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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ CASSIO JOSÉ SOUZA FERREIRA METODOLOGIA PARA LEVANTAMENTO DO MAPEAMENTO GEOTÉCNICO EM ENSAIO SPT NO MUNICÍPIO DE MACAPÁ. MACAPÁ 2021 CASSIO JOSÉ SOUZA FERREIRA METODOLOGIA PARA LEVANTAMENTO DO MAPEAMENTO GEOTÉCNICO EM ENSAIO SPT NO MUNICÍPIO DE MACAPÁ. Trabalho de conclusão de curso apresentado a Faculdade Estácio de Sá, como parte dos requisitos para obtenção do título de Engenharia Civil. Orientador: Professor Carlos Welington da Silva Pedroso Junior. MACAPÁ 2021 LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 – Representação esquemática do equipamento de execução do ensaio STP. Figura 2 - superficies usadas na representação da forma da terra. Fonte: INPE. Figura 3 – Represetação dos segmentos do sistema GPS . Fonte: INPE. RESUMO O mapeamento geotécnico cada vez mais tem se tornado essencial e importantíssimo no processo de examinação e investigação geotécnica. Agregado a um sistema de informação Geográfica – SIG - é possível organizar um banco de dados com informações referentes a parâmetros do solo e seus tipos de características, faixas de ocorrência de lençóis freáticos, zonas de predominância de determinados perfis e etc. Permitindo ao usuário do SIG verificar através da leitura analítica espacial a correlação de atributos obtidos de laudos de sondagem SPT e resultados feitos em laboratórios. Este trabalho propõe a metodologia para a realização de um mapeamento geotécnico do município de Macapá através de um sistema de informação geográfica e laudos em SPT, visando a classificação georreferenciada dos perfis estratigráficos por área de ocorrência que facilitara a análise inicial das propriedades do solo para fins de projetos Geotécnicos. . ABSTRACT Geotechnical mapping has increasingly become essential and critical in the process of geotechnical examination and investigation. Added to a Geographical Information System - GIS - it is possible to organize a database with information regarding soil parameters and their types of characteristics, ranges of occurrence of groundwater, zones of predominance of certain profiles, and so on. Allowing the GIS user to verify through spatial analytical reading the correlation of attributes obtained from SPT drilling reports and results made in laboratories. This work proposes a methodology for carrying out a geotechnical mapping of the municipality of Macapá through a geographic information system and SPT reports, aiming at the georeferenced classification of stratigraphic profiles by area of occurrence that will facilitate the initial analysis of soil properties for purposes of Geotechnical projects. SUMÁRIO UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ ................................................................................................. 1 LISTA DE ILUSTRAÇÕES .............................................................................................................. 3 RESUMO ..................................................................................................................................... 4 ABSTRACT ................................................................................................................................... 5 SUMÁRIO .................................................................................................................................... 6 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................... 7 2 JUSTIFICATIVA ..................................................................................................................... 8 3 OBJETIVOS ........................................................................................................................... 9 3.1 Objetivos gerais .......................................................................................................................... 9 3.2 Objetivos específicos ................................................................................................................ 9 4 METODOLOGIA ................................................................................................................. 10 4.1 Standard penetration test. (SPT) .......................................................................................... 10 4.2 Georreferenciamento ............................................................................................................... 11 4.3 SISTEMA DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA (SIG) ........................................................... 13 4.4 LEVANTAMENTO DE CAMPO ............................................................................................... 14 4.5 SISTEMATIZAÇÃO DOS DADOS .......................................................................................... 14 REFERÊNCIAS ............................................................................................................................ 15 7 1 INTRODUÇÃO O município de Macapá, capital do estado do Amapá, Situa-se no litoral do rio Amazonas e é a única capital estadual brasileira que não possui interligação por rodovia a outras capitais. Além disso, é a única cortada pela linha do Equador e que se localiza no Platô das Guianas, o estado do Amapá apresenta basicamente três modalidades de relevo: Planície Litorânea, caracterizada por ambientes propícios a inundações, pois a superfície é muito plana e dificulta a drenagem das águas; Baixo Planalto Terciário, refere-se a planaltos levemente elevados e planície litorânea; Planalto Cristalino, originário do período Pré-Cambriano, concentra diversas serras, colinas e morros. O relevo do estado é predominantemente plano com baixas altitudes. Se faz presente nas proximidades da foz do Rio Amazonas, no litoral e na bacia do Rio Oiapoque. Os solos do Amapá de forma geral são ácidos e de baixa fertilidade. As classes de maior representatividade são: Latossolo Amarelo, Latossolo Vermelho-Amarelo, Argissolo Vermelho-Amarelo e Gleissolos (Alves et ai., 1992). Com a verticalização das edificações no Município de Macapá, as cargas aplicadas nas áreas de camadas resistentes de areia, nas regiões de baixada, têm se tornado muito elevada. Nessas situações, é de se esperar que, apesar da rigidez nessa camada, haja uma transferência de cargas de partes das camadas de solos argilosos. Possibilitando uma deformação excessiva na camada inferior por consolidação ou recalque de grandes áreas. Devido ao desconhecimento das características geotécnicas dos solos argilosos. 8 2 JUSTIFICATIVA A fundação é uma das fases mais importantes na construção civil. Sabe-se que, na edificação todas as cargas são suportadas e distribuídas, por meio das fundações no solo apresenta maior ou menor resistência. Em função do seu peso, a construção exigirá uma camada de solo de resistência compatível. Dessa forma, o conhecimento dos dados geotécnicos provindos do subsolo onde se pretende construir é de suma importância para a seleção e dimensionamento da fundação. (TEIXEIRA, 1974; FLETCHER, 1965; MOHR, 1966) sobre padronização, interpretação e qualidade dos ensaios de SPT (Standard Penetration Test), um ensaio demasiadamente empregado não apenas no Brasil, mas em todo o mundo como instrumento indispensável nas investigações preliminares para o projeto de fundações. Todas essas preocupações com o SPT têm suas sólidas razões, uma vez que tanto a aparelhagem como o modo de execução do ensaio sofrem influência devários fatores. Os ensaios geofísicos, algumas vezes passíveis de grandes incertezas na interpretação, proporcionam um meio rápido e barato de se obter informações da geologia de subsuperfície, sendo possível detectar e delinear características locais 12 de possível interesse e que talvez não pudessem ser descobertas apenas através das sondagens diretas. Porém, os ensaios geofísicos não dispensam a necessidade de sondagens diretas, ao contrário, se correlacionados podem gerar informações mais precisas sobre área investigada. Neste contexto, o presente estudo tem a finalidade de verificar a eficácia de ambos os métodos no ramo da geotecnia, podendo assim auxiliar empresas deste ramo na escolha do método que seja mais eficaz para o seu objetivo. O equipamento utilizado, assim como os procedimentos de escavação, é completamente padronizado a um nível internacional no ensaio SPT, mesmo assim é um ensaio altamente difundido no Brasil, com o acompanhamento da realização dos procedimentos in situ, surge então a ideia de retirar amostras para realização de ensaios laboratoriais, com a finalidade de analisar e verificar o grau de confiabilidade do laudo apresentado. 9 3 OBJETIVOS O objetivo da presente pesquisa é trazer uma metodologia para a realização de mapeamento geotécnico do município de Macapá embasados em laudos de sondagem SPT, através de um sistema organizado de informação geográfica – SIG, visando a classificação georreferenciada dos perfis estratigráficos e registros por área de ocorrência, o que facilitarão a analise inicial das propriedades dos solos para fins de maximizar e otimizar projetos geotécnicos futuros. 3.1 Objetivos gerais O objetivo geral do presente estudo é realizar um comparativo entre os resultados de parâmetro geotécnicos coletados por meio de ensaio SPT e por meio de levantamentos visando analisar a eficácia dos métodos em projetos geotécnicos. 3.2 Objetivos específicos Dentre os objetivos específicos deste estudo salientam-se: a) Analisar os métodos de mapeamento de ensaios SPT e os parâmetros geotécnicos obtidos através deste ensaio. b) Analisar dados de levantamento os parâmetros geotécnicos obtidos através deste. c) Analisar a eficácia da metodologia dos ensaios de modo que forneçam dados suficientes para subsidiar dimensionamento de obras geotécnicas. 10 4 METODOLOGIA 4.1 Standard penetration test. (SPT) O Standard Prenetration Test — SPT é um dos meios de investigação das propriedades geomecânicas mais utilizados atualmente no Brasil, dada sua praticidade de execução e seu custo ser relativamente mais viável que outros métodos, faorecendo ao mapeamento geotécnico de Macapá e devido já ter sido executado em diversas regiões na cidade e seu entorno. Em relação a outros métodos de investigação, o SPT Possibilita a correlação de seus valores com outras variáveis do solo importantes, o que colabora para entendermos quanto Ensaio utilizado no processo de investigação se mostra adequado ao tipo de projeto de fundações que exige a obra, Lunne et al (1997) apud Schnaid (2000). Daí a importância em se definir de maneira clara e objetiva qual a aplicabilidade do ensaio SPT, através dos parâmetros geomecânicos que podemos obter através desta técnica, em relação aos outros ensaios, além de determinar qual tipo de ensaio se torna mais conveniente a investigação de certos parâmetros. No Brasil o Ensaio SPT é normalizado pela NBR 6484/1980, que estabelece padrões de equipamento e procedimentos de execução do ensaio. O Ensaio SPT é realizado através perfuração por tradagem e circulação de água, utilizando um trépano como ferramenta de perfuração. Amostras do solo são retiradas a cada metro, através de um amostrador-padrão de diâmetro externo de 50 mm. 11 Figura 1 - Representação esquemática do equipamento de execução do ensaio STP. O Ensaio em si consiste na cravação do amostrador 300 mm no fundo da escavação, após uma cravação inicial do 150 mm, a cravação é realizada por meio de um peso de 65 kg que cai sobre o ressalto da haste o número de golpes necessários a cravação dos 300 mm é o Nspt. A popularização do Ensaio SPT no Brasil se deu ao baixo custo do equipamento, facilidade no transporte do equipamento, facilidade na operação e determinação numérica de resistência a penetração que possibilita correlacionar os valores obtidos através do ensaio com outros parâmetros do solo até mesmo relacionar a combinação de determinadas características de solos granulares com a tensão admissível dos mesmos. 4.2 Georreferenciamento Atualmente, mapear a natureza em nosso redor cada vez mais se mostra desafiador ao homem para alcançar resolução de problemas, a partir desse objetivo, o incentiva a estudar sua geolocalização, esclarecer, prever e localizar, com uma maior exatidão, variações e instabilidades no solo a ser construído. Dessa forma podemos com essa metodologia, verificar e catalogar de forma mais precisa os tipos de solo e suas necessidades, de acordo com cada projeto a ser executado na área pretendida. Ao entrarmos no assunto de georreferenciamento não podemos deixar de 12 abordar sobre geodésia, ciência que contempla o estudo da forma da terra e suas dimensões no campo da gravidade, de modo a possibilitar estabelecermos sistemas de coordenadas organizadas capazes de auxiliar no processo de localização (grade de coordenadas, latitude, longitude, etc.) Timbó (2001). Em IBGE (1998), se discute as relações entre a cartografia e a geodésia no sistema de localização de dado objeto de levantamento definindo os diversos conceito relativos a forma real da superfície da terra, modelos idéias de representação da superfície (elipsóides e circunferência), modelos matemáticos a partir da extrapolação do nível médio das marés sobre a superfície terrestre (geóide) e etc. a utilização de modelos que possa representar ou chegar o mais próximo possível da superfície real da terra, contexto a fim de estabelecer menor erro possível entre a superfície do modelo e a real. O decreto 5.334, de 06 de janeiro de 2005, define que o modelo elipsoidal utilizado para referencias planimétrícos e altimétricos na cartografia brasileira é o estabelecido pelo IBGE, contido no Sistema Geodésico brasileiro. Combinada com a portaria 01/2005/IBGE/GAB, determina que no Brasil deve ser utilizado para fins de levantamentos o Sistema de Referencia Geocêntrico para as Américas — SIRGAS 2000, neste contexto este modelo elipsoidal será adotado para o georreferenciamento dos furos de sondagem SPT. Figura 2 - superficies usadas na representação da forma da terra. Fonte: INPE. 13 Segundo Albuquerque e Santos (2003), o sistema GPS consiste em três seguimentos: controle, espacial e usuário, onde cada um consiste de: • Controle: estações de terra, resposável pela correção das informações do segmento espacial. • Espacial: compõe-se da constelação de satélites que garantem a cobertura do sitema com pelo menos quatro satélites em qualquer lugar da superficie da terra. • Usuários: receptores e usuários do sistema para diversos fins. Adiante Albuquerque e Santos (2003) ilustram de forma sitemática o fluxo de informaçoes e relações entre segmentos. Figura 3 – Representação dos segmentos do sistema GPS . Fonte: INPE. A metodologia do mapeamento de sondagens SPT que é objeto deste estudo acontece através da coleta de dados em campo, georreferenciando os furos de sondagens definidos pelo engenheiro de fundações, de maneira que consiga relatar com o máximo de fidelidade a localização dos pontos a partir dos dados coletados. 4.3 SISTEMA DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA (SIG) CÂMARA, ET AL (2004), define sistema de informação geográfica como uma ferramenta que auxilia no processo de tomada de decisões e esclareceatravés de um banco de dados espacial, onde há interações de determinadas características a uma serie de atributos vinculados à referencia espacial, obtendo informações 14 interpretativas do elemento isolado ou aplicando ferramentas geoestatística que possibilitem a interpolação ou estrapolação dos dados presente no banco de dados. ZUQUETTI E GANDOLFI (2004) classificam em 4 os tipos de registro de informação em um SIG: nominal, ordinal, intervalo e razão, permitindo identificar em que tipo de registro pertence determinado atributo, delimitando características genéticas e dessa forma, facilitando consultar dados de diferente natureza, mas com o mesmo padrão de comportamento. Daí a necessidade de possibilitar, além das consultas aos atributos, a visualização dos relatórios, permitindo que possamos obter de forma generalizada em primeiro plano às informações quanto a presença de determinadas camadas no ponto em que o subsolo fora investigado e em seguida ter acesso aos relatórios de parâmetros pormenorizados das amostras em questão. 4.4 LEVANTAMENTO DE CAMPO O levantamento acontecerá através do deslocamento aos locais a serem realizados ensaios, orientados pelos croquis presentes nos relatórios de sondagem, as coordenadas de localização serão obtidas pela simples ocupação dos pontos definidos os ensaios SPT ou pela locação referenciada através de softwares CAD, utilizando como ponto georreferenciado que possibilite a obtenção das coordenadas dos furos. Será relacionado ao arquivo cada ponto através de sua numeração, se um dado relatório de sondagem tiver, por exemplo 8 (oito) furos, ao consultar a localização do furo SP-1 será possível identifica-lo através da tabela de atributos que constará no campo furo a denominação do mesmo, no caso exemplificado SP-1. 4.5 SISTEMATIZAÇÃO DOS DADOS Os dados serão tabulados em formato de planilha através de software BrOffice.org Calc em tabelas de dados com informações relativas as sondagens, como: nome do arquivo, coordenada norte, coordenada este, número do furo, nível d'água inicial, nível d'água final, solo presente nas camadas, espessura das camadas e limite da sondagem. 15 A denominação dos solos caracterizados por camada será padronizada por tipo de solo, de modo que possamos indicar o solo apenas por uma sigla para evitar possíveis erros no processo de tabulação e facilitar a classificação na planilha. Em princípio serão categorizados os solos presentes nas camadas considerando aspectos como cor e consistência ou compacidade, sendo desconsideradas para efeito do mapeamento camadas de aterro que somente constarão como uma camada de amostra garantindo a integridade das informações originais do laudo. Após esta primeira classificação haverá uma reclassificação dos dados relacionando apenas aspectos granulométricos, de modo que as camadas que tenham a mesma classificação granulométrica sejam representadas pela mesma abreviatura. De posse das classificações tabuladas de dados oriundos dos laudos de sondagens, a partir deles serão gerados modelos de sistema de informação geográfica através do software Qgis para representação dos dados sistematizados em carta. As classificações serão apresentadas na forma de valor único, atribuindo cor especifica para cada tipo de solo presente em camadas, delimitando o tipo de solo incidente na determinada camada. A carta gerada através do SIG se utilizará dos padrões de relação de feições (ponto, linha, anotações) adotados pelo software e sua integração com a tabela de atributos gerada no BrOffice.org Calc. REFERÊNCIAS https://www.alice.cnptia.embrapa.br/alice/bitstream/doc/350765/1/AP2006cara cterizacaofertilidadesolosamapa.pdf https://pt.wikipedia.org/wiki/Amap%C3%A1 https://geosense.net.br/2020/06/17/o-que-e-um-sitema-de-informacao- geografica-sig/ Sampaio Jr., J.L.C., Alencar Junior, J.A. e Lins, A.O. (2006) das Propriedades Geotécnicas de um Solo Argiloso de Belém, XIII COBRAMSEG, Curitiba. Sampaio Jr., J.L.C., Alencar Junior, J.A. e Bemardes G.P. (2000) Estudo da https://geosense.net.br/2020/06/17/o-que-e-um-sitema-de-informacao-geografica-sig/ https://geosense.net.br/2020/06/17/o-que-e-um-sitema-de-informacao-geografica-sig/ 16 compressibilidade de uma argila variegada da região metropolitana de Belém-PA, SEFE IV e BIC I, São Paulo, p.227-236. Sampaio Jr., J.L.C. (1995) Estudo da Compressibilidade de um Solo Argiloso da Região Metropolitana de Belém — PA, Dissertação de Mestrado, Departamento de Engenharia Civil, PUC-RJ. Sampaio Jr., J.L.C., da Silva Jr., D. L., Araújo, M. P. C. (2010) Estudo da compressibilidade de uma argila mole da região metropolitana de Belém, por meio de ensaios de adensamento. IX COBRAMSEG. Santos Filho, W.M. e Alencar Jr., J.A. (1993) Mapa Geotécnico de Belém: Uma proposta inicial, Trabalho de Conclusão de Curso, Departamento de Engenharia Civil, UFPA. Saré, A.R. e Mendonça, T.M. (2001) Avaliação das Características Geotécnicas de Uma Argila Mole a Média de Belém — PA, Trabalho de Conclusão de Curso, Departamento de Engenharia Civil, UFPA. Schnaid, Fernando (2000) ENSAIO DE CAMPO e suas aplicações na engenharia, Oficina de Textos, São Paulo. Timbó, M. A. (2000) Levantamento Através do Sistema GPS, Apostila, Departamento de Cartografia, UFMG. Timbó, M. A. (2001) Elementos de Cartografia, Apostila, Departamento de Cartografia, UFMG. Tschebotarioff, a P. (2001) Fundações estruturas de arrimo e obras de terra, Tradução Quadros, E. F., McGraW-Hill, São Paulo.