A importância da investigação do subsolo na engenharia
O experiente engenheiro civil Nirmal Tiwari reflete sobre as complexidades das camadas encontradas ao redor do mundo e a necessidade de uma investigação intrusiva do local.
O solo sob nossos pés evoluiu ao longo do tempo e, como todos os elementos da natureza, é complexo, variável e imprevisível.
Portanto, não é prático prever seu comportamento quando perturbado pela atividade humana ou por variações nos níveis de água subterrânea, como chuvas intensas que resultam em deslizamentos de terra ou condições de seca que alteram a estrutura do solo abaixo.
O clima seco deste verão, por exemplo, causou retração do solo nas ferrovias a oeste de Salisbury, conforme relatado pela Ground Engineering (GE) em 1º de setembro.
As partículas individuais do solo podem ser circulares, angulares, pequenas ou grandes, resultando em um solo heterogêneo influenciado pelas forças gravitacionais, dando às camadas graus variados de compactação. Isso depende de como os solos são bem classificados e se o solo é composto por silte, areia, argila, rocha ou uma combinação de todos com diferentes porcentagens, que geralmente variam com a profundidade ou a localização dentro de um local. Com tamanha variação na estrutura e resistência dos solos, não é de surpreender que fórmulas simples para medir a resistência ou mesmo prever o comportamento do solo sejam mais desafiadoras do que entender materiais como aço e concreto, que têm menos variáveis, e o comportamento sob estresse e deformação é muito mais simples de calcular usando cálculos testados e confiáveis.
A construção de fundações subterrâneas, ao contrário das superestruturas de construção, não é fácil de observar. Portanto, é imperativo que, antes do início de qualquer projeto, seja realizada uma investigação detalhada do local para chegar a uma solução econômica e sustentável que forneça certezas de custo e programa, sem reivindicações legais caras, que resultam com tanta frequência na indústria de fundações devido à falta de trabalho de investigação do local adequado.
Estudos de mesa são essenciais, importância de um estudo de mesa muitas vezes é negligenciada, embora seja um precursor essencial para desenvolver o escopo e servir de base para um bom relatório de investigação do local. Sem um estudo de mesa, não é prático definir os requisitos finais em termos de número, profundidade e localização dos furos de sondagem. Além disso, o tipo de testes de campo e laboratório necessários só pode ser especificado uma vez que um quadro geral das condições do solo esperadas seja conhecido. É mais do que provável que, sem esse conhecimento, o escopo dos trabalhos de investigação do local a serem realizados não sirva ao propósito para o qual a investigação do local se destina.
Nirmal Tiwari
Para ter uma investigação abrangente, é melhor começar com os dados disponíveis de locais adjacentes, dados históricos de furos do British Geological Survey (BGS), fotografias aéreas, registros de mineração e arqueologia e pesquisas de objetos não explodidos (UXO). Ter experiência e conhecimento local sobre a litologia da área também é essencial para conhecer a presença de zonas de falha e se a área está sujeita a inundações ou terremotos, pois este último pode causar a liquefação dos solos. Esses fatores identificam os riscos na fase inicial do projeto, permitindo tempo adequado para tomar medidas preventivas para reduzir os riscos, atrasos e custos, além de permitir que os profissionais de engenharia do solo busquem mais detalhes em áreas desconhecidas antes de definir o escopo de uma investigação do local direcionada.
Conforme observado no artigo sobre "Projeto de Fundação e Desempenho do Maior Edifício do Mundo, Torre Petronas na Malásia", a localização proposta das torres foi movida em 60 metros quando investigações iniciais revelaram que o topo da rocha variava muito e, em algumas áreas, estava bem acima do porão das torres propostas. Essa descoberta precoce tornou as questões de assentamento diferencial da torre menos problemáticas.
O conhecimento local dos engenheiros geotécnicos - que tinham pleno conhecimento das condições do solo extremamente variáveis na área - considerou necessário ter até 400 furos de sondagem no local.
O documento da Association of Geotechnical & Geoenvironmental Specialists (AGS) publicado em agosto de 2022 - Guia do Cliente: O Propósito e Uso de um "Estudo de Mesa" das Condições do Solo - detalha a importância de tal estudo e é leitura obrigatória para os engenheiros envolvidos na especificação do escopo de quaisquer trabalhos de investigação do local.
Investigação intrusiva do local
A investigação intrusiva do local deve idealmente começar com uma pesquisa no local para identificar rotas de acesso, linhas de transmissão elétrica, proximidade de linhas ferroviárias, propriedades adjacentes e presença de árvores, o invasor "japonês knotweed" e amianto, que devem ser removidos antes do início dos trabalhos. O uso anterior do local também é importante para saber se era um antigo local de usina de gás, o que aumentaria o risco de obstrução, ou um posto de gasolina, o que exigiria uma análise química detalhada e medidas de remediação. As descobertas da visita ao local podem determinar a metodologia, as técnicas, o tipo e o tamanho das perfuratrizes que podem ser usadas e se estacas cravadas seriam aceitáveis devido a restrições de ruído e vibração que podem ser aplicadas.
O tema da mecânica dos solos é muito intrigante e o campo da engenharia de fundações oferece muitos desafios, pois as condições do solo muitas vezes variam muito. Cada local apresenta um desafio diferente para a equipe do projeto, que geralmente é composta por designers, gerentes de projeto, pessoal comercial, gerentes de licitações, compras e segurança, que, como uma equipe de indivíduos experientes em seus próprios campos, devem desenvolver a solução de fundação mais sustentável, segura e econômica para o projeto.
Condições do solo ao redor do mundo Na área de Vauxhall, em Londres, é desafiador localizar a presença de "pingos", ou áreas onde o nível de argila caiu cerca de 20 metros.
Em Watford, Hertfordshire, e Luton, Bedfordshire, a localização de "swallow holes" dentro do estrato de giz não é simples. Em áreas onde o giz é encontrado, uma avaliação de risco em aquíferos existentes e condições artesianas de água deve ser realizada e medidas apropriadas adotadas antes que o trabalho em fundações profundas comece.
Em Glasgow, na Escócia, a resistência do estrato de fundação varia consideravelmente, pois em algumas áreas as perfuratrizes de helicóptero de voo contínuo (CFA) podem formar estacas, em outras áreas pode ser necessária a perfuração com núcleo, e em áreas onde se encontra granito, podem ser necessárias técnicas de martelo DTH para formar fundações profundas.
Em Kuala Lumpur, Malásia, especialmente ao redor do centro da cidade, as condições do solo podem variar em 2 metros, a ponto de diferentes técnicas de cravação, como circulação reversa e circulação direta de lama usando bits de rolo de rocha tricone para perfuração, precisarem ser adotadas para "pináculos" de calcário e formações cársticas em calcário. Além disso, pode ser necessário pré-injeção de cavidades dentro do estrato.
Em Doha, Catar, a rocha-mãe e a rocha de cobertura são intercaladas por areia de espessura variável, resultando em assentamentos diferenciais. Em um projeto de hotel na região, lições aprendidas com o assentamento de uma das alas do edifício do hotel apoiado em estacas cravadas na rocha de cobertura, em vez da rocha-mãe abaixo, resultaram em não serem mais permitidas estacas cravadas, e todas as estacas agora precisam ser encaixadas na rocha-mãe.
Outras camadas com turfa e bolsões de material orgânico que têm muito pouca resistência à compressão e ao cisalhamento representam problemas de estabilidade de taludes, como os causados pela construção de parques eólicos na República da Irlanda, conforme observado por Dave Petley em um Ponto de Discussão para a GE.
Enfrentar areias correntes também representa desafios para os engenheiros, e as técnicas de fundação precisam ser cuidadosamente consideradas durante a construção de estacas ou paredes diafragma em tal estrato.
Os casos acima demonstram a importância de uma investigação detalhada e precoce do local.
Digitalização O uso de modelagem 3D e técnicas digitais auxilia a integração de diversos elementos envolvendo equipes que trabalham em diferentes áreas de um projeto. O software apropriado que conforma com a modelagem de informações de construção (BIM) e que facilita a entrada de informações geotécnicas reduziria o risco de erros e aceleraria a análise de dados, que pode ser filtrada para precisão e adaptada para atender aos requisitos específicos do projeto. Ferramentas baseadas em inteligência artificial (IA) para monitoramento de estabilidade de taludes podem ser usadas em projetos maiores. O gerenciamento de dados conectados à nuvem de informações geotécnicas definitivamente seria uma melhoria em aplicativos como Gint e Holebase.
Desafios na investigação de subsolo:
O trabalho de investigação do local é uma das primeiras e mais cruciais atividades no local, que, com uma porcentagem muito minúscula do custo total do projeto, literalmente determina a base na qual o sucesso ou o fracasso do projeto depende. No entanto, uma porcentagem muito alta de clientes prioriza o custo em detrimento da qualidade, sem perceber que informações insuficientes devido à falta de uma investigação detalhada do local podem custar muito mais, pois resultaria em um design "super seguro" e insustentável e abriria caminho para reivindicações devido a uma investigação do local insuficiente, o que acrescentaria custos e atrasos indefinidos ao projeto. É incumbência dos líderes da indústria enfatizar a importância de um relatório geotécnico claro e conciso, pois o dinheiro gasto nas fases iniciais do projeto renderá dividendos a longo prazo. Aqueles com papéis-chave na indústria de mecânica dos solos devem garantir que a última edição, atualmente a terceira edição da Especificação do Reino Unido para Investigação do Solo ("Livro Amarelo"), seja usada e referida por todas as empresas de investigação de locais. Além disso, a última edição da Especificação ICE para Estacas e Paredes de Retenção Embutidas (SPERWall) deve estar à mão para referência pronta pelos engenheiros deste campo.
A seleção de empresas competentes para realizar os trabalhos é crucial para uma investigação de locais significativa e o relatório final. O presidente da British Drilling Association, Paul McMann, escreveu na GE em setembro que "especificar especialistas ou perfuradores de investigação de locais que aderem aos padrões e procedimentos corretos tem um efeito enorme na elevação da qualidade geral de toda a indústria".
Deve ser enfatizado que os furos de sondagem devem registrar informações básicas, como a data do início da superfície do registro, a data de início e conclusão, registros precisos do nível da água, pois às vezes é enganoso se a água for adicionada para auxiliar na perfuração, a análise química que fornece teores de sulfatos e cloretos, a designação da qualidade da rocha, a recuperação total do núcleo, a recuperação do núcleo sólido e a classe da rocha. Como o escopo da investigação do local depende das descobertas dos furos de sondagem iniciais, é imperativo que os clientes sejam informados de que, se forem encontradas variações consideráveis, podem ser necessários furos de sondagem adicionais. Isso garantiria que os clientes tenham um orçamento para tais contingências.
Se os engenheiros há 850 anos tivessem realizado uma investigação detalhada do local, eles teriam construído a torre inclinada de Pisa de oito andares sobre camadas de argila arenosa e siltosa? Talvez não - e teríamos perdido a maravilha de uma torre icônica que atrai multidões e riquezas para a economia local de todo o mundo.
No entanto, com o avanço da tecnologia, habilidades em engenharia estrutural e civil e uma investigação detalhada do local, estruturas inclinadas como as Torres Kio em Madri, Espanha, o edifício Capital Gate em Abu Dhabi, Emirados Árabes Unidos, e outras, que são mais altas e têm inclinação muito maior do que a torre inclinada de Pisa, estão sendo construídas com intenção - mas carecem do carisma e da maravilha da mundialmente famosa torre de Pisa com sete sinos.
Fonte: Ground Engineering
