Parâmetros Geotécnicos do Arenito do Estaleiro Atlântico Sul Suape - PE

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1 Parâmetros Geotécnicos do Arenito do Estaleiro Atlântico Sul Suape - PE Joaquim Teodoro Romão de Oliveira Universidade Católica de Pernambuco e Universidade Federal de Pernambuco, Recife, Brasil, jtrdo@uol.com.br Pedro Eugenio Silva de Oliveira Universidade Católica de Pernambuco, Recife, Brasil, pedrocivil@hotmail.com RESUMO: O subsolo de Suape tem despertado o interesse da comunidade geotécnica devido aos grandes investimentos que estão sendo realizados para a área onde está localizado um grande Complexo Industrial-Portuário. Dentre estes investimentos nacionais e estrangeiros, podem-se citar os seguintes, além do próprio estaleiro: a fábrica de polímeros do Grupo italiano Mossi & Ghisolfi, o moinho da Bunge Alimentos e a refinaria Abreu e Lima da Petrobrás. O presente artigo tem como objetivo apresentar e discutir os parâmetros geotécnicos dos arenitos que ocorrem no subsolo do Estaleiro Atlântico Sul, que está sendo construído em Suape, no Município de Ipojuca, estado de Pernambuco. A metodologia utilizada foi a análise e interpretação de ensaios de granulometria, cisalhamento direto e compressão simples, realizados pelo Laboratório de Solos e Instrumentação da Universidade Federal de Pernambuco LSI/UFPE, para servir de subsídio para o projeto e execução do empreendimento. No artigo são apresentados e discutidos a geologia local, a composição granulométrica, a coesão e o ângulo de atrito encontrados, além da resistência à compressão simples. Os valores obtidos são comparados com resultados da literatura. O estudo contribui com a divulgação de informações geotécnicas de arenitos regionais, em um local de grande interesse e movimentação do setor da indústria da construção pesada, num momento de consolidação do processo de desenvolvimento sustentado do estado e da região Nordeste. PALAVRAS-CHAVE: Arenito, Ensaios de Laboratório, Rochas Brandas. 1 INTRODUÇÃO O subsolo de Suape tem despertado o interesse da comunidade geotécnica devido aos grandes investimentos que estão sendo realizados para a área onde está localizado um grande Complexo Industrial-Portuário. O presente artigo tem como objetivo apresentar e discutir os parâmetros geotécnicos dos arenitos que ocorrem no subsolo do Estaleiro Atlântico Sul, que está sendo construído em Suape, no Município de Ipojuca, estado de Pernambuco. A metodologia utilizada foi a análise e interpretação de ensaios de granulometria, cisalhamento direto e compressão simples, realizados pelo Laboratório de Solos e Instrumentação da Universidade Federal de Pernambuco LSI/UFPE, para servir de subsídio para o projeto e execução do empreendimento. 2 LOCALIZAÇÃO E GEOLOGIA LOCAL O Município de Ipojuca possui uma área de 507 km 2, está situado ao sul da cidade do Recife e a sede dista 52 km da capital. Limita-se ao norte com o município do Cabo de Santo Agostinho, ao sul com o município de Sirinhaém, a leste com o Oceano Atlântico e a oeste com o município de Escada. A Figura 1 apresenta a localização do Município na Região Metropolitana do Recife. A economia do município está voltada principalmente para a agricultura, pesca e pecuária, além do Complexo Industrial e Portuário de Suape. O turismo costeiro é também uma grande fonte de 1

2 COBRAMSEG 2010: ENGENHARIA GEOTÉCNICA PARA O DESENVOLVIMENTO, INOVAÇÃO E SUSTENTABILIDADE ABMS. renda, através das praias de Porto de Galinhas, Maracaípe, Serrambi e Cupe (Pfaltzgraff, 1999). Segundo Pfaltzgraff (1999), citando Lima Filho (1996), encontram-se representadas no município quatro unidades geológicas: Complexo Gnáissico-Migmatítico, Rochas Granitóides, Grupo Pernambuco e Coberturas Quaternárias. O Grupo Pernambuco engloba litologias de origem sedimentar e vulcânica, sendo constituída pelas Formações Cabo, Estiva, Ipojuca e Algodoais. A Formação Cabo é constituída por conglomerados polimíticos, arenitos grosseiros e conglomeráticos, arcósios com cimentação carbonática parcial, siltitos, argilitos e folhelhos. A Figura 2 mostra a descrição geotécnica dos materiais no entorno do Complexo Industrial e Portuário de Suape, adaptada a partir da Carta Geotécnica do Município (Pfaltzgraff, 1999). Figura 1 - Localização do Município de Ipojuca na Região Metropolitana do Recife (Pfaltzgraff, 1999) Figura 2 - Carta geotécnica no entorno do Complexo Industrial e Portuário de Suape (Pfaltzgraff, 1999) 2

3 Segundo Gusmão Filho (1998) e Oliveira (1999) é freqüente a presença de camadas de arenito no nível superficial do perfil do subsolo do Recife. Estes arenitos aparecem em ambos os terraços marinhos pleistocênico e holocênicos ou indiferenciado. Cita ainda Gusmão Filho (1998) que na zona Sul, os arenitos começam de 3 a 5 m de profundidade, nos bairros da Torre a 6m e no bairro de Parnamirim a 12m. Sua espessura pode variar entre 2 a mais de 10 metros. A camada de arenito no estaleiro aparece superficialmente em profundidades de até 5,0 m. Amostras deformadas e indeformadas foram coletadas para realização de ensaios no Laboratório de Solos e Instrumentação da Universidade Federal de Pernambuco LSI/UFPE, servindo de subsídio para o projeto e execução do empreendimento (LSI, 2007). 3 ENSAIOS DE LABORATÓRIO 3.1 Ensaios de granulometria Foram realizados ensaios de granulometria seguindo as recomendações da NBR-7181, nas amostras coletadas. A Figura 3 apresenta a faixa de variação encontrada para as curvas granulométricas das amostras ensaiadas. (%) que passa ARGILA Ensaio de Granulometria SILTE AREIA FINA AR. MÉDIA AR.G PEDREGULHO 0 0,001 0,010 0,100 1,000 10, ,000 Diametro dos grãos (mm) Figura 3 Faixa Granulométrica do material A composição granulométrica média é a seguinte: 91 % de areia, 4 % de silte e 5 % de argila. O diâmetro efetivo é igual a 0,07 mm e o coeficiente de não uniformidade 9,50. Estes valores são semelhantes aos obtidos por Ferreira e Monteiro (2006) para um arenito Plestocênico da Cidade do Recife. 3.2 Ensaios de compressão simples Foram realizados ensaios de compressão simples em corpos de prova de 50 mm de diâmetro e 100 mm de altura, moldados a partir de amostras indeformadas do tipo bloco. O cisalhamento dos corpos de prova foi realizado em prensa com velocidade constante igual a 0,77 mm/min. A força vertical aplicada e a deformação dos corpos de prova foram medidas através de anel dinamométrico com capacidade de 40 kn e extensômetro mecânico com sensibilidade 0,01mm, respectivamente. A resistência máxima, como esperado foi verificada para a maior profundidade ensaiada (5,00 m) e para o arenito mais grosseiro (89% de material retido na peneira 200). Por outro lado a menor resistência foi encontrada, em torno da vizinhança do teor de 86% de material grosseiro, e para a menor profundidade amostrada (2,5 m). Os valores máximos, mínimos, médios e desvio-padrão obtidos para a resistência à compressão simples são apresentados na Tabela 1. Uma curva tensãodeformação típica obtida é mostrada na Figura 4. Oliveira (1999) ao estudar arenitos brandos da planície do Recife, obteve resultados de compressão simples variando entre 1,5 e 2,7 MPa com valor médio de 2 MPa. A Figura 5 esboça a classificação do material segundo as propostas de Dobereiner (1987), da Sociedade Geológica de Londres (1970) e da ISMR (1978), sendo classificado como: muito brando, brando e muito brando respectivamente. A Figura 6 apresenta a nomenclatura da rocha quanto à textura, sendo classificado como Arenito (Faixa I) sem mistura com finos. Vale ressaltar que a faixas II e III correspondem respectivamente a argilitos e siltitos (Folk, 1968). Com o objetivo de se correlacionar a resistência à compressão com a cota em que se verifica o arenito e a textura do mesmo, foram plotadas curvas de isorresistência versus profundidade e porcentagem retida na peneira n.200, Figura 7. Da análise das curvas pode-se verificar que os materiais mais grosseiros apresentaram maior resistência aos esforços de compressão uniaxial. Da mesma forma foi possível constatar a tendência de que, para a mesma porcentagem 3

4 COBRAMSEG 2010: ENGENHARIA GEOTÉCNICA PARA O DESENVOLVIMENTO, INOVAÇÃO E SUSTENTABILIDADE ABMS. Tabela 1 - Valores máximos, mínimos, médios e desviopadrão obtidos para a resistência à compressão simples Tensão desvio (kp retida na peneira 200, há incrementos de resistência à medida que se aumenta a profundidade da amostra do material coletado ,00 Média (kpa) 1098, ,00 Desvio Padrão (kpa) 497, ,00 Máximo (kpa) 2490,00 Mínimo (kpa) 450, ,00 800,00 600,00 400,00 200,00 0,00 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 Deformação específica axial (%) Figura 4 Curva Tensão-Deformação típica. Figura 6 Classificação quanto à textura, Folk Figura 5 Critérios de Classificação, Oliveira (1999) Figura 7 Curvas de isorresistência (Tensões em MPa) Ensaios de cisalhamento direto 89.00

5 Os corpos de prova de 101,6 mm de lado e 40 mm de altura foram moldados a partir de amostra indeformada. Os corpos de prova foram inundados na caixa de cisalhamento antes da ruptura. O cisalhamento dos corpos de prova foi realizado em prensa com velocidade de deformação constante de 0,48 mm/min. Foram aplicadas nos diversos corpos de prova tensões confinantes iguais a 50, 100, 150 e 200 kpa. A força horizontal aplicada e a deformação dos corpos de prova foram medidas através de anel dinamométrico com capacidade de 5 kn e extensômetro mecânico com sensibilidade de 0,01 mm, respectivamente. Foram obtidos os intervalos de 0 a 33 kpa e 51 a 59º para coesão e ângulo de atrito, respectivamente, na condição de resistência de pico, e 27 a 30 kpa e 29 a 32º para resistência residual. Oliveira (1999), obteve valores de coesão variando entre 240 e 450 kpa e ângulo de atrito variando de 48º a 53º. Este autor realizou ensaios em corpos de prova moldados com superfície paralela e perpendicular à superfície do terreno, encontrando valores idênticos tanto de coesão quanto do ângulo de atrito, o que aponta para um comportamento isotrópico por parte do material. A Tabela 2 apresenta os valores da coesão (c) e do ângulo de atrito (φ) nas condições de resistência de pico e residual obtidos no presente trabalho, pelo critério de Mohr-Coulomb. A Figura 8 mostra as curvas tensão-deformação e a Figura 9 apresenta a envoltória de resistência na condição de pico, para a Amostra 02. Vale ressaltar que o arenito apresentava uma coloração escura, que é decorrente da matéria orgânica que provocou sua cimentação, conforme também foi observado por Oliveira (1999) e Oliveira e Gusmão Filho, (2008). Tabela 2 Valores de coesão e ângulo de atrito interno Amostra 01 Amostra 02 c (kpa) φ (º) Pico Residual Pico 0 59 Residual Tensão Cisalhante (kpa) Deformação Horizontal (%) 50 kpa 100 kpa 150 kpa 200 kpa Figura 8 Curvas tensão-deformação Amostra 02 Tensão Cisalhante (kpa) Figura 9 - Envoltória de resistência Amostra 02 - Resistência de pico 4 CONCLUSÕES Coesão = 0 Ângulo de atrito = 59º Tensão Normal (kpa) Pode-se concluir o seguinte do presente artigo: - A composição granulométrica média do arenito é a seguinte: 91 % de areia, 4 % de silte e 5 % de argila. O diâmetro efetivo é igual a 0,07 mm e o coeficiente de não uniformidade 9,50; - A resistência à compressão simples aumenta com a profundidade, apresentando um valor médio igual a 1098,27 kpa. O arenito pode ser classificado como brando ou muito brando dependendo do critério de classificação; 5

6 - Foram obtidos os intervalos de 0 a 33 kpa e 51 a 59º para coesão e ângulo de atrito, respectivamente, na condição de resistência de pico, e 27 a 30 kpa e 29 a 32º para resistência residual. Estes valores estão de acordo com outros resultados da literatura; REFERÊNCIAS Ferreira, S.R.M e Monteiro, P.C.L. (2006). Arenitos dos Municípios de Petrolândia e do Recife PE: Compressibilidade e Colapso Devido à Inundação, XIII COBRAMSEG, Vol. 1, pp: , Curitiba. Folk, R.L. (1968). Petrology of sedimentary rocks. Austin: Hemphill's, 182p. Gusmão Filho, J. A. (1998). Fundações: Do Conhecimento Geológico à Prática da Engenharia Editora da UFPE. LSI (2007) Certificado sobre Ensaios de Solos do Arenito do Estaleiro de Suape Laboratório de Solos e Instrumentação UFPE. Oliveira, O.M. (1999). Determinação de Alguns parâmetros Geotécnicos de Arenitos Quaternários e Cretáceos da Região Metropolitana do Recife-PE, Dissertação de Mestrado, Programa de Pós- Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de Pernambuco. Oliveira, O.M. e Gusmão Filho, J. A. (2008). Caracterização dos Arenitos Brandos da Planície do Recife/PE.. XII Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia, Porto de Galinhas, XII CBGE. Pfaltzgraff, P.A. (1999). Carta Geotécnica e de Suscetibilidade a Processos Geológicos do Município de Ipojuca/Pernambuco CPRM/FIDEM. 6