Contribuição à investigação geotécnica de vias urbanas não pavimentadas através do emprego do penetrômetro dinâmico de cone

Texto

(1)CONTRIBUIÇÃO À INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA DE VIAS URBANAS NÃO PAVIMENTADAS ATRAVÉS DO EMPREGO DO PENETRÔMETRO DINÂMICO DE CONE. DISSERTAÇÃO SUBMETIDA À UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL. LISEANE PADILHA THIVES DA LUZ FONTES. Florianópolis, Março de 2001..

(2) UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO TECNOLÓGICO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL. CONTRIBUIÇÃO À INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA DE VIAS URBANAS NÃO PAVIMENTADAS ATRAVÉS DO EMPREGO DO PENETRÔMETRO DINÂMICO DE CONE. Liseane Padilha Thives da Luz Fontes. Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós - Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal de Santa Catarina como parte dos requisitos necessários para obtenção do título de Mestre em Ciências em Engenharia Civil.. Florianópolis, Março de 2001..

(3) ii. CONTRIBUIÇÃO À INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA DE VIAS URBANAS NÃO PAVIMENTADAS ATRAVÉS DO EMPREGO DO PENETRÔMETRO DINÂMICO DE CONE. Esta dissertação foi julgada adequada para a obtenção do Título de MESTRE EM ENGENHARIA Especialidade Engenharia Civil (Área de Concentração: InfraEstrutura e Gerência Viária), e aprovada em sua forma final pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil.. Prof. Dr. Glicério Trichês (Orientador). Prof. Dr. Jucelei Cordini (Coordenador do Curso). Apresentada à Comissão Examinadora, integrada pelos professores:. Profª. Dra. Glaci Trevisan Santos (UFSC). Prof. Dr. Antônio Fortunato Marcon (UFSC). Prof. Dr. Jorge Augusto Pereira Ceratti (UFRGS).

(4) iii. AGRADECIMENTOS A Deus. À minha família, pelo apoio e compreensão. Ao professor Glicério Trichês, pela orientação, paciência, amizade e incentivo. Aos servidores da Universidade Federal de Santa Catarina, em especial do Curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil (PPGEC), pelo auxílio. À Prefeitura Municipal de São José, pela liberdade de informação e apoio técnico. A todos os funcionários da Prefeitura de São José que auxiliaram esta pesquisa, em especial ao Secretário de Obras Eng. Djalma V. Berger e ao colega Eng. Túlio Márcio S. Maciel. Ao Departamento de Estradas de Rodagem (DER/SC), pelo apoio à pesquisa. A todos os colegas e professores do PPGEC, que ajudaram na caminhada do mestrado, em especial a Daniel Nolasco de Brito e a Joni Lima Pires. À empresa Pedrita Planejamento e Construção Ltda, pelo apoio técnico, em especial aos funcionários Eng. Paulo Roberto Foschi e Neri Manoel da Conceição. Aos professores Regina Davison Dias, Glaci Trevisan Santos, Antônio Fortunato Marcon e Marciano Macarini, pelo auxílio, com idéias e dados a esta pesquisa, em minha vida acadêmica. A todos os que auxiliaram com dados e informações a esta pesquisa..

(5) iv. SUMÁRIO. 1. INTRODUÇÃO.................................................................................................. 01. 1.1 APRESENTAÇÃO DO TEMA DA PESQUISA................................................... 01 1.2 JUSTIFICATIVA DA PESQUISA........................................................................ 02 1.3 OBJETIVO GERAL....................................................................................... 08. 1.3.1 Objetivos Específicos.................................................................................... 08 1.4 REGIÃO DE DESENVOLVIMENTO DA METODOLOGIA................................ 08 1.5 MAPA DE LOCALIZAÇÃO E SITUAÇÃO......................................................... 10 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA......................................................................... 11. 2.1 GEOLOGIA E GEOTECNIA DA ÁREA ESTUDADA......................................... 11 2.1.1 Tipo de Rochas da Região Estudada........................................................... 11 2.1.2 Solos, Horizontes e Classes de Solos......................................................... 12 2.2 CLASSIFICAÇÃO MCT...................................................................................... 17 2.2.1 Grupos de Classificação MCT...................................................................... 17 2.2.3 Classificação MCT Através do Método das Pastilhas................................ 19 2.3 CLASSIFICAÇÃO HRB...................................................................................... 21 2.4 CLASSIFICAÇÃO USC...................................................................................... 23 2.5 MAPEAMENTO GEOTÉCNICO......................................................................... 24 2.5.1 Introdução ao Mapeamento Geotécnico...................................................... 24 2.5.2 Importância do Mapeamento Geotécnico.................................................... 25 2.5.3 Definição de Mapeamento Geotécnico........................................................ 26 2.5.4 Representação gráfica de um Mapa Geotécnico........................................ 26 2.6 METODOLOGIA DAVISON DIAS...................................................................... 26 2.6.1 Estimativa das Unidades Geotécnicas........................................................ 27 2.7 PENETRÔMETRO DINÂMICO DE CONE......................................................... 29 2.7.1 Histórico......................................................................................................... 29 2.7.2 O Equipamento.............................................................................................. 30 2.7.3 A Operação do Ensaio em Campo............................................................... 31 2.7.4 A Operação do Ensaio em Laboratório........................................................ 32 2.7.5 Considerações Sobre a Utilização do Penetrômetro Dinâmico de Cone. 33 2.7.6 Interpretação dos Resultados de Campo.................................................... 34.

(6) v. 2.7.7 Correlações Existentes entre DN e CBR...................................................... 38 2.8 DIMENSIONAMENTO DE RODOVIAS DE BAIXO À MÉDIO VOLUME DE TRÁFEGO................................................................................................................. 41 2.8.1 Método de Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis - DNER/1979...... 41 2.8.2 Metodologia da Prefeitura Municipal de São Paulo.................................... 46 2.8.3 Fórmula de Peltier Para o Dimensionamento de Pavimentos com lajotas....................................................................................................................... 53 3. METODOLOGIA............................................................................................... 54. 3.1 DEFINIÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO................................................................. 54 3.1.1 Mapa de Localização..................................................................................... 55 3.1.2 Mapa do Bairro............................................................................................... 56 3.2 CONCEPÇÃO DA METODOLOGIA.................................................................. 57 3.3 ENSAIOS DE CAMPO........................................................................................ 58 3.3.1 Ensaio do Penetrômetro Dinâmico de Cone - DCP.................................... 58 3.3.2 Determinação do Índice de Penetração (DN) e Espessura do Revestimento Primário com o Penetrômetro Dinâmico de Cone - DCP............ 59 3.3.3 Definição de CBR e h de Projeto.................................................................. 59 3.3.4 Caracterização das Condições de Compactação do Revestimento Primário.................................................................................................................... 60 3.4 ENSAIOS DE LABORATÓRIO.......................................................................... 60 3.4.1 Ensaios de Caracterização............................................................................ 60 3.4.2 Determinação da Correlação CBR x DN Para o Revestimento Primário.. 61 3.4.3 Determinação da Correlação CBR x DN Para o Solo de Fundação.......... 62 3.5. PROCEDIMENTO. PARA. CONSIDERAÇÃO. DO. REVESTIMENTO. PRIMÁRIO EXISTENTE NO DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA.................. 63 3.5.1 Considerações Iniciais.................................................................................. 63 3.5.2 Dimensionamento da Estrutura.................................................................... 64 3.5.2.1 Dados de entrada........................................................................................ 64 3.5.2.2 Cálculo da espessura total do pavimento, Ht.......................................... 65 3.5.2.3. Aproveitamento. da. espessura. do. material. consolidado. no. dimensionamento................................................................................................... 65 3.5.2.4 Redimensionamento de Ht’(quando h < Href).......................................... 68 3.5.2.5 Considerações sobre o alargamento da plataforma............................... 69.

(7) vi. 3.6 MAPEAMENTO GEOTÉCNICO......................................................................... 70 4. APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS................................................... 71. 4.1 DESENVOLVIMENTO PRÁTICO DA METODOLOGIA.................................... 71 4.1.1 Ensaios de Laboratório................................................................................. 71 4.1.1.1 Ensaios de Caracterização......................................................................... 71 4.1.1.2 Classificação MCT...................................................................................... 72 4.1.1.3 Compactação e CBR................................................................................... 75 4.1.1.4 Ensaios para determinação das correlações DN x CBR......................... 76 4.1.1.5 Correlações obtidas em laboratório......................................................... 80 4.1.1.6 Comparação com as Correlações Existentes.......................................... 82 4.1.1.7 Gráfico DCP................................................................................................. 82 4.1.2 Ensaios de Campo......................................................................................... 85 4.1.2.1 Penetrômetro Dinâmico de Cone.............................................................. 85 4.1.2.2 Teor de Umidade......................................................................................... 88 4.1.2.3 Grau de Compactação................................................................................ 88 4.1.2.4 Definição do CBR de projeto do revestimento primário......................... 90 4.1.3 Definição da Espessura de Projeto do Revestimento Primário............... 101 4.1.4 Definição do CBR do Solo de Fundação..................................................... 102 4.1.5 Dimensionamento das Estruturas................................................................ 103 4.1.5.1 Trecho da rua Lino Silva, (Grupo 1).......................................................... 104 4.1.5.2 Trecho da rua Paulo Koester, (Grupo 2).................................................. 108. 4.1.6 Controle da Regularização da Camada de Revestimento Primário......... 114 4.1.6.1 Critério para aceitação dos trechos recompactados ou substituídos... 115 4.1.7 Sistemática da Metodologia.......................................................................... 117 4.2 MAPEAMENTO GEOTÉCNICO......................................................................... 118.

(8) vii. 4.2.1 Introdução....................................................................................................... 118 4.2.2 Dados Geológicos.......................................................................................... 118 4.2.3 Dados Pedológicos........................................................................................ 120 4.2.4 Sobreposição dos Mapas Pedológico e Geológico.................................... 120 4.2.5 Reconhecimento de Campo.......................................................................... 121 4.2.6 Análise de Laboratório.................................................................................. 121 4.2.7 Unidade Geotécnica....................................................................................... 122 4.2.8 Mapa Geotécnico........................................................................................... 123 5. CONCLUSÃO E RECOMENDAÇÕES....................................................... 124. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................ 126. ANEXOS................................................................................................................. 131. ANEXO A - GRÁFICO MCT, DADOS PEDOLÓGICOS E GEOLÓGICOS............. 132 QUADRO A.1 - GRÁFICO MCT............................................................................... 133. QUADRO A.2 - SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO PEDOLÓGICO.......................... 134 QUADRO A.3 - SISTEMA DE CLASSIFICAÇÀO GEOLÓGICA SIMPLIFICADA.. 135 QUADRO A.4 - JAZIDA DE SOLOS DA REGIÃO.................................................. 136 QUADRO A.5 - MAPA GEOLÓGICO...................................................................... 137 QUADRO A.6 - MAPA PEDOLÓGICO.................................................................... 138 ANEXO B - RESULTADOS DOS ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO.................. 139 ANEXO B.1 - RESULTADOS DA ANÁLISE GRANULOMÉTRICA........................ 140 ANEXO B.2 - LIMITES DE ATTERBERG................................................................ 141 ANEXO B.3 - CLASSIFICAÇÃO MCT..................................................................... 144 ANEXO B.4 -GRÁFICO DE PLASTICIDADE E CLASSIFICAÇÃO MCT............... 147 ANEXO C - RESULTADO DOS ENSAIOS DE COMPACTAÇÃO E CBR.............. 148 ANEXO D - RESULTADOS DOS ENSAIOS DCP EM CAMPO.............................. 153.

(9) viii. ANEXO E - ANÁLISE ESTATÍSTICA...................................................................... 174 ANEXO E.1 - DETERMINAÇÃO DO CBR DE PROJETO DO SOLO DE FUNDAÇÃO.............................................................................................................. 175 ANEXO E.2 - DETERMINAÇÃO DO CBR DE PROJETO DO REVESTIMENTO PRIMÁRIO - CBRrev................................................................................................ 176 ANEXO E.3 - ESPESSURAS DO REVESTIMENTO PRIMÁRIO............................ 178.

(10) ix. LISTA DE QUADROS. 1 - Sistema de Classificação HRB............................................................................ 22 2 - Sistema de Classificação do USC....................................................................... 24 3 - Faixas granulométricas de materiais para base granular (Método de Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis - DNER/1979)..................................... 42 4 - Coeficientes de equivalência estrutural (Método de Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis DNER/1979).......................................................................... 43 5. -. Espessuras. mínimas. do. revestimento. betuminoso. (Método. de. Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis DNER/1979)........................................ 44 6 - Coeficientes de equivalência estrutural da Metodologia da PMSP..................... 51 7 - Resultados dos ensaios de caracterização......................................................... 72 8 - Resultados da Classificação MCT....................................................................... 74 9 - Resultados dos ensaios de laboratório para todas as amostras......................... 75 10 - Resultados dos ensaios de Compactação para as amostras 1 e 2................... 77 11 - Resultados dos ensaios de CBR para as amostras 1 e 2................................. 77 12 - Resultados dos ensaios de laboratório da amostra 1 em corpos de prova sem imersão.............................................................................................................. 78 13 - Resultados dos ensaios de laboratório da amostra 1 em corpos de prova com imersão............................................................................................................. 79 14 - Resultados dos ensaios de laboratório da amostra 2 em corpos de prova sem imersão.............................................................................................................. 79 15 - Resultados dos ensaios de laboratório da amostra 2 em corpos de prova com imersão.............................................................................................................. 79 16 - Teores médios de umidade de campo, por rua................................................. 88 17 - Teores médios de umidade de campo, por Grupo............................................ 88 18 - Grau de Compactação de campo...................................................................... 89. 19 - Valores de CBR de projeto do revestimento primário........................................ 98 20 - Espessuras de projeto do revestimento primário............................................... 102 21 - CBR de projeto do solo de fundação................................................................. 102 22 - Níveis de tráfego para os tipos de ruas............................................................. 103 23 - Convenções adotadas no dimensionamento..................................................... 111.

(11) x. 24 - Estruturas do pavimento para as ruas do bairro................................................ 112 25 - Dimensionamento a partir de Ht’, com h igual a 10,0 centímetros.................... 113 26 - Resultados da Classificação MCT para a jazida de solos da região................. 121.

(12) xi. LISTA DE FIGURAS. 1 - Rua urbana típica da região com o leito central consolidado pelo tráfego, o que não ocorre nos bordos pela ausência do tráfego.............................................. 04 2 - Procedimento adotado para alargamento da via urbana, com emprego de uma retroescavadeira....................................................................................................... 05 3 - Procedimento adotado para alargamento da via urbana, com emprego de uma motoniveladora.......................................................................................................... 05 4 - Procedimento adotado para compactação da via alargada................................. 06 5 - Via urbana, após a regularização e compactação do subleito, pronta para receber a camada de sub-base................................................................................ 06 6 - Via urbana, após a compactação da camada de sub-base................................. 07 7 - Defeito observado em uma via urbana após 6 meses. de abertura ao. tráfego....................................................................................................................... 07. 8 - Mapa de localização e situação do Município de São José................................ 10 9 - Penetrômetro Dinâmico de Cone......................................................................... 30 10 - Operação do ensaio DCP em campo................................................................ 32 11 - Curva DCP (profundidade x nº de golpes acumulados).................................... 35 12 - Diagrama Estrutural........................................................................................... 36 13 - Curva de Balanço Estrutural.............................................................................. 37 14 - Correlações existentes entre DN e CBR........................................................... 40 15 - Espessura total do pavimento em termos de material granular......................... 45 16 - Simbologia utilizada no Método de Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis - DNER/1979............................................................................................. 45 17 - Espessura total do pavimento, segundo a metodologia da PMSP.................... 49 18 - Esquema elucidativo da metodologia da PMSP................................................ 50 19 - Mapa de localização da região estudada, Sertão do Imaruim........................... 55 20 - Mapa do Bairro Sertão do Imaruim.................................................................... 56 21 - Posição transversal das medidas DCP na via................................................... 58 22 - Curva de correlação DN x CBR......................................................................... 62 23 - Ht’ - espessura total do pavimento necessária para proteger o revestimento 66.

(13) xii. primário com CBRrev................................................................................................ 24 - Condição de campo, onde o revestimento primário tem uma espessura h....... 67 25 - Estrutura dimensionada quando a espessura do revestimento primário existente é inferior a Href.......................................................................................... 69 26 - Moldagem das pastilhas para Classificação MCT............................................. 73 27 – Processo de reabsorção de água, durante o ensaio das pastilhas.................. 73 28 - Ensaio de penetração com o DCP em laboratório............................................. 78 29 - Correlação DN s/imersão x CBR c/imersão, obtida para o Grupo 1.................. 80 30 - Correlação DN s/imersão x CBR c/imersão, obtida para o Grupo 2.................. 81 31- Correlação DN s/imersão x CBR c/imersão, obtida para os dois Grupos.......... 81 32 - Comparação da correlação obtida, com as correlações existentes entre DN e CBR........................................................................................................................... 82 33 - Gráfico DCP para o Grupo 1 ............................................................................. 83 34 - Gráfico DCP para o Grupo 2.............................................................................. 84 35 - Procedimento do ensaio DCP em campo, em uma estaca (rua Lino Silva, estaca 10, Grupo 2).................................................................................................. 86 36 - Obtenção do DN e espessura do revestimento primário e, DN do solo de fundação................................................................................................................... 87 37 - Determinação da MEAS através do Método do Frasco de Areia...................... 89 38 - DN de campo x Teor de Umidade de campo..................................................... 91 39 – Intervalos Limites de umidade para os dois Grupos......................................... 92 40 - Verificação do critério do teor de umidade para DN’s aceitáveis de campo, através das curvas de Compactação e CBR, para o Grupo 1.................................. 93 41 - Verificação do critério do teor de umidade para DN’s aceitáveis de campo, através das curvas de Compactação e CBR, para o Grupo 2.................................. 94 42 - Limites de DN para diminuição de até 40% do valor do CBR para o Grupo 1.. 95 43 - Limites de DN para diminuição de até 40% do valor do CBR para o Grupo 2.. 96 44 - Limites de DN’s através da critério da curva DN x h de laboratório................. 96 45 - Intervalo de DN’s aceitáveis de campo.............................................................. 97 46 - Resultado do Ensaio DCP em campo, em uma estaca..................................... 99 47 - DN de referência para CBR de projeto igual a 16%.......................................... 100 48 - Legenda padrão para as estruturas dimensionadas.......................................... 104 49 - Espessura total de pavimento necessária para proteger o revestimento 105.

(14) xiii. primário com CBRrev igual a 8%.............................................................................. 50 - Estrutura a ser dimensionada, com CBRest igual a 7,4%................................. 107 51 - Estrutura de pavimento dimensionada para a rua Lino Silva (Grupo1)............. 107 52 - Espessura total de pavimento necessária para proteger o revestimento primário com CBRrev igual a 16,0%......................................................................... 109 53 - Estrutura a ser dimensionada, com CBRest igual a 7,7%................................. 110 54 - Estrutura dimensionada para a rua Paulo Koester (Grupo 2)............................ 111 55 - Curvas DCP típicas em ensaios de campo....................................................... 114 56 - Controle da regularização da camada final do revestimento primário, na rua José. Matias. Zimermann,. roda................................................... nas. futuras. trilhas. de 116.

(15) xiv. RESUMO. Este trabalho de pesquisa visa a proposição de uma nova metodologia para a investigação geotécnica de vias urbanas não pavimentadas contemplando o aproveitamento do material do corpo estradal já consolidado. A metodologia aplica-se em estudos com vistas à pavimentação dessas vias urbanas e tem como fundamento principal a utilização do Penetrômetro Dinâmico de Cone – DCP para a definição da espessura e da capacidade de suporte do revestimento primário “in situ”, tanto na seção transversal como no sentido longitudinal da via. A partir dessas definições a metodologia considera a presença da camada consolidada no dimensionamento da estrutura do pavimento da via. Apresenta-se os conceitos básicos que serviram de embasamento técnico e científico dessa metodologia e uma aplicação prática em ruas urbanas que serão pavimentadas no município de São José, Santa Catarina. Nesse estudo prático procura-se avaliar as potencialidades do DCP como um instrumento tecnológico que oferece meios, de satisfatória precisão, no dimensionamento de pavimentos flexíveis de vias de baixo e médio volume de tráfego, e capaz de minimizar os custos de avaliação da capacidade de suporte. Conclui-se que a simplicidade e facilidade de uso da metodologia proposta, aliadas ao baixo custo dos equipamentos necessários, certamente garantirão sua utilização em larga escala, propiciando desta forma, um grande salto de qualidade na pavimentação urbana de nosso país..

(16) xv. ABSTRACT. This research work proposes a new methodology for geotechnical investigation of no paved urban roads taking into account the consolidated road material already in place. The methodology is applied to study plans which aim paving these urban roads, and has its main foundation on the Dynamic Cone Penetrometer - DCP for defining the thickness and the support capacity of the covering primary “in situ”, for the transverse and longitudinal sections of the road. From these definitions, the methodology considers the presence of the consolidated layer for defining the structure of the road pavement. The basic concepts that were used as the technical and scientific foundation of the methodology are presented as well as a practical application in urban roads that will be paved in São José, Santa Catarina State. This practical study evaluated the potencialities of the DCP as a technological instrument which offers means with satisfactory precision for designing flexible pavements of roads of low to medium volume traffic, and capable of minimizing the costs of evaluation of the support capacity. It is concluded that the simplicity and facility of the use of the proposed methodology, allied to the low cost of the necessary equipments, certainly will guarantee its use in large scale and consequently providing a great increase in the quality of the urban paving in our country..

(17) 1. 1. INTRODUÇÃO. 1.1 APRESENTAÇÃO DO TEMA DA PESQUISA. A pavimentação e manutenção das vias urbanas contribui significativamente para a melhoria da qualidade de vida das pessoas e representa para as Prefeituras pesados investimentos, alcançando algo em torno de 2% a 6% do orçamento do município. Geralmente, a pavimentação de vias é associada a uma boa administração do executivo.. Entretanto, tem-se freqüentemente observado que em pouquíssimo tempo após a conclusão das obras, a estrutura apresenta defeitos estruturais tais como afundamentos plásticos e trincamento do revestimento. Isto porque, e a prática tem mostrado isto, na grande maioria dos municípios de pequeno e médio porte, quer por desconhecimento ou falsa economia, via de regra as obras rodoviárias urbanas são construídas sem qualquer estudo geotécnico do solo de fundação, projeto de pavimentação e, na grande maioria, executadas sem qualquer controle tecnológico. Geralmente, o projeto geométrico da via a ser pavimentada acompanha a topografia natural, utilizando-se um greide envolvente, evitando-se ao máximo cortes profundos, aterros muito altos e, principalmente, o desmonte de rochas. Isto, do ponto de vista geotécnico, é benéfico pois se evita remover, ou mexer, a camada de revestimento primário que, via de regra contém material de qualidade o qual, por anos e anos, sofreu consolidação devido à atuação do tráfego. Entretanto, em que pese tal constatação, nem sempre a presença desta camada consolidada é levada em conta no dimensionamento da estrutura do pavimento a ser executado.. Por outro lado, face a sua pouca largura, normalmente uma via não pavimentada precisa ser alargada para comportar um gabarito mínimo e o acréscimo do volume de tráfego gerado. No geral, este alargamento ultrapassa as trilhas de roda externas, as quais definem visualmente até onde a camada do revestimento primário está efetivamente consolidada..

(18) 2. Normalmente, o aterro para o alargamento da via é executado sobre solos impróprios e sem controle tecnológico. E é justamente nesta região, onde irá trafegar o rodado externo dos veículos pesados, que predominantemente surgem os problemas na estrutura do pavimento. Observa-se, então, um paradoxo na sistemática da pavimentação das vias urbanas qual seja, na fase de projeto, o dimensionamento (quando se tem o projeto) da estrutura não tira proveito da presença da camada consolidada e na fase de execução, assume-se que a camada consolidada ocorre em toda largura da plataforma da via. Diante disto, a metodologia proposta neste trabalho visa, pois, definir uma sistemática que possibilite identificar a capacidade de suporte e a espessura da camada do material de revestimento primário, tanto transversalmente como longitudinalmente e, que poderá ser considerada no dimensionamento da estrutura do pavimento, bem como a capacidade de suporte do solo de fundação da via não pavimentada. A metodologia proposta abrange os seguintes tópicos principais: - o mapeamento geotécnico com vistas à implantação e ampliação do sistema viário de uma área do município de São José; - o procedimento para a definição da capacidade de carga da via não pavimentada com o uso do Penetrômetro Dinâmico de Cone; e - o dimensionamento da estrutura do pavimento.. 1.2 JUSTIFICATIVA DA PESQUISA Muitas das pesquisas que envolvem a avaliação da capacidade de suporte do subleito são direcionadas às vias de grande fluxo de tráfego com vasta aplicação prática em projetos, sendo os aspectos referentes à aplicação em vias de baixo volume de tráfego, em grande parte dos casos, são poucos considerados em projetos. A justificativa para.

(19) 3. este tipo de procedimento é o alto custo dos ensaios necessários para a realização de projetos nestas vias de baixo volume de tráfego.. Ponce et. aI. (1991), observam que os pavimentos de vias secundárias geralmente não são considerados suficientemente importantes para justificar o número e os custos de ensaios para obter a capacidade de suporte efetiva do subleito necessária para o projeto e dimensionamento da estrutura. Segundo o autor, o ensaio do Penetrômetro Dinâmico de Cone é capaz de medir a capacidade de suporte do solo de fundação "insitu" com um baixo custo e fácil operação.. Oliveira e Vertamatti (1997), consideram que a heterogeneidade de um pavimento pode ser maior do que se imagina, levando a dispersões em retro-análises e previsões de vida útil. Neste caso, o Penetrômetro Dinâmico de Cone - DCP torna-se ferramenta poderosa para melhor discretizar o meio, pois revela a estrutura real e não a média, sendo versátil até para o controle da compactação. O seu uso para previsão de vida útil, através do levantamento "in-situ" da estrutura real produzida para cada processo típico das Prefeituras, revela-se promissor, aliado ao fato de ser operacionalmente versátil.. A grande maioria das obras rodoviárias executadas vias de baixo volume de tráfego são realizadas pelas Prefeituras Municipais, e estas normalmente, principalmente as de médio e pequeno porte, não possuem meios para dimensionar adequadamente seus pavimentos. Esta pesquisa é dedicada especialmente aos engenheiros e projetistas das Prefeituras Municipais, buscando em princípio a melhoria da qualidade e redução de custos da pavimentação urbana. Um país carente como o nosso necessita de pesquisas que, além de evitar dispêndios financeiros sem contudo reduzir a qualidade, possam ser dirigidas diretamente aos profissionais da área e fornecer meios de operação simples para sua aplicação prática.. Concomitantemente, o desenvolvimento da Metodologia de Classificação de Unidades e Perfis Geotécnicos em regiões urbanas, locais com maior número de vias de baixo volume de tráfego, facilita a comparação de resultados obtidos a partir de ensaios de laboratório e comportamento mecânico dos solos dentro de uma mesma unidade.

(20) 4. geotécnica, assegurando que para novos projetos, o número de ensaios a ser realizado seja bastante reduzido, segundo Davison Dias (1995). Pode-se observar conforme apresentado nas Figuras de 1 a 7, a condição de uma via típica da região, o procedimento atualmente adotado de terraplenagem para a pavimentação de uma via urbana e, o resultado final via de regra observado com a adoção deste procedimento.. Figura 1 - Rua urbana típica da região com o leito central consolidado pelo tráfego, o que não ocorre nos bordos pela ausência do tráfego..

(21) 5. Figura 2 - Procedimento adotado para alargamento da via urbana, com emprego de uma retroescavadeira.. Figura 3 - Procedimento adotado para alargamento da via urbana, com emprego de uma motoniveladora..

(22) 6. Figura 4 - Procedimento adotado para compactação da via alargada.. Figura 5 - Via urbana, após a regularização e compactação do subleito, pronta para receber a camada de sub-base..

(23) 7. Figura 6 - Via urbana, após a compactação da camada de sub-base.. Figura 7 - Defeito observado em uma via urbana após 6 meses de abertura ao tráfego..

(24) 8. 1.3 OBJETIVO GERAL o trabalho desenvolvido nesta dissertação objetiva pois, a aplicação da tecnologia de dimensionamento de pavimentos flexíveis em vias urbanas de baixo volume de tráfego contemplando o aproveitamento da camada consolidada do revestimento primário existente. Para tanto, faz-se o uso do Penetrômetro Dinâmico de Cone - DCP, para a caracterização da capacidade de suporte da camada do revestimento primário existente e a sua espessura.. Espera-se que a metodologia desenvolvida nesta pesquisa contribua para a mudança deste tipo de procedimento, ilustrado nas Figuras de 1 a 7.. 1.3.1 Objetivos Específicos. Espera-se que a metodologia proposta possa ainda alcançar os seguintes objetivos específicos:. - aplicar a metodologia DCP e desenvolver uma correlação para a capacidade de suporte das vias na unidade geotécnica estudada objetivando o dimensionamento do pavimento das vias da área com o aproveitamento, quando possível, da espessura do revestimento primário "in situ"; e. - desenvolvimento de um procedimento para o controle tecnológico da execução da camada final de terraplenagem das vias não pavimentadas através do emprego do DCP.. 1.4 REGIÃO DE DESENVOLVIMENTO DA METODOLOGIA. A região em que se desenvolve a metodologia localiza-se no município de São José, Santa Catarina, sendo denominada Sertão do Imaruim. A cidade de São José, que faz parte do conglomerado urbano da Grande Florianópolis situa-se na região centro-leste do Estado de Santa Catarina e é cortado, no sentido norte-sul, pela rodovia BR-101, e no sentido leste-oeste, pela rodovia SC-407..

(25) O clima da região é classificado como mesotérmico, com precipitação distribuída por todo ano e bons índices de excedentes hídricos. O período mais chuvoso é entre os meses de janeiro a março e a precipitação média anual varia entre 1400 e 1600 milímetros.. Na área de estudo, há a predominância de rochas graníticas e gnáissicas e, solos tipo Podzólicos e Cambissolos.. Os dados necessários para o estabelecimento da metodologia foram obtidos a partir do acompanhamento da pavimentação de diversas ruas urbanas do município e da realização de ensaios, tanto de campo como de laboratório.. A escolha do município de São José, como campo de pesquisa, deveu-se aos seguintes aspectos:. - haver receptividade da Prefeitura em colaborar com o trabalho acadêmico a ser realizado;. - estar ampliando a pavimentação de sua malha viária significativamente, o que propiciaria o desenvolvimento da pesquisa a partir da verificação empírica com a investigação geotécnica das vias;. - haver interesse da Prefeitura Municipal de São José em estruturar seu Setor de Planejamento e Projetos Viários com o uso de tecnologia simples e de baixo custo.. A Figura 8 apresenta o Mapa de localização e situação do Município de São José em Santa Catarina.. 9.

(26) 10. 1.5 MAPA DE LOCALIZAÇÃO E SITUAÇÃO. Figura 8 - Mapa de localização e situação do Município de São José..

(27) 11. 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA. 2.1 GEOLOGIA E GEOTECNIA DA ÁREA ESTUDADA. 2.1.1 Tipo de Rochas da Região Estudada O conceito de rocha, segundo o American Geological Institute (1973), corresponde a “qualquer material; consolidado ou inconsolidado (mas não solo); naturalmente formado, composto de dois ou mais minerais, ocasionalmente de um mineral e que apresente certo grau de constância química e mineralógica”. A seguir descreve-se os principais tipos de rocha encontrados na região estudada. - Gnaisses: Saraiva (1993) descreve que os gnaisses são rochas metamórficas, foliadas, de granulação grosseira, que apresentam segregação mineral (bandeamento). Os gnaisses típicos apresentam bandas félsicas (listras claras) compostas predominantemente por quartzo e feldspato alternadas com bandas máficas (listras escuras) essencialmente micáceas e anfibólicas. - Granito: Saraiva (1993) descreve o granito como uma rocha ígnea plutônica, ácida, composta por feldspatos alcalinos, quartzo, plagioclásio e micas. O granito apresenta diversas cores como cinza claro, amarelo e rosa, sendo que a variação da cor provém da cor do feldspato. Esta rocha apresenta minerais bem formados pelo resfriamento lento e, uma granulometria que varia de média à grosseira. - Diorito: Saraiva (1993) descreve o diorito como uma rocha ígnea plutônica; intermediária; composta por plagioclásios, feldspatos alcalinos, quartzo e minerais máficos. O diorito apresenta coloração cinza escuro..

(28) 12. 2.1.2 Solos, Horizontes e Classes de Solos Solo, segundo o American Geological Institute (1973), corresponde a “todo material terroso inconsolidado, que ocorre sobre as rochas”. Segundo Souza (1980), solo é um material poroso e não homogêneo, cujo comportamento é grandemente afetado pelo seu teor de umidade e pela sua compacidade, podendo ocorrer sob as formas de turfas, argilas moles, materiais siltoargilosos, pedregulhos, areias e suas diversas combinações. O processo de identificação dos solos inicia-se no campo através do exame do perfil, como observam Oliveira et. al. (1992), pelo qual os horizontes são identificados, delimitados e nomeados. A denominação dos horizontes é feita por símbolos representados por letras e números. Segundo as normas publicadas pelo SNLCS1 (1974) da EMBRAPA2; órgão vinculado ao Ministério da Agricultura; os horizontes e camadas principais são simbolizados por letras maiúsculas; A, E, B, C e R. Na descrição dos perfis, adiciona-se a essas letras, outras, minúsculas para notação das diferentes modalidades dos horizontes que são denominados subscritos e números arábicos que completam a designação dada pelas letras maiúsculas aos horizontes principais e servem para indicar descontinuidades do material originário a que são referidos os horizontes do perfil do solo. A seguir descreve-se os horizontes principais. - A - é o horizonte mineral superficial, de mais intensa ação da flora e fauna macro e micro. Aqui, são inconstantes os fatores temperatura e umidade. Sua espessura é variada e sua cor é mais escura que os horizontes subjacentes.. 1 2. SNLCS – Serviço Nacional de Levantamentos e Conservação de Solos. EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária..

(29) 13. - E - é o horizonte mineral resultante da perda de minerais de argila, compostos de ferro, de alumínio ou matéria orgânica. Situa-se abaixo do horizonte A, do qual se diferencia pela cor mais clara. - B - é o horizonte mineral, subsuperficial, situado sob os horizontes E ou A, e tem origem nas intensas transformações do material de origem. Pode ter naturezas diversas e, em solos mais evoluídos as transformações pedogenéticas são acentuadas. Estas transformações podem se dar por alteração e deposição do material de origem, neoformação de argilas silicatadas e produção de óxidos. As cores são brunadas, amareladas ou avermelhadas. Sua estrutura pode ser em blocos, prismática, colunar ou granular. Possui as propriedades pedogenéticas mais estáveis e é reconhecido como o horizonte diagnóstico para distinção das classes de solos da classificação utilizada no Brasil. - C - é o horizonte ou camada de mineral pouca afetado pelos processos pedogenéticos, ou seja, preserva as características do material de origem. Oliveira et. al. (1982), entendem como horizonte C a capa de produtos detríticos de alteração inicial das rochas de origem (saprolítico) e rochas semi-consolidadas que, quando molhadas, podem ser cortadas com uma pá direita. - R - é a camada mineral de material consolidado que em muitos solos, constitui o substrato rochoso. Possui natureza variável como composição mineralógica, textura, jazimento, mergulho, estratificação, entre outros e, é função da espécie de rochas que formam o substrato local. Os subscritos relacionados de maior interesse para o trabalho são descritos, segundo Oliveira et. al. (1992). - i - o símbolo indica incipiente desenvolvimento e é utilizado como sufixo do horizonte B, para identificar o horizonte imaturo..

(30) 14. - g - o símbolo indica gleização intensa, ou seja, usado em horizontes ou camadas que, devido a prolongados períodos de encharcamento, apresentam cores acinzentadas, azuladas, esverdeadas compondo ou não mosqueamento. Aplicado aos horizontes B e C. - m - o símbolo é empregado para designar cimentação pedogenética irreversível, contínua ou quase contínua em seções cimentadas. - t - o símbolo indica acumulação de materiais de argila e é exclusivo do horizonte B. Atributos Principais são características que servem para distinguir as classes dos solos e estabelecer grupamentos. Identificados nos horizontes, têm importância por se referirem à natureza do solo e influência em seu comportamento. A seguir estão relacionados alguns deles, de maior interesse ao desenvolvimento do trabalho, de acordo com Oliveira et. al. (1992). - Argila de atividade alta (Ta) e baixa (Tb) - refere-se à capacidade de troca de cátions (CTC, i. e, valor T) da fração argila, determinada a pH3 igual a 7,0 e descontada a contribuição da matéria orgânica. É pertinente ao horizonte diagnóstico B, ou ao C na ausência daquele. A argila tem atividade alta (Ta) quando a CTC é igual ou superior a 24 meq/100g argila (vinte e quatro miliequivalentes por cem gramas de argila) e, Tb quando é inferior a este valor. - Distrofia e Eutrofia - referem-se à proporção de cátions básicos trocáveis em relação à CTC, traduzindo as propriedades do solo quanto à saturação por bases. A saturação por bases é considerada alta quando seu valor é igual ou superior a 50% e são os solos eutróficos e, baixa quando inferior a este índice sendo então os solos distróficos.. 3. pH – Potencial hidrogeniônico..

(31) 15. - Contato lítico e litóide - o contato lítico é caracterizado pela passagem do solo a material subjacente coerente e rígido, resistente a ponto de não ser possível a escavação com uma pá. No contato litóide há menor solidez e a camada subjacente pode ser escavada com uma pá direita. - Minerais facilmente intemperizáveis - esta característica diz respeito à presença de minerais primários pouco ou medianamente resistentes à decomposição, como olivinas, feldspatos, hornblendas e piroxênios, mais instáveis em relação a outros como, por exemplo, o quartzo. - Propriedades vérticas - são decorrentes de manifestação de variações de volume do material componente, em razão da sua constituição coloidal (efeito de minerais de argila expansíveis), variações estas acionadas por molhagem e secagem dos horizontes dos solos fazendo o material expandir-se e contrair-se. São consideradas propriedades vérticas as seguintes: superfície de fricção, microrrelevo gilgai e fendilhamento. Dentre os horizontes diagnosticados na área em estudo tem-se: - A moderado - são de constituição mineral e um desenvolvimento pouco expressivo. Pode ter cor clara e/ou pouco carbono orgânico ou escuro e rico em matéria orgânica. É o mais comum nos solos brasileiros. - B textural - horizonte mineral caracterizado por significativo aumento da fração argila em relação ao horizonte A. É indicativa a presença de películas de material coloidal na superfície das unidades estruturais e também quando há textura argilosa a estrutura é em blocos ou em prismas de blocos. É diagnóstico dos Podzólicos. - B incipiente - horizonte mineral, cujo material sofreu intemperismo pouco intenso, mas suficiente para causar decomposição parcial com o conseqüente desenvolvimento de cor, produção de argila e desenvolvimento de estrutura. Sua diferenciação nos perfis é variável, podendo exibir feições diversas. É o horizonte diagnóstico dos Cambissolos..

(32) 16. Todos os solos brasileiros conhecidos estão agrupados em trinta e seis classes gerais. Descrevem-se as classes de solos abordadas neste trabalho, segundo Oliveira et. al. (1992). - Podzólico Vermelho-Amarelo - são solos minerais não-hidromórficos, com horizonte A seguido de B textural , argila de atividade alta ou baixa, cores vermelhas a amarelas. A seqüência de horizonte é A- Bt- C. Geralmente apresentam um gradiente textural acentuado e quando pouco espesso, o horizonte B apresenta a estrutura em blocos ou prismática. Possuem as mais variadas profundidades e texturas. O horizonte C diferencia-se do B pela textura menos argilosa, cor menos viva e menor desenvolvimento de estrutura. É comum apresentar-se mais friável e com vestígios de material rochoso em processo de alteração. Podem constituir solos intermediários com os Latossolos e Cambissolos, então chamados de Podzólicos Vermelho-Amarelo, Latossolos e Podzólicos Vermelho-Amarelo Câmbicos. Podem ser eutróficos ou distróficos e álicos. Dos Cambissolos, diferencia-se pela presença de horizonte B textural. Habitualmente ocorrem em terrenos de relevos mais dissecados. - Cambissolos - são solos minerais não-hidromórficos, com drenagem variando de acentuada até imperfeita, horizonte A seguido de B incipiente (Bi), de textura franco arenosa ou mais fina. São solos desde rasos a profundos e têm seqüência de horizonte A-Bi-C. O Bi pode ter diversas cores, mas em geral são tonalidades brunadas e amareladas. Os teores de silte são elevados. Apresentam estrutura em blocos ou maciça. Quando derivados de rochas como gnaisses, granitos, migmatitos, xistos e filitos, é usual a presença de relevantes teores de fragmentos de rochas e/ou de minerais primários facilmente intemperizáveis. Quando derivados de rochas básicas e ultrabásicas que se decompõe rapidamente, pode não restar minerais primários, mas no Bi há características indicando pouca evolução como a presença de fragmentos de rochas na massa do solo. Como os Cambissolos derivam de diversos materiais de origem e em climas diferenciados, eles podem ser álicos, distróficos, eutróficos, rasos ou profundos, argila de atividade alta ou baixa. São intermediários com as diversas classes, desde os Litólicos até os Latossolos. Ocorrem em diversos tipos de relevo..

(33) 17. 2.2 CLASSIFICAÇÃO MCT Nogami e Villibor (1995) afirmam que a identificação geotécnica apresenta sérias dificuldades nas regiões tropicais, em virtude de os procedimentos mais utilizados não levarem em devida conta as peculiaridades dos solos tropicais. A metodologia MCT (utiliza corpos de prova MINIATURA, COMPACTADOS, mediante procedimento especial, e destinados especialmente para solos TROPICAIS), desenvolvida por Nogami e Villibor (1995), surgiu como uma necessidade diante das limitações dos procedimentos tradicionais de caracterização e classificação de solos. A classificação geotécnica MCT agrupa solos tropicais de acordo com o seu comportamento no estado compactado em duas classes principais que são os solos de comportamento laterítico, designados pela letra maiúscula “L” e os solos de comportamento não laterítico, designados pela letra maiúscula “N”. Os solos de comportamento laterítico são ainda divididos em três grupos: as areias lateríticas (LA), os solos arenosos lateríticos (LA’) e os solos argilosos lateríticos (LG’). Os solos de comportamento não laterítico são divididos em quatro grupos: as areias não lateríticas (NA), os solos arenosos não lateríticos (NA’), os solos siltosos não lateríticos (NS’) e solos argilosos não lateríticos (NG’).. 2.2.1 Grupos de Classificação MCT - GRUPO NA - os solos desse grupo são areias, siltes e misturas de areias e siltes, nos quais os grãos são constituídos essencialmente de quartzo e/ou mica. Praticamente não possuem argilosos coesivos e siltes caoliníticos. Os tipos genéticos representativos são saprolíticos, associados a rochas sedimentares ou metamórficas. As areias e siltes quartzosos são não expansivos e, as variedades micáceas podem ser altamente expansivas. Quando compactados, possuem capacidade de suporte de pequena a média e, geralmente são muito erodíveis..

(34) 18. - GRUPO NA’ - granulometricamente, os solos desse grupo são misturas de areias quartzosas com finos passando na peneira4 com abertura de 0,075 mm, de comportamento não laterítico. Geneticamente, os tipos mais representativos são solos saprolíticos originados de rochas ricas em quartzo tais como granitos, gnaisses, arenitos e quartzitos impuros. Quando a areia for bem graduada e a porcentagem de finos obedecerem às condições estipuladas tradicionalmente, estes solos podem ser usados como bases de pavimentos. É recomendado avaliar a capacidade de suporte e as características expansivas, pois muitas de suas variedades podem ser expansivas e resilientes. - GRUPO NS’ - compreende os solos saprolíticos silto-arenosos, resultantes do intemperismo tropical nas rochas eruptivas e metamórficas, de constituição predominantemente. feldspática-micácea-quartzosa.. Estes. solos. caracterizam-se. principalmente por terem, quando compactados na umidade ótima e massa específica aparente máxima da energia normal, baixa capacidade quando imersos em água: baixo módulo de resiliência; elevada erodibilidade e elevada expansibilidade. Em condições naturais, apresentam baixa massa específica aparente seca. - GRUPO NG’ - os solos deste grupo compreendem os saprolíticos argilosos que derivem de rochas sedimentares argilosas, pobres em quartzo e ricas em anfibólios, piroxênios e feldspatos cálcicos. Quando compactados nas condições de umidade ótima e massa específica aparente máxima da energia normal, apresentam características das argilas tradicionais muito plásticas e expansivas.. 4. Peneira – corresponde à especificação de peneiras de malha quadrada para a análise granulométrica de solos, segundo a ABNT –Associação Brasileira de Normas Técnicas, EB – 22 R..

(35) 19. - GRUPO LA - inclui-se neste grupo areias com poucos finos de comportamento laterítico. A percentagem de finos lateríticos dos solos deste grupo é baixa, assim que mesmo quando compactados, podem ser relativamente permeáveis e pouco coesivos e pouco contráteis quando secos, apesar de possuírem elevada capacidade de suporte e módulos de resiliência relativamente elevados. - GRUPO LA’ - os solos deste grupo são tipicamente arenosos. Quando devidamente compactados, adquire elevada capacidade de suporte, elevado módulo de resiliência, baixa permeabilidade e pequena expansibilidade. Estas propriedades possibilitam o seu uso em bases e sub-bases de pavimentos. Em condições naturais, possui baixa massa específica aparente seca e baixa capacidade de suporte. - GRUPO LG’ - os integrantes deste grupo são as argilas e as argilas arenosas. Quando possuem porcentagem relativamente elevada de grãos de areia podem apresentar propriedades similares às do solo do grupo LA’, possuindo, entretanto, menores módulos de resiliência, maior plasticidade, menor massa específica aparente seca e maior umidade ótima para a mesma energia de compactação.. 2.2.3 Classificação MCT Através do Método Expedito das Pastilhas A primeira tentativa feita para uma identificação expedita da classificação MCT foi proposta por Nogami e Cozzolino (1985) e aplicada por Fortes (1990) que apresentou um novo procedimento que permite classificar os solos identificados segundo grupos da Classificação MCT, porém ainda limitado a solos de granulação fina. Posteriormente Nogami e Villibor (1991) verificaram que a obtenção expedita da classe MCT pode ser feita com maior simplicidade, obtendo-se empiricamente os valores dos parâmetros e índice de classificação MCT pela consideração da contração, consistência e inchamento de corpos de prova moldados em anéis de 20 mm de diâmetro. Este ensaio subminiatura, segundo Nogami e Villibor (1995), possuem o seguinte procedimento:.

(36) 20. 1. moldagem: a fração que passa na peneira de 0,42 mm de abertura é umedecida e intensamente espatulada até uma consistência determinada, fixada pela plasticidade ou pelo uso de penetrômetro portátil e assim são moldadas as pastilhas; 2. contração: as pastilhas moldadas são postas a secar em estufa a 60º C (sessenta graus Celsius). A contração é medida diretamente por diferença entre o diâmetro do anel e o diâmetro da pastilha seca; 3. efeitos de reabsorção da água: os anéis contendo os corpos de prova são colocados sobre papel permeável saturado, por sua vez colocado sobre uma placa porosa com livre suprimento d’água. Ao absorver a água, observam-se fenômenos como inchamento, trincamento e amolecimento. O amolecimento é medido considerando-se a consistência da pastilha, avaliada pela penetração de uma agulha padronizada com massa de 10 g (dez gramas) e diâmetro de 1,3 mm; 4. o grupo MCT é determinado de acordo com o Quadro A.1 (anexo A), através dos valores de contração e consistência. De acordo com Godoy e Nogami (1997), o ensaio expedito das pastilhas permite observar dez características dos solos analisados: contração diametral, expansão, penetração e demais propriedades: granulometria, umidade, consistência, tempo de ascensão, trincas, resistência ao esmagamento e coesão em água. Nogami e Villibor (1995) observam que, das dez características observadas, somente duas são necessárias para classificação preliminar MCT de solos (Quadro A.1, anexo A), a contração diametral por secagem das pastilhas de solo e a penetração de uma agulha padronizada após reabsorção d’água. A contração está relacionada com o coeficiente c’ e a penetração com o índice e’ da Metodologia MCT (Nogami e Villibor, 1991). Godoy e Bernucci (2000) desenvolveram uma nova proposição adaptada para o Método das Pastilhas, através da moldagem de duas pastilhas por amostra em anéis de aço inoxidável de 35 mm de diâmetro interno por 10 mm de altura. Após a.

(37) 21. moldagem, secagem em estufa e saturação em pedra porosa por 2 horas e 30 minutos, avalia-se a expansão, e determina-se a resistência à penetração e a quantidade de água reabsorvida pela amostra da seguinte maneira: - a expansão diametral é avaliada através de um paquímetro; - a resistência à penetração é medida da profundidade penetrada de cones com 60º e 10, 30 e 60 gramas sucessivamente; - a reabsorção de água é determinada pesando a pastilha. Após o ensaio, analisa-se o resultado, diferenciando-se as classes de solos pelas seguintes características do solo laterítico em oposição ao não-laterítico: expansão diametral baixa até 10%, a resistência à penetração é elevada, com penetrações até no máximo 6 mm com cone de 30 gramas e quantidade de água reabsorvida pela amostra é pequena, pois a perda de umidade é parcialmente irreversível. No que se refere aos solos com comportamento intermediário entre as classes laterítico e não-laterítico, a tendência é de se criar uma terceira classe designada de Solos Transicionais, como havia sugerido Vertamatti (1988).. 2.3 CLASSIFICAÇÃO HRB O sistema de classificação do HRB (Highway Research Board) reúne os solos em grupos e subgrupos, em função da sua granulometria e plasticidade. Os “solos granulares” compreendem os grupos A - 1, A -2 e A - 3 e, os “solos finos”, os grupos A - 4, A -5, A - 6 e A - 7, três dos quais divididos em subgrupos. No Quadro 1, são indicados os tipos de material, sua identificação e classificação como subleito..

(38) 22. CLASSIFICAÇÃO. SOLOS GRANULARES. SOLOS SILTO - ARGILOSOS. GERAL. (P200 < 35%). (P200 > 35%). GRUPOS. A-1. A-3. A-2. A-4. A-5. A-6. A-7. A -1 -. A -1 -. A -2 -. A -2 -. A -2 -. A -2 -. A-7-5. a. b. 4. 5. 6. 7. A-7-6. P10. < 50. -. -. -. -. -. -. -. -. -. -. P40. < 30. < 50. > 50. -. -. -. -. -. -. -. -. P200. < 15. < 25. < 10. < 35. < 35. < 35. < 35. > 35. > 35. > 35. > 35. LL. -. -. -. < 40. > 40. < 40. > 40. < 40. > 40. < 40. > 40. LP. <6. <6. NP. < 10. < 10. > 10. > 10. < 10. < 10. > 10. > 10. 0. 0. 0. 0. 0. <4. <4. <8. < 12. < 16. < 20. Subgrupos. Índice de Grupo (IG). Fragmentos Tipos de material. de pedra,. Areia. Pedregulhos e areias siltosas. pedregulho e. Fina. ou argilosas. Solos siltosos. Solos argilosos. areia Classificação como subleito. Excelente a Bom. Regular a mau. Quadro 1 - Sistema de Classificação do HRB. Notas do Quadro 1: a) P10, P40 e P200 indicam, respectivamente, as porcentagens que passam nas peneiras números 10 (2 mm), 40 (0,42 mm) e 200 (0,074 mm); b) LL (Limite de Liquidez) e IP (Índice de Plasticidade), referem-se à fração passando na peneira 40; c) para o subgrupo A - 7 - 5 : IP ≤ LL - 30 e para o A - 7 - 6 : IP > LL - 30; d) a identificação é feita da esquerda para a direita, razão porque o A - 3 é colocado antes do A - 2, sem que isto signifique superioridade daquele sobre este;.

(39) 23. e) IG = (P200 - 35) x [0,2 + 0,005 (LL - 40)] + 0,01 (P200 - 15) x (IP - 10) ⇓. ⇓. ⇓. ⇓. >0. >0. >0. >0. < 40. < 20. < 40. < 20. 2.4 SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS (USC) O Sistema Unificado de Classificação (USC - Unefield Classifiction System), oriundo do A.C. (Airfield Classifiction System), foi idealizado por A. Casagrande, onde os solos são classificados em três grupos: grossos, finos e turfas. Os solos são designados por: a) pedregulhos ou solos pedregulhosos: GW, GC, GP e GM, e; b) areias ou solos arenosos: SW, SC, SP e SM. As letras representam as iniciais das palavras inglesas: - G - de gravel (pedregulho); - S - de sand (areia); - C - de clay (argila); - W - de well graded (bem graduado); - P - de poorly graded (mal graduado), e; - M - da palavra sueca mo, refere-se a silte. Ainda, as letras “O”, “L” e, “H”, refere-se à compressibilidade e significam: - O - de organic (orgânico); - L - de low (baixa), e; - H - de high (alta)..

(40) 24. Os solos do grupo das turfas representam-se pelo símbolo Pt de peat (turfa). A Quadro 2, apresenta o resumo do Sistema Unificado de Classificação. CLASSIFICAÇÃO GERAL. TIPOS PRINCIPAIS. SOLOS GROSSOS. Pedregulhos ou solos. (Menos que 50% passando na. pedregulhosos. P200). Areias ou solos arenosos. SIMBOLOS GW, GP, GM e GC SW, Sp, SM e SC Baixa compressibilidade (LL < 50). SOLOS FINOS (Mais que 50% passando na P200). Siltosos ou argilosos. ML, CL e OL Alta compressibilidade (LL > 50) MH, CH e OH. SOLOS ALTAMENTE ORGÂNICOS. Turfas. Pt. Quadro 2 - Sistema de Classificação do USC.. 2.5 MAPEAMENTO GEOTÉCNICO. 2.5.1 Introdução ao Mapeamento Geotécnico Mapa Geotécnico, segundo a UNESCO5 (1970), é um tipo de mapa geológico que representa todos os componentes de um componente geológico de significância para o planejamento do solo e para projetos, construções e manutenções quando aplicados à engenharia civil e de minas. Diversos países como França, Estados Unidos, Inglaterra, Espanha e Austrália desenvolvem trabalhos de mapeamento geológico-geotécnicos voltados para a engenharia civil.. 5. UNESCO - United Nations for Education, Science and Culture Organization..

(41) 25. No Brasil, vários trabalhos de mapeamento geológico-geotécnicos já foram realizados. No sul do Brasil, os mapeamentos geotécnicos apresentam resultados geomecânicos das unidades geotécnicas. Neste trabalho utiliza-se a metodologia de mapeamento geotécnico visando aplicação em obras de engenharia proposta por Davison Dias (1995) e aplicada por Abitante (1997).. 2.5.2 Importância do Mapeamento Geotécnico É extremamente importante e necessário o conhecimento das características dos terrenos frente à ocupação acelerada visando otimizar economicamente e de forma segura o uso racional do solo. O planejador deve ter conhecimento do potencial ou problemas do solo e do subsolo nas obras de engenharia. A cartografia geotécnica define métodos nos quais procura enquadrar unidades territoriais homogêneas formulando orientações técnicas para a ocupação e uso destas unidades. Para esta definição de unidades homogêneas, é necessário o conhecimento geotécnico do subsolo brasileiro com seus múltiplos universos. De acordo com Nogami e Villibor (1995), as diretrizes gerais para a elaboração de mapas geotécnicos têm seguido as publicações da IAEG6 (1979), mas apresentam sérias dificuldades nas regiões tropicais úmidas em que as diretrizes referidas ficam sujeitas a várias restrições decorrentes das peculiaridades dos solos e do ambiente tropical em que os mesmos são encontrados e utilizados. Devido à diversificação dos solos brasileiros, somente mapas geológicos e pedológicos não são suficientes para estimar o comportamento geotécnico dos tipos de solos, neste caso, mapas geotécnicos facilitam o conhecimento a priori do material a ser utilizado.. 2.5.3 Definição de Mapeamento Geotécnico Santos (1990), define mapa geotécnico como um “documento complexo que integra um certo número de dados do solo e subsolo de uma região, sintetizando-os e interpretando-os, prevendo possíveis respostas à intervenção humana, pois o meio físico, além de suas potencialidades, também tem suas limitações de uso”. 6. IAEG - Intenatinal Association of Engeneering Geology..

(42) 26. Os mapas podem orientar os técnicos nas obras de engenharia, principalmente na construção de estradas, barragens de pequeno porte e projetos de linhas subterrâneas de transmissão de energia elétrica.. 2.5.4 Representação Gráfica de um Mapa Geotécnico O mapa geotécnico deve dar ao usuário uma visão de conjunto dos fenômenos que atuam na área, de maneira clara e dinâmica, através do uso de simbologia adequada e legenda unificada descritiva perfeitamente lúcida.. 2.6 METODOLOGIA DAVISON DIAS Os mapeamentos geotécnicos, em geral, não apresentam propriedades de comportamento dos solos. Esta tradição foi importada dos atuais mapeamentos realizados na Europa ou Estados Unidos, isto é, de países situados em zonas não tropicais, cujo comportamento geotécnico já está bem posicionado, pois nestas regiões apenas um estudo qualitativo ou a partir de sistemas de classificação baseados em índice de plasticidade e análise granulométrica pode fornecer estimativas genéricas de comportamento destes solos. Os sistemas de classificação tradicionais usados na engenharia geotécnica, como o Sistema Unificado de Classificação (USC), são específicos para um estudo pontual de ocorrência e profundidade, não considerando os horizontes com suas gêneses específicas. Entretanto, considera-se importante a delimitação mais específica dos horizontes de solos considerando a adição dos conhecimentos de pedologia para os horizontes superficiais e de geologia, para os horizontes menos evoluídos. O Brasil apresenta mais que 80% (oitenta por cento) do seu território coberto por solos tropicais e subtropicais com comportamento particular diferindo em muitos aspectos dos tradicionais solos estudados nas referências bibliográficas de geotecnia. Vários tipos de rochas são encontrados no Brasil, e através da ação dos processos geológicos e pedogenéticos são formados os perfis de solos. Davison Dias (1995) afirma que a.