAB-S25 Determinação da Massa Específica dos Grãos de Solo que passam na Peneira de 4,8mm ; PROC-LAB-S29 Ensaio de Adensamento Unidimensional ; PROC-LAB-S33 Ensaio Triaxial UU. NBR 10905/89 - Solo - Ensaios de palheta in situ. ASTM D Standard test method for field vane shear test in cohesive soil. NBR 9820/97 Coleta de amostras indeformadas de solos de baixa consistência em furos de sondagem. 2.4 METODOLOGIA ENSAIOS DE CAMPO Todos os Serviços Geotécnicos executados tiveram como referência a topografia existente da respectiva área do Aeroporto. Os serviços topográficos deram subsídios, uma vez, que cada poço de inspeção encontrava-se materializado com uma estaca e um piquete, denominando assim o exato local a serem realizados os serviços de Geotecnia. Poços de Inspeção Após a identificação do local para a realização do poço de inspeção, o serviço iniciou pela abertura de uma janela de aproximadamente 0,70 m x 0,70 m, onde foram retirados a camada vegetal e o material orgânico. Nivelou-se a camada encontrada abaixo e iniciou-se o ensaio para a determinação da densidade natural pelo método do cilindro cravado (NBR 9813/87), a coleta para a determinação da umidade natural (NBR 6457/86) e a coleta das amostras para posteriores ensaios de caracterização do material.

6 FL 6 de 17 O ensaio para determinação da densidade natural, citado acima, consiste na cravação do cilindro de forma contínua na superfície nivelada e, isenta de partículas soltas. O ensaio no campo é finalizado quando a parte superior do cilindro encontra-se aproximadamente 1,0 cm abaixo da superfície do terreno. Com o cilindro devidamente calibrado temos a massa deste cilindro e o seu respectivo volume interno, calculando-se assim a sua densidade natural. Nesta mesma camada da realização do ensaio de densidade natural foi realizado o ensaio de umidade natural. Após a realização do ensaio de densidade natural e a coleta dos materiais a serem ensaiados, iniciou-se a perfuração com o trado manual na profundidade de até 1,70 m aproximadamente, para a identificação dos horizontes das camadas e o registro do nível d água existente, quando este foi encontrado. Não houve a coleta de material quando este foi classificado como materiais granulares e de reposições, como: britas, saibros e quando a amostra não pôde ser coletada devido ao registro do nível d água. Estes casos estão identificados no boletim de sondagem. Ensaios Piezocone CPTu O ensaio de piezocone consiste na cravação estática de uma haste no solo, a qual possui no seu extremo inferior uma ponteira com formato cônico (ângulo de vértice de 60 ) e área transversal de 10 cm². Os ensaios empregaram um penetrômetro estático de procedência italiana (Pagani) com capacidade de reação de 150 kn (15 tf). O sistema hidráulico dos penetrômetros é acionado por motor a diesel, obtendo-se a reação através de ancoragens helicoidais. A ponteira, dispositivos eletrônicos, software utilizado em campo Unican Land e o software Uniplot utilizado para o processamento dos dados são procedentes da Fugro Engineers B.V.. Para efeito das medições de poro-pressão, todos os procedimentos rotineiros de manutenção da saturação do sistema foram observados. Nos ensaios, a ponteira foi cravada com uma velocidade de penetração constante, aproximadamente igual a 2 cm/s. A medida que se procede à introdução das hastes no solo, efetua-se a cada 2 cm de profundidade a aquisição automática das seguintes informações: Resistência à penetração da ponta (qc);

7 FL 7 de 17 Resistência por atrito lateral ou local (fs), medido em uma luva com área lateral de 150 cm2; Poro-pressão, utilizando-se um elemento poroso de bronze sinterizado, localizado na base do cone (posição u2); Ângulo de inclinação da ponteira cônica em relação à vertical. Essas grandezas são medidas através de instrumentação de precisão, devidamente calibrada, instalada na extremidade do conjunto, sendo os dados transmitidos à superfície por um sistema de cabos. Os sinais são coletados, transferidos e armazenados em um computador, podendo o resultado do ensaio ser visualizado em tempo real. Os ensaios envolveram a execução de pré-furos, para se ultrapassar a camada superficial de aterro e se atingir sempre uma região de solo saturado. O ensaio de dissipação consiste na paralisação da penetração da ponteira cônica, permitindo-se que as poro-pressões desenvolvidas sejam dissipadas. A evolução das poro-pressões é monitorada ao longo do tempo, empregando-se o sistema de aquisição. Os ensaios de dissipação podem ser interpretados, com vistas à estimativa do coeficiente de adensamento horizontal (Ch). A duração dos ensaios buscou atender a 50 % de dissipação dos excessos de poro-pressão. Ensaios De Palheta O ensaio de palheta tem por objetivo determinar a resistência não-drenada do solo in situ (SU), sendo comumente utilizado em argilas saturadas, de consistência mole a rija. O ensaio envolve a cravação de uma palheta de seção cruciforme, submetida a um torque necessário para cisalhar o solo por rotação. Para cravação da palheta utilizou-se um penetrômetro estático de procedência italiana (Pagani) com capacidade de reação de 150 kn (15 tf). O sistema hidráulico dos penetrômetros é acionado por motor a diesel. O equipamento utilizado nos ensaios de palheta consiste em um modelo elétrico com software de execução e processamento do ensaio da Geotech, o equipamento é munido de dispositivo (slip-coupling) para auxiliar na identificação do atrito do sistema. A utilização de um dispositivo slip-coupling visa eliminar das leituras qualquer efeito de atrito nas hastes que acionam a palheta.

8 FL 8 de 17 Após a introdução da palheta no solo, na profundidade de ensaio, posiciona-se a unidade de torque e medição, zeram-se os instrumentos e se aplica imediatamente o torque, com uma velocidade de (6±0,6)º/minuto. As medições de torque e rotação são efetuadas no topo do sistema de hastes. Os ensaios empregaram palhetas com 5,0 cm de diâmetro e 10 cm de altura. Com base no torque medido, é possível determinar a resistência ao cisalhamento não-drenada do solo: S uvane 0,86( M A) 3. D onde: M torque máximo medido (Nm); A Atrito medido (Nm); D - diâmetro da palheta (m). Ao término do ensaio para a obtenção da resistência não-drenada, procede-se a 10 voltas rápidas da palheta, reiniciando-se as medições de modo a se obter a resistência não-drenada amolgada (Su Vane). Coletas Indeformadas - Amostrador Shelby O amostrador utilizado possui um sistema de pistão estacionário com diâmetro interno de 100 mm, espessura de parede de 1,5 mm e comprimento de 600 mm no qual a cravação do tubo pertencente ao mesmo se deu diretamente através do terreno, tendo-se montado o sistema camisa Shelby cabeça do amostrador pistão diretamente sobre o solo investigado. O conjunto foi introduzido no material com o auxílio do pistão hidráulico do penetrômetro TG , até a cota de início da coleta, efetuando-se a abertura da camisa e a cravação estática do amostrador. Após a retirada do tubo, o mesmo teve suas extremidades vedadas com parafina para evitar a saída de material e também manter a umidade da amostra. O tubo foi devidamente acondicionado e transportado ao laboratório.

9 FL 9 de 17 ENSAIOS DE LABORATÓRIO Na realização dos poços de sondagem foram coletados amostras para a caracterização do subleito. Os ensaios realizados em laboratório foram os seguintes: - Análise Granulométrica por Peneiramento; - Análise Granulométrica por Sedimentação; - Densidade Real dos Grãos; - Limites de Consistência (Liquidez, Plasticidade e Contração); - Ensaio de Compactação; - Índice de Suporte Califórnia e Expansão (inclusive DIRENG). Na preparação das amostras foram adotadas as recomendações das normas NBR 6457/86 e DNER-ME 041/94. Os ensaios serão brevemente comentados abaixo. Análise Granulométrica e Densidade Real A análise granulométrica consiste na determinação das porcentagens, em peso, das diferentes frações do solo na fase sólida. Na granulometria por peneiramento são analisadas partículas maiores que 0,075 mm (peneira nº 200). O ensaio é realizado passando a amostra por uma série de peneiras de malha quadrada de dimensões padronizadas. As normas adotadas foram as NBR 7181/84 e DNER-ME 080/94. Na granulometria por sedimentação são analisadas partículas menores que 0,075 mm (peneira nº 200). Neste método é possível estabelecer relação entre o diâmetro das partículas e a sua velocidade de sedimentação em um meio líquido. As normas adotadas foram as NBR 7181/84 e DNER-ME 051/94. Ainda na análise granulométrica por sedimentação é obtido a densidade real dos grãos pelo método do picnômetro. A norma adotada neste método foi a DNER-ME 093/94. Limites de Consistência Os limites de consistência para avaliar a plasticidade dos solos considerados nestes ensaios são: liquidez, plasticidade e contração.

10 FL 10 de 17 No ensaio de limite de liquidez foi adotada a norma DNER-ME 122/94. Este limite marca a transição do estado plástico ao estado líquido. Para determinação do limite é utilizado o aparelho Casagrande. No ensaio de limite de plasticidade foi adotada a norma DNER-ME 082/94. Este limite marca a transição do estado plástico ao estado semi-sólido. Com os limites de liquidez e plasticidade é possível determinar o índice de plasticidade (IP), o índice de grupo (IG) e a classificação do material. Neste projeto foram adotadas as classificações HRB e SUCS. No ensaio de limite de contração foi adotada a norma DNER-ME 087/94. O limite marca a transição do estado semi-sólido ao estado sólido. Ensaio de Compactação O ensaio de compactação correlaciona o teor de umidade e a massa específica aparente seca. Na curva de compactação a diferentes teores de umidade é possível traçar um gráfico e obter a máxima massa específica aparente seca e a umidade ótima da amostra. Este ensaio é realizado pelo método de Proctor ou ASSHTO. Foi adotada a norma DNER-ME 129/94. Para o método DIRENG a compactação é realizada a diferentes energias de compactação que são: normal (12 golpes), intermediária (26 golpes) e modificada (55 golpes). Foi adotada também a ASSHTO T-180 para energia de compactação modificada. Índice de Suporte Califórnia (ISC) e Expansão O ensaio de ISC tem por objetivo determinar o valor relativo do suporte das amostras. É cálculo através da relação entre a pressão necessária para produzir a mesma penetração numa brita padronizada. Foi adotada a norma DNER-ME 049/94. Após a moldagem dos corpos de prova realizadas na compactação (em energia especificada) estes são imersos em água durante 4 (quatro) dias para a obtenção do ISC e sua respectiva expansão. No caso do método ISC DIRENG (ME 01/2002) a moldagem dos corpos de prova na energia normal e intermediária, é utilizada a umidade ótima encontrada na moldagem da compactação da energia modificada (ASSHTO-180). Neste método, para o ensaio do ISC e expansão, os corpos de prova que serão imersos em água durante 4 (quatro) dias,

11 FL 11 de 17 são os 3 corpos moldados na umidade ótima para cada energia de compactação (normal, intermediária e modificada). Ensaios Triaxiais Não Adensados Não Drenados (UU) Os corpos-de-prova para os ensaios triaxiais não adensados e não drenados (UU) foram moldados cravando-se um molde metálico na amostra previamente retirada do Shelby. Cada corpo-de-prova foi submetido à pressão de confinamento aproximada do peso específico da amostra multiplicado pela profundidade da amostra. O cisalhamento foi realizado em velocidade de 80% de deformação axial por hora, sendo o ensaio finalizado em 20% de deformação. Os dados foram registrados a cada 5 segundos. Os resultados dos ensaios Triaxiais UU estão sintetizados no item do Anexo. Ensaios de Adensamento Oedométrico Os ensaios de adensamento foram realizados em seis amostras indeformadas, as quais foram inicialmente submetidas a um pré-carregamento de 12,5 kpa, após o qual foram aplicados carregamentos crescentes (sendo a carga de cada estágio o dobro do valor do estágio anterior), até a definição da reta virgem no gráfico do índice de vazios em função do logaritmo da pressão aplicada. Após o último estágio de carregamento, as amostras foram descarregadas em três estágios decrescentes, sendo o último de 12,5 kpa. Os laudos destes ensaios, apresentando todos os detalhes referentes aos estágios de carregamento e descarregamento, podem ser encontrados no Anexo.

12 FL 12 de 17 RESULTADOS Ensaios Piezocone CPTu Os resultados dos ensaios CPTu são apresentados em Anexo, os quais indicam a variação com a profundidade da: Resistência à penetração da ponta (qt), dada por qt = qc + (1 - a) u2, sendo a = 0,75 (valor obtido através de calibração); Resistência por atrito lateral (fs); Razão de atrito (FR), dada por FR = fs/qc ; Poro-pressão (u2). Os gráficos da figura podem ser utilizados para se proceder a uma classificação estratigráfica do comportamento do solo, baseada no método de Robertson et al. (1986). O ábaco de classificação é apresentado na Figura 1. É importante observar que os ábacos da Figura 1 não são diagramas de classificação granulométrica os mesmos objetivam fornecer uma idéia da tendência de comportamento do solo. Figura 1 Sistema de classificação de Robertson e outros (1986).

13 FL 13 de 17 No quadro a seguir está demonstrado o resumo dos ensaios CPTu. Profundidade máxima dos ensaios de piezocone - CPTu Furo Profundidade Final (m) Sondagem de Referência CPTu-07 12,32 SP-06 CPTu-08 11,19 SP-13 CPTu-09 11,41 SP-08 CPTu-10 12,38 SP-07 CPTu-11 13,07 SP-11 CPTu-12 12,43 SP-01 CPTu-13 11,40 SP-03 Ensaios de Dissipação de poro-pressão Os resultados dos ensaios de dissipação são apresentados nos gráficos no item Anexo, empregando-se duas escalas de tempo: Raiz do tempo, para determinação do coeficiente de adensamento pela expressão: C h Ti r t i 2 Escala logarítmica, pelo qual o coeficiente de adensamento pode ser obtido com a expressão proposta por Teh e Houslby (1991): C h 2 Ti r t i I r sendo: Ch - coeficiente de adensamento na direção horizontal; Ti - fator tempo em função de u/ uo; ti - tempo de dissipação; r - raio médio do piezocone (18 mm);

14 FL 14 de 17 Ir - índice de rigidez do solo. No quadro a seguir está demonstrado o resumo dos ensaios de dissipação. Resumo dos ensaios de dissipação Furo Dissipação Profundidade Tempo Tempo (s) (m) (min.) CPTu-08 DPP ,00 929,88 15 min. CPTu-10 DPP , ,00 17 min. DPP ,90 926,88 15 min. CPTu-11 DPP ,10 925,00 15 min. CPTu-12 DPP ,82 927,00 15 min. CPTu-13 DPP , ,88 17 min. Ensaios De Palheta Os resultados estão apresentados sob a forma de gráficos no item dos Anexos. Os valores indicados já se encontram corrigidos em função do atrito medido no slipcoupling, definido com base no patamar inicial das curvas torque versus rotação. No quadro a seguir está demonstrado o resumo dos ensaios de palheta. Resistências não-drenadas (SU) Furo Profundidade Su indeformado Sondagem (m) (kpa) de Referência VT-07 4,50 60,03 SP-06 VT-08 3,80 61,11 SP-13 Furo Profundidade Su indeformado Sondagem (m) (kpa) de Referência VT-11 3,00 57,49 SP-11 5,80 87,95 SP-11 VT-12 5,80 25,18 SP-01 VT-13 3,00 67,17 SP-03

15 FL 15 de 17 Coletas Indeformadas - Amostrador Shelby Os resultados estão apresentados no item dos Anexos. No quadro a seguir está demonstrado seu resumo. Dados das coletas indeformadas com tubo Shelby Profundidade Furo (m) De Até SH-07 4,50 5,00 SH-08 3,50 4,00 SH-09 3,00 3,50 SH-10 4,50 5,00 SH-12 5,50 6,00 SH-13 2,80 3, RESUMO DOS RESULTADOS GEOTÉCNICOS Os valores médios dos resultados geotécnicos, obtidos nos ensaios citados anteriormente, são apresentados a seguir: Classificação HRB: Classificação SUCS: Porcentagem de mat. passante na peneira nº 200: Porcentagem de Silte: Porcentagem de Argila: Limite de Liquidez (LL): A-7-5 e A-7-6 MH, CL e ML 62,4 a 92,0 média: 77,3% 9,2 a 69,2 média: 29,1 % 26,6 a 70,2 média: 48,0% 0,0 a 77 média: 50,6% PROPRIEDADE DA INFRAERO 15

16 FL 16 de 17 Limite de Contração (LC): Índice de Plasticidade (IP): Índice de Grupo (IG): Densidade Real dos Grãos: Densidade Seca Máxima (Proctor Modificado): Umidade Ótima: CBR característico (Proctor Modificado): IS característico (Proctor Modificado): Expansão: Densidade Seca in situ : Umidade Natural: Coeficiente de compressão (Cc): Res. ao cisalhamento não drenada (Su triaxial): Res. ao cisalhamento não drenada (Su Vane): Pressão de pré-adensamento 48 a 280 med.: Coef.de adensamento horizontal (Ch): Coef. de adens. vertical (Cv): 18,5 a 41,1 média: 29,8% 0 a 63,7 média: 13,5% 0 a 16 média: 11% 2,055 a 2,578 média: 2,369 g/cm³ 1,376 a 1,605 média: 1,463 g/cm³ 24,0 a 35,1 média: 29,3% 5,6 a 26,1 média: 13,9% 0,0 a 18,5 média: 7,7% 0,46 a 4,71 média:1,6% 0,940 a 1,376 média: 1,124 g/cm³ 28,4 a 61,2 média: 47,4% 0,10 a 0,37 média: 0,23 44,76 KPa 62,14 KPa 121 KPa 1,71 a 4,12 x 10-6 média: 3,15 x 10-6 m 2 /s 7,45 x 10-3 a 2,32 x 10-2 média:1,72 x 10-2 cm 2 /s PROPRIEDADE DA INFRAERO 16

17 FL 17 de ANEXOS PROPRIEDADE DA INFRAERO 17

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