COMUNICAÇÃO TÉCNICA. Argilas moles: um problema para a engenharia geotécnica

Transcrição

1 COMUNICAÇÃO TÉCNICA Argilas moles: um problema para a engenharia geotécnica José Maria de Camargo Barros Palestra apresentada na Semana das Engenharias, 4., 2016, Sorocaba. A série Comunicação Técnica compreende trabalhos elaborados por técnicos do IPT, apresentados em eventos, publicados em revistas especializadas ou quando seu conteúdo apresentar relevância pública. Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo S/A - IPT Av. Prof. Almeida Prado, 532 Cidade Universitária ou Caixa Postal 0141 CEP São Paulo SP Brasil CEP Tel /4000 Fax

2 Argilas Moles: Um problema para a Engenharia Geotécnica

3 SOLOS MOLES Solos sedimentares argilosos, de deposição recente, saturados, com valores de SPT 4 e coesão não drenada 25kPa Processo de deposição: fluvial ou marinha. Frequentemente impregnados de húmus cor escura, cheiro característico. Encontrados em região litorânea, manguezais, estuários, vales, várzeas Espessura dos depósitos: de 1 a 7 m (aluvião fluvial) ou até 70 m (solos marinhos). Elevada compressibilidade (recalques significativos) e muita baixa resistência.

4 RECALQUES EM ARGILAS MOLES POR CARREGAMENTO APLICADO NA SUPERFÍCIE aterro aterro argila mole H i argila mole argila mole H f argila mole

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6 RECALQUES EM ARGILAS MOLES POR REBAIXAMENTO DO LENÇOL FREÁTICO argila mole H i argila mole peso da areia empuxo peso efetivo: peso areia - empuxo peso da areia (carga aumenta)

7 recalque EVOLUÇÃO DOS RECALQUES COM O TEMPO A ocorrência dos recalques não é instantânea; demanda bastante tempo para ocorrer. A camada de argila mole, abaixo do N.A. está saturada. Todos os vazios entre as partículas de argila estão preenchidos de água O recalque ocorre porque com a aplicação do carregamento parte da água é expulsa dos vazios. Em razão da muito baixa permeabilidade da argila, o escoamento da água e também o recalque demanda tempo. tempo

8 CIDADE DO MÉXICO Construída pelos astecas sobre um antigo lago. Os espanhóis drenaram o lago e construíram a cidade em seu lugar (séc. XVI). Espessura de até 50m de argila orgânica Bombeamento de água do aquífero subjacente à argila (para consumo) rebaixou o lençol freático da cidade. Velocidade de recalque no centro da cidade: de1900 to 1920: 3 cm/ano; Década de 50: 26 cm/ano Situação atual: 2/3 do suprimento de água da cidade provém do aquífero 10 cm/ ano; próximo dos poços mais novos: 30 cm/ ano Recalque total nos últimos 100 anos: de 8 a 10 m em algumas áreas.

9 CIDADE DO MÉXICO Palacio de Bellas Artes Basílica de Guadalupe

10 Catedral CIDADE DO MÉXICO

11 CIDADE DO MÉXICO

12 Recalque= 4m

13 Amsterdam Construída num pântano (11 m de turfa) Construções apoiadas em estacas de madeira (12 a 20 m de comprimento/ 10 milhões) Causas Reformas ou adição de um andar extra provocam desequilibrio de cargas Sótãos das casas: armazenagem de mercadorias Mercadorias içadas da rua (fachada inclinada). Longos períodos de tempo seco - apodrecimento das estacas.

14 Amsterdam Mantêm-se em equilíbrio por estarem bem unidas. Casas de canto são as mais sensíveis.

15 Torre de Pisa "Eu economizei um pouco na fundação, mas ninguém nunca vai saber"

16 Torre de Pisa Segundo Burland, J.B.; Jamiolkowski,M. e Viggiani, C , Stabilization of the Leaning Tower of Pisa.

17 Os engenheiros que estabilizaram a torre Michele Jamiolkowski John Burland Carlo Viggiani

18 Torre de Pisa

19 Outras torres inclinadas Roma Torre das Milícias Torre Torta de Burano (Itália) Torre inclinada de Nevyansk Rússia Torre da Igreja de Bad Frankenhausen Alemanha

20 Outras torres inclinadas Huqiu Tower China Torre inclinada de Nevyansk Rússia Roma Torre das Milícias Torre de Suurhusen, Alemanha Torre Torta de Burano (Itália) Huqiu Tower China Torre inclinada de Bedum Holanda Torres de Bolonha

21 Comparação entre torres inclinadas 24/11/2016

22 O caso de Santos 24/11/2016

23 O CASO DE SANTOS

24 O CASO DE SANTOS Dois ciclos de sedimentação no Quaternário: Pleistoceno (120mil anos) argilas transicionais (AT). Há 15 mil anos (última glaciação), o N.M. abaixou 130m, com intenso processo erosivo. Holoceno (6 mil anos) Sedimentos Flúvio Lagunares e de Baías (SFL)

25 Argilas moles entre 10 até 30 m de espessura

26 O CASO DE SANTOS Prof. (m) Solo Propriedades Perfil típico 10 Areia fina Argila marinha mole, sedimento quaternário Areia fina N SPT = 0 ~ 3 W L = 85 ~100 PI = 50 ~65 G S = 2,66 kn/m 3 C V = 2 ~ 6 x 10-3 cm 2 /s C = 3 ~ 6 % Argila marinha mole sobreadensada Areia fina Solo residual 24/11/2016

27 De 1946 a 1975: Inviável técnica e economicamente a execução de fundações profundas. (estacas pré-moldadas de concreto até 14m, estacas Franki, tubulões até 14m) construção de algumas centenas de edifícios de grande porte em fundações diretas apoiadas entre 1,50 e 3 m de profundidade (topo rochoso encontrado somente acima dos 50 m de profundidade). Em 1952, já se tinha pleno conhecimento dos problemas. Recomendava-se no máximo 10 pavimentos mas face as pressões do mercado imobiliário o número foi levado para 18. Na década de 60, acentuou-se o crescimento imobiliário. Mesmo quanto se contou com recursos técnicos para a execução de estacas com profundidades superiores a 30m, os empreendedores imobiliários julgavam seu uso inviável economicamente. Recalques eram entre 40 cm a 1,20m

28 Surgimento dos desaprumos: construção simultânea de edificios vizinhos construção de um edificio ao lado de outro mais antigo Forma da área carregada (T ou L eram as mais problemáticas) Blocos com edificios com diferentes alturas

29 Caso dos Edifícios em Santos Por que os edifícios se inclinaram? 24/11/2016

30 Caso dos Edifícios em Santos A Argila marinha Sem problemas quando o edifício A estava só... 24/11/2016

31 Caso dos Edifícios em Santos A B B construído quase junto com A, ou logo após A. 24/11/2016

32 Caso dos Edifícios em Santos Concentração de bulbo de tensões no meio. 24/11/2016

33 Caso dos Edifícios em Santos A B B construído muito tempo depois do A. 24/11/2016

34 Caso dos Edifícios em Santos Recalque maior do lado menos adensado, menos resistente. 24/11/2016

35 Caso dos Edifícios em Santos A C B A e B construídos juntos, algum tempo depois C. 24/11/2016

36 Caso dos Edifícios em Santos C Acréscimo das tensões induzidas pelo edifício C. 24/11/2016

37 Caso dos Edifícios em Santos A C B A e B construídos juntos, C já existia. 24/11/2016

38 Caso dos Edifícios em Santos C Recalque maior no lado menos adensado. 24/11/2016

39 Edifício Excelsior Edifício Núncio Malzoni

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41 Caso dos Edifícios em Santos Em 1986 Prédios com mais de 12 andares só com fundação profunda Superfície do terreno Camada areia Camada de argila marinha mole Camada indeslocável 12

42 Caso do Edifício Núncio Malzoni. 17 andares Inclinação: 2,10 m de diferença entre a sua base e o topo. Primeiros sinais de recalques: 1967 Primeira tentativa de estabilização: 1978 (estacas raiz no lado mais adensado), que impediram recalques por cerca de três meses. Porém, após esse período, as inclinações voltaram.

43 Caso do Edifício Núncio Malzoni PR-A1 PR-A Tempo (dias) Medidas de recalques - Condomínio Núncio Malzoni

44 Caso do Edifício Núncio Malzoni. 1995: laudo do IPT aponta gravidade do problema. Segurança comprometida se a inclinação atingisse 2,2m. De 1998 a 2001: Implantação oito estacões em cada lado do edifício, com diâmetros entre 1,00 m e 1,40 m. Estacas com comprimento de 57 m em média. Execução de oito vigas de transição para receber os esforços dos pilares e transmitir às novas fundações. Instalação de14 macacos hidráulicos entre as vigas de transição e os blocos das novas fundações, que sustentaram todo o peso do prédio e proporcionaram o levantamento do lado mais adensado do edifício e seu posterior reaprumo. O macaqueamento durou quase três meses. Levantamento de 45 cm na fachada lateral esquerda e 25 cm na fachada posterior, pois o prédio também havia inclinado para trás.

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46 Carlos Eduardo Maffei

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48 COMPARAÇÃO do EDIFÍCIO MALZONI COM A TORRE DE PISA

49 Edificação Torre de Pisa Ed. Núncio Malzoni Bloco A Construção 9/8/ Andares 8 17 Altura 58,5 m 57 m Peso da estrutura 14,5 t 6,3 t Inclinação 5,5 graus 2,2 graus Desalinhamento 4,5 m 2,1 m Aumento médio do desaprumo Diferença entre recalques 1,2 mm ao ano 1,3 mm ao mês 1,89 m 0,45 m Custo da recuperação US$ 25 milhões R$ 1,5 milhão Recuperação