Upload
dinhnga
View
218
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Dr. Arsenio Negro Jr.
21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Vice Presidente ABMS: Associação Brasileira de Mecânica dos Solos e Engenharia GeotécnicaDiretor da Bureau de Projetos e Consultoria Ltda
Conteúdo
1. Solo muito mole
2. Micro-Túneis
3. Dirigibilidade de Micro-tuneladoras
4. Controle da Dirigibilidade
5. Escolha do Processo
6. Comentários Finais
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
1. Solo muito mole (Capital e Litoral)
- Argila e Siltes Orgânicos Moles: Gênese e
Ocorrência
- Características Geotécnicas
- Índices Físicos
- Resistência e Deformabilidade
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Cidade de São Paulo
Geomorfologia do Atlântico Sul e Elementos Tectônicos Principais
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Cidade de São Paulo
Seção Tranversal NW-SE
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Cidade de São Paulo - Aluviões Quartenários• Sedimentos Fluviais depositados nas várzeas
de rios e córregos
• Rios: Tietê, Pinheiros e Tamanduateí
• Formado por camadas de argilas orgânicasmoles e areias finas argilosas
• Formação em regime fluvial em processo de:
• meandragem ou;
• inundação de várzea
• Devido a heterogeneidade, classificou-se o solos pela cor:
• Aluviões Orgânicos Pretos
• Aluviões Orgânicos Cinza-escuros
• Aluviões Amarelos
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Cidade de São Paulo
Parâmetros de Granulometria e Resistência ao Cisalhamento:
Fonte: Negro, A., Ferreira, A. A., Alonso, U. R. e Luz, P. A. C. (1992). Solos da Cidade de São Paulo,
Editores, ABMS - NRSP, pág. 166.Capítulo 5 – Resistência e Deformabilidade, por Massad,F.
AluviãoNúmero
de amostras
S (%)
% de Parâmetros de Resistência
Arg. Silte Areia c (kPa) φ a c’ (kPa) φ’ a
Orgânico preto 9 90 a 100
17 a 52 11 a 34 21 a
70 4,5 14 5,0 15
Orgânico cinza escuro 4 97 a
10024 a 32 10 a 30 38 a
66 8,0 17 8,0 20
Amarelo 4 98 a 100 34 18 a 24 35 a
48 6,5 20 5,0 28
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Cidade de São Paulo
Índices Físicos:
- LL – 30% a 105%
- IP – 10% a 35%
- Teor de Umidade – 31 a 158%
- Densidade Natural – 13 a 18 kN/m³
- Grau de Saturação – 64 a 100%
- Índice de Vazios – 0,95 a 3,8
- RSA – 1 a 9
Baixada Santista
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Modelo da evolução geológica
(Modificado de Martin & Suguio)
- 1º Estágio:
- Mar atinge o sopé da Serra do Mar,
durante o máximo da Transgressão
Cananéia
- Deposição das argilas transicionais
(AT) e areias transgressivas
- Formação Cananéia
Baixada Santista
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Modelo da evolução geológica
(Modificado de Martin & Suguio)
- 2º Estágio:
- Fase regressiva
- Deposição de cristas praiais (bolsões
de areia) no topo dos depósitos
arenosos da Formação Cananéia
Baixada Santista
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Modelo da evolução geológica
(Modificado de Martin & Suguio)
- 3º Estágio:
- Nível do mar sofre regressão,
ficando abaixo do nível atual
- Os rios da planície costeira
erodem profundamente os
depósitos da Formação Cananéia
Baixada Santista
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Modelo da evolução geológica
(Modificado de Martin & Suguio)
- 4º Estágio:
- Último evento transgressivo o nível
do mar subiu rapidamente,
ultrapassando o nível atual
- Mar invade as áreas rebaixadas pela
erosão, formando extenso sistema
lagunar, favorecendo a deposição de
sedimentos areno-argilosos ricos em
matéria orgânica (SFL)
Baixada Santista
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Modelo da evolução geológica
(Modificado de Martin & Suguio)
- 5º Estágio:
- Retorno do nível marinho para o
atual
- Exposição das cristas praiais
arenosas holocênicas
- Formação de pântanos nas
depressões em zonas baixas
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Baixada Santista
AT – Argilas Transicionais: 1º camada e sobre-adensadasSFL – Sedimentos Flúvio-Lagunares e de Baías: Levemente sobre-adensadas
(solos moles)Mangues ou Aluviões Recentes – Sedimentação marinha atual (solos moles)
Granulometria e Plasticidade
Fonte: Negro, A., Ferreira, A. A., Alonso, U. R. e Luz, P. A. C. (1994). Solos do Litoral de São Paulo,
Editores, ABMS - NRSP, pág. 113.Capítulo 4 – Propriedades dos Sedimentos Marinhos, por Massad,F.
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Baixada Santista
Fonte: Negro, A., Ferreira, A. A., Alonso, U. R. e Luz, P. A. C. (1994). Solos do Litoral de São Paulo,
Editores, ABMS - NRSP, pág. 103.Capítulo 4 – Propriedades dos Sedimentos Marinhos, por Massad,F.
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
2. Micro-Túneis
- Classificação
- Pipe Jacking
- Perfuração Direcional
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Micro-Túneis
Caracterização: Não tripulado
- Menores Diâmetros
- Escavação mecanizada :- Escarificação - Desagregação mecânica - Desagragação hidráulica
- Sem escavação:- Cravação do Revestimento (Pequeno Diâmetro
e Levantamento)
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Sistema de Perfuração Direcional
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
3. Dirigibilidade de Micro-Tuneladoras
- Perfuração Direcional
- Pipe Jacking
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Dirigibilidade
- Dificuldade em solos moles para se conseguir manter a trajetória planejada
- A Dirigibilidade depende fundamentalmente de dois fatores:
1. Esforços Solicitantes
2. Esforços Resistentes
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Dirigibilidade
- Solicitação = f( γt – γs)
A) Se (γt – γs) = 0; fácil controle dadireção para qualquer solo
B) Se (γt – γs) > 0; micro-tuneladora pode afundar
C) Se (γt – γs) < 0; micro-tuneladora pode subir
γs
γt
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Dirigibilidade
- Se (γt – γs) > 0 e a resistência do solo for baixa, existe a tendência da microtuneladora afundar
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Dirigibilidade
- Se (γt – γs) < 0 e a resistência do solo for baixa, existe a tendência do micro túnel subir
0.285Comparar
com a resistência
do solo
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
4. Controle da Dirigibilidade
- Redução do esforço solicitante:
- Redução do peso da micro-tuneladora
- Redistribuição de carga da micro-tuneladora
- Aumento da resistência não drenada do solo:
- Aumento da sucção
- Tratamento do solo
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Redução do esforço - Pipe Jacking
- Dirigibilidade em solos dependem da capacidade de cargado solo e da rigidez do revestimento
- Em solo mole, o aumento da resistência não drenada se dá:1. Por aumento da succção resultando do alívio de tensões
na escavação2. Execução rápida (para não dissipar a pressão neutra
negativa)
- Para maiores tempos de execução, ocorre dissipação dapressão neutra
- Enrijecimento através da fixação das juntas tranversais
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Redistribuição de carga em Pipe Jacking
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
4. Tratamentos
- Estaca escavada
- CCP
- JGV
- StabTec
- Contínuo x Descontinuo (Ilhas)
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Estaca Escavada
- Execução por escavação mecânica
- Origem com uso de lama bentonítica
- Revestimento parcial ou total
- Tipos principais: 1. Trado mecânico2. Strauss3. Hélice Contínua4. Estacão
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
CCP - “Cement Churning Pile”
- Execução de colunas solo melhorado commistura de aglutinante “in situ”
- Execução de pré-furo no trecho inicial, quandoem camada dura
- Após atingir a cota necessária de perfuração, inicia-se o processo de injeção da calda
- Economia no consumo do aglomerante durantea fase de injeção, pois se consegue tratar osolo em uma altura pré-estipulada ao longo da profundidade
- Diâmetros usuais: 0,4m a 1,0m
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
JGV - “Jet Grouting Vertical”
- Equipamentos e procedimentospraticamente idênticos aos descritos para o CCP
- Unidade compressora de ar,hastes de perfuração e injeçãode paredes duplas
- Permite a obtenção de colunas de diâmetros superiores àqueles do processo CCP
- Diâmetros usuais: 0,8m a 2,0m
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
StabTec - “Mix in Place”- Tecnologia nova no Brasil: custo de
mobilização x volume
- Mistura mecânica e monitorada deaglomerantes em pó com solos moles
- Solos Saturados
- Submerso
- Dimensões em plantas do mixer: 0,80 x 1,60m
- Não remove materiais duros: pavimento, piso e solos médios
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
StabTec - “Mix in Place”
Unidade compressora + Aglutinante
Adaptação Escavadeira usual
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Exemplo – Estaca Escavada
90
Ø3090
425
500
Ø9,2
300Strauss Ø30cm
75
EstacaEscavada
PerfilPlantaregião tratada
Perfuração
Ø30
90
Perfuração
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Exemplo - CCP80
300
20
Ø9,2
400
80
425
100
Ø50
CCP Ø50cm
2575
Perfil
Perfuração
80
Ø50
20
Planta
região tratada
Perfuração
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Exemplo - JGV14
5
300
15
região tratada
Perfuração
Planta
Ø80
425
500
Ø9,2
145
JG Ø80cm
2575
Perfil
145
Ø80
15Perfuração
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Exemplo - StabTec
Ø9,2
500
80
425
StabTec
PerfilPlanta
Perfuração
80
160 300
80
região tratada Perfuração
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
5. Escolha do Processo
- Análise de Decisão
- Fatores de Escala e Atributos
- Função Utilidade
- Utilidades Ponderadas e Total
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Análise de Decisão
- A tomada de decisão depende, em grande parte, devárias informações que a subsidiam, às quais podem ser associadas incertezas, o que torna difícil executar uma tomada de decisão por meio de uma análise informal e intuitiva.
- Pode-se aperfeiçoar este processo de decisão, efetuando uma análise formal e objetiva.
- Análise de Decisões baseia-se na escolha da alternativade maior “utilidade esperada”
Escolha do método de execução de túnel de grande diâmetro
Fatores de Escala e Atributos
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Groups of Consequences Attributes (xi)
Scaling Weights
Relative Scaling Factor (ki)Comparison
within group
Comparison between groups
A. EconomicalA.1 Direct Cost 0.9 0.6 0.54
A. 2 Induced Damage Cost 0.1 0.6 0.06
B. SocialB.1 Urban Traffic Impact 0.4 0.3 0.12
B.2 Induced Damage Impact 0.6 0.3 0.18
C. EnvironmentalC.1 Neighbourhood Impact 0.9 0.1 0.09
C.2 Generated waste Impact 0.1 0.1 0.01
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Função Utilidade
Groups ofConsequences Attributes (xi) Unit Worst
ValueBest Value
Attribute Utility Function (μi(xi))
Tunnelling Process
1-NATM 2-AIR 3-EPB 4-Slurrv 5-Combined
A. Economical
A. 1 Direct Cost 106
R$/km 70 50 1.0 0.4 0.8 0.6 0.0
A. 2 InducedDamage Cost
107
R$/km 8 2 0.0 0.4 0.8 0.6 1.0
B. Social
B. 1 Urban TrafficImpact
Nodal Points 9 2 0.0 1.0 1.0 0.6 0.8
B. 2 Induced Damage Impact
103
persons day
2,138 100 0.0 0.4 0.8 0.6 1.0
C. Environmental
C. 1 NeighbourhoodImpact Ha 9 2 0.0 0.9 1.0 0.8 0.9
C. 2 Generated waste Impact m3 15,000 0 1.0 1.0 0.9 0.0 0.7
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Utilidades Ponderadas e Total
Groups ofConsequences Attributes (xi)
Scaled Utility Functions
Tuunelling Process
1-NATM 2-AIR 3-EPB 4-Slurry 5-Combined
A. EconomicalA.1 Direct Cost 0.54 0.22 0.43 0.32 0.00
A.2 Induced Damage Cost 0.00 0.02 0.05 0.04 0.06
B. SocialB.1 Urban Traffic Impact 0.00 0.12 0.12 0.07 0.10
B.2 Induced Damage Impact 0.00 0.07 0.14 0.11 0.18
C. EnvironmentalC.1 Neighbourhood Impact 0.00 0.08 0.09 0.07 0.08
C.2 Generated waste Impact 0.01 0.01 0.01 0.00 0.01
Overall Utilities 0.55 0.52 0.84 0.61 0.42
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Escolha do método de tratamento para execução de perfuração direcional
Fatores de Escala e Atributos
Grupos de Consequências Atributos
Escala de PesosFator deEscalas
Relativas (ki)Comparação
dentro do grupo
Comparação entre grupos
A. Econômicos
A. 1 - Custo de mobilização 0.33 0.60 0.204
A. 2 - Custo direto de execução 0.33 0.60 0.198
A. 3 - Falha e Retrabalho 0.34 0.60 0.198
B. SocialB. 1 - Impacto no tráfego local 0.40 0.30 0.120
B. 2 - Duração da obra 0.60 0.30 0.180
C. AmbientalC. 1 - Impacto de vizinhança 0.20 0.10 0.020
C. 2 - Impacto de resíduos não-inertes 0.80 0.10 0.080
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Função Utilidade
Grupos de Consequências Atributos (xi) Unidades Pior
ValorMelhor Valor
Utilidade Atribuída (μi(xi))
StabTec
JG φ60
CCP φ 50
Strauss φ 30
A. Econômicos
A. 1 - Custo de mobilização 103 R$ 45,00 5,00 1,00 0,88 0,88 0,00
A. 2 - Custo direto de execução 103 R$ 250 50 1,00 0,75 0,75 0,00
A. 3 - Falha e Retrabalho 103 R$ 125 25 1,00 0,75 0,75 0,00
B. Social
B. 1 - Impacto no tráfego local Obstrução % 100 50 1,00 0,50 0,50 0,00
B. 2 - Duração da obra Dias 5 3 0,50 0,00 0,00 1,00
C. Ambiental
C. 1 - Impacto de vizinhança Ha 1,5 0,5 1,00 0,00 0,00 0,50
C. 2 - Impacto de resíduos não-inertes m3 2 0,5 0,00 0,33 0,33 1,00
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
Utilidades Ponderadas e Total
Grupos de Consequências Atributos
Utilidades Escaladas
StabTec JG φ 60 CCP φ 50 Strauss φ 30
A. Econômicos
A. 1 - Custo de mobilização 0.204 0.179 0.179 0.000
A. 2 - Custo direto de execução 0.198 0.149 0.149 0.000
A. 3 - Falha e Retrabalho 0.198 0.149 0.149 0.000
B. SocialB. 1 - Impacto no tráfego local 0.120 0.060 0.060 0.000
B. 2 - Duração da obra 0.090 0.000 0.000 0.180
C. AmbientalC. 1 - Impacto de vizinhança 0.020 0.000 0.000 0.010
C. 2 - Impacto de resíduos não-inertes 0.000 0.027 0.027 0.080
Utilidade Conjunta U(x): 0.830 0.562 0.562 0.270
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
1. Solos Muito Mole da Capital são orgânicos e mais siltosos, adensando mais rapidamente do que as argilas orgânicas.
2. Nem todos os solos orgânicos do litoral são muito moles só os SFL e os de mangue.
3. Dirigibilidade de micro-túneis em solo depende da solicitação = (diferença (γt-γs).Vol) e da resistência ao cisalhamento do solo.
Uma Cidade sem valas21 e 22 de Julho de 2010
São Paulo – SP - Brasil
4. Controle da solicitação por redução do peso da tuneladora ou por redistribuindo da carga.
5. Controle da dirigibilidade por aumento da sucção ou por tratamento do solo.
6. Tratamento com a adição de aglutinante no solo, de forma contínua ou descontínua.