RECALQUES DE ATERROS FERROVIÁRIOS: UM ESTUDO DE CASO DO ATERRO PARA AMPLIAÇÃO DAS LINHAS NO PÁTIO DA MRS EM SANTOS

Eduardo Talles Rodrigues Vaz

Maria Esther Soares Marques, D.Sc.

Instituto Militar de Engenharia Especialização em Transporte Ferroviário de Cargas

RESUMO Desde o início da concessão ferroviária para exploração da antiga malha da RFFSA, outorgada a MRS em setembro de 1996, a solução com material pétreo (rachão) para a execução da infraestrutura ferroviária tem sido a única alternativa utilizada pela MRS para a ampliação da malha, na Baixada Santista. O presente trabalho faz uma análise da solução proposta em um projeto desenvolvido pela MRS para a Ampliação do pátio Santos, com a implantação das novas linhas. No projeto, previu-se a utilização de rachão, tomando como base os estudos geológicos-geotécnicos do solo utilizados como a estratigrafia das sondagens, avaliação das curvas de recalque e sua evolução, visando estruturar um procedimento para a execução de ensaios em solos moles, sob a ótica dos estudos para a MRS. Percebe-se, portanto, que uma questão crucial em projetos sobre solos moles é o planejamento e a execução de uma investigação geotécnica aprimorada, com ensaios de laboratório em complementação a programas de ensaios no campo, pois os resultados dessa investigação influencia diretamente nos custos de manutenção da via. ABSTRACT Since the beginning of the railway concession for exploration of the old mesh of RFFSA, awarded to MRS in September 1996, the solution with petrous material (stonelike material) for the execution of the railway infrastructure has been the only alternative used by MRS for the expansion of the mesh, in Baixada Santista. The present work makes an analysis of the proposed solution in a project developed by MRS for the expansion of the Santos courtyard, with the implantation of the new lines. In the project, it is planned the use of stonelike material, based on the geological and geotechnicals studies of the soil used as the stratigraphy of the polls, evaluation of the decal curves and its evolution, aiming to structure a procedure for the execution of trials on soft soils, under the optics of studies for MRS. It is therefore understood that a crucial issue in projects on soft soils is the planning and implementation of an enhanced geotechnical research , with laboratory testing in complementing field testing programs, because the results of this investigation directly affect the maintenance costs of the pathway.

1. INTRODUÇÃO O presente trabalho tem como principal objetivo relatar um estudo de caso baseado na análise dos estudos geológicos-geotécnicos, os quais foram desenvolvidos detalhadamente em um projeto para a ampliação das linhas da MRS no pátio de Santos, no ano de 2016. Segundo o projeto executivo, os estudos geológico-geotécnicos foram devolvidos sem os ensaios necessários e adequados para caracterização física e mecânica do depósito de solo mole e os parâmetros de comportamento do solo foram adotados a partir de correlações, análise geológica e bibliográfica o que, consequentemente, pode gerar um considerável grau de incerteza quanto à estabilidade e recalques na plataforma. O ciclo de vida de uma ferrovia pode ser dividido em quatro fases: planejamento/viabilidade, projeto, construção e operação com manutenção. Mais de 70% do custo total durante o ciclo de vida da ferrovia são despendidos em manutenção (EBERSÖHN et. al., 1997). As investigações geotécnicas influenciam de maneira decisiva o desenvolvimento do projeto. É o primeiro passo para o entendimento do comportamento da obra, e, se é incompleta,

compromete o projeto e a execução da obra. Depois que a obra já começou a ser executada, ainda é possível remediar problemas geotécnicos causados por falhas nas sondagens ou pela falta de ensaios adequados. Porém, essa correção exige um investimento bastante significativo, conforme verificado em vários projetos utilizando a metodologia FEL (Front- End Loading). A metodologia FEL é aplicada para o desenvolvimento de projetos e demonstra que as grandes oportunidades de agregação de valor no projeto são encontradas durante a fase de desenvolvimento, conforme apresentado na Figura 1.

Figura 1: Fases de projeto (IPA, Independent Project Analysis. Front-End Loading, 2017)

O pátio, atualmente, atende às manobras necessárias aos trens carregados e vazios da MRS e à circulação de trens de outras ferrovias com origem/destino no Porto de Santos, via margem direita e essas atividades geram conflitos no pátio. O projeto executivo para a ampliação do pátio existente, visa a implantação de duas linhas, com interligações nas linhas existentes, sendo a entrevia de 4,55 metros, conforme a Figura 2.

LINHA PORTOFER EXISTENTE

AMVsComprar: 2 E1E; 1 E1D e 1 D1D / Bitola Métrica Comandante

PORTOFER

ÁREA TEVAL

LINHAS NOVAS DAS VARIANTES

<--- CUBATÃO

ACESSO AO PORTOLINHAS DE BITOLA MISTA (Em Operação)

AMV'S IMPLANTADOSOFICINA DE

VAGÕES

LAYOUT PROPOSTO OPERACIONAL DO PÁTIO DE SANTOS: VARIANTES DIRETAS AO PORTOCENÁRIO 4

LEGENDA

LINHAS DE BITOLA LARGA (Em Operação)

LINHA 1LINHA 3

LINHA 5LINHA 7

LINHA 15LINHA 13LINHA 11

LINHA 4

146

12

16

19202425

23

2630

32

22

29

TIS

13

52

LINHA 1

VIADUTO DA ALEMOA

33

União / Meridian

3128

LINHA 917

36

14

18

15LINHA 6

910

1135

3

7LINHA 7 - B

LINHA 7 - A

LINHA 2

Limite de estacionamento na PN a ser eliminado

Estação

LINHA 15 - A

LINHA 1

KM 05

DEMOLIR CABINE DE FORÇA DESATIVADAODEMOLIR AMV

VARIANTES NOVAS

REPOSICIONAMENTO DA PN

2721

Expansão da LINHA 4

AMV 2 - Implantar

AMV 1 - Implantar

V1

V2

E1D

E1ED1D

E1E

E1D

E1E

Figura 2: Layout proposto (Projeto executivo do pátio, 2016)

Esse estudo tem como objetivo principal verificar o impacto dos ensaios geotécnicos no projeto e no desempenho de um aterro ferroviário sobre solo mole. Para isso foi avaliada a estratigrafia com relação às sondagens realizadas, identificados e comparados os parâmetros de solo adotados no projeto com dados da região, avaliadas as curvas de recalque e sua evolução e estruturado um procedimento para a execução de ensaios em solos moles, sob a ótica dos estudos geológico-geotécnicos. 2. COMPRESSIBILIDADE E ADENSAMENTO DOS SOLOS

As cargas de um aterro são transmitidas ao solo gerando uma redistribuição dos estados de tensão em cada ponto do maciço natural (acréscimos de tensão), a qual irá provocar deformações em maior ou menor intensidade, em toda área nas proximidades do carregamento, que por sua vez, resultarão em recalques superficiais. Usualmente os recalques são divididos em recalque imediato (Δhi), recalque por adensamento primário (Δh) e recalque por compressão secundária (Δhsec). Os recalques construtivos são a soma do recalque imediato e do recalque por recompressão primária e do recalque de longo prazo representado pela soma do recalque por adensamento primário virgem e do recalque por compressão secundária (Almeida e Marques, 2010). Na Figura 3 são apresentados os tipos de recalque.

Figura 3: Tipos de recalque (Pacheco Silva, 1970)

O recalque imediato decorre do carregamento instantâneo e sem variação de volume da argila. Por conseguinte, é também denominado recalque não drenado, elástico ou distorcional, e calculado, em geral, para o centro do aterro pela Teoria da Elasticidade. Os recalques primários podem ser calculados utilizando-se a teoria do adensamento vertical de Terzaghi. A amplitude do recalque por adensamento primário final deve ser calculada separando-se a camada de fundação em subcamadas correspondentes aos dados disponíveis de ensaios de adensamento. Os parâmetros a serem utilizados são obtidos a partir da curva de compressão, conforme Figura 4, que também apresenta a determinação da tensão de sobreadensamento (σ’vm) pelo método proposto por (Pacheco Silva, 1970).

Figura 4: Parâmetros de compressibilidade a partir da curva de compressão (Pacheco Silva, 1970) A deformação que vier a acontecer devido ao rearranjo da estrutura das partículas, e não à dissipação dos excessos de poro-pressão, é denominada de compressão secundária, conforme apresentada na Figura 5. A abordagem tradicional da compressão secundária admite que esta se manifeste após o primário, calculando-se, para cada incremento de tensão vertical aplicada, o coeficiente de compressão secundária Cα.

Figura 5: Curvas de compressão ao fim do primário e de 24 horas variação do índice de vazios de

um estágio de carregamento (Martins, 2005 apud Almeida; Marques, 2010)

Em diferentes situações o engenheiro civil se depara com a necessidade de prever os recalques sofridos pelo terreno onde suas obras serão implantadas, seja por razões funcionais, de segurança estrutural, ou apenas estéticas. A previsão ou estimativa das deformações que o solo sofre ao ser carregado ou descarregado é um dos principais objetos de estudo da Mecânica dos Solos.

3. ESTUDO DE CASO 3.1 Descrição do projeto

Conforme apresentado na Figura 6, o acesso ao pátio se dá através da rodovia Anchieta, partindo da cidade de São Paulo sentido Santos, percorrendo 64 km até a portaria do Pátio.

Figura 6: Mapa de situação (Projeto executivo do pátio, 2016)

As premissas adotadas pela projetista conforme solicitações da MRS para ampliação do pátio são apresentadas no quadro a seguir:

Características Técnicas Descrição Características Entrevia 4,55 m

Trem tipo 3 locos + 80 vagões – Compr. Útil mínimo de 1.561 metros Carga por eixo 32,5ton

Velocidade de projeto 40 km/h Tipo de dormente Dormente de madeira (2,80m x 0,24m x 0,17m);

Altura de lastro 0,30m debaixo do trilho Rampa Máximo de 0,25%;

3.2 Estudos Geológico-Geotécnicos Realizados no Projeto Executivo

Os estudos Geológico-Geotécnicos desenvolvidos para concepção do Projeto de Ampliação do Pátio Santos visam subsidiar a escolha da metodologia adequada, sob a luz da geologia e da geotécnica locais. Inicialmente foi feita uma análise dos resultados dos ensaios de campo e uma análise bibliográfica de estudos realizados nas imediações do projeto. É substancial a informação de que ensaios especiais não foram realizados para a confirmação dos parâmetros geotécnicos utilizados.

3.2.1 Caracterização do solo de fundação

O estudo de interpretação do subsolo no percurso de implantação das linhas férreas do Pátio Santos se baseou nas investigações de campo realizadas no traçado geométrico da ferrovia. As sondagens de simples reconhecimento foram utilizadas para caracterização e confecção de um perfil geológico geotécnico adequado ao longo do percurso da linha férrea, no sentido crescente do estaqueamento e um mapeamento das zonas com espessuras homogêneas de solo moles. Segundo Massad as argilas holocênicas (SFL) sobre adensadas (σ'vm > σ'vo) verificadas na baixada Santista possuem um histórico de tensões de moderado a alto devido a mecanismos de pré-adensamento causados por: oscilação do nível do mar, ação de dunas ou envelhecimento das argilas, conforme apresentado na Tabela 1.

Tabela 1 – Propriedades das argilas marinhas de Santos (Massad, 2009)

Características Argilas Holocênicas Argilas pleistocênicas Mangue SFL ATs

Prof. (m) ≤5 ≤50 20-45 SPT 0 0-4 5-25

T (kgf ou kN.cm) - 2-10 >10 T/N (kN.cm/golpe) - >1 0,5 a 4

Ft(kPa) - 5-50 >40 Bq - 0,4-0,9 (-0,1) -0,2

qt (MPa) - 0,5-1,5 1,5 a 2,0 Rf (%) - 1,5-4,0 1,5-2,0

3.2.2 Estratigrafia da sondagem realizada no pátio

Foram realizadas sondagens de simples reconhecimento ao longo da ampliação das linhas férreas, com NSPT entre 0 e 1, classificando como argilas holocênicas, em SFL através de estudos correlatos a área, principalmente os desenvolvidos no Alemoa, conforme descrito por Massad. Ponderando também as características relativamente homogêneas das argilas e areias encontradas nas sondagens, além da enorme quantidade de informações, sem grandes variações, de investigações geológicas e geotécnicas realizadas na região, é bastante consistente admitir o maciço em estudo como um segmento contínuo e representativo do depósito regional. Na Tabela 2 são apresentados os resultados de algumas sondagens realizadas para o projeto detalhado.

Tabela 2 – Resultados das sondagens de simples reconhecimento

SPT NA (m)

1ª Camada (m) 2ª Camada (m)

SPT-01 0,62

0,00 a 1,85: Camada de aterro composto de argila arenosa com consistência média, com rachão, (Nspt=6).

1,85 a 19,51: Camada de argila silto arenosa, de consistência mole, e coloração cinza escuro (Nspt=0).

SPT-03 0,79 0,00 a 1,52: Camada de aterro composto de argila arenosa, com rachão, de cor cinza (Nspt=3).

1,52 a 17,98: Camada de argila silto arenosa, de consistência muito mole, e coloração cinza escuro (Nspt=0).

SPT-05 0,69 0,00 a 0,96: Camada de aterro composto de argila arenosa com rachão, de cor cinza (Nspt=4).

0,96 a 20,76: Camada de argila silto arenosa, de consistência muito mole, e coloração cinza escuro. (Nspt=0)

SPT-07 0,88

0,00 a 1,76: Camada de aterro composto de argila arenosa, com consistência média, com rachão, de cor cinza (Nspt=13).

1,76 a 30,96: Camada de argila silto arenosa, de consistência mole, e coloração cinza escuro (Nspt=0).

SPT-09 0,58

0,00 a 1,56: Camada de aterro composto de argila arenosa, com consistência média, com rachão, de cor cinza (Nspt=14).

1,56 a 4,73: Camada de material de argila silto arenosa, de consistência mole, com presença de resíduos de concha e cor cinza escuro (Nspt=0).

SPT-011 0,96

0,00 a 0,98: Camada de aterro composto de argila arenosa, com consistência mole, com rachão, de cor cinza (Nspt=3).

0,98 a 12,73: Camada de material de argila silto arenosa, de consistência muito mole, cor cinza escuro (Nspt=0).

Para todas as sondagens realizadas, o amostrador padrão praticamente penetrou na 2ª camada apenas com o seu peso próprio (Nspt=0). E apenas em três pontos foi atingido Nspt diferente de zero, porém ainda com valores muito baixos (Nspt = 1 e Nspt=2);

3.2.3 Modelo Geológico - Geotécnico

A implantação das linhas no Pátio de Santos irá produzir seções em greide adjacente ao terreno existente, conforme as Figuras 7 e 8, com escavações na linha do nível d´água com posterior aterro de solo brita, uso de geogrelha para combater os esforços laterais nas situações críticas, e assentamento do lastro.

Para definição da melhor técnica a ser utilizada para promover a estabilidade da ferrovia, foram separadas seções tipo mostrando a situação atual e de projeto.

Figura 7- Modelo geológico geotécnico x obra (projeto executivo, 2016)

Figura 8- Modelo geológico geotécnico x obra (projeto executivo, 2016)

4. CONSIDERACÕES SOBRE O PROJETO

4.1 Avaliação da situação do pátio existente

Os estudos geológico-geotécnicos indicaram que os materiais sob os aterros a serem construídos, apresentam elevada compressibilidade, requerendo um tratamento ou substituição dos solos de fundação.

Em projetos ferroviários os recalques pós-construtivos admissíveis devem ser pequenos para minimizar os elevados custos de manutenção, associados principalmente à interrupção do tráfego. Para linhas de alta velocidade o recalque deverá ser nulo. Com relação à escolha da técnica construtiva, a escolha de uma metodologia em detrimento a outra é em função das características técnicas dos depósitos, da utilização da área, de prazos construtivos e custos.

Em função das técnicas de construção de aterro sobre solos moles, não ser a utilizada no pátio existente (rachão), a MRS solicitou a verificação da condição atual da estabilidade do pátio existente e com as novas linhas projetadas.

O histórico repassado à projetista é de que o pátio está sempre em manutenção das linhas devido a recalques e de que o tratamento feito ao longo dos anos é de uso de rachão para estabilização.

Portanto, o modelo geotécnico definido no projeto Executivo é pautado nestas informações e o uso de tal técnica não é prática adequada para tratamento de depósitos de solos moles de elevada compressibilidade. Portanto, e após a avalição dos cenários construtivos, a MRS definiu que a técnica a ser utilizada no modelo apresentado na Figura 7 irá combater apenas o problema de estabilidade da plataforma e que o solo de fundação irá continuar em processo de adensamento gerando recalques na plataforma.

4.2 Avalição dos parâmetros geotécnicos utilizados no projeto

Em função do mapeamento realizados modelos foram divididos em trechos de espessura homogêneos e alguns dados foram estimados pela projetista. A resistência não drenada e a tensão de sobreadensamento adotados em projeto são apresentados na Tabela 3.

O comportamento do solo sob condição edométrica é representado pelos trechos da curva de compressão unidimensional que, por sua vez, são definidos pelos seus parâmetros de compressibilidade, a saber: tensão de sobreadensamento (σ’vm), índice de recompressão (Cr), índice de compressão (Cc) e índice de vazios (eo). A seguir é apresentada uma análise dos parâmetros utilizados no projeto executivo em relação aos parâmetros utilizados na região, conforme informado na Tabela 4.

PARÂMETROS DE CARACTERIZAÇÃO

Tabela 3 - Projeto Executivo x Dados de referência para SU

Dados do projeto executivo Referências Su (kPa)

Trecho Camada de solo mole (m)

Su médio (kPa)

σ'vm (kN/m²)= No meio da camada

Su (kPa) – Porto Santos (palheta) Su = 13,45+2,02z2

1 20 (10) 25 87

5 a 50

34 2 20(10) 25 87 34 3 13(6,5) 19 63 27 4 21(10,5) 26 90 34 5 33(16,5) 38 131 47

Nota: (Hd)= Distância de drenagem

Tabela 4 - Projeto Executivo x Parâmetros de compressibilidade da região

Dados do projeto Referências (eo) Dados do

projeto Referências (Cc) Dados

do projeto

Referências (Cr)

Trecho Camada de solo

mole (m) eo eo

(Massad, 2009) eo

(Andrade, 2009) Cc Cc (Massad, 2009)

Cc (Andrade, 2009) Cr Cr

(Almeida, 1996) Cr

(Andrade, 2009)

1 20 (10)

2,06 1,84 a 2,30

2,34 a 2,60

1,06 0,75 a 1,5

1,17 a 2,44

Adotado 0,13

0,09 a 0,12

0,15 a 0,22 2 20(10) 2,34 a 2,60 1,17 a 2,44 0,15 a 0,22 3 13(6,5) 1,00 a 1,11 0,67 a 0,86 0,10 a 0,16 4 21(10,5) 2,34 a 2,60 1,17 a 2,44 0,15 a 0,22 5 33(16,5) 1,91 a 2,13 1,60 a 1,87 0,16 a 0,33

Nota: (Hd)= Distância de drenagem

4.3 Análise dos recalques

Neste capítulo serão apresentadas as verificações dos parâmetros geotécnicos adotados no projeto de executivo em relação aos valores obtidos de ensaios em amostras de boa qualidade realizados por Andrade (2009) em argilas moles de Santos/SP. Essas amostras foram extraídas do mesmo furo de amostragem na área do aterro piloto do Novo Terminal Portuário da Embraport. Esse terminal localiza-se nas proximidades da Ilha Barnabé, no canal do Porto de Santos, no litoral do estado de São Paulo, conforme a Figura 9.

Figura 9 - Vista aérea da região de onde foram retiradas as amostras indeformadas (Andrade, 2009).

Considerando-se o trecho 3 (três) da Tabela 4, que segundo o projeto executivo, é o seguimento com valores de deformações mais representativos, faremos uma análise do recalque total e primário com a finalidade de analisar a deformação volumétrica sofrida pelo solo quando se altera os parâmetros de compressibilidade: índice de recompressão (Cr), índice de compressão (Cc) e índice de vazios (eo).

Em Mecânica dos Solos admite-se que os grãos do solo são incompressíveis e que, portanto, a deformação volumétrica do solo se deve exclusivamente à variação de seu volume de vazios. No caso de argilas moles sedimentares em geral, os vazios se encontram totalmente preenchidos por água (solo saturado). Como a água também é considerada incompressível, as deformações volumétricas num solo saturado só podem ocorrer pela saída ou entrada de água em seus vazios.

Na Tabela 5 são apresentados os resultados das tensões verticais, recalques primários e totais definidos pelo projeto executivo, para a construção das novas linhas. Para o cálculo das tensões foi definida com distância de drenagem, a profundidade correspondente ao meio da camada. Desta forma, para o trecho 3 em questão, a profundidade é 6,5 metros.

Tabela 5 – Dados do Projeto Executivo

Trecho Camada de solo mole (m)

σ'vi (kPa)

σ'vf (kPa)

σ'vm (kPa)

Recalque total (cm)

Recalque 1º ano (cm)

1 20 (10) 70 115 87 92 13 2 20(10) 70 115 87 92 13 3 13(6,5) 52,5 97,5 63 90 19 4 21(10,5) 72,5 117,5 90 93 11 5 33(16,5) 102,5 147,5 131 74 6

Comparação entre pressões atual σ’v e máxima passada σ’vm .

• σ’v < σ’vm - Solo pré adensado (PA) Deformações pequenas e reversíveis

Comportamento elástico.

• σ’v ≥σ’vm - Solo normalmente adensado (NA) Deformações grandes e irreversíveis e

Comportamento plástico. 4.4 Solo sobreadensado (Sa)

Para o uso da expressão é necessário determinar os valores dos índices de recompressão (Cr) e de compressão (Cc), conforma citado anteriormente. Tomando a variação linear do acréscimo de tensões ao longo da camada compressível, costuma-se calcular o acréscimo na profundidade média e admiti-lo como representativo de toda a camada. Conhecido o acréscimo, pode-se calcular o recalque total da camada.

Considerando-se o trecho 3 (três), onde os recalques totais e primários foram mais representativos, faremos uma análise variando os parâmetros de compressibilidade: índice de recompressão (Cr), índice de compressão (Cc) e índice de vazios (eo).

Para essa análise serão utilizados os parâmetros descritos nas Tabelas 2 e 3.

Utilizando a expressão citada no item 4.4, iremos analisar primeiramente os resultados obtidos com relação à variação do valor índice de vazios. Para essa análise, iremos utilizar os parâmetros definidos no projeto executivo, sendo o valore de eo= 2,06, Cc =1,06 e Cr= 0,13.

Para determinar as outras curvas utilizaremos os dados de ensaios obtidos em amostras de boa qualidade realizados por Andrade (2009) no terminal da Embraport, como valores limites para a região, sendo o limite inferior definido com os valores de eo= 1,00, Cc =0,76 e Cr= 0,13 e para o limite superior os valores de eo= 1,11, Cc =0,76 e Cr= 0,13, respectivamente conforme apresentado na tabela 4. Na Figura 10, podemos observar que a curva de recalque sofre uma pequena variação em relação à variação do índice de vazios, mesmo extrapolando a faixa proposta e gerando valores de recalques primários e totais superiores aos valores definidos no projeto executivo, com um acréscimo de 10% nas deformações, conforme apresentado na Tabela 6.

Figura 10 – Evolução do recalque x variação do índice de vazios

Desta forma, temos os recalques primários e totais, considerando o meio da camada, considerando a variação do índice de vazios.

Tabela 6 – Parâmetros de compressibilidade - análise índice de vazios

Trecho eo

projeto Prof. camada de solo mole

(m)

σ'vi (kPa)

σ'vf (kPa)

σ'vm (kPa) Recalque

total (cm)

Recalque 1º ano (cm)

Resultados do projeto 3 2,06 13(6,5) 53 97 63 0,90 0,19

Resultados da análise 3 1,00 13(6,5) 53 97 63 1,00 0,21 3 1,11 13(6,5) 53 97 63 0,95 0,20

Com relação ao índice de compressão utilizaremos para a curva de projeto os dados apresentados anteriormente e para determinar as outras curvas os dados de ensaios obtidos em amostras de boa qualidade realizados por Andrade (2009) no terminal da Embraport, como valores limites para a região, sendo o limite inferior definido com os valores de eo= 1,05, Cc =0,67 e Cr= 0,13 e para o limite superior os valores de eo= 1,05, Cc =0,86 e Cr= 0,13, respectivamente conforme apresentado na tabela 4.

Na Figura 11, podemos observar que a curva tem grande sensibilidade em relação à variação do índice de compressão, mesmo estando dentro da faixa proposta, mas próximo ao limite superior. Essa variação gera valores de recalques primários e totais superiores aos valores definidos no projeto executivo, com um acréscimo de 22% nas deformações, conforme apresentado na Tabela 7.

Figura 11 – Evolução do recalque x variação do índice de compressão

Desta forma, temos os recalques primários e totais, considerando o meio da camada e a variação do índice de compressão.

Tabela 7 – Parâmetros de compressibilidade - análise índice de compressão

Trecho Cc médio projeto Camada de

solo mole (m)

σ'vi (kPa)

σ'vf (kPa)

σ'vm (kPa) Recalque

total (cm)

Recalque 1º ano (cm)

Resultados do projeto 3 2,06 13(6,5) 53 97 63 0,90 0,19

Resultados da análise 3 0,67 13(6,5) 53 97 63 0,87 0,18 3 0,86 13(6,5) 53 97 63 1,10 0,23

Com relação ao índice de recompressão utilizaremos para a curva de projeto os dados apresentados anteriormente e para determinar as outras curvas os dados de ensaios obtidos em amostras de boa qualidade realizados por Andrade (2009) no terminal da Embraport, como valores limites para a região, sendo o limite inferior definido com os valores de eo= 1,05, Cc =0,76 e Cr= 0,10 e para o limite superior os valores de eo= 1,05, Cc =0,76 e Cr= 0,16, respectivamente conforme apresentado na tabela 4.

Na Figura 12, podemos observar que a curva também grande sensibilidade em relação à variação do índice de recompressão, mesmo estando dentro da faixa proposta, mas próximo ao limite superior. Essa variação também gera valores de recalques primários e totais superiores aos valores definidos no projeto executivo, com um acréscimo de 8% nas deformações, conforme apresentado na Tabela 8.

Figura 12 – Evolução do recalque x variação do índice de recompressão

Desta forma, temos os recalques primários e totais, considerando o meio da camada e a variação do índice de recompressão.

Tabela 8 – Parâmetros de compressibilidade - análise índice de recompressão

Trecho Cc médio projeto

Camada de solo mole

(m)

σ'vi (kPa)

σ'vf (kPa)

σ'vm (kPa) Recalque

total (cm)

Recalque 1º ano (cm)

Resultados do projeto 3 0,13 13(6,5) 53 97 63 0,90 0,19

Resultados da análise 3 0,10 13(6,5) 53 97 63 0,96 0,20 3 0,16 13(6,5) 53 97 63 0,98 0,20

Analisando os valores calculados e obtidos por diferentes parâmetros nesse estudo, nota-se grande discrepância, para Cc e eo conforme apresentado nas Tabelas anteriormente.

Portanto, e após a avaliação dos parâmetros, o futuro pátio irá conviver com recalques primários da ordem de 0,19 no primeiro ano e total de 0,90 metros, conforme projeto executivo e da ordem de 0,23 e 1,10 metros respectivamente, conforme apresentado na figura 13, em função da variação dos parâmetros geotécnicos.

Figura 13 – Evolução do recalque x variação dos parâmetros

Podemos verificar também que a solução adotada no projeto executivo não irá combater o processo de adensamento gerando recalques na plataforma ao longo do tempo. Como se trata de um pátio, onde as linhas são interligadas por AMVs , esse recalque torna-se prejudicial a operação e inaceitável, uma vez que, os aparelhos de mudança de via devem ficar nivelados.

5. CUSTO/BENEFÍCIO DA FORMA DE OBTENÇÃO DOS PARÂMETROS

Segundo o projeto para a execução da Plataforma Ferroviária deverá ser realizada a remoção de material até a cota da linha freática (+-50cm), e posteriormente lançamento de rachão e compactação até cessar os recalques. Na Figura 14 é apresentada a seção típica para a implantação das novas linhas.

Figura 14 – Seção típica de projeto (projeto executivo, 2016)

Portanto a ausência de um planejamento e a execução de uma investigação geotécnica aprimorada, com ensaios de laboratório em complementação a programas de ensaios no campo, associado às condições apresentadas anteriormente no item 4, podem gerar vários problemas do ponto de vista técnico, como:

• Falta de estabilidade dos aterros logo após a construção: capacidade de suporte do solo

• Recalques de aterros ao longo do tempo: adensamento (primário e secundário);

• Penetração do lastro no terraplano gerando manutenções constantes e lastro com espessuras com alturas excessivas, para manter as linhas niveladas;

• Dificuldade na circulação dos equipamentos de construção;

• Amolgamento ou esmagamento, compressão da superfície do terreno, devido ao lançamento do aterro;

• Riscos e ruptura durante a construção

E considerando os custos com manutenção do lastro levando em consideração ao pior cenário de recalque total que é de 1,10 m e 0,23 m para o primeiro ano, teríamos um volume adicional de lastro de 11.000 e 2.300 metros cúbicos, respectivamente, considerando a implantação de duas linhas com comprimento total de 1.380,0 metros e plataforma com 7,20 metros, além da paralização das linhas para socaria e nivelamento.

6. CONCLUSÕES Portanto, o panorama apresentado mostra a importância da realização de técnicas de investigação geológico-geotécnicas, como ensaios de laboratório em complementação a programas de ensaios no campo adequados a cada tipo de obra, visando à escolha da melhor alternativa de investimento com relação à fundação e soluções sobre solos moles, que realmente atenda às necessidades do projeto com eficiência. Conforme demostrado, a utilização de correlações, para determinação de parâmetros do solo, é habitualmente utilizada por projetistas devido à praticidade que elas oferecem. Através de correlações determinam-se, rapidamente, parâmetros que necessitariam de ensaios de grande duração, complexidade e que poucos laboratórios estão equipados para determiná-los.

Entretanto, correlações são geralmente generalistas, não se adequando perfeitamente a todos os tipos de solo devido a grande variabilidade dos solos naturais e assim, só devem ser utilizados em anteprojetos. Neste contexto, e conforme verificado nesse trabalho, para a construção de aterros em solos compressíveis deve se levar em consideração duas condições: garantia de estabilidade e avaliação das deformações. Existem várias técnicas de melhoramento de solo para se realizar um aterro. Essas técnicas visam estabilizar o solo para o aterro poder ser construído sem problemas posteriores.

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ALMEIDA, M. S. S., Aterro sobre Solos Moles: da Concepção à Avaliação do Desempenho. Editora da

Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 1996. ALMEIDA, M. S. S. E MARQUES, M. E. S. Aterros Sobre Solos Moles. Projeto e Desempenho. Ed. Oficina de

Textos, São Paulo, 2010. CAPUTO, H. P. Mecânica dos Solos e Suas Aplicações. Mecânica das Rochas – Fundações – Obras de Terra

Volume 2. Ed. Livros Técnicos e Científicos, 6a edição, Rio de Janeiro, 1987. DNIT (2015). www.dnit.gov.br. Disponível em: <http://ipr.dnit.gov.br/normas/DNER-PRO381-98.pdf>. Acesso

em: julho 2015. MACCARINI, F. J. Análise da Estabilidade de Aterro Sobre Solos Moles. Santa Maria, 2009. MACEDO, E.O. Técnicas Construtivas Sobre Solo Mole. Relatório de consultoria técnica apresentado a VALE.

FACENG. Juiz de Fora, Minas Gerais. Outubro de 2011. MARANGON, M. Relatório Geológico-Geotécnico do Terminal Ultrafértil . Relatório de consultoria técnica

apresentada a VALE. FACENG. Juiz de Fora, Minas Gerais. Outubro de 2011. MASSAD, F. Solos Marinhos da Baixada Santista – Características e propriedades geotécnicas. 1a Ed. São

Paulo. Oficina de Textos, 2009 NASCIMENTO, C. M. C. ; MARQUES, M. E. S. Avaliação de alternativas de processos executivos de aterros

ferroviários sobre solos moles. In: XXIII ANPET - Congresso de Pesquisa e Ensino em Transportes, 2009, Vitória. XXIII ANPET - Congresso de Pesquisa e Ensino em Transportes, 2009.

PACHECO SILVA, F. Uma nova construção gráfica para determinação da pressão de pré-adensamento de uma amostra de solo. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE MECÂNICA DOS SOLOS,4., 1970, Rio de Janeiro. Anais... Rio de Janeiro: ABMS, 1970.v.2, tomo I. p.225-232

RESENDE, L.P. Aterro Sobre Solos Moles Em Obra Ferroviária: Dimensionamento De Colunas Granulares Encamisadas - UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA - FACULDADE DE ENGENHARIA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA, 2011 IPA, Independent Project Analysis. Front-End Loading. Disponível em: http://www.ipaglobal.com. Acesso em:

11 de maio de 2017. AGUIAR, V. N., 2008, “Características de Adensamento da Argila do Canal do Porto de Santos na Região da

Ilha Barnabé”, Dissertação de Mestrado, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, Brasil. MRS Logística S.A, 2016, Projeto executivo para implantação de linhas no Porto de Santos. EBERSÖHN, W. Track Maintenance Management Philosophy. In: Proceedings of The Sixth International

Heavy Haul Railway Conference. pp. 784-795, Cape Town, África do Sul, abr., 1997. Eduardo Talles Rodrigues Vaz Especialização de Transporte Ferroviário de Cargas, Instituto Militar de Engenharia