GEOLOGIA DE ENGENHARIA · Geologia e origem dos materiais a utilizar Geotecnia do traçado corrente...
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OBRAS RODOVIÁRIAS
OBRAS RODOVIÁRIAS
• Os fatores que influenciam o traçado geométrico de obras
rodoviárias, aplicam-se a:
alinhamento horizontal
alinhamento vertical
contribuem para a obtenção dos parâmetros de projeto.
Distinguem-se:• A) Factores funcionais
• B) Factores físicos
• C) Custos
• D) Factores humanos e ambientais
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• Como relação, não exaustiva, de casos que podem
apresentar uma especial dificultade geológico-geotécnica
encuentram-se:
Paleodeslizamentos e outras zonas geomorfológicamente
instáveis.
Zonas cársicas ou com risco de subsidência ou colapso.
Zonas com predomínio de sais soluveis, materiais expansivos,
materiais colapsáveis.
Existência de aquíferos ou zonas com nível freático superficial.
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• Para a determinação das velocidades de projecto pode-
se utilizer a tabela seguinte, dependendo da topografia
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• A) Factores funcionais.
Dependem da utilização da estrada
- Função que deve cumprir.
- Volume e características to tráfico.
- Velocidade de projecto e velocidade de operação desejável.
- Segurança para o utilizador e para a comunidade.
- Relação com outras vias.
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• B) Factores físicos.
Dependem das condições impostas pela natureza do local e
impõem restrições que o projecto deve considerar. As principais
são:
- Relevo.
- Hidrografia.
- Geologia.
- Clima.
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• C) Custos associados à estrada.
Os custos associados são consequência do projecto.
Necessária a realização de estudos económicos de viabilidade.
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• D) Fatores humanos e ambientais.
As decisõess tecnológicas estão relacionadas con as
características da comunidade a la que se pretende servir e do
medio ambiente en que se insere.
Alguns dos factores humanos e ambientais que influenciam as
decisões en relação a um projeto de estradas são:
Ø Idiosincrasia de utilizadores e peões.
Ø Uso da terra adjacente ao eixo da via.
Ø Actividade na zona de influência.
Ø Aspetos ambientais - impacto e mitigação.
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• Elementos constituintes do traçado
Desmontes
Aterros
Fundação de estruturas
Túneis
Manchas de empréstimo, pedreira e escombreiras (depósito de
resíduos de obra)
Realização de ensaios in situ e de laboratório para caracterizar
cada unidade geológico-geotécnica
Instalações para tratamento de agregados, fabrico de misturas
betuminosas e de betão
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Aspectos geológicos e geotécnicos a considerar:
• a) Os aterros: Utilização de materiais adequados.
O material dos terraplenos tende a consolidar-se.
É necessária a compactação enérgica e sistemática.
Importante analizar as propiedades do terreno natural de fundação.
Estabilidade de taludes.
Problemas de deslizamentos rotacionais.
Nível freático e escorrência superficial.
• b) Os cortes ou desmontes: Reconhecimento geotécnico adequado.
Estabilidade de taludes.
Natureza dos materiais.
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• c) O traçado corrente: Fundação.
O comportamento da fundação depende das características resistentes dos solos.
Capacidade de suporte adequada.
Os materiais a utilizar devem ser cuidadosamente selecionados
• d) Outros problemas geotécnicos: Zonas de solos moles ou de argilas muito compressíveis.
Zonas de nivel freático superficial.
Zonas de rochas alteradas.
Erosão e arraste de materiais nos taludes.
Zonas inundáveis.
Proximidade de rios e nascentes.
Zonas de grande penetração de geada.
Falhas geológicas.
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• Os estudos geológicos e geotécnicos seguem uma
metodología:
1. Estudios prévios ou informativos
2. Ante-projeto
3. Projeto
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• Estudos prévios ou informativos
Permiten realizar uma avaliação económica preliminar
Estudar os possíveis problemas geológicos e avaliar de forma
preliminar os parâmetros geotécnicos das formações
atravessadas
Manchas de empréstimo e escombreiras existentes na zona,
assim como pedreiras e materiais granulares: caracterização
dos materiais, em qualidade e quantidade e do ponto de vista
ambiental
Comprovar a viabilidade técnica e discussão de possíveis
soluções a problemas estruturais.
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• Ante-projecto
Estudo geológico e geotécnico, definindo as zonas homogéneas
e diferenciando as zonas singulares como:
Terrenos perigosos.
Importância das obras.
Escassez ou dificultades de material de construção, depósitos e
pedreiras.
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• a) Geologia da zona. Morfología.
Estratigrafía e Litología.
Tectónica.
Hidrologia.
• b) Características geotécnicas gerais. Classificação qualitativa dos solos.
Avaliação do terreno como fundação.
Problemas geotécnicos da zona.
• c) Estudo de materiais. Descrição geológica geral.
Localização, descrição e características dos grupos litológicos. Descrição e cortes de pedreiras e depósitos granulares.
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• Projeto
• Determinam-se: A secção tipo do traçado.
Escorrências superficiais e drenagens subterrâneas.
Prescrições técnicas particulares relativas ao emprego e colocação em obra dos materiais
em terraplanagens e camadas de pavimento.
Fundações de las obras especiais.
Muros, túneis, etc.
No projecto, também se elaboram e identificam:
Planos, mapas e cortes geológicos e geotécnicos detalhados.
Memória de cálculo.
Reconhecimiento geológico e geotécnico detalhado.
Pedreiras e manchas de empréstimos.
Resistência e deformabilidade dos solos.
Estudo hidrológico detalhado.
Controlo de qualidade, segurança, higiene e medidas de proteção ambiental.
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• Determinam-se os materiais necessários para a obra, indicando-se os
volumes de cada tipo requerido.
• Analiza-se a possibilidade de aproveitar os materiales escavados ou a
necessidade de recorrer a pedreiras = compensação de volumes
• Indicam-se as unidades geológicas apropiadas para a obtenção de materiais.
• Definição do grau de dificuldade na execução de desmontes.
• Capacidade de carga (qualidade) do maciço, incluindo grau de alteração,
descontinuidades, susceptibilidade à deterioração por alteração superficial
• Proposta de campanha de prospeção geotécnica, com reconhecimentos e
ensaios de campo e laboratório para caracterizar os terrenos, em especial de
fundação de estruturas e dos túneis
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• Projeto de execução
• Deve estar terminado o estudo geológico geotécnico do traçado corrente,
das fundações da estruturas e túneis
• Representação em plantas à escala 1:1000 a 1:500 assim como perfis com
informação geológica, geotécnica e hidrogeológica
• As plantas e perfis dos emboquilhamentos dos tuneis devem ter maior
pormenor
• O projecto deve incluir: Geologia e origem dos materiais a utilizar
Geotecnia do traçado corrente
Geotecnia das fundações de estruturas e túneis
Influência da execução destas obras sobre os cursos de água e os aquíferos
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• Desmontes
• Prospeção em solos:
Sondagens mecânicas à rotação (diâmetro 101 mm) até abaixo
da profundidade da rasante
O espaçamento depende da heterogeneidade
Valas – para desmontes pouco profundos, a vala deve ir até 1 m
abaixo da rasante
SPT até obter NEGA
• Prospeção em rochas:
Sondagens à rotação (diâmetro 86 mm) até abaixo da rasante
O espaçamento depende da heterogeneidade
Valas na zona mais superficial
A escavabilidade é avaliada por métodos sísmicos durante o
estudo geológico-geotécnico
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• Caracterização dos materiais
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• Estudo do materiais de desmonte para possível
utilização na obra
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• Traçado corrente (base da escavação)
Os materiais a estabilizar com cal ou cimento (solos inadequados ou
marginais) não podem conter matéria orgânica, sulfatos, sulfuretos,
fosfatos, nitratos, cloretos
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• Fundações para aterros:
Solos
Solos brandos
• De elevada deformabilidade – pântanos, deltas
• Granulares (SPT<4, muito solto, ou 4<SPT<10, solto)
• Coesivos (SPT<2, muito moles, ou 2<SPT<4), moles), Su<25kPa
• Suscetíveis de colapso por inundação
Maciço rochoso
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• Solos
Poços
SPT
Sondagens (diâmetro de 101 mm) para amostragem e ensaios
Profundidade é função da altura do aterro
Ao lado de cada poço deve fazer-se ensaio SPT até obter
NEGA
Para aterros de altura > 40 m, têm estudo específico
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• Solos brandos
Sondagens
CPTU, independentemente da altura do aterro
1CPTU por cada sondagem
Profundidade necessária para atingir terreno competente, com
penetração mínima de 3 m
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• Maciço rochoso
Sondagens à rotação
Em terrenos homogéneos, o nº de sondagens depende da
extensão do aterro
Geofísica
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• Permeabilidade vertical de solos coesivos – pode ser
obtida por ensaios edométricos
• Determinação da resistência ao corte em solos coesivos
a utilizar no aterro
• Quando não há material suficiente nos desmontes, é
necessário recorrer a manchas de empréstimo
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• Caracterização de manchas de empréstimo
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• Pedreiras e materiais granulares
Análise granulométrica, limites, Los Angeles, equivalente de
areia, achatamento, humidade natural
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• Estruturas
Deve ser estudado o terreno de fundação de cada estrutura
Carga admissível do terreno
Pontes e viadutos:
• 1 sondagem por cada apoio
• SPT e/ou CPTU para fundações superficiais ou profundas
• Poços para fundações superficiais
• Prospeção geofísica
• Para fundações superficiais a profundidade das sondagens deve
ser 1,5 x L
• Para fundações profundas, a profundidade = 5 x diâmetro (se forem
de atrito)
• Em solos moles, a profundidade pode ser de 40 a 50 m
• Em rochas, pode ser de 10 a 15 m
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• Passagens inferiores e drenagem transversal
Um poço
1 SPT em cada extremo
1 sondagem