UTILIZAÇÃO DE GEOTÊXTIL BIDIM EM ATERRO MULTICAMADAS NA RODOVIA DOM PEDRO I

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1 UTILIZAÇÃO DE GEOTÊXTIL BIDIM EM ATERRO MULTICAMADAS RODOVIA DOM PEDRO I Autor: Departamento Técnico - Atividade Bidim Colaboração: José Carlos Vertematti Marcus Scavone Colaboração: Ramalho Comercial Ltda. NOVEMBRO 1990 Revisado JANEIRO Departamento Técnico.

2 ÍNDICE 1 INTRODUÇÃO LOCALIZAÇÃO HISTÓRICO DA OBRA DADOS - ATERRO SOLUÇÕES ALTERTIVAS FUNÇÕES DO GEOTÊXTIL BIDIM OBRA DETALHES DA APLICAÇÃO E INSTALAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM QUANTIDADE DE GEOTÊXTIL BIDIM VANTAGEM UTILIZAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM VANTAGEM UTILIZAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM DOCUMENTAÇÃO FOTOGRÁFICA...11

3 1 INTRODUÇÃO Este trabalho relata a aplicação do geotêxtil Bidim como elemento de reforço em aterro multicamadas na obra de duplicação da Rodovia D. Pedro I, situada no Estado de São Paulo. A Rodovia D. Pedro I foi executada inicialmente em pista única com 2 sentidos de tráfego, devido ao grande aumento do mesmo, tornou-se necessária a sua duplicação. O geotêxtil Bidim foi disposto em 10 camadas horizontais, entre as camadas de solo compactado, ao longo do trecho crítico do aterro. Esta solução permitiu a obtenção de um maciço estável, com bermas de equilíbrio menores, sem que estas ultrapassassem a faixa de domínio da estrada.

4 2 LOCALIZAÇÃO O presente relatório se refere à duplicação da Rodovia Dom Pedro I. Essa rodovia tem seu início no Município de Jacareí, junto a rodovia Eurico Gaspar Dutra, e tem como término o anel viário no município de Campinas. Ao longo do seu percurso a rodovia serve os municípios de Jacareí, Igaratá, Nazaré Paulista, Bom Jesus dos Perdões. Atibaia, Jarinú, Itatiba e Campinas. 3 HISTÓRICO DA OBRA A necessidade de duplicação da rodovia D. Pedro I deveu-se ao fato de que a pista única inaugurada em 1970, já estava com volume de tráfego muito intenso prejudicando desta maneira a segurança dos usuários, estrangulando o escoamento de produtos e produzindo um desgaste excessivo na própria rodovia. A presente rodovia está sob jurisdição da DERSA Desenvolvimento Rodoviário SA a qual, através do Governo do Estado de São Paulo, elaborou o quadro para a concorrência das obras de duplicação da referida rodovia. O montante das obras foi dividido em 3 trechos conforme mostra a Tabela 1. Tabela 1 Empresas participantes e suas respectivas localizações. Duplicação da rodovia Dom Pedro I sob jurisdição da Dersa Trecho Nº do trecho Projetista Empreiteira Gerenciadora Jacareí Nazaré Paulista 1 Setepla Andrade Gutierrez Proenge Nazaré Paulista Jarinú 2 Maubertec CBPO Engevix Jarinú Campinas 3 Proenge Cowan Estática As várias vistorias feitas na obra durante sua execução mostram a grande utilização de geotêxtil Bidim em todas as aplicações. Dentre elas: - Drenagem profunda; - Drenagem de pavimento; - Reforço de aterro; - Separação de solo; - Filtração em sistemas de contenção com gabiões.

5 4 DADOS - ATERRO 42 Descrição O referido aterro, situado no trecho 2 (Nazaré Paulista - Jarinú) entre as estacas 3731 e 3748 aproximadamente no Km m da rodovia D. Pedro I, foi projetado para abrigar a nova pista da duplicação no sentido Jacareí - Campinas, no trecho em que a rodovia atravessa a várzea do Rio Atibaia. A execução do trecho 2 está sob responsabilidade da Companhia Brasileira de Projetos e Obras sendo que o projeto é da Maubertec Engenharia e Projetos Ltda. e o gerenciamento está a cargo da Engevix Engenharia SA. Execução Método Convencional. Conforme o cronograma deu-se inicio a construção do aterro pelo método convencional. Esse método consiste no lançamento sucessivo de pequenas camadas de solo com compactação até que se atinja a cota de greide desejada. Devido a existência de uma camada de solo mole com 4 m de espessura, constituída de argila orgânica turfosa preta na base do aterro, este ficou instável acarretando uma ruptura pela sua fundação. 5 SOLUÇÕES ALTERTIVAS Solução Conceitual A solução conceitual para o problema consiste em conseguir a estabilidade para o aterro, a partir de um dos seguintes modos: - Redução do esforço que causa instabilidade no aterro ou, - Aumento da resistência do solo de fundação e aterro. Dessa maneira foram feitos os seguintes estudos: a) Remoção e Substituição do solo Esta proposta de solução técnica esbarrou em problemas executivos, pois o material a ser substituído (constituído por argila orgânica cinza escura com 4 m de espessura) não se encontrava na superfície. Esse

6 material estava recoberto por uma camada de aterro com 1 m de espessura que havia sido executada por ocasião da construção da 1ª pista da Rodovia D. Pedro I. A remoção desse aterro antigo junto à camada de solo mole, mesmo se feita pelo processo de remoção por ruptura, causaria instabilidade no aterro da pista existente devido à proximidade da mesma, assim como ao montante das escavações na saída do aterro (Figura 1). b) Bermas de Equilíbrio De acordo com os cálculos feitos para viabilização da solução técnica supracitada, seriam necessárias quatro bermas de equilíbrio iguais e contínuas. O comprimento total obtido pelas quatro bermas e seus respectivos taludes ultrapassaria o limite da faixa de domínio o que acarretaria problemas jurídicos como desapropriação, entre outros. A solução destes detalhes acrescentaria um prazo adicional no cronograma, o que foi descartado de imediato (Figura 2). c) Aterro Reforçado com Geotêxtil Bidim A solução se constituiu em executar o projeto de aterro com bermas de equilíbrio de menor largura de modo que o comprimento total fique delimitado pela faixa de domínio e a diferença do fator de segurança necessária foi obtida com a aplicação de geotêxtil em camadas no interior da parte mais alta do corpo do aterro. Esta solução, concebida e elaborada pelo Engº. Gerson Castro, chefe da Divisão de Geotecnia da Maubertec, atendeu aos requisitos necessários de executar um aterro em solo mole, dentro da faixa de domínio, com fator de segurança necessário (FS adotado = 1,3) para a fase final de construção e ainda permitiu abrigar uma via marginal sobre uma das bermas (Figura 3). Os esforços envolvidos no cálculo de estabilidade estão apresentados na Figura 4.

7 Croqui sem Escala Limite da faixa de domínio Aterro novo Aterro existente Aterro Compactado Areia fina com argila orgânica 1 1 Argila orgânica cinza escura Alteração de Migmatito Figura 1 Solução A: Remoção e substituição de solo sem utilização do geotêxtil Bidim, essa solução causaria instabilidade no aterro já existente. Croqui sem escala Limite da faixa de dominio 1 1,5 Aterro Novo Aterro Existente Argila orgânica Areia fina com argila orgânica Alteração de Migmatito Figura 2 Solução B: Bermas de equilíbrio sem utilização do geotêxtil Bidim. Esta solução tem como grande inconveniente a transposição da faixa de domínio por uma das bermas de equilíbrio tornando necessária a desapropriação para a execução do aterro.

8 Geotêxitl Bidim RT - 31 Croqui sem escala Limite da faixa de dominio Geotêxitl Bidim RT -16 1,5 1 Aterro Existente Argila orgânica Areia fina com argila orgânica Alteração de Migmatito Figura 3 Solução C: Aterro reforçado com geotêxtil Bidim. Essa solução resulta em um reforço do corpo do aterro tornando desnecessário o prolongamento das bermas de equilíbrio para além da faixa de domínio. Força resultante da resisência das mantas do geotêxtil Bidim. d W1 1,5 1 Rg Sobrecarga de trafego W1 Aterro Novo Aterro Existente Argila orgânica S Areia fina Alteração de Migmatito Figura 4 Análise de estabilidade do corpo do aterro com reforço de geotêxtil. As diversas camadas de geotêxtil Bidim produzem um momento resistente adicional que favorece a estabilidade do aterro.

9 6 FUNÇÕES DO GEOTÊXTIL BIDIM OBRA De acordo com os estudos realizados, se houvesse uma diminuição do comprimento da berma de equilíbrio para dentro dos limites da faixa de domínio, o aterro não teria a estabilidade necessária. Desta maneira ficou claro que essa execução não poderia ser feita se o aterro fosse construído pelo método convencional. O grande obstáculo seria a tendência de ocorrer à ruptura do aterro pela fundação em solo mole. Depois de um minucioso estudo, a projetista identificou o geotêxtil Bidim como sendo o material capaz de acrescentar ao corpo do aterro a resistência ao cisalhamento suficiente, viabilizando desta maneira a diminuição das dimensões iniciais da berma de equilíbrio. A atuação do geotêxtil Bidim como elemento de reforço do corpo do aterro tem por base a grande resistência à tração nos sentidos longitudinal e transversal da manta que é mobilizada pelo grande atrito de interface com as camadas de solo que o envolvem (Figura 4). Quando há susceptibilidade de ocorrência do recalque diferencial no corpo do aterro, com tendência ao cisalhamento e escorregamento, a iminência de descontinuidade (recalque diferencial de dimensão próxima de zero) na seção de ruptura, faz com que o geotêxtil seja tracionado e, portanto, dê sua parcela de contribuição a estabilização do conjunto. Cabe ressaltar que um geotêxtil nãotecido agulhado de filamentos contínuos, como é o caso do geotêxtil Bidim, tem a sua resistência sensivelmente aumentada e sua deformação diminuída quando confinado, o que deve ser levado em consideração no projeto. Desta forma, suas características resistentes podem ser exploradas, favorecendo a redução de custos de execução. 7 DETALHES DA APLICAÇÃO E INSTALAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM A aplicação do geotêxtil Bidim RT-31 in loco foi feita sem que se detectasse algum incidente. O geotêxtil Bidim foi disposto em 10 camadas contínuas ao longo do trecho crítico do aterro perfazendo 120 m de comprimento, dispostas em intervalos de 60 cm de altura. As bobinas foram dispostas horizontalmente, sendo as mesmas desenroladas no sentido perpendicular ao eixo da pista. Lateralmente houve uma sobreposição simples, de 30 cm, entre as mantas, não sendo necessário costurá-las.

10 Nas extremidades das mantas foi executada uma ancoragem de comprimento de 1 m envolvendo uma camada de 30 cm de solo. A escolha da direção de desenrolamento teve por base a obtenção da maior resistência à tração operacional. Se as mantas fossem desenroladas ao longo do eixo da pista, haveria necessidade de costurar suas emendas o que implicaria em um acréscimo de tempo de custo na execução do serviço. Como neste tipo de aplicação o geotêxtil Bidim tem uma função estrutural importantíssima, deve-se tomar muito cuidado em relação ao uso da resistência especificada em projeto, principalmente quando na mesma obra existem serviços de drenagem, contenção com gabiões entre outro (respectivamente, utilizando Bidim RT-16 e Bidim RT-21, na maioria dos casos). 8 QUANTIDADE DE GEOTÊXTIL BIDIM Na referida obra foram consumidos aproximadamente m² de geotêxtil Bidim RT-31 aplicado em multicamadas no corpo do aterro, e m² de RT-16 utilizado para fazer a separação entre o aterro já existente e o novo aterro (Figura 3). 9 VANTAGEM UTILIZAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM A vantagem primordial do geotêxtil Bidim nesta obra foi a de viabilizar tecnicamente a execução do aterro sem que houvesse necessidade de efetuar desapropriação de terras adjacentes, o que além de oneroso, iria interferir negativamente no cronograma da obra. Desta maneira, houve uma economia de tempo e de recursos na execução do aterro. A utilização do geotêxtil Bidim também permitiu que se executasse o aterro com o mesmo material de empréstimo sem que houvesse necessidade de recorrer a uma jazida mais distante. Como não há necessidade de mão de obra especializada nem de equipamento específico para se aplicar o geotêxtil Bidim, a solução adotada não onerou a empreiteira nesses itens. 10 VANTAGEM UTILIZAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM Agradecemos as colaborações dos engenheiros Armen Armaganijan e Tasso R. C. Loures da Dersa, ao Eng. Gerson R. de Castro da Maubertec, aos Engenheiros Sergio Yonamine e Cláudio Persotti da CBPO e ao Eng. Jorge D amico da Engevix, sem as quais não seria possível a elaboração deste trabalho.

11 11 DOCUMENTAÇÃO FOTOGRÁFICA FOTO 1 Limpeza com remoção parcial após ruptura do aterro construído pelo método convencional; nota-se, ao fundo a presença de argila orgânica cinza escura. FOTO 2 Aplicação da 3ª camada de geotêxtil Bidim com lançamento de uma camada de solo em seguida.

12 FOTO 3 Lançamento de solo sobre a camada de geotêxtil Bidim. A disposição das mantas na direção transversal ao eixo da pista é facilmente identificada nesta foto. FOTO 4 Detalhe da ancoragem na extremidade das mantas, a qual envolve uma camada de 30 cm de solo.

13 FOTO 5 Detalhe de uma das últimas camadas de solo lançada e devidamente compactada. FOTO 6 Vista do aterro 43 concluído e liberado para o tráfego.