Caracterização dos materiais do muro

Tal como no ponto em que se referem as propriedades dos solos da zona das marinhas da Ria de Aveiro, os ensaios realizados neste estudo, visam a obtenção das características de identificação, físicas, de resistência e de compressibilidade dos solos. Para tal, recolheram-se oito amostras de solo durante a perfuração realizada com equipamento de sondagens. Os ensaios realizados foram:

o Ensaios “in situ”: perfuração com trado e ensaio de penetração dinâmica DPSH;

o Ensaios laboratoriais: granulometria, limites de Atterberg, peso volúmico, teor em água, ensaio edométrico e ensaio de corte directo.

Uma nota importante é que os ensaios foram realizados em amostras de solo moldadas, implicando este facto modificações no comportamento do solo a estudar. As profundidades a que foram recolhidas são visíveis na Figura 3.14, correspondendo os pontos representados a cada amostra recolhida, sendo a amostra 1 a mais superficial e a 8 a mais profunda.

Figura 3.14. Perfil de recolha de amostras de solo 3.4.3.1.1. Características de identificação

As características de identificação obtidas através da realização dos ensaios laboratoriais (teor em água e limites de Atterberg), descritos no Anexo A, são as apresentadas na

Amostra 8 Amostra 7 Amostra 6 Amostra 5 Amostra 4 Amostra 3 Amostra 2 Amostra 1

Tabela 3.10. Através destes parâmetros pode-se dizer que estes solos são predominantemente constituídos por argilas do grupo das caulinites e que quanto à sua consistência, esta vai diminuindo em profundidade sendo rija até aproximadamente 2,5 m, mole dos 2,5 aos 5 m e muito mole deste patamar para baixo.

No que diz respeito à classificação das várias amostras de solo, esta é referida na Tabela 3.11 para as duas classificações usadas – Classificação Unificada e classificação AASHTO [1]. É visível que na camada superficial o muro é composto por areia argilosa e que com o aumento da profundidade o solo se torne de pior qualidade, passando a ser constituído por argilas orgânicas, por vezes com alguma areia.

Tabela 3.10. Características de identificação do solo do muro

Amostra Parâmetros 1 2 3 4 5 6 7 8 w (%) 13 15 17 23 49 52 49 59 wL (%) - - 24 35 57 66 60 59 wP (%) - - 19 22 31 33 32 31 IP % - - 5,5 13,3 26,0 33,3 28,6 27,8 IC - - 1,2 0,9 0,3 0,4 0,4 0,0 IL - - -0,2 0,1 0,7 0,6 0,6 1,0

Tabela 3.11. Classificação das amostras de solo

Amostra Classificação 1 2 3 4 5 6 7 8 Unificada SC - areia argilosa SC - areia argilosa SC - areia argilosa CL – ML - argila siltosa OH - argila orgânica OH - argila orgânica OH - argila orgânica com areia OH - argila orgânica arenosa AASHTO Entre A – 4 e A – 7 Entre A – 4 e A – 7 A – 4 A – 6 A – 7 – 6 A – 7 – 5 A – 7 – 6 A – 7 – 6 Nota: Para as amostras 1 e 2 não foram obtidos os parâmetros (wL e IP) logo, pela classificação da AASHTO só se pode obter um intervalo em que estas amostras se encontram

3.4.3.1.2. Características físicas

Tabela 3.12. Características físicas do solo do muro Amostra Parâmetros 1 2 3 4 5 6 7 8 w (%) 13 15 17 23 49 52 49 59 γ (kN/m3) - - 19,2 17,0 16,4 15,8 16,0 16,0 γd (kN/m3) - - 18,8 16,7 15,6 15,0 15,3 15,1

Nota: não foi determinado o peso volúmico das amostras 1 e 2 por se tratarem de solos sem estrutura qu e permita a determinação do parâmetro pelo método da parafina.

3.4.3.1.3. Características de resistência

As características de resistência obtidas através dos ensaios realizados foram o ângulo de atrito, a coesão e a capacidade de carga do solo. Para a obtenção do ângulo de atrito e da coesão realizaram-se ensaios de corte directo e para a capacidade de carga do solo foram realizados ensaios de penetração dinâmica (DPSH).

Para a obtenção do ângulo de atrito e da coesão em condições drenadas e não drenadas, o tipo de ensaios mais eficaz e fidedigno é o ensaio triaxial. No entanto, problemas técnicos no equipamento de ensaio inviabilizaram a realização destes ensaios em tempo útil. Assim, tornou-se necessário tentar obter parâmetros realistas através de ensaios de corte directo. Entretanto, por condicionalismos relacionados com o reduzido tempo para a realização de ensaios desta natureza, optou-se pela utilização de uma velocidade de ensaio de 1mm/min que se veio a mostrar relativamente elevada, não permitindo a dissipação das pressões intersticiais geradas durante o carregamento das amostras de solo. Por este motivo, os resultados obtidos são feridos de alguma incerteza e correspondem a parâmetros apenas em tensões totais.

Ainda relativamente aos ensaios de corte directo, estes foram realizados sobre 3 amostras de solo recolhidas a profundidades diferentes. No entanto, dado que os parâmetros da amostra que se situava a uma profundidade intermédia não eram muito realistas (coesão não drenada negativa), optou-se por considerar apenas os parâmetros obtidos para as restantes. Sendo assim, a amostra mais superficial localizada a uma profundidade de 2,5 m é a mais representativa das características do solo do muro e a amostra localizada a 5,5 m aquela que permite obter as propriedades para o solo da fundação. Por conseguinte, para a amostra representativa do solo do muro o valor obtido através do ensaio de corte directo, para o ângulo de atrito é u= 10º e para a coesão cu= 20 kPa, correspondendo ambos os valores a condições

não drenadas. No que concerne, ao solo de fundação os valores correspondentes são: u= 25º e

Devido a todos os problemas descritos optou-se por não considerar os parâmetros obtidos na realização do dimensionamento e nas verificações de estabilidade externa realizadas para este caso de estudo. Este facto levou a que os dados obtidos através do DPSH tivessem pouca relevância para o trabalho realizado. Este motivo, conjugado com a falta de tempo para a realização de um estudo que quantifique a capacidade de carga do solo em causa, levou a que neste trabalho apenas se faça uma análise qualitativa dos dados obtidos no campo.

Assim, na Figura 3.15 são apresentados esses dados, ou seja, a variação do número de pancadas necessárias para a ponteira do aparelho penetrar 0,2 m de espessura de solo N20,

com a profundidade. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 2 4 6 8 10 12 Número de pancadas, N20 Profundidade, P (m)

Pela análise do gráfico observa-se que há uma zona mais superficial, até aos 6 m em que o número de pancadas é extremamente reduzido; a partir deste patamar o aumento do número de pancadas é gradual mas pouco significativo até ao limite do ensaio realizado. Depreende-se também que a capacidade de carga deste solo não deverá ser elevada, pois o número máximo

de N20 obtido foi 10 pancadas, ou seja, um valor que comparando com o necessário para se

considerar que o solo tem boa capacidade de carga N20= 60 pancadas, é muito reduzido

(Cardoso, 2008).

3.4.3.1.4. Características de compressibilidade

As características de compressibilidade obtidas são: Cc, índice de compressão, Cr, índice

de recompressão, av, coeficiente de compressibilidade, mv, coeficiente de compressibilidade

volumétrica, cv, coeficiente de consolidação vertical. Estas características foram obtidas

através do tratamento de dados provenientes de ensaios edométricos realizados e são expostos na Tabela 3.13.

Tabela 3.13. Características de compressibilidade do solo do muro

Parâmetros Amostra 4 Amostra 6 Amostra 8

Cc 0,17 0,30 0,35

Cr 0,02 0,04 0,04

av × 10-4 (kPa-1) 0,06 a 14 0,08 a 110 0,5 a 200

mv × 10-4 (kPa-1) 0,5 a 8,0 0,7 a 49 0,9 a 89

cv × 10-8 (m2/s) 2,6 a 13,2 3,6 a 12,9 0,7 a 5,4

3.4.3.1.5. Características dos solos escolhidas para o dimensionamento

Devido aos problemas já referidos que surgiram durante a realização dos ensaios laboratoriais para a aferição das propriedades resistentes do solo, optou-se por considerar para a realização do estudo deste muro os mesmos parâmetros do solo usados para o estudo do perfil geral. Esta opção foi tomada por se tratar do estudo de um perfil de um muro existente constituído por solos finos muito próximos dos considerados para o Caso A. Resta referir que neste caso de estudo foram adoptadas as mesmas combinações de parâmetros para solos finos, pois assim é possível estudar uma maior gama de valores do solo.

Por este motivo, também aqui, os casos de estudo B1 e B2 são divididos em sub-casos, B1C1 e B1C2, para o primeiro e B2C1 e B2C2 para o segundo.

3.4.3.2. Características dos geossintéticos de reforço

No estudo realizado para o Caso B é verificado se o muro existente é estável e desempenha as suas funções de protecção da marinha em estudo. No caso de se verificar a necessidade de uma intervenção é proposto um novo perfil utilizando os materiais existentes e materiais de empréstimo, caso necessário. Como estes solos são argilosos o método de cálculo dos reforços a utilizar é o utilizado para solos finos descrito por Naugthon et al. (2001). Assim, o geossintético a utilizar para este caso de estudo, trata-se do geocompósito GCR2, sendo as suas características as já referidas na secção 3.3.1.2.

3.4.4. Definição das acções de dimensionamento

Neste caso de estudo foram obtidas e utilizadas as mesmas acções que no Caso A para a realização de todas as verificações e dimensionamentos necessários para a aferição e garantia de segurança dos perfis dos muros estudados.

3.4.5. Verificação de segurança do muro existente (Caso B1)