Obras de Terra

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Tema 1: Ensaios de Campo e Aplicações
MÓDULO 1
Descrever os conceitos básicos e a importância das investigações geotécnicas
IMPORTÂNCIA E OBJETIVOS
Em qualquer obra civil que envolva o solo, como fundações, contenções, aterros ou encostas, faz-se necessário reconhecer o tipo de solo que está presente no terreno, bem como as suas características físicas e de resistência.
O solo é o material que resulta da intemperização (intemperismo, mas intemperização é o jargão utilizado) de rochas pela ação de chuvas, ventos e reações químicas, que desintegram e decompõem a rocha em partículas menores.
Logo, trata-se de um material natural e milenar, que não necessariamente seguiu regras durante a sua disposição na natureza. Sendo assim, pode-se esperar que os solos sejam variáveis, e não é raro encontrar um subsolo extremamente heterogêneo.
Problemas que envolvem os solos geralmente são complexos, e qualquer informação sobre esses materiais muito agrega a um projeto.
Saiba mais: Essas informações podem ser obtidas por meio de investigação geotécnica, ensaios e técnicas de prospecção no solo capazes de caracterizar aspectos como de granulometria, compacidade, consistência, resistência, compressibilidade, posição do nível d’água, entre outras propriedades dos solos.
No Brasil e no mundo, os ensaios mais comuns para esse fim são o ensaio de simples reconhecimento (SPT) e o ensaio de penetração do cone (CPT), cujas siglas vêm do inglês para standard penetration test e cone penetration test, respectivamente. Outros ensaios dignos de nota são o ensaio de palheta (ou vane test – VST), ensaio dilatométrico (DMT) e o pressiométrico (PMT).
Nesses ensaios, força-se a entrada de um equipamento no solo (motivo pelo qual diz-se que são executados furos de prospecção), que dará diferentes informações a depender da técnica utilizada e do nível de sofisticação do equipamento. Em alguns tipos de investigação, além das medidas diretas realizadas durante o ensaio, é possível a recuperação de amostras em profundidade para posterior ensaio em laboratório.
Exemplo: Imagine ser responsável pelo dimensionamento das fundações de um edifício. Você já sabe que esse tipo de elemento estrutural é responsável por receber a carga da superestrutura e transferir para o solo.
Mas será que o solo é competente o suficiente para receber essa carga que deseja aplicar?
Se o solo é heterogêneo em planta e em profundidade, como é possível representar essa variabilidade e considerá-la em projeto?
Como determinar a cota de assentamento dessas fundações?
As respostas para essas perguntas só são possíveis a partir da investigação geotécnica.
É notório que a investigação geotécnica é imprescindível em um projeto de engenharia. No entanto, com a tecnologia que temos hoje disponível, não é possível um reconhecimento de 100% do terreno, já que isso só seria possível caso retirássemos todo o solo, realizássemos diversos ensaios e depois o colocássemos de volta, da maneira como encontramos.
Logo, o engenheiro deve ter em mente que possíveis variabilidades podem ocorrer, mesmo com uma campanha de investigação bem-feita e abrangente. Com o tempo e a experiência, deverá ser cada vez mais confortável lidar com essa incerteza.
ETAPAS DA INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA
A investigação geotécnica pode ser dividida em três etapas:
· Reconhecimento
· Exploratória
· Detalhada
A primeira etapa, de reconhecimento, é também chamada de investigação de escritório. Nessa fase são coletadas informações generalizadas sobre a topografia, hidrologia, geologia, potencialidade sísmica, presença de cavidades e tipo de vegetação encontrada na região em que se deseja construir.
Esses dados podem ser obtidos, por exemplo, de órgãos púbicos como o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), a Empresa Brasileira de Agropecuária (Embrapa), a Agência Nacional de Águas (ANA) e o Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM).
Nessa etapa, também é possível que se obtenham resultados de ensaios de campo e até a experiência adquirida em construções vizinhas. Imagine que logo ao lado de onde se deseja construir um empreendimento já exista um similar: pode ser que o vizinho já tenha dados de sondagem, registros dos materiais que foram encontrados durante a execução, entre outros.
Atenção: Lembre-se sempre de que o solo é um material natural e heterogêneo, e até em áreas pequenas características distintas podem ser encontradas no subsolo, que devem ser levadas em conta no projeto.
A segunda etapa, investigação exploratória, é a realização do ensaio propriamente dito. São realizadas campanhas de sondagens e investigação de campo, nas quais, ao final, poderá ser capaz determinar:
· A natureza do solo, como a geologia local, existência de aterros, deslizamentos passados (colúvios), histórico de inundações, entre outros.
· A profundidade, espessura e composição de cada estrato.
· A profundidade do nível d’água.
· Propriedades de engenharia dos materiais envolvidos no substrato: resistência, compressibilidade, susceptibilidade à expansão ou liquefação, permeabilidade, entre outros.
Por fim, a terceira etapa é chamada de investigação detalhada. Nessa fase, o engenheiro pode prescrever novas sondagens para complementar a campanha da fase anterior. Em obras de grande porte, em áreas em que há a ocorrência de bolsões de solos moles ou em solos sedimentares, por exemplo, é comum que essa nova campanha seja realizada em complementação à investigação exploratória.
Para a investigação detalhada, podem ser realizados os mesmos tipos de ensaios anteriormente já empregados, apenas aumentando sua quantidade e/ou profundidade, ou até mesmo realizar ensaios mais complexos, que dão resultados mais refinados e confiáveis.
Escolha do tipo de ensaio
Diante de tantos tipos diferentes de ensaios que podem ser empregados em uma campanha de investigação geotécnica, com a finalidade de auxiliar na escolha de um ensaio, alguns pontos podem ser levados em consideração:
· Características da obra: A investigação deve ser focada no tipo de informação que se deseja obter para a elaboração do projeto. Por exemplo, a construção de uma barragem requer que seja conhecida a permeabilidade da fundação, mas em um projeto de fundação de um edifício esse parâmetro poderia não ser estritamente necessário.
· Particularidades do terreno: Algumas técnicas exigem equipamentos robustos que nem sempre serão aplicáveis em um dado terreno. No caso de uma encosta muito íngreme, por exemplo, pode não ser possível o acesso de um tripé de SPT.
· Disponibilidade: O ensaio SPT é sem dúvida o mais comum e mais realizado em todo o mundo. Ainda que ensaios mais sofisticados como o SPT possam dar informações mais assertivas para um projeto, pode ser que não se encontre uma empresa qualificada para executá-lo.
· Custo: Estima-se que as investigações representem apenas cerca de 0,2% a 0,5% do custo total de uma obra convencional, valor que deverá ser considerado no estudo de viabilidade do empreendimento. Ensaios mais incomuns e mais robustos serão mais custosos e, por isso, geralmente não são executados.
· Experiência: Mais importante que a execução da investigação geotécnica é a sua correta interpretação. De nada adianta a realização de ensaios refinados e caros se o engenheiro geotécnico não for capaz de obter os parâmetros corretamente para o seu projeto.
ESPECIFICANDO UMA CAMPANHA DE INVESTIGAÇÃO
Tendo sido determinado o tipo de ensaio que será empregado na campanha de investigação geotécnica, deve-se especificar a quantidade, a profundidade e a posição dessas sondagens em planta.
A ABNT NBR 8036 estabelece os requisitos básicos para a programação de SPT dos solos para fundações de edifícios.
Embora tenha sido elaborada para o SPT, as diretrizes dadas nessa norma podem ser utilizadas para qualquer outro ensaio e em qualquer tipo de obra. Sobre o número de sondagens a ser executada, pode-se dizer que a quantidade ideal de furos é aquela em que o terreno passaria a ser 100% conhecido.
No entanto, lembre-se de que isso só seria possível casotodo o solo fosse removido, estudado e reconstituído em campo. Sendo assim, trabalha-se por amostragem e, de acordo com a NBR 8036, o número mínimo de sondagens pode ser estabelecido a partir da área projetada da edificação:
Em obras sem projeto de implantação, onde ainda está sendo realizado o estudo de viabilidade preliminar e não se tem a área de projeção, essa norma indica que sejam realizadas no mínimo três sondagens, a uma distância máxima de 100m.
Atenção: É importante salientar que essa orientação é para o número mínimo de sondagens e, a critério do projetista, mais sondagens podem (e devem) ser solicitadas.
Em relação à locação das sondagens, é importante distribuir a quantidade estabelecida de modo que se tenha uma boa caracterização do terreno. Portanto, é importante não alinhar os furos e distribuí-los aleatoriamente no terreno.
Em casos especiais, em que se sabe que pode haver a ocorrência de solos de baixa competência, como argilas moles, e suspeita-se da existência de cavidades naturais, ou se sabe que o solo vai receber uma carga considerável, como em elevadores ou piscinas, as sondagens devem ser especificamente locadas, a fim de se obter a caracterização dessas regiões.
A Tabela 2 apresenta espaçamentos típicos para as sondagens, considerando o tipo de obra a ser executada.
A imagem a seguir exemplifica como poderiam ser locados furos de sondagem, considerando as discussões apresentadas: na região dos elevadores e da piscina, são previstos alguns furos, enquanto nas demais áreas os furos são distribuídos aleatoriamente.
Definidas as quantidades e a locação dos furos, para completar a especificação da campanha, deve-se determinar a profundidade das sondagens. Uma solução simplista seria determinar que os furos avancem até onde der, ou seja, até atingir o maciço rochoso, quando não é mais possível prospectar com equipamentos de investigação em solos.
No entanto, deve-se saber se atingir o maciço rochoso será importante para o projeto em questão. Se o solo for espesso e de boa resistência, provavelmente será uma perda de tempo e de dinheiro seguir com o furo até a rocha. Furos de sondagem são comumente cobrados por metro, e o orçamento da obra dificilmente prioriza a investigação geotécnica.
Logo, até quando deve-se realizar uma sondagem?
Um modo mais objetivo de determinar a profundidade de sondagens é dada na NBR 8036, que estabelece que os furos sejam executados até a profundidade na qual o acréscimo de tensões verticais provocado pela obra prevista seja no máximo 10% da tensão efetiva vertical inicial .
Uma orientação dada por Sowers (1979) indica que a profundidade típica das sondagens (z) pode ser dada pelas equações descritas a seguir, seja para um edifício: leve e estreito, ou pesado e largo, com S números de pavimentos. Infelizmente, essa abordagem é um tanto subjetiva, já que o que pode ser leve para um engenheiro poderia ser considerado pesado por outro. Logo, deve ser utilizado apenas como diretriz preliminar.
Você deve se lembrar de que o acréscimo de tensões para uma dada profundidade é calculado na mecânica dos solos, principalmente por métodos baseados na teoria da elasticidade, como Boussinesq, Newmark e Love. Esses métodos podem ser utilizados para conhecer a profundidade em que o acréscimo de tensões alcança o bulbo de 10% da tensão efetiva inicial. Ou mais simplificadamente, pode ser utilizado o ábaco disponível na NBR 8036.
A seguir, vejamos o passo a passo de como usá-lo:
1. Calcular o acréscimo de tensões que será aplicado sobre o terreno, dado pelo peso do edifício dividido pela área em planta.
2. Estimar o peso específico médio efetivo (ou submerso) para os solos ao longo da profundidade que será sondada. Como os solos geralmente possuem pesos específicos variando de 14 a 22kN/m³, o peso específico médio efetivo deve ser em torno de 4 a 12kN/m³, já que o peso específico da água é padronizado em 10kN/m³.
3. Conhecer a geometria da projeção do edifício: B é a menor dimensão e L a maior dimensão em planta. Caso o edifício tenha um formato não retangular, o formato deve ser circunscrito a um retângulo.
4. Calcula-se L/B, cujo resultado será utilizado para escolher a curva que varia de 1 a infinito do eixo × superior do ábaco.
5. Calcula-se q/γMB e pega-se o valor encontrado no eixo y até encontrar a curva determinada no passo 4. O valor de M é padrão e vale 0,1, correspondente aos 10% da tensão efetiva vertical existente.
6. Projeta-se o ponto encontrado nesses dois eixos para o x inferior, determinando-se D/B.
7. Como B é conhecido, basta determinar D, a profundidade da sondagem.
Atenção: É importante salientar que, em campo, nem sempre é possível atingir a profundidade especificada em projeto. Como essa profundidade é geralmente dada quando ainda não se tem informações do subsolo, pode ser que em campo alguma particularidade seja encontrada de forma que seja necessário parar a sondagem antes ou depois do que o previsto.
Uma situação em que a sondagem deveria ser continuada, mesmo atingida a profundidade especificada, é no caso de, nessa profundidade, o equipamento ainda estiver prospectando em um solo mole ou de baixa competência. Nessa situação, sugere-se que o furo seja continuado até atravessar essa camada e se encontre um solo mais firme.
No entanto, pode ser que o equipamento encontre um material tão duro que não seja capaz de prospectar sem a ajuda de sondas auxiliares mais robustas, como as sondas rotativas, capazes de prospectar em materiais resistentes e coletar amostras em profundidade.
Saiba mais: Caso o material resistente, aparentemente rochoso, seja encontrado em pequena profundidade, provavelmente trata-se apenas de um matacão, ou seja, um bloco de rocha localizado resultado de deslizamentos (tálus) ou do intemperismo (saprólito). Nesse caso, é importante o avanço do furo com o uso da sonda rotativa, ou a execução de um furo auxiliar a poucos metros do primeiro. Caso realmente se trate de um matacão, deve-se ter em mente que a ocorrência é localizada, e que naquela profundidade ainda deseja-se conhecer as características do solo.
Pode-se citar um caso em que uma rocha pode ser encontrada em pequena profundidade: quando a rocha da região experimentou uma falha ou mergulho geológico.
O engenheiro civil e o geólogo responsável poderão concluir do que se trata o material encontrado (matacão ou maciço rochoso), a depender do nível de conhecimento adquirido durante a primeira fase da investigação, do reconhecimento de escritório. Daí eles poderão decidir se param a sondagem ou continuam com técnicas de sondagem mista.
A imagem adiante ilustra algumas particularidades que podem ser encontradas em campo e limitar ou ampliar as profundidades de sondagem: os furos 1 e 2 seriam paralisados antes da profundidade programada, enquanto o furo 3 chegaria ao programado, mas sem atingir um solo de melhor resistência. Nos três casos, possivelmente o terreno não seria caracterizado adequadamente.
Vê-se que a especificação da investigação geotécnica pode ser uma loteria: particularidades naturais do terreno como matacões e bolsões de argila podem ou não ser identificadas antes da elaboração do projeto.
Caso essas particularidades não sejam identificadas, seus problemas associados podem aparecer apenas durante a execução da obra ou até mesmo na fase pós-obra. Por esse motivo, é extremamente importante que em todas as sondagens executadas as motivações para a paralisação das sondagens sejam explicitamente documentadas.
RESULTADO DE UMA CAMPANHA GEOTÉCNICA
Ao final da campanha de investigação, a empresa executora deve fornecer ao escritório de projetos o resultado obtido em cada furo executado, chamado boletim de sondagem. Nesse documento, identificam-se principalmente:
· A locação exata do furo.
· O sistema de coordenadas utilizado.
· A cota da boca do furo.
· A profundidade do nível d’água.
· A data e hora do início e término do furo.
· O motivo da paralisação da sondagem.
· Os resultados obtidos em profundidade.
De posse do boletim de sondagem, é possível obteras informações necessárias para se caracterizar os substratos que compõem o terreno, além de avaliar suas características físicas e mecânicas.
Analisando o comportamento do solo em profundidade e em planta, o engenheiro ou geólogo responsável deve determinar “pacotes” de materiais que apresentaram o mesmo comportamento durante o ensaio, os quais serão chamados de horizontes ou substratos.
Mudanças de comportamento no ensaio, como variação brusca na resistência ou na aparência, são parâmetros que indicam que houve uma mudança no substrato.
A maneira mais visual de representar os horizontes é por meio de uma seção ou perfil geológico-geotécnico, no qual deve-se apresentar a profundidade do nível d’água (NA) e identificar cada espessura de solo, apresentando características principais de textura, cor, compacidade e consistência. Como só é possível obter essas seções a partir de ensaios, é comum apresentar também o resultado principal da sondagem, chamado também de minilog.
A elaboração de perfis geológico-geotécnicos é subjetiva e demanda certa experiência do profissional responsável pelo seu desenvolvimento. Esses desenhos são imprescindíveis em obras de terra, já que é a partir deles que se desenvolve um projeto de engenharia. Logo, as seções devem ser elaboradas com cautela e responsabilidade.
MÓDULO 2
Reconhecer o ensaio de simples reconhecimento (SPT)
CONSIDERAÇÕES INICIAIS
O ensaio de simples reconhecimento, conhecido como SPT (standard penetration test), é o mais empregado para investigação geotécnica em todo mundo, principalmente para reconhecimento de características de solos granulares e da consistência de solos argilosos.
Você sabia: Estima-se que cerca de 90% das campanhas geotécnicas para obras convencionais utilizem o ensaio de simples reconhecimento. Sua popularidade pode ser dada por sua simplicidade, seu baixo custo e sua alta experiência acumulada.
A execução do ensaio é dividida em duas etapas principais:
A segunda etapa do ensaio é considerada o SPT propriamente dito, já que a interpretação do ensaio é dada a partir do número de golpes necessários para cravar o conjunto. Por esse motivo, diz-se que o SPT é um ensaio de penetração dinâmica, também chamado de sondagem à percussão.
A norma brasileira que padroniza o equipamento, o procedimento de execução e a interpretação dos resultados é a ABNT NBR 6484.
Após a execução de um metro, monta-se novamente o conjunto e repete-se o procedimento até que a profundidade especificada para o ensaio seja atingida ou o equipamento não consiga mais avançar no terreno.
A cada metro ensaiado, obtém-se uma amostra, que quando recuperada permitirá que o técnico de sondagem caracterize aspectos de granulometria e cor.
Caso seja de interesse realizar ensaios de laboratório para caracterização física, a amostra retirada do SPT deve ser prontamente acondicionada em sacos plásticos ou recipiente hermético que mantenha o teor de umidade do solo.
Atenção: É importante que o ensaio seja realizado com a estabilidade das paredes do furo. Caso o material constituinte seja pouco resistente, para evitar deslizamentos e manter o furo aberto, podem ser utilizados tubos de revestimento ou material estabilizante, como lama bentonítica e polímeros.
APARELHAGEM
O equipamento do SPT é composto principalmente por conjunto de perfuração (barrilete, peso, corda, roldana e hastes), martelo, cabeça de bater, amostrador e tripé de sondagem, conforme ilustrado na imagem adiante:
O conjunto de perfuração consiste em trados manuais, sejam do tipo concha ou helicoidais, e trépanos de lavagem, cuja função será o avanço preliminar do furo, até a profundidade para executar o SPT propriamente dito.
Geralmente, o avanço com trado é realizado quando o nível freático não foi atingido (solo seco). Quando for atingido, utiliza-se o avanço com circulação de água, que é bombeada no interior das hastes até a extremidade inferior do furo.
O martelo do SPT é o elemento largado em queda livre da altura de 75cm, que aplica os golpes sobre o barrilete. É um sistema constituído pela cabeça de bater, haste e amostrador, fazendo com que o conjunto avance no furo de sondagem.
Você sabia: No Brasil, o martelo padronizado na NBR 6484 é chamado de Raymond, e possui massa de 65kg. Existem modelos de martelos automáticos e manuais; os primeiros são mais vantajosos, uma vez que a altura de queda é controlada por sistema hidráulico.
A cabeça de bater é responsável por receber o golpe diretamente do martelo e transferir a energia para as hastes. A norma brasileira preconiza que esse elemento tenha o formato cilíndrico, com 83mm de diâmetro, 90mm de altura e massa variando de 2,5 a 4,5kg.
As hastes são tubos rosqueáveis nas extremidades em luvas, que aumentam o alcance do amostrador em profundidade, até o fundo do furo. Segundo a NBR 6484, as hastes devem possuir 3,23kg por metro linear e ser livres de empenamentos para garantir a boa execução do SPT.
O amostrador é um tubo oco bipartido, constituído de cabeça, corpo e sapata. No seu interior, é possível a passagem de água e retenção de solo. É importante que o amostrador esteja limpo e íntegro, para evitar que os resultados dos ensaios sejam mascarados.
Um caso especial do SPT é quando se imprime torque ao amostrador, realizando um ensaio tipo SPT-T. O torque necessário é medido na parte superior da haste, e o resultado possibilita estimar o atrito entre o amostrador e o solo. O tripé de sondagem é uma estrutura utilizada para dar apoio e sustentação às demais partes do equipamento.
Critérios de parada
Embora o SPT atravesse solos consideravelmente resistentes, pode ser que no campo o operador encontre um material no qual o barrilete não consiga mais avançar, mesmo com a insistência dos golpes do martelo.
Nesses casos, para evitar avariar o equipamento, a NBR 6484 estabelece que um ensaio de SPT pode ser paralisado quando:
· A penetração for inferior ou igual a 5cm durante dez golpes consecutivos.
· Um máximo de cinquenta golpes para um mesmo ensaio de 45cm for atingido.
· Após atingir os 7m, obter 3m sucessivos com penetração igual ou superior a vinte golpes para a cravação dos 30cm finais e respeitando o máximo de cinquenta golpes em um mesmo ensaio.
Quando um desses critérios estabelecidos é utilizado para a paralisação de uma sondagem, o boletim deve conter a informação impenetrável ao trépano, que indicará que o avanço não foi mais possível.
Atenção: Lembre-se, no entanto, de que não necessariamente essa impenetrabilidade é sinônimo de se ter atingido o maciço rochoso: pode ser apenas a identificação de um matacão, que não representa homogeneidade do material dessa profundidade.
A indicação do motivo da parada do ensaio é importante para que o engenheiro ou geólogo responsável possa elaborar o perfil geológico-geotécnico com maior segurança. Caso a sondagem seja paralisada por outros motivos, esses devem ser mencionados no boletim.
Exemplo: Os motivos para a paralização da sondagem podem ser descritos como “parada por solicitação do cliente”, “atingido a profundidade especificada” ou simplesmente “fim do furo”.
Caso seja de interesse, o impenetrável pode ser vencido por meio de uma sonda rotativa, que permite o avanço em rocha. Nesse tipo de ensaio, recuperam-se amostras da rocha, chamadas de testemunhos, e a sondagem passa a ser chamada de sondagem mista, já que utiliza a técnica do SPT juntamente com a rotativa.
Caso o SPT tenha sido paralisado por ter encontrado um matacão, por exemplo, o avanço poderá ser feito com a sonda rotativa. Quando o furo retornar a encontrar solo, o SPT pode ser continuado.
Apresentação de resultados
Durante a etapa do SPT propriamente dito, conta-se o número de golpes necessários para cravar os últimos 45cm do metro ensaiado, em três etapas de 15cm. O resultado direto do SPT é dado pela soma dos golpes necessários para cravar apenas os últimos 30cm, chamado de Nₛₚₜ e dado em golpes/300mm.
Os primeiros 15cm são contabilizados, porém descartados. Servem para tentar identificar eventuais avarias no equipamentoou mudanças bruscas na camada.
Os números de golpes contabilizados a cada 15cm dos últimos 45cm ensaiados são então representados para cada metro em um boletim de sondagem. Em geral, a empresa de sondagem apresenta apenas o número de golpes para cada 15cm, sem apresentar o valor direto de Nₛₚₜ.
Existem casos especiais em que o solo é muito mole ou muito duro, no qual não é possível prospectar a profundidade padronizada em ensaio. Nesses casos, a representação no boletim é dada por uma fração entre o número de golpes e a profundidade executada.
Exemplo: Um boletim no qual para dado metro a contagem de golpes é dada por uma fração 7/8 significa que o operador deu sete golpes, mas só conseguiu andar 8cm. Já uma fração 1/48 significa que o operador deu apenas um golpe, mas o barrilete avançou 48cm, ultrapassando a profundidade especificada em norma.
A partir da caracterização táctil-visual dada pelo técnico da sondagem para cada amostra recuperada, apresentam-se no boletim aspectos como cor, textura e presença de matéria orgânica, conchas e mica no solo. Nesse documento, é desejável também identificar dados gerais da sondagem, como locação, cota de topo, posição no qual o nível d’água foi encontrado e profundidade do furo executado.
O boletim de sondagem é de responsabilidade técnica da empresa que executa a sondagem. O documento deve ser disponibilizado para a empresa projetista, que interpretará os resultados e os aplicará em projetos de engenharia.
Interpretação de resultados
A partir de vários furos de SPT, será possível elaborar perfis geológico-geotécnicos para o terreno. Os substratos são geralmente estabelecidos de acordo com o comportamento diante o número de golpes, e da caracterização táctil-visual documentada no boletim.
O valor de Nₛₚₜ pode ser utilizado para designar a consistência de solos finos e a compacidade de solos grossos, conforme a tabela 4.
O valor de Nₛₚₜ pode ser adotado em métodos semiempíricos para dimensionamento de obras de terra, como na previsão de recalques e estimativa da capacidade de carga de fundações. Quando esses métodos utilizam Nₛₚₜ diretamente, chama-se método direto. Caso contrário, se o Nₛₚₜ é utilizado para obter outros parâmetros geotécnicos, diz-se que são métodos indiretos.
Os parâmetros mais comuns de se obter a partir do Nₛₚₜ são:
· o peso específico;
· a resistência não drenada de argilas;
· o módulo de variação volumétrica;
· o coeficiente de compressibilidade; e
· o ângulo de atrito efetivo.
A equação a seguir (TEIXEIRA, 1996) é rotineiramente utilizada em projetos geotécnicos para obter ângulo de atrito, que também pode ser obtido nas curvas da imagem a seguir.
Ressalta-se que as correlações são limitadas às condições de contorno na qual foram elaboradas.
E, sempre que possível, ensaios de laboratório devem ser realizados para estimar os parâmetros geotécnicos do solo, já que fornecem parâmetros mais confiáveis. Ainda assim, o uso responsável das correlações permite o reconhecimento preliminar das características do solo em estudo, que podem ser aplicáveis em estudos de viabilidade de um projeto, por exemplo.
Em solos moles, o resultado do SPT deve servir apenas como uma indicação da baixa consistência do material, não sendo recomendado o uso de correlações para obtenção de parâmetros geotécnicos, nem mesmo a utilização de métodos diretos de dimensionamento.
Em termos práticos, solos com valores de Nₛₚₜ inferiores a 8 são considerados de baixa capacidade de suporte. Caso essa camada não seja espessa e seja rasa, o projeto de engenharia poderá considerar a sua remoção. Contudo, solos com Nₛₚₜ superiores a 30 são considerados resistentes e estáveis, sendo desejáveis em projetos de obras de terra.
LIMITAÇÕES
Apesar de ser um ensaio amplamente utilizado em todo o mundo, o SPT é reconhecidamente rústico, passível de muitos erros e desvios, principalmente quando o martelo utilizado é manual.
A maior crítica ao SPT é que o procedimento é altamente influenciado pelo operador.
No caso do martelo manual, o operador é responsável por levantar a massa até a altura especificada e depois soltar o conjunto em queda livre. Não é incomum o operador se cansar e depois de um tempo passar a levantar a uma altura menor, o que causará uma energia de impacto menor do que aquela esperada no procedimento padrão.
Saiba mais: O desvio na energia do ensaio pode ser uma consequência não só da ação do operador, mas também da padronização diversa para o SPT no mundo, que estabelece diferentes tipos de martelo de bater e procedimentos de ensaio. Com a finalidade de unificar a energia do SPT em nível mundial, a Sociedade Internacional de Mecânica dos Solos e Engenharia de Fundações (International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering – ISSMGE) estabelece que a energia-padrão do SPT seja de 60%.
Estima-se que a energia do SPT brasileiro varie entre 70% a 80%. Ou seja, para a padronização, os valores de Nₛₚₜ devem ser corrigidos, de modo a obter Nₛₚₜ,₆₀. Infelizmente, com exceção de pesquisas científicas, no Brasil não é comum a medição da energia de ensaio, nem a correção da energia do ensaio.
Outro aspecto relacionado à atividade humana durante ensaio é a contagem de golpes: a falta de automatização na contagem e desorganização durante a elaboração do boletim de campo são as principais causas de erros associados ao Nₛₚₜ.
O desgaste do martelo, empenamento das hastes, cordas velhas e desvios nas características em outros elementos do SPT também podem ser listados como causas de desvios no Nₛₚₜ. Por esse motivo, é sempre importante a manutenção e verificação da integridade do equipamento.
Uma crítica ao SPT é que ele obtenha resultados para 30% do metro ensaiado, já que o Nₛₚₜ é o número de golpes necessários para prospectar os amostrados nos últimos 30cm do metro. Outros ensaios de investigação geotécnica permitem o registro contínuo de características geotécnicas com a profundidade.
Por fim, embora seja uma vantagem o amostrador do SPT obter o solo em profundidade, as amostras obtidas são amolgadas. Existem técnicas mais sofisticadas de amostragem que obtêm amostras menos perturbadas e que, quando levadas para o laboratório, possibilitam a estimativa de parâmetros mais confiáveis.
Atenção: Ainda diante dessas limitações, ressalta-se que o SPT é um ensaio muito popular, e que dificilmente será abandonado da rotina de investigação geológico-geotécnica.
MÓDULO 3
Ensaio de penetração de cone - CPT
CONSIDERAÇÕES INICIAIS
O ensaio de penetração do cone, conhecido como CPT (cone penetration test), é considerado um dos melhores métodos de investigação geotécnica devido à qualidade e quantidade de leituras possíveis de ser obtidas, além da possibilidade de ser executado onshore ou offshore (em terra ou fora dela).
Saiba mais: Esse ensaio chegou ao Brasil por volta de 1950 para investigação offshore em plataformas de petróleo. A partir de 1990, o método sofreu expansão nacional, e atualmente o CPT consiste no segundo método mais empregado na investigação geotécnica no país.
O ensaio consiste na cravação de uma ponteira cônica de 60° de ápice, e seção variando de 5cm² a 15cm², sendo o mais comum o de área de 10cm². O cone deve ser cravado a uma velocidade constante de 20mm/s e, dependendo do tipo de equipamento, pode obter leituras a cada 10cm prospectados. Por esse motivo, o CPT é também chamado de ensaio estático, de velocidade controlada e medição quase contínua.
No Brasil, a padronização das dimensões, do procedimento do ensaio, da apresentação e da interpretação dos resultados pode ser encontrada na NBR 12.069, mas também é comum a utilização das normas norte-americanas ASTM D5778 e D3441.
APARELHAGEM
Existem diversos tipos de cones para ensaio CPT, que se diferenciam principalmente quanto à seção transversal, ao método de aquisição de dados e ao tipo de parâmetro obtido. Diante dessas variações, os cones podem ser classificados em três grandes grupos, de acordo com a forma no qual o esforço necessário para a cravação do cone é medido.
· Mecânicos (CPT):O esforço é medido pela transferência mecânica pelas hastes.
· Elétrico: O esforço é medido por células de carga instrumentadas.
· Piezocone (CPTU): É o cone elétrico acoplado a um transdutor de tensão que mede a poropressão gerada durante o processo de cravação.
Os ensaios de piezocone são completos e fornecem resultados confiáveis para o reconhecimento geotécnico do subsolo. Em projetos específicos de engenharia, sensores especiais podem ser acoplados para medir parâmetros particulares:
· Cones sísmicos (SCPT): Com a geração de uma onda de cisalhamento na superfície do solo, um sensor posicionado no cone mede o tempo necessário para a chegada da onda, sendo possível o cálculo da velocidade cisalhante e a determinação do módulo de cisalhamento por meio da teoria da elasticidade.
· Cones pressiométricos: Com uma sonda pressiométrica acoplada no fuste do cone em uma profundidade específica, o módulo é expandido, sendo possível determinar parâmetros de deformabilidade do solo.
· Cones resistivos (RCPT): É capaz de registrar a resistência elétrica do solo, fornecendo um perfil contínuo da variação da resistência, de modo que seja possível avaliar áreas contaminadas.
· Cones híbridos: Juntam mais de uma característica dos cones mencionados acima.
Seja qual for o tipo de CPT empregado, a aparelhagem básica para execução do ensaio envolve os elementos relacionados a seguir.
· Equipamento de cravação: Constituído de sistema hidráulico capaz de fornecer reação para a cravação do cone.
· Ponteira: De seções transversais usualmente variando de 5cm² a 15cm², em que as mais robustas são utilizadas na prospecção em solos mais resistentes que possuam pedregulhos ou cimentação. A ponteira mais comum é a de 10cm² de seção transversal.
· Sistema de transmissão de dados: Captam, armazenam e gerenciam as medidas obtidas pelo cone. Podem ser externos ou instalados na própria ponteira cônica, com transmissão com ou sem cabos (wireless).
A imagem a seguir esquematiza os elementos que compõem um piezocone.
A escolha do tipo de cone a ser empregado em uma campanha geotécnica dependerá da capacidade do sistema hidráulico para reação e cravação do cone, da acessibilidade ao local e dos parâmetros que se deseja obter no ensaio.
APRESENTAÇÃO DE RESULTADOS
Os resultados básicos obtidos do CPT são a resistência de ponta (qc) e o atrito lateral (fₛ). O primeiro consiste no esforço necessário para cravar a ponta do cone, enquanto o segundo mede o atrito no contato fuste do cone e o solo.
No caso do piezocone, obtém-se também a poropressão (u).
Os resultados brutos, obtidos diretamente devem ser fornecidos ao engenheiro projetista em planilhas, sendo também comum o envio de boletins que apresentam gráficos da variação de qc, fₛ e u com a profundidade.
Apesar de esses parâmetros já serem suficientes para a estimativa da resistência dos solos, é comum a apresentação de parâmetros indiretos como o módulo de comportamento, que permite classificar o solo em relação à sua granulometria. Obtém-se, assim, para cada furo, a estratigrafia do terreno.
Seja em planilha ou em gráficos, é importante que os documentos contenham informações como a locação do furo executado, data de início e término da sondagem, e qual foi o motivo da paralisação do ensaio.
Interpretação de resultados
A partir do resultado de vários furos de CPT, o engenheiro ou geólogo pode elaborar perfil geotécnico. Ressalta-se que como a obtenção de qc, fₛ e u é contínua, a estratigrafia é obtida com alta precisão e as seções podem ser mais detalhadas se comparadas àquelas obtidas apenas de ensaios de simples reconhecimento (SPT).
No caso do CPTU, o detalhamento é ainda mais refinado, uma vez que a avaliação da geração de poropressão durante a cravação possibilita a identificação de camadas pouco espessas, como de lentes de areia. A partir da resistência de ponta obtida, uma classificação da compacidade de solos granulares pode ser expedida:
Além dessas informações, a partir dos resultados do ensaio de cone é possível obter:
· condições do nível d’água;
· ângulo de atrito interno; resistência não drenada das argilas;
· histórico de tensões; módulo de deformabilidade; e
· coeficiente de adensamento.
A partir de método semiempírico, também é possível estimar a capacidade de carga das fundações e a magnitude dos recalques. A tabela a seguir apresenta a aplicabilidade dos resultados de CPT e CPTU.
Outra interpretação rotineira obtida a partir de resultados do cone é a razão de atrito (Rf) dada por: 
A imagem adiante apresenta a variação de qₜ (resistência de ponta corrigida), (índice de classificação do material) com a profundidade.
Solos que apresentam Rf de cerca de 1% são geralmente arenosos, enquanto valores acima de Rf indicam solos argilosos. Outro parâmetro utilizado para classificar solos a partir das medidas do ensaio de cone é o parâmetro Bq, dado por:
 
Onde u2 é a poropressão medida no ensaio; u0 a pressão hidrostática da água intersticial; qₜ a resistência de ponta corrigida; e tensão vertical in situ. A imagem a seguir apresenta a variação desses parâmetros com a profundidade.
O Rf e o Bq também podem ser utilizados para classificar solos segundo o sistema de classificação de Robertson et al. (1986) chamado Soil Behavior Type Classification (SBT). A vantagem desse método é que a classificação é feita a partir do comportamento do solo in situ, em vez de parâmetros obtidos em laboratório, como granulometria e limites de consistência, obtidos de amostras deformadas. Além disso, o SBT pode ser utilizado para avaliar a susceptibilidade à liquefação dos materiais.
 
LIMITAÇÕES
Apesar de o ensaio de cone obter parâmetros geotécnicos confiáveis, sendo considerado o melhor método de investigação, algumas dificuldades relacionadas à execução podem ser citadas.
Além desses pontos, a integridade de todo o equipamento deve ser verificada, a fim de não mascarar os resultados do ensaio. As ponteiras não devem apresentar desgastes e avarias, e as hastes devem ser lineares, livres de empenamentos.
Os valores de qc e fₛ devem ser corrigidos no ensaio CPTU, devido às variações nas seções da ponteira e à variabilidade em relação à posição do elemento filtrante. Estima-se que, em argilas, encontram-se variações de 10% a 30% nos resultados que não foram adequadamente corrigidos. As equações a seguir apresentam as correções de qc para qₜ ,e fₛ para fₜ:
Onde Ast é a área no topo da luva de atrito; Al a área lateral da luva de atrito; e u3 a poropressão medida na posição 3 do cone. Apesar dessas limitações, é importante frisar que o ensaio de come tem pouca influência do operador, é econômico e sensível às variações do solo. Em solos homogêneos, como em aterros, a campanha de sondagem pode ser suficiente apenas com ensaios de CPT ou CPTU.
MÓDULO 4
Reconhecer outros ensaios de investigação geotécnica (VST, DMT, PMT)
ENSAIO DE PALHETA (VST)
O ensaio de palheta, reconhecido também como vane test, é empregado principalmente para a determinação da resistência não drenada de argilas moles. Esse ensaio foi desenvolvido em 1919 na Suécia, tendo seu uso iniciado no Brasil em 1949 e difundido entre as décadas de 1970 e 1980.
O ensaio consiste na inserção de uma palheta cruciforme no solo, e aplicação de rotação a uma velocidade de 6,0 ± 0,6° por minuto, em um tempo máximo de cinco minutos. Após essa etapa, deve-se aplicar dez revoluções da palheta para provocar o amolgamento do solo, possibilitando a determinação da resistência amolgada do material.
A padronização da velocidade busca que o solo seja cisalhado sob condição não drenada.
Para que os resultados obtidos sejam adequados e representativos, Schnaid e Odebrecht (2012) mencionam que o ensaio de palheta é aplicável em solos:
O equipamento do ensaio de palheta é formado, principalmente por palheta, hastes, e equipamento para aplicação de torque. A palheta é formada por quatro aletas de aço, usualmente com diâmetro de 65mm e altura de 130mm. Equipamentos com dimensões distintas podem ser encontrados, mas usualmente a relaçãoH = 2D é mantida. As palhetas podem ser de acionamento manual ou elétrico.
As hastes são utilizadas para que a palheta alcance o solo a ser ensaiado, devem ser de aço e resistentes ao torque. O torque deve ser aplicado por equipamento capaz de registrar leituras a cada 2° de rotação da palheta, por meio de células de carga acopladas a sistemas de aquisição de dados ou por torquímetros manuais.
Para demais procedimentos, padronização de equipamentos e interpretação de resultados, a NBR 10905 deve ser consultada. Essa norma estabelece dois tipos de equipamento para a palheta, como veremos a seguir.
· EQUIPAMENTO TIPO A: Não utiliza a perfuração prévia (pré-furo), pois a palheta é cravada estaticamente em solos de baixa resistência, protegida por uma sapata. Ao se atingir a profundidade na qual se deve realizar o ensaio, o torque é aplicado. Os resultados obtidos por essa técnica são mais confiáveis, uma vez que se minimiza o efeito do amolgamento durante a instalação da palheta e se reduz a variabilidade dos torques medidos.
· EQUIPAMENTO TIPO B: Utiliza a perfuração prévia (pré-furo). As leituras são suscetíveis a erros, mas podem ser minimizadas com uso de espaçadores com rolamentos.
A interpretação dos resultados é dada pela curva torque × rotação, a partir da qual é capaz de obter parâmetros geotécnicos como a resistência não drenada de argilas (Su) e a razão de pré-adensamento (RSA ou OCR).
A equação abaixo evidencia como calcular a resistência não drenada, onde M é o torque máximo medido (kNm) e D é o diâmetro da palheta (m). Quando se calcula a resistência amolgada (Sur) deve-se utilizar o torque medido após as dez revoluções da palheta.
A razão entre a resistência não drenada Su e a amolgada Sur é dada pela sensibilidade da argila (St):
Esse parâmetro permite avaliar a perda da resistência do material após o amolgamento, segundo a classificação:
O sucesso do ensaio e a qualidade dos resultados obtidos dependerão do estado de conservação de toda a aparelhagem, bem como os cuidados tomados durante a execução do procedimento de ensaio. Algumas limitações associadas ao ensaio de palheta são:
· Uma drenagem parcial do solo durante o ensaio, obtendo-se uma resistência que não pode ser considerada não drenada.
· A velocidade de aplicação do torque, associado a efeitos viscosos na água adsorvida da argila, sendo a maior influência observada em solos de alta plasticidade.
· A anisotropia do material.
Para esses efeitos, pode-se aplicar correções aos resultados obtidos, a fim de garantir a qualidade dos parâmetros estimados.
DILATÔMETRO DE MARCHETTI (DMT)
Você sabia: O ensaio dilatométrico foi desenvolvido na década de 1970 pelo professor italiano Silvano Marchetti, motivo pelo qual o equipamento é conhecido também como dilatômetro de Marchetti. O ensaio é considerado vantajoso, uma vez que parte da hipótese de que as perturbações geradas pela cravação do dilatômetro são inferiores àquelas imprimidas em outros ensaios de campo de penetração.
O ensaio consiste na cravação de uma lâmina no solo, com a medição do esforço necessário para essa penetração. Ao atingir a profundidade especificada para a realização do ensaio, aplica-se uma pressão de gás no diafragma de aço, que expande a membrana e empurra o solo.
O equipamento do ensaio é composto pela caixa de controle, na qual são acoplados os manômetros, as válvulas de controle de pressão e de drenagem, as conexões para alimentação de pressão de gás e os cabos elétricos de aterramento; além do cilindro de gás, de onde virá o fluido para aplicar a pressão, as hastes e a lâmina, onde é fixado o diafragma.
Atenção: Não existe norma técnica brasileira que padronize o equipamento, o procedimento e a interpretação dos resultados dilatométricos, podendo ser consultadas as normas norte-americanas e europeias.
A interpretação do ensaio é realizada a partir das leituras de deslocamento da membrana quando o diafragma é expandido – A e B –, que devem ser correspondentes às deformações elásticas do solo. A partir dessa interpretação, é possível obter:
· O coeficiente de empuxo no repouso (K0).
· O módulo de elasticidade (E).
· A razão de pré-adensamento (RSA ou OCR).
· A resistência ao cisalhamento não drenado das argilas (Su).
· O ângulo de atrito interno para areias 
· A classificação dos solos.
· A avaliação da susceptibilidade à liquefação dos materiais.
Em equipamentos especiais, podem ser realizados ensaios sísmicos (SDMT) para a determinação da velocidade cisalhante. Para que seja garantida a qualidade dos resultados obtidos por meio do ensaio dilatométrico, é importante que a aparelhagem esteja íntegra, especialmente sem empenamentos e saliências entre a lâmina e o anel de fixação.
Também é essencial que haja uma periódica calibração do equipamento, com a finalidade de garantir a acurácia das leituras, qual pressão aplicada deve ser adequada e que não haja vazamentos no sistema.
PRESSIÔMETRO DE MÉNARD (PMT)
O ensaio pressiométrico foi idealizado em 1955 pelo engenheiro francês Louis Ménard, motivo pelo qual também é conhecido como pressiômetro de Ménard. O equipamento do pressiômetro é composto, principalmente, pela sonda pressiométrica e pelo painel onde são controlados a pressão e o volume.
Saiba mais: O ensaio consiste na aplicação de uma pressão uniforme nas paredes de um furo de sondagem com auxílio de uma membrana flexível acoplada a uma sonda cilíndrica, de modo a avaliar a resposta de deformação do solo.
Normas internacionais podem ser consultadas para padronização de equipamento, procedimento e interpretação de resultados, já que não existe norma brasileira para o ensaio pressiométrico. A execução pode ser dada sob três procedimentos mais comuns:
· Ensaio em pré-furo: A medida de deformação é realizada em um furo já executado.
· Autoperfurante (SBPM): O furo é executado por um tubo de parede fina, que aloja a sonda pressiométrica. Quando se atinge a profundidade especificada para o ensaio, aplica-se a pressão e mede-se a deformação por sensores elétricos.
· Cravado: Um cone pressiométrico (CPMT) é cravado no solo com auxílio de sistema hidráulico. Nesse ensaio, além das medidas pressiométricas, são obtidos os parâmetros medidos no ensaio de cone (atrito lateral e resistência de ponta).
A interpretação do ensaio dependerá do tipo de equipamento, procedimento empregado e tipo de solo ensaiado, sendo o principal resultado a curva pressiométrica (pressão × deslocamento), que pode ser utilizada para avaliar:
· O comportamento tensão × deformação do solo, obter o módulo de deformabilidade (E).
· O módulo cisalhante do solo (G).
· O coeficiente de empuxo (K).
· A resistência ao cisalhamento não drenada (Su).
· O ângulo de atrito interno do solo
· E o ângulo de dilatância do solo 
Para garantir a qualidade dos resultados obtidos, é importante realizar calibrações e manutenções periódicas no equipamento, para que se garanta que a pressão aplicada seja adequada e as leituras sejam acuradas.
Tema 2: Estabilidade de Taludes e Aterros
MÓDULO 1
Reconhecer as causas e consequências dos deslizamentos de terras
CONCEITOS GERAIS
Taludes são planos inclinados, compostos por solos ou rochas, cuja geometria pode ser natural ou construída pelo homem, por meio de atividades de cortes e aterros. Essas estruturas estão presentes em quaisquer obras de terras, como encostas de rodovias ou ferrovias, maciço de barragens e escavações.
A denominação das partes constituintes de um talude são, basicamente:
· A crista, que consiste na parte mais alta;
· O pé, que consiste na parte mais baixa; e
· O ângulo de inclinação.
Quando a encosta é de grande extensão, da ordem de centenas de metros, e as camadas que compõem o talude são pouco espessas, da ordem de alguns metros, diz-se que é um talude infinito.
Os problemas associados aos taludes são os movimentos de massas, que podem causar danos materiais e perda de vidas devido à ruptura dos materiais do talude. Esses movimentos, chamados de deslizamentos e escorregamentos, ocorrem como uma consequência de o solo ou a rochaprocurar uma condição mais estável, de repouso.
Solos que já sofreram escorregamentos são chamados de solos coluvionares, quando associado a solos, e de tálus, quando associados a blocos de rocha. Esses materiais são classificados como solos transportados ou sedimentares, formados pela ação da gravidade. É muito importante ter em mente que esses materiais podem vir a romper novamente, causando novos escorregamentos. Dessa forma, é essencial entender por que os movimentos de massa ocorrem, quais são as suas consequências, como é possível prevê-los, preveni-los e remediá-los.
Causas
Entre as causas mais comuns para os movimentos de massa, pode-se citar o desmatamento e a erosão em áreas sujeitas a movimentos de massa, ao acréscimo de carga na crista do talude, que geram solicitações nas quais o solo não consegue suportar, e o aumento das chuvas, que causam a saturação dos solos. Sendo assim, as causas de rupturas em taludes podem ser divididas em três grandes grupos: causas internas, externas e intermediárias.
· CAUSAS INTERNAS: As causas internas são creditadas aos agentes que reduzem a resistência dos solos, como a ação do intemperismo e o aumento da poropressão. O primeiro está associado a agentes físicos e químicos que desintegram e modificam os grãos do solo e suas propriedades. Já o segundo está associado à diminuição da coesão aparente e da tensão efetiva, intimamente ligada à resistência ao cisalhamento dos solos. As causas internas são identificadas por meio de ensaios nos materiais do talude e não causam variações significativas na geometria do talude.
· CAUSAS EXTERNAS: As causas externas aumentam as tensões cisalhantes, podendo mobilizar a resistência do solo além do que ele tem a oferecer, causando a ruptura. São exemplos: o acréscimo de carga, como a construção na crista do talude, e o aumento de vibrações por tráfego ou abalos sísmicos. Mudanças na geometria, como cortes no pé e aumento da declividade dos taludes, também são causas externas que podem levar uma encosta à ruína.
· CAUSAS INTERMEDIÁRIAS: Já as causas intermediárias são aquelas que não se enquadram nas anteriores, como o desmatamento e a erosão de taludes, o que causará maior infiltração de água e aumento da poropressão.
É possível notar que parte das causas mencionadas é provocada pelo homem (ação antrópica). Mas a ruptura também está relacionada a fatores como a geologia e geomorfologia local, além de aspectos ambientais como precipitações e presença de vegetação.
Tipos de ruptura
As rupturas de encostas são classificadas principalmente pela velocidade do movimento de massa e pela geometria da ruptura.
Quanto à geometria, os principais tipos de ruptura são relacionados ao formato do movimento de massa, que é dado pela zona ou superfície de ruptura. A seguir, veremos os tipos mais comuns de ruptura.
Em solos, as rupturas circulares e planares devem ser mais comuns, esta última ocorrendo quando há um plano de fraqueza preferencial que tende a ditar o deslizamento, como fissuras e camadas pouco espessas. Em taludes rochosos, devem ser mais comuns as rupturas em cunha e o tombamento de blocos.
Quanto à velocidade com a qual o material rompido se movimenta, as rupturas podem ser classificadas como escoamentos, escorregamentos e subsidências.
No escoamento, tem-se um movimento de massas superficiais de solo muito lento (cerca de milímetros por ano), chamado de rastejo, fluência ou creep. Observa-se que esses movimentos são acelerados em épocas chuvosas e desaceleram em épocas secas. Embora muito lento, a ação do rastejo pode ser identificada pela deformação de postes, pilares e troncos de árvores, que sofrem continuamente com o empuxo de terra.
Quando a velocidade do movimento é muito grande, podendo atingir velocidades superiores a 10km/h, diz-se que está ocorrendo corrida, fluxo de detritos ou debris flow. Nesses movimentos, o solo se comporta como um líquido e escoa livremente como um fluido, como uma avalanche de neve. O efeito dessas rupturas é avassalador, já que transportam não só uma massa rompida de solo, mas também troncos, galhos, blocos de rocha e até carros a grandes distâncias em relação ao ponto no qual se deflagrou a ruptura.
Quando o movimento de massa é brusco, diz-se que houve uma subsidência, que é o exemplo de desabamento ou queda de blocos devido à ação da gravidade. Essas rupturas são causadas principalmente por descontinuidades naturais no maciço, como fraturas, ou por intempéries em rochas, como a ação da infiltração de água que gera caminhos de percolação e vazios no maciço rochoso.
Consequências dos deslizamentos e estabilização de taludes
Deslizamentos e escorregamentos de terra podem causar consequências severas de danos materiais ou de perdas de vida.
 
Principalmente em regiões e áreas de risco onde a população menos favorecida se desenvolve em encostas sem controle habitacional e projetos consistentes de engenharia, infelizmente os casos em que as famílias “perdem tudo” e até vêm a óbito são muito comuns. Sendo assim, o problema de estabilidade de taludes é não só um problema técnico de engenharia, mas também um problema social a ser combatido, já que dificilmente essas populações possuem uma alternativa de moradia.
Para aumentar a estabilidade dos taludes, pode-se aplicar ações nas causas internas, externas e intermediárias.
No caso das causas internas, associadas principalmente à ação da água, é importante monitorar as poropressões e a superfície freática por meio de piezômetros e medidores de nível d’água, respectivamente, além do controle dos deslocamentos por meio de inclinômetros.
Estabelecendo níveis de controle para esses instrumentos, caso uma situação próxima a uma emergência seja iminente, a população do entorno pode ser avisada por meio de sirenes, e medidas de evacuação até locais mais seguros podem ser tomadas.
Causas intermediárias como erosões e elevada infiltração de água podem ser combatidas com o plantio de vegetação ou impermeabilização dos taludes com concreto projetado ou manta asfáltica.
Outra forma de diminuir a infiltração de água nos taludes é uma drenagem superficial eficiente. As canaletas têm a função de interceptar e conduzir as águas das chuvas de forma ordenada até um ponto de descarga fora do talude, como um rio ou uma bacia de dissipação. Quando a declividade do talude é grande, o fluxo deve ser conduzido por descidas d’água, que podem ser em degraus, para diminuir a energia cinética e a velocidade do fluxo.
Quando o problema da água é profundo, como a criação de lençóis no maciço do talude, será necessário impor uma drenagem profunda por meio de tubos de PVC sub-horizontais, chamados de dreno horizontal profundo (DHP), o que diminuirá o nível d’água interna e as poropressões.
Caso o problema do talude seja na sua geometria, com taludes muito inclinados, por exemplo, os taludes podem ser feitos em etapas por meio de cortes e aterros, chamados de taludes escalonados.
Já quando o problema da geometria se encontra na região do pé do talude, pode-se construir bermas de equilíbrio, que são aterros de terra que adicionarão um peso estabilizante para a encosta.
Outras soluções para estabilidade de encosta são as estruturas de contenção, como as cortinas atirantadas e os muros de arrimo, que atuam como barreiras para o solo instável e/ou estabilizam os taludes que se movimentariam na ausência dessas estruturas. Apesar de muito eficientes, esses muros são custosos e sua construção exige mão de obra especializada.
MÓDULO 2
Reconhecer os métodos para prever os deslizamentos de terra
FATORES DE SEGURANÇA
A quantificação da estabilidade de taludes é importante para que se possa prever os deslizamentos de terra. Para tanto, em taludes naturais e artificiais, análises de estabilidade são utilizadas por meio de métodos que avaliam as tensões ou os métodos de equilíbrio-limite.
Nas análises que levam em conta as tensões, comparam-se as tensões solicitantes e resistentes, principalmente, quando estamos abordando taludes infinitos, onde as espessuras dos materiaissão pequenas em relação à ordem de grandeza do talude como um todo e devem ocorrer rupturas planares. No entanto, os métodos de equilíbrio-limite são mais comuns e gerais. Consistem em realizar equilíbrio de forças ou momentos fletores na massa de solo. Esse método parte do pressuposto de que o equilíbrio seja garantido até a iminência da ruptura, daí o nome “limite”, pois a partir daí haveria um deslizamento.
Como a ruptura dos solos se dá por cisalhamento, a relação entre a tensão cisalhante atuante (solicitante) e a resistência máxima que o solo pode mobilizar é chamada de fator de segurança (FS), dada por:
Onde s representa o esforço solicitante, e τ representa as forças internas que resistem ao movimento, traduzido matematicamente pela envoltória de resistência, dada para os solos principalmente pelo critério de Mohr-Coulomb
 Nessa equação 
Quando maior o FS, mais deve-se estar afastado da ruptura. Em taludes naturais formados por agentes de intemperismo por milênios, o FS deve estar próximo de 1, o que justifica as intensas rupturas observadas em épocas chuvosas.
Já em encostas artificiais, construídas por atividades de corte e aterros, o projeto geométrico dos taludes deve ser guiado por análises de estabilidade que resultem em FS satisfatórios, afastados de 1.
A NBR 11.682 estabelece valores de fatores de segurança a ser atingidos em encostas naturais e artificiais, segundo aspectos econômicos e sociais. Para obtê-los, parte-se primeiramente do nível de segurança, que pode ser alto, médio ou baixo.
· Alto
Critérios: 
· Áreas com intensa movimentação e permanência de pessoas, como edificações públicas, residenciais ou industriais, estádios, praças e demais locais, urbanos ou não, com a possibilidade de elevada concentração de pessoas.
· Ferrovias e rodovias de tráfego intenso.
· Médio
Critérios:
· Áreas e edificações com movimentação e permanência restrita de pessoas.
· Ferrovias e rodovias de tráfego moderado.
· Baixo
Critérios:
· Áreas e edificações com movimentação e permanência eventual de pessoas.
· Ferrovias e rodovias de tráfego reduzido.
Esse nível de segurança deve ser associado aos danos materiais e ambientais. Veja a seguir.
· Alto
Critérios:
· Danos materiais – Locais próximos a propriedades de alto valor histórico, social ou patrimonial, obras de grande porte e áreas que afetam serviços essenciais.
· Danos ambientais – Locais sujeitos a acidentes ambientais graves, tais como nas proximidades de oleodutos, barragens de rejeito e fábricas de produtos tóxicos.
· Médio
Critérios:
· Danos materiais – Locais próximos a propriedades de valor moderado.
· Danos ambientais – Locais sujeitos a acidentes ambientais moderados.
· Baixo
Critérios:
· Danos materiais – Locais próximos a propriedades de valor reduzido.
· Danos ambientais – Locais sujeitos a acidentes ambientais reduzidos.
E, finalmente, o fator de segurança mínimo admissível pode ser encontrado a partir do nível de segurança contra danos à vida humana, materiais e ambientais:
Caso um talude seja densamente habitado, por exemplo, o potencial de perdas de vidas, danos materiais e ambientais deve ser alto. Sendo assim, o FS mínimo a ser respeitado deve ser de 1,5.
Na ocasião de uma encosta a ser modificada ou no caso da estabilização de uma encosta preexistente, esse fator de segurança deverá ser considerado em projeto.
Métodos de equilíbrio-limite (MEL)
São os mais comuns para análise de estabilidade de taludes. As hipóteses desses métodos são que:
1. O solo possui comportamento rígido plástico, ou seja, se rompe bruscamente, sem deformar.
2. A superfície de ruptura é bem definida.
3. As equações de equilíbrio estático são válidas até a iminência da ruptura.
4. O fator de segurança é constante ao longo da superfície de ruptura.
Devido à sua simplicidade, grande parte dos métodos de equilíbrio-limite divide a massa de solo que compõe a superfície de ruptura em fatias ou lamelas, algo também chamado de método das fatias.
Para cada fatia, determina-se o diagrama de corpo livre, que possibilita escrever as equações de equilíbrio em que se baseiam o método:
Cada fatia é geometricamente caracterizada por sua largura (b), altura (h), comprimento da base (l) e o ângulo α formado entre o seu centro de gravidade e o centro da superfície de ruptura O.
As grandezas atuantes em uma fatia são o seu peso (W); a força normal atuante sobre a base (N), dividida em força normal efetiva (N’) e pressão neutra (u); as forças de cisalhamento nas faces (X); e os empuxos laterais (E).
Diversos são os métodos que levam em conta o equilíbrio-limite. A maioria desses métodos se difere quanto à forma da superfície da ruptura e às equações de equilíbrio consideradas. A tabela a seguir sumariza alguns desses métodos, evidenciando o tipo de superfície e quais equilíbrios são realizados.
As forças atuantes em cada fatia consistem em um sistema hiperestático, em que há mais incógnitas que equações. Desse modo, os métodos adotam algumas hipóteses simplificadoras que permitem a solução do problema, como a não consideração dos empuxos laterais, que é o caso do método de Fellenius, ou a desconsideração de tensões de cisalhamento nas faces, no caso do método de Bishop.
Para encontrar a superfície mais crítica, aquela na qual retornará o menor FS, deve-se definir uma malha de centros de círculos a pesquisar e determinar o valor de FS correspondente a cada centro O. Por se tratar de tentativa e erro, programas computacionais são utilizados para esse fim.
Embora os MEL sejam utilizados em projetos de obras de terra, deve-se sempre ter em mente que as hipóteses do modelo são simplificações do que realmente ocorre durante um movimento de massa. A não consideração das deformações é uma das mais severas críticas ao MEL, já que na realidade a ruptura dos solos é um processo progressivo e dinâmico.
Método de Fellenius
Este método foi desenvolvido em 1936 por Fellenius, considerando ruptura circular, poropressão nula nas faces da fatia e equilíbrio de forças na direção da normal à base da fatia. Veja a imagem a seguir.
O fator de segurança pode ser escrito desta forma:
 Nessa equação
Devido às suas hipóteses simplificadoras, o método de Fellenius obtém fatores de segurança muito conservadores e por vezes pouco confiáveis, principalmente em superfícies de ruptura profundas e que possuam altos valores de poropressão.
Método de Bishop simplificado
Tal método foi inicialmente desenvolvido em 1955 para superfícies circulares, admitindo forças horizontais entre as fatias, cuja força normal atuante pode ser calculada pelo somatório apenas de forças verticais, como podemos ver na imagem a seguir.
O fator de segurança pode ser calculado pela equação:
 Nessa equação 
Como o fator de segurança aparece nos dois lados da equação, o problema é resolvido por um processo iterativo, por tentativa e erro, que consiste em se adotar um FS para o lado direito da equação e obter o FS do lado esquerdo. O processo é finalizado quando os fatores à esquerda e à direita forem convergentes.
Método de Culmann
Este método parte das hipóteses de um plano de ruptura planar do pé do talude e talude seco (poropressão zero).
A ação instabilizadora do peso da cunha deve ser combatida pelas reações Cd e R, como vemos a seguir, correspondentes às tensões cisalhantes resistentes e normal.
A solução do problema é dada pela pesquisa do ângulo θ ilustrado na imagem anterior, até que o equilíbrio de forças seja atingido pelo fechamento do polígono para um fator de segurança crítico associado a θcrítico. Essa pesquisa pode ser realizada por um processo iterativo de tentativas e erros com uso de equações ou por solução gráfica.
Taludes infinitos
Neste caso, onde a ruptura é planar, o fator de segurança pode ser escrito como:
 Nessa equação 
A equação também pode ser reescrita como:
 Nessa equação 
São dados por:
 
Em taludes infinitos homogêneos, formados por um único solo, a superfície de ruptura crítica associada a um fator de segurançamínimo será correspondente a uma altura H máxima. Isso porque toda camada de solo deve escorregar no contato dessa camada com o solo firme ou manto rochoso.
Como o parâmetro de poropressão é constante em problemas hidrostáticos, quanto maior a espessura H da camada superficial de solo, menor é N e, consequentemente, menor é o FS. Assim, o número de estabilidade pode ser utilizado para uma avaliação expedida da estabilidade do talude.
Segundo Massad (2010), no caso de solos estratificados em taludes infinitos, com camadas de diferentes propriedades de resistência, a pesquisa da superfície crítica e do fator de segurança mínimo pode ser realizada da seguinte forma, como podemos ver na imagem a seguir:
Ábacos de estabilidade
Como o fator de segurança é uma função dos parâmetros de resistência do solo, da poropressão atuante e da geometria do talude, a avaliação do número de estabilidade de Taylor (N) e o parâmetro de pressão neutra permitem a elaboração de ábacos que proporcionam uma avaliação rápida do fator de segurança de taludes.
Segundo Massad (2010), o uso desses ábacos é prático quando se conhece a geometria do talude e se deseja determinar o ângulo de inclinação máximo permitido para um dado H e dado FS.
Os primeiros ábacos que surgiram foram elaborados por Taylor em 1948, para rupturas circulares e poropressão nula. Permitiram o desenvolvimento de ábacos mais sofisticados, que atualmente já tornam possível a incorporação da poropressão e de superfícies de rupturas não circulares e planares.
MÓDULO 3
Identificar as condicionantes de projeto de aterros sobre solos moles
CONTEXTUALIZAÇÃO
Solos moles são materiais argilosos, com baixa resistência ao cisalhamento, associados a golpes do ensaio de simples reconhecimento (standard penetration test – SPT) inferiores a 4. Esses solos são formados por deposição recente, do quaternário, em ambientes variáveis que dependem de litologia, clima, forma e velocidade de transporte de sedimentos. Comumente esses solos contam com a ação da água em sua formação, seja de rios, seja pelo movimento de regressão e transgressão de marés, formando solos aluvionares e marinhos, respectivamente.
· Solos aluvionares
Os solos aluvionares são aqueles formados em planícies de inundação ou várzeas de rios, pela decantação de sedimentos. Quando a deposição ocorre em intercalações com areias, formam-se finas lentes de areia, imprimindo heterogeneidade aos materiais. Esses solos são geralmente encontrados em espessuras de 1 a 7 metros, nas cores preta, cinza-escuro, amarela, vermelha, marrom ou cinza-esverdeado.
· Solos marinhos
Os solos marinhos são formados pelos movimentos das marés, durante centenas e milhares de anos, em espessuras que podem ultrapassar 70m. Podem conter fósseis, conchas e considerável matéria orgânica, que imprimem as cores cinza-claro, cinza-escuro, preta, marrom-escuro e cinza-esverdeado nesses materiais.
Além de possuírem baixa resistência, a alta compressibilidade sob a aplicação de cargas faz com que esses solos sofram adensamento, o que consiste na expulsão de água dos poros do solo no tempo, que levam a consideráveis recalques.
Devido à dificuldade de amostragem desses solos em condição indeformada para realização de ensaios em laboratório, a caracterização mecânica desses materiais é realizada rotineiramente em campo, por meio de ensaios de penetração de cone (CPT) e de palheta (vane test). Os parâmetros obtidos desses ensaios podem ser adotados para realização de análises de estabilidade dos aterros sobre solos moles utilizando métodos de equilíbrio-limite (MEL), geralmente adotando parâmetros em termos de tensões totais.
Problemas associados a solos moles
Devido à baixa resistência e alta compressibilidade dos solos moles, os problemas associados a obras de terra que envolvam esse material são de estabilidade global após a construção e recalques ao longo do tempo.
O aterro construído em um solo mole consiste em um acréscimo de carga nesse solo, que representa um acréscimo de poropressão na argila, já que há a impossibilidade de haver deformação volumétrica instantânea segundo a lei de Darcy. Esse acréscimo de poropressão deixa a água sob tensão, que sairá dos poros do solo no tempo. A esse fenômeno dá-se o nome de adensamento. A depender do coeficiente de permeabilidade da argila mole, esse processo pode levar anos ou décadas até que todo o acréscimo de poropressão seja dissipado.
Quanto à estabilidade global, o momento crítico que pode levar à ruptura do aterro é logo após a sua construção, já que nessa fase o solo está sendo solicitado sem que haja drenagem e sua resistência é a de curto prazo. Essa ruptura é dada com e sem a presença de trincas
Com o tempo e com a dissipação da poropressão, a tensão efetiva aumenta, assim como a resistência ao cisalhamento. Logo, é muito comum os geotécnicos considerarem que, se houver ruptura em um aterro construído sobre solo mole, ela deve ser logo após a sua construção. No entanto, há relatos de rupturas que ocorreram mesmo após a ocorrência do adensamento, devido ao fenômeno de fluência nos solos (creep).
O processo de adensamento e saída de água dos vazios da argila faz com que haja uma redução na espessura da camada, a qual chamamos de recalque. Como o adensamento se dá com o tempo, o recalque também é desenvolvido no tempo, de forma que, após vários anos, o deslocamento relativo pode ser grande a ponto de ser observados “degraus”, especialmente no caso de encontros de pontes e viadutos.
Para se conhecer e quantificar os recalques em aterros sobre solos moles, o método mais comum é a teoria do adensamento unidimensional de Terzaghi. Para estimar os parâmetros de compressibilidade e adensamento a ser adotados nesse método, é preciso realizar ensaios de adensamento em laboratório.
Outros efeitos técnicos relacionados aos solos moles são os empuxos de terra e o atrito negativo em fundações.
Processos construtivos
Os processos construtivos para aterros sobre solos moles são:
1. Lançamento de aterro em ponta sobre o terreno natural.
2. Lançamento de aterro em ponta após o tratamento do solo mole.
Em ambos os casos é importante investigar os problemas associados ao solo mole, devendo ser mais crítico quando o solo mole não é tratado.
Durante a construção, a influência do tráfego dos equipamentos deve ser considerada, fazendo-se uso de lastros e aterros de conquista, se necessário. Esses elementos consistem em camadas de aproximadamente 1m, construídos com material competente e sem preocupação com a compactação.
Atualmente, o uso de geotêxtil associado aos lastros também tem sido utilizado, com a intenção de melhorar não só a resistência, mas também como filtro em materiais contaminantes, como o caso de aterros sanitários.
No caso de aterros para passagem rodoviária ou ferroviária, também se faz importante considerar a carga dinâmica de tráfego durante a vida útil da estrutura.
Mitigação de problemas associados a solos moles
Em regiões onde o aterro é muito robusto ou as características do solo mole não permitem a construção da estrutura com segurança, métodos para aumentar a estabilidade ou tratar a compressibilidade e resistência do solo mole podem ser adotados.
Quanto à estabilidade, além do uso de geossintéticos, conforme anteriormente mencionado, bermas de equilíbrio podem ser associadas aos taludes do aterro, de forma a aumentar o peso do sistema. Embora aumentem o fator de segurança da obra, deve-se ter em mente que as bermas aumentam também a carga no solo mole, podendo aumentar consideravelmente a magnitude dos recalques.
Em camadas pouco espessas de solo mole, de aproximadamente 5m, e que estejam em superfície, a remoção do solo mole e a substituição por um solo de melhor competência podem ser consideradas, de forma que os problemas de estabilidade e deformação associados aos solos moles sejam eliminados.
Para essa atividade, pode-se adotar escavação mecânica ou explosivos. Este último, menos comum, consiste em promover rupturas por cargas de dinamite, que liquefazem o solo e provocamo escoamento do material. A problemática desse método é que nem sempre todo solo mole é expulso, e resquícios remanescentes de solo mole podem levar a recalques e ondulações no aterro e no terreno de fundação.
No caso em que o tempo disponível para a construção do aterro é grande, pode-se adotar a construção do aterro em etapas ou o uso de sobrecarga temporária. Essas estruturas servirão para desenvolver o adensamento, a fim de melhorar os parâmetros de resistência e deformabilidade, antes mesmo da construção do aterro final, de forma a não sofrer com os problemas associados aos solos moles.
· Aterro em etapas
A construção em etapas consiste em altear o aterro em partes, de maneira que uma próxima camada de aterro só é lançada quando a anterior se enrijeceu e ganhou resistência. Segundo Massad (2010), essa técnica não é eficiente para solos moles com coeficiente de adensamento relativamente alto.
· Sobrecarga temporária
Já a sobrecarga temporária, também chamada de pré-compressão, consiste na construção de um aterro temporário de carregamento maior que aquele previsto na região. Para atingir a cota do aterro definitivo previsto, parte do aterro temporário é removido, levando o solo mole para a sua condição sobreadensada. Logo, quando o aterro estiver em sua condição final, parte dos recalques já se desenvolveu, e espera-se que as deformações sejam menores.
Atualmente, com a finalidade de diminuir as atividades de terraplanagem e o uso de materiais, a sobrecarga temporária tem sido substituída por bombas de vácuo, que aplicam uma pressão capaz de acelerar os recalques.
Outro método para aceleração de recalques é a implantação de drenos verticais em areia ou brita. Adotados principalmente em camadas muito espessas de solos moles ou que possuem coeficiente de adensamento muito baixo, como esses materiais possuem coeficiente de permeabilidade superior ao da argila, formam caminhos preferenciais para a água sob pressão, tornando o fluxo radial e encurtando o caminho de drenagem.
Segundo Massad (2010), o uso de drenos verticais é eficiente quando o recalque por adensamento primário esperado é superior ao esperado por adensamento secundário. Quando da construção desses drenos, é preciso tomar cuidados especiais para evitar ou minimizar o amolgamento dos solos, o que diminui a resistência ao cisalhamento de argilas sensíveis e pode reduzir a eficiência dos drenos.
Os drenos verticais em areia, em geral, têm diâmetros entre 20cm e 45cm, espaçados em malhas triangulares ou retangulares em distâncias de 1m a 4,5m. Atualmente, tiras de plástico ou fibroquímicos de seção transversal triangular podem ser adotados com o mesmo fim, eliminando a necessidade de compra de materiais drenantes. Além de acelerar os recalques, os drenos verticais em brita trabalham como estacas de fundação para o aterro, aumentando a estabilidade do sistema. Esses drenos de brita são geralmente espaçados entre 1m a 2,5m e possuem diâmetro variável entre 70cm a 90cm, assentados em solo firme abaixo da camada de argila mole.
De forma a diminuir o acréscimo de carga nos solos moles e consequentemente a magnitude dos recalques, o material do aterro pode ser associado a materiais mais leves como o isopor (poliestireno expandido – EPS), pneus e serragem.
Quando os métodos aplicados aos solos moles modificam suas características de resistência e deformabilidade, diz-se que são métodos de tratamento de solos. Como exemplo, podemos citar as colunas de jet grouting.
Saiba mais: Jet grouting consiste na técnica de inserir concreto sob pressão no interior do solo mole, diminuindo seu índice de vazios.
Monitoramento de aterros sobre solos moles
Esse monitoramento de aterros serve não só para o controle de deslocamentos horizontais, verticais e poropressões, mas também para a validação de parâmetros e premissas adotados em projeto. Caso durante o monitoramento alguma anomalia ou algum desvio seja identificado, um plano de ação pode ser adotado de forma a evitar rupturas e demais problemas associados.
Esse monitoramento pode ser realizado com placas de recalques, que medem os deslocamentos verticais por meio de placas metálicas rígidas rosqueadas a hastes que ficam acima do aterro. Por meio de um marco de referência (benchmark), os deslocamentos são controlados ao longo do tempo.
Como as placas de recalque medem recalques totais, tassômetros ou extensômetros podem ser adotados para medidas de recalque em profundidade, dentro da argila mole.
Para a obtenção do perfil contínuo de deslocamentos, perfilômetros podem ser utilizados ao longo de uma horizontal.
Para monitoramento de deslocamentos horizontais, podem ser adotados inclinômetros, que consistem em tubos verticais chumbados em rocha firme e indeslocável, para medir os desvios relativos com a horizontal.
O monitoramento das poropressões pode ser realizado por meio de piezômetros, de tubo aberto (manuais) ou elétricos (automatizados). O controle da poropressão permite avaliar o desenvolvimento do adensamento e, consequentemente, do ganho de resistência do solo mole no tempo.
Para a correta interpretação das leituras fornecidas em instrumentações instaladas em aterros sobre solos moles, é importante que sejam definidos níveis de controle e faixas de alerta, que permitam tomada de decisões e medidas mitigadoras caso desvios com a segurança sejam identificados.
MÓDULO 4
Reconhecer os aspectos associados à compactação dos solos
O QUE É A COMPACTAÇÃO DOS SOLOS?
Quando um solo é manipulado com a finalidade de se atingir uma estrutura interna com o menor índice de vazios possível e maior homogeneidade, com consequente maior resistência ao cisalhamento, deve-se promover a densificação do solo, por meio de um processo chamado compactação.
A compactação ocorre quando equipamentos mecânicos promovem a saída de ar dos poros que compõem o solo, pelos motivos elencados a seguir.
1. Reorientação das partículas.
2. Fratura de grãos ou torrões, que irão preencher os vazios.
3. Dobramento ou distorção das partículas e das camadas de água adesiva.
Devido à grande diferença no coeficiente de permeabilidade dos solos, a compactação é atingida de diferentes modos em areias e argilas, e os mecanismos supracitados podem ser mais ou menos insignificantes para dado solo. Outro aspecto importante é a mineralogia, bem como a plasticidade do solo a ser compactado.
Enquanto em solos argilosos, que possuem partículas de pequeno diâmetro, a reorientação e distorção das partículas devem ser mais presentes, em solos arenosos, que possuem grãos de dimensões maiores, a compactação está mais associada à reorientação das partículas e à quebra dos grãos.
Atenção: É importante não confundir o processo de compactação com o de adensamento: enquanto o primeiro está relacionado à saída de ar dos poros do solo, geralmente induzida instantaneamente por equipamentos mecânicos, o fenômeno do adensamento ocorre pela expulsão de água dos poros do solo para dado tempo, devido à aplicação de uma carga estática.
A compactação dos solos é uma ação adotada em aterros compactos, como para a construção de barragens de terra e estradas, solo de apoio de fundações diretas, reaterro de muros de arrimo e escavações, e retaludamento de encostas.
Princípios da compactação
Para reconhecer qual o comportamento dos solos quando compactados, possibilitando o projeto de aterros compactos seguros e otimizados, o ensaio de compactação conduzido em laboratório deve ser realizado.
Entre os princípios da compactação, podemos citar:
1. Durante a compactação, a massa e o volume das partículas de solo são constantes, visto que se considera que os grãos são incompressíveis.
2. A compactação ocorre pelo aumento da massa específica, devido à diminuição do ar nos poros do solo.
3. A massa específica do solo é uma função de sua umidade.
4. Ao se compactar com baixa umidade, o atrito entre as partículas de solo é muito alto, e não se consegue uma significativa redução dos vazios.
5. Ao compactar com alta umidade, a água provoca um efeito de lubrificação entre as partículas,