Download - Baixada Santista - Implicações da História Geológica no Projeto de Fundações

Baixada Santista: Implicaes da Histria Geolgicano Projeto de Fundaes

Baixada Santista: Implicaciones de la Histria Geolgica en el Proyeto de Fundaciones

Santos Coastal Plains: Implications of the Geological History in the Design of Foundations

Faial Massad, Dr. EngProfessor Titular, EPUSP

BrasilResumo. Durante dcadas as argilas sedimentares da Baixada Santista foram consideradas como normalmente

adensadas. Acreditava-se que se formaram num nico ciclo de sedimentao, contnuo e ininterrupto. Diante da ocorrnciade argilas mdias ou duras, apelava-se para expresses como "caso inusitado"; ou, perante o fato destas argilas serem, porvezes, levemente sobre-adensadas, invocava-se o efeito do envelhecimento ("aging"). S recentemente se descobriu queas oscilaes relativas do nvel do mar, durante o Quaternrio, esto na raiz da sedimentao costeira no Brasil. E queocorreram pelo menos dois ciclos de sedimentao, entremeados por intenso processo erosivo, associados com doisepisdios transgressivos, de nveis marinhos mais elevados que o atual, que deram origem a dois tipos de sedimentosargilosos, um, Pleistocnico e, o outro, Holocnico, com propriedades geotcnicas distintas. Mostram-se: (a) os possveismecanismos de sobre-adensamento, decorrentes da gnese desses sedimentos, confirmados recentemente por ensaios depiezocone; (b) que muitas das propriedades de engenharia, quando adimensionalizadas em relao presso de pr-aden-samento, so prximas entre si, isto , os solos so semelhantes; (c) que dessa histria geolgica decorrem algumasimplicaes no projeto de fundaes e de aterros na Baixada Santista; e (d) que j possvel identificar sub-regies em queos sedimentos Holocnicos (Argilas de SFL) apresentam comportamentos diferenciados como fundao.

Resumen. Durante dcadas las arcillas sedimentarias de la Baixada Santista fueron consideradas como normalmenteconsolidadas. Se creia que estas se formaron en un nico ciclo de sedimentacin, contnuo e ininterrupto. En presenciade la existencia de arcillas mdias y duras, se usaban expresiones como caso inusitado; o, frente al hecho de que estasarcillas presentaban, a veces, alto grado de consolidacin, se atribuia al efecto de envejecimiento (aging). Solorecientemente se descobrio que las oscilaciones relativas del nivel del mar, durante el cuaternrio, estn en la raiz de lasedimentacin costera en Brasil. Ocurrieron por lo menos dos ciclos de sedimentacin, entrelazados por un intenso procesoerosivo, asociados a dos episdios transgresivos, de niveles marinos mas elevados que el atual, que dierom origen a dostipos de sedimentos arcillosos, con propiedades geotcnicas distintas. Se muestran (a) los posbles mecanismos de altogrado de consolidacin, devido a la genesis de estos sedimentos (b) que muchas de las propiedades de ingenieria, cuandoadimensionalizadas en relacin a la presin de preconsolidacin, son prximas entre s, (c) que de esa histria geolgicasurgen algunas implicaciones en el proyecto de fundaciones y de aterreos en la Baixada Santista y (d) que ya es posbleidentificar subregiones en que los sedimientos holocenicos presentan comportamientos diferenciados como fundacin.

Synopsis. For many decades the sedimentary clays of the Brazilian coastal plains, particularly in Santos, have beenconsidered as soft, normally consolidated clays. It was believed that these soils were formed during a single depositionalcycle, without erosion, despite the fact that since the end of the 1940s it has been known that medium to hard clays,sometimes highly overconsolidated, apparently of the same origin, might occur deeper in the subsoil. Later on, the so calledsoft clays revealed to be lightly overconsolidated, attributed to the aging effect. Nevertheless, it was found out recentlythat a complex relative sea-level oscillation (shorelevel displacement) during the Quaternary was the main cause of thesedimentation on the coastal plains of Brazil. At least two depositional cycles occurred, with an intermediate erosiveprocess, associated with transgressive episodes of ancient high sea-levels, that gave origin to two different kinds of clayeysediments (Pleistocenic and Holocenic), with very distinctive geotechnical properties. It is shown: a) the possibleoverconsolidation mechanisms, related to the origin of these soils; b) that many engineering properties of both types ofsediments are almost identical if normalized with respect to the preconsolidation pressure; c) that from this geologicalhistory it follows some implications on the design of foundations and fills in the Santos coastal plains; and d) that it is nowpossible to identify sub-regions in which the Holocenic sediments show differentiated behavior as foundation materials.

Solos e Rochas, So Paulo, 22, (1): 3-49, Abril, 1999. 3

Prembulo: Em Memria de Pacheco Silva

Se for permitida uma breve digresso,comearia refletindo sobre as intrigantes e instigan-tes relaes entre cincia, histria e memria.

A nossa cincia, a Mecnica dos Solos, en-quanto mecnica, comporta leis que independemdo tempo (histria). Alcemos vo, por instantes,deixando os solos de lado. Segundo Pais (1982)a Nova Cinemtica de Albert Einstein, publicadaem Junho de 1905, baseia-se em dois postulados: asleis da fsica so as mesmas e a velocidade da luz constante, em qualquer referencial inercial. E mais,segundo este mesmo autor, em 1921, Einstein des-creveu trs pressupostos adicionais: as proprie-dades de rguas e relgios independem: a) daposio e do instante de tempo em que se movem(homogeneidade); b) da direo do movimento(isotropia); e c) da respectiva histria. Nas palavrasdo fsico Hawking (1997) as leis cientficas nodistinguem entre passado e futuro.

No entanto, a histria manifesta-se na matria.Por exemplo, o universo est em expanso e, por-tanto, deve ter tido uma origem (o big bang?),uma histria. Voltemos aos solos. Enquanto mate-riais naturais tm, como sabemos, uma histriageolgica, isto , formaram-se e sofreram transfor-maes ao longo do tempo, memorizadas napresso de pr-adensamento e de acordo com pro-cessos que podem ser conhecidos atravs de obser-vaes, que so sempre feitas no presente. Comodisse o gelogo Charles Lyell (1830, citado porGould, 1991, e por Eicher, 1996), trabalhandonuma escala de tempo muito mais ampla que anossa, o presente a chave para entender o pas-sado. Pois, de resto, o passado no pode ser obser-vado, mas sim investigado atravs de testemunhose registros, dos mais variados tipos, desde os fsseisat os dados empricos anotados pelos que nosantecederam.

Apesar de admitirmos a invarincia das leisnaturais, premissa bsica de toda cincia, a histriatambm se manifesta de outra forma: h que seconsiderar o tempo da descoberta ou a Histriadas Cincias. Por isso se pode falar, com pro-priedade, no progresso dos nossos conhecimentoscomo algo positivo, cuja conscincia (memria) indispensvel, principalmente nas cincias empri-

cas como a nossa Mecnica dos Solos, que depen-dem essencialmente daqueles dados gravados ouregistrados no passado.

neste contexto que gostaria de celebrar amemria de Pacheco Silva, nome que deve serlembrado sempre que se fala dos progressos dosconhecimentos das argilas sedimentares daBaixada Santista. Em recente homenagem, SousaPinto (1992) destacou as grandes contribuies dePacheco Silva, de quem era um interlocutor privi-legiado, como pude testemunhar pessoalmente;dentre elas cita o pioneirismo no uso do mtodo dastrajetrias das tenses na soluo de um problemaprtico de fundaes na Baixada Santista. Alis,para quem no o conheceu, Francisco PachecoSilva representava, para o meio tcnico nacional deento, o mesmo que Carlos de Sousa Pinto nosnossos dias.

1. IntroduoDurante vrias dcadas as argilas sedimentares

da Baixada Santista foram consideradas comomoles, normalmente adensadas. Acreditava-se queelas se formaram num nico ciclo de sedimentaocontnuo e ininterrupto, sem nenhum processoerosivo (Pacheco Silva, 1953-a).

Em estudos conduzidos no final da dcada de1940 para a construo das fundaes da pontesobre o Canal do Casqueiro-Via Anchieta (Fig. 1),engenheiros do IPT concluram que ocorriam nolocal dois horizontais distintos de argilas orgni-cas. O primeiro, com espessura mdia de 15 m, eraconstitudo de argilas moles a mdias, com entre-meao de camadas de areias; o segundo, com 10 mde espessura, muito mais uniforme, era formado deargilas de consistncia rija. Abaixo desta camadainferior ocorriam camadas arenosas, compactas, ealgumas lentes de argilas duras. As camadas apre-sentavam-se sobre-adensadas, tendo estes enge-nheiros concludo que a histria geolgica do localno simples. Veja-se na Revista Politcnica(1950) uma descrio sucinta destes estudos.

Diante de uma realidade mais complexa, cons-tatada por alguns achados, como a ocorrncia deargilas mdias ou duras, apelava-se para expressescomo caso inusitado (Teixeira, 1960) ou a exis-tncia de ilhas de areia em tempos pretritos, poste-riormente erodidas (Sousa Pinto e Massad, 1978).Ou ainda, perante o fato destas argilas serem, por

Massad

4 Solos e Rochas, So Paulo, 22, (1): 3-49, Abril, 1999.

vezes, levemente sobre-adensadas, invocavam-seefeitos ps-deposicionais como a cimentao (Var-gas, 1973) ou o aging (Sousa Pinto e Massad,1978).

A importncia e a necessidade de um conhe-cimento sobre a gnese de nossos solos costeiroshaviam sido enfatizadas por Casagrande, por voltade 1950, quando prestou servios de consultoria aoDER/SP, e por Barata (1970), durante debates havi-dos no IV Congresso Brasileiro de Mecnica dosSolos e Fundaes.

As variaes do nvel relativo do mar (N.R.M.),durante o Quaternrio, constituem o mecanismoprincipal de formao dos sedimentos marinhos dasplancies costeiras brasileiras, conforme trabalhospioneiros de Suguio e Martin (1978,a,b; e 1981). E

que ocorreram pelo menos dois ciclos de sedimen-tao, entremeados por intenso evento erosivo,associados com pelo menos dois episdios trans-gressivos, de nveis marinhos mais elevados que oatual, que deram origem a dois tipos de sedimentosargilosos, com propriedades geotcnicas distintas.

Este mecanismo no est apenas na origem. Elese traduz, tambm, na histria destes sedimentos,que sofreram alteraes nas suas caractersticas deadensamento ao longo do tempo. Ora, como sesabe, a histria dos carregamentos deixa marcasindelveis nos sedimentos argilosos, que se mani-festam no ensaio de adensamento, atravs dapresso de pr-adensamento ou presso de cedn-cia. E a histria geolgica deve ser colocada nocentro dos estudos das argilas da Baixada Santista

Baixada Santista: Histria Geolgica


Figura 1. Principais locais referidos no texto.

(Massad, 1985; 1988-a e 1994). Ao mesmo tempoem que torna possvel uma classificao gentica,permite explicar o sobre-adensamento e a consis-tncia desses solos, que varia de muito mole a rijae mesmo dura. Alm disso, as suas caractersticasgeotcnicas e propriedades de engenharia, quandoadimensionalizadas em relao presso de pr-adensamento, so muito prximas entre si.

Procurar-se- mostrar, nesta exposio, comoos possveis mecanismos de sobre-adensamento,decorrentes da gnese dos sedimentos marinhos,interferem nas suas propriedades geotcnicas e asimplicaes da histria geolgica no comporta-mento e no projeto de Fundaes na Baixada San-tista, incluindo-se os Aterros Sobre Solos Moles, osEdifcios de Santos e as Estacas Flutuantes.

2. As Variaes Relativas do Nvel doMar e a Sedimentao

2.1. Trabalhos anteriores

A idia de utilizar as variaes relativas do nveldo mar para explicar algumas peculiaridades dasargilas marinhas no nova. De fato, basta lembraro trabalho de Kenney (1964), que tentou relacionara histria geolgica e as propriedades de algumasargilas marinhas norte-americanas e europias,com insucesso. O procedimento que adotou bas-eava-se no antigo conceito de eustasia, isto ,movimentos do mar com expresso mundial, repre-sentada por uma nica curva eusttica preten-samente vlida para o globo terrestre. Kenneyatribuiu o insucesso de sua tentativa a efeitos ps-deposio, tais como cimentao entre partculas,troca catinica, etc.

Por trs deste conceito de uma nica curvaeusttica global est a hiptese de que os movimen-tos absolutos do nvel do mar tm a mesma ampli-tude e ocorrem simultaneamente por todo o mundo:os nveis antigos e atuais dos oceanos seriamparalelos superfcie da Terra. Durante a dcada de70 este conceito foi modificado face a inmerasinconsistncias sobre a posio do nvel do maraps a ltima glaciao (Mrner, 1981). Hoje, sur-giu um novo conceito de eustasia, e aceita-se a idiade que as curvas eustticas tm apenas carter local.Para se construir uma curva homognea do N.R.M. necessrio utilizar apenas informaes de um

setor do litoral, onde os fenmenos geolgicos lo-cais sejam semelhantes.

Muitas curvas de variao do N.R.M (shore-level displacement curves) foram obtidas nos lti-mos 20 anos, referentes a diversas partes do globoterrestre. Estas curvas possibilitam um melhor en-tendimento do sobre-adensamento das argilas ma-rinhas em bases puramente mecnicas. O autortratou deste assunto em dois trabalhos (Massad,1987 e 1988-c).2.2. Plancies costeiras do sudeste brasileiro

Tem sido observado, de longa data, que as flu-tuaes do N.R.M., durante o Quaternrio, forammuito importantes na evoluo das plancies costei-ras do Brasil (Suguio, 1977).

No incio, as evidncias foram estudadas exclu-sivamente do ponto de vista geomorfolgico e eramatribudas ao Tercirio. Atualmente, elas so rela-cionadas ao Quaternrio, principalmente durante osltimos 7.000 anos, e so comprovadas por nume-rosas evidncias sedimentolgicas, biolgicas epr-histricas e mesmo geotcnicas, atravs dapresso de pr-adensamento dos depsitos argi-losos, espcie de memria da histria dos carre-gamentos a que estiveram submetidos.2.2.1. Antigas linhas de costa

O nvel relativo do mar alto mais recente, aTransgresso Santos, Holocnica, bem conhecidoem funo de numerosas reconstrues de antigaslinhas de costa, no tempo e no espao, que puderamser realizadas a partir de mais de 700 dataes aoradiocarbono (Suguio et al., 1984 e 1985). Nosltimos 15 anos foi possvel chegar a curvas devariao do N.R.M para diversos setores do litoralbrasileiro. Para a regio de Santos, numa extensode 60 km, foram feitas cerca de 30 reconstrues,que permitiram estabelecer uma curva bastantecompleta (Fig. 2). Em particular, o trecho entre6.600 e 5.500 anos A.P. (Antes do Presente) foidelineado com preciso (10 reconstrues).

Massad


Figura 2. Curva de variao do nvel relativo do mar, de 7.000anos at hoje.

Essas curvas mostram uma tendncia geral desubmerso do continente, seguida de emerso. Eisalguns detalhes apresentados por estes autores: a) onvel atual do mar foi ultrapassado h aproximada-mente 7000 anos; b) o auge da Transgresso Santosocorreu por volta de 5.100 anos A.P., quando o maratingiu o seu nvel mximo, entre 2,3 e 5 m acimada sua posio atual, dependendo do setor (+4,5 mem Santos-Bertioga); e, c) posteriormente, entrounuma fase de regresso contnua at o seu nvelatual, portanto com emerso do continente, excetopor, pelo menos, uma rpida oscilao negativa,atribuda a abaixamento do conjunto do relevogeoidal (Martin et al., 1985), em que o nvel do maresteve abaixo do nvel atual.

Alm da Transgresso Santos (ltimos 7000anos), h evidncias de trs outras transgresses,mais antigas na costa sudeste do Brasil. O nvelrelativo do mar atingiu 82 m acima do atual,associado penltima delas, a Transgresso Cana-nia, ocorrida no Pleistoceno, cujo clmax verifi-cou-se h 123.000 anos. A escassez de dataesabsolutas impede a construo de curvas devariao do N.R.M. neste intervalo de tempo.

2.2.2. Sedimentao na Plancie Costeira deSantos

O fato que estas variaes relativas do nveldo mar durante o Quaternrio respondem pela sedi-mentao das plancies costeiras brasileiras. Amaior parte dos depsitos sedimentares esto dire-tamente relacionados com estes episdios trans-gressivos, que geraram dois tipos diferentes desedimentos (ver as Figs. 3, 4 e 5).

Os primeiros (Sedimentos Pleistocnicos), de-positados h 100.000 - 120.000 anos, em ambientemisto, continental e marinho, so argilosos (ArgilasTransicionais - ATs) ou arenosos, na sua base, earenosos, no seu topo (Areias Transgressivas).Estes ltimos formam terraos alados de 6 a 7 mem relao ao nvel atual do mar, constituindo-seem testemunhos de nvel relativo do mar mais ele-vado. Eles tm sido encontrados, em abundncia,no litoral brasileiro. Por ocasio do ltimo mximoda ltima glaciao (Wrm ou Wisconsiniano), hcerca de 15.000 anos, o nvel do mar abaixou 110-130 m em relao ao atual. No incio dessa faseregressiva formaram-se os cordes de praia (beachridges) por sobre as Areias Transgressivas. Poste-

riormente, os Sedimentos Pleistocnicos foram in-tensamente erodidos pela rede hidrogrfica de en-to e, importante do ponto de vista geotcnico, asArgilas Transicionais foram submetidas a umapresso correspondente ao peso total de terra.



Figura 4. Seco geolgica esquemtica - Ponte do Casqueiro.

Figura 3. Ilustrao dos possveis estgios da gnese dasPlancies Sedimentares Paulistas (Suguio e Martin, 1981).Legenda: MP - Marinho (Pleistoceno) MH - Marinho (Holoceno) LH - Laguna (Holoceno) N.M. - Nvel do mar

Os segundos (Sedimentos Holcnicos) forma-ram-se de 7.000 anos at nossos dias e so consti-tudos de argilas e areias, ricas em conchas. Foramdepositados em locais de eroso dos sedimentosPleistocnicos, em canais, lagunas, baas ou estu-rios (antigas desembocaduras fluviais afogadas),donde a denominao genrica de SedimentosFlvio-Lagunares e de Baas (SFL). Eles se forma-ram quer pelo retrabalhamento das areias e argilasda Formao Canania, quer por sedimentao emguas tranqilas. Quando argilosos, so levementesobre-adensados, face oscilao negativa do nveldo mar, de que se fz meno acima. A camada deargila mole, indicada na Figura 5, do tipo SFL; elase encontra em ntida discordncia em relao scamadas inferiores, de argilas mdias a rijas (ATs).

H indcios da existncia de paleolagunas, an-teriores a 7.000 anos A.P., que devem ter dadoorigem s argilas da cidade de Santos, pois, sobreelas, esto assentadas areias regressivas, provavel-mente de 5.100 anos de idade (Martin et al., 1982).

Em trabalho recente (Massad et al., 1996) foi feitaa hiptese, considerada bastante plausvel, de queos SFL da Baixada Santista tambm se depositaramnesta poca, por um mecanismo de ilhas-barreira elagunas, conforme esquema concebido por Martinet al. (1993). Segundo estes autores, durante osperodos de submerso do continente, no Holoceno,formaram-se algumas ilhas-barreiras, e, no seucostado, lagunas, que permaneceram parcialmenteisoladas, por longos perodos, numa condio denvel do mar quase-estvel. Com o abaixamento donvel do mar (perodos de emerso do continente),foram gerados cordes de areia (beach-ridges),isolando completamente as lagunas do alto mar eprovocando o seu secamento. Mais tarde, desen-volveram-se os deltas intra-lagunares em guas ma-rinhas tranqilas.

So tambm dignos de nota dois eventos quepodem estar relacionados com o sobre-adensa-mento das argilas marinhas brasileiras. O primeirodiz respeito ao deslocamento das ilhas-barreiras emdireo ao continente, fato que ocorreu h cerca de5.100 anos (ver a Fig. 2), quando o nvel do marestava subindo, aproximando-se do seu nvelHolocnico mximo. O segundo evento refere-se presena de dunas ativas no Holoceno, em diversoslocais, destacando-se Samarit e parte da Ilha deSanto Amaro, na faixa que d de frente para o Canaldo Porto (Apud Mapa Geolgico Preliminar daBaixada Santista, 1973).2.2.3. Caractersticas gerais dos sedimentos e suadistribuio

As milhares de sondagens analisadas por Mas-sad (1985-a e 1986-b) permitiram caracterizar osdiversos sedimentos que ocorrem na Baixada San-tista e conhecer a sua distribuio em sub-super-fcie. Mapas do litoral paulista, com a distribuioem superfcie, haviam sido apresentados anterior-mente por Suguio e Martin (1978-b). A Tabela 1resume as diferenas nos valores de SPT.

As Areias Pleistocnicas e Holocnicas, queafloram na superfcie, constituem terraos aladosde alguns metros em relao ao N.M.

Dentro de um contexto mais amplo, que envolvetoda a Baixada Santista, as argilas marinhas foramclassificadas da seguinte forma (Massad, 1985-a):

a) Argilas de Manguesais, de deposio recente,com SPTs nulos;

Massad


Figura 5. Perfis de sondagens na Baixada Santista.

b) Argilas de SFL (Sedimentos Flvio-Lagu-nares), que se depositaram no Holoceno, a partir de7000 anos atrs, com SPT entre 0 e 2 golpes; soem geral solos levemente sobre-adensados, exceto

em locais de ao elica, como o caso na Ilha deSanto Amaro; e

c) ATs (Argilas Transicionais), misto de soloscontinentais e marinhos, depositados durante o



Tabela 1. Sntese das propriedades geotcnicas.

Caractersticas Mangue SFL AT

Difr

ena

s

Profundidade (m) 5 50 20 z 45e > 4 2-4 < 2

a (kPa) < 30 30-200 200-700RSA 1 1,1-2,5 > 2,5SPT 0 0-4 5-25su 3 10-60 > 100

n (kN/m3) 13,0 13,5-16,3 15,0-16,3Argilo-minerais K/I K/M/I K/IMateria orgnica 25% 6% (1) 4% (1)Sensitividade - 4-5 - (1) e (2) - 24 19C (%) - 3-6 -CvLab (cm2/s) (3) (0,4-400).10-4 (0,3-10).10-4 (3-7).10-4CvLab/CvCampo - 15-100 -Adeso em estacas(kPa) - 20-30 60-80

Sem

elha

na

s

(kN/m3) 26,5 26,6 26,0% < 5 - 20-90 20-70LL 40-150 40-150 40-150IP 30-90 20-90 40-90IA 1,2-2,2 0,7-3 0,8-2,0IL (%) 50-160 50-160 20-90Cc/(1+eo) 0,35-0,39 (0,36) 0,33-0,51 (0,43) 0,35-0,43 (0,39)Cr/Cc (%) 12 8-12 9EL/a (RSA > 1) 13 13-18 11EL/v (a v 2 2 2 2a) 8 6-10 7-11EL/v (v 2 2 2 2a) 6-7 5-7 5-7E1/su (4) - 138 143E50/su (4) - 237 234su/c (4) - 0,34RSA0,78 0,40RSA0,60

su/a (4) - 0,28 0,30Ko (LAB) - 0,57RSA0,45 0,58RSA0,45

Legenda: (1) - Para teores de argila (% < 5) 50%; (2) DE ENSAIOS CID ou S; (3) Normalmente Adensada; (4) ENSAIOS CIUou R; (5) K - Caulinita; M - Montmorilonita; e I Ilita.

Pleistoceno, o outro perodo do Holoceno; so solosmuito sobre-adensados, com presses de pr-aden-samento que podem atingir valores da ordem de 300a 500 kPa, e com SPTs acima de 5, podendo atingir25 golpes ou mais.a) Sedimentos Pleistocnicos

As Areias Pleistocnicas constituem terraosalados de 6 a 7 m em relao ao nvel atual do mar,na Baixada Santista, com bom desenvolvimento emCanania e Santos. Superficialmente, essas areiasso amareladas, tornando-se de cor marrom, oumarrom escuro a preta, em profundidade, face impregnao com matria orgnica.

As camadas de argila mdia a rija, situadasabaixo dos 20-25 m de profundidade, s vezes 15m, em toda a regio oeste do Largo do Cane,incluindo Alemoa e o Casqueiro (Fig. 1), soresqucios das ATs. Foram tambm constatadas aleste, na Ilha de Santo Amaro e mesmo em partesda cidade de Santos: a profundidades de 30-40 mencontraram-se fortes indcios da presena dasATs, como ilustram os dois perfis de sondagens,apresentados na Fig. 5. Estas camadas de ATs apar-entam ser mais uniformes e homogneas, numamacro-escala, quando comparadas com os outrossedimentos. A presena de folhas vegetais carboni-zadas (Teixeira, 1960) e de ndulos de areia quasepura, quando argilosas, ou bolotas de argilas,quando arenosas (Petri e Suguio, 1973), parecemser algumas marcas distintivas das ATs (Massad,1985-a).b) Sedimentos Flvio-Lagunares e de Baas (SFL)

Os terraos de Areias Holocnicas ocorrem en-tre o mar e os terraos de Areias Pleistocnicas, porvezes separados atravs de paleolagunas Holocni-cas. Apresentam grandes extenses nas regies deSantos e Praia Grande. No se apresentam impreg-nados por matria orgnica, mas revelam a ao dedunas inativas e ativas, particularmente emSamarit e na Ilha de Santo Amaro, na BaixadaSantista (Fig. 1). Fato interessante refere- se a con-tato, na forma de um vale, entre areias fofas ecompactas, detectado na Via dos Imigrantes, Ilhade S. Vicente, prximo ao Largo da Pompeba.

As argilas de SFL mostram, por vezes, carac-tersticas de homogeneidade e uniformidade, coma entremeao de camadas de areias contnuas, comespessuras constantes. A palavra encontrada para

descrever esta feio foi calmaria. Regies decalmaria so encontradas, por exemplo, na Ilhade Santo Amaro (Fig. 1), onde a eroso que ante-cedeu a Transgresso Santos atingiu at o toporochoso e, posteriormente, com o advento desteltimo episdio, deve ter-se formado uma grandebaa ou laguna, onde foram depositados os sedi-mentos, pode-se dizer, em guas paradas.

Outras vezes, os SFL apresentam-se com acen-tuada heterogeneidade, com distribuio catica,como na Ilha de Santana ou Candinha (Fig. 1),conseqncia de um retrabalhamento dos sedimen-tos Pleistocnicos provocado pela TransgressoSantos. Nos vales de rios como os de Mogi ePiaaguera, onde se localiza a Cosipa, existem sedi-mentos que aparentam calmaria e, outros, de-posio em ambientes conturbados, mostrandointerdigitao, provavelmente devido proximi-dade da rede fluvial.

Constatao digna de nota, conforme dados deMassad (1985-a) e Teixeira (1988), que, ao longodo Canal do Porto at o Largo do Cane, em locaiscomo Alemoa, Sabo, Macuco e Conceiozinha(Fig. 1), os solos apresentam-se mais arenosos, oque se reflete nos ndices de compresso, maisbaixos, e nas densidade naturais, mais elevadas (veras Tabelas 2 e 3).

Finalmente, como j foi mencionado, as argilasque ocorrem na cidade de Santos aparentam teremsido depositadas h 7.000 anos. Elas ocorrem sobcamada de areia regressiva, provavelmente comidade de 5.100 anos.c) Mangues

Os mangues, sedimentados sobre os SFL (Fig.4), nas margens e fundos de canais, braos de marse da rede de drenagem, podem apresentar, porvezes, alternncias, de forma catica, de argilasarenosas e areias argilosas, com consistncia devasa.

2.2.4. Confirmao dos tipos de sedimentos como uso de piezocones

Num local em Conceiozinha, Ilha de SantoAmaro, ao lado do Canal do Porto (ver Fig. 1), haviauma dvida quanto a uma camada de transio desolo, que corresponde a valores de SPT entre 3 e 5golpes, e que poderia ser tanto Argila de SFLquanto AT. Graas aos ensaios de piezocone foipossvel esclarecer este ponto. A aplicao das

Massad


classificaes de Senneset e Janbu (1984), de umlado, e de Robertson e Campanella (1983), de outro,levaram concluso de que predominam no localas argilas mdias, vindo na seqncia as areias fofasa compactas, seguidas das argilas rijas e, final-mente, as argilas moles a muito moles.

Neste contexto interessante destacar que:a) as argilas mdias e, em parte, as moles, esto

associadas s Argilas de SFL; as argilas rijas corres-pondem s ATs; e as argilas muito moles, s partesmais argilosas dos Mangues; outra concluso ref-ere-se ao carter mais arenoso das Argilas de SFL,imediatamente abaixo de camadas de areias super-ficiais, quando existentes;

b) as ATs, que aparecem entre as profundidades19 e 25 m, aproximadamente, confirmam o que sedisse acima, isto , a matriz de argila, mas comncleos de areia pura ou vice versa; da as oscila-es nas classificaes, entre argila rija e areiamedianamente compacta; e

c) a separao entre as diversas camadas de solopode ser feita da seguinte forma:

Mangue Argiloso: SPT = 0Mangue Arenoso: SPT = 1/60 a 1/40Argilas de SFL: 0 SPT 4ATs: 5 SPT 25Em resumo, as classificaes, com base no pie-

zocone, confirmaram a classificao gentica epossibilitaram delimitar, com maior preciso, cadacamada de solo, graas aos dados contnuos quefornecem ao longo de todo o perfil.

2.3. Mecanismos de sobre-adensamento dasargilas marinhas da Baixada Santista

Um ponto que foi enfatizado pelo autor (Mas-sad, 1987 e 1988-c) que um perodo de tempoentre hoje e 5.000 anos A.P. bastante longo paraconsiderar o nvel do mar estvel. Suas variaespodem explicar o sobre-adensamento de argilas, embases puramente mecnicas ao invs de qumicas(troca catinica, cimentao entre partculas, etc.)



Tabela 2. Baixada santista: argilas de SFL, com RSA2 e SPT = 0.

Local SPT n (kN/m3) Cc/(1+eo) a (kPa) su (kPa) (VT)Alemoa 0 15,5 0,33 35+5,5z 13+2,0zCubato 0 13,5 0,47

-

20+3,5z30+5,0z

6+1,7z15+1,6z

Vale dos R. Moji e Piaaguera 013,614,014,2

-

-

0,42

24+3,6z33+3,5z33+4,2z

8+1,8z14+1,7z11+1,7z

Vale do R. Quilombo 0 14,0 0,44 13+4,0z 6+2,3zVale do R. Jurubatuba 0 13,8 0,48 26+3,8z 18+1,4z

Vale do R. Diana/Canal Bertioga 014,613,513,5

0,410,450,51

28+4,6z21+3,7z27+3,3z

7+2,1z7+1,6z

15+1,0zIlha de Santo. Amaro 0 13,8 0,48 22+3,8z 5+2,1z

Notas: Dados de Massad (1985-a) VT - Vane Test.

Tabela 3. Baixada Santista: argilas de SFL, com RSA > 2 e 1 SPT 4

Local SPT n (kN/m3) Cc/(1+eo) a (kPa) su (kPa) (VT)Conceiozinha 0,3+0,077z 14,8+0,05z 0,34 * 80+5,3z * 35+2,3zSabo 0,4+0,113z - - - 32+2,0zMacuco 0,3+0,100z 14,9+0,10z - - 26+2,4z

Notas: Dados de Teixeira (1994), exceto aqueles com * (Massad, 1985-a) VT - Vane Test.

ou mesmo do efeito do aging, como fz Bjerrum(1967) com os solos de Oslo.

Para as argilas marinhas da Baixada Santista sopossveis os seguintes mecanismos de sobre-aden-samento: a) presso total de terra; b) oscilaonegativa do nvel do mar, durante os ltimos 7.000anos; c) a ao de dunas; e d) os movimentos dasilhas barreiras. Cerca de duas dezenas de perfisgeotcnicos foram apresentados por Massad (1985-a e 1987), ilustrando os mecanismos a, b e c.

Em alguns locais no Rio de Janeiro (Costa Filhoet al., 1985; Gerscovich et al., 1986; e Teixeira,1988), no Recife (Coutinho et al, 1994) e no Sergipe(Brugger et al., 1994), tm sido encontradas ele-vadas presses de pr-adensamento prximo su-perfcie, caracterizando, por vezes, crostasressecadas. O primeiro a observ-las na BaixadaFluminense (RJ) foi Pacheco Silva (1953-b), que aatribuiu a abaixamento do NA, por ao antrpica.Fazendo um contraponto com caso por ele consta-tado em Santa Cruz, Rio de Janeiro, Teixeira (1988)destacou que o fenmeno no foi observado naBaixada Santista, fato de resto atestado pelas quaseduas dezenas de perfis de subsolo analisados porMassad (1985-a e 1987). uma situao seme-lhante que ocorre em certos trechos da Baa deSepetiba (RJ) e da Baa de Guanabara, conformeCosta Filho et al. (1985).2.3.1. Argilas Transicionais (ATs)

De h muito engenheiros de solos deparavam-secom a presena de argilas mdias a rijas, mesmoduras e altamente sobre-adensadas.

Em alguns locais, onde se dispunha de infor-maes mais completas, pode-se constatar uma re-lao entre peso total de terra (atual) e presso depr-adensamento. A comparao com o pesoatual pois desconhecem-se as espessuras e ostipos de sedimentos (areia ou argila, ou ambas) quese sobrepunham s Argilas Transicionais, antes dasua eroso parcial (terceiro estdio na Fig. 3). Lem-bra-se que as areias marinhas Pleistocnicasalavam-se 6 a 7 m acima do nvel atual da maralta.

Por exemplo, na regio da Ilha de Santana ouCandinha ocorre, abaixo dos 14 m, camada deArgila Transicional, com SPT da ordem de 5 epresses de pr-adensamento aproximando-se dopeso total atual de terra (no submersa) (Fig. 6). Na

poca, em que se construa a Via dos Imigrantes,levantou-se a hiptese de ter existido nesse localuma ilha de areia, que teria sido erodida e, posteri-ormente, dado lugar a novos sedimentos, argilosos(Sousa Pinto e Massad, 1978).

Em Alemoa constatou-se resultado anlogo,tendo sido coletadas amostras de Argilas Transi-cionais at cerca de 40 m de profundidade, com oque foi possvel obter grfico de variao dapresso de pr-adensamento com a profundidade(Massad, 1985-a e 1986-a).

Caso digno de meno diz respeito a localprximo Praia de Itarar, em So Vicente, ondefoi construdo edifcio de 13 andares. As sondagensrevelaram a ocorrncia de espessa camada de argilaaltamente sobre-adensada, com Resistncia Pene-trao Mohr-Geotcnica de 5 a 10 golpes e pressode pr-adensamento de 600 a 700 kPa. ConformeTeixeira (1960), tratava-se de um bolso de ar-gila, com caractersticas inusitadas, circundado porargilas de consistncia mole (1 a 2 golpes), seme-lhantes s que existem em Santos. Geografi-camente, o local de construo do edifcio situa-seentre a Ilha Porchat e o Morro do Itarar, tendo nosseus entornos outros morros como o de Jacu, aPonta de Itaipu e o Morro dos Barbosas.

interessante mencionar relatrio tcnico, nodivulgado, contendo resultados de estudos geolgi-

Massad


Figura 6. Parmetros geotcnicos - Via dos Imigrantes (Est.127, 15 mE).

cos na rea da Cosipa, preparado por Arnaldo Kut-ner em 1979, ao qual o autor desta exposio teveacesso recentemente. Kutner j conhecia algunsestudos de Suguio e Martin (1978-a e b) e conjec-turou que os dados de Teixeira implicariam emcoberturas de mais de 40 m de solos sobre osanalisados. Aventou duas hiptese: a) teria ocorridouma deposio no fim do Pleistoceno, at cotasdesconhecidas mas mais elevadas que a atual, para,na glaciao que se seguiu, serem total ou parcial-mente erodidas; ou b) teria havido uma deposiode sedimentos no Holoceno, em cota mais baixaque a atual, resultando num depsito de grandeespessura, que teria sido alado, por um processode soerguimento da Serra do Mar e, em seguida,removido parcialmente at o nvel de eroso.

No entanto, tudo leva a crer que o bolso,mencionado por Teixeira, seja resqucio da For-mao Canania que, graas ao escudo protetor dosmorros, pontes do embasamento Pr-Cambriano,resistiu ao erosiva dos rios na poca da re-gresso que sucedeu Transgresso Canania. Estahiptese foi aventada por Massad (1985-a).

Retroagindo ainda mais no tempo, final dadcada de 40, amostras extradas no local para aconstruo da Ponte sobre o Canal do Casqueiro -Via Anchieta - revelaram presso de pr-aden-samento de 250 kPa para as camadas profundas(Argilas Transicionais), de consistncia mdia arija (veja-se seco geolgica e perfis de sondagensem Massad, 1986-a). Este valor no encontrou jus-tificativa em termos de presso efetiva atuante, comdensidade submersa.

Finalmente, cita-se o trabalho de Samara et al.(1982), que apresenta perfis de sondagens e resul-tados de ensaios de adensamento ao longo da Ro-dovia Piaaguera-Guaruj. Constata-se, nasondagem SP-7, a ocorrncia de camada inferior deargila, abaixo dos 18 m, com SPT de at 5 golpes epresso de pr-adensamento de 200kPa, aproxi-madamente, que no encontra justificativa no pesoefetivo atual de terra. A sondagem SP-6 mostrou, a23 m de profundidade, um valor de 250 kPa paraesta presso.

Ensaios de piezocone (CPTU), realizados noincio da dcada de 90 em Conceiozinha (ver aFig. 1), fornecem novos dados sobre o assunto.Valendo-se de uma correlao emprica proposta

por Kulhawy e Maine (1990), citada por Coutinhoet al. (1993), a saber:

__

a = qt vo

3 (1)

onde qt a resistncia de ponta corrigida e, vo, apresso vertical total, obteve-se a (presso de pr-adensamento) entre 400 e 800 kPa, com mdia de500 kPa, como mostra a Fig. 7. Uma confirmaode que se tratava de ATs foram os valores depresso neutra medidos durante os ensaios,menores do que as presses hidrostticas iniciais,indicando dilatao dos solos. Ademais, estes so-los, com SPT = 5 a 6, eram constitudos de argilacom ncleos (bolotas) de areia fina, ou vice-versa,fato marcante nas ATs, como j foi mencionado.2.3.2. Argilas de SFL levemente sobre-adensadas(1,3 RSA 2)

Em geral, as presses de pr-adensamento (a) dasargilas de SFL situam-se ligeiramente acima do pesoefetivo de terra (Figs. 6 e 8-a e 8-b). So solos leve-mente sobre-adensados, com 1,3 RSA 2, ondeRSA a relao de sobre-adensamento, isto , a razoentre a e a presso vertical efetiva de terra (atual).

A anlise de 19 perfis de subsolo, de diversospontos da Baixada Santista, ilustrados nas Figs. 8-ae 8-b, mostrou que h um forte paralelismo entre apresso de pr-adensamento e a presso efetiva deterra. Isto significa admitir uma correlao do tipo:

__

a = conts + __

vo (2)onde const = 20 a 100 kPa; e vo = .z o pesoefetivo de terra na profundidade z. As Tabelas 2 e



Figura 7. Histria das tenses - Ensaios de Piezocone emConceiozinha.

3 mostram algumas das correlaes obtidas porMassad (1985-a) e Teixeira (1988).

Tal constatao sugere um sobre-adensamentopor sobrecarga, devido a abaixamento do nveldgua, o que vem de encontro oscilao negativado N.R.M., indicada na Fig. 2. Massad (1985-a)estimou, inicialmente, de 2 a 3 m, mdia de 2,4 m,a mxima amplitude desta oscilao.

A hiptese exclusiva de envelhecimento (ag-ing) das argilas de SFL no se sustenta pois, fosseeste o caso, as presses de pr-adensamento deve-riam crescer com a profundidade segundo uma retapassando pela origem, portanto com relao desobre-adensamento (RSA) constante, independen-temente da profundidade, o que no se constatou.A hiptese de um efeito combinado, de sobre-carga e aging, aplicada a dois locais da BaixadaSantista (Prez e Massad, 1997-a e b), levou concluso de que a oscilao negativa do N.M. responsvel por cerca de 80% do sobre-adensa-mento destes solos. Ou que a poderia crescer coma profundidade a uma taxa 15% acima de vo,desviando-se levemente do paralelismo men-

cionado acima (ver as Figs. 8-a e b). E que a mximaamplitude da oscilao negativa do N.M pode serestabelecida em 2 m (Massad et al., 1996).2.3.3. Argilas de SFL na cidade de Santos(1,0 RSA 1,3)

O leve sobre-adensamento das Argilas de SFLda Cidade de Santos, com RSA variando entre 1,0e 1,3, conseqncia de oscilaes negativas donvel do mar associadas a efeitos, secundrios, deenvelhecimento (aging), como mostraram Mas-sad (1985-a) e Massad et al. (1996). Estas cifras sorelativamente baixas, quando comparadas com ou-tros locais da Baixada Santista, face existncia deespessa camada de areia (Fig. 25), que, ao longo daorla martima, oscila entre 8 e 12 m, sobrejacente argila mole, o que significa tenses verticais iniciaismaiores e, consequentemente, menor a influnciadas oscilaes negativas do nvel do mar; compa-rem-se, neste sentido, as Figs. 9-a e 9-b. Essesbaixos valores, com RSA pouco acima de 1, expli-cam porque Teixeira (1994) chegou a consideraressas argilas como sendo normalmente adensadas,

Massad


Figura 8. Perfis de Histria das tenses - Argilas de SFL - Baixada Santista.

apesar do caso do Edifcio U, por ele analisado, terrevelado uma RSA 1,1.2.3.4. Argilas de SFL muito sobre-adensadas(RSA > 2) - Ao de dunas

Massad (1985-a) verificou casos de Argilas deSFL muito sobre-adensadas, na Ilha de SantoAmaro. A causa deste sobre-adensamento foiatribuda ao peso de dunas elicas, que se fizeramsentir na regio, como alis j foi mencionado nestetrabalho. Ensaios de laboratrio, em amostras inde-formadas, revelaram uma relao do tipo da expres-so (2), conforme ilustra a Fig. 8-c, com a constanteigual a 80 kPa, corroborando um adensamento porsobrecarga.

Ensaios de piezocone, feitos recentemente nestarea, tambm confirmam a expresso (2), com dis-perso muito pequena em cada furo, como mostraa Fig. 7, para alguns deles. Quando se comparam osfuros entre si (Tabela 4), a constante da expresso(2) oscila numa ampla faixa de valores, mas comcerca de 60% dos casos variando entre 80 e 120 kPa.Esta oscilao justificvel por se tratar da ao dopeso de dunas, cujas alturas variariam (predomi-nantemente) entre 4 e 6 m.

Finalmente, medidas de recalques num aterro ex-perimental de grandes dimenses (6,4 m de altura),executado recentemente nessa mesma rea e con-strudo por etapas, permitiu inferir uma presso depr-adensamento de 168 kPa no centro da camadacompressvel, que se compara com 164 kPa, obtidoda expresso associada ao CPTU-9, feito no local.2.3.5. Argilas de manguesais

Para os mangues, os poucos dados disponveisindicam solos levemente sobre-adensados, compresses de pr-adensamento mdias da ordem de

30 kPa. Para um dos locais (Fig. 10-a) onde foramextradas amostras indeformadas, obteve-se a = 16 +.z, com = 3,3 kN/m3. Em outro local (Fig. 10-b),em que o mangue, com cerca de 2 m de espessura,aflorava superfcie, notou-se um sobre-adensamentopor peso total de terra! A expresso obtida foi a = 3,3+ n.z, com n = 13 kN/m3. Em ambos os casos pode-seexplicar o sobre-adensamento por um simples meca-nismo de abaixamento do NA, ficando em aberto apoca de sua ocorrncia.

Para os Mangues, ensaios de piezocone mos-traram valores de a com grande disperso. Notou-se, alis, que em Conceiozinha esses Manguesocorrem, por vezes, associados a camadas de areiasmuito fofas, casos em que os valores de qt oscilammuito, numa faixa de 0 a 1 MPa; nesta situao, osvalores de SPT so de 1/60 a 1/40, grosso modo.Para as partes mais argilosas dos mangues, os qt somuito baixos, da ordem de 0,1 a 0,25 MPa e osvalores de SPT, a elas associados, so nulos (0/40,0/50). Os ensaios de piezocone mostraram quemesmo estes solos mais moles so sobre-adensa-dos, pois e a = 40 + .z, que se pode atribuir,



Figura 9. Argilas de SFL:a) aflorantes (1,3 RSA 2); e b)Cidade de Santos (1,0 RSA 1,3).

Tabela 4. Resultados de ensaios de piezocone em Conceiozinha - Argilas de SFL.

CPTU EL/a a (kPa) CPTU EL/a a (kPa)1 17 94 + vo 9 18 76 + vo2 16 124 + vo 10 19

8 + vo3 17 66 + vo 11 16 78 + vo5 17 71 + vo 12 17 42 + vo6 18 62 + vo 13 17 89 + vo7 18 57 + vo 14 17 94 + vo8 17 92 + vo 15 17 100 + vo

novamente, a oscilaes negativas do N.M., que, naregio, no devem ter passado dos 2 m.

3. A Diferena entre as Propriedadesdos Sedimentos: Caractersticas deIdentificao e de Classificao

Existe, em geral, uma caracterstica comum s3 unidades, a saber, a grande heterogeneidade dossolos, manifestada na plasticidade, textura e ndicesfsicos em geral. Ela se reflete nos perfis do subsolona Baixada Santista, com alternncias de camadasde argilas e areias, e, entre elas, transies decamadas de argilas arenosas; argilas siltosas, areiasargilosas ou areias siltosas.

Atravs das propriedades-ndice (ver a Tabela1) no foi possvel diferenciar os sedimentos ocor-rentes na Baixada Santista. As curvas granulomtri-cas e os Limites de Atterberg praticamente sesobrepem, o mesmo acontecendo com o ndice deAtividade de Skempton (IA) e o ndice de liquidez(IL). E isto tudo apesar de haver diferenas nacomposio mineralgica (Tabela 1). Tal fato sedeve, aparentemente, ocorrncia de mais de doisargilo-minerais nos sedimentos das trs unidadesgenticas.

Constatou-se que para a diferenciao neces-srio recorrer a uma propriedade de estado, talcomo o ndice de vazios, a resistncia no drenadaou mesmo o SPT (ver a Tabela 1).

4. A Semelhana entre asPropriedades dos SedimentosMarinhos: As Adimensionalizaes

No entanto, as suas propriedades de engenhariaso semelhantes, isto , quando adimensionali-

zadas, aproximam-se entre si, como revela a Tabela1, que se passa a detalhar.

Antes disso, convm relembrar que o conceitode semelhana entre solos, proposto por Terzaghi,baseava-se na histria geolgica e nos limites deconsistncia. De fato, a sua premissa era: If severalsoils with similar geologic origin have fairly iden-tical limits, their physical properties too will beidentical.... Com a ressalva, talvez, de que hojediramos: ...their physical properties too will besimilar..., graas principalmente a Skempton, aocorrelacionar a relao c/p com o ndice de Plasti-cidade. Modernamente, os conceitos estabelecidospelos modelos SHANSEP (Stress History and Nor-malized Soil Engineering Properties) e YLIGHT(Yield Locus Influenced by Geological History andTime) refletem a questo da semelhana entre solos.4.1 Coeficiente de empuxo em repouso

A expresso do Ko (Tabela 1), obtida pelo autorcom base em ensaios de laboratrio, englobandoduas amostras de argilas de SFL e trs de Argilas

Massad


Figura 10. Perfis de histria das tenses em Mangues - Baixada Santista.

Figura 11. Resultados de ensaios de Ko: Argila Transicional(AT).

Transicionais, vlida para RSA no superior a 3,quando ento o mximo desvio entre valores medi-dos e calculados no passou de 7%. Esta frmulaeqivale aplicao da Frmula de Parry, comngulo de atrito efetivo igual a 25,5 graus.

Reportando-se s Figs. 11 e 12, interessantedestacar que o lao formado entre as primeirasvoltas e as segundas idas bastante fechado, o quemostra a unicidade das relaes entre o Ko e a RSA(Fig. 13), independentemente do caminho (ida evolta), respaldando, inclusive, modelos como oSHANSEP, de Ladd (1964).

4.2 Caractersticas de resistncia aocisalhamento

A resistncia no drenada (su) das argilas daBaixada Santista mostram, com tendncia semprecrescente com a profundidade, valores de 3 kPapara os Mangues; na faixa de 10 a 60 kPa para osSFL; e superiores a 100 kPa para as Argilas Transi-cionais. Para as argilas arenosas de SFL Teixeira(1988) chegou a valores mximos de 150 kPa, emensaios de Vane Test at 30 m de profundidade.

A este propsito e referindo-se ainda s argilasde SFL, foram feitas anlises de mais de mil ensaiosde Vane Test, executados em 70 locais da BaixadaSantista, em profundidades que atingiam, em m-dia, 15 m, muitas vezes 20 m e at 30 m, comoocorreu em Piaaguera (Massad, 1985-a). Confir-mando resultado de Sousa Pinto e Massad (1978),obteve-se:

su = c0 + c1 . z (3)

Para um universo de 54 locais concluiu-se que,em mdia, c1 = 0,5. e que apenas 15% dos casossituam-se abaixo da relao c1 = 0,4. (Massad,1985-a). Por outro lado, para 12 locais estavamdisponveis, alm dos resultados de Vane Test,perfis da histria geolgica. Estes dados permitirampreparar os grficos das Figs. 15 e 16, de onde se



Figura 12. Resultados de ensaios de Ko: Argila de SFL.

Figura 13. Ko em Funo da RSA: Argila Transicional (ATs) e de SFL.

conclui que as envoltrias mdia e mnima de su doVane Test podem ser assim expressas:

su

__

a

= 0,43 (mdia) (4-a)

su

__

a

= 0,30 (mnima) (4-b)

A Fig. 14 permite visualizar estas duas envolt-rias para o universo de 54 locais.

Atravs do estudo de uma grande quantidade deensaios na Cosipa, Vargas (1973) props umafrmula para a coeso com um mnimo de pertur-bao, cuja taxa de crescimento com a profundi-

dade aproxima-se bem da expresso (3). Dados deTeixeira (1988) (ver a Tabela 3) tambm confir-mam esta expresso.

Valores da relao su/c, obtidos de ensaiostriaxiais rpidos pr-adensados (R), tm sido apre-sentados em funo da RSA, tanto para as Argilasde SFL quanto para as ATs (Tabela 1). Massad(1988-a; e 1994) mostrou semelhanas, neste as-pecto, com solos de outras cidades costeirasbrasileiras. No mesmo sentido, Massad (1988-a)encontrou as seguintes relaes entre su e a pressode pr-adensamento (a) para as Argilas de SFL epara as ATs da Baixada Santista:

su

__

a

= 0,28 su__

a

= 0,30 (5)

interessante lembrar que a expresso:

su = qt vo

Nk(6)

onde qt a resistncia de ponta corrigida do ensaiode piezocone, quando comparada com as ex-presses (5), fornece Nk 10.

Para as argilas de Santos, com IP e teor de argilasuperiores a 50%, ensaios triaxiais lentos revelaramvalores do ngulo de atrito efetivo da ordem de 24graus para os SFL e, para as ATs, de cerca de 20graus, acima dos efeitos do pr-adensamento (Mas-sad, 1988-a); argilas muito arenosas, destas duasunidades, forneceram valores de at 28 graus. Valo-res deste ngulo, inferidos dos ensaios Ko na con-dio normalmente adensada, situam-se entre 24 e28 graus, para as argilas de SFL, e entre 20 e 24graus, para as ATs.

4.3. Caractersticas de deformabilidade.

4.3.1. Mdulo de deformabilidade comconfinamento lateral

Num trabalho pioneiro, Barata e Danziger(1986) partiram do pressuposto de que as ArgilasQuaternrias das baixadas litorneas da costabrasileira guardam semelhanas entre si e propu-seram uma expresso simples para a estimativa doMdulo de Deformabilidade com ConfinamentoLateral (EL) ou Mdulo Oedomtrico. A expresso do tipo EL = b.v, onde v a tenso verticalefetiva e b uma constante emprica. Em mdia,

Massad


Figura 14. Vane Test: variao de c1 com a densidade submersadas Argilas () de SFL.

Figura 16. Vane Test: variao de co com a na superfcie(Argilas de SFL).

Figura 15. Vane Test: variao de c1 com a densidade submersa( ) das Argilas de SFL.

constataram uma correlao EL = 7.v, vlida aolongo da reta virgem.

Com base em dezenas de ensaios feitos emamostras shelby, extradas de 17 locais da BaixadaSantista, Massad (1985-a; e 1994) chegou a corre-laes semelhantes, mas levando em conta tanto osobre-adensamento, que afeta mesmo as argilasmoles, quanto a no linearidade da curva e-log p.Constatou, estatisticamente, que, para RSA > 1,EL/v, uma funo linear de RSA, passando pelaorigem. Isto significa dizer que EL/a, constante.A Tabela 1 indica valores desta relao para as trsunidades genticas. J acima dos efeitos do pr-adensamento (RSA = 1), tem-se:

EL__

v

= 2,3 . (1 + e0)Cc (7)

Para levar em conta a curvatura da relao e-log p, nas proximidades da presso de pr-adensa-mento, procurou definir EL/v em dois nveis detenses (v,), como mostra a Tabela 1. Note-se queadmitir ao longo da reta virgem (v 2.a), queEL/v vale 5 ou 7 (Tabela 1), eqivale a dizer queCc/(1 + eo) igual a 0,46 ou 0,33, respectivamente.

Para as Argilas de SFL, enquanto a mdia geraldos Cc/(1 + eo) foi de 0,43 (Tabela 1), em Alemoae Conceiozinha, onde elas so mais arenosas,obteve-se um valor mdio um tanto menor, daordem de 0,34, conforme as Tabelas 2 e 3.

Num local em Conceiozinha, Ilha de SantoAmaro, ao lado do Canal do Porto (ver Fig. 1), jcitado, onde ocorrem Argilas de SFL muito sobre-adensadas, foi possvel estimar valores de EL/acom base nos resultados de ensaios de piezocone(CPTU). Para Tanto usou-se a expresso:

E L = a . qt (8)onde a constante a assume um valor mdio de 2 eqt a resistncia de ponta corrigida, que comportauma certa disperso. A Tabela 4 apresenta os valo-res da relao EL/a, para as Argilas de SFL, cujasmdias encontram-se na Tabela 5, inclusive para asoutras unidades genticas. V-se que h uma boaconcordncia com os valores de laboratrio.

A relao Cr/Cc, onde Cr o ndice de recom-presso, assume valores de 8 a 12% para as Argilasdos SFL; de 9% para as ATs; e de 12% para asArgilas de Mangues.

Finalmente, para o j citado aterro experimentalde grandes dimenses (6,4 m de altura), executadorecentemente em Conceiozinha, Ilha de SantoAmaro, ao lado do Canal do Porto, e construdo poretapas, as medidas de recalques permitiram inferiro valor de Cc/(1 + eo) = 0,38 e Cr/Cc = 8%, portantodentro do universo de valores referidos acima.4.3.2. Deformabilidade atravs de ensaiostriaxiais R

Relaes do tipo E/su, entre mdulo de defor-mabilidade e a resistncia no drenada, obtidasatravs de 5 sries completas de ensaios triaxiaisCIU-C, mostraram-se tambm prximas entre si,independentemente da unidade gentica (AT ouSFL). Por exemplo, para o mdulo de deformabili-dade a 1% de deformao (E1), E1/su assumiu valormdio da ordem de 140. Para o mdulo correspon-dente a 50% da resistncia (E50), a mdia da relaoE50/su foi de 235 (Tabela 1), comportando uma certadisperso, mas muito prxima dos 250 encontradospor Samara et al. (1982). Mais surpreendente ainda verificar que a mesma cifra foi obtida para arelao E1/su dos solos sedimentares de S. Paulo edas argilas de Londres.

4.4. Curvas de plastificaoLinhas do estado limite (tambm denominadas

linhas de plastificao, cedncia ou escoamento)tm sido propostas pelo mundo afora, como atestao trabalho de Diaz-Rodrigues (1992), citado porLerouiel (1992). Para as Argilas de SFL e as ATs,a determinao dessas curvas foi feita por Massad(1985-a, 1986-b e 1994), conforme metodologiaestabelecida por Tavenas e Leroueil (1977).

As curvas de plastificao podem ser entendi-das de um modo fsico e experimental, sem apelarpara conceitos matemticos, que usualmente en-volvem o assunto. Assim, acima da linha dos a curva de plastificao representa o critrio deruptura da argila intacta; e, abaixo, o limite entre



Tabela 5. Valores de EL/a.

Unidade gentica Ensaios deadensamento

Ensaios CPTU

Mangue 13 15SFL 13-18 17AT 11 13

os estados sobre-adensado e normalmente aden-sado. Assim, a parte superior da curva pode serobtida atravs de ensaios triaxiais convencionais; e,a parte inferior, atravs de ensaios triaxiais PN emesmo ensaios triaxiais lentos. Os ensaios de Ko -Coeficiente de Empuxo em Repouso - completama delimitao da curva de plastificao.

Ao todo foram ensaiadas amostras de 4 locaisdiferentes do litoral paulista, sendo duas de Argilasde SFL (Cosipa e Vale do Rio Jurubatuba) e duasde ATs (Iguape e Alemoa). A Fig. 17 mostra duasdas curvas obtidas pelo autor, uma para ArgilaTransicional e outra para Argila de SFL. Nessesgrficos as coordenadas foram adimensionalizadasem relao s presses de pr-adensamento, queassumem valores muito diferentes, da ordem de350 kPa para a Argila Transicional e 60 kPa para aArgila de SFL.

Nota-se que os eixos das elipses (Fig. 17), queso as formas aproximadas das curvas de plastifi-cao , situam-se entre as retas do e do Ko. A bemda verdade, este um dos pontos que diferenciamo modelo YLIGHT, proposto por Tavenas e Ler-oueil (1977), do modelo de Cam-Clay do grupo deCambridge (ver Schofield et al., 1968). Ademais,pode-se constatar que:

a) as curvas de plastificao cortam o eixo dasabscissas num ponto tal que po = 0,62.a; e

b) qmax/a = 0,36, para a Argila de SFL, e 0,33para a AT, valores estes que se ajustam muito bem aos resulta-dos obtidos para 50 argilas de onze pases, como

mostra o grfico da Fig. 18, adaptado de Diaz-Ro-drigues (1992), citado por Leroueil (1992).

Para as Argilas de SFL e conforme Mouratidise Magnan (1983), pode-se representar a formaaproximadamente elptica dessas curvas atravsdas seguintes equaes:

p_

__

a

= 0,963 . (x + 0,405) 0,271 . y

q__

a

= 0,271 . (x + 0,405) + 0,963 . y (9)

6,09 . x2 + 30,86 . y2 = 1

onde x e y so variveis auxiliares, a serem elimi-nadas.

4.5. Coeficientes de adensamento

Da anlise de uma grande quantidade de ensaiosde permeabilidade (k), Massad (1985-a) concluiuque o produto k.v varia em faixas relativamenteestreitas. Com base em:

Cvv = (k .

__

v) . (EL__

v

)o

(10)

pode-se estimar intervalos de variao para Cvv, comoseguem. Para argilas de SFL chegou-se a (0,3 a 10).10-4cm2/s; e, para as ATs, (3 a 7).10-4 cm2/s. Para osMangues, a interpretao de ensaios de adensamentolevaram a valores de (0,4 a 1,7).10-4 cm2/s, quandoargilosos; e (30 a 400).10-4 cm2/s, quando arenosos.V-se, pois, que numa mesma unidade gentica as

Massad


Figura 17. Curvas de plastificao (Yielding) - solos do litoral paulista.

variaes so muito grandes, confirmando a ex-trema heterogeneidade dos solos litorneos.

Durante a fase de investigao do subsolo parao projeto da Via dos Imigrantes, na Baixada San-tista, foram realizados ensaios de permeabilidade insitu, por bombeamento, que revelaram valores de kda ordem de 10-5 cm/s (Vargas e Santos, 1976), cemvezes superiores aos obtidos em laboratrio. Esteresultado viria a ser confirmado posteriormente porSousa Pinto e Massad (1978), ao analisarem osaterros experimentais da Imigrantes. Mais adiante,abordar-se- o tema do Cvv de campo.

5. Aterros Sobre Solos MolesNa seqncia, passar-se- a tratar de casos de

obras na Baixada Santista, destacando-se as impli-caes geolgicas no seu projeto. Iniciar-se- comos Aterros Sobre Solos Moles, abordando o aden-samento e relatando um caso de ruptura.

5.1. Adensamento primrioCom o objetivo de mostrar as implicaes da

histria geolgica no comportamento de AterrosSobre Solos Moles, Massad (1989) analisou 11Seces Experimentais, relacionadas na Tabela 6.O caso de nmero XII recente.

Para todos eles dispunham-se das seguintes in-formaes: a) as cargas aplicadas e os perfis desubsolo; e b) os resultados de medidas de recalques,

no topo da camada de argila mole, ao longo dotempo. Para os casos em que no existiam dados deensaios de adensamento, os valores de a foramestimados com base na histria geolgica, descritaacima.

A Tabela 6 fornece, em grandes linhas, indi-caes sobre o tipo de solo, em cada caso. Em geralas Argilas de SFL, que ocorriam em todos os casos,exceto o IV, so mais heterogneas que as ArgilasTransicionais (ATs). Alm disso, as Argilas de SFLcontinham intercalaes de lentes e finas camadasde areia, exceto nos trs casos referentes Ilha deSanto Amaro (X-a, X-b e XII). Para cada caso esttambm indicado o correspondente mecanismo desobre-adensamento.5.1.1. Recalques

Os recalques observados foram manipuladospelo Mtodo de Asaoka (1978). Desta forma, foipossvel obter os valores do recalque final (f) e doCoeficiente de Adensamento Vertical (Cvv) paracada Seco Experimental, conforme est apresen-tado na Tabela 6.

A Fig. 19 apresenta os resultados em termos dedeformao final em funo da tenso aplicada e daRelao de Sobre-adensamento (RSA) para as ar-gilas moles (SFL). Note-se que os casos I e II daTabela 6 foram omitidos face grande influnciada camada profunda de AT, que foi responsvel por1/3 do recalque total. Para os outros casos estacamada responde por menos de 10% dos recalquestotais, exceto para os casos X, XI e XII, quando estacifra foi da ordem de 20%.



Figura 18. Variaes de po/(a) e qmax/a em funo de , paraargilas de vrios paises (Apud Diaz-Rodriguez, 1992, Citado porLerouiel, 1992).

Figura 19. Influncia do Sobre-adensamento das Argilas daBaixada Santista nos Recalques - Carregamentos flexveis.

Massad


Tabela 6. Casos de obras (aterros) na Baixada Santista.

Tipo Local Caso Seo/Etapa

Subsolo RSA f (cm) Cvv10-2 cm2/s

b/H Mecanismos deadensamento

I SE 1EST 62+ 2.6m

5 m SFLsobre

12 m AT

1,6&3,1

96 1,2[50]

3,0 Oscilao Negativa doN.M. e Peso Tota de Terra

II SE 262 + 1.8 m

5 m SFLsobre

12 m AT

1,6&3,1

100 2,5[100]

3,0 Oscilao Negativa doN.M. e Peso Total de Terra

III SE 3(EST 56)

12.7 m SFLsobre

4 m AT1,5

145 2,3[100]


IV SE 4(EST 128)

11.9 mAT

1,7 13 1,6 4,0 Peso Total de Terra

V SE 5(EST 40)

13.0 mSFL

1,5 - 1,1[50]

4,0 Oscilao Negativa doN.M.

VIRN 2

1.3 m Mangue

sobre14.1SFL

1,0 50 2,7[100]*

1,5 Oscilao Negativa doN.M., exceto para oMangue.

VIIRN 3

1.3 mMangue

sobre 14mSFL

1,0 63 1,1[50]

1,5 Oscilao Negativa doN.M., exceto para oMangue.

VIII Placascentrais

18 m SFLsobre6.8 mAT(?)

1,9 64 3,3[15]


IX Placaslaterais

18 m SFLsobre 6.8 mAT(?)

1,9 44 3,2[15]


X-a(Aterro h = 4,4 m)

MR(BERMA)

12 m SFLsobre

14 m AT(?)

2,6&2,0

41-

7,0 Principalmente Ao deDunas e Peso Total deTerra.

X-b(Aterroh = 6,4 m)

MR(Centro)

12 m SFLsobre

14 m AT(?)

2,6&

2.0

59-

7,0 Principalmente Ao deDunas e Peso Total deTerra.

XII(Aterroh = 5,8 m)

1a. Etapa2a. Etapa3a. Etapa4a. Etapa

22 m SFLsobre

18 m AT

1,9 51641

108

-2,8 Principalmente Ao de

Dunas e Peso Total deTerra.

Estgio 1 16 4,7[60]

XI Estgio 2 9.5 m SFL 1.6 34 3,4[45]

6.0 Oscilao Negativa doN.M.

Estgio 3 55 3,4[45]

Legenda: SFL - Argilas Flvio-Lagunares de Baias (Holocnicas); ATs - Argilas Transicionais (Pleistocnicas); RSA - Relao desobre-adensamento; [ ]- Relao entre Cvv de campo e o Cvv de laboratrio; Cvv - Coeficiente de adensamento de campo (equivalente);f - Recalques finais observados; b/H - Relao entre a largura da rea carregada e a espessura da camada de argila.

Imig

ran

tes

Cosip

a

Ate

rro

s

Itape

ma

Funda

es

fle

xv

eis

(bases

)

Ilha d

e Sto

. A

mar

oA

lem

oa

tanqu

e de

le

o

Para comparao, a Fig. 19 mostra tambmcurvas tericas, obtidas com os valores mdios dosMdulos Oedomtricos e dos ndices de Com-presso. Apesar de alguma disperso, os valoresobservados aproximam-se satisfatoriamente bemdos calculados, independentemente do mecanismode sobre-adensamento, indicado na ltima colunada Tabela 6. Como j era esperado, salta aos olhosa grande influncia do sobre-adensamento nos re-calques finais. A hiptese de argila normalmenteadensada levaria a valores 2 a 6 (mdia de 3,5)vezes maiores dos que os observados.

5.1.2. Coeficientes de adensamento (Cvv)No que se refere ao Coeficiente de Adensa-

mento Vertical (Cvv), a Tabela 6 e a Fig. 20 mostramos valores observados, obtidos atravs da expresso(veja-se Massad, 1982):

2,5 . CvvH2d

= ln()

(11)

onde a inclinao da reta da conhecida cons-truo de Asaoka e o incremento constante nasrie eqiespaada do tempo.

Neste ponto necessrio diferenciar os casos daIlha de Santo Amaro (X-a, X-b e XII) dos restantes,apresentados na Tabela 6. Na Ilha de Santo Amaro,mais especificamente, junto ao Cais Conceiozi-nha (ver a Fig. 1), no se constatou a presena delentes ou finas camadas de areia; nestes casos (X-a,X-b e XII) foram empregados drenos fibroqumi-cos. Nos casos restantes ocorriam estas camadasdrenantes, como j foi mencionado.5.1.2.1. Casos de argilas de SFL com lentes ou finascamadas de areia

Nesses casos (I a IX e XI, na Tabela 6) foramdeterminados os Cvv equivalentes, isto , os Coe-ficientes de Adensamento admitindo-se que ascamadas compressveis sofreram um adensamentounidimensional, quando, na realidade, ele deve teruma forte componente horizontal, face pequenamagnitude da relao b/H (entre a largura da reacarregada e a espessura da camada de argila) e heterogeneidade dos extratos de solo mole. Essaheterogeneidade se manifesta de duas maneiras: a)o solo argiloso contm teores variveis de areia; eb) ocorrem finas lentes ou camadas de areia, queacabam passando desapercebidas e so usualmenteconsideradas como que constituindo os prprios

macios; estes fatores contribuem em muito paraacelerar o adensamento.

Como se pode ver na Fig. 20, h uma tendnciageral de decrscimo de Cvv medida em que astenses aumentam. Mas, mais importante, os valo-res observados de Cvv so 15 a 100 vezes maioresdo que os correspondentes valores de Laboratrio(ver nmeros entre colchetes na Tabela 6). Talconstatao atribuda mais grande heterogenei-dade das camadas de argilas de SFL (principal-mente presena de lentes e finas camadas deareia), como se explicou acima, do que ao sobre-adensamento. Atente-se, porm, aos fatos, primei-ro, de que estes Coeficiente de Adensamento (Cvv)so eqivalentes; e segundo, aos nveis de tensesimpostos (peso prprio mais acrscimo de pressodevido ao carregamento), que variaram de 0,9 a 2vezes a presso de pr-adensamento. Assim sendo,os resultados apresentados so vlidos para solos enveis de tenses impostos similares aos indicadosneste estudo.

Recentemente, Sousa Pinto (1994) apresentouo caso de Aterro Hidrulico de grande extenso,construdo sobre solo mole para o Conjunto Habi-tacional Tuyuti, em que o Coeficiente de Aden-samento revelou-se ser da ordem (1 a 9).10-3 cm2/s,portanto uma potncia de 10 abaixo dos valoresindicados na Tabela 6 e na Fig. 20. Atribuiu taldiscordncia a dois fatores: a) nessa obra o aden-samento deve ter sido preferencialmente unidimen-sional, face s suas dimenses em planta; e b) tantoas camadas de areia fina, subjacentes s argilasmoles, quanto a areia fina, empregada na sobre-carga ao aterro hidrulico, possuam permeabili-



Figura 20. Tendncias de variao dos coeficientes de aden-samento com o nvel de tenses - Argilas de SFL da BaixadaSantista

dades reduzidas, de tal forma que a altura de dren-agem (Hd) no ficou bem caracterizada.5.1.2.2. Os casos da Ilha de Santo Amaro(Conceiozinha)

Nestes casos (X-a, X-b e XII, da Tabela 6),como no havia lentes ou finas camadas de areia e,mais, como no caso XII no se constatou camadade areia entre as Argilas de SFL e as ATs, optou-sepelo emprego de drenos fibroqumicos, espaadosde 2,2 m, nos casos X-a e b, e de 2,1 m, no caso XII.

Para situaes como estas, com drenos verti-cais, o Mtodo de Asaoka deve ser alterado paralevar em conta a ocorrncia de adensamentos ver-tical e horizontal, concomitantemente. Massad(1985-a) mostrou que, nestas condies deve-seusar, ao invs da expresso (11):

2,5 . CvvH2d

+ 8

m . d2e

. Cvh = ln()

(12)

onde a inclinao da reta da conhecida constru-o de Asaoka e o incremento constante na srieeqiespaada do tempo. Valores do segundo mem-bro de (12) esto indicados na Tabela 7. Foi feita ahiptese de que kh/ks = 5 e ds/dw = 2, com dw = 6,6cm, onde o kh a permeabilidade horizontal do solointacto; dw o dimetro do dreno; e s refere-se aofilme de solo amolgado.

Uma inspeo da Tabela 7 revela que os casosX-b e XII (3a. ETAPA) devem apresentar os mes-mos Coeficientes de Adensamento pois esto asso-ciados ao mesmo nvel de tenses

Essa constatao possibilitou a obteno tantode Cvv quanto de Cvh, pois passou-se a dispor deduas equaes lineares do tipo da expresso (12), asaber:

0,0694 . Cvv + 0,3000 . Cvh = 0,0304

0,0052 . Cvv + 0,3300 . Cvh = 0,0267(13)

cuja soluo :Cvv =1,10x10-2 cm2/s (14)Cvh =0,92x10-2 cm2/s

Note-se que Cvv Cvh.A Tabela 7 e a Fig. 20 mostram valores destes

Coeficientes de Adensamento para vrios nveis detenso, com a mesma tendncia de variao que nocaso do Cvv, mas com valores at uma potncia de10 vezes menores. Esses resultados devem ser en-carados com reservas, pois precisam ser confir-mados com outros casos de obras semelhantes.

5.2. Um caso de rupturaRecentemente foi observado um caso de ruptura

na Baixada Santista. Tratava-se de um aterro com3,2m m de altura, talude 1:1, apoiado sobre umacamada de Argila de SFL com cerca de 30 m deespessura, com as seguintes caractersticas:

su = 8 + 1,5 . z (kPa) (15)__

a = 20 + 4,0 . z (kPa) (16)obtidas atravs de ensaios Vane Test e de aden-samento, respectivamente (Arajo, 1989). Note-seque estas expresses inserem-se no universo deparmetros apresentados neste trabalho.

Segundo Bjerrum (1972), os resultados dos en-saios de Vane Test precisam ser corrigidos de um fator, para a definio da coeso de projeto, isto :

cproj = . su (17)

Massad


Tabela 7. Casos com drenos fibroqumicos.

Caso (*) v (kPa) vm/a -ln()/ Cvh (cm2/s)X-a BERMAS 111 0,68 0,027 9,9E-03X-b CENTRO 135 0,78 0,030 1,1E-02

1a. Etapa 115 0,60 0,036 1,5E-02XII 2a. Etapa 141 0,68 0,046 1,9E-02

3a. Etapa 172 0,77 0,027 1,1E-024a. Etapa 201 0,86 0,010 4,0E-03

Legenda: (*):Ver a Tabela 6; vm: Valor mdio entre as tenses verticais efetivas inicial e final (v), no plano mdio da camadacompressvel; a: Presso de pr-adensamento.

Como se recorda, essa correo leva em contaa velocidade com que feito o ensaio e a anisotropiadas argilas moles. Props essa correo com basena retro-anlise de diversos casos de ruptura deaterros sobre solos moles. Uma discusso completasobre o assunto encontra-se em Sousa Pinto (1992).Para as Argilas de SFL tem-se, em mdia:

IP = 60% = 0,7 (18)onde IP o ndice de Plasticidade, donde:

su = 5,6 + 1,1 . z(kPa) (19)

Foram conduzidas retro-anlises da ruptura(Marzionna, 1998) impondo duas condies: a)c1 = 1,1 kPa/m; e b) superfcies de ruptura passandopelas trincas do aterro rompido. Os resultados ob-tidos foram: co = 5,0 kPa, para superfcies circu-lares, e co = 6,5 kPa, para superfcies no circulares.O valor mdio, 5,8 kPa, prximo de 5,6 kPa, termoconstante da expresso (19).

Note-se que a aplicao da frmula de Mesri(1975):

cproj = 0,22 . __

a (20)conduz seguinte expresso:

su = 4,4 + 0,9 . z (kPa) (21)que seria uma espcie de limite inferior, em termosmdios, da resistncia ao cisalhamento. Enquantoa Eq. (17) de Bjerrum resultou de uma mdia, a Eq.(20) representa uma envoltria mnima dos casosanalisados por esses dois autores. Note-se que se seaplicar a correo de Bjerum (Eq. 17) Eq. (4-b)chega-se a cproj = 0,21.a, coincidentemente muitoprxima da Eq. (20).

6. Fundaes Diretas Sobre SolosMoles

6.1. Introduo

Alm dos aterros, comum o uso de fundaesdiretas no caso de tanques de leo e edifcios nascidades de Santos e S. Vicente. Mostrar-se-, naseqncia, como a histria geolgica auxilia nareinterpretao do comportamento das fundaes:a) de um Tanque de leo em Alemoa; e b) deedifcios construdos na Cidade de Santos, per-

mitindo extrair possveis implicaes no projeto defundaes diretas na Baixada Santista.

6.2. Tanque de leo em AlemoaEm trabalho memorvel, Pacheco Silva (1953-

a) apresentou dados de recalques e de pressesneutras durante teste de enchimento, com gua, deum tanque de leo de grandes dimenses, apoiadodiretamente em fundao flexvel sobre camada deargila mole, em Alemoa, Santos. As dimenses dotanque e o perfil do subsolo esto apresentados naFig. 21. Drenos verticais de areia, com 30 cm dedimetro e espaados entre si de 2 m, foram ins-talados at a profundidade de 13 m.

Tratava-se de uma tcnica inovadora para con-trolar a estabilidade das fundaes do tanque deleo atravs da medida das presses neutras nacamada superior de argila mole. Essa tcnica ,seguramente, uma antecipao do conhecidoMtodo das Trajetrias das Tenses, alguns anosantes da divulgao de Lambe (1964), como bemobservou Sousa Pinto (1970).

Foram feitas medidas de recalques tanto docentro quanto das bordas do tanque, bem comoleituras de presses neutras em vrios pontos dacamada superficial de argila mole. Os piezmetroseram do tipo Casagrande, com reas de drenagemrelativamente grandes e tubos de pequenosdimetros, o que fz deles piezmetros de rpidareao, no dizer de Pacheco Silva. Tal fato foiamplamente constatado medida em que se proce-dia ao primeiro enchimento do tanque com gua,isto , prova de carga. Na poca do incio da provade carga, os excessos de presso neutra, devidos aopeso do lenol de drenagem, eram praticamentenulos.

Pela descrio de Pacheco Silva sobre a consis-tncia mole a mdia da camada inferior de argila ea julgar por outras sondagens mais profundas, feitasnesta regio, de se supor que se trate das ATs; elano ser levada em conta nas anlises subsequentes.

O programa de carregamento, adotado porPacheco Silva, consistiu em fixar incrementos dealtura de gua dentro do tanque (h) (ver Tabela 8)de forma a induzir excessos de presso neutra (u)de, no mximo, 60% dos correspondentes valoresna ruptura (ur). Aps cada incremento de cargaesperar-se-ia pela dissipao completa do excessode presso neutra para, ento, passar para o estgio



seguinte de carregamento, conforme a trajetria 1,2, 3... at 9, indicada na Fig. 22, que ilustra esseprograma e mostra outros parmetros adotados porPacheco Silva. Note-se que sups B1 = 100%, isto, uma relao unitria entre o excesso de pressoneutra inicial (u) e o incremento de tenso verticaltotal (v), pois admitia, como j foi dito, que asargilas da Baixada Santista tinham se formado numnico e ininterrupto ciclo de sedimentao e, con-sequentemente, eram normalmente adensadas.

Da, como se ver adiante, a surpresa em seconstatar incrementos de presses neutras umtanto dissipadas, como se o solo fosse sobre-aden-sado (apud Vargas, 1974). Referindo-se ao planomdio da camada, a tenso vertical efetiva inicial(vo) era da ordem de 68 kPa, que, frente a umapresso de pr-adensamento (a) de 109 kPa, obtidaatravs de ensaio em amostra indeformada, reve-lava uma RSA, do terreno virgem, da ordem de 1,6.O solo era, na realidade, sobre-adensado.

6.2.1. Recalques e coeficientes de adensamentode campo

No que se refere aos recalques primrios, aanlise foi feita acima, juntamente com os AterrosSobre Solos Moles (ver a Tabela 6 e a Fig. 19). Elaconfirma a influncia do sobre-adensamento e, por-tanto, da histria geolgica, nos recalques finais.

Massad


Figura 22. Programa de carregamento do tanque de leo deAlemoa (Dados de Pacheco Silva, 1953-a).

Figura 21. Tanque de leo em Alemoa - dimenses e condies do subsolo (Apud Pacheco Silva, 1953-a).

Quanto ao desenvolvimento dos recalques aolongo do tempo, Massad (1985-a e 1988-d) j tevea oportunidade de mostrar que os drenos de areiativeram eficincia muito baixa, pois foram insta-lados numa camada de solo com lentes de areia,conforme descrio do prprio Pacheco Silva (videFig. 21). De fato, o emprego da expresso (12),supondo Cvh/Cvv = 5 a 10, conduziram a valores deCvv da ordem de (2 a 5) x 10-4 cm2/s. No entanto,como os valores de Cvv equivalentes de campotm sido bem maiores (Tabela 6), fz-se a conjec-tura de que o fluxo de gua processou-se atravs daslentes de areia. Nestas condies, ignorando-se osdrenos verticais de areia e atravs da expresso(11), chegou-se aos Cvv equivalentes indicadosna Tabela 6 e na Fig. 20.

6.2.2. Excessos de presso neutra inicialAs concluses mais interessantes que se pode

extrair destes dados dizem respeito aos excessos depresso neutra inicial (u), face aos carregamentosprovocados pelo enchimento do tanque com gua.Trata-se de avaliar as conseqncias, pouco explo-radas entre ns, do sobre-adensamento das argilasda Baixada Santista no que se refere aos u induzi-dos por incrementos de tenso vertical total (v),num ponto qualquer.

Para as anlises que seguem tomaram-se apenasos piezmetros 3 e 4, instalados nas proximidadesdo plano mdio da camada de argila mole, numavertical prxima ao eixo do tanque (ver Fig. 21).Trabalhando com estes dados, Massad (1985-a)determinou (ver a Tabela 8) o valor do parmetro

B1 para diversos estgios da prova de carga. V-seque B1 atingiu um mximo de 70 a 80% quando atenso vertical efetiva ultrapassou a = 109 kPa(RSA igual a 1). Em mdia, pode-se dizer que B1assumiu um valor da ordem de 60%, abaixo dosefeitos do preadensamento, no plano mdio dacamada, o que vem de encontro s anlises levadasa cabo por Leroueil e Tavenas (1978, p. 75) eMagnan (1981).

De fato, a partir de dados experimentais deobservao de piezmetros relativos a 30 aterros edo modelo Ylight, estes autores propuseram ummtodo para a estimativa do excesso de pressoneutra inicial (u), para solos sobre-adensados,com RSA < 2,5, a saber:

a) para v < vc, onde vc um certo valorcrtico, a ser determinado, u pode ser calculadopor:

u = B1 . v (22)sendo B1 = 60%, no plano mdio da camada deargila; e

b) para v vc:u = v (

__

a __

vo) (23)isto , B1 = 100%. Nesta expresso, vo a tensovertical efetiva inicial.

A Fig. 23 ilustra esse mtodo. Os pontos assina-lados referem-se ao caso do Tanque de leo, supon-do que le tivesse sido cheio num s estgio(instantaneamente), confirmando que B1 60%abaixo dos efeitos do pr-adensamento. Os valores



Tabela 8. Tanque de leo em Alemoa (excessos de presso neutra inicial no centro da camada).

h(m)

h(m)

v-vo (kPa)

v(kPa)

u (kPa) observado B1%

ui (kPa)

Piez.3 Piez.4 Mdia1,6 1,6 14 14 4,3 3,5 3,9 28 4

1,5 3,1-3,4 27-30 13 5,6 4,5 5,0 38 10

1,8 5,2 46 16 9,5 7,5 8,5 54 25

2,4 7,6-7,0 67-62 21 17,5 16,2 16,9 80 53

2,2 9,2 81 19 14,9 11,0 13,0 68 55

Legenda: h: Incremento de altura dgua; h: Altura total de gua no tanque; v-vo: Incremento da tenso vertical total no plano mdioda camada; v: Incremento de tenso vertical total associado a h; u: Excesso de presso neutra observado, induzido pela aplicaode h; ui: Excesso de presso neutra calculado, supondo que o tanque tivesse sido cheio num s estgio (instantaneamente); B1:Relao entre u e o incremento de tenso vertical total (v).

de ui (excessos de presso neutra calculados) estotambm indicados na ltima coluna da Tabela 8.

Reportando-se novamente Fig. 23, a tensovertical efetiva crtica (vc), em que B1 passa de 60a 100%, vale:

__

vc = __

vo + (__

vc ui) = =

__

vo + (__

a __

vo) = __

a (24)Note-se que, nesse caso:

p_

+ q = __

vc = __

a (25)O valor de vc (Fig. 23) pode ser determinado

facilmente pela expresso:

vc = __

a __

vo

1 B1 =

RSA 11 B1

. __

vo (26)

que, no caso do Tanque de leo de Alemoa, valeria(109-68)/(1-0,60) 103 kPa se o enchimento dotanque tivesse sido feito num s estgio.

importante, neste ponto da exposio, mostraro significado de vc num contexto mais amplo, oda plastificao do solo. Quando um elemento desolo, situado no plano mdio da camada, sofre umincremento de tenso vertical total (v) inferior avc, a presso neutra acresce de um valor dadopela expresso (22), p + q < a e a trajetria detenses no ultrapassa a curva de plastificao (Fig.17-a). Se o valor crtico for atingido, passa a valera expresso (25). Isto significa uma trajetria detenses que coincide com a curva de plastificaoe com a reta p + q

bilizar os recalques e endireitar um prdio de 18andares, nesta cidade.

Problemas desta natureza, talvez no com agravidade do caso deste edifcio, j tinham sidoantecipados por Vargas (1965), que em palestrarecomendou a adoo de um mximo de 12 andarespara os edifcios de Santos, acrescentando: Talgabarito garantiria a margem de segurana paraevitar ruptura da camada inferior de argila (pgina31). Esta afirmao foi feita na hiptese de umacrescente concentrao dos edifcios de porte e asconseqentes interferncias dos bulbos de presses.Golombek (1965) manifestou-se, na mesmaocasio, ser favorvel a fundaes profundas paragrandes estruturas, acima de 12 andares, que passoua ser exigido pelo poder pblico somente a partir de1986 (Teixeira, 1994). At recentemente, fun-daes profundas eram proibitivas, quer pelas di-ficuldades, e mesmo impossibilidades, tcnicas deatravessar as camadas de argilas compressveis eatingir estrato firme (Teixeira, 1960 e 1994), querpelos dispndios que implicavam, de cerca de 15%do custo global da construo, em prazo relati-vamente curto (Golombek, 1965).

De qualquer forma, mesmo que se esteja longede situaes de instabilizao, o fato que se veri-fica em Santos, de longa data, prdios trincados efora de prumo.

Da a importncia que se deu observao dosrecalques dos edifcios. Assim, por exemplo, oEdifcio S.A., citado por Teixeira (1960), oprimeiro de grande porte (15 pavimentos) a serconstrudo na orla martima de Santos, em 1947, foiinstrumentado e observado pela firma GeotcnicaS. A.. Na mesma poca, dcada de 50, o IPT faziaas medies de recalques de vrios edifcios, re-latados em trabalhos de Machado (1954, 1958 e1961).

Alm dos valores absolutos e diferenciais dosrecalques, os engenheiros preocupavam-se tambmcom a velocidade de seu desenvolvimento e com aquesto do adensamento secundrio. Valores docoeficiente de adensamento, inferidos destas obser-vaes, situavam-se na faixa de 5 x 10-4 a 1 x 10-3cm2/s, conforme os trabalhos supra-citados deMachado e Teixeira.

Estas e outras inferncias eram sempre prejudi-cadas pela presena de vigas de rigidez ligando assapatas, o que provocava dvidas quanto hiptese

de flexibilidade das fundaes, e pela influncia deedifcios vizinhos, construdos durante as mediesdos recalques.

Machado chegou a instalar diversos piezme-tros na camada mais superficial de argila orgnica,a fim de conhecer o efeito do creep no processode adensamento. Esta questo ainda preocupa osnossos engenheiros a ponto das seguintes palavrasde Vargas (1965) soarem como atuais: ...h casosem que os recalques continuam progredindo ultra-passando os previstos. Isto demonstra a existncia,no solo santista, do que chamamos de compressi-bilidade secundria. possvel ainda que algunsrecalques verificados tenham sido produzidos porpresso excessiva de ruptura na camada argilosa(pgina 31).

Ou ento, do trabalho de Gerbert et al. (1975):Observou-se ainda que os recalques secundriostm ordem de grandeza maior do que as primeirasestimativas tericas, tanto que edifcios, com 25anos de construo, continuam recalcando alm dosvalores indicados pela teoria clssica de aden-samento (pgina 202).

Cabe ainda observar que, ao investigar o sub-solo da Cidade de Santos, Teixeira (1960) consta-tou, alm da heterogeneidade, que a argila marinhase comporta como se fosse mdia a rija em termosde resistncia no drenada, apesar da classificao,baseada nos ndices de resistncia penetrao,indicarem consistncia muito mole a mole. As di-versas caractersticas encontradas por este autorforam resumidas recentemente em trabalho de suaautoria (Teixeira, 1988). Como j foi mencionado,Teixeira (1994) considera estas argilas marinhascomo normalmente adensadas, embora o autordesta exposio considere-as como levemente so-bre-adensadas (ver item 2.3.3. acima).6.3.2. Anlise dos recalques: coeficientes deadensamento primrios e secundrios

Na dcada de 1950 Machado (1954 e 1961) tevea oportunidade de medir os recalques de vriosedifcios na cidade de Santos, trs dos quais, desig-nados por B, C e D, sero abordados neste trabalho,por apresentarem dados mais completos. Osedifcios apoiavam-se diretamente sobre camada deareia compacta, a 2 m de profundidade, e suasfundaes eram constitudas de radier nervurado(Edifcio B) ou sapatas com vigas de rigidez de



elevada inrcia (Edifcio C e D). Lembra-se que osEdifcios C e D eram, na realidade, blocos de umnico conjunto, de trs, e distavam de apenas 4 mum do outro.

Estas areias afloram na cidade de Santos e, noslocais de implantao dos edifcios, possuamespessuras variando de 8 a 11 m, com o nvel dguaa 1,7 m de profundidade. Subjacente, ocorriacamada de argila orgnica, mole, com espessuravariando de 8 a 11,5 m, conforme o local. Seguiam-se camadas alternadas de areia e argila, at pro-fundidades superiores a 50 m. A Fig. 25 ilustra essascondies do subsolo.

Os casos dos edifcios merecem algumas consi-deraes parte, por dois motivos. Primeiro, por-que, para uma anlise rigorosa, seria mister levarem conta efeitos tridimensionais tais como a formaem planta dos mesmos; a redistribuio de cargaentre pilares face a recalques diferenciais; a in-terao solo-estrutura (grau de rigidez das fun-daes, inclusive da camada superficial de areiadensa, que, segundo Mello (1969), atua como arelatively rigid soil mat). Segundo, porque existequase sempre uma interferncia de edificaes viz-inhas, erguidas durante as medies de recalques oude presses neutras. Na seleo dos casos procurou-se dar maior destaque queles que exigiram anlisessimples, unidimensionais, mesmo que em primeiraaproximao, em locais em que no houve inter-ferncias externas ou que foram mnimas.

Massad (1985-a) procedeu a uma anlise dosdados de campo. Aplicou o Mtodo Grfico deAsaoka s curvas recalque-tempo, apresentadas porMachado (1961), e chegou aos valores indicados naTabela 9, onde H a espessura da camada de solomole.

Uma anlise destes dados mostra que os re-calques finais observados (f), relativos ao aden-samento primrio, foram de pequena monta, daordem de 30cm para os trs edifcios, o que se devea um elevado valor da tenso vertical inicial (vo),face existncia de espessa camada de areia super-ficial, e, provavelmente, a um incremento de cargarelativamente pequeno, da ordem de 30 a 40% devo.

Aps 6 a 7 anos de observaes, Machado che-gou a medir recalques de 37 cm (Pilar P8), 51 cm(Pilar P19) e 41 cm (Pilar P13), respectivamente,para os edifcios B, C e D, o que mostra o efeito

acentuado do adensamento secundrio e vem deencontro a constataes feitas por Gerber et al.(1975), como foi citado acima. Manipulando-se osdados de Machado chegou-se aos valores de Coe-ficiente de Adensamento Secundrio (C) indi-cados na Tabela 9.

A magnitude do adensamento secundrio no surpreendente aps os trabalhos de Bjerrum (1967).De fato, como o incremento de tenso em relao tenso vertical efetiva inicial foi pequeno, de 30 a40%, como foi citado, a curva recalque-tempo nopoderia ter um desenvolvimento pleno, como acon-tece, por exemplo, durante o ensaio de adensamen-to, quando se dobra a carga de um ponto a outro aolongo da reta virgem. Da talvez a observao deTeixeira (1960), ao analisar recalques de outrosedifcios em Santos, de que se notava linearidadesnos grficos recalque-logartmo do tempo aps40% do desenvolvimento do que supunha ser orecalque primrio.

Os valores de Cvv de campo, apresentados naTabela 9, mostram-se 10 a 20 vezes superiores aosde laboratrio, mas, por outro lado, abaixo dosvalores obtidos com carregamento flexvel, paraSedimentos Flvio-Lagunares e de Baias (SFL),conforme o item 5.1.2). At que ponto a redis-tribuio de carga nos pilares contribuiu para estadiferena difcil de asseverar, embora sejaplausvel acreditar em efeitos tridimensionais, maisacentuados no caso dos edifcios de Santos, com

Massad


Figura 25. Informaes geotcnicas sobre os locais dosEdifcios C e D.

fundaes enrijecidas para uniformizar os recal-ques, do que nos casos com carregamento flex-vel.

Finalmente, Teixeira (1994) reviu recentementesuas estimativas de Cvv para o Edifcio S.A. (15pavimentos) e o Edifcio U (10 pavimentos) e che-gou a valores entre 5,3.10-3 e 7.10-3 cm2/s, que seaproximam bem daqueles indicados na Tabela 9.Esses valores so cerca de 20 vezes superiores aosCvv de laboratrio.

6.3.3. Limiar de plastificaoPara o Edifcio D, Machado (1954) mediu

tambm a presso neutra num ponto prximo aoplano mdio da camada superior de Argila de SFL.A Fig. 25 mostra o perfil simplificado do terreno nolocal e tambm valores da presso de pr-adensa-mento (a) em funo da profundidade. de senotar o valor relativamente baixo da RSA, face existncia de espessa camada de areia, que torna apresses de pr-adensamento e os pesos de terraefetivos elevados quando comparados com a osci-lao negativa do nvel do mar, como se explicouno item 2.3.3 acima (ver tambm a Fig. 9).

Para sua surpresa, pois imaginava ser o solonormalmente adensado, Machado constatou umvalor de B1 = 55%, no incio da construo doedifcio. A Fig. 26 mostra este ponto experimental,juntamente com outros, que foram obtidos por Ta-venas e Lerouiel (1977), em trabalho j citado.V-se que ele se ajusta bem curva mdia propostapor estes autores.

possvel limitar superiormente o carrega-mento junto ao topo da camada de areia, de formaa evitar a plastificao da Argila de SFL subjacente.O valor mximo deste carregamento pode ser esti-

mado de forma tal que c no plano mdioda camada de argila mole, com c dado pelaexpresso (26).

De fato, reportando-se Fig. 27-a, sev < vC, parte-se de um ponto inicial I ecaminha-se para um ponto L, numa trajetria IL quedepende das condies de drenagem da camada deargila (presena de lentes de areia, por exemplo).Do ponto L vai-se ao ponto M, por adensamentoprimrio. Com o adensamento secundrio, a argilaenrijece, com expanso da curva de plastificao,como est ilustrado, no desenho, para 10 anos deaging. A curva de plastificao expandida estassociada a uma presso de pr-adensamento esti-mada supondo Ce/Cc= 6% e tp = 2,5 anos, onde

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