8. Condicionantes Geológicos Rodovias

Prévia do material em texto

CONDICIONANTES GEOLÓGICOS: 
RODOVIAS
Universidade Federal de Rio Grande - FURG
Escola de Engenharia – EE
Laboratório de Geotecnia e Concreto
Geologia de Engenharia
INTRODUÇÃO
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
As estradas de rodagem são
hierarquizadas em classes técnicas,
de acordo com o tráfego que
suportam:
Vias Expressas: alto nível,
constituem os grandes eixos
rodoviários;
Vicinais e Pioneiras:
formam o primeiro nível da
alimentação das vias expressas.
RODOVIAS – Condicionantes Geológicos
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
A Geologia e a Geomorfologia condicionam as características e a problemática de uma
estrada.
RELEVO: É o condicionante básico de uma estrada.
• Regiões de Colinas
• Regiões Planas
• Regiões Montanhosas
RODOVIAS – Condicionantes Geológicos
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
Regiões de Colinas
• Relevo suave;
• Estradas costumam possuir abundância
de retas e rampas suaves;
• Cortes e aterros de pequena altura,
compensando-se em volumes;
• Custos de terraplanagem baixos;
• Curvas de grande raio;
• Poucos problemas de estabilidade dos
cortes e aterros.
RODOVIAS – Condicionantes Geológicos
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
Regiões Planas
• Há necessidade de se construir o leito da estrada com predomínio de aterros -> Caixas de
empréstimo;
• Terrenos de natureza aluvial -> solos com umidade maiores que 100% (solos moles)
• Planícies litorâneas: grandes espessuras de solo mole, ou lentes de solo mole
intercalado com camadas de areia;
Rodovia Manaus-Porto Velho (BR-319): uma ponte caiu cerca de 5 anos após a sua construção,
devido ao esforço adicional aplicado horizontalmente sobre as estacas;
Pontes de travessia do Rio Guaíba em Porto Alegre: possuem placas de transição articulada
entre a ponte e os aterros de acesso, com previsão de macaqueamentos periódicos;
Pontes na Rodovia Piaçaguera em Guarujá: tiveram aterros de acesso reforçados com colunas
de solo-cimento, para que o degrau formado entre a ponte e o aterro fosse transferido para
essas colunas.
RODOVIAS – Condicionantes Geológicos
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
RODOVIAS – Condicionantes Geológicos
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
Regiões Montanhosas
• Traçados tortuosos, retas curtas ou inexistentes;
• Curvas com raios reduzidos;
• Execução de cortes e aterros muito altos;
• Cortes sujeitos a instabilidades;
• Dificuldade de encontrar Caixas de empréstimo e Bota-foras;
• Comumente é necessária a construção de túneis para transpor elevações, e de pontes e
viadutos para transpor rios e vales;
• Condições são agravadas por intensa pluviosidade e movimentos de massa naturais;
RODOVIAS – Condicionantes Geológicos
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
Regiões Montanhosas
A execução de aterros é feita, por vezes, a meia encosta.
• A construção de aterros a meia encosta é bastante eficiente em reduzir volumes de
terraplenagem, porém introduz por outro lado um elemento de fragilidade geotécnica.
Perfeito engastamento do aterro com a encosta natural e estruturas de drenagem = 
impedida a criação de linha de fraqueza sujeita à ruptura
RODOVIAS – Condicionantes Geológicos
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
NATUREZA DOS TERRENOS: determinada pelo substrato geológico e sua cobertura
pedológica, condiciona o comportamento da estrada, em termos de processos de
dinâmica superficial, que são alterados ou criados pela sua construção.
Alguns exemplos:
• Erosão
• Movimentos de massa / Desmoronamentos / Deslizamentos
• Instabilização de Taludes
RODOVIAS – Condicionantes Geológicos
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
Erosão
• O processo de erosão resulta predominantemente da ação das chuvas (erosão pluvial),
responsáveis pela desagregação das partículas das camadas de solo que recobrem as rochas.
Essas partículas, por sua vez, são carregadas pela enxurrada.
• Causada principalmente por supressão da vegetação e movimentações de terra.
• Leva a perda de solo e consecutivo assoreamento dos cursos d'água, efeitos agravados por
falta de drenagem adequada.
• Solos arenosos finos são muito suscetíveis a processos de erosão linear quando submetidos a
escoamentos d’água concentrados em bueiros ou galerias inadequadas.
• As erosões, se não controladas a tempo, podem atingir a própria estrada.
RODOVIAS – Condicionantes Geológicos
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
RODOVIAS – Condicionantes Geológicos
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
Erosão
É preciso tomar medidas que evitem acúmulo de água e o escoamento pela faixa de
rolagem = Projeto de Drenagem. A água deve ser coletada nas laterais e
encaminhada, de modo controlado, a escoadouros, sob risco de geração de passivo
ambiental relacionado a:
• Erosão causada por deságue dos sistemas de drenagem, com consecutivo
assoreamento;
• Poluição de cursos d'água pela descarga de efluentes;
• Instabilidade de taludes de cortes e aterros;
• Alagamentos.
RODOVIAS – Condicionantes Geológicos
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
RODOVIAS – Condicionantes Geológicos – Elementos de Drenagem
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
1. Vegetação lateral
Garante proteção quanto à erosão, evitando a necessidade de reposição. 
2. Drenagem superficial
Sarjetas ao longo da estrada protegem os taludes contra erosão causada pelo acúmulo de água. Nos pontos 
mais baixos, quando houver risco de a água se acumular, é necessário prever descidas rápidas de água. Com 
acentuada declividade, devem contar com dissipadores de energia para evitar erosão do terreno natural. Se 
bem projetada e executada, a drenagem superficial pode ser suficiente, devendo ser complementada por 
drenagem profunda apenas onde houver influência de águas subterrâneas.
3. Dissipadores e escadas
Em concreto armado, devem ser usados ao final de descidas em que o deságue seja feito diretamente em 
terreno propenso a erosão. 
4. Valeta de banqueta
São elementos condutores de água de escoamento sobre taludes. Por vezes, acumulam a função de captar a 
água da drenagem interna dos maciços.
RODOVIAS – Condicionantes Geológicos – Elementos de Drenagem
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
5. Dreno profundo longitudinal
Valas abertas nos cortes junto à plataforma têm a função de rebaixar o nível do lençol freático. Com 
revestimento vegetal posterior, se transformam em falsos aterros. O capeamento com material 
impermeável evita que a água sobrecarregue o dreno e também evita que materiais sólidos em 
suspensão obstruam o material filtrante.
6. Caixas de retenção
Em vias não pavimentadas, retêm o escoamento e promovem a lenta absorção e evaporação da água 
quando não houver escoadouro mais adequado. O dimensionamento quanto ao tamanho e à quantidade 
depende do volume de chuvas e do solo. Exigem manutenção frequente para retirada de material de 
assoreamento e devem ser usadas em conjunto com outros sistemas de preservação do solo da via.
7. Sinalização
Além da sinalização de segurança viária, é importante contar com sinalização ambiental. A informaçãode 
que existe um manancial na região pode acelerar o processo de contenção de problemas decorrentes de 
eventual acidente com produtos perigosos, por exemplo.
RODOVIAS – Condicionantes Geológicos - Planejamento
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
8. Diagnóstico ambiental preliminar
Trata-se da identificação das interferências ambientais, como unidades de conservação - parques, áreas 
de proteção ambiental e preservação permanente, recursos hídricos etc. A supressão tanto de 
fragmentos florestais quanto de árvores isoladas só é permitida a partir de estudos que identifiquem o 
tipo e a quantidade de vegetação afetada.
9. Avaliação de impactos
Para efeito de mitigação, é essencial prever os impactos ambientais aos quais está sujeita uma obra a 
partir da identificação da fase em que ocorrem - planejamento, implantação e operação - e do meio que 
afetam - físico, biótico e socioeconômico.
10. Cursos d'água
Para obter autorização de intervir em recursos hídricos junto aos órgãos competentes, é preciso realizar 
levantamento dos cursos que serão diretamente interceptados pela obra e também daqueles que 
sofrerão influência indireta - por meio de alteração da qualidade da água decorrente da drenagem da via, 
por exemplo.
RODOVIAS – Estudos Geológicos-Geotécnicos
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
MÉTODOS DE SUPERFÍCIE
Correspondem aos procedimentos necessários para a realização de um reconhecimento
geológico, cujo produto principal é um mapa.
Possibilitam preparar um conjunto de informações úteis ao projeto, especialmente o
mapa geológico-geotécnico, contendo todos os elementos necessários à otimização
racional do traçado.
RODOVIAS – Estudos Geológicos-Geotécnicos
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
MÉTODOS DE SUBSUPERFÍCIE
• Poços de inspeção: permitem a caracterização dos diversos tipos de solo, além de
fornecer informações sobre os níveis do lençol freático. É possível medir a atitude
de estruturas geológicas (xistosidades, fraturas, falhas etc), além de coletar
amostras representativas para ensaios de laboratório.
• Sondagens à trado: permitem obter amostras deformadas para realização de
ensaios de laboratório, classificação das camadas de solo e a definição do lençol
freático.
• Sondagens à percussão: permitem a amostragem, a classificação de solos e o
fornecimento de índices de resistência à penetração do amostrador padrão e a
posição do NA, principalmente nos locais onde há ocorrência de solos de baixa
capacidade de suporte.
RODOVIAS – Estudos Geológicos-Geotécnicos
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
MÉTODOS DE SUBSUPERFÍCIE
• Sondagens rotativas: utilizadas quando é necessário definir o topo rochoso ou
avaliar as propriedades do maciço rochoso.
• Investigação Geofísica: método rápido e com baixo custo de execução. Pode
indicar a espessura do capeamento, a profundidade do NA, as condições da rocha
em subsuperfície, definindo as categorias para escavação.
ENSAIOS
• CBR
• Ensaio de Abrasão Los Angeles
• Ensaio de umidade
• Ensaio de compactação
• Ensaio de compressão
• Ensaio de densidade
RODOVIAS – Problemas Geológicos 
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
RODOVIAS – Problemas Geológicos 
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
- Falta do conhecimento do meio físico = projetos inadequados e construções
deficientes, agravados quando não existe boa conservação das obras.
Os mais típicos no Brasil:
- Erosão
- Movimentos de massa
RODOVIAS – Problemas Geológicos
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
EROSÃO
• DESAGREGAÇÃO SUPERFICIAL EM TALUDES
• MOVIMENTO DE MASSA
• Escorregamentos devido à inclinação
• Escorregamentos por descontinuidades
• Escorregamentos por percolação de água
• Escorregamentos em aterro
• Escorregamentos em massas coluviais
• Queda e rolamento de blocos
RODOVIAS – Estabilização de Taludes
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
MODIFICAÇÃO DA GEOMETRIA
Retirada de material, reduzindo a altura e o ângulo de inclinação da encosta ou do talude
de corte.
Vantagem: seus efeitos são permanentes, pois a melhora na estabilidade é atingida pelas
mudanças permanentes no sistema de forças atuantes no maciço.
OBRAS DE DRENAGEM
Proteção superficial e um sistema de drenagem superficial, que dê escoamento rápido à
água da chuva, impedindo sua infiltração e erosão superficial.
Vantagem: facilidade e rapidez de execução e, geralmente, resposta rápida.
RODOVIAS – Estabilização de Taludes
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
OBRAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL
Impedem a erosão superficial e a infiltração de água.
Revestimento vegetal
É o meio mais simples e eficiente. O crescimento e desenvolvimento das gramas
faz com que ela absorva maior parte do impacto das gotas de chuva. Suas raízes
fixam o solo superficial, impedindo que ele seja carreado pela água.
Deve-se levar em conta o tipo de solo, inclinação do talude e condições climáticas.
RODOVIAS – Estabilização de Taludes
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
OBRAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL
Imprimação asfáltica
Aplicação de asfalto diluído, quente, por aspersão sob pressão sobre a superfície
do talude. A solução é temporária e de renovação de médio prazo, exigindo
constante manutenção.
A concentração de escoamento pode romper este revestimento em alguns pontos.
RODOVIAS – Estabilização de Taludes
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
OBRAS DE CONTENÇÃO
A escolha é fundamentada nas características do meio físico e dos processos de
instabilização.
• Muros de arrimo ou muros de gravidade;
• Chumbadores e tirantes;
• Cortina atirantada;
• Terra armada;
• Estacas-raiz.
RODOVIAS – Estabilização de Taludes
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
Estaca hélice atirantada
Geogrelha + Geotêxtil + Vegetação
RODOVIAS – Estabilização de Taludes
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
Concreto projetado
RODOVIAS – Estabilização de Taludes
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
Muro Gabião
Solo Grampeado
RODOVIAS – Estabilização de Taludes
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
Cortina Atirantada
Sacaria de Solo-Cimento
RODOVIAS – Estabilização de Taludes
Grupo Geotecnia - FURG
Escola de Engenharia
Universidade Federal do Rio Grande - FURG
Tirantes
Muro de Arrimo