Concepção e implantação de um plano de instrumentação para avaliação das condicionantes geotécnicas de uma encosta litorânea

Orientador : Prof. Dr. Alessander Christopher Morales KormannCo-orientadora : Profa. Dra. Andrea Sell DyminskiDissertaçao (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduaçao em Construção Civil. Defesa: Curitiba, 31/05/2012Bibliografia: fls. 165-172Area de concentração : GeotecniaResumo: No Brasil, parte da malha viária que interliga os principais centros urbanos e industriais caracteriza-se por atravessar regiões com encostas naturais da Serra do Mar. Os maciços em questão, na maioria das vezes constituídos por solos de origem coluvionar ou residual, possuem uma dinâmica fortemente influenciada por agentes ambientais, dentre os quais se pode citar a ação da precipitação pluviométrica. Em consequência disso, as encostas litorâneas brasileiras se caracterizam pela ocorrência de processos diversos de movimentação do solo. À medida que as rodovias estão implantadas nesse meio sujeito a fenômenos de instabilização, assume particular importância o estudo de metodologias que contemplem uma avaliação de segurança e a consequente adoção de técnicas de engenharia eficazes, buscandose maximizar o conforto dos usuários e minimizar custos de manutenção. O presente trabalho analisou um talude do Morro do Boi, localizado no sentido Sul da BR-101, na Serra do Mar Catarinense, entre os municípios de Balneário Camboriú e Itapema. Com base em uma análise do comportamento da encosta (condicionantes geotécnicas, históricos de instabilização e sistemas de estabilização propostos) um plano de monitoramento através de instrumentação foi desenvolvido. Nele, buscou-se um monitoramento do sistema meio ambiente - solo, onde a interpretação das informações geradas com a instrumentação proposta deverá resultar em um melhor entendimento de aspectos geológico-geotécnicos e hidrogeológicos, visto que os instrumentos foram selecionados de maneira a identificar variações de poro-pressões, deslocamentos da massa de solo e deformações do sistema de contenção. O trabalho compreendeu a definição dos instrumentos a serem utilizados bem como a instalação dos mesmos, posicionando-os em campo de maneira a se obter um arranjo que trouxesse representatividade aos parâmetros medidos. As leituras iniciais da instrumentação foram analisadas criticamente, buscando-se validar a adequação e o desempenho do sistema de monitoramento proposto.Abstract: In Brazil, part of the road network linking the main urban and industrial centers cross regions with natural slopes of the "Serra do Mar". The mass in question is often originated of colluvial or residual soils, having a dynamic strongly influenced by environmental agents, among which may be mentioned the rainfall action. As a result, the Brazilian coastal slopes are characterized by the occurrence of various processes of landslide. Since several roads are located in this unstable environment, it is particularly important to study methodologies that include a safety assessment and the consequent adoption of effective engineering techniques, seeking to maximize the road user's comfort and minimize maintenance costs. This study examined a slope of "Morro do Boi", located the South direction of the BR-101 road, in Santa Catarina's in "Serra do Mar", between the cities of Balneário Camboriú and Itapema. Based on an analysis of the behavior of the slope (geotechnical conditions, history of instability and stabilization systems proposed) a monitoring plan by instrumentation was developed. In this plan, we aimed to monitor the environment - soil system, where the interpretation of the information generated by the proposed instrumentation should result in a better understanding of geological-geotechnical and hydrogeological aspects, since the instruments were selected in order to identify pore water pressure variations, landslides and containment system deformations. This work comprehends the definition and installation of the instruments to be used, positioning them in the field in order to obtain reliability to the measured parameters. The initial readings of instrumentation were carefully analyzed, seeking to validate the suitability and performance of the proposed monitoring system

Platform for integrated monitoring data management applied to an instrumented slope in southern Brazil: Plataforma para gerenciamento integrado de dados de monitoramento aplicada a um talude instrumentado no sul do Brasil

The monitoring of slopes and geotechnical structures is fundamental for guaranteeing safety and improving the knowledge of soil behavior. This study evaluated the use of a platform for integrated monitoring data management applied to an instrumented slope. The slope, known as “Morro do Boi”, is located in BR-101 highway, in Santa Catarina state, Brazil. The instrumentation was installed in 2012 during the execution of a stabilization system designed to contain an unstable soil mass, and allows the verification of positive and negative pore pressure, deformations of the soil mass and the precipitation. In addition, the structure, composed by passive anchors and flexible metal mesh, is monitored with crackmeters, strain gages and load cells. Until May 2018, the historical data comprising 6 years of monitoring was automatically registered by a datalogger hourly, with manual download. On June 2018, the remote dispatch of the data was implemented and the management of this information is done through a web-based platform. This tool has been extremely useful for the ease of visualization, data management and logistical efficiency, allowing the creation of a rapid alert system in cases of variation of some parameters that could trigger landslide

Concepção e implantação de um plano de instrumentação para avaliação das condicionantes geotécnicas de uma encosta litorânea

Orientador : Prof. Dr. Alessander Christopher Morales KormannCo-orientadora : Profa. Dra. Andrea Sell DyminskiDissertaçao (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduaçao em Construção Civil. Defesa: Curitiba, 31/05/2012Bibliografia: fls. 165-172Area de concentração : GeotecniaResumo: No Brasil, parte da malha viária que interliga os principais centros urbanos e industriais caracteriza-se por atravessar regiões com encostas naturais da Serra do Mar. Os maciços em questão, na maioria das vezes constituídos por solos de origem coluvionar ou residual, possuem uma dinâmica fortemente influenciada por agentes ambientais, dentre os quais se pode citar a ação da precipitação pluviométrica. Em consequência disso, as encostas litorâneas brasileiras se caracterizam pela ocorrência de processos diversos de movimentação do solo. À medida que as rodovias estão implantadas nesse meio sujeito a fenômenos de instabilização, assume particular importância o estudo de metodologias que contemplem uma avaliação de segurança e a consequente adoção de técnicas de engenharia eficazes, buscandose maximizar o conforto dos usuários e minimizar custos de manutenção. O presente trabalho analisou um talude do Morro do Boi, localizado no sentido Sul da BR-101, na Serra do Mar Catarinense, entre os municípios de Balneário Camboriú e Itapema. Com base em uma análise do comportamento da encosta (condicionantes geotécnicas, históricos de instabilização e sistemas de estabilização propostos) um plano de monitoramento através de instrumentação foi desenvolvido. Nele, buscou-se um monitoramento do sistema meio ambiente - solo, onde a interpretação das informações geradas com a instrumentação proposta deverá resultar em um melhor entendimento de aspectos geológico-geotécnicos e hidrogeológicos, visto que os instrumentos foram selecionados de maneira a identificar variações de poro-pressões, deslocamentos da massa de solo e deformações do sistema de contenção. O trabalho compreendeu a definição dos instrumentos a serem utilizados bem como a instalação dos mesmos, posicionando-os em campo de maneira a se obter um arranjo que trouxesse representatividade aos parâmetros medidos. As leituras iniciais da instrumentação foram analisadas criticamente, buscando-se validar a adequação e o desempenho do sistema de monitoramento proposto.Abstract: In Brazil, part of the road network linking the main urban and industrial centers cross regions with natural slopes of the "Serra do Mar". The mass in question is often originated of colluvial or residual soils, having a dynamic strongly influenced by environmental agents, among which may be mentioned the rainfall action. As a result, the Brazilian coastal slopes are characterized by the occurrence of various processes of landslide. Since several roads are located in this unstable environment, it is particularly important to study methodologies that include a safety assessment and the consequent adoption of effective engineering techniques, seeking to maximize the road user's comfort and minimize maintenance costs. This study examined a slope of "Morro do Boi", located the South direction of the BR-101 road, in Santa Catarina's in "Serra do Mar", between the cities of Balneário Camboriú and Itapema. Based on an analysis of the behavior of the slope (geotechnical conditions, history of instability and stabilization systems proposed) a monitoring plan by instrumentation was developed. In this plan, we aimed to monitor the environment - soil system, where the interpretation of the information generated by the proposed instrumentation should result in a better understanding of geological-geotechnical and hydrogeological aspects, since the instruments were selected in order to identify pore water pressure variations, landslides and containment system deformations. This work comprehends the definition and installation of the instruments to be used, positioning them in the field in order to obtain reliability to the measured parameters. The initial readings of instrumentation were carefully analyzed, seeking to validate the suitability and performance of the proposed monitoring system

Mecanismos de transferência de carga em estacas escavadas em solos arenosos através de provas de carga instrumentadas

A experiência acumulada quanto à análise do comportamento de fundações, em relação aos diversos perfis de solos, vem confirmando a necessidade de realizar ensaios em verdadeira grandeza para avaliação de desempenho desses elementos. Aplicação de metodologias empíricas e semi-empíricas, limitadas à prática construtiva regional e às condições específicas que contemplaram o seu estabelecimento, resultam em incertezas nos métodos de previsão e dispersão entre valores de capacidade de carga medidos e previstos. Com base nessas evidências, os ensaios de prova de carga representam a técnica mais comumente empregada para previsão e avaliação da capacidade de suporte em estacas. Como resultado, obtém-se uma curva carga versus deslocamento a partir de um carregamento estático no topo do elemento. Quando executadas em estacas instrumentadas ao longo do fuste, permitem avaliar a mobilização (transferência) de resistências (cargas) ao longo da profundidade e dos carregamentos. Alternativamente, o uso de células expansivas bidirecionais, comumente denominadas de “O-cell”, vem crescendo em nível internacional e confirmando seu potencial de aplicação, embasado por vantagens que incluem a ausência de um sistema de reação e a obtenção de forma direta da resistência de ponta e atrito lateral durante os carregamentos. No intuito de contribuir para uma melhor compreensão dos mecanismos de transferência de carga envolvidos em ensaios estáticos, o presente estudo comparou resultados dessas duas metodologias através de três de ensaios estáticos convencionais e um bidirecional realizados em duas estacas escavadas de grande diâmetro em areia. A distribuição dos carregamentos medidos em função do deslocamento em termos de carga total e de atrito lateral ao longo desses quatro ensaios caracterizou-se por resultados similares. Pequenas diferenças foram observadas entre o ensaio de topo e bidirecional executados em um mesmo elemento de fundação e estão possivelmente associadas aos diferentes níveis de deformação obtidos com as duas técnicas. As condições de limpeza e integridade da ponta em estacas moldadas in loco estão associadas a incertezas ainda que os procedimentos usuais de controle e limpeza tenham sido executados. Divergências entre a parcela de contribuição de ponta ao longo dos ensaios avaliados podem estar associadas a esses fatores e a pequenas variações da geometria descritas em detalhes no trabalho. Deformações medidas pelos strain gages instalados ao longo do fuste da estaca permitiram avançar no entendimento dos mecanismos de transferência de carga existentes durante os carregamentos impostos. Os resultados indicam que o atrito começa a ser mobilizado desde os primeiros incrementos de carga e permanece se desenvolvendo com o aumento das deformações que não são constantes ao longo da profundidade. O comportamento medido ao longo do fuste varia em função do nível de confinamento e ainda da densidade relativa do solo subjacente. Os resultados permitem concluir também que ainda que existam esforços residuais atuantes, sua ordem de grandeza não reflete mudanças importantes no comportamento de elementos de fundação moldados in loco.The gained experience in foundations behavior analysis on different soil profiles confirms the need to perform tests on full-scale elements to evaluate pile performance. Application of empirical and semi-empirical methodologies, limited to the regional constructive practice and the specific conditions that led to its establishment, result in uncertainties in the prediction and dispersion methods between measured and predicted load capacity values. Based on these evidences, the load tests represent the most commonly used technique for predicting and evaluating pile capacity. As a result, a load versus displacement curve is obtained from a static load at the top of the element. When carried out in piles instrumented along the shaft, it is possible to evaluate the mobilization (transfer) of resistances (loads) along the depth and the loads. Alternatively, the use of bidirectional expansive cells, commonly referred to as "O-cell", has been growing internationally, which confirms its potential, based on advantages that include the absence of a reaction system and obtaining the toe resistance and lateral friction directly during loading. In order to contribute to a better understanding of the load transfer mechanisms involved in static loading tests, the present study compared the results of these two methodologies through three conventional and one bidirectional load tests carried out on two large diameter bored piles. The distribution of loadings measured as a function of the displacement in terms of total load and lateral friction over these four tests was characterized by similar results. Small differences were observed between conventional top-down and bidirectional tests performed on the same foundation member and are possibly associated with the different deformation levels obtained with the two techniques. Cleaning conditions and pile toe integrity in bored piles are associated with uncertainties even though the usual control and cleaning procedures have been performed. Divergences between the contributions of the pile toe resistance along the evaluated tests may be associated with these factors and small variations of the geometry. Deformations measured by the strain gages installed along the pile shaft allowed improving the understanding of the load transfer mechanisms during the loading procedures. The results indicate that shaft friction begins to be mobilized since the first load increments and continues to increase with the strains, which are not linear along the pile shaft. The behavior measured along the shaft is a function of vertical effective stress and relative density. The results also show that although there are active residual stresses, their magnitude does not reflect important changes in the behavior of bored piles

Definição de uma faixa pluviométrica crítica para deflagração de movimentos de terra em taludes rodoviários localizados no trecho da serra do mar da rodovia BR-376/PR

Este artigo apresenta a metodologia empregada para a definição de uma faixa pluviométrica crítica para deflagra- ção de escorregamentos de terra nos taludes rodoviários da rodovia BR-376, no trecho da Serra do Mar Paranaense. A construção do modelo proposto partiu do entendimento e compilação da intensidade e duração tanto de eventos pluviométricos que resultaram em processos instabilizantes na região como daqueles que historicamente não deflagraram danos às encostas. A relação entre pluviometria e ocorrência de escorregamentos proposta representa uma importante ferramenta para criação sistemas de alerta e desenvolvimento de um plano de mitigação de movimentos de terra para o local. Sua aplicação torna-se mais eficiente se associada à estações pluviométricas capazes de processar dados em tempo real, possibilitando assim a emissão de alertas com o objetivo de se tomar decisões em termos de mobilização de equipes, interrupção ou desvio preventivo do tráfego ou controle de velocidade