Condicionantes geotécnicos da área de implantação do Oceanário Brasil Rio Grande/RS

Condicionantes geotécnicos da área de implantação do Oceanário Brasil Rio Grande/RS Dias, C. R. R. Escola de Engenharia - FURG, Rio Grande, RS, Brasil, claudiodias@furg.br Bastos, C. A. B. Escola de Engenharia - FURG, Rio Grande, RS, Brasil, cezarbastos@furg.br Resumo: Tem início a obra do Oceanário Brasil, importante centro científico, tecnológico e turístico acerca do ecossistema aquático, a ser implantado no município de Rio Grande/RS, mais especificamente entre o Balneário Cassino e os Molhes da Barra. Este artigo aborda os condicionantes geotécnicos que viriam a subsidiar o projeto de fundações desta importante obra para a região sul do país. Destaque principal é dado a estratigrafia do terreno do local, discutida com base em estudos pretéritos e uma campanha de sondagens realizada. Abstract: The construction of the Oceanário Brasil, an important scientific, technological and tourist center concerning the aquatic ecosystem, is just beginning to be implanted in the city of Rio Grande/RS, specifically between the Cassino Beach and the Molhes da Barra. This article discusses the geotechnical conditions that subsidized the foundations design of this important construction in the country s Southern region. The paper highlights the subsoil stratigraphy of the place based on past studies and some new results of soundings carried out. 1 INTRODUÇÃO O Oceanário Brasil (Figura 1) compreende um ambicioso projeto de cunho científico, tecnológico e turístico, desenvolvido há pelo menos cinco anos pela Universidade Federal do Rio Grande (FURG). Com obras a serem iniciadas em fevereiro de 2012, o empreendimento é ousado não só para os parâmetros regionais, mas também em termos de América do Sul. O investimento será de aproximadamente R$ 140 milhões, com financiamento público e privado. O Oceanário estará localizado no balneário do Cassino, entre a área urbana do balneário e os Molhes da Barra, no município de Rio Grande/RS, ocupando área de 176 ha (Figura 2). Por ser um aquário de conceito internacional, terá elevado nível de atratividade, promovendo deslocamento de pessoas para visitação. Atualmente, os oceanários são as instituições culturais mais visitadas no mundo, em função do fascínio e da beleza que proporcionam. O Brasil, apesar de possuir uma das maiores costas do mundo, ainda tem um pequeno número de oceanários. O Oceanário Brasil será o único no mundo sob o ponto de vista da valorização da biodiversidade brasileira, tendo em vista que país é o que possui maior variedade de espécimes de água doce no planeta. Assim, o complexo estará enaltecendo e representado os ecossistemas originais. Figura 1: Projeto do Oceanário Brasil: (a) vista geral; (b) vista interna; (c) vista externa (FURG divulgação) 1

2 GEOLOGIA DA ÁREA DO EMPREENDIMENTO Balneário Cassino Figura 2: Localização do empreendimento Molhes da Barra Local do Empreendimento A área construída total será de 45 mil m², colocando o Oceanário Brasil entre os dez maiores do mundo. No seu interior haverá aquários de 15 milhões de litros de água, painéis de visualização de até 100 m² e túneis de acrílico que facilitarão a interatividade com os visitantes, além de ser possível realizar mergulhos. Este artigo procura apresentar e discutir os condicionantes geotécnicos que nortearam o projeto de fundações para esta importante obra para a região sul do país. O ambiente de onde será implantado o Oceanário corresponde campos litorâneos, encontrados atrás de cordão de dunas e banhados. Segundo estudos geológicos, as diversas camadas de sedimentos da região mais próxima da praia na Planície Costeira Sul correspondem a materiais depositados em um ambiente altamente influenciados pela maré e pelas correntes de maré enchente e vazante. Tal ambiente, dito transicional, pode ser relacionado aos fáceis de canal de maré, que apresentam intercaladas camadas de sedimentos com influência de rios ou lagos e camadas com influência do mar. Os eventos de transgressão e regressão do nível do mar foram muito importantes na construção deste perfil. A Figura 3 apresenta um perfil longitudinal de 12 km do Superporto de Rio Grande e mais 4 km do Molhe Oeste da Barra do Rio Grande (Dias et al., 2010). Na figura é apontada a posição aproximada da área de estudo neste perfil. Sondagem realizada pela PETROBRÁS na praia do Cassino (7 km do Superporto) confirma sedimentos superficiais da regressão ocorrida de 6000 anos BP até os dias atuais (arenosos) e sedimentos argiloso-siltosos da transgressão entre 17.000 anos BP e 6.000 anos BP, além da espessura de depósito continental entre 45 e 100m de profundidade (Closs, 1970). O substrato rochoso apresenta-se a uma profundidade de 520 m, com pacotes de sedimentos sotopostos, apresentando-se ora argiloso, ora arenoso (Figura 4). ESCALA: 1/1000 (metros) 5024 7872,48 2748 0 N.M. PONTAL MOLHE OESTE PIER MARINHA S19 POVOAÇÃO BARRA LEAL SANTOS TECON S14 DIQUE SECO S17 S15 TTS S6 S12 S10 S9 S7 S5 BR +5,0m +2,31 +2,35 +1,50 +2,71 +2,26 AREIA FINA MED. COMPACTA +3,53 +3,98 +3,49 +3,60 +2,19 AREIA FINA, POUCO ARGILOSA, MEDIA COMPACTA TERIG TREVO NORTE Ponte S3 S1 CTI/FURG Franceses +3,34 +3,20 AREIA FINA MED. COMPACTA A COMPACTA +2,00 ESCALA: 1/10 (metros) -10-20 -30-40 ARGILA SILTOSA ARGILA SILTOSA AREIA POUCO ARGILOSA DE COMPACTA ARGILA A MUITO COMPACTA CINZA ESCURO SILTOSA ARGILA MARINHA SILTOSA COM FINAS CAMADAS DE AREIA FINA MÉDIA A MOLE CINZA ESCURA AREIA FINA MED. COMPACTA A MUITO COMPACTA -50 ARGILA ORGÂNICA SILTOSA COM FRAGMENTOS DE VALVAS MOLE A MÉDIA AREIA DE GRANULAÇÃO VARIADA COM PEDREGULHO FINO COMPACTA A MUITO COMPACTA CINZA E AMARELA AREIA FINA MÉDIA COMPACTA A MUITO COMPACTA, CINZA AREIA FINA POUCO ARGILOSA, POUCO A MÉDIA COMPACTA, CINZA ARGILA SILTO ARENOSA DURA AMARELA AREIA DE GRANULAÇÃO VARIADA COM PEDREGULHO FINO COMPACTA A MUITO COMPACTA CINZA E AMARELA Figura 3: Perfil longitudinal no sentido sul-norte desde os Molhes da Barra até o Campus Cidade da FURG (Dias et al., 2010) 2

medida que o nível do mar regredia formava conjuntos de cordões, chamados feixes de restingas. Godolphim (1976) distinguiu sete feixes, construídos ao longo de 6.000 anos, sugerindo que se possa considerar sete oscilações no nível do mar, com possibilidade de datação grosseira dos períodos de formação dos feixes (Quadro 1) que permitem reconstituir a evolução holocênica do sistema. Figura 4: Perfil na Praia do Cassino - Sondagens da Petrobrás (Closs, 1970) Discute-se a formação das camadas arenosas sobre a argila siltosa, que se daria no Holoceno, entre 6.000 anos BP e o presente, segundo as evidências geomorfológias (feixes de cordões litorâneos e velhos canais). É importante que se considere as curvas de variações relativas do nível do mar na costa brasileira, relacionadas aos últimos 7.000 anos. Um dos eventos geológicos que marcaram a passagem Pleistoceno-Holoceno foi um aumento do nível do oceano em cerca de 5 metros, que na região de Rio Grande foi designada por Transgressão Quinta, sendo sua ação registrada na construção de uma falésia, com cerca de dois metros de altura, atualmente interiorizada, cerca de 20 km da linha de praia (Godolphim, 1976). O nível de mar alto teria submergido e erodido as praias ao longo da planície costeira. Ao longo dos terrenos pleistocênicos marinhos (regionalmente denominados Formação Chui) teria sido construida tal falésia que, portanto, constitui um contato entre os terrenos pleistocênicos marinhos e os holocênicos marinhos e lagunares. Com o retrabalhamento dos terraços marinhos e da praia pleistocênicos e mais material transportado pelas correntes marinhas provenientes do sul (sedimentos do Rio da Prata), a Quadro 1 - Datas e principais fenômenos que marcaram a formação sedimentar da região em foco. Feixe Período Fenômenos associados (anos BP) FR1 6.000/ 5.200 Nível do mar +5,0 m FR2 5.200/ 4.600 FR3 3.850/ 2.800 FR4 2.800/ 2.400 FR5 Não definido FR6 Não definido FR7 Início: 335 Início da formação do pontal de Rio Grande Cresce pontal, desvio da barra sul da Laguna dos Patos Elevação do nível do mar em cerca de 2 m Volta da regressão, com formação de barra mais ao sul Nova subida do nível do mar, com erosão de feixes anteriores Reposição, barra atual, recobrimento por depósitos eólicos A área de implantação do Oceanário Brasil teve sua superfície atual certamente conformada entre o período da formação do FR6 e do FR7. Portanto constitui um terreno sedimentar muito recente. 3 CONDICIONANTES GEOTÉCNICAS DO LOCAL CONSIDERAÇÕES PRÉVIAS ÀS SONDAGENS No subsídio a este caso de obra, anterior à realização da investigação geotécnica, recorreu-se aos dados da implantação do Estaleiro Rio Grande, uma obra importante na região do Superporto de Rio Grande, identificada como DIQUE SECO na Figura 3. Esta obra tem possibilitado aprofundar os estudos sobre os solos sedimentares da região, com coletas de amostras em sondagens de simples reconhecimento (em um universo de mais de 100 furos de sondagens), bem como com a retirada de amostras indeformadas em blocos do fundo da escavação do dique seco (a aproximadamente 15 m de profundidade). Estudos geoestatísticos possibilitaram idealizar um perfil do solo no local (Figura 5) (Dias et al., 2008). 3

composta por subcamadas de pequena espessura de argilas moles entre as profundidades de 5 e 7 m, que não aparece na Figura 5. Neste sentido é importante que se apresente um perfil representativo obtido em sondagens no TECON (Terminal de Conteineres do Rio Grande), onde se pode observar a presença desta pequena camada (Figura 6). Figura 5: Perfil geotécnico representativo do terreno do Estaleiro Rio Grande (DIQUE SECO) no Superporto do Rio Grande (Dias et al,, 2008) Como mostra a Figura 5, neste sítio foi verificada a presença de quatro macro-camadas de sedimentos. Na primeira, predominam areias finas com características de deposição eólica e praial, com N SPT crescente com a profundidade (CAMADA A). A segunda mostra camadas de areia fina e argila siltosa intercaladas, fruto da alternância de ciclos transgressivos e regressivos do mar (CAMADA B). A presença de uma camada de argila siltosa de consistência mole a média, com espessura média de 17 m e N SPT médio igual a 7, caracteriza a terceira macro-camada (CAMADA C). Na porção inferior foi verificada a presença de argila siltosa preta, com elevada concentração de matéria orgânica mineralizada e, a seguir, areia fina a média, com evidências de um ambiente deposicional continental (CAMADA D) a 42 m de profundidade. Porém, em muitos pontos ao longo do Superporto tem-se detectado a presença de uma camada Figura 6: Perfil geotécnico no TECON - Superporto do Rio Grande Como pode ser generalizado das Figuras 5 e 6, existe uma macro-camada superficial com 15 a 20 m de material muito resistente (areia medianamente compacta a muito compacta), que certamente influenciará na escolha do tipo de fundação das estruturas do empreendimento. Estudos anteriores (Dias, 1993; Dias e Kerstner, 2003) mostram que as diversas camadas de solo têm uma classificação granulométrica como a apresentada na Figura 7. Saliente-se a camada até 20 m é composta por solo classificado como SM (areia siltosa), localizado na Figura 7 como as curvas granulométricas situadas mais à direita. 4

100 CURVA GRANULOMÉTRICA - CLASSIFICAÇÃO DO SOLO 90 Porcentagem que passa (%) 80 70 60 50 40 30 20 OH CH CL SM 10 0 0,001 0,01 0,1 1 10 100 Diâmetro das Partículas (mm) SM - 6,00 a 20,00m CL - 20,00 a 30,00m CH - 30,00 a 40,00m OH - >40,00m Figura 7: Caracterização geotécnica de solos do Superporto de Rio Grande 4 INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS (SONDAGENS) REALIZADAS INTERPRETAÇÃO O acompanhamento de sondagens no local das futuras instalações do Oceanário Brasil da FURG foi realizado de abril a junho de 2010 pelo Laboratório de Geotecnia e Concreto da FURG (Bastos et al., 2011). Foram analisados 10 perfis de sondagens na área da obra, na Praia do Cassino. O perfil típico é ilustrado na Figura 8. Pelas sondagens, observa-se a presença da CAMADA A de areia compacta a muito compacta com uma espessura média de 12 m e N SPT crescente com a profundidade, sucedida por uma camada formada por estratos de areia fina, areia siltosa, silte arenoso e até argila siltosa. Apesar da maior diversidade de materiais e variação no N SPT, aparenta equivalência com a CAMADA B. A camada de argila siltosa contínua, com 29 m de espessura, se faz presente com caracteres da CAMADA C. Matéria orgânica mineralizada apresenta-se nos 2 m finais da camada. A tendência de espessamento desta camada no sentido continente-mar, apontada em Dias (1993) é confirmada. O N SPT médio desta camada é 4. A CAMADA D basal, com areia média a grossa, por vezes pedregulhosa, é encontrada na profundidade média de 54 m. Figura 8: Perfil geotécnico representativo a partir das sondagens realizadas no terreno do Oceanário Brasil (Bastos et al., 2011) 5

5 CONSIDERAÇÕES SOBRE TIPO DE FUNDAÇÃO ADEQUADA AO EMPREENDIMENTO Considerando os estudos prévios e as sondagens realizados, pressupõe-se que a macro-camada superficial de areia siltosa compacta a muito compacta será responsável pelo suporte dos elementos de fundação. Foram sugeridas estacas pré-moldadas ou mesmo a solução por estacas hélice contínua. No prédio da torre (vide Figura 1), talvez sejam necessárias estacas mais longas. Deve-se salientar como esta torre estará submetida a efeitos forte de ventos, pode-se esperar a possibilidade do projeto contemplar estacas inclinadas. Também indica-se que para uma solução por radier para os tanques sejam, na fase de projeto, avaliados recalques proporcionados pela possível presença de pequenas camadas de argila em meio a macro-camada de areia siltosa Cabe destacar que as considerações acima, solicitadas pelo cliente, antecederam o projeto de fundações. A solução adotada pelos projetistas foram estacas hélice contínua de no mínimo 16 m e radier como base para os tanques. 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS O estudo conduzido, numa fase prévia ao projeto e até mesmo antecedendo as investigações geotécnicas, possibilitou antecipar a avaliação de alternativas para as fundações do Oceanário, assim como, subsidiar a programação e interpretação das sondagens realizadas, sendo, portanto, justificado para empreendimentos desta natureza e nestas condições de sítio geológico. Dias, C. R. R. Caracterização dos parâmetros geotécnicos de solo sedimentar da cidade do Rio Grande Resultados de pesquisa sobre argilas moles. COPPEGEO 93,1993, Proceedings... COPPE/UFRJ:Rio de Janeiro, Brasil, pp. 55-68,1993 Dias, C. R. R.; Bastos, C. A. B.; Pedreira, C. L. S.. Variações no comportamento geotécnico da camada argilosa profunda ao longo do Porto de Rio Grande: Influência da energia durante o processo sedimentar. In: XV Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica, 2010, Gramado. Anais.. Porto Alegre:ABMS. (CD-ROM). Dias, C. R. R.; Bastos, C. A. B; Pedreira, C; Alves, A. M. de L.; Schuler, A. R. Avaliação da Estatigrafia do Subsolo do Superporto de Rio Grande/RS Aplicada a Obras Geotécnicas. In: 12º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental CBGE, Porto de Galinhas/PE. Anais..., São Paulo/SP:ABGE, 2008 (CD-ROM). Dias, C. R. R. ; Kerstner, V. W. T. Argila siltosa orgânica do Porto de Rio Grande/RS - parâmetros de laboratório e correlações. Teoria e Prática na Engenharia Civil, Rio Grande, v. 3, pp. 81-91, 2003. Godolphim, M. Geologia do Holoceno Costeiro do município de Rio Grande. Porto Alegre, 1976. 146p. Dissertação de Mestrado,UFRGS- Universidade Federal do Rio Grande do Sul. 7 AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à Estasul Soluções em Geotecnia e Meio Ambiente e à Eng a Cristina Lemos Goularte, em nome da PROINFRA-FURG. 8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Bastos, C. A. B.; Carmo, C. M.; Alves, A. M. L.; Dias, C. R. R. Estratigrafia da região estuarina e praial de Rio Grande a partir de novas campanhas de sondagens tipo SPT. In: 13 o Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental, 2011, São Paulo/SP. Anais... São Paulo/SP : ABGE, 2011 (CD-ROM). Closs, D. Estratigrafia da Bacia de Pelotas. Iheringia,n.3, p.3-76, Porto Alegre, 1970. 6