Programa de Prospecção Geotécnica Especial no Acesso à Ilha de Tatuoca Porto de Suape Ipojuca/PE

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1 Programa de Prospecção Geotécnica Especial no Acesso à Ilha de Tatuoca Porto de Suape Ipojuca/PE Maria Isabela Marques da Cunha V. Bello Departamento de Engenharia Civil, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, Pernambuco Roberto Quental Coutinho Departamento de Engenharia Civil, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, Pernambuco RESUMO: Este artigo apresenta os resultados de uma ampla campanha de ensaios geotécnicos especiais de campo e de laboratório realizados no trecho de acesso a Ilha de Tatuoca Porto de Suape onde será construído o estaleiro da empresa Construções e Comércio Camargo Corrêa S.A. Este trabalho foi realizado através de um convênio firmado entre a referida empresa e a FADE/UFPE. No local estudado foram realizadas amostragens tipo pistão estacionário, ensaios de campo (palheta e piezocone sísmico), e ensaios de laboratório (caracterização, adensamento e resistência), com emissão de relatórios técnicos. Esse trabalho constituiu uma oportunidade única da prática da Engenharia Geotécnica na Região Nordeste e uma importante ferramenta de aprendizado. PALAVRAS-CHAVE: Aterros, Solos Moles, Ensaios de Campo e Laboratório. INTRODUÇÃO A construção de aterros sobre solos moles é uma das importantes áreas da engenharia geotécnica, e tem recebido permanente atenção em instituições de pesquisas internacionais de alto nível. É uma área abrangente com forte interação com os órgãos públicos, construção e manutenção de rodovias / ferrovias, urbanização de áreas de baixadas, etc. As argilas moles do Recife vem sendo sistematicamente estudadas por vários autores através da elaboração de dissertações de mestrado, tese de doutorado e publicação de artigos técnicos nacionais e internacionais. Neste contexto, uma ampla campanha de ensaios geotécnicos especiais de campo e laboratório foi realizada pelo Grupo de Geotecnia de Encostas e Planícies - GEGEP/UFPE, no acesso a Ilha de Tatuoca - Suape/PE, onde será construído o estaleiro da empresa Construções e Comércio Camargo Corrêa S.A., através de um convênio firmado entre a referida empresa e a FADE / UFPE, sob a coordenação do professor Roberto Coutinho. A campanha teve como objetivo investigar o subsolo da área e determinar os parâmetros geotécnicos necessários para escolha da solução adequada. CARACTERÍSTICAS DA ÁREA A área estudada era formada por mangue virgem, sendo inicialmente construído um aterro provisório para passagem de veículos à Ilha (Fig. ). A campanha foi realizada em dois trechos de mangue. No º trecho foram realizados ensaios nas estacas (E, E, E e E), e no º trecho nas estacas E e E. A obtenção de amostras e os ensaios de campo foram realizados afastados do aterro provisório existente. Foi utilizada uma plataforma de maneira a se ter resultados mais representativos do solo, não influenciados pela construção (indeformado). Aterro provisório Plataforma de ensaio Figura. Vista Geral Acesso à Ilha de Tatuoca Investigação Geotécnica. A campanha foi composta por amostragens tipo pistão estacionário, ensaios de palheta de

2 campo e ensaios de piezocone sísmico, e realização de ensaios laboratoriais de caracterização, adensamento e resistência (Tab.). a haste do pistão presa no revestimento. O pistão é mantido estacionário, enquanto o amostrador é cravado no solo. O amostrador é então retirado do solo, contendo a amostra. Tabela. Ensaios realizados Acesso à Ilha de Tatuaoca QUANTIDADES (un) ENSAIOS º Trecho º Trecho Amostragem (pistão) Palheta de campo - indeformado + deformado - ensaio de atrito Piezocone sísmico - Leitura contínua (metros) - Ensaios sísmicos - Dissipação poro-pressão Laboratório - Caracterização - Adensamento vertical - Adensamento radial - Triaxial UU - Triaxial CIU m AMOSTRAGEM INDEFORMADA - m Na campanha foram coletadas amostras indeformadas com amostrador tipo shelby de paredes finas com tubo de aço-inox com diâmetro e, ( e mm) e comprimento de mm,dotado de pistão estacionário (Fig. ). Essas amostras foram coletadas em verticais com profundidades estimadas entre a metros. A ordem de aproveitamento útil do material amostrado foi de a cm de comprimento por amostra obtida. Os equipamentos e procedimentos de ensaio atenderam as recomendações descritas na NBR. O amostrador de pistão estacionário utilizado nos trabalhos é um equipamento em que a extremidade inferior do tubo de amostragem (shelby) é fechada com um pistão, impedindo a entrada de solo amolgado da base do furo dentro do tubo e a não transferência de pressão hidrostática ou atmosférica para a amostra. Neste tipo de amostrador o pistão é mantido numa profundidade constante durante a amostragem. O pistão é nivelado à altura da sapata de corte e fixado na haste de sondagem, enquanto o amostrador é descido no furo e forçado através do solo até a profundidade desejada de amostragem. Nesta profundidade a fixação da haste de sondagem é liberada, sendo Figura. Amostrador dotado de pistão estacionário. O procedimento para coleta de amostras de boa qualidade foi bastante cuidadoso desde a abertura do furo, retirada da amostra, transporte e armazenamento. A experiência tem mostrado que esse tipo de preocupação reflete em resultados de ensaios de laboratório mais confiáveis e representativos Os furos foram revestidos com de diâmetro, tomando-se cuidado com a limpeza adequada do mesmo. Para evitar levantamento da argila no fundo do furo, o mesmo foi sempre preenchido com lama betonítica bem grossa, até o nível do terreno. Após a cravação, esperavase pelo menos minutos para permitir uma boa aderência da argila com as paredes do tubo, para obter boa recuperação. Após a retirada do furo, os tubos metálicos contendo as amostras eram vedados em sua extremidades com parafina, e remetidos para o laboratório de Solos e Instrumentação do DEC/UFPE onde permaneciam em câmera úmida em posição vertical até a realização dos ensaios. O transporte das amostras para o laboratório foi realizado com controle de velocidade de modo a não perturbar as amostras.

3 É importante registrar a dificuldade de se obter amostras de boa qualidade no tipo de solo ensaiado (argila muito mole). Embora todo o cuidado na retirada e manuseio das amostras, algumas delas apresentaram valores insatisfatórios (segundo classificação de Lunne et al. ). O aterro provisório construído para acesso à Ilha provavelmente perturbou o material do mangue virgem influenciando na qualidade da amostra. No início da campanha de amostragem já era possível verificar algumas rupturas localizadas. Mesmo realizando-se a amostragem afastando-se do aterro provisório, é difícil garantir a não ocorrência de perturbações. Experiências internacional e nacional / Recife em procedimentos e qualidade de amostragem indeformada em argilas moles podem ser pesquisadas nos trabalhos: Coutinho et al. (), Oliveira et al. (), Hight (), Oliveira et al. (), Souza et al. (). ENSAIOS DE LABORATÓRIO A campanha de caracterização física foi composta por ensaios de granulometria, Limites de Atteberg, densidade dos grãos, determinação da umidade natural e do teor de matéria orgânica. Foram realizados ensaios de adensamento oedométrico com drenagem vertical e ensaios com drenagem radial. Para determinação dos parâmetros de resistência ao cisalhamento não-drenada foram executados ensaios triaxial UU e ensaios triaxial CIU. Os ensaios foram realizados de acordo com as metodologias descritas nas Normas Brasileiras referentes a cada tipo de ensaio. A Figura apresenta o perfil e os resultados dos ensaios de caracterização com a profundidade da estaca E. Pode-se observar que os valores da umidade natural foram relativamente altos na faixa de a % com valores próximos ou superiores ao LL. Os valores de IP foram bastante altos e variaram na faixa de a %. O TMO, teor de matéria orgânica, apresentou basicamente duas faixas: na parte superior do depósito ( a m) e % e na parte inferior ( a m) e %. Os valores de γ nat e das densidade dos grãos apresentaram-se baixo em acordo aos resultados anteriores e na faixa de, a, g/cm³ e, a, g/cm³, respectivamente. A Figura apresenta resultados da pressão de pré-adensamento (σ vm ), pressão efetiva inicial (σ vo ), razão de pré-adensamento (OCR), índice de vazios inicial (e o ), índice de compressão (C c ) e índice e recompressão (C s ), com a profundidade para a estaca E. Os valores e o, C c, e C s mostraram menor compressibilidade entre a m de profundidade. Profundidade (m) Perfil do subsolo SPT (Baseado na sondagem) Argila orgânica mto turfosa, c/ restos fina. P/ Turfa, c/ restos Argila orgânica, turfosa, pca siltosa c/ pca areia fina P/ P/ P/ Argila orgânica, pco turfosa, pca areia fina P/ P/ Granulom etria (%) Silte Argila Areia fina Umidade e Limites (%) T.M.O.(%) δ, γ nat (g/cm³) LL (%) TMO (%) δ (γ(g/cm³ /χµ ) LP (%) Wn (%) γνατ γ nat (g/cm³) (γ/χµ ) Figura. Resultados de ensaios de limites, umidade, teor de matéria orgânica e peso específico E.

4 Perfil do subsolo (Baseado na sondagem) Argila orgânica mto turfosa, c/ restos fina. SPT σ' vo, σ' vm (kpa) OCR σ' s'vo v σ s'vm 'vm e Cc Cs Profundidade (m) P/ Turfa, c/ restos P/ fina Argila orgânica, turfosa, pca siltosa c/ P/ pca areia fina P/ Argila orgânica, pco turfosa, pca areia fina P/ P/ Figura. Resultados de ensaios de adensamento vertical Estaca. Pode-se observar o efeito do amolgamento na tensão de pré-adensamento obtidas nas amostras, que apresentaram-se bastantes inferiores a tensão vertical efetiva indicando um falso sub-adensamento da argila. Na Estaca E, os valores de Su obtidos em ensaios triaxiais UU situaram-se em torno de kpa até a profundidade de m, aumentando o valor para aproximadamente kpa, a partir desta profundidade. Os valores de c obtidos nos ensaios triaxiais CIU para o trecho estão na faixa de a kpa. Os valores de φ foram em geral na faixa de a º com um valor médio de º com desvio padrão de,º. A Figura apresenta um exemplo de curva tensão-deformação do ensaio triaxial CIUC. ENSAIO DE PALHETA DE CAMPO O ensaio de palheta de campo tem sido largamente aplicado para a obtenção da resistência não drenada (S u ) utilizada na análise de estabilidade de aterros e fundações sobre solos moles. Na campanha foram realizados ensaios (indeformado + amolgado) com profundidades estimadas entre a metros. Para verificação do atrito nas hastes da palheta foram também executadas na E um total de ensaios entre a m de profundidade. Os equipamentos e procedimentos de ensaios atenderam as recomendações descritas na NBR/ABNT. A Figura apresenta curvas típicas dos ensaios realizados (Torque indeformado / amolgado vs. Rotação). A grande maioria das curvas apresenta uma forma típica de ensaios de boa qualidade. Tensão Desviatória (kpa) kpa kpa kpa kpa Deformação Específica Axial (%) Figura. Exemplo de curva do ensaio Triaxial CIUC Tensão desviatória vs. Deformação específica axial Estaca ( a m). Torque (N.m,,,,,,,,,,, Ensaio indeformado Ensaio amolgado Rotação (graus) Figura. Curva Torque (N.m) x Rotação (graus) da estaca a profundidade de metros. A Figura apresenta os perfis de resistências S u na estaca E. O perfil de S uindef apresenta

5 Profundidade ( m ) inicialmente valores em torno de kpa com aumento significativo a partir dos m de profundidade onde a S u indef chega a valores até kpa. Os valores da resistência S amolg apresentaram-se na faixa de a kpa. A sensibilidade (S t ) variou entre e apresentando-se menor entre as profundidades de a m. S Uindef. (kpa) indeformado amolgado Sensibilidade Su (kpa) - Estaca kpa sensibilidade kpa Su médio Figura. Perfil de resistência e sensibilidade E. ENSAIO DE PIEZOCONE SISMICO Os ensaios de cone com medida de poropressão são utilizados para a determinação estratigráfica de perfis de solos, avaliação de propriedades dos materiais investigados e previsão da capacidade de carga de fundações. Essas grandezas são medidas através de instrumentação de precisão, devidamente calibrada, instalada na extremidade inferior do conjunto. Os dados são transmitidos à superfície por um sistema de ondas acústicas. Um computador coleta, transfere e armazena as informações, podendo-se visualizar os resultados em tempo real. O equipamento pode ser visualizado na Figura a. Nas verticais executadas foram realizadas medidas a cada cm e aquisição automática da resistência à penetração da ponta (q c ); resistência por atrito lateral ou local (f s ); poropressão u, e ângulo de inclinação da ponteira cônica em relação à vertical. Os equipamentos e procedimentos de ensaios foram realizados com piezocone sísmico eletrônico, atendendo às normas ABNT NBR ; ASTM D - e ISSMFE Report TC. Os ensaios sísmicos (Fig. b) são realizados paralisando-se a penetração e provocando-se no terreno uma onda sísmica de cisalhamento. Esta perturbação dinâmica é observada por um geofone embarcado no cone, ligado a um osciloscópio ou outro sistema de aquisição de dados apropriado. Os sinais são filtrados e plotados, determinando-se o instante de chegada da onda de cisalhamento ao geofone. Obtém-se, a velocidade de propagação da onda e, a partir desta, o módulo cisalhante a baixos níveis de deformação G. Na campanha foram realizados ensaios de dissipação (até hora e meia) no º Trecho e ensaios no º Trecho, totalizando ensaios. Também foram realizados ensaios sísmicos no º Trecho e ensaios no º Trecho, um total de ensaios sísmicos. Os resultados do ensaio CPTU e do ensaio sísmico na estaca são apresentados respectivamente nas Figuras a e b. Observase uma camada de maior compressibilidade entre a m de profundidade. Pode-se notar uma boa repetibilidade entre os resultados de estratigrafia, identificação do solo e classificação. As correções de q c e de f s devido à poropressão foram efetuadas de acordo com a equação de Lunne et al. () e Konrad (), respectivamente. Geofone Geofon Célula d Célula de carga Transdut Transdutor de pressão Figura. (a) Piezocone sísmico CPTUS (DNER PRO /); (b) Ensaio sísmico (DNER PRO /).

6 q t (MPa) R f (%) u (kpa) u / q t & B q V s (m/s) G max (MPa) u / q t Solo turfoso comareia fina e argila orgânica Profundidade (m) u B q Argila mole u (a) Figura. Resultado de ensaio de CPTUS e ensaio sísmico E (b) COMENTÁRIOS FINAIS Os resultados obtidos na campanha de investigação geotécnica no Acesso a Ilha de Tatuoca/PE foram satisfatórios, considerando toda a dificuldade em se trabalhar com o tipo de solo em questão. O atual crescimento do Parque Industrial do Estado de Pernambuco particularmente no Complexo Industrial Portuário de Suape terá reflexos importantes no Estado, exigindo planejamento adequado e forte participação da Engenharia Civil, sendo uma importante oportunidade de crescimento das Instituições de Ensino / Pesquisa do Estado. Neste sentido, espera-se que os estudos realizados no acesso a Ilha de Tatuoca tenham continuidade com a instrumentação da obra escolhida como solução para implementação da rodovia / ferrovia, gerando a pesquisa de Doutorado da primeira autora desse artigo. Dentro do espírito de integração pesquisa pratica, também é prevista uma pesquisa para verificar o comportamento de fundação de um prédio, desde o início da construção, a partir de leituras de pinos de recalques, medição de deformações em pilares visando a determinação das cargas atuantes nos mesmos, modelagem tri-dimensional das estruturas, a previsão do comportamento do solo por métodos e a estimativa da interação solo - estrutura. Esta instrumentação visa incorporar o procedimento de controle de recalques como uma atividade sistemática de controle da qualidade das construções. REFERÊNCIAS Coutinho, R. Q. Oliveira, J. T. R., Oliveira, A. T. J. (). Estudo Quantitativo da Qualidade de Amostras de Argilas Moles Brasileiras Recife e Rio de Janeiro. XI COBRAMSEG, V., pp.-. Oliveira, J. T. R., Coutinho, R. Q., Danziguer, F. A. B (). Amostragem de Alta Qualidade em Argilas Moles. IV SEFE / Seminário Brasileiro de Investigação de Campo, V., pp. -. Hight, D. W. (Geot. Consult. Group, UK) (). Sampling methods: new practical techniques for high quality sampling soils and evaluation of disturbance. Workshop - Técnicas de Amostragem em Solos e Rochas Brandas e Controlo de Qualidade, FEUP, Portugal, pp. -. Oliveira, J. T. R., Coutinho, R. Q., Danziguer, F. A. B (). Estudo Comparativo da Qualidade de Amostras de Argila Mole: Amostradores Tubulares x Sherbrooke. XII COBRAMSEG, V., pp. -. Souza, I. B. V., Coutinho, R. Q., Oliveira, J. T. R. (). Influência do Operador na Qualidade de Amostras de uma Argila Mole do Recife. XII COBRAMSEG, V., pp. -. ABNT NB - Ensaio de Penetração de Cone in situ. ASTM D - Standard Method for Deep Quasi- Static Cone, and Friction Cone Penetration Tests of soil. ISSMFE (). International Reference Test Procedure for Cone Penetration Test, Report of the ISSMFE Technical Committee on Penetration Testing Soils TC-.