A geologia de engenharia no projeto e construções de obras lineares

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A geologia de engenharia no projeto e construções de obras lineares
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OBRAS LINEARES
RODOVIAS/ESTRADAS 
FERROVIAS
CANAIS
DUTOS
LINHAS DE TRANSMISSÃO 
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RODOVIAS
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Malha utilizada para maior parte dos transportes.
Rede de 1.355.000 km de rodovias, onde 56% transita toda carga movimentada.
Estadas principais vias de transporte de carga e passageiro.
Desde o advento da república, os governos priorizam o modal rodoviário em detrimento do ferroviário e fluvial.
Brasil é 7º no ranking de países mais importantes para a indústria automobilística.
30% dos mais de 1,3 milhões de km de rede rodoviária estão muito danificados pela falta de conservação, e apenas 14º mil km estão pavimentados. 
Parte considerável das ligações interurbanas no país ainda se dá por estradas de terra ou com pavimentação quase inexistente. 
ELEMENTOS BÁSICOS DE UMA RODOVIA
Pavimento: Parte construída por uma ou mais camadas que suportam diretamente o tráfego. 
Pavimento Rígido: Pouco deformável, constituído por concreto ou macadame de cimento e solo-cimento.
Pavimento flexível: Aquele não rígido; divide-se em dois grupos: Pavimento betuminoso e não betuminoso
Macadame hidráulica: Pavimentação de estradas que consiste na justaposição e compactação de pedra no leito de estradas, rejuntadas com o próprio solo de base.
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PAVIMENTORÍGIDO
PAVIMENTO FLEXÍVEL
Maior segurança à derrapagem em função da textura dada à superfície (veículo precisa de 16% menos de distância de frenagem em superfície seca, em superfície molhada 40%)
A superfície é muito escorregadia quando molhada
De coloração clara, tem melhor difusão de luz. Permite até 30% de economia nas despesas de iluminação da via.
De cor escura, tem baixa reflexão de luz. Maiores gastos com iluminação
O concreto é feito com materiais locais, a mistura é feita a frio e a energia consumida é a elétrica
O asfalto é derivado de petróleo importado, misturado normalmente a quente, consome óleo combustível e divisas
Melhores características de drenagem superficial: escoa melhor a água superficial. E mantém íntegra a camada de rolamento, não sendo afetado pelas intempéries
Absorve a umidade com rapidez e, por sua textura superficial, retém a água, o que requer maiores caimentos.E
altas temperaturas ou chuvas abundantes produzem degradação
COMPARATIVO
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PAVIMENTORÍGIDO
PAVIMENTO FLEXÍVEL
Estruturas mais delgadas de pavimento.
Vida útil mínima de 20 anos.
Estruturas mais espessas (requer maior escavação e movimento de terra) e camadas múltiplas.
Vida útil máxima de 10 anos (com manutenção)
Resiste a ataques químicos (óleos, graxas, combustíveis)
É fortemente afetado pelos produtos químicos (óleo, graxas, combustíveis)
Maior distância de visibilidade horizontal, proporcionando maior segurança
A visibilidade é bastante reduzida durante a noite ou em condições climáticas adversas.
Pequena necessidade de manutenção e conservação, o que mantém o fluxo de veículos sem interrupções.
Falta de aderência das demarcações viárias, devido ao baixo índice de porosidade
Necessário que se façam várias manutenções e recuperações, com prejuízos ao tráfego e custos elevados.
Melhor aderência das demarcações viárias, devido a textura rugosa e alta temperatura de aplicação (30 vezes mais durável)
COMPARATIVO (cont.)
ELEMENTOS BÁSICOS DE UMA RODOVIA 
Revestimento: Camada impermeável, que recebe diretamente a ação de rolamento de veículos.
Base: Camada destinada a resistir e distribuir esforços verticais oriundos dos veículos e sobre qual se constrói o revestimento.
Sub-base: Complementar a base, optativa, com as mesmas funções desta, e executada quando, por razões econômicas, for conveniente reduzir a espessura da base
Leito: Superfície obtida pela terraplenagem ou obra de arte e que separa o subleito da base ou da sub-base. 
Subleito: Terreno de fundação do pavimento. Moderadamente se aceita a necessidade de seu preparo para receber o pavimento. 
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ROTEIRO DOS TRABALHOS 
I. Estudos preliminares.
De tráfego (para avaliar sua utilizações)
Topográficos (para definição do traçado)
 Geológico-geotécnico
Hidrológico.
Anteprojeto
Terraplenagem
Drenagem
Pavimentação
Estudos complementares.
Para obra de arte
Viabilização de desapropriação
Acesso
Sinalização e segurança
Orçamento
Licença ambiental
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ROTEIRO DOS TRABALHOS
IV. Fatores necessários para a escolha do traçado
Topografia da região
Condições geológicas e geotécnicas do terreno
Hidrologia e hidrografia da região 
Presença de benfeitorias ao longo da faixa de domínio da estrada
Importância da Geologia de Engenharia 
Coleta de dados no escritório; trabalhos, mapas existentes e fotos aéreas
Programa de investigação de campo; reconhecimento da região
Programa de sondagem diretas (a trado, a percussão, rotativa e geofísicas) 
Analise dos dados de campo
Elaboração de perfis geológicos
Avaliação das áreas de corte e aterro
Identificação de jazidas para brita, aterro 
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INTERVENÇÕES DE RODOVIAS EM DIFERENTES CONDIÇÕES GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO 
Planícies com solo orgânico/mangues
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Topografia acidentada/encostas
Requer cuidados especiais por cauda do cortes, aterros, drenagem para escoamentos volumosos, prevenção escorregamentos e deslizamentos de terra 
No caso particular de taludes que exigem cortes, a avaliação geológico-geotécnico é de extrema importância pelo comportamento distinto entre o solo e a rocha
Taludes: Áreas de corte ou aterro 
FERROVIAS 
Possui cerca de 30 mil km de extensão no território nacional, onde apenas 1.121 km são eletrificado
Espalhada por 22 estados mais Distrito Federal
Histórico marcado por falta de planejamento 
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Foto de Estrada De Ferro Madeira Mamoré, Porto Velho: Trem sobre a Estrada de Ferro Madeira-Mamoré - EFMM
Trecho da Ferrovia Norte-Sul entre Tocantins e Goiás
Tunelão da Ferrovia do Aço
ELEMENTOS TÍPICOS DE UMA FERROVIA
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TRILHOS: São elementos da Via Permanente que guiam o veículo no trajeto e dão sustentação ao mesmo.
FIXAÇÃO: São elementos que tem como função manter o trilho na posição correta e garantir a bitola da via. Oferecem resistência ao deslocamento longitudinal e horizontal do trilho, provocado por variação de temperatura ou frenagem dos veículos.
PLACA DE APOIO: Tem a função de distribuir a tensão do trilho no Dormente.
DORMENTE: Distribuir Carga no Lastro, manter a bitola, dar suporte adequado e seguro para o trilho, garantir a estabilidade vertical, horizontal e longitudinal da via, amortecer parcialmente as vibrações.
LASTRO: Distribuir esforços do dormente, drenagem, resistir a esforço Transversal, permitir reconstituição do nivelamento (através de equipamentos de manutenção) 
SUB-LASTRO: O sub-lastro é uma camada situada entre o lastro e o sub-leito, com função de filtro, impedindo a subida da lama.
SUB-LEITO: Terreno de fundação 
FERROVIAS NO BRASIL
Ferrovia Madeira-Mamoré 
Teve origem em 1861
Concebida por um general boliviano e um engenheiro brasileiro
Visava escoar produção de borracha 
Interligava Porto Velho a Guajará-Mirim, em Rondônia 
Transporte não era possível, devido as cachoeiras do rio Madeira 
Em 1872, 1874, 1877 e 1878, tentativas de início e avanço foram feitas com vinda de grupos estrangeiros e colaboradores nacionais
Em 1907, houve um novo começo 
Em 1909 já possuía 74 km construídos, tendo sido construída e inaugurada em 1912, com a extensão de 366 km
A ferrovia seria, em tese, a saída que a Bolívia buscava para o Oceano Atlântico, através da bacia amazônica 
Após anos de utilização, declinou o preço da produção de borracha por causa da plantação de Malásia 
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FERROVIAS NO BRASIL
Sobreviveu até meados de 1957, com transporte de carga e passageiro 
Em 1966, um decreto determinou sua desativação, ocorrida de fato em 1972
Em 1981, voltou a operar, para fins turístico por um trecho de 7 km
Foi novamente paralisada em 2000
Além de elevados gastos, morreram cerca de cinco mil trabalhadores, vítimas de doenças tropicais, ataques deíndios e animais selvagens 
Passou a ser conhecida como “Ferrovia da Morte” 
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FERROVIAS DO BRASIL
Ferrovia do Aço
Conhecida como ferrovia de 1000 dias 
Construção iniciou em 1973, buscando ligar Belo Horizonte – São Paulo, com um ramal para Volta Redonda (RJ), para transporte de minério de ferro
Traçado atravessa regiões montanhosas , com topografia acidentada e condições geológicas-geotécnicas difíceis (o que exigiu 70 túneis e 92 pontes e viadutos) 
As obras foram interrompidas várias vezes em 1989 
Fincou as raízes do desperdício no trecho entre Nova Lima, Belo Horizonte e Sabará, com túneis e pilares de viadutos construídos na década de 1970 e que nunca foram utilizados
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FERROVIAS NO BRASIL
Ferrovia Norte-Sul
Intenção de integrar as Regiões Norte e Sul
Sua construção foi iniciada em 1987 e até o presente momento não está concluída 
Trecho concluído liga Açailândia, no Maranhão, a Palmar, no Tocantins, com 2.244 km
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PROJETOS FERROVIÁRIOS ATUAIS
Transnordestina
Extensão de 1.728 km
Liga Eliseu Martins, no Piauí, ao porto de Suape, em Pernambuco, com um ramal para o porto do Pecem, no Ceará 
Ligação Oeste-Leste ou Ferrovia de integração Oeste-Leste 
Extensão de 1.490 km
Liga Figueirópolis, no Tocantins, a Ilhéus, na Bahia
Ferrovia Norte-Sul ou Extensão Norte-Sul
Extensão de 670 km
Liga Estrela D’Oeste, em São Paulo, a Ouro Verde, em Goiás 
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TRANSNORDESTINA
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OBIJETIVO - FNS
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Estabelecer alternativas mais econômicas para os fluxos de carga para o mercado consumidor;
Induzir a ocupação econômica do cerrado brasileiro;
Favorecer a multimodalidade;
Promover uma logística exportadora competitiva, de modo a possibilitar o acesso a portos de grande capacidade;
Incentivar investimentos, que irão incrementar a produção, induzir processos produtivos modernos e promover a industrialização.
Conectar a malha ferroviária brasileira;
BENEFÍCIOS - FNS
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Reduzir os custos de comercialização no mercado interno
Reduçãonoscustos de transportes
Reduçãona emissão de poluentes
Reduçãono número de acidentes em estradas
Melhorar a renda e a distribuição da riqueza nacional.
Melhorar o desempenho econômico de toda a malha ferroviária;
Aumentar a competitividade dos produtos brasileiros no exterior;
Incentivar os investimentos, a modernização e a produção agrícola
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OBIJETIVOS - FIOL
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Estabelecer alternativas mais econômicas para os fluxos de carga de longa distância;
Favorecer a multimodalidade;
Interligar a malha ferroviária brasileira;
Propor nova alternativa logística para o escoamento da produção agrícola e de mineração por meio do terminal portuário de Ilhéus/BA;
Incentivar investimentos, para incrementará a produção e induzir a processos produtivos modernos.
BENEFÍCIOS - FIOL
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Reduzir os custos de transporte de grãos, álcool e minérios destinados aos mercados internos e externos;
Aumentar a produção agroindustrial da região, motivada por melhores condições de acesso aos mercados nacional e internacional
Interligar os estados de Tocantins, Maranhão, Goiás e Bahia aos portos de Ilhéus/BA e Itaqui/MA, o que proporcionará melhor desempenho econômico de toda a malha ferroviária
Incentivar os investimentos, a modernização e a produção
Melhorar a renda e a distribuição da riqueza nacional
Reduzir a emissão de poluentes
Reduzir o número de acidentes em rodovias
FERROVIA OESTE - LESTE
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ETAPAS ENVOLVENDO AS INVESTIGAÇÕES AO LONGO DO TRAÇADO
Pesquisa Bibliográfica
Análise dos mapas existentes
Programa preliminar 
mapeamento geológico com foto e imagens numa faixa de 10 km de cada lado
diretriz básica proposta
mapeamento geológico de campo
plano de investigação direta e indireta
análise dos dados em escritório 
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CANAIS 
Os canais são importantes obras de engenharia, e possuem as mais finalidades: 
Permitem integração marítima e terrestre
Transportam cargas e passageiros
Levam água para abastecimento público, irrigação, etc. 
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Em tese, o percurso dos canais é comporto por longos trechos retos, unidos por curvas de grandes raios. 
TIPOS DE CANAIS
Canais a céu aberto (maioria) 
Seção fechada
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FINALIDADES DO REVESTIMENTO EM CANAIS
Redução das perdas de água do canal em direção ao campo, ou, as vezes das infiltrações em direção oposta 
Redução das infiltrações da água do subsolo em direção ao canal
Melhoria da estabilidade dos taludes 
Controle da erosão das margens e do fundo do canal (evitar quedas dos taludes)
Redução das despesas de manutenção
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TIPOS DE REVESTIMENTO
Manto de grama (mais simples): crescimento espontâneo ou artificial 
Pedra a seco: colocadas desordenadamente, tratada ou não com betume. Encontram grande aplicação nas obras de proteção dos cursos de águas naturais
Pedra cortada: depositada de maneira regular nas margens e no fundo
Alvenaria simples: pedras naturais ou tijolos unidos por cimento (pouco utilizada) 
Conglomerado de cimento: apresenta uma variedade de soluções, como:
 revestimentos com pedras artificiais (blocos em formas de cubos), cobertura de proteção constituída por elementos pré-fabricados de concreto simples ou armado, ligados entre si por eixos ou ligaduras
 revestimento em blocos encaixado vertical ou horizontalmente, ou com duplo encaixe, afim de formar um estrutura contínua e parcialmente flexível
revestimento em placas de cimento pré-fabricadas, com pequenas espessuras, que podem ser longas e apoiadas sobre uma base
Revestimentos de concreto jogado na obra por diferentes sistemas 
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Materiais betuminosos: usados principalmente na pavimentação de estradas, são usados, também com sucesso, em obras hidráulicas e, em particular, nas de consolidação e impermeabilização das margens dos canais
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CANAIS NO BRASIL
Canal de Pereira Barreto (SP)
9,6 km de extensão, 50 m de largura e profundidade variando de 8 a 12 m
Integra o lago da barragem de Ilha Solteira, no rio Paraná, com barragem de Três Irmãos, no rio Tietê, por meio da ligação do rio Tietê com o rio São José dos Dourados
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Canal do Valo Grande – Uma tragédia ambiental e socioeconômica 
 Se encontra na cidade paulista de Iguapé 
Aberto em 1830, com uma largura média de 4,40 m e uma extensão 3 km
Objetivo era encurtar as distâncias locais por meio de canoas
A erosão fluvial continuou alargando o antigo canal, que hoje tem a largura de 200 m 
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Canal da Jaíba
Localizado na região denominada Mata da Jaíba, entre os rios São Francisco e Verde Grande, no norte de Minas
Implantado na década de 70
É constituído de um canal de irrigação revestido totalmente em concreto, com 284 km de extensão
Atende aproximadamente 55.000 ha
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Projeto de transposição do rio São Francisco
Prazo para realização do projeto era de 20 anos, com um curso estimado, em meados de 2009, em R$ 4,5 bilhões 
Iniciada em 2007, ainda sem o projeto detalhado
Inauguração da obra prevista para 2010
Valor da obra subiu, de 2010 a 2012, um percentual de 71%, ou seja, R$ 8,2 bilhões 
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DUTOS
São obras lineares, de grande extensão e, por isso, atravessam os mais diferentes relevos e condições geomorfológicas, hidrológicas, geológicas e hidrogeológicas 
Exemplo de duto: gasoduto Brasil-Bolívia
No território brasileiro, por uma extensão de mais de 2.500 km, corta cinco Estados e tem características peculiares em vários trechos
Mato Grosso do Sul, atravessa a plana região planetária sujeita a periódicas inundações; 
No Paraná, corta um relevo acidentado, com solo e encostas muitas vezes instáveis, que dificultam sua implantação
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	ESTUDOS PRELIMINARES PARA A CONSTRUÇÃO DE DUTOS
Topografia atravessada
Condições geológicas e hidrológicas
Travessias especiais (rios, lagos, planaltos) 
Avaliação dos impactos ambientais e sociais
Condições climáticas 
Interferência urbana, rodoviária, ferroviária
Segurança tanto do sistema propriamente dito do duto como dos terrenos (solo/rocha) a serem atravessados 
48INVESTIGAÇÕES GEOLÓGICO-GEOTÉCNICAS 
Consulta bibliográfica, mapas existentes
Complementação por fotointerpretação
Apoio na interpretação de imagens de satélites 
Reconhecimento de campo ao longo de toda a faixa do traçado, numa máxima de 2 km, tomando como referência o eixo do traçado
Elaboração de programas de sondagem diretas e geofísicas 
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Coleta de amostras 
Ensaios de laboratório
Construção do perfil geológico-geotécnico ao longo do traçado
Definição de indicações das áreas de risco, travessias especiais
Estudo de eventuais alterações de traçado em casos de dificuldade, com propostas/alternativas de novo traçado/desvio
Quando necessário, realização de um programa de investigações adicionais 
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Itens básicos para dutos e obras lineares
Estudos de traçado
Estudo geológico-geotécnico do relevo
Escolha da melhor alternativa de traçado 
Batimetria de rios, lagos e travessias
Estudos hidrológicos
Estudos hidráulicos
Investigações geológico-geotécnicas e de traçado no campo
Travessia dos rios e lagos
Travessias especiais (rodovias, núcleo urbanos)
Instalações de superfície 
Fundações e geotécnicas de encostas
Definição do projeto básico
Definição de quantidades
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Batimetria: A batimetria (ou batometria) é a medição da profundidade dos oceanos, lagos e rios e é expressa cartograficamente por curvas batimétricas que unem pontos da mesma profundidade com equidistâncias verticais (curvas isobatimétricas), à semelhança das curvas de nível topográfico
DUTOS MAIS IMPORTANTES NO BRASIL
Oleoduto entre Paulínia e Brasília
Extensão de 955 km
Diâmetro de 20” e 12”
Inauguração em 1996
Mineroduto entre Mariana (MG) e Porta do Ubu
Extensão de 396 km
Diâmetro de 18” e 20”
Transporta minério de ferro
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VANTAGENS
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Dispensa armazenamentos
Simplicidade de carga e descarga
Custo de transporte mais baixo
Risco menores de rouboe perda
Maiorqualidade de ar nas grandes cidades
Menor probabilidade de desmatamento
Fácil de implantar, tem baixo custooperacional, baixo consumo de energia e um sistema confiável
Pouca flexibilidade em relaçãoaos produtos
Elevado custo de implantação
Desastres ambientais por falta de manutenção ou acidentes inesperados
DESVANTAGENS
LINHAS DE TRANSMISSÃO
 As usinas de energia elétrica são, geralmente, construídas longe dos centros consumidores (cidades e indústrias) e é por isso que a eletricidade produzida pelos geradores tem de viajar por longas distâncias, em um complexo sistema de transmissão 
O Brasil tem cerca de 106.000 km de LT
O real elemento com relação a necessidade do conhecimento geológico, são as torres de transmissão, cuja fundação deve ser bastante segura, evitando áreas instáveis sujeitas a escorregamentos ou deslizamentos 
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INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA
Inicialização 
Reconhecimento geológico por meio de fotointerpretação
Mapeamento geológico (tipos de rocha, solo e sua estrutura) usado escala 1:25.000 a 1:10.000
Posteriormente
Poços exploratórios, inclusive para coleta de amostras 
Sondagem a trado
Sondagem a percurssão 
Sondagem rotativa
Investigação geofísica nas fases iniciais do estudo para escolha de traçado 
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