AVALIAÇÃO DO POTÊNCIAL DE COLAPSO DO SOLO DE BARBALHA ANÁLISE DA ERODIBILIDADE DO SOLO DE UMA ENCOSTA DA CIDADE DE JARDIM-CE POR MEIO

Caderno de Experiências AVALIAÇÃO DO POTÊNCIAL DE COLAPSO DO SOLO DE BARBALHA.

Laís Chaves Guilherme Engenharia Civil/UFCA laiscg.eng@gmail.com

Ana Patrícia Nunes Bandeira Professora/UFCA anabandeira@cariri.ufc.br

Francisco Hiago Vieira Grangeiro Engenharia Civil/UFCA hiagograngeiro@hotmail.com

1 Introdução

O conhecimento do solo no qual se pretende apoiar uma edificação é indispensável no planejamento construtivo, pois uma obra assentada sobre solos problemáticos traz prejuízos econômicos devido à necessidade de reforços e reparos. Como exemplo destes solos tem-se os solos colapsíveis que, em sua movimentação, são capazes de gerar trincas, fissuras, desabamentos, e também interferir na infraestrutura (rede de água e esgoto, elétrica, sistema viário, etc.). Obras de pequeno porte relacionadas ao baixo custo, quando executadas em solos com características colapsíveis podem ter sua relação de custo benefício alteradas negativamente, onde muitas vezes são necessários reforços de fundação podendo vir a tornar a obra economicamente inviável. Para evitar despesas adicionais geradas pela construção em áreas de solos problemáticos faz-se necessária uma a realização de uma investigação geotécnica específica para o problema, de forma a prever o comportamento do solo e realizar um projeto adequado para a situação. O presente artigo tem como objetivo avaliar o potencial de colapso do solo do município de Barbalha pertencente à região metropolitana do Cariri, neste município a expansão imobiliária também tem crescido nos últimos anos onde algumas obras construídas recentemente vêm representando patologias na edificação o que pode ser indício da presença de solos problemáticos em suas fundações.

2 Fundamentação Teórica

O conhecimento do solo no qual se pretende apoiar uma edificação é indispensável no planejamento construtivo, pois uma obra assentada sobre solos problemáticos traz prejuízos econômicos devido à necessidade de reforços e reparos. Como exemplo destes solos tem-se os solos colapsíveis que, em sua movimentação, são capazes de gerar trincas, fissuras, desabamentos, e também interferir na infraestrutura (rede de água e esgoto, elétrica, sistema viário, etc.). Obras de pequeno porte relacionadas ao baixo custo, quando executadas em solos com características colapsíveis podem ter sua relação de custo benefício alteradas negativamente, onde muitas vezes são necessários reforços de fundação podendo vir a tornar a obra economicamente inviável. Para evitar despesas adicionais geradas pela construção em áreas de solos problemáticos faz-se necessária uma a realização de uma investigação geotécnica específica para o problema, de forma a prever o comportamento do solo e realizar um projeto adequado para a situação. O presente artigo tem como objetivo avaliar o potencial de colapso do solo do município de Barbalha pertencente à região metropolitana do Cariri, neste município a expansão imobiliária também tem crescido nos últimos anos onde algumas obras construídas recentemente vêm representando patologias na edificação o que pode ser indício da presença de solos problemáticos em suas fundações. Sousa Neto (2004), em sua tese de doutorado, relata que o colapso é o termo utilizado para os recalques adicionais de uma fundação devido ao umedecimento de um solo não saturado, normalmente sem aumento nas tensões aplicadas (JENNINGS e KNIGHT, 1975). Os solos não saturados sujeitos a este fenômeno são, normalmente, denominados de “Solos colapsíveis”. Uma das formas de análise que pode ser usada para avaliação do colapso é o modelo de Terzaghi que explica o processo de modificação do volume dos solos na presença de umidade e tensão, baseandose nesse conhecimento, Caputo(1996) conclui que solos com características arenosas tem um potencial de realizar essa variação de volume de forma mais rápida, ou seja, solos arenosos tem maior potencial colapsível.(O que não extenua as argilas de terem um caráter colapsível como é o caso das argilas porosas de Brasília). Segundo Sousa Neto (2004) solos colapsíveis são comuns em áreas com grandes períodos de seca, compatível com países tropicais, possuindo uma estrutura aberta com altos índices de vazios frequentemente referidos a grãos redondos, unidos por algum material de ligação ou força a qual é susceptível de ser removida ou reduzida por adição de água (BARDEN et al., 1973; POPESCU, 1986). O mecanismo de colapso consiste em um rearranjo brusco na estrutura com consequente redução de volume, a presença de umidade provoca uma espécie de “lubrificação” entre as partículas

permitindo com que as mesmas desloquem-se para espaços vazios, Oliveira (2010). O processo de avaliação do colapso consiste em definir o potencial e classifica-lo de acordo com um autor específico. Sousa neto (2004) cita ABELEV (1948) citado por LUTENEGGER e SABER (1988) e ROGERS et al.(1994) define “coeficiente de colapso estrutural” como sendo: Onde: ∆e = variação do índice de vazios devido à inundação sob uma tensão específica, ei = índice de vazios, antes da inundação, correspondente à tensão de inundação, de 300 kPa. Baseado neste índice, ABELEV (1948) classifica como solos colapsíveis todo aquele que apresente i > 2%. LUTENEGGER e SABER (1988) classificam os danos em uma obra de leve a alto, a depender o valor de i. Esta proposta encontra-se resumida na Tabela I. VARGAS (1978) considera colapsível todo solo que apresente i > 2%, porém para uma tensão de inundação qualquer, o que é um critério mais sensato, uma vez que muitos solos colapsíveis apresentam valores de i superiores a este limite para tensões inferiores a 300 kPa.

Tabela I. Classificação da colapsibilidade em obras de engenharia

i (%) GRAVIDADE DOS PROBLEMAS

2 Leve 6 Moderado 10 Grave

Fonte: LUTENEGGER e SABER, 1988.

3 Procedimentos Metodológicos

A Cadeia pública do município de Barbalha foi construída onde antes funcionava na Casa de Câmara e Cadeia (Palácio 3 de Outubro), prédio bastante antigo, cuja construção remonta à grande seca de 1877. Após anos de funcionamento, em 2004 parte da edificação veio a ruir devido a ocorrência de fortes chuvas no município. Em 2008 a Cadeia foi reinaugurada, no entanto parte da nova edificação vem apresentando avarias como rachaduras e pequenas fissuras dando indícios de estar com suas fundações assentadas em solos problemáticos. Diante desta situação foi estudado o solo das proximidades da Cadeia com objetivo de entender o comportamento do material. Figura 1: Cadeia Pública de Barbalha Fonte: http://fmguarany.com Figura 2: Localização da Cadeia Pública de Barbalha as.

Fonte: GOOGLE, Programa Google Earth, 2014 Figura 3: Fissuras encontradas na Cadeia após a reinauguração

Para a realização deste trabalho foi adotado uma campanha de investigação geotécnica de campo e laboratório. Através da investigação de campo foram retiradas amostras indeformadas e deformadas, em acordo com a NBR9604.

Caderno de Experiências Através da investigação de laboratório, realizou-se ensaios básicos de caracterização do solo: granulometria (NBR 7181/1984) por peneiramento e sedimentação; densidade das partículas/massa especifica (NBR 6508/1984b); Limites de Liquidez (NBR 6459/1984c) e Limite de Plasticidade (NBR 7180/1984d). Também foram realizados ensaios especiais de laboratório para o conhecimento do potencial de colapso do solo, através do ensaio edométrico simples com amostras inundadas sobre tensões de 50 e 100kPa. As tensões escolhidas para a inundação da análise de colapso foram baseadas nos níveis de tensões que são provocados pelas cargas advindas da obra (Cadeia Pública), para que se observe o comportamento do solo de fundação perante as mesmas.

4 Resultados e Discussão

Os resultados da caracterização geotécnica revelaram uma predominância de solo de textura arenosa(63%), sendo 44% de areia média e 17% de areia fina. Os ensaios de sedimentação foram realizados com e sem defloculante, no ensaio com defloculante como determina a norma o percentual de silte foi de 18% e o de argila 18%, já no ensaio sem defloculante as frações de silte e argila apresentaram 18 e 4 por cento, respectivamente. A variação da fração de argila obtida pelos ensaios de sedimentação com e sem defloculante, revela que na natureza essa parcela de solo fino se apresenta em forma de grumos com diâmetros superiores a sua classe se comportando como solo de textura granular(areia). A figura 4 apresenta a curva granulométrica do solo, com ensaios de sedimentação realizados com e sem defloculante. O Limite de Liquidez e o Limite de Plasticidade foram de 29,6 e 22,1 respectivamento correspondendo a um IP de 7,5%. Através desses resultados foi possível classificar o solo pelo Sistema Unificado (USCS) como SM (areia siltosa), essa característica do solo dá indícios de comportamento colapsível.

Figura 4: Curva Granulométrica

Com relação aos ensaios edométrico simples, as figuras de 5 a 8 apresentam os resultados. As figuras 5 e 6 apresentam as curvas tensão vertical x deformação volumétrica e tensão vertical x índice de vazios respectivamente, para a amostra inundada na tensão de 50 kPa; já as figuras 7 e 8 apresentam as curvas tensão vertical x deformação volumétrica e tensão vertical x índice de vazios, para a amostra inundada na tensão de 100 kPa. A amostra que foi inundada na tensão de 50 kPa

apresentou um potencial de colapso 7,4% já a amostra inundada na tensão de 100 kPa apresentou um potencial de colapso de 13,3%. Esses resultados permitem classificar o solo, com base em Vargas (1978) como solo colapsível.

Figura 5. Gráfico: Tensão Vertical x Deformação Volumétrica. - Tensão de inundação 50 kPa

Figura 6.Gráfico: Tensão Vertical x Índice de Vazios. Tensão de inundação 50 kPa

Figura 7. Gráfico Tensão Vertical x Deformação Volumétrica. Tensão de inundação 100 kPa Figura 8.Gráfico Tensão Vertical x Índece de Vazios. Tensão de inundação 100 kPa

Considerações Finais

Através desse estudo concluí-se que as características colapsíveis do solo da região de Barbalha pode ser uma das prováveis causas das patologias observadas nas edificação da Cadeia Pública da cidade. Diante deste estudo recomendase a avaliação do potencial de colapso para outras obras a serem projetadas para a região, tendo em vista que ações antecipadas e previsão de riscos podem ser palavras chaves para uma construção eficaz. Para a continuidade deste estudo recomenda-se avaliar o potencial de colapso do solo para outros níveis de tensões, assim como realizar ensaios edométrico duplo para um conhecimento mais amplo, também é importante conhecer a capacidade de carga e a tensão admissível do solo de fundação para o entendimento das causas dos possíveis recalques.

Referências

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS

TÉCNICAS. NBR 7181: análise granulométrica.

Rio de Janeiro, 1984a.' ______. NBR 6508: massa específica dos grãos.

Rio de Janeiro, 1984b. ______. NBR 6459: Limite de Liquidez. Rio de

Janeiro, 1984c.

______. NBR 7180: limite de plasticidade. Rio de

Janeiro, 1984d.

Caderno de Experiências ______. NBR 6457: amostras de solo –preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização. Rio de Janeiro, 1986e. GOOGLE, Programa Google Earth, 2014. SOUZA NETO, João Barbosa . Comportamento

de um solo colapsível avaliado a partir de ensaios de laboratório e campo, e previsão de recalques devidos à

inundação (colapso). 2004. Tese – COPPE,

Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de

Janeiro, 2004. CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos Solos e suas aplicações: Fundamentos. Rio de

Janeiro: LTC, 1996. OLIVEIRA, Luíz Marcelo. Acidentes Geológicos urbanos.Curitiba: Ltda,2010.