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PavimentaçãoRodovias

Geologia de Engenharia IIIENG05103Curso Engenharia Civil

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IntroduçãoHierarquia das rodovias: vias expressas até vicinaisReflete no custo da obraCaracterísticas construtivas: curvas, rampas e larguraGeologia de engenharia aplicada nas fases de projeto, contrução e manutenção da rodoviaCargas estáticas e dinâmicas

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Condicionantes geológicos

RelevoNatureza do terrenoMateriais naturais de construção

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Relevo (regiões de colina)

Relevo suave, com abundância de retas e rampas suavesCortes e aterros de pouca alturaPoucos problemas de estabilidadePortanto, há uma compensação dos volumes de corte e aterroCusto baixo de terraplenagemBR-290 (Porto Alegre – Uruguaiana)

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Relevo (regiões planas)Necessário construir o leito da estradaNão há compensação entre corte e aterroNecessidade de áreas de empréstimo de materiais (solos e rochas), muitas vezes a distâncias consideráveisEstadas sobre depósitos aluviais (solos moles), alta compressibilidade e baixa resistênciaResultando em recalques devido a cargas estáticas e dinâmicas

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Relevo (regiões planas)...Estrada-do-mar e Rio-SantosPlanícies literâneas, onde ocorrem alternância de lentes de argila e lentes de areia fofaPlanícies aluviais, onde ocorrem camadas de argila mole e variação de lentes de areia, cascalho e argila, devido ao meandros dos riosAterros de acesso a pontes, esforços verticais (aterro) e horizontais (tráfego)

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Relevo (regiões montanhosas)Traçados sinuosos, retas curtas e raios das curvas pequenos, rampas elevadasPrincipais problemas: cortes, aterros e movimentos de massa, devido ao elevado gradiente das encostasEstruturas geológicas e afloramento do lençol freáticoNecessidade de área de empréstimo devido a não compensação entre corte e aterro e, em alguns casos, devido a baixa qualidade dos materiais para utlização em aterro (rota-do-sol)Problemas com bota-fora

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Relevo (regiões montanhosas)...Corte e aterro em meia-encosta, necessidade de obras de contenção devido a formação de um plano de descontinuidade entre o aterro e o substrato naturalDrenagem, engaste do aterro ao terreno natural (estacas ou degraus)

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Natureza dos terrenos naturaisSubstrato rochoso e cobertura pedológica (solo)Dinâmica superficial é alterada ou criada pela construção

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Erosão Exposição de saprolitos, alteração de rocha, horizonte C de rochas podem propriciar processos erosivos nos cortes e aterros, quando a superfície não está bem protegidaSolos arenosos (não coesivos), encontrados em bacias sedimentares, são suscetíveis a erosão linear, ravinas e boçorocasErosão das sub-camadas do leito da estrada quando não compactados adequadamente ou quando não há o projeto de drenagem adequado

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EmpastilhamentoRochas sedimentares (siltitos e folhelhos), quando expostas a intempérie, manifestam desagregação superficialDesagragação de rochas estratificadas, por meio de expanção de argilasO material desagragado pode atingir a via, colmatar obras de drenagem, bem como descalçar blocos de rocha e outras camadas mais resistentes

arenito

arenito

arenito

siltito

siltito

solo

desagregaçcão superficial

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Instabilidade de taludesRolamento de matacões, dificuldade de definição do topo rochoso, tendo a necessidade de sondagem rotativaRegiões com taludes em rocha é necessário determinar as orientações das descontinuidades, as quais irão condicionar a estabilidade dos taludes

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Corpos de tálus e colúvios, os movimentos podem ser deflagrados quando ocorre o corte da estradaEm regiões com rochas metamórficas alteradas ou sãs possuem baixa resistência ao cisalhamento ao longo dos planos de xistosidade

tombamento

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Materiais para construçãoAs estradas são construídas com materiais naturais (solos e rochas)Não só a natureza das litologias ocorrentes condicionarão os tipos de agregados que serão utilizados para a construção da estrada, como dela dependerá a possibilidade de ocorrência de rochas alteradas ou solos com condições de emprego em camadas de pavimentoAlteração de rocha granítica (saibro) são de boa qualidade para base e sub-baseFilitos e xistos não são de boa qualidade

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Materiais para construção...Rochas sedimentares, arenitos principalmente, podem constituir exelentes materiais para camadas de pavimentoQuando apresentam pequena quantidade de material fino, coesivo e pouco plástico, como caulinita e óxido de ferroAlta plasticidade significa presença de materiais que adsorvem água e presença de argila expansivaCrostas limoníticas, cascalhos lateríticos e seixos de rios são excelentes materiais para construção de rodovias (base e subbase)

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Estudos geológico-geotécnicoRefere-se a investigação geológicaNa fase inicial de seleção de alternativas são utilizados métodos de superfícieNa fase de projeto final e na construção são utilizados métodos de subsuperfície

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Métodos de superfícieReconhecimento geológico com o objetivo de construir um mapaA partir de fotos aéreas da região (1:20.000 e 1:10.000)Dados geológicos superficiais, presença de colúvios, tipos de solos, presença de movimentos de massa, descontinuidades, padrão de drenagensSurgência de lençol freático, áreas de erosãoÁreas de empréstimo e bota-foraTrabalhos de campo para confirmação dos dados fornecidos pela foto e coletas de materiaisCadastro de locais instáveis e possíveis soluções

26Mosaico

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Sistema de drenagem

• Canais de erosão, arroios e rios

• Existe uma relação forte entre o tipo de rocha (solo) e o sistema de drenagem

• Ao lado os sistemas mais comuns

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Mudança do tipo de drenagem

Solo mais permeável

Solo mais impermeávelou pouco espesso

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• Vegetação densa indica solos argilosos e/ou lençol freático superficial

• Vegetação rala indica solos arenosos e/ou lençol freático profundo

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• Tonalidades claras indicam solos arenosos e lençol freático profundo

• Tonalidades escuras indicam solos argilosos e lençol raso

• Indicam níveis de enchentes devido a cor escura das argilas depositadas nas planícies de inundação

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Métodos de subsuperfície

Sondagens: trado, percussão, rotativa, geofísicaPoço de inspeçãoGeologia, estruturas, espessura das camadas, amostragem, ensaios de campo

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Poço de inspeçãoInvestigação direta dos diversos materiaisCaracterização geológicaNível do lençol freáticoEstruturas geológicas como fraturas, falhas, xistosidades, contatos entre camadas e solo-rochaAmostragem de materiais para ensaios (deformado e indeformado)Ensaios expeditos com penetrômetrosImportante para a definição de materiais de empréstimo e cálculo de volumes

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SondagemAmostras deformadasClassificação e identificação das camadas de soloNível do lençol freáticoCálculo de volumes de áreas de empréstimo

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Ensaios

Os ensaios utilizados em projetos de estradas são realizados durante as investigações de campo, nas sondagens e, no laboratório, com amostrasDependem das classes de materiais e da finalidade de uso na obra

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Ensaios...SPT, associado a sondagem a percussãoLavagem por tempo, para determinar a profundidade do topo rochoso (abaixo do inpenetrável ao SPT)Ensaio de densidade in-situ, densidade dos materiais como se encontram no terrenoCoeficiente de empolamentoUmidade natural dos solos, principalmente das áreas de empréstimoEnsaio de palheta, resistência ao cisalhamento de argilas moles e muito moles

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Ensaios...Ensaio de compactação, condições ótimas de umidade e densidade de materiais de empréstimoEnsaio de penetração – índice de suporte califórnia (CBR – Califórnia Bearing Ratio), sobre corpos de prova compactados, capacidade de suporte da plataformaEnsaio de abrasão Los Aneles, resistência ao desgate de rochas para uso em agregadosEnsaio de compressão simples e triaxialAnálise petrográfica

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Problemas geológicos

Podem afetar os taludes de cortes e aterros, encostas naturais e outros locais da estrada (solo ou rocha)Por falta do necessário conhecimento do meio físicoProjetos inadequados ao problema enfrentado

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Problemas geológicos...Erosão, começa com pequenos danos agravando-se com o tempoCondicionado pela ausência ou deficiência de revestimento, por uma drenagem superficial não eficiente ou compactação inadequada da superficieErosão laminarErosão linearDesagragação da superfície do talude (empastilhamento) por meio de ciclos sucessivos de chuva e estiagem

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Problemas geológicos...Movimentos de massa, tensões cisalhantes maiores que a resistência ao cisalhamento do soloEscorregamento devido a inclinação do talude

Cortes de até 8 m de altura, taludes de 1:1

Escorregamento por descontinuidadesContato solo-rochaDescontinuidades no maciço rochoso

Escorregamento por pecolação de águaSubida e descida do nível da águaSaturação do solo superficial e erosão interna das camadas de aterro

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Problemas geológicos...Escorregamento de aterros

Caracterização do material de aterro e fundaçãoFundação em rocha e solo mole

Escorregamento de massa coluvialMovimento naturalMotivado pelo corte no pé do colúvioObras de contenção e drenagens

Queda e rolamento de blocos

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FIM