COMUNICAÇÃO TÉCNICA ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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Argilas moles: um problema para a engenharia geotécnica

José Maria de Camargo Barros

Palestra apresentada na Semana das Engenharias, 4., 2016, Sorocaba .

A série “Comunicação Técnica” compreende trabalhos elaborados por técnicos do IPT, apresentados em eventos, publicados em revistas especializadas ou quando seu conteúdo apresentar relevância pública. ___________________________________________________________________________________________________

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Argilas Moles: Um problema para a

Engenharia Geotécnica

SOLOS MOLES

•Processo de deposição: fluvial ou marinha.

•Solos sedimentares argilosos, de deposição recente, saturados, com

valores de SPT 4 e coesão não drenada 25kPa

•Encontrados em região litorânea, manguezais, estuários, vales,

várzeas

•Espessura dos depósitos: de 1 a 7 m (aluvião fluvial) ou até 70 m

(solos marinhos).

•Elevada compressibilidade (recalques significativos) e muita baixa

resistência.

•Frequentemente impregnados de húmus cor escura, cheiro

característico.

argila mole Hi

RECALQUES EM ARGILAS MOLES POR CARREGAMENTO APLICADO NA SUPERFÍCIE

aterro

argila mole argila mole argila mole

aterro

Hf

argila mole Hi Hi argila mole

peso da areia empuxo

peso da areia

RECALQUES EM ARGILAS MOLES POR REBAIXAMENTO DO LENÇOL FREÁTICO

peso efetivo: peso areia - empuxo (carga aumenta)

EVOLUÇÃO DOS RECALQUES COM O TEMPO

A camada de argila mole, abaixo do N.A. está “saturada”. Todos os vazios entre

as partículas de argila estão preenchidos de água

O recalque ocorre porque com a aplicação do carregamento parte da

água é expulsa dos vazios.

tempo

recalq

ue

A ocorrência dos recalques não é instantânea; demanda bastante tempo para

ocorrer.

Em razão da muito baixa permeabilidade da argila, o escoamento da água

e também o recalque demanda tempo.

CIDADE DO MÉXICO

•Bombeamento de água do aquífero

subjacente à argila (para consumo)

rebaixou o lençol freático da cidade.

•Velocidade de recalque no centro da cidade:

•de1900 to 1920: 3 cm/ano;

•Década de 50: 26 cm/ano

•Situação atual:

• 2/3 do suprimento de água da cidade provém do aquífero

•10 cm/ ano;

•próximo dos poços mais novos: 30 cm/ ano

•Construída pelos astecas sobre um antigo lago.

•Os espanhóis drenaram o lago e construíram a cidade em seu lugar

(séc. XVI).

•Recalque total nos últimos 100 anos: de 8 a 10 m em algumas

áreas.

•Espessura de até 50m de argila orgânica

CIDADE DO MÉXICO

Palacio de Bellas Artes Basílica de Guadalupe

CIDADE DO MÉXICO

Catedral

CIDADE DO MÉXICO

1911 2010

Recalque= 4m

Amsterdam • Construída num pântano (11 m de

turfa)

• Construções apoiadas em estacas de

madeira (12 a 20 m de comprimento/

10 milhões)

• Causas • Reformas ou adição de um andar

extra provocam desequilibrio de

cargas

• Sótãos das casas: armazenagem de

mercadorias

• Mercadorias içadas da rua (fachada

inclinada).

• Longos períodos de tempo seco -

apodrecimento das estacas.

Amsterdam

Mantêm-se em equilíbrio por

estarem bem unidas.

Casas de canto são as mais

sensíveis.

"Eu economizei um pouco na fundação,

mas ninguém nunca vai saber"

Torre de Pisa

Segundo Burland, J.B.; Jamiolkowski,M. e Viggiani, C.. 2003, Stabilization of the Leaning Tower of Pisa.

Torre de Pisa

Os engenheiros que estabilizaram a torre

Michele Jamiolkowski

John Burland

Carlo Viggiani

Torre de Pisa

Roma – Torre das Milícias Torre Torta de Burano (Itália)

Torre inclinada de Nevyansk – Rússia

Torre da Igreja de Bad Frankenhausen –

Alemanha

Outras torres inclinadas

Roma – Torre das Milícias Torre Torta de Burano (Itália)

Torre inclinada de Nevyansk – Rússia

Huqiu Tower – China

Torre de Suurhusen, Alemanha Huqiu Tower – China

Torre inclinada de Bedum – Holanda Torres de Bolonha

Outras torres inclinadas

24/11/2016

Comparação entre torres inclinadas

24/11/2016

O caso de

Santos

O CASO DE SANTOS

O CASO DE SANTOS

Dois ciclos de sedimentação no Quaternário:

•Pleistoceno (120mil anos) – argilas transicionais (AT). Há 15 mil anos (última

glaciação), o N.M. abaixou 130m, com intenso processo erosivo.

•Holoceno (6 mil anos) – Sedimentos Flúvio Lagunares e de Baías (SFL)

Argilas moles

entre 10 até 30

m de espessura

24/11/2016

Perfil

típico

Prof. (m) Solo Propriedades

10

Areia fina

25

Argila marinha mole, sedimento quaternário

NSPT = 0 ~ 3 WL = 85 ~100 PI = 50 ~65 GS = 2,66 kN/m

3

CV = 2 ~ 6 x 10-3

cm2/s

C= 3 ~ 6 %

30 Areia fina

40

Argila marinha mole sobreadensada

52

Areia fina

Solo residual

O CASO DE SANTOS

• De 1946 a 1975:

• Inviável técnica e economicamente a execução de fundações

profundas. (estacas pré-moldadas de concreto até 14m, estacas

Franki, tubulões até 14m)

• construção de algumas centenas de edifícios de grande porte em

fundações diretas apoiadas entre 1,50 e 3 m de profundidade (topo

rochoso encontrado somente acima dos 50 m de profundidade).

• Na década de 60, acentuou-se o crescimento imobiliário. Mesmo

quanto se contou com recursos técnicos para a execução de

estacas com profundidades superiores a 30m, os empreendedores

imobiliários julgavam seu uso inviável economicamente.

• Recalques eram entre 40 cm a 1,20m

• Em 1952, já se tinha pleno conhecimento dos problemas.

Recomendava-se no máximo 10 pavimentos mas face as pressões

do mercado imobiliário o número foi levado para 18.

• Surgimento dos desaprumos: • construção simultânea de edificios vizinhos

• construção de um edificio ao lado de outro mais antigo

• Forma da área carregada (T ou L eram as mais problemáticas)

• Blocos com edificios com diferentes alturas

24/11/2016

Por que os edifícios se inclinaram?

Caso dos Edifícios em Santos

24/11/2016

Sem problemas quando o edifício A estava só...

Argila marinha

A

Caso dos Edifícios em Santos

24/11/2016

B construído quase junto com A, ou logo após A.

A B

Caso dos Edifícios em Santos

24/11/2016

Concentração de bulbo de tensões no meio.

Caso dos Edifícios em Santos

24/11/2016

B construído muito tempo depois do A.

A B

Caso dos Edifícios em Santos

24/11/2016

Recalque maior do lado menos adensado,

menos resistente.

Caso dos Edifícios em Santos

24/11/2016

A e B construídos juntos, algum tempo depois C.

A C B

Caso dos Edifícios em Santos

24/11/2016

Acréscimo das tensões induzidas pelo edifício C.

C

Caso dos Edifícios em Santos

24/11/2016

A e B construídos juntos, C já existia.

A C B

Caso dos Edifícios em Santos

24/11/2016

Recalque maior no lado menos adensado.

C

Caso dos Edifícios em Santos

Edifício Excelsior Edifício Núncio Malzoni

Camada indeslocável

Camada areia

Superfície do terreno

12

Camada de argila marinha

mole

Em 1986

Prédios com

mais de 12

andares só com

fundação

profunda

Caso dos Edifícios em Santos

.

• 17 andares

• Inclinação: 2,10 m de diferença entre

a sua base e o topo.

• Primeiros sinais de recalques: 1967

• Primeira tentativa de estabilização:

1978 (estacas raiz no lado mais

adensado), que impediram recalques

por cerca de três meses. Porém, após

esse período, as inclinações voltaram.

Caso do Edifício Núncio Malzoni

350

300

250

200

150

100

50

0

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

Tempo (dias)

PR-A1

PR-A2

Medidas de recalques - Condomínio Núncio Malzoni

Caso do Edifício Núncio Malzoni

.

• 1995: laudo do IPT aponta gravidade do problema.

• Segurança comprometida se a inclinação atingisse 2,2m.

• De 1998 a 2001:

• Implantação oito estacões em cada lado do edifício, com diâmetros entre

1,00 m e 1,40 m. Estacas com comprimento de 57 m em média.

• Execução de oito vigas de transição para receber os esforços dos pilares e

transmitir às novas fundações.

• Instalação de14 macacos hidráulicos entre as vigas de transição e os

blocos das novas fundações, que sustentaram todo o peso do prédio e

proporcionaram o levantamento do lado mais adensado do edifício e seu

posterior reaprumo. O macaqueamento durou quase três meses .

• Levantamento de 45 cm na fachada lateral esquerda e 25 cm na fachada

posterior, pois o prédio também havia inclinado para trás.

Caso do Edifício Núncio Malzoni

Carlos Eduardo Maffei

COMPARAÇÃO

do EDIFÍCIO MALZONI

COM A

TORRE DE PISA

Edificação Torre de Pisa Ed. Núncio Malzoni Bloco A

Construção 9/8/1153 1967

Andares 8 17

Altura 58,5 m 57 m

Peso da estrutura 14,5 t 6,3 t

Inclinação

5,5 graus

2,2 graus

Desalinhamento

4,5 m

2,1 m

Aumento médio do desaprumo

1,2 mm ao ano

1,3 mm ao mês

Diferença entre recalques

1,89 m 0,45 m

Custo da recuperação US$ 25 milhões R$ 1,5 milhão

Recuperação 1997-2001 1995-2000