LAR DE IDOSOS S. MIGUEL DO PINHEIRO MÉRTOLA Estudo Geológico-Geotécnico. Proc_17911 Abril de 2011

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1 LAR DE IDOSOS S. MIGUEL DO PINHEIRO MÉRTOLA Estudo Geológico-Geotécnico Proc_17911 Abril de 2011

2 ÍNDICE DA MEMÓRIA PÁGINA 1 INTRODUÇÃO TRABALHOS REALIZADOS Trabalhos de reconhecimento Sondagens geotécnicas Ensaios SPT Perfis de refracção sísmica Poços de reconhecimento Ensaios de laboratório CONDIÇÕES GEOLÓGICO-GEOTÉCNICAS DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS...14 ANEXOS ANEXO I PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA Sondagens geotécnicas: S1 e S2 Poços de reconhecimento: P1 e P2 Perfil de refracção sísmica: PS1 ANEXO II ENSAIOS DE LABORATÓRIO Amostra remexida nº ANEXO III - PEÇAS DESENHADAS Fig Planta de localização e perfil geológico-geotécnico

3 1 INTRODUÇÃO Por solicitação da L PROJECTO - PROJECTO E CONSTRUÇÃO LDA, foi a Geocontrole Geotecnia e Estruturas de Fundação, SA, incumbida de realizar o Estudo Geológico-Geotécnico de suporte ao projecto de construção do Lar de Idosos de São Miguel do Pinheiro, no concelho de Mértola. O presente estudo teve por base o reconhecimento geológico-geotécnico apresentado em Fevereiro de 2011 (Proc.13211), complementando-se a investigação, nesta fase, com a campanha de prospecção geotécnica sugerida pelo referido reconhecimento. Foi assim implementada uma campanha de prospecção envolvendo a execução de 2 sondagens geotécnicas acompanhadas de ensaios SPT, 1 perfil de refracção sísmica e 2 poços de reconhecimento com colheita de amostras e respectivo processamento laboratorial. Esta memória consubstancia pois com detalhe o conjunto de trabalhos geotécnicos desenvolvidos e a metodologia que presidiu à respectiva execução, apresentando de forma sistematizada os resultados obtidos. Tecem-se ainda as considerações emergentes da análise do conjunto de informação coligida, visando o zonamento e caracterização dos terrenos ocorrentes na área interessada pela estrutura, 1

4 objectivamente orientadas no sentido da definição das disposições construtivas com incidência geotécnica a observar pelo projecto de fundações e de terraplenagens. Como apoio à realização do trabalho dispôs-se do levantamento topográfico da situação existente com a implantação prevista para a nova estrutura, gentilmente cedido pelo cliente em suporte digital. Figura 1.1 Localização do futuro Lar de Idosos de S. Miguel do Pinheiro Figura 1.2 Aspectos do terreno de implantação da estrutura 2

5 2 TRABALHOS REALIZADOS Na prossecução dos objectivos desta intervenção, visando a caracterização do dispositivo geológico-geotécnico do local em estudo, foi implementado o programa de prospecção geotécnica definido na sequência do reconhecimento prévio, envolvendo a execução de 2 sondagens geotécnicas complementadas com ensaios SPT, 1 perfil de refracção sísmica e 2 poços de reconhecimento com amostragem remexida e respectivo processamento laboratorial. Na execução destes trabalhos de prospecção procurou atender-se ao disposto no EC 7. Todos os locais investigados encontram-se assinalados na planta de localização anexa. 2.1 TRABALHOS DE RECONHECIMENTO O lançamento da campanha de prospecção foi precedido e convenientemente enquadrado pelos indicadores decorrentes dos trabalhos prévios de reconhecimento, que contemplaram a observação e levantamento das condições geológicas de superfície, e primordialmente, a consulta de elementos bibliográficos de geologia regional e informação geotécnica disponíveis, onde se incluem vários estudos geotécnicos efectuados pela Geocontrole na região, em condições geológicas correlacionáveis. 3

6 Os trabalhos de reconhecimento desenvolvidos foram consubstanciados numa memória descritiva apresentada em Fevereiro de SONDAGENS GEOTÉCNICAS Para a execução das 2 sondagens geotécnicas foi mobilizada uma sonda autotransportada Mobile Drill B47-HD. Conforme o comportamento mecânico rochoso brando até às profundidades investigadas assim o permitisse, o avanço da furação foi conseguido através de metodologia de trado oco hollow stem auger de 200mm e 86mm diâmetro externo e interno. O diâmetro livre interior dos trados permitiu a realização dos ensaios de penetração dinâmica SPT, de caracterização geotécnica in situ, sem necessidade de extrair o trem de furação que faz a entivação do furo. Figura 2.1 Aspecto da sonda mobilizada A análise macroscópica da amostragem obtida pelas sondagens (amostrador SPT), devidamente enquadrada pela informação bibliográfica e pelos indicadores de reconhecimento geológico de superfície, permitiu individualizar os diferentes horizontes 4

7 atravessados e enquadrá-los do ponto de vista litoestratigráfico, numa perspectiva uniformizadora e geotecnicamente coerente, sem pretensões de natureza académica. Os resultados da campanha de furação estão sintetizados em diagramas individuais de sondagem, apresentados no Anexo I - Prospecção Geotécnica. Além da informação relativa à furação e identificação das sondagens, referenciam com detalhe aspectos como as sequências litoestratigráficas atravessadas e resultados dos ensaios SPT (valores de N SPT ) Ensaios SPT No decurso da furação efectuaram-se com carácter sistemático, espaçados cerca de 1.5m, ensaios normalizados SPT, de penetração dinâmica, de acordo com a norma EN ISO :2005 Standard Penetration Test. Intentou-se com este procedimento avaliar in situ os estados de compacidade relativa e/ou consistência dos solos prospectados e estabelecer assim o zonamento geotécnico do dispositivo ocorrente. Na execução destes ensaios foi utilizado equipamento normalizado munido de dispositivo automático de disparo. Figura 2.2 Esquema de execução do ensaio SPT 5

8 A classificação dos solos granulares quanto à compacidade e dos solos coesivos no que respeita à consistência, são efectuadas de acordo com o indicado nos quadros seguintes. Quadro Classificação dos solos granulares quanto à compacidade N SPT Compacidade Densidade Relativa (%) 0-4 muito solta solta medianamente compacta compacta >50 muito compacta Quadro Classificação dos solos coesivos quanto à consistência N SPT Consistência Resistência á Compressão Simples (kpa) 0-2 Muito mole < Mole Consistência média Dura Muito Dura >30 Rija > PERFIS DE REFRACÇÃO SÍSMICA O método sísmico de refracção visa o zonamento dos terrenos em termos de velocidade de propagação das ondas sísmicas longitudinais (Vp), permitindo avaliar desse modo a competência mecânica dos maciços, sobretudo no que respeita às condições de escavabilidade/ripabilidade. Em complemento da informação obtida nas sondagens geotécnicas, foi assim efectuado 1 perfil de refracção sísmica no alinhamento assinalado na plana anexa. 6

9 O perfil sísmico foi efectuado com observações no sentido directo e inverso, com um comprimento total de 60m definidos por 12 geofones, alinhados e distanciados de 5 metros entre si, e por 3 pontos de impacto localizados, 2 nos extremos a 5m e um no centro do perfil entre o geofone 6 e 7. Foi utilizado o equipamento da ABEM, sismógrafo Terraloc Mark 6, de 12 e 24 canais. No perfil sísmico efectuado traçaram-se as respectivas dromocrónicas (curvas espaço/tempo) que permitem o cálculo das velocidades de propagação das ondas sísmicas longitudinais (Vp) e das espessuras das diferentes camadas do sub-solo. As dromocrónicas do perfil e o respectivo corte interpretativo apresentam-se num diagrama, no anexo de prospecção. Figura 2.3 Aspecto do equipamento utilizado na prospecção geofísica 2.4 POÇOS DE RECONHECIMENTO Visando expor as sequências litológicas locais até profundidades modestas, detectar eventual produtividade hidrogeológica e sobretudo proporcionar amostras de solos para ulterior processamento laboratorial, foram realizados 2 poços de reconhecimento. Os 2 poços de reconhecimento foram abertos com máquina rectroescavadora. 7

10 Figura 2.4 Aspecto dos poço de reconhecimento Os diagramas individuais dos poços de reconhecimento efectuados apresentam-se no anexo referente à prospecção. Ilustram a caracterização litológica e estratigráfica dos diversos horizontes atravessados, com base na análise macroscópica da amostragem, bem como os resultados do processamento laboratorial. 2.5 ENSAIOS DE LABORATÓRIO Do conjunto de amostras de solos conseguidas com a abertura dos poços de reconhecimento, representativas das litologias ocorrentes nos níveis mais superficiais, foi seleccionada 1 amostra, sobre a qual se processaram os seguintes ensaios e determinações:. Análise granulométrica por peneiração (LNEC E 239);. Teor em água natural (NP 84);. Limites de consistência de Atterberg, LL, LP (NP 143);. Ensaio de compactação Proctor Pesado (LNEC E197);. Ensaio CBR (LNEC E198). O quadro seguinte sintetiza os resultados obtidos, apresentando-se em anexo todos os boletins e diagramas dos ensaios executados. 8

11 Quadro 2.4 Síntese dos ensaios de laboratório. Local da colheita Prof. (m) Amostra nº Unificada ASTM Classificação Granulometria (%) Rodoviária (E 240) Wn LL IP <2.0mm (#10) <0.42mm (#40) <0.074mm (#200) Compactação (Proctor Mod.) W optn % γd max kn/m 3 CBR a 95% P (GP-GC)s A-2-4(0)

12 3 CONDIÇÕES GEOLÓGICO-GEOTÉCNICAS O local investigado enquadra-se nas formações de natureza metassedimentar fortemente tectonizadas, do denominado Grupo do Flysch do Baixo Alentejo; estando representada a unidade designada na literatura da especialidade por Formação de Mértola (Hmt), atribuída ao Carbónico Marinho, globalmente recoberto por película superficial de Solos Orgânicos (So). O perfil geológico-geotécnico interpretativo anexo ao texto esboça graficamente o desenvolvimento espacial previsível do dispositivo litológico e estrutural investigado, apoiado na sistematização proposta pelo estudo geotécnico. A sua consulta deverá ser considerada em complemento à leitura do texto, para uma melhor compreensão deste. Atente-se porém na circunstância absolutamente incontornável e não negligenciável de a interpretação experimentada traduzir uma aproximação conceptual a uma entidade natural seguramente mais complexa. As diferentes unidades litoestratigráficas ocorrentes no perímetro em estudo, de acordo com a sistematização proposta, estão descritas no Quadro 3.1. A figura seguinte, mostra o enquadramento geológico do local. 10

13 Figura 3.1 Enquadramento geológico do local em estudo (Carta Geológica de Portugal 1: (1989) Quadro Coluna lito-estratigráfica local ESTRATIGRAFIA símbolo FORMAÇÃO LITOLOGIA RECENTE So Solos orgânicos Solo orgânico, silto-argilo-arenoso CARBÓNICO Hmt Formação de Mértola Xistos pelíticos muito alterados e degradados 11

14 Superficialmente, foi identificado horizonte superficial de solos orgânicos com espessuras em torno de 0.50 a 0.80m. Associam composição predominantemente siltosa a silto-areno-argilosa, englobando fragmentos líticos e restos vegetais, de colorações acastanhadas típicas. Figura 3.2 Aspecto da cobertura de solos orgânicos no local de implantação da estrutura O substrato subjacente, datado do Carbónico, pertencente à Formação de Mértola (Hmt), é constituído por uma sucessão típica de metasedimentos turbidíticos de tipo flyschóide, de granulometria fina, afectados por metamorfismo de baixo grau (xistos pelíticos). 12

15 Figura 3.3 Vários aspectos do maciço xisto-grauváquico O dispositivo prospectado exibe, até às profundidades alcançadas pelas sondagens, perfil de alteração evoluído, definindo a presença de maciço muito alterado e degradado, com desempenho mecânico classificado no âmbito das rochas muito alteradas (W4), ocorrendo portanto parcialmente transformadas em solos residuais. O zonamento geotécnico vertical, estabelecido in situ mediante a realização sistemática de ensaios SPT, permitiu assim atestar a presença de terrenos muito resistentes, mediante sucessivos registos N SPT de 60 pancadas, obtidos maioritariamente na primeira fase do ensaio (primeiros 15 cm). Constitui excepção o local da sondagem S1, onde foi verificada, até cerca dos 2m de profundidade, a presença de xistos globalmente decompostos (W5), transformados em solo residual siltoso, caracterizado por valor de N SPT =36 pancadas, a que corresponde, ainda assim, comportamento geotécnico rijo. A amostra remexida colhida na dependência do poço P2 entre 0.80 e 1.80m de profundidade, permitiu enquadrar estes materiais no grupo GP-GC da classificação Unificada e A-2-4(0) da classificação Rodoviária AASHTO, exibindo percentagem de «finos» de 10% (valores passados no peneiro #200; <0.074 mm) e índice de plasticidade de IP=7. Refira-se que a presença abundante de pequenos fragmentos oriundos da rocha-mãe influenciaram a distribuição granulométrica. Em termos hidrogeológicos, até às profundidades alcançadas pela campanha de prospecção desenvolvida, não foram detectados níveis freáticos. 13

16 4 DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS A análise integrada e ponderada dos resultados da campanha de prospecção efectuada permitiu simular o comportamento do dispositivo geotécnico ocorrente no subsolo investigado, e ajuizar subsequentemente a respectiva capacidade de suporte, perspectivando em última análise a definição das condições de fundação da estrutura a erigir. O ambiente geotécnico reconhecido é representado por substrato metamórfico de natureza xistosa, em estado de alteração decomposto a muito alterado (W 5 a W 4 ), total a parcialmente transformado em solos residuais. A caracterização geotécnica efectuada com base nos ensaios SPT forneceu valores de N SPT quase exclusivamente de 60 pancadas, exceptuando o topo da sondagem S1, onde foi obtido valor de N SPT =36 pancadas a 1.5m de profundidade. De acordo com os elementos fornecidos, o empreendimento contemplará a construção de um edifício com área de implantação de 2590m 2, comportando 2 pisos e 1 cave. As cotas de soleira previstas variam entre e , acompanhando o declive do terreno, que varia localmente de cerca de 204 e

17 Tais condições obrigarão à execução de aterros, com alturas que não deverão exceder os 3 a 4m, na parte norte do edifício e escavações com expressão pouco significativa (1 a 2m), na extremidade poente do edifício. O dispositivo geotécnico assinalado possibilita a adopção de fundações directas, com tensões de contacto da ordem de 300kPa, disponíveis a partir de 1m de profundidade, considerando a cota do terreno actual. Na área envolvente à sondagem S2, onde foram obtidos registos contínuos de N SPT =60 pancadas, poderão ser praticadas tensões de contacto superiores, em torno de 600kPa. O nível de fundação preconizado deverá ser acrescido da altura do aterro, obrigando, localmente, a importantes profundidades de fundação, podendo motivar o recurso a fundações semi-directas, do tipo poços ou pegões. Para efeitos de dimensionamento de fundações à luz do método dos coeficientes parciais de segurança (EC7), sugere-se a adopção dos parâmetros resistentes apresentados no quadro 4.1, inferidos, por correlação, a partir dos valores de N SPT, tendo em atenção a respectiva representatividade relativa. Quadro Parâmetros geotécnicos Tensão de contacto recomendada (kpa) Peso volúmico γt (kn/m 3 ) Ângulo de atrito interno φ' Coesão C' (KPa) Módulo de deformabilidade E' (MPa) A caracterização laboratorial efectuada sobre a amostra remexida obtida pelo poço de reconhecimento P2, permitiu a classificação dos terrenos, inserindo-os no grupo A-2-4 da classificação AASHTO e GP-GC da Classificação Unificada. 15

18 Nos aterros a construir poderão ser aplicados solos granulares com características semelhantes às da amostra ensaiada, convenientemente compactados, viabilizando a adopção de inclinação de taludes com geometria de V/H=2/3, embora recomendando uma cobertura vegetal adequada. Visto ter apenas sido ensaiada uma única amostra, alerta-se para a possibilidade de poderem resultar das escavações a realizar materiais com características distintas, embora se admita que os resultados obtidos traduzam uma aproximação razoavelmente fiel da incidência dos solos ocorrentes. No âmbito dos trabalhos de pavimentação, admitindo a utilização generalizada de camada de solos granulares de baixa plasticidade (IP<6), em camada com espessura de 0.20m, tendo em conta a natureza tendencialmente evolutiva destes materiais, para efeitos de dimensionamento do pavimento poderá ser considerado CBR de projecto de 12%. O perfil sísmico PS1 registou velocidades de propagação das ondas sísmicas de 445 Vp 595 m/s para os níveis superficiais, até cerca de 1 a 2m. Em profundidade ocorrem terrenos mais resistentes, com comportamento rochoso franco, caracterizados por 1785 Vp 2270 m/s e 2500 Vp 2780 m/s Os terrenos a escavar para a implantação da estrutura deverão associar, comportamento globalmente «ripável», acessível aos meios tradicionais de terraplenagens de média potência, tendo em conta as modestas alturas de escavação previstas. Face aos resultados obtidos pela prospecção sísmica, alerta-se para a possibilidade de ocorrência de núcleos não ripáveis, facto que motivará a utilização de martelo saneador, como meio auxiliar de desmonte mecânico, ou mesmo desmonte a fogo Para as escavações a realizar, sugerem-se inclinações de talude de V/H=1/1. Caso a ocupação de superfície não o permita, as escavações deverão ser realizadas mediante recurso a estruturas de contenção. 16

19 Lisboa, Abril de 2011 Geocontrole, S.A. Departamento Técnico: Sector de Consultoria e Prospecção Geotécnica Joana Mila (Autoria) Carlos Sacadura (Coordenação) Joaquim Beiró (Administração) 17

20 ANEXO I PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA Sondagens geotécnicas: S1 e S2 Poços de reconhecimento: P1 e P2 Perfis de refracção sísmica: PS1

21 ANEXO II ENSAIOS DE LABORATÓRIO Amostras remexidas: am. nº53739

22 ANEXO III - PEÇAS DESENHADAS Fig Planta de localização e perfil geológico-geotécnico