Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas

Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas Filipa Manuel da Silva Guerra de Oliveira Mestrado em Geologia Departamento Geociências, Ambiente e Ordenamento do Território 2014/2015 Orientador Isabel Fernandes, Professora Auxiliar Faculdade de Ciências da Universidade do Porto Coorientador Jarosław Rybak, Professor Auxiliar, Wrocław University of Technology Todas as correções determinadas pelo júri, e só essas, foram efetuadas. O Presidente do Júri, Porto, ______/______/_________ AGRADECIMENTOS À Professora Dra. Isabel Fernandes pela concretização desta oportunidade, pelo tempo e conhecimento disponibilizados e pelo carinho e preocupação que sempre demonstrou. Ao Professor Dr. Jarosław Rybak por toda orientação, preocupação, disponibilidade e amabilidade ao longo desta jornada, especialmente durante os três meses na Polónia. À Professora Dra. Teresa Santana, Jorge Silvério e Dra. Vera Lopes pela disponibilidade, paciência e dedicação que demostraram e pelo auxílio que prestaram. Aos meus pais e irmãos por partilharem comigo, desde início, o entusiasmo e coragem pela aventura e oportunidade na Polónia, pelo carinho, apoio e paciência que sempre me transmitiram e por me ensinarem a querer sempre mais e que o Futuro depende apenas de nós, basta nunca desistir. À minha amiga e colega Diana Rocha, pelas mil e uma aventuras que vivemos e partilhamos em Portugal e na Polónia. Pelos conselhos, pelas memórias, pela amizade, pelas longas conversas e pela lembrança constante do nosso lugar num mundo global. Por fim, aos meus amigos pelo apoio, companheirismo e lembrança constantes. Pela preocupação, carinho e principalmente paciência que sempre tiveram para comigo durante estes cinco longos anos. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas i RESUMO Os trabalhos geotécnicos estão intimamente relacionados com obras de engenharia civil, constituindo em geral a fase inicial de uma obra. Estes podem ser de diferentes naturezas, dependendo do tipo de maciço de fundação, sendo necessário, por exemplo cravação de estacas no terreno, contenção de taludes, escavação profunda, melhoramento ou tratamento de terrenos, etc. Associados a este tipo de trabalhos estão vibrações que, dependendo da sua velocidade de propagação e da frequência de onda que atinjam, podem pôr em risco estruturas vizinhas ao local de obra. De modo a prevenir essas situações, recorre-se frequentemente à monitorização de vibrações à superfície com registo de velocidade de propagação e frequência atingidos pelas vibrações. Com o objetivo de garantir a segurança da zona de obra e zonas limitrofes, através da monitorização de vibrações à superfície, tornase possível a definição de limites de energia no equipamento usado nos diferentes trabalhos geotécnicos. Os trabalhos geotécnicos abordados nesta dissertação são a cravação de estacas-pranchas e o tratamento de terrenos, tendo sido acompanhados quatro casos de obras nas cidades de Wrocław, Lubin e Szczecin. Os dois primeiros são casos relacionados com tratamento de terrenos, mais concretamente com método de compactação por impulso rápido (Rapid Impulse Compaction – RIC). Nas cidades de Szczecin e, novamente, de Wrocław foram monitorizados os trabalhos de cravação de estacas-pranchas. Ainda no âmbito da geologia de engenharia, complementarmente, foram recolhidas e analisadas doze amostras de solos de cinco localizações distintas com vista a caraterização geológica e geotécnica e possíveis aplicações destes solos em geotecnia. Para tal, recorreu-se às técnicas de caraterização de materiais geológicos de difração de raio-X e à análise granulométrica através de peneiração e difração de laser. As propriedades de interesse geotécnico como densidade das partículas sólidas e limites de consistência também foram determinadas. Posteriormente, foram aplicadas as classificações de solos mais utilizadas. Palavras-chave: tratamento de terrenos; compactação por impulso rápido; cravação de estacas-pranchas; monitorização de vibrações à superfície; caraterização geológica e geotécnica de solos FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas iii ABSTRACT Geotechnical Works are closely related to civil engineering works, in general as the initial phase of a construction work. These can be from different natures, depending on the foundation ground, as for example pile driving, slope containment, deep excavation, ground improvement or treatment, etc. Associated with this type of works are the vibrations propagated from depth to the surface which, depending on their propagation velocity and wave frequency they reach, could damage nearby structures to the work site. In order to prevent these situations, the use of ground vibration monitoring is frequent. This technique allows classifying ground vibrations in different categories according to the purpose of neighboring structures (simplistically: historical, residential and industrial) and the parameters mentioned of propagation velocity and wave frequency reached by the vibrations. Aiming to guarantee the safety of the construction site and neighboring area, via the equipment used in ground vibrations monitoring, it becomes possible to define energy boundaries of the equipment used in different geotechnical works. The geotechnical works approached in this dissertation are sheet pile driving and ground treatment and four study cases in the cities of Wrocław, Lubin and Szczecin had been followed. The first two are cases of ground vibration monitoring regarding ground treatment works, specifically rapid impulse compaction (RIC) technique. In the cities of Szczecin and Wrocław, again, sheet piles driving works were monitored. Still in the engineering geology scope, in addition, there were collected and analyzes twelve soil samples from five different locations with the aim of geological and geotechnical characterization and possible application of these soils in geotechnics. To do so, it was used the geological materials characterization techniques of X-ray diffraction and particle size analyses by sieving and laser diffraction. The geotechnical interest properties as solid particle density and consistency limits were also determined. Finally, the most common soils classifications were applied. Keywords: ground treatment; rapid impulse compaction, sheet piles driving, ground vibration monitoring; geological and geotechnical characterization of soils. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas xi LISTA DE FIGURAS Fig. 1: Imagem de satélite da Polónia e das fronteiras, notando que A representa o território de Kaliningrado, pertencente à Rússia (modificado de Google Earth®). ......... 4 Fig. 2: Localização das cidades nas quais se situam os casos de estudo, onde A representa a província de Zachodniopomorskie e B a província de Dolnośląskie (modificado de Google Earth®). .................................................................................... 5 Fig. 3: Zonas tectónico-estruturais da Europa (retirado de Lamarche et al., 2002). ...... 6 Fig. 4: A – Esquema geológico referindo as principais estruturas tectónicas no NW da Polónia; B – localização de sondagens e perfis sísmicos realizados por Dadlez (2006) em contraste com estruturas tectónicas (retirado de Dadlez, 2006). ............................ 8 Fig. 5: Coluna Litoestratigráfica simplificada da Bacia Polaca, desde finais do Paleozoico ao Cenozoico (retirado de Lamarche & Scheck-Wenderoth, 2005)............ 9 Fig. 6: Mapa simplificado da Polónia, sem cobertura cenozoica, com as cidades Wrocław (A), Lubin (B) e Szczecin (C) assinaladas; HCM – Montanhas Cruz Sagrada (Holy Cross Mountains) (modificado de Lamarche & Scheck-Wenderoth, 2005). ...... 10 Fig. 7: Legenda modificada do Mapa Geológico sem cobertura Cenozoica, à escala 1:1 000 000, publicado por Państwowy Instytut Geologiczny, em 2000. .......................... 11 Fig. 8: Recorte da região de Wrocław do Mapa Geológico da Polónia sem depósitos do Cenozoico à escala 1:1 000 000, publicado por Państwowy Instytut Geologiczny, em 2000. .......................................................................................................................... 12 Fig. 9: Recorte da região de Lubin do Mapa Geológico da Polónia sem depósitos do Cenozoico à escala 1:1 000 000, publicado por Państwowy Instytut Geologiczny, em 2000. .......................................................................................................................... 13 Fig. 10: Recorte da região de Szczecin do Mapa Geológico da Polónia sem depósitos do Cenozoico à escala 1:1 000 000, publicado por Państwowy Instytut Geologiczny, em 2000. ..................................................................................................................... 13 Fig. 11: Curvas de granulométricas dos solos A e B, onde A corresponde a um solo mal graduado e bem calibrado e B a um solo bem graduado e mal calibrado (modificado de environment.uwe.ac.uk, ...................................................................... 19 Fig. 12: Diagrama ilustrativo da análise granulométrica por difração de laser; A – laser; B – amplificador; C – campo de partículas dispersas; D – lente de Fourier; E – luz não dispersa; F – detetor multi-elementar; G – detetor de obscuração (adaptado de Ma et al., 2000). .................................................................................................................... 21 FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas xii Fig. 13: Distribuição da intensidade de energia difratada pela partícula (modificado de Wanogho et al., 1987). ................................................................................................ 22 Fig. 14: Definição dos limites de consistência ou de Atterberg, onde 𝑆r - grau de saturação; 𝑉0 – volume constante; 𝑉i – volume inicial; 𝑉f - volume final; 𝑊 - teor em água; LR - limite de retração; LP - limite de plasticidade; LL - limite de liquidez (modificado de www.ebah.com.br, consultado a 11 de Junho de 2015). ..................... 25 Fig. 15: Exemplo de solo submetido ao ensaio de determinação o limite de liquidez, na concha de Casagrande, sendo possível observar o sulco traçado com o riscador. .... 26 Fig. 16: Classificação Unificada, ou ASTM D 2487-85, parte I (retirado de Matos Fernandes, 2012a). .................................................................................................... 30 Fig. 17: Classificação Unificada, ou ASTM D 2487-85, parte II (retirado de Matos Fernandes, 2012a). .................................................................................................... 31 Fig. 18: Tendências de comportamento dos grupos da Classificação Unificada quando usados em obra de aterro (Lambe & Whitman, 1979 in: Matos Fernandes, 2012a). ... 32 Fig. 19: Classificação para Fins Rodoviários (Especificação LNEC E240, 1971). ....... 33 Fig. 20: Ábacos para o cálculo do índice de grupo da Classificação param Fins Rodoviários ................................................................................................................. 33 Fig. 21: Difração dos raios-X ao longo de um plano de um cristal, onde 𝑑 corresponde à distância interplanar e 𝜃 ao ângulo de difracção ou de Bragg (modificado de http://www.ebah.com.br, consultado a 15 de Junho de 2015). .................................... 36 Fig. 22: Perfis possíveis de estacas-pranchas. A - perfil tipo Z; B - perfil tipo U; C - perfil tipo alma reta (modificado de sheetpiling.arcelormittal.com, consultado em 16 de Junho de 2015). .......................................................................................................... 41 Fig. 23: Esquema sequencial do método de cravação por percussão, por martelo-pilão a diesel (retirado de http://sheetpiling.arcelormittal.com, consultado em 17 de Junho de 2015). .................................................................................................................... 42 Fig. 24: Pormenor de uma prensa hidráulica utilizada na instalação de estacaspranchas. .................................................................................................................... 43 Fig. 25: Esquema de instalação de estacas-pranchas por injeção lançage (Coelho, 1996 in: Pinto, 2008). .................................................................................................. 44 Fig. 26: Exemplos de cilindros utilizados em compactação por amassamento – cilindro pé de carneiro (A), cilindro de pneus (B) e cilindro de rasto liso (C). ........................... 47 Fig. 27: Representação do método de vibrocompactação (retirado de Matos Fernandes, 2012b). .................................................................................................... 48 Fig. 28: Representação do método de compactação dinâmica (retirado de www.menar-web.com, consultado em 15 de Fevereiro de 2015). ............................... 49 Fig. 29: Exemplo de equipamento de compactação por impulso rápido. ..................... 49 FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas xiii Fig. 30: Exemplo de uma malha de pontos utilizada na compactação por impulso rápido (modificado de Vukadin, 2013). ........................................................................ 50 Fig. 31: Esquema de execução de pré-carga, com aplicação de drenos verticais (modificado de Nicholson, 2014). ................................................................................ 51 Fig. 32: Execução sequencial da técnica de jet grouting (retirado de Pinto, 2008). ..... 52 Fig. 33: Esquema da execução de vibrosubstituição por via seca (A) e via húmida (B) (retirado de Matos Fernandes, 2012b). ....................................................................... 54 Fig. 34: Esquema de exemplo da aplicação de terra reforçada no reforço de taludes. 55 Fig. 35: Esquema de uma pregagem tradicional (retirado de Santos, 2014). .............. 56 Fig. 36: Esquema de aplicação de ancoragem em aluviões (retirado de Barreiros Martins, 2002). ............................................................................................................ 56 Fig. 37: Esquema de instalação de microestacas (A) como reforço de fundações (B) (adaptado de Pinto, 2008). ......................................................................................... 57 Fig. 38: Representação do modo de propagação dos diferentes tipos de onda num dado meio, onde a) ondas P, b) ondas S, c) ondas R, d) ondas Love (modificado de Deckner, 2013). .......................................................................................................... 60 Fig. 39: Sistema de monitorização de vibrações à superfície (centro), com pormenor do geofone/sensor (esquerda) e do hardware (direita). ................................................... 61 Fig. 40: Exemplo de relatório de evento de monitorização possível obter através do software Blastware®. .................................................................................................. 62 Fig. 41: Escala para avaliação de vibrações para diferentes categorias de estruturas. Categoria 1 - estruturas sensíveis; Categoria 2 - edifícios residenciais; Categoria 3 - edifícios industriais (retirado de Kozlowska & Rybak, 2014). ...................................... 63 Fig. 42: Coluna de peneiros ASTM utilizada na peneiração para análise granulométrica das amostras de solos. ............................................................................................... 67 Fig. 43: Distribuição granulométrica, obtida por peneiração, da amostra 1. ................ 69 Fig. 44: Curva granulométrica da amostra 1 obtida por peneiração. ........................... 69 Fig. 45: Distribuição granulométrica, obtida por peneiração, da amostra 2. ................ 70 Fig. 46: Curva granulométrica da amostra 2 obtida por peneiração. ........................... 70 Fig. 47: Distribuição granulométrica, obtida por peneiração, da amostra 3. ................ 71 Fig. 48: Distribuição granulométrica, obtida por peneiração, da amostra 12. .............. 71 Fig. 49: Curva granulométrica da amostra 3 obtida por peneiração. ........................... 72 Fig. 50: Curva granulométrica da amostra 12 obtida por peneiração. ......................... 72 Fig. 51: Distribuição granulométrica, obtida por peneiração, da amostra 9. ................ 73 Fig. 52: Curva granulométrica da amostra 9 obtida por peneiração. ........................... 74 Fig. 53: Distribuição granulométrica, obtida por peneiração, da amostra 11. .............. 74 Fig. 54: Curva granulométrica da amostra 11 obtida por peneiração. ......................... 75 FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas xiv Fig. 55: Difratograma interpretado da amostra 1, obtido por difracção de raio-X. ........ 77 Fig. 56: Difratograma interpretado da amostra 2, obtido por difracção de raio-X. ........ 77 Fig. 57: Difratograma interpretado da amostra 3, obtido por difração de raio-X. ......... 78 Fig. 58: Difratograma interpretado da amostra 12, obtido por difração de raio-X. ....... 78 Fig. 59: Difratograma interpretado da amostra 9, obtido por difração de raio-X. ......... 79 Fig. 60: Difratograma interpretado da amostra 11, obtido por difração de raio-X. ....... 79 Fig. 61: Cilindro de pé de carneiro no decorrer dos trabalhos, no local de obra em estudo, em Wrocław (Racławicka). ............................................................................. 83 Fig. 62: Compactador e escavadora utilizados, em Wrocław (Racławicka). ................ 84 Fig. 63: Resumo da monitorização realizada a 19 de Setembro, das 9:24 às 9:48, na estrutura A, com velocidade de propagação (mm/s) e frequências (Hz) atingidas das vibrações registadas categorias L1/C1, L2/C2 e L3/C3 de acordo com a DIN 4150-3. 88 Fig. 64: Resumo da monitorização realizada a 19 de Setembro, das 9:54 às 10:10, na estrutura B, com velocidade de propagação (mm/s) e frequências (Hz) atingidas das vibrações registadas categorias L1/C1, L2/C2 e L3/C3 de acordo com a DIN 4150-3. 90 Fig. 65: Resumo da monitorização realizada a 28 de Outubro, na estrutura G, com velocidade de propagação (mm/s) e frequências (Hz) atingidas das vibrações registadas categorias L1/C1, L2/C2 e L3/C3 de acordo com a DIN 4150-3. ............... 96 Fig. 66: Presença de água e, no canto superior esquerdo, a máquina responsável pela densificação do solo, no local de obra em estudo, em Lubin. .................................... 97 Fig. 67: Compactador por impulso rápido, em Lubin. .................................................. 98 Fig. 68: Resumo da monitorização realizada a 12 de Novembro, na estrutura A, com velocidade de propagação (mm/s) e frequências (Hz) atingidas das vibrações registadas categorias L1/C1, L2/C2 e L3/C3 de acordo com a DIN 4150-3. ............. 101 Fig. 69: Resumo da monitorização realizada a 12 de Novembro, na estrutura B, com velocidade de propagação (mm/s) e frequências (Hz) atingidas das vibrações registadas categorias L1/C1, L2/C2 e L3/C3 de acordo com a DIN 4150-3 .............. 102 Fig. 70: Património arqueológico descoberto no terreno de construção, em Wrocław (Dyreckyjna). ............................................................................................................ 103 Fig. 71: Furação do solo com trado, no local de obra em estudo, em Wrocław (Dyreckyjna). ............................................................................................................ 104 Fig. 72: Alinhamento das fundações profundas estacas-pranchas no local de obra, em Wrocław (Dyreckyjna). .............................................................................................. 105 Fig. 73: Sistemas de equipamentos de monitorização de vibrações utilizados no caso de estudo, em Wrocław (Dyreckyjna). ...................................................................... 105 FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas xv Fig. 74: Resumo da monitorização realizada a 18 de Novembro, na estrutura A, com velocidade de propagação (mm/s) e frequências (Hz) atingidas das vibrações registadas categorias L1/C1, L2/C2 e L3/C3 de acordo com a DIN 4150-3. ............. 109 Fig. 75: Instalação das estacas-pranchas no local de obra em estudo, em Szczecin. ................................................................................................................................. 110 Fig. 76: Equipamento de monitorização de vibrações à superfície instalado na estrutura a monitorizar, em Szczecin. ....................................................................... 111 Fig. 77: Excerto da monitorização realizada a 4 de Novembro, das 16:38 às 17:02 na estrutura A, com velocidade de propagação (mm/s) e frequências (Hz) atingidas das vibrações registadas categorias L1/C1, L2/C2 e L3/C3 de acordo com a DIN 4150-3. ................................................................................................................................. 115 Fig. 78: Excerto da monitorização realizada a 4 de Novembro, das 17:17 às 17:25 na estrutura A, com velocidade de propagação (mm/s) e frequências (Hz) atingidas das vibrações registadas categorias L1/C1, L2/C2 e L3/C3 de acordo com a DIN 4150-3. ................................................................................................................................. 115 Fig. 79: Resumo da monitorização realizada a 5 de Novembro, com velocidade de propagação (mm/s) e frequências (Hz) atingidas das vibrações registadas e categorias C1 e C2 de acordo com a DIN 4150-3. ..................................................................... 116 Fig. 80: Resumo da monitorização realizada a 6 de Novembro, com velocidade de propagação (mm/s) e frequências (Hz) atingidas das vibrações registadas categorias C1 e C2 de acordo com a DIN 4150-3. ..................................................................... 116 Fig. 81: Resumo da monitorização realizada a 7 de Novembro, com velocidade de propagação (mm/s) e frequências (Hz) atingidas das vibrações registadas categorias C1 e C2 de acordo com a DIN 4150-3. ..................................................................... 117 Fig. 82: Resumo da monitorização realizada a 8 de Novembro, com velocidade de propagação (mm/s) e frequências (Hz) atingidas das vibrações registadas categorias C1 e C2 de acordo com a DIN 4150-3. ..................................................................... 117 Fig. 83: Resumo da monitorização realizada a 13 de Novembro, com velocidade de propagação (mm/s) e frequências (Hz) atingidas das vibrações registadas categorias C1, C2 e C3 de acordo com a DIN 4150-3. ............................................................... 118 FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas xvii LISTA DE EQUAÇÕES Equação 1: Lei de Stokes, onde 𝑔 - aceleração da gravidade, 𝛾s - peso volúmico das partícula solidas, 𝛾w - peso volúmico da água, 𝜂 - viscosidade do líquido, 𝐷 - diâmetro da partícula esférica.................................................................................................... 18 Equação 2: Determinação do coeficiente de uniformidade, 𝐶u, de um solo. ................ 20 Equação 3: Determinação do coeficiente de curvatura, 𝐶c, de um solo. ...................... 20 Equação 4: Definição do índice de liquidez, 𝐼L. ........................................................... 27 Equação 5: Definição do índice de consistência, 𝐼C. ................................................... 27 Equação 6: Definição do índice de plasticidade, 𝐼P. .................................................... 28 Equação 7: Definição da actividade das argilas, 𝐴t. .................................................... 29 Equação 8: Equação de Bragg, onde 𝑑hkl - equidistância entre planos atómicos da mesma natureza, 𝜃 - ângulo formado pelo feixe incidente e o plano atómico (hkl), 𝑛 - ordem dos feixes dos raios-X difractados, 𝜆 - comprimento de onda do feixe incidente, igual ao do feixe difratado. .......................................................................................... 36 Equação 9: Energia potencial gravítica (𝐸𝑝𝑔) máxima a utilizar na compactação por impulso rápido. ........................................................................................................... 85 Equação 10: Energia potencial gravítica (𝐸𝑝𝑔) máxima a utilizar na compactação por impulso rápido. ........................................................................................................... 98 FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas xix LISTA DE ABREVIATURAS AASHTO – American Association of State Highway and Transportation Officials System ASTM – American Society for Testing and Materials At – Atividade das argilas Cc – Coeficiente de curvatura CCP – Chemical Churning Pile CEE – Cratão Este Europeu CJG – Column Jet Grout Cu – Coeficiente de uniformidade Epg – Energia potencial gravítica Ic – Índice de consistência ID – Índice de compacidade IL – Índice de liquidez IP – Índice de plasticidade JSG – Jumbo Jet Grout LD – Laser Diffraction LL – Limite de liquidez LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia Civil LONG – Eixo longitudinal LP – Limite de plasticidade LR – Limite de retração NP – Não plástico PPV – Peak Particle Velocity PSP – Peak Sound Pressure PVS – Particle Velocity Sum RIC – Rapid Impulse Compaction/Rapid Impact Compaction SPD – Sheet Pile Driving SPT – Standard Penetration Test SSS-MAN – Super Soil Stabilization Management Method TRAN – Eixo transversal USCS – Unified Soil Classification System VERT – Eixo vertical FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 6 Meso-Europa, isenta de deformação tectónica desde o final da orogenia Varisca; e Neo-Europa, onde atuam forças tectónicas desde o ciclo Alpino. Fig. 3: Zonas tectónico-estruturais da Europa (retirado de Lamarche et al., 2002). Como consequência das sucessivas orogenias que nele atuaram, o território que corresponde à Polónia evidencia uma imensa variedade de litologias (Góralczyk, 2012; Ager, 1975; Państwowy Instytut Geologiczny, 2000). Simplificadamente, o NE e o SW caracterizam-se pela presença de rochas como dolomito, calcário, margas, cherts e rochas de carácter extrusivo, enquanto o centro e o S do país são caracterizados por granitos e rochas vulcânicas (ver Anexo I), cobertos à superfície por sedimentos do Mesozoico. Segundo Dadlez (2006), a Polónia é composta por diferentes zonas tectónicoestruturais (ver Fig. 4A): Cratão Este Europeu (East European Craton), Zona Teisseire-Tornquist (Teisseyre-Tornquist Zone), Sulco ou Domo Central Polaco (MidPolish Trough or Swell), Monoclinal Ante-Sudetos (Fore-Sudetic Monocline), Arco Varisco (Variscan Belt) e Bloco Ante-Sudetos (Fore-Sudetic Block). A delimitar estas FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 7 zonas, encontram-se grandes estruturas que correspondem a, respetivamente, Zona de Sutura Trans-Europeia (Trans-European Suture Zone), Falha Dolsk e Falha Odra. A Zona Teisseire-Tornquist (ZTT) estabelece o limite, em profundidade, entre o Cratão Este Europeu (CEE), do Pré-Câmbrico, e a Zona de Sutura Trans-Europeia (ZSTE), caracterizada pela presença de rochas sedimentares e ígneas, do Paleozoico, altamente deformadas, embora não metamorfizadas, pela orogenia Caledónica. O segmento mais a NW da ZTT esteve, ao longo dos tempos geológicos, intermitentemente ativo (Lamarche et al., 2002; Lamarche & Scheck-Wenderoth, 2005; Dadlez, 2006). A ZSTE materializa, ainda, o limite NE da Bacia Polaca (Polish Basin), de orientação NW-SE; a SW desta zona, encontra-se a Falha Dolsk caracterizada pela presença de rochas metamórficas e ígneas altamente deformadas, típicas de plataformas paleozoicas. A cerca de 100km no sentido NE desta estrutura localiza-se a frente da deformação Varisca (Dadlez, 2006). O Sulco Central Polaco, formado inicialmente em regime distensivo, corresponde à componente axial da Bacia Polaca, bacia epicontinental do Cratão Ocidental e Central Europeu (Western and Central European Craton), e apresenta uma estruturação interna muito complexa (Lamarche et al., 2002; Krzywiec, 2006). A Bacia Polaca, que marca o limite NE entre o CEE e a SW entre o Cratão Ocidental e Central Europeu com a ZTT, ao longo da sua história geológica esteve sujeita a eventos tectónicos intensos, estando nesta reconhecidos quatro estádios de evolução geológica, com complexo de rochas representativas destes separadas por inconformidades, marcando (Lamarche & Scheck-Wenderoth, 2005; Dadlez, 2006; Krzywiec, 2006): o fim do ciclo Caledónico (início do Paleozoico), o fim do ciclo Varisco (Devónico-Carbónico), o início do ciclo Alpino (Pérmico-inícios do Mesozoico) e orogenia Cárpata (finais Mesozoico-Cenozoico). Na transição do Cretácio Superior para o Paleocénico, a Bacia Polaca sofreu inversão tectónica, provavelmente relacionada com a convergência das placas africana e euroasiática (responsável pela subdução da CEE sob o orógeno Cárpatos), e daqui resultou um uplift seguido de erosão do horst Sulco Central Polaco, formando uma estrutura em antiforma (atualmente, Domo Central Polaco), que atravessa a Polónia de NW a SE (Lamarche et al., 2002; Lamarche & Scheck-Wenderoth, 2005; Krzywiec, 2006). FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 8 Fig. 4: A – Esquema geológico referindo as principais estruturas tectónicas no NW da Polónia; B – localização de sondagens e perfis sísmicos realizados por Dadlez (2006) em contraste com estruturas tectónicas (retirado de Dadlez, 2006). Na Bacia Polaca pode ser encontrada uma grande diversidade de rochas sedimentares (Lamarche & Scheck-Wenderoth, 2005). Na Figura 5 está representada resumidamente uma coluna litoestratigráfica da Bacia Polaca, onde aparecem rochas como carbonatos, arenitos de ambiente marinho, arenitos de ambiente continental, conglomerados, vulcanitos, entre outros. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 9 Fig. 5: Coluna Litoestratigráfica simplificada da Bacia Polaca, desde finais do Paleozoico ao Cenozoico (retirado de Lamarche & Scheck-Wenderoth, 2005). Na Figura 6, modificada de Lamarche & Scheck-Wenderoth (2005), observa-se que as cidades de Wrocław e Lubin situam-se a NE da zona de falha de Odra, mais concretamente no Monoclinal Ante-Sudetos, e a cidade de Szczecin localiza-se a SW do Sulco Central Polaco, na Bacia Polaca. É possível notar, ainda, a distribuição simplificada das litologias de acordo com a sua idade e estruturas geológicas como falhas principais, zonas de falha e carreamento (neste caso, dos Cárpatos). FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 10 Fig. 6: Mapa simplificado da Polónia, sem cobertura cenozoica, com as cidades Wrocław (A), Lubin (B) e Szczecin (C) assinaladas; HCM – Montanhas Cruz Sagrada (Holy Cross Mountains) (modificado de Lamarche & Scheck-Wenderoth, 2005). A Figura 7 corresponde à legenda do Mapa Geológico da Polónia sem cobertura Cenozoica, publicado em 2000, por Państwowy Instytut Geologiczny. Nesta observam-se os períodos geológicos desde o Proterozoico até ao Cretácico Superior. Estão ainda legendadas rochas ígneas intrusivas e extrusivas ácidas e básicas, rochas metamórficas de alto e baixo grau metamórfico, metamorfismos de contacto e zonas de brechas tectónicas e cataclasitos. Em termos de estruturas, encontram-se falhas, carreamentos e alguns mantos de carreamento mais específicos. Esta figura constitui a legenda dos recortes das regiões de Wrocław, Lubin e Szczecin do mapa geológico referido, que correspondem, respetivamente, à Fig. 8, Fig. 9 e Fig. 10, neste capítulo. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 11 Fig. 7: Legenda modificada do Mapa Geológico sem cobertura Cenozoica, à escala 1:1 000 000, publicado por Państwowy Instytut Geologiczny, em 2000. A cidade de Wrocław (ver Fig. 8) enquadra-se numa região caracterizada por inúmeras falhas de direção predominante e aproximada NE-SW, podendo variar algumas com direção NW-SE ou NNW-SSE. Litologicamente, a SW desta cidade encontram-se rochas metamórficas de alto grau do Proterozoico, baixando o seu grau metamórfico à medida que se continua neste sentido. Ainda a SW, estendendo-se um pouco até S, observam-se registos de metamorfismo de contacto (ProterozoicoOrdovícico), rochas vulcânicas básicas (Ordovícico-Carbónico), granitoides (Carbónico), sequências ofiolíticas (Silúrico) e rochas intrusivas ácidas (Carbónico) (Państwowy Instytut Geologiczny, 2000). No quadrante E, as rochas aí localizadas são predominantemente de natureza sedimentar, como areias, do Triássico. Delineadas em faixas por falhas de direção NE- FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 12 SW, a N e a W da cidade encontram-se rochas de idade pérmica (Państwowy Instytut Geologiczny, 2000). Fig. 8: Recorte da região de Wrocław do Mapa Geológico da Polónia sem depósitos do Cenozoico à escala 1:1 000 000, publicado por Państwowy Instytut Geologiczny, em 2000. Geologicamente, a região da cidade de Lubin (ver Fig. 9) assemelha-se muito à de Wrocław: em ambas estão presentes rochas metamórficas de alto (ProterozoicoOrdovícico) e baixo grau (Carbónico), faixas de rochas do Pérmico limitadas por falhas, granitoides (Carbónico) e rochas sedimentares (Triássico); Lubin distingue-se principalmente pelo registo de rochas básicas intrusivas do Carbónico. Em termos estruturais, as falhas nesta região não estão tão presentes, no entanto mantêm a predominância de direção NE-SW. As falhas de maior extensão apresentam direção NW-SE (Państwowy Instytut Geologiczny, 2000). A região de Szczecin, situada no Norte da Polónia, apresenta uma geologia bastante distinta das regiões anteriores (ver Fig. 10). Esta, apesar de localizada a SW do antiforma regional da Bacia Polaca, não apresenta elementos estruturais relevantes na sua cartografia, correspondendo apenas ao flanco SW constituído por rochas do Cretácico Superior (Państwowy Instytut Geologiczny, 2000). Tendo conhecimento da litoestratigrafia da Bacia Polaca, é provável que estas rochas correspondam a xistos, margas, argilitos, carbonatos e areias de ambiente continental (ver Fig. 5). FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 13 Fig. 9: Recorte da região de Lubin do Mapa Geológico da Polónia sem depósitos do Cenozoico à escala 1:1 000 000, publicado por Państwowy Instytut Geologiczny, em 2000. Fig. 10: Recorte da região de Szczecin do Mapa Geológico da Polónia sem depósitos do Cenozoico à escala 1:1 000 000, publicado por Państwowy Instytut Geologiczny, em 2000. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 20 𝐶u=𝐷60 𝐷10 Equação 2: Determinação do coeficiente de uniformidade, 𝐶u, de um solo. O coeficiente de curvatura, 𝐶c, relaciona-se com a forma da curva granulométrica e, tal como o coeficiente anterior, permite classificar o solo em termos de graduação (ver Equação 3). Se o valor de 𝐶c for maior que 1 e inferior a 3, diz-se que o solo é bem graduado (Matos Fernandes, 2012a). 𝐶c=(𝐷30)2 𝐷60 × 𝐷10 Equação 3: Determinação do coeficiente de curvatura, 𝐶c, de um solo. O conteúdo em finos corresponde à percentagem de solo passada no peneiro nº 200, ou de abertura 0,074mm, indicando, assim, a representatividade das frações argila e silte contidas no solo. Este parâmetro relaciona-se com a possibilidade do maciço terroso reter água e, sendo assim, quanto maior for o conteúdo em finos, maior será a dificuldade em expulsar essa água do interior do corpo terroso (González de Vallejo et al., 2004). 2.3. DIFRAÇÃO DE LASER O método de difração de laser surge muitas vezes como alternativa à peneiração e sedimentação e tem como objetivo efetuar a análise granulométrica da fração mais fina da amostra em estudo, sendo considerado um método rápido e simples. A difração de laser tem como fundamento o princípio da difração da luz, segundo o qual quanto menor for o objeto, maior será o angulo de difração do feixe luminoso incidente. Quando é incidido um foco paralelo de luz monocromática e coerente numa partícula esférica, forma-se um padrão de difração, que é inversamente proporcional ao objeto incidido (Wanogho et al., 1987). Com a incidência do feixe luminoso na partícula, a luz sofre um conjunto de processos de difração, refração, reflexão e absorção. O detetor permite o registo e a análise da dimensão da partícula. O equipamento de análise de difração de laser (ver Fig. 12) é composto por (Ma et al., 2000): um conjunto de uma fonte luminosa (A), geralmente um laser, e um FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 21 amplificador de luz com filtro integrado, de modo a incidir uma luz monocromática, coerente e paralela (B); campo de partículas dispersas, quer em ar, quer em água (C); lente de Fourier positiva utilizada como foco do laser (D); detetor multi-elementar, situado no plano focal da lente, responsável pela medição da intensidade da luz dispersa pelas partículas em diferentes ângulos (F); por fim, uma interface e um computador que processam os sinais medidos no detetor. É de notar que, durante a difração de laser, a luz não dispersa (E) é direcionada para o detetor de obscuração (F). Fig. 12: Diagrama ilustrativo da análise granulométrica por difração de laser; A – laser; B – amplificador; C – campo de partículas dispersas; D – lente de Fourier; E – luz não dispersa; F – detetor multi-elementar; G – detetor de obscuração (adaptado de Ma et al., 2000). Esta técnica assume as premissas de todas as partículas analisadas possuírem geometria esférica e que estas não apresentam qualquer orientação preferencial – caso a análise decorra com amostra em suspensão. Como tal, os resultados obtidos por difração de laser correspondem aos diâmetros das partículas presentes no solo (Wanogho et al., 1987; Beuselinck et al., 1998; Ma et al., 2000; Erdoğan et al., 2007; Di Stefano et al., 2010; Stojanović & Marković, 2012; Kowalenko & Babuin, 2013). Os resultados são obtidos na forma de diagrama (ver Fig. 13), onde são analisadas a energia registada da partícula e a sua distância do centro do detetor (Wanogho et al., 1987). FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 22 Fig. 13: Distribuição da intensidade de energia difratada pela partícula (modificado de Wanogho et al., 1987). A difração de laser pode ser realizada em amostra seca ou em amostra em suspensão. No método a seco, as partículas encontram-se dispersas no ar, possuem características de boa fluidez e a quantidade de amostra para análise é elevada. No método em suspensão, as partículas são imersas em água ou noutros líquidos, acabando por circularem ao longo da ampliação do feixe de luz laser; a quantidade de amostra necessária na análise por este método é geralmente inferior a 1g (Erdoğan et al., 2007). Os dados obtidos na análise são convertidos a partir de equação integral complexa para a granulometria das partículas. Nesta conversão pode ser utilizada uma das seguintes teorias: difração de Fraunhofer e teoria de Mie. Ambas pretendem que o diâmetro equivalente das partículas se aproxime ao máximo da sua verdadeira dimensão (diâmetro efetivo), sendo assumido em ambas que as partículas possuem uma forma esférica (Beuselinck et al., 1998; Ma et al., 2000; Erdoğan et al., 2007; Di Stefano et al., 2010; Stojanović & Marković, 2012). A difração de Fraunhofer, ou aproximação de Fraunhofer, baseia-se nas premissas do feixe de luz laser ser paralelo e do detetor se encontrar a uma distância muito maior quando comparada com a dimensão da partícula difratada. Estes fundamentos fazem com que a teoria de Fraunhofer não possa ser aplicada quando o diâmetro da partícula se aproxima do valor de comprimento de onda da luz (). Este modelo apresenta resultados imprecisos para partículas de diâmetro dez vezes inferior ao comprimento de onda (Di Stefano et al., 2010; Stojanović & Marković, 2012). Em suma, a aproximação de Fraunhofer é aplicável em casos em que a dimensão das partículas é maior que o comprimento de onda e em que as partículas são não- FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 23 esféricas; este método, assim, não é o mais adequado para determinação da fração argila (Beuselinck et al., 1998; Di Stefano et al., 2010). A teoria de Mie descreve a propagação da onda eletromagnética da luz no espaço, solucionando o caso de onda plana numa esfera homogénea de qualquer dimensão. Este método tem em consideração o fenómeno de transmissão dentro da partícula, sendo necessário saber o valor do índice de refração do material, relacionado com a dimensão e composição deste (Beuselinck et al., 1998; Ma et al., 2000; Di Stefano et al., 2010; Stojanović & Marković, 2012). A determinação do índice de refração é complexa, envolvendo incógnitas da parte real, que representam a variação entre a velocidade da luz na partícula e a velocidade da luz no vazio, e da parte imaginária, que correspondem à transparência e à capacidade de absorção do material em análise (Erdoğan et al., 2007; Di Stefano et al., 2010; Stojanović & Marković, 2012). Assim, a teoria de Mie apresenta melhores resultados quando aplicada em amostras com partículas de dimensões inferiores às aceitáveis na aproximação de Fraunhofer. A difração de laser caracteriza-se por (Wanogho et al., 1987; Beuselinck et al., 1998; Ma et al., 2000; Erdoğan et al., 2007; Di Stefano et al., 2010; Stojanović & Marković, 2012): análise rápida e não-destrutiva, boa reprodutibilidade de resultados, pouca quantidade de amostra necessária, informação detalhada quanto à distribuição granulométrica e sem necessidade de calibração. Mas, no entanto, tem como principais limitações (Wanogho et al., 1987; Erdoğan et al., 2007; Di Stefano et al., 2010; Stojanović & Marković, 2012; Kowalenko & Babuin, 2013): não são obtidos resultados fiáveis quando na amostra estão presentes classes granulométricas superiores às predominantes, precisão limitada relativamente a partículas nãoesféricas, reprodutibilidade de resultados diminui com o aumento da granulometria, os resultados dependem do método de preparação utilizado e custo elevado do equipamento. 2.4. DENSIDADE DAS PARTÍCULAS SÓLIDAS Densidade das partículas de um solo tem como objetivo, tal como o nome indica, determinar a densidade das partículas sólidas que constituem um dado solo, sendo aconselhável apenas aplicar este método em solos finos (Matos Fernandes, 2012a). Esta pode ser determinada em amostras secas, após secagem em estufa, ou em amostras húmidas. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 24 O método de determinação da densidade das partículas sólidas, normalizado pela norma portuguesa NP-83: Determinação da densidade das partículas de 1965, consiste em, após peneiração do solo com o peneiro ASTM nº4 e seguida da reserva dos constituintes mais finos, colocar as partículas em água destilada, variando a temperatura e, consequentemente, a densidade da água (NP-83, 1965; Matos Fernandes, 2012a). Após registos dos valores de temperatura e massas do picnómetro e provete, obtém-se a densidade das partículas sólidas através do “quociente da massa dum dado volume dessas partículas à temperatura do ensaio, pela massa de igual volume de água destilada à temperatura de 20ºC” (in: NP-83, 1965). Neste ensaio é necessário ter em atenção a variação de densidade dos solos no intervalo de temperatura de 105ºC a 110ºC e, aquando a análise de um solo argiloso contendo humidade natural, deve-se dispersar o provete em água, recorrendo a um agitador mecânico (NP-83, 1965). 2.5. LIMITES DE CONSISTÊNCIA O comportamento de um solo, para além de todas as propriedades já descritas, depende principalmente do seu teor em água: um mesmo solo quando seco e quando saturado em água evidencia comportamentos mecânico e hidráulico distintos, pois a diferença entre estes reside, fundamentalmente, no facto de os espaços vazios deste se encontrarem preenchidos por ar ou por água. Como tal, foi necessário estudar os tipos de comportamento do solo para determinada percentagem em água o solo começa a exibir determinado comportamento (Matos Fernandes, 2012a). Assim, surgiram os chamados limites de consistência ou de Atterberg, distinguíveis em limite de liquidez, limite de plasticidade e limite de retração. Os limites de Atterberg são apenas aplicáveis a solos nos quais mais de 30% das suas partículas passam no peneiro ASTM nº 40, ou de abertura de 0,425mm (Gomes Correia, 1980; González de Vallejo et al., 2004). Tal como já foi mencionado, conforme o teor em água, o solo pode apresentar diferentes comportamentos (ver Fig. 14). Um solo saturado encontra-se num estado coloidal, exibindo um comportamento fluido e toma a forma do objeto em que está contido. À medida que vai perdendo água, este apresenta, sucessivamente: comportamento moldável, no qual com a aplicação de tensão conserva a forma atribuída; comportamento friável, encontrando-se num estado de semi-sólido, e FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 25 quebra-se aquando se tenta moldá-lo; e, quando o teor em água se aproxima de zero, este torna-se não-moldável e o seu volume é reduzido, permanecendo constante até entrar novamente em contacto com a água (Gomes Correia, 1980; Matos Fernandes, 2012a). Fig. 14: Definição dos limites de consistência ou de Atterberg, onde 𝑆r - grau de saturação; 𝑉0 – volume constante; 𝑉i – volume inicial; 𝑉f - volume final; 𝑊 - teor em água; LR - limite de retração; LP - limite de plasticidade; LL - limite de liquidez (modificado de www.ebah.com.br, consultado a 11 de Junho de 2015). A determinação dos limites de consistência é conseguida, convencionalmente, através de ensaios laboratoriais simples e rápidos e de aceitação universal, mesmo sendo impossível a sua determinação rigorosa (Gomes Correia, 1980). Estes ensaios são realizados na fração do solo passada no peneiro ASTM nº 40, com secagem prévia ou com teor em água natural (Gomes Correia, 1980; Matos Fernandes, 2012a). Em Portugal, o procedimento para determinação dos limites de Atterberg encontra-se normalizado pela norma portuguesa NP-143 – Solos: Limites de Consistência. O limite de liquidez, ou LL, corresponde ao valor do teor em água a partir do qual o solo deixa de apresentar um comportamento plástico e exibe um comportamento fluido. O ensaio para determinação deste limite consiste em colocar a pasta de solo homogénea, previamente misturada com água destilada, na concha de Casagrande e, de seguida, traçar um sulco com o riscador ao longo da concha e registar o número de pancadas necessárias para que o sulco feche numa extensão de 1cm (ver Fig. 15) (NP-143, 1969; Gomes Correia, 1980; González de Vallejo et al., 2004; Matos Fernandes, 2012a). A concretização deste ensaio exige a utilização de quatro provetes, com adição de água destilada, e que o número de pancadas deve variar entre 10 e 40, em que cada par de provetes se deve situar acima e abaixo das 25 pancadas (NP-143, 1969). Os diferentes números de pancadas são registados e são calculados os diferentes teores em água, por diferença de massa das amostras FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 26 antes e após secagem; estes dados são posteriormente representados num digrama semi-logarítmico. Assim, em termos práticos, o limite de liquidez corresponde ao valor do teor em água para o qual após 25 pancadas o sulco traçado pelo riscador na concha de Casagrande se une, por interpolação entre os dados obtidos no ensaio (NP-143, 1969; Gomes Correia, 1980; González de Vallejo et al., 2004; Matos Fernandes, 2012a). É importante referir que solos nos quais não é possível determinar o índice de liquidez (e consequentemente o de plasticidade) são designados não plásticos. Fig. 15: Exemplo de solo submetido ao ensaio de determinação o limite de liquidez, na concha de Casagrande, sendo possível observar o sulco traçado com o riscador. Enquanto a NP-143 (1969) recomenda a determinação deste limite pelo método da concha de Casagrande, as normas britânicas recomendam o método da queda do cone (fall-cone test), que consiste, simplificadamente, em deixar cair um cone metálico com ângulo de vértice de 30º de 35mm de comprimento sobre a pasta de solo contida numa taça cilíndrica metálica. São realizados diversos ensaios, cujos resultados são representados num diagrama penetração-teor em água. Em suma, o valor do limite de liquidez corresponde ao valor do teor em água em que a penetração do cone é de 20mm (Matos Fernandes, 2012a). As vantagens deste método sobre o método da concha de Casagrande residem principalmente na maior reprodutibilidade de resultados e na determinação deste limite em solos com plasticidade muito reduzida. O limite de plasticidade, ou LP, corresponde ao valor de teor em água a partir do qual o solo passa a exibir um comportamento semi-sólido. O ensaio de determinação deste limite consiste em formar um filamento cilíndrico numa placa de vidro e rolá-lo sucessivamente até que este rompa para um diâmetro de 3mm (NP- FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 27 143, 1969; Gomes Correia, 1980; González de Vallejo et al., 2004; Matos Fernandes, 2012a). Este processo é repetido para os quatro provetes de amostra. Os teores em água são, posteriormente, calculados através da diferença de massa das amostras antes e após secagem. O valor do limite de plasticidade é obtido a partir da média aritmética do teor em água registado nos quatro provetes (NP-143, 1969; Gomes Correia, 1980; González de Vallejo et al., 2004; Matos Fernandes, 2012a). O limite de retração, ou LR, corresponde ao valor do teor em água a partir do qual deixa de ser possível moldar o solo, tornando-se este quebrável. Este limite não é frequentemente determinado e o seu ensaio consiste em colocar o solo bastante húmido num recipiente e colocá-lo em estufa a secar. O volume que o solo aparentar após a secagem permite determinar o índice de vazios mínimo, a que, por sua vez, corresponderá um teor em água de saturação. O ensaio é repetido para os quatro provetes e o limite de retração é obtido através da média aritmética destes (NP-143, 1969; Gomes Correia, 1980; Matos Fernandes, 2012a). Os limites de Atterberg têm a eles associados outros parâmetros que permitem classificar os solos finos, quando são aplicados: índice de liquidez, índice de plasticidade, índice de consistência e atividade das argilas. O índice de liquidez (𝐼L) e o índice de consistência (𝐼C) fornecem indicação relativamente à consistência do solo, podendo ser matematicamente relacionáveis, e ambos comparam os limites determinados em ensaio com o teor em água natural do solo (ver Equações 4 e 5). Embora de forma inversa, os dois índices permitem inferir a consistência de um solo (Sousa, 2011). O índice de consistência permite ainda classificar os solos argilosos quanto à consistência (ver Quadro 3). 𝐼L=𝑊 − 𝐿𝑃 𝐿𝐿 −𝐿𝑃 Equação 4: Definição do índice de liquidez, 𝐼L. 𝐼C=𝐿𝐿 − 𝑊 𝐿𝐿 −𝐿𝑃 ⇔ 𝐼C= 1 − 𝐼L Equação 5: Definição do índice de consistência, 𝐼C. Quadro 3: Classificação de solos argilosos quanto à consistência (retirado de Matos Fernandes, 2012a). Argila Índice de consistência, 𝑰C Muito mole 0,0 – 0,25 Mole 0,25 – 0,50 Média 0,50 – 0,75 Rija 0,75 – 1,00 Dura > 1,00 FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 28 O índice de plasticidade (𝐼P) permite classificar os solos quanto à sua plasticidade (ver Equação 6 e Quadro 4), sendo mais plásticos quanto mais elevado for o valor do índice, e indicia as granulometrias presentes: por exemplo, solos com índice elevado são predominantemente argilosos, ao passo que um índice baixo remete para um solo com muito pouco ou sem silte ou argila. 𝐼P=𝐿𝐿 −𝐿𝑃 Equação 6: Definição do índice de plasticidade, 𝐼P. Quadro 4: Classificação de solos quanto à plasticidade (adaptado de Sousa, 2011). Índice de plasticidade, 𝑰P Classificação Observações 0 – 3 Não plástico Impossível de quebrar com os dedos 4 – 6 Baixa plasticidade Difícil de quebrar com os dedos 7 – 15 Média plasticidade Exige maior pressão dos dedos 16 – 35 Plástico Quebra com pressão leve dos dedos >35 Alta plasticidade Escorre pelos dedos da mão É importante referir que a definição do índice de plasticidade é a apresentada na Equação 6, quando não se verifica nenhuma das seguintes situações (Gomes Correia, 1980): 1) Quando LL ou LP não puderam ser determinados, designa-se IP como nãoplástico (NP); 2) Quando o solo é extremamente arenoso, o LP deve ser determinado primeiro que o LL. Se LP não puder ser determinado, designam-se ambos os limites como NP; 3) Quando o LP é igual ou maior que o LL, designa-se o IP como NP. Por fim, a atividade das argilas (𝐴t) permite conhecer o potencial de expansão do solo argiloso, sendo tanto maior quanto mais elevado for o valor da atividade (Matos Fernandes, 2012a). O teor em água que um dado solo possui aquando a sedimentação pode aumentar devido à atividade química dos minerais de argila presentes ou pela presença da fração de argila, podendo mesmo ultrapassar o valor do limite de liquidez determinado. O parâmetro designado por atividade das argilas corresponde ao declive positivo de uma reta que comprova a proporcionalidade existente entre o índice plasticidade e a presença da fração de argila dum solo (ver Equação 7). Assim, este parâmetro permite classificar os minerais de argila quanto à atividade (ver Quadro 5) (Matos Fernandes, 2012a). FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 29 𝐴t=𝐼P % < 2𝜇𝑚 Equação 7: Definição da actividade das argilas, 𝐴t. Quadro 5: Classificação de minerais de argila quanto à atividade (retirado de Matos Fernandes, 2012a). Argila Atividade das argilas, 𝑨t Pouco ativa < 0,75 Normal 0,75 – 1,25 Muito ativa > 1,25 2.6. CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS Como já foi mencionado no início deste capítulo, a aplicabilidade de um solo e o seu comportamento esperado são determinados pela sua classificação (González de Vallejo et al., 2004; Matos Fernandes, 2012a). Aqui, serão abordados os principais sistemas de classificação de solos referentes à aplicabilidade. A Classificação Unificada (USCS – Unified Soil Classification System), ou ASTM D 2487-85, desenvolvida por Arthur Casagrande em 1948, pretende orientar a utilização dos solos para obras de aterro e tem como critérios de distinção a composição granulométrica, e respetivos coeficientes de uniformidade e de curvatura, e os limites de Atterberg, distinguindo, assim, 15 grupos (Matos Fernandes, 2012a). A cada grupo correspondem dois símbolos: o primeiro refere-se à classe granulométrica predominante e o segundo corresponde ou à segunda granulometria com maior representatividade ou a um limite de liquidez baixo/alto ou à sua alta/baixa graduação (ver Quadro 6) (González de Vallejo et al., 2004; Matos Fernandes, 2012a). Quadro 6: Simbologia dos grupos na Classificação Unificada (adaptado de Matos Fernandes, 2012a). O processo de classificação (ver Fig. 16 e Fig. 17) do solo inicia-se com o valor da percentagem do solo retido ou passado no peneiro ASTM nº200, permitindo a distinção direta entre solos grossos e solos finos, à exceção de solos altamente orgânicos que são classificados como turfa logo à partida. No caso de se tratar de um solo grosso, é analisada a percentagem de solo retido ou passado no peneiro ASTM Simbologia dos grupos G Cascalho H LL > 50% S Areia L LL < 50% M Silte W Bem graduado C Argila P Mal graduado O Orgânico Pt Turfa FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 36 complanares incidente e difratado e do ângulo de difração (2𝜃), correspondente ao ângulo formado entre o feixe difratado e o transmitido (ver Equação 8) (Barroso et al., 2002; Kahle et al., 2002; Ruffell & Wiltshire, 2004; Ward et al., 2005; Bobos & Durães, 2008). 2 × 𝑑hkl × sen(𝜃) = 𝑛 × 𝜆 ⟺ 𝑑hkl =𝑛 × 𝜆 2 × sen(𝜃) Equação 8: Equação de Bragg, onde 𝑑hkl - equidistância entre planos atómicos da mesma natureza, 𝜃 - ângulo formado pelo feixe incidente e o plano atómico (hkl), 𝑛 - ordem dos feixes dos raios-X difractados, 𝜆 - comprimento de onda do feixe incidente, igual ao do feixe difratado. Quando um feixe de luz coerente, monocromático e paralelo incide num cristal (ver Fig. 21), fá-lo com um determinado ângulo 𝜃, que corresponde ao ângulo medido entre o feixe incidente e o plano do cristal sobre o qual incide. Este acontecimento é suportado pela equação de Bragg (ver Equação 8), justificando assim a geometria da difração de raio-X (Barroso et al., 2002; Kahle et al., 2002; Ruffell & Wiltshire, 2004; Bobos & Durães, 2008). Fig. 21: Difração dos raios-X ao longo de um plano de um cristal, onde 𝑑 corresponde à distância interplanar e 𝜃 ao ângulo de difracção ou de Bragg (modificado de http://www.ebah.com.br, consultado a 15 de Junho de 2015). Na análise qualitativa das amostras, isto é, na identificação dos minerais, são medidas as distâncias interplanares 𝑑 e as intensidades relativas de cada plano de reflexão e, a partir destas são calculados os ângulos de difração ou ângulos de Bragg. Após a determinação de todos os parâmetros necessários, com recurso a uma base de dados mundial, comparam-se os diafratogramas obtidos, identificam-se as redes cristalográficas dos minerais e, consequentemente, os minerais (Bobos & Durães, 2008). FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 37 Na análise quantitativa das amostras o procedimento é similar ao da identificação dos minerais, embora a comparação seja com a intensidade integrada do pico difratado. A intensidade do feixe difratado depende de fatores como (Kahle et al., 2002; Ward et al., 2005; Bobos & Durães, 2008; Singh & Agrawal, 2012): intensidade e comprimento de onda, estrutura dos minerais, volume dos minerais que difratam, ângulo de difração, absorção de raios-X pelas partículas minerais e pelo arranjo experimental utilizado. Na quantificação dos minerais através da difração do raio-X podem ser utilizados diferentes métodos, que pretendem diminuir, ou atenuar os seus efeitos, os fatores intrínsecos a minerais dos quais estes dependem (MIF – Mineral Intensity Factor) (Kahle et al., 2002; Ward et al., 2005). A difração de raio-X caracteriza-se por ser (Kahle et al., 2002; Ruffell & Wiltshire, 2004): um método simples e rápido, com elevada fiabilidade dos resultados, que permite efetuar análise qualitativa e/ou quantitativa, permite análise em misturas mineralógicas e requer pequena quantidade de amostra para análise. Mas, no entanto, tem como principal limitação a interferência do quartzo na obtenção de resultados precisos (Singh & Agrawal, 2012). FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 39 CAPÍTULO 4: FUNDAÇÕES PROFUNDAS 4.1. INTRODUÇÃO O conceito de fundação é definido por elemento estrutural que permite e assegura a transferência de carga da estrutura ao terreno ou camada portante, situada próxima da superfície deste (Santos Pereira, 2005; Matos Fernandes, 2012b). Associados a este elemento estrutural, estão os conceitos de maciço de fundação e capacidade resistente. O primeiro corresponde ao terreno onde o estado de tensão sofrerá alterações por instalação da fundação. Capacidade resistente é a carga máxima que um terreno consegue suportar, satisfazendo os critérios de segurança estabelecidos e sem ocorrer rotura (Santos Pereira, 2005; Matos Fernandes, 2012b). A estabilidade de uma estrutura, sob a qual estão situados a fundação e o maciço, depende da relação entre estes elementos, assim como a capacidade resistente. As características do maciço de fundação definem a capacidade resistente e determinam o tipo de fundação a utilizar. Caso não sejam respeitadas as limitações do próprio terreno, a rotura de toda a estrutura será inevitável (Santos Pereira, 2005; Matos Fernandes, 2012b). Com base na relação entre a profundidade (D) que a fundação atinge e a sua largura ou diâmetro (B), classificam-se estes elementos estruturais em três tipologias (ver Quadro 7) (Coelho, 1996): superficiais ou diretas, semi-profundas ou semi-diretas e profundas ou indiretas. Quadro 7: Tipologia de fundações (retirado de Coelho, 1996). Fundações Relação profundidade/largura (D/B) Superficiais ou diretas D/B<4 Semi-profundas ou semi-diretas 4D/B<10 Profundas ou indiretas D/B10 No estudo de fundações superficiais e semi-profundas deve-se ter em conta os conceitos de capacidade resistente e de assentamento, dado a sua importância na definição da cota da base das fundações e das suas dimensões em planta (Matos FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 40 Fernandes, 2012b). Neste capítulo serão apenas abordadas as fundações profundas ou indiretas. Quando os terrenos à superfície, ou camada portante, não apresentam características apropriadas à utilização de fundações superficiais, um dos métodos a que se recorre, de forma a estabilizar a estrutura, é a instalação de fundações profundas, também designadas estacas. Estas caracterizam-se pela sua extensão em profundidade e interação com o terreno através da superfície lateral ou fuste (Santos Pereira, 2005; Matos Fernandes, 2012b). Do ponto de vista técnico, as estacas podem ser classificadas quanto à técnica utilizada na execução, à natureza do material e à forma. No terreno, este tipo de fundações são pré-moldadas e cravadas no local, podendo ser de madeira, aço, betão armado ou betão armado pré-esforçado, ou são moldadas in situ em betão armado. Quanto à forma, as estacas podem ser maciças ou tubulares, de secção reta, circular, quadrada ou octogonal (Barreiros Martins, 2002; Santos Pereira, 2005). As estacas moldadas in situ são construídas em furos previamente abertos, onde é colocada a armadura e depois realizada a betonagem de sentido ascendente, ou então através do trado com cilindro oco (Santos Pereira, 2005). A cravação de estacas pré-moldadas é rápida e facilitada, quando se trata de solos pouco compactos. No entanto, a instalação deste tipo de fundação profunda está associada a ruídos e, quando o solo é mais compacto ou grosseiro, a estaca pode ser danificada. É importante referir que à instalação de qualquer um dos tipos de estaca associa-se deslocamento do solo (Barreiros Martins, 2002; Santos Pereira, 2005). Segundo Coduto (1994 in: Santos Pereira, 2005), a escolha do tipo de estaca a utilizar na estabilização da estrutura deve ser fundamentada com base na análise de fatores como: cargas aplicadas no elemento, dimensão e comprimento necessários, durabilidade da estaca, disponibilidade dos meios de execução e possíveis limitações no local de obra (por exemplo, ruídos e vibrações). 4.2. ESTACAS-PRANCHAS As estacas-pranchas correspondem a elementos estruturais profundos metálicos, que permitem encaixe entre si, podendo constituir cortinas de retenção. Estas estruturas caracterizam-se por serem peças esbeltas, muito resistentes e constituídas por aço laminado ou soldado, com tratamento anti-corrosão (Barreiros Martins, 2002; Pinto 2008). FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 41 Estas estacas podem ser desenhadas em diferentes perfis, de acordo com as necessidades e tipo de obra (Barreiros Martins, 2002; Pinto 2008): perfil tipo Z, perfil tipo U e perfil tipo alma reta (ver Fig. 22). Fig. 22: Perfis possíveis de estacas-pranchas. A - perfil tipo Z; B - perfil tipo U; C - perfil tipo alma reta (modificado de sheetpiling.arcelormittal.com, consultado em 16 de Junho de 2015). O campo de aplicação deste tipo de estacas é muito diversificado, podendo ser utilizadas em ensecadeiras, em contenção de terras e em todo o tipo de terrenos. No entanto, são utilizadas mais recorrentemente em terrenos com níveis freáticos elevados (Barreiros Martins, 2002; Pinto 2008). No Quadro 8 encontram-se listadas as principais vantagens e desvantagens da utilização de estacas-pranchas em obras (Coelho, 1996; Barreiros Martins, 2002; Pinto 2008). Quadro 8: Vantagens e desvantagem da utilização de estacas-pranchas em obra. Vantagens Desvantagens - Elevada aplicabilidade, em diferentes tipos de solos; - Ruído e vibração associados à cravação; - Facilidade de transporte e manuseamento; - Possível dano durante a cravação; - Elevada resistência à compressão, flexão e corte; - Elevado custo; - Alcance de elevadas profundidades; - Suscetível a corrosão a longo prazo; - Elevado controlo de qualidade; - Limitação em terrenos com camadas ou blocos rochosos; - Rápida execução; - Equipamento de cravação muito pesado; - União fácil entre perfis. - Difícil garantia de verticalidade. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 42 4.3. TÉCNICAS E EQUIPAMENTO DE CRAVAÇÃO DE ESTACASPRANCHAS Os processos utilizados na instalação de estacas-pranchas são a percussão ou impacto, a vibração e a injeção lançage. A escolha por um destes métodos baseia-se nas características do solo e nas características intrínsecas à obra, como prazo de execução, tipo de secção e geometria da estaca, equipamentos disponíveis, entre outros (Pinto, 2008). Cravação por percussão é o método mais utilizado e consiste na queda livre de um martelo-pilão a partir de uma dada altura, existindo três tipos de martelos – hidráulico, diesel e vapor (ver Fig. 23). Geralmente, este método é aplicado em solos finos e pouco densos sem grãos de granulometrias mais grosseiras (Pinto, 2008; Deckner, 2013). Fig. 23: Esquema sequencial do método de cravação por percussão, por martelo-pilão a diesel (retirado de http://sheetpiling.arcelormittal.com, consultado em 17 de Junho de 2015). FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 43 O método de vibração recorre a uma prensa hidráulica capaz de gerar vibrações e é aplicável em solos arenosos e com um certo grau de coesão (Pinto, 2008; Massarsch & Fellenius, 2014; Deckner, 2013). Frequentemente, este método associa-se simultaneamente ao método de impacto (ver Fig. 24). Fig. 24: Pormenor de uma prensa hidráulica utilizada na instalação de estacas-pranchas. O equipamento responsável por esta técnica de instalação é classificado em três categorias (Warrington, 1992 in: Deckner, 2013): máquinas de baixa frequência, nas quais a frequência varia entre os 5 e 10Hz; máquinas de média frequência, comumente utilizadas e cujas frequências variam entre 10 e 30Hz; máquinas de alta frequência, que se subdividem em máquinas de frequência variável entre 30 e 40Hz, cujo objetivo é minimizar possíveis danos nas estruturas vizinhas, e outras capazes de atingir frequências entre 90 e 120Hz, induzindo o fenómeno de ressonância nas estacas metálicas que facilita a sua cravação. O último método, instalação por injeção lançage (ver Fig. 25), aplicável apenas em solos finos e incoerentes, é utilizado antes ou simultaneamente com um dos processos anteriormente explicados (Pinto, 2008). Ao longo da cravação das estacas é necessário ter em atenção a verticalidade e alinhamento destas, para que o encaixe com as restantes estacas seja efetuado corretamente, e as vibrações e ruídos por estas provocadas, decorrendo geralmente uma monitorização destes parâmetros em simultâneo (Lança, 2008). FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 44 Fig. 25: Esquema de instalação de estacas-pranchas por injeção lançage (Coelho, 1996 in: Pinto, 2008). FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 45 CAPÍTULO 5: TRATAMENTO DE TERRENOS 5.1. INTRODUÇÃO O tratamento de terrenos é o conjunto de métodos e procedimentos que visam o melhoramento das propriedades físicas e comportamento mecânico de um solo e/ou maciço rochoso, quando o terreno escolhido apresenta insuficiências (Santos Pereira, 2005; Nicholson, 2014). Segundo Cernica (1995 in: Santos Pereira, 2005), o terreno ideal de fundação de uma dada estrutura é caracterizado por: a) Boa capacidade resistente; b) Deformação limitada, aquando da aplicação de cargas; c) Pequena variação de volume, devido a fenómenos de fluência, retração ou dinâmicos; d) Preservação das propriedades mecânicas a longo prazo; e) Adequação aos critérios necessário da obra. A alteração das propriedades de um terreno pode ser executada em qualquer fase de um projeto, consistindo em diferentes tipos de métodos. A implementação deste tipo de trabalho geotécnico surge na realização sequencial das fases de (Burland et al.,1976 in: Nicholson, 2014; Santos Pereira, 2005): 1. Definição das condições geotécnicas do terreno necessárias para a realização do projeto; 2. Identificação de possíveis anomalias no comportamento do meio; 3. Delineação e implementação de um tratamento de terreno adequado com vista a resolução das anomalias identificadas. As técnicas de melhoramento de terrenos ou solos, de acordo com a modificação imposta no solo, podem ser agrupados em diferentes grupos, sendo abordadas ao longo deste capítulo (Santos Pereira, 2005; Nicholson, 2014):  Densificação, baseados na manipulação física dos constituintes do solo;  Injeção, de produtos químicos ou calda de cimento;  Inclusão, consiste na integração de membros estruturais ou outro tipo de material manufaturado no solo; FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 52 tensão, respetivamente (Santos Pereira, 2005; Nicholson, 2014). Assim, existem dois tipos de calda (Santos Pereira, 2005): 1. Suspensões ou caldas com partículas (ex.: cimento/água, argila/água, cimento/argila/água, entre outros); 2. Soluções ou caldas sem partículas (ex.: silicatos, resinas, entre outros). Das técnicas de injeção de solos a mais aplicada é o jet grouting, que consiste na introdução de um tubo de injeção no terreno até à profundidade pretendida e, ao longo da ascensão, injeta calda de cimento e água, a elevada pressão, formando uma coluna da mistura injetada com dimensões pré-estabelecidas (ver Fig. 32) (Santos Pereira, 2005; Pinto, 2008). Esta técnica é aplicável em praticamente todos os tipos de solos, embora preferencialmente seja aplicada em solos de pior qualidade em profundidades de difícil acesso. Para além da sua aplicabilidade relativamente ao tipo de solo, o jet grouting caracteriza-se pelo seu campo de aplicação, em obras (Santos Pereira, 2005; Pinto, 2008): é frequentemente utilizado em contenção de taludes, construção de lajes de fundo, reforço de cortinas de impermeabilização e ancoragem. Fig. 32: Execução sequencial da técnica de jet grouting (retirado de Pinto, 2008). Como foi dito anteriormente, o tipo de calda a injetar é determinado pelo tipo de solo que constitui o terreno. Assim, surgem tipos distintos de jet grouting, apresentados no Quadro 9. Neste, observa-se que, apesar de o tipo de solo ser determinante, fatores como o diâmetro da coluna a executar e o objetivo da execução também entram em consideração (Santos Pereira, 2005). No tipo F1, na avaliação do solo é tido em conta o valor N obtido na realização do ensaio SPT (Standard Penetration Test), que determina a resistência à penetração do solo, a partir do FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 53 número N de golpes necessários para o amostrador penetrar, por duas vezes, 15 cm no solo (Matos Fernandes, 2012b). Quadro 9: Tipos de jet grouting (retirado de Santos Pereira, 2005). Tipo Diâmetro da coluna Tipo de solo Acão Injeção Designação F1 300 a 500 mm Coesivos (NSPT<5); arenosos (NSPT<15) Mistura Calda CCP (Chemical Churning Pile) F2 800 a 2000 mm Coesivos; arenosos; cascalhentos Ar/calda JSG (Jumbo Jet Special Grout) F3 1500 a 3000 mm Coesivos; arenosos Semi-substituição Água/ ar/calda CJG (Column Jet Grout) F4 2000 a 4000 mm Coesivos; arenosos; cascalhentos Substituição SSS-MAN (Super Soil Stabilization Management Method) No Quadro 9, entende-se por ação de substituição do jet grouting quando o objetivo da sua aplicação é de facto substituir o solo em determinado ponto pela coluna de cimento, e não melhorar as características do solo nesse ponto. Quando o objetivo do jet grouting é substituir, de facto, o solo, esta técnica pode ser considerada como técnica de inclusão (coluna de cimento), embora seja aplicada por injeção. 5.4. TÉCNICAS DE INCLUSÃO O método de inclusão nos maciços terrosos visa a melhoria de propriedades importantes na resposta mecânica do terreno como resistência e deformabilidade, através da inserção de materiais estruturais, de natureza completamente distinta à do solo, podendo ser aplicados num maciço existente ou após a substituição do solo no local (Santos Pereira, 2005; Nicholson, 2014). Tal como nas técnicas anteriores, os resultados alcançados dependem do equipamento e procedimento utilizado, sendo exemplos de técnicas de inclusão (Santos Pereira, 2005; Nicholson, 2014): 1. Vibrosubstituição; 2. Terra reforçada; 3. Pregagens, ancoragens e microestacas. A vibrosubstituição, ou colunas de brita ou areia, assemelha-se à vibrocompactação (Santos Pereira, 2005; Matos Fernandes, 2012b): a sonda vibratória é introduzida no solo até à profundidade da camada a melhorar, formando uma FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 54 cavidade cilíndrica; de seguida, quando a base da camada é atingida pela sonda, é adicionada a brita ou areia na cavidade e simultaneamente este material é depositado e compactado, à medida a que a sonda ascende. Este processo termina quando a cavidade se encontra totalmente preenchida, sendo formadas, assim, colunas de brita ou areia. Esta técnica pode ser aplicada por via seca e por via húmida (ver Fig. 33) (Matos Fernandes, 2012b). Esta difere da primeira no modo como o material granular é inserido no terreno – a inserção dá-se através de um tubo paralelo à sonda vibratória, permitindo que o material saia na base da cavidade e junto à extremidade da sonda. A execução de colunas de brita ocorre geralmente em solos finos ou solos argilosos ou em situações nas quais a vibrocompactação é ineficaz (Kristiansen & Davies, 2004; Matos Fernandes, 2012b; Nicholson, 2014). A aplicação de vibrosubstituição no terreno permite, dado que as colunas de material granular são mais rígidas que o meio envolvente, a aceleração da consolidação aquando a aplicação de cargas e funcionam como apoio às estruturas nele construídas, limitando o grau de assentamento neste (Santos Pereira, 2005). Fig. 33: Esquema da execução de vibrosubstituição por via seca (A) e via húmida (B) (retirado de Matos Fernandes, 2012b). A terra reforçada pretende melhorar a resistência à tração dos solos através da instalação de elementos metálicos de reforço sob a forma de faixas ou de geogrelhas ou grelhas metálicas (Santos Pereira, 2005). Os tipos de solos mais indicados para aplicação desta técnica são os solos granulares, sem finos, por assegurarem que as forças trativas são transferidas ao solo, sob a forma de tensões tangenciais. A aplicação deste método está também dependente da resistência do maciço terroso, drenagem deste, tensão de confinamento nele aplicada, dimensões da estrutura, granulometria do solo, rugosidade (atrito) dos elementos de reforço e da sua densidade no maciço (Santos Pereira, 2005). Apesar da terra reforçada ter como base FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 55 a construção de aterros, pode ser também utilizada na execução de muros de suporte e no reforço de taludes (Santos Pereira, 2005). Na Figura 34 observa-se um esquema da aplicação de terra reforçada, com elementos de natureza de aço tratado (com tratamento anticorrosivo; aço galvanizado) no reforço de taludes, podendo ser notada a estruturação interna desta técnica. Fig. 34: Esquema de exemplo da aplicação de terra reforçada no reforço de taludes (retirado de http://www.terracell.com.pt/, consultado em 20 de Junho de 2015). Pregagens, ancoragens e microestacas são elementos estruturais inseridos, no contexto de tratamento de terrenos, com o intuito de estabilização de taludes, no caso das pregagens e ancoragens, e de reforço de fundações, no caso de microestacas (Santos Pereira, 2005). Estes elementos funcionam essencialmente por tração, à exceção das microestacas que funcionam por forças compressivas. As pregagens (ver Fig. 35) são inseridas no solo sob a forma de varões de aço, de diâmetro entre 20 a 30mm, sendo no final dos trabalhos cobertas por betão projetado e, habitualmente, também cobertas por malhasol. Estes elementos são aplicados em solos granulares ou com coesão não drenada (Santos Pereira, 2005). FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 56 Fig. 35: Esquema de uma pregagem tradicional (retirado de Santos, 2014). As ancoragens correspondem a cabos sujeitos a forças trativas após endurecimento das caldas de cimento que os envolvem ao longo do comprimento que possuem (comprimento de selagem) e, na extremidade oposta à superfície do terreno, encontram-se os bolbos de selagem (ver Fig. 36). A sua instalação pode ser realizada por diferentes processos, sendo o mais comum por injeção de calda faseada e seletiva através de tube-à-manchete (Santos Pereira, 2005). Fig. 36: Esquema de aplicação de ancoragem em aluviões (retirado de Barreiros Martins, 2002). As microestacas assemelham-se às pregagens na natureza e processo de instalação, mas distinguem-se na geometria dos conjuntos que formam e no tipo de forças sob as quais se encontram submetidas. Estes elementos, caracterizados pela sua simplicidade e reduzida dimensão, têm habitualmente diâmetro de 75 a 250mm e a sua instalação consiste na abertura de um furo no terreno no qual é depois injetada FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 57 calda de cimento (Santos Pereira, 2005). Como já foi dito, as microestacas são frequentemente utilizadas como reforço de fundações (ver Fig. 37). Fig. 37: Esquema de instalação de microestacas (A) como reforço de fundações (B) (adaptado de Pinto, 2008). FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 59 CAPÍTULO 6: MONITORIZAÇÃO DE VIBRAÇÕES À SUPERFÍCIE 6.1. INTRODUÇÃO A sociedade mostra atualmente interesse na preservação do património cultural, da História e seus vestígios. Assim, a monitorização de vibrações tem o intuito de proteger e assegurar que edifícios classificados como históricos não sofram impactos causados por vibrações desnecessárias (Brzakala et al., 2014). A monitorização de vibrações à superfície é aplicável tanto na preservação de edifícios históricos como na gestão e definição de limites de energia de equipamentos capazes de gerar vibração, como nas empresas de construção. Estas recorrem a esta técnica com o propósito de não danificar qualquer estrutura presente nas redondezas do local de construção e, consequentemente, acabam por se prevenir também de possíveis reclamações de proprietários destas estruturas (Kozlowska & Rybak, 2014; Brzakala et al., 2014). 6.2. FUNDAMENTOS As vibrações à superfície podem ser geradas por diversas fontes e podem influenciar diferentes estruturas de modos distintos. Para se entender a sua propagação, deve-se ter em conta que a vibração se propaga em diferentes ondas, em profundidade: ondas P, ou ondas de compressão, e ondas S, ou ondas de corte. Quando ambos os tipos de onda atingem a superfície, compõem as ondas de Rayleigh, ou ondas R (ver Fig. 38). À superfície são ainda notadas as ondas Love. Na monitorização de vibrações à superfície são estudadas as ondas R, que se propagam no meio com componentes vertical e horizontal. É de notar que a velocidade de propagação de qualquer onda num meio não é de todo constante, pois depende das características físicas deste (Deckner, 2013; Brzakala et al., 2014). FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 60 Fig. 38: Representação do modo de propagação dos diferentes tipos de onda num dado meio, onde a) ondas P, b) ondas S, c) ondas R, d) ondas Love (modificado de Deckner, 2013). 6.3. TÉCNICA E EQUIPAMENTO DE MONITORIZAÇÃO O equipamento disponível no mercado para a concretização desta técnica permite a medição e registo, contínuo, de vibrações propagadas no meio ambiente e, adicionalmente, mede e grava ruídos, também estes sem interrupções (Kozlowska & Rybak, 2014). O sistema de monitorização é composto por um geofone/sensor, um microfone e um hardware, que seja capaz de armazenar os dados recolhidos para posterior tratamento e que permita interação com o utilizador (ver Fig. 39). Neste tipo de monitorização podem ser utilizados diferentes sensores capazes de captar frequências de 0,8Hz a 100Hz e velocidades de propagação até 100mm/s. Estes aparelhos possuem, embutido, um gravador responsável por registar os valores de velocidade, aceleração e frequência da vibração. A medição destes valores, iniciada após a instalação do geofone no sistema de monitorização, concretiza-se nos três eixos de direções, permitindo obter uma informação tridimensional do modo de propagação das ondas (Kozlowska & Rybak, 2014). FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 61 Na Figura 39 observa-se o sistema de monitorização utilizado na aplicação desta técnica nos casos de estudo, correspondendo a um hardware Minimate Pro4®, da Instantel, Inc. acoplado a um microfone e a um geofone também da mesma marca. Fig. 39: Sistema de monitorização de vibrações à superfície (centro), com pormenor do geofone/sensor (esquerda) e do hardware (direita). Após a aquisição dos dados no local, recorre-se a programas de análise compatíveis com o hardware utilizado no registo de vibrações para o tratamento e análise final dos dados. Nos casos de estudo aqui abordados recorreu-se ao software Blastware®, da Instatel Inc. para realizar as ações referidas. Este programa permite ao utilizador realizar ações desde verificação de propriedades e estados do equipamento utilizado na monitorização até relatórios de eventos de monitorização como os exemplificados na Figura 40. No equipamento de monitorização são medidos, pelo sensor, os valores de velocidade das partículas (Peak Particle Velocity – PPV), em três eixos distintos: eixo transversal (referido como “Tran”, no equipamento), vertical (referido como “Vert”) e longitudinal (referido como “Long”). A soma dos valores registados nestes eixos corresponde a uma soma de vetores da velocidade das partículas (Particles Vector Sum – PSV). A unidade na qual estes parâmetros são medidos é mm/s. A frequência característica de cada vibração é obtida através das velocidades das partículas (PPV) em cada eixo e da soma dos três vetores (PSV). Pelo microfone são registados os valores correspondentes à pressão sonora (Peak Sound Pressure – PSP), podendo ser medidos em diferentes unidades; por definição, é utilizada a unidade decibel. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 68 7.1.1. ANÁLISE SEDIMENTAR A análise sedimentar das amostras compreende a discussão dos resultados obtidos através das técnicas de peneiração, difração de laser e difração de raio-X, ordenadamente. Os resultados obtidos por peneiração encontram-se agrupados por localização e os obtidos por difração de laser e por difração de raio-X estão todos resumidos separadamente em quadros. As Figuras 43 e 44 correspondem respetivamente à distribuição granulométrica e curva granulométrica da amostra 1. Através da análise destas é possível afirmar que a amostra é caracterizada pela abundância de grãos grosseiros de dimensões correspondentes a areia grosseira – coincidente com difração de laser (ver Quadro 11). Os sedimentos que a compõe apresentam uma moderada calibração, classificando a amostra como bem a moderadamente calibrada. Em termos texturais, esta amostra parece se enquadrar na classificação de areia média a grosseira. Outro aspeto que a parece caraterizar é a baixa percentagem em finos, isto é, material passado no peneiro ASTM nº 200, que corresponde a menos de 1%. Granulometricamente, a amostra 2 caracteriza-se por ser maioritariamente constituída por grãos grosseiros, correspondentes à classe granulométrica areia grosseira (ver Fig. 45 e Fig. 46). Por esta razão e pela menor representatividade de outras frações, texturalmente esta amostra é classificada como areia grosseira, confirmando o inferido dos resultados obtidos por difração de laser (ver Quadro 11). A presença de finos não é muito marcada, pelo que a sua percentagem é inferior a 1%, tal como na amostra 1. Comparativamente à amostra anterior da mesma localização, ainda que esta apresente uma melhor calibração, corresponde, assim, a um sedimento bem calibrado. Na análise granulométrica por peneiração, as amostras 1e 2, recolhidas em Wrocław (Pilczyce), são bastante similares, com exceção do grau de calibração dos sedimentos e das granulometrias predominantes. O facto de ambas as amostras apresentarem uma calibração desde boa a moderada remete a uma má graduação dos grãos, confirmada pelos valores dos coeficientes de uniformidade e curvatura presentes no Quadro 12, dado que não apresentam grande diversidade de classes granulométricas – a mais predominante é o intervalo granulométrico correspondente a areia. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 69 Fig. 43: Distribuição granulométrica, obtida por peneiração, da amostra 1. Fig. 44: Curva granulométrica da amostra 1 obtida por peneiração. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 70 Fig. 45: Distribuição granulométrica, obtida por peneiração, da amostra 2. Fig. 46: Curva granulométrica da amostra 2 obtida por peneiração. Relativamente às amostras recolhidas em Szczepankowice (amostras 3 e 12), estas apresentam uma distribuição granulométrica (ver Fig. 47 e Fig. 48) muito marcada pela presença de grãos com granulometrias compreendidas entre areias grosseiras. A presença de finos é baixa: na amostra 3 ronda o 1% e na 12, os 0,32%. Isto permite classificar as amostras texturalmente como grosseiras, mais FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 71 especificamente areias grosseiras, tal como inferido na técnica de difração de laser (ver Quadro 11). Em termos de calibração, ambas se caracterizam por grãos moderadamente bem calibrados, ainda que as curvas granulométricas (ver Fig. 49 e Fig. 50) se desloquem um pouco para a classe dos cascalhos finos, concentram-se na classe arenosa. Fig. 47: Distribuição granulométrica, obtida por peneiração, da amostra 3. Fig. 48: Distribuição granulométrica, obtida por peneiração, da amostra 12. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 72 Fig. 49: Curva granulométrica da amostra 3 obtida por peneiração. Fig. 50: Curva granulométrica da amostra 12 obtida por peneiração. Quanto às amostras recolhidas em Duszniki, a primeira, amostra 9, apresenta uma distribuição granulométrica dispersa entre diferentes classes granulométricas, FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 73 desde areias finas a areias grosseiras (ver Fig. 51). A percentagem de finos é baixa, aproximando-se de 1%. A partir destes factos, esta amostra classifica-se texturalmente como grosseira, mais concretamente, como areia média, tal como inferido na interpretação dos resultados por difração de laser (ver Quadro 11). Em termos de calibração, a amostra apresenta sedimentos bem calibrados. A curva granulométrica (ver Fig. 52) concentra-se maioritariamente na classe arenosa e reflete alguma, embora pouca, presença de sedimentos mais grosseiros da classe dos cascalhos finos. Por fim, a amostra 11 caracteriza-se por uma distribuição sedimentar concentrada em frações correspondentes a areias finas e areias grosseiras (ver Fig. 53). Tal como na amostra anterior, a percentagem de finos é baixa, sendo inferior a 1%. Isto permite classificar texturalmente a amostra 11 como grosseira, mais especificamente como areia grosseira, confirmando o interpretado na análise dos resultados obtidos por difração de laser (ver Quadro 11). Esta amostra caracteriza-se ainda por os seus grãos apresentarem uma boa calibração. A curva granulométrica desta (ver Fig. 54) concentra-se na classe arenosa, embora não exiba um declive ou variação constante ao longo da passagem dos materiais nos peneiros, em comum com a amostra 9. Fig. 51: Distribuição granulométrica, obtida por peneiração, da amostra 9. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 74 Fig. 52: Curva granulométrica da amostra 9 obtida por peneiração. Fig. 53: Distribuição granulométrica, obtida por peneiração, da amostra 11. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 75 Fig. 54: Curva granulométrica da amostra 11 obtida por peneiração. No Quadro 11 apresentam-se os principais resultados obtidos das amostras em difração de laser. As amostras 1 e 2 apresentam uma constituição granulométrica mais rica em silte (respetivamente, 54,84% e 78,06%) do que em argila (35,85% e 7,22%, respetivamente). A partir da análise dos parâmetros estatísticos, grau de dispersão, assimetria e curtose, obtidos na fração na qual foi aplicada a técnica de difração de laser permite afirmar que a curva granulométrica da amostra 1 no histograma se caracteriza pela assimetria negativa e por ser mesocúrtica e a da amostra 2 pela assimetria muito positiva e por ser muito leptocúrtica. O diâmetro médio da fração analisada corresponde, na amostra 1, a um silte grosseiro (aproximadamente, 0,03mm) e, na amostra 2, a uma areia média (aproximadamente, 0,3mm). Isto permite inferir que a amostra 1, no seu todo, poderá exibir uma textura granular mas com tendência a apresentar uma dimensão dos grãos mais intermédia, possivelmente, areia média e a amostra 2 poderá apresentar uma textura granular grosseira, possivelmente areia grosseira. As amostras 3 e 12 apresentam uma constituição granulométrica mais marcada pela presença de silte (respetivamente, 71,01% e 82,43%) que em argila (26,46% e 14,14% respetivamente). A análise dos parâmetros estatísticos permite distinguir as amostras cujas curvas granulométricas nos histogramas são simétrica e mesocúrtica, FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 76 no caso da amostra 3 e assimétrica e mesocúrtica, na amostra 12. As amostras são similares quanto ao diâmetro médio das frações analisadas por esta técnica. Enquanto a amostra 3 apresenta um valor correspondente a um silte grosseiro (aproximadamente, 0,02mm), o da amostra 12 representa um silte médio (aproximadamente, 0,01mm). Isto permite inferir que, no seu todo, poderão constituir uma textura grosseira, possivelmente areia média a grosseira. As amostras 9 e 11 apresentam uma maior constituição em silte (respetivamente, 49,21% e 20,03%) do que em argila (46,32% e 19,00%). Os parâmetros estatísticos distinguem as amostras através das curvas granulométricas nos histogramas são, para a amostra 9, assimétrica positiva e platicúrtica e, para a amostra 11, simétrica e platicúrtica. Relativamente aos diâmetros médios das amostras, estes correspondem ambos a areia fina – amostra 9, aproximadamente, 0,06mm e, amostra 11, 0,08mm. A partir disto é possível inferir que as amostras, no seu todo, poderão apresentar uma textural grosseira, mais concretamente areia média a grosseira. Quadro 11: Principais resultados obtidos em difração de laser das amostras em estudo. Amostra Areia (%) Silte (%) Argila (%) Diâmetro médio (m): Grau de dispersão (s1): Assimetria (SKI): Curtose (KS): 1 9,31 54,84 35,85 26,12 2,364 -0,278 1,002 2 78,06 14,72 7,22 298,97 2,903 0,629 1,984 3 2,54 71,01 26,46 16,00 1,726 0,081 0,906 9 30,76 49,21 20,03 55,89 2,787 0,158 0,691 11 34,68 46,32 19,00 78,19 3,171 0,030 0,799 12 3,43 82,43 14,14 12,52 1,731 0,129 1,006 Na análise de difração de raio-X (ver Quadro 12) em todas as amostras foi registada a presença de minerais de quartzo, caulinite (exceto a amostra 2) e de feldspato (à exceção da amostra 3). Esta última foi, no entanto, a única a revelar a presença de lepidolite na sua constituição. Nesta análise foi também detetada a presença de minerais como ilite ou moscovite, nas amostras 1 e 12, e calcite, nas amostras 3, 9 e 11. Quadro 12: Registo dos minerais presentes nas amostras em estudo, obtido por difração de raio-X. Amostra Quartzo Caulinite Ilite/moscovite Feldspato Calcite Lepidolite 1 X X X X 2 X X 3 X X X X 9 X X X X 11 X X X X 12 X X X X FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 77 As Figuras 55, 56, 57, 58, 59 e 60 correspondem aos difratogramas interpretados das amostras 1, 2, 3, 12, 9 e 11, respetivamente, obtidas através da análise por difração de raio-X. Fig. 55: Difratograma interpretado da amostra 1, obtido por difracção de raio-X. Fig. 56: Difratograma interpretado da amostra 2, obtido por difracção de raio-X. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 84 próximos, de modo a ser captada qualquer vibração que pudesse ter efeitos negativos nas estruturas vizinhas do local de obra. Os locais para instalação da monitorização foram escolhidos ou pela sua proximidade ao trabalho em estudo ou, em caso de edifícios/estruturas específicas, pelo facto de os seus proprietários terem expressado à empresa algumas preocupações. No processo de densificação do solo, para além do motivo já referido, recorreuse, ao sistema de monitorização, também, para determinar, com base na malha de pontos definida pela empresa, a energia máxima a utilizar pelo compactador (ver Fig. 62) em cada linha de pontos, de modo a que a vibração causada por esta não provocasse danos nas estruturas vizinhas. Este método permite, assim, determinar o limite de segurança, e o controlo permanente do limite referido, em qualquer das linhas da malha de pontos, sabendo que o limite varia com a localização do ponto em relação às estruturas vizinhas. Com base em todos estes factos referentes à obra, foi aconselhado à empresa que o processo de densificação se iniciasse no ponto extremo da malha que se situasse maior distância dos edifícios vizinhos pois, assim, entre o local de execução desta ação e as estruturas, existiria uma zona de segurança, não compacta, onde as vibrações teriam uma velocidade de propagação inferior e o efeito destas seriam menos prejudiciais para as estruturas vizinhas. Fig. 62: Compactador e escavadora utilizados, em Wrocław (Racławicka). FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 85 MONITORIZAÇÃO DE VIBRAÇÕES À SUPERFÍCIE Como dito anteriormente, no local em estudo os trabalhos geotécnicos foram realizados em diversas ocasiões e as monitorizações destes decorreram em diferentes estruturas na sua vizinhança (ver Anexo III). As estruturas, designadas de A a G, foram monitorizadas num período de tempo compreendido entre 18 de Setembro de 2014 e 26 de Outubro do mesmo ano. À exceção da estrutura A, cada uma das estruturas foi monitorizada apenas uma vez, com duração mínima de uma hora. O equipamento utilizado executava a técnica de compactação por impulso rápido. A altura de queda máxima do martelo hidráulico era 0,75m, apresentando este objeto uma massa de 9000Kg. Assim, a energia potencial gravítica (𝐸𝑝𝑔) máxima do compactador era 66217,5J (ver Equação 9). Sabendo que 𝐸𝑝𝑔 = 𝑚 × 𝑔 × ℎ, onde cada factor corresponde, respetivamente, a massa do objeto (𝑚, Kg), aceleração gravítica (𝑔, 9,81m/s2) e altura de queda (ℎ, m): 𝐸𝑝𝑔 = 9000 × 9,81 × 0,75 ⇔ 𝐸𝑝𝑔 = 66217,5 𝐽 Equação 9: Energia potencial gravítica (𝐸𝑝𝑔) máxima a utilizar na compactação por impulso rápido. A monitorização da estrutura A, decorrida nos dias 18 e 19 de Setembro, teve como objeto de captação de vibrações a plataforma de uma varanda, no primeiro piso, de um edifício residencial. No primeiro dia de registo, devido ao atraso da fase da obra, não foi possível estudar a influência da compactação por impulso rápido na estrutura. Apesar da impossibilidade da realização da monitorização desta técnica, optou-se por realizar um teste, tendo sido possível constatar uma pequena vibração na plataforma referida relacionada com a ação de um cilindro de pé de carneiro (ver Quadro 15). Ainda que o ruído causado pelos trabalhos pudesse ser ouvido pelo Homem, as vibrações causadas eram quase impercetíveis. No Quadro 15, as vibrações originadas pelos trabalhos geotécnicos encontramse assinaladas a azul; as assinaladas a laranja têm origem numa fonte externa, como um avião; as que não se encontram assinaladas são consideradas vibrações de fundo ou ambiente (background). FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 86 Quadro 15: Excerto do registo da monitorização das vibrações, decorrida a 18 de Setembro, na estrutura A, onde Tran – eixo transversal; Vert – eixo vertical; Long – eixo longitudinal; Geo – geofone; MicL – microfone, em unidades lineares; PPV (Peak Particle Velocity) – velocidade das partículas; PVS (Particle Vector Sum) – soma de vectores das velocidades das partículas; PSP (Peak Sound Pressure) – pressão sonora, em unidades lineares; BG (Background Vibration) – vibração de fundo. Hora Tran Vert Long Geo MicL MicL Observações PPV PPV PPV PVS PSPL Freq mm/s mm/s mm/s mm/s dB(L) Hz 10:33:22 0,150 0,236 0,173 0,297 87,9 7,9 BG 10:33:37 0,142 0,229 0,173 0,287 86,7 8,3 10:35:22 0,276 0,875 0,284 0,928 99,9 31 Cilindro pé-de-carneiro 10:35:37 0,300 0,914 0,292 0,982 98,1 38 10:35:52 0,331 1,020 0,347 1,090 96,3 32 10:36:07 0,339 0,962 0,315 1,050 96,8 28 10:36:22 0,378 1,060 0,315 1,140 96,6 38 10:36:37 0,402 1,150 0,355 1,250 94,9 41 10:36:52 0,339 0,930 0,307 1,020 94,2 68 10:37:07 0,284 0,615 0,213 0,699 96,6 38 No segundo dia de monitorização da estrutura A, relacionou-se a energia utilizada na compactação, definida pela altura de queda do martelo num ponto específico, com a vibração causada por este. Assim, com base na malha de pontos definida pela empresa (ver Anexo II), estabeleceu-se a energia máxima a utilizar pelo equipamento em cada fila de pontos, prevenindo possíveis danos em estruturas vizinhas. Isso permitiu a definição do limite de segurança, e o controlo permanente desse limite, em qualquer linha da malha de pontos (ver Quadro 16 e Fig. 63). No registo, não é possível correlacionar o ruído e a vibração causada pela compactação pois o valor de ruído mais elevado registado não coincidiu com o valor de vibração mais elevado, nem o contrário foi observado. No Quadro 16, as diferentes energias de impulso de compactação para uma mesma fila da malha de pontos constituem o ajuste de energia do impulso para essa dada fila. Por exemplo, na fila 7 há um impulso inicial de 100% e depois um segundo de 75% de forma a ajustar a energia transmitida ao solo e a vibração propagada com a distância do local de compactação com a estrutura monitorizada e a vibração máxima que esta pode suportar sem sofrer dano. Assim, para a estrutura A, definiu-se que nas filas 6, 7 e 8 seria apenas utilizada 75% da energia máxima do equipamento e, apenas a partir da fila 5, se poderia utilizar o potencial desta a 100%. É de notar que a fila 8 encontrava-se mais próxima da estrutura e a fila 5 mais afastada. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 87 Quadro 16: Excerto do registo da monitorização das vibrações, decorrida a 19 de Setembro, na estrutura A, onde BG (Background Vibration) – vibração de fundo; RIC (Rapid Impulse Compaction) – compactação por impulso rápido; N.A. – não aplicável. Hora Tran Vert Long Geo MicL MicL Impulso de compactação Observações PPV PPV PPV PVS PSPL Freq mm/s mm/s mm/s mm/s dB(L) Hz Energia Fila 09:25:41 0,118 0,292 0,166 0,337 89,6 28 N. A. BG 09:25:56 0,110 0,292 0,181 0,339 90,3 29 09:26:11 0,591 2,210 0,623 2,290 112 34 100% 7 RIC 09:26:26 0,812 2,070 0,717 2,080 111 51 09:26:41 0,150 0,315 0,189 0,366 90,1 30 N. A. BG 09:27:26 0,134 0,300 0,173 0,353 95,1 5,4 N. A. BG 09:27:41 0,623 1,370 0,899 1,510 111 75 75% 7 RIC 09:27:56 0,701 1,240 0,938 1,510 110 47 09:28:11 0,134 0,260 0,189 0,323 90,5 25 N. A. BG 09:31:11 0,150 0,331 0,205 0,393 95,6 2,9 N. A. BG 09:31:26 0,394 0,804 0,410 0,899 108 43 09:31:41 0,615 1,890 0,678 1,910 110 45 100% 8 RIC 09:31:56 0,678 1,840 0,851 1,860 108 43 09:32:11 0,678 1,840 0,883 1,850 106 47 09:32:26 0,701 1,670 0,930 1,680 104 49 09:32:41 0,142 0,284 0,189 0,344 91,2 30 N. A. BG 09:35:11 0,181 0,489 0,221 0,536 92,4 25 N. A. BG 09:35:26 0,686 1,410 0,749 1,420 111 54 75% 8 RIC 09:35:41 0,733 1,710 0,938 1,710 111 54 09:35:56 0,796 1,860 0,954 1,860 111 43 09:36:11 0,820 1,930 0,954 1,940 110 49 09:36:26 0,142 0,284 0,181 0,356 91,4 29 N. A. BG 09:38:41 0,134 0,260 0,173 0,316 91,4 28 N. A. BG 09:38:56 0,552 2,170 0,599 2,240 111 34 100% 6 RIC 09:39:11 0,481 2,250 0,654 2,330 109 49 09:39:26 0,544 2,050 0,694 2,130 107 54 09:39:41 0,497 1,880 0,772 1,950 105 54 09:39:56 0,158 0,260 0,205 0,325 94,2 114 N. A. BG 09:41:56 0,166 0,307 0,189 0,375 92,6 4,6 N. A. BG 09:42:11 0,276 0,843 0,465 0,979 109 38 75% 6 RIC 09:42:26 0,378 1,230 0,504 1,240 106 57 09:42:41 0,528 1,310 0,646 1,350 105 39 09:42:56 0,560 1,390 0,733 1,420 104 41 09:43:11 0,623 1,400 0,812 1,430 104 43 09:43:26 0,394 0,757 0,449 0,934 92,9 13,3 09:43:41 0,221 0,315 0,236 0,399 98,1 146 N. A. BG 09:46:11 0,173 0,300 0,197 0,378 89,8 23 N. A. BG 09:46:26 0,544 1,130 0,733 1,300 113 60 100% 5 RIC 09:46:41 0,528 1,250 0,662 1,260 111 57 09:46:56 0,497 1,280 0,646 1,280 107 54 FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 88 09:47:11 0,465 1,190 0,694 1,200 106 64 09:47:26 0,213 0,307 0,244 0,394 95,7 102 N. A. BG Fig. 63: Resumo da monitorização realizada a 19 de Setembro, das 9:24 às 9:48, na estrutura A, com velocidade de propagação (mm/s) e frequências (Hz) atingidas das vibrações registadas categorias L1/C1, L2/C2 e L3/C3 de acordo com a DIN 4150-3. A monitorização da estrutura B, decorrida no dia 19 de Setembro, teve como objeto de captação de vibrações o muro de betão de um edifício residencial. Esta visava, tal como na estrutura A, a definição do limite de segurança da energia a utilizar. De modo semelhante aos registos anteriores, notou-se que não existia qualquer relação entre o ruído e as vibrações causadas pelos trabalhos (ver Quadro 17). Nesta estrutura, ao contrário do esperado, os valores de vibração registados não diminuíram com o aumento da distância entre o aparelho e o compactador (ver Fig. 64). Os valores de velocidade de propagação das vibrações foram diminuindo lentamente mas, em algumas filas na malha de pontos, estes eram mais elevados que os registados das filas anteriores, revelando a heterogeneidade do maciço terroso. Os limites de segurança estabelecidos para a estrutura B foram: na fila 1, a mais próxima da estrutura, a energia do equipamento seria reduzida para metade do seu potencial; nas filas de 2 a 5, o equipamento poderia apenas recorrer a 75% da sua energia máxima; a partir da fila 6, poderia ser utilizado todo o potencial do compactador. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 89 Quadro 17: Excerto do registo da monitorização das vibrações, decorrida a 19 de Setembro, na estrutura B, onde BG (Background Vibration) – vibração de fundo; RIC (Rapid Impulse Compaction) – compactação por impulso rápido; N.A. – não aplicável. Hora Tran Vert Long Geo MicL MicL Impulso de compactação Observações PPV PPV PPV PVS PSPL Freq mm/s mm/s mm/s mm/s dB(L) Hz Energia Fila 09:54:42 3,230 1,480 0,899 3,440 114 51 75% 1 RIC 09:54:57 3,380 2,720 0,891 3,750 119 47 09:55:12 2,880 3,240 0,930 3,620 115 57 09:55:27 2,960 3,290 0,946 3,610 112 51 09:55:42 0,473 0,418 0,331 0,615 106 5,3 N. A. BG 09:57:12 0,631 0,418 0,300 0,740 98,2 68 N. A. BG 09:57:27 1,990 1,020 0,536 2,140 112 54 50% 1 RIC 09:57:42 2,290 2,140 1,060 2,880 114 51 09:57:57 2,650 2,880 1,130 3,190 110 41 09:58:12 2,720 3,20 1,280 3,370 108 >200 09:58:27 2,730 3,240 1,220 3,390 107 54 09:58:42 0,434 0,315 0,307 0,534 93,5 128 N. A. BG 09:59:42 0,536 0,355 0,315 0,652 97,5 >200 N. A. BG 09:59:57 2,490 3,110 0,631 3,560 115 51 75% 2 RIC 10:00:12 2,560 3,300 0,662 3,890 110 146 10:00:27 2,770 3,330 0,615 3,920 108 49 10:00:42 0,323 0,323 0,339 0,473 97,3 16,3 N. A. BG 10:01:27 0,662 0,410 0,434 0,776 99,7 >200 N. A. BG 10:01:42 1,760 1,730 0,914 2,300 113 171 75% 3 RIC 10:01:57 2,770 2,760 0,859 3,700 112 128 10:02:12 2,880 2,850 0,749 3,830 111 171 10:02:27 2,940 2,990 0,717 3,860 110 57 10:02:42 2,830 2,700 0,678 3,620 110 37 10:02:57 0,599 0,394 0,386 0,712 99,7 171 N. A. BG 10:03:57 0,378 0,323 0,315 0,547 98,3 31 N. A. BG 10:04:12 2,400 1,870 0,733 2,950 112 41 75% 5 RIC 10:04:27 3,070 2,210 0,851 3,680 113 38 10:04:42 3,100 2,210 0,670 3,590 110 41 10:04:57 3,030 2,040 0,56 3,440 108 19,7 10:05:12 0,268 0,292 0,244 0,420 104 6,3 N. A. BG 10:06:42 0,449 0,378 0,355 0,578 101 171 N. A. BG 10:06:57 2,650 1,580 0,969 2,920 112 68 75% 6 RIC 10:07:12 3,18 1,840 1,020 3,530 111 49 10:07:27 3,330 1,810 0,914 3,640 111 4,8 10:07:42 3,100 1,730 0,820 3,380 106 45 10:07:57 0,709 0,410 0,331 0,819 101 114 N. A. BG 10:08:12 0,331 0,284 0,323 0,436 104 114 10:09:42 0,292 0,284 0,276 0,437 106 6,5 N. A. BG 10:09:57 3,360 1,990 0,812 3,600 114 43 100% 6 RIC FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 90 10:10:12 3,470 2,100 0,867 3,740 113 16,3 10:10:27 3,670 2,100 0,678 3,880 109 31 10:10:42 0,331 0,292 0,268 0,445 109 5,1 N. A. BG Fig. 64: Resumo da monitorização realizada a 19 de Setembro, das 9:54 às 10:10, na estrutura B, com velocidade de propagação (mm/s) e frequências (Hz) atingidas das vibrações registadas categorias L1/C1, L2/C2 e L3/C3 de acordo com a DIN 4150-3. A monitorização da estrutura C, decorrida no dia 26 de Setembro, teve como objeto de captação de vibrações a plataforma de uma varanda, no último piso, de um edifício residencial situado nas proximidades do local em estudo. Esta visava a análise da hipótese das vibrações originadas pelos trabalhos geotécnicos serem responsáveis pelo aparecimento de pequenas fissuras no teto falso no local onde se encontrava a estrutura em estudo. Através da análise dos dados (ver Quadro 18), as vibrações registadas eram demasiado baixas para causar os referidos danos, o que levou a concluir que a razão pela qual as fissuras surgiram foi a fraca qualidade dos materiais constituintes do teto falso. Para a monitorização das vibrações à superfície nesta estrutura não se recorreu à captação de ruído, sendo apenas captadas as velocidades de propagação das vibrações. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 91 Quadro 18: Excerto do registo da monitorização das vibrações, decorrida a 26 de Setembro, na estrutura C, onde BG (Background Vibration) – vibração de fundo; RIC (Rapid Impulse Compaction) – compactação por impulso rápido. Hora Tran Vert Long Geo Observações PPV PPV PPV PVS mm/s mm/s mm/s mm/s 09:06:59 0,244 0,402 0,244 0,424 BG 09:07:14 0,552 0,583 0,804 0,966 RIC 09:07:29 0,599 0,638 0,843 1,090 09:07:44 0,607 0,686 0,812 1,150 09:07:59 0,544 0,686 0,772 1,100 09:08:14 0,528 0,686 0,757 1,030 09:08:29 0,236 0,244 0,197 0,312 BG A monitorização da estrutura D, decorrida no dia 13 de Outubro, teve como objeto de captação de vibrações a plataforma de entrada numa moradia situada nas proximidades do local em estudo. Esta visava a verificação dos limites de segurança estabelecidos inicialmente e a análise da hipótese das vibrações poderem ser responsáveis por possíveis danos que surgissem na estrutura. Para esta estrutura foram apenas medidas e registadas as velocidades de propagação das vibrações, onde a diferença entre os valores de vibração de fundo ou ambiente e os valores das vibrações causadas pelos trabalhos era quase impercetível (ver Quadro 19). O facto de as vibrações terem sido sentidas pelo ser humano pode estar relacionado com o tipo de material do qual a moradia, ou o objeto de captação de vibrações, é constituída. Quadro 19: Excerto do registo da monitorização das vibrações, decorrida a 13 de Outubro, na estrutura D, onde BG (Background Vibration) – vibração de fundo; RIC (Rapid Impulse Compaction) – compactação por impulso rápido. Hora Tran Vert Long Geo Observações PPV PPV PPV PVS mm/s mm/s mm/s mm/s 15:15:47 0,118 0,252 0,189 0,319 BG 15:16:02 0,236 0,244 0,292 0,394 15:16:17 0,426 0,567 0,536 0,641 RIC 15:16:32 0,449 0,638 0,560 0,688 15:16:47 0,434 0,654 0,552 0,703 15:17:02 0,118 0,244 0,189 0,306 BG 15:17:17 0,118 0,244 0,189 0,311 15:17:32 0,118 0,244 0,189 0,309 A monitorização da estrutura E, decorrida no dia 13 de Outubro, teve como objetos de captação de vibrações uma moradia situada nas proximidades do local em estudo: plataforma de entrada (exterior), escadaria interior e hall de entrada. Tal como na estrutura D, esta monitorização visava a verificação dos limites de segurança FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 92 estabelecidos e a análise de possíveis danos que surgissem na estrutura devido aos trabalhos geotécnicos. Para a monitorização das vibrações à superfície nesta estrutura não se recorreu à captação de ruído, tendo sido apenas captadas as velocidades de propagação das vibrações. Os registos obtidos foram bastante distintos dos analisados anteriormente (ver Quadro 20, 21 e 22), resultando de pequenos testes. No primeiro caso, observou-se que as vibrações de origem externa (passos) eram de maior valor que as causadas pelos trabalhos. No segundo, a diferença entre as vibrações ambiente e as causadas pelo compactador era pouco significativa. Por último, no Quadro 22, observa-se que, tal como nos casos anteriores, uma ação de origem externa (salto) causa maior vibração do que os trabalhos – os valores causados pela primeira fonte são o triplo dos valores originados pela segunda. Em certos momentos, as vibrações puderam ser sentidas pelo Homem, ainda que não causassem qualquer dano nas estruturas. Os valores registados nestas três situações podem ser explicados pelo tipo de material utilizado na construção da moradia onde decorreram as monitorizações. Quadro 20: Excerto do registo da monitorização das vibrações, decorrida a 13 de Outubro, na estrutura E, na plataforma de entrada, onde BG (Background Vibration) – vibração de fundo; RIC (Rapid Impulse Compaction) – compactação por impulso rápido. Hora Tran Vert Long Geo Observações PPV PPV PPV PVS mm/s mm/s mm/s mm/s 15:25:50 0,370 1,810 0,701 1,850 passos 15:26:05 0,118 0,252 0,197 0,317 BG 15:26:20 0,765 1,060 0,867 1,390 RIC 15:26:35 0,126 0,260 0,197 0,317 BG 15:26:50 0,118 0,244 0,197 0,315 15:27:05 0,118 0,260 0,189 0,321 Quadro 21: Excerto do registo da monitorização das vibrações, decorridas a 13 de Outubro, na estrutura E, na escadaria interior, onde BG (Background Vibration) – vibração de fundo; RIC (Rapid Impulse Compaction) – compactação por impulso rápido. Hora Tran Vert Long Geo Observações PPV PPV PPV PVS mm/s mm/s mm/s mm/s 16:11:17 0,118 0,252 0,189 0,309 BG 16:11:32 0,102 0,260 0,189 0,310 16:11:47 0,110 0,244 0,189 0,313 16:12:02 0,110 0,260 0,189 0,317 16:12:17 0,229 0,646 0,410 0,751 RIC 16:12:32 0,229 0,638 0,434 0,760 16:12:47 0,118 0,260 0,189 0,321 BG FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 93 Quadro 22: Excerto do registo da monitorização das vibrações, decorridas a 13 de Outubro, na estrutura E, no hall de entrada, onde BG (Background Vibration) – vibração de fundo; RIC (Rapid Impulse Compaction) – compactação por impulso rápido. Hora Tran Vert Long Geo Observações PPV PPV PPV PVS mm/s mm/s mm/s mm/s 16:14:17 0,118 0,244 0,189 0,317 BG 16:14:32 0,110 0,284 0,189 0,329 16:14:47 0,110 0,252 0,189 0,319 16:15:02 0,378 0,575 0,418 0,767 RIC 16:15:17 0,394 0,607 0,426 0,799 16:15:32 0,118 0,292 0,197 0,336 BG 16:15:47 0,891 2,920 0,591 2,930 salto 16:16:02 1,240 2,700 1,070 2,750 16:16:17 0,110 0,252 0,197 0,312 BG A monitorização da estrutura F, decorrida no dia 13 de Outubro, teve como objeto de captação de vibrações a plataforma de uma varanda, num piso de um edifício residencial situado nas proximidades do local em estudo, e na escadaria do mesmo. Esta, tal como nas estruturas D e E, visava a verificação dos limites de segurança estabelecidos e a análise de possíveis danos que surgissem na estrutura devido aos trabalhos geotécnicos. Para esta estrutura foram apenas medidas e registadas as velocidades de propagação das vibrações. No primeiro registo, era bem visível a influência mecânica da passagem de um avião (fonte externa) na estabilidade da estrutura, embora os valores das vibrações resultantes desta ação fossem menores que os originados pela compactação (ver Quadro 23). Quadro 23: Excerto do registo da monitorização das vibrações, decorridas a 13 de Outubro, da estrutura F, na plataforma de uma varanda, onde BG (Background Vibration) – vibração de fundo; RIC (Rapid Impulse Compaction) – compactação por impulso rápido. Hora Tran Vert Long Geo Observações PPV PPV PPV PVS mm/s mm/s mm/s mm/s 15:44:24 0,118 0,426 0,229 0,485 avião 15:44:39 0,181 0,670 0,347 0,745 15:44:54 0,110 0,284 0,197 0,348 BG 15:45:09 0,166 0,284 0,221 0,352 15:45:24 0,173 0,331 0,229 0,390 15:45:39 0,126 0,284 0,197 0,340 15:45:54 0,142 0,292 0,205 0,362 15:46:09 0,599 1,660 0,922 1,840 RIC 15:46:24 0,615 1,690 0,930 1,880 15:46:39 0,599 1,680 0,906 1,850 15:46:54 0,189 0,315 0,221 0,374 BG 15:47:09 0,126 0,276 0,205 0,337 FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 100 12:43:57 0,142 0,197 0,173 0,248 114 10,6 12:44:12 0,150 0,189 0,166 0,256 112 20 12:44:27 0,544 0,796 0,694 0,935 111 85 100% RIC 12:44:42 0,560 0,867 0,883 0,989 119 15,5 12:44:57 0,615 0,820 0,906 1,000 109 4,1 12:45:12 0,166 0,268 0,197 0,323 105 20 N. A. BG 12:45:27 0,236 0,307 0,205 0,353 108 28 12:45:42 0,615 0,780 0,583 0,879 111 5,3 100% RIC 12:45:57 0,631 0,843 0,631 0,953 113 3,1 12:46:12 0,631 0,891 0,646 0,986 114 5,3 12:46:27 0,166 0,252 0,189 0,294 116 9,3 N. A. BG 12:46:42 0,158 0,260 0,181 0,304 113 10,7 12:46:57 0,457 0,709 0,520 0,802 117 5,4 100% RIC 12:47:12 0,544 0,804 0,591 0,900 107 10,1 12:47:27 0,583 0,812 0,575 0,924 113 12,3 12:47:42 0,166 0,252 0,229 0,335 114 3,5 12:47:57 0,292 0,370 0,315 0,381 117 5,2 12:48:12 0,142 0,197 0,173 0,259 115 7,7 N. A. BG 12:48:27 0,166 0,252 0,181 0,291 108 5 12:48:42 0,150 0,213 0,166 0,263 113 21 12:48:57 0,268 0,323 0,307 0,339 107 11,6 12:49:12 0,173 0,292 0,252 0,339 110 13,3 12:49:27 0,615 0,686 0,434 0,745 114 6,8 100% RIC 12:49:42 0,607 0,670 0,497 0,763 108 16,3 12:49:57 0,126 0,189 0,158 0,256 113 28 N. A. BG 12:50:12 0,126 0,181 0,142 0,243 109 7,5 12:50:27 0,126 0,181 0,142 0,239 110 6,7 12:55:27 0,134 0,189 0,142 0,247 95,5 6,6 N. A. BG 12:55:42 0,134 0,197 0,150 0,253 103 5,6 12:55:57 0,126 0,181 0,142 0,247 100 6,7 12:56:12 0,126 0,181 0,142 0,247 98,5 3,6 12:56:27 0,181 0,268 0,268 0,353 103 4,8 12:56:42 0,213 0,331 0,300 0,369 100 28 12:56:57 0,260 0,355 0,355 0,406 92,9 6,2 12:57:12 0,236 0,347 0,307 0,373 109 7,7 12:57:27 0,205 0,260 0,213 0,351 109 4,9 12:57:42 0,189 0,244 0,221 0,348 102 5,4 FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 101 Fig. 68: Resumo da monitorização realizada a 12 de Novembro, na estrutura A, com velocidade de propagação (mm/s) e frequências (Hz) atingidas das vibrações registadas categorias L1/C1, L2/C2 e L3/C3 de acordo com a DIN 4150-3. Quadro 27: Excerto do registo da monitorização das vibrações, decorridas a 12 de Novembro, na estrutura B, onde BG (Background Vibration) – vibração de fundo; RIC (Rapid Impulse Compaction) – compactação por impulso rápido; N.A. – não aplicável. Hora Tran Vert Long Geo MicL MicL Impulso de compactação Observações PPV PPV PPV PVS PSPL Freq mm/s mm/s mm/s mm/s dB(L) Hz Energia 13:00:57 0,126 0,189 0,150 0,248 108 5,5 N. A. BG 13:01:12 0,197 0,205 0,189 0,312 113 4,7 13:01:27 0,158 0,213 0,166 0,273 101 11,9 13:01:42 0,410 0,473 0,370 0,570 96 13,8 100% RIC 13:01:57 0,914 1,300 1,100 1,620 105 5,1 13:02:12 0,646 0,662 0,733 1,010 110 68 13:02:27 1,380 1,320 1,130 1,630 114 68 13:02:42 0,134 0,197 0,158 0,251 105 3,5 N. A. BG 13:02:57 0,276 0,315 0,229 0,390 101 6,4 13:03:12 0,244 0,315 0,276 0,352 96,3 4,2 13:05:57 0,126 0,189 0,142 0,240 94,6 14 N. A. BG 13:06:12 0,126 0,197 0,150 0,250 102 8,1 13:06:27 0,166 0,213 0,189 0,283 92,4 5,6 13:06:42 0,315 0,402 0,292 0,447 101 171 100% RIC 13:06:57 0,181 0,252 0,229 0,314 95,3 6,1 13:07:12 0,307 0,441 0,410 0,607 97,4 2,5 13:07:27 0,166 0,292 0,236 0,381 94,7 26 13:07:42 0,134 0,181 0,142 0,243 90,5 24 FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 102 13:07:57 0,181 0,331 0,229 0,404 92,8 45 13:08:12 1,360 1,560 0,938 1,720 116 60 13:08:27 1,310 1,510 1,120 1,680 108 31 13:08:42 0,126 0,244 0,181 0,268 88,7 13 N. A. BG 13:08:57 0,134 0,181 0,150 0,247 90,7 11,4 13:09:12 0,134 0,181 0,150 0,243 94,2 5,4 13:09:27 0,126 0,181 0,142 0,242 94,1 14,4 Fig. 69: Resumo da monitorização realizada a 12 de Novembro, na estrutura B, com velocidade de propagação (mm/s) e frequências (Hz) atingidas das vibrações registadas categorias L1/C1, L2/C2 e L3/C3 de acordo com a DIN 4150-3 Após a análise dos valores de vibrações registados em ambas as estruturas, decidiu-se que o equipamento poderia utilizar o seu potencial máximo para a realização da compactação do solo no local em estudo, pois as vibrações causadas por este trabalho não colocavam em risco de dano as estruturas nem o ser humano das proximidades. Ainda assim, a empresa responsável pela compactação do solo foi aconselhada a iniciar esta técnica no ponto extremo mais afastado das estruturas e a progredir para estas lentamente. Os registos obtidos em ambas as monitorizações indiciam que a presença de água no solo não afetou a propagação das vibrações, embora a compactação não se tivesse realizado com sucesso, levando a um novo problema neste local: o solo, durante a compactação, em vez de sofrer o referido processo, deslocava-se para os lados extremos. Com o surgimento deste novo problema, a empresa preferiu suspender os trabalhos. A solução encontrada consistiu em bombear a água para fora do recinto – baixando o nível freático no local em estudo – e elevar a topografia do FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 103 local 1m com areia e, só depois, retomar os trabalhos de compactação. Como os limites de segurança já haviam sido estabelecidos, não foi necessária uma nova monitorização das estruturas após a execução da nova solução. 7.2.1. WROCŁAW (DYREKCYJNA) APRESENTAÇÃO DO CASO DE ESTUDO O caso de estudo, localizado em Wrocław (Dyreckyjna), tinha como intuito a remodelação da estação de autocarros local. Este estudo foi realizado no dia 18 de Novembro de 2014. O perfil geológico era muito semelhante ao observado no caso de estudo de Wrocław (Racławicka): maioritariamente constituído por um solo arenoso, desde a superfície até à profundidade de 3m, e por espessas camadas de argilas (Rybak, 2014). No ponto de vista geotécnico, o principal problema neste local estava relacionado com as vibrações associadas à cravação de estacas-pranchas (sheet pile driving) no solo, o que poderia levar a danos severos na maioria dos edifícios circundantes classificados como históricos. Aliás, durante as escavações neste terreno, foram descobertos vestígios arqueológicos importantes, provavelmente correspondentes a antigas fundações de uma igreja (ver Fig. 70). Fig. 70: Património arqueológico descoberto no terreno de construção, em Wrocław (Dyreckyjna). FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 104 Tendo em conta todos estes factos, a empresa responsável pelos trabalhos geotécnicos da obra decidiu estabelecer duas fases de execução na instalação das fundações. Numa primeira fase, recorreu-se a um trado mecânico para execução de diversos furos, com o objetivo de diminuir a coesão do solo para facilitar a cravação das estacas (ver Fig. 71). Assim, o solo não apresentaria uma resistência à penetração tão intensa, sendo reduzido o intervalo de tempo a que as estruturas vizinha estariam sujeitas à vibração durante este processo. Fig. 71: Furação do solo com trado, no local de obra em estudo, em Wrocław (Dyreckyjna). Apesar de esta técnica ter sido eficiente no auxílio da instalação de fundações profundas, alterou as características iniciais do terreno, isto é, misturou a areia e a argila, aumentando a permeabilidade do solo, e, consequentemente, submetendo as estacas-pranchas a tensões superiores àquelas para as quais estas tinham sido projetadas. Antes de ter sido efetuada qualquer ação de instalação das estacas no terreno (ver Fig. 72), foi instalado o equipamento de monitorização de vibrações, no edifício histórico mais próximo, tendo os proprietários expressado à empresa algumas preocupações. Nesta ação, foram utilizados dois conjuntos de monitorização de vibrações: um para este estudo e outro pelo responsável da empresa dos trabalhos geotécnicos nesta obra, sendo este último utilizado para certificar a calibração do aparelho (ver Fig. 73). FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 105 Fig. 72: Alinhamento das fundações profundas estacas-pranchas no local de obra, em Wrocław (Dyreckyjna). Fig. 73: Sistemas de equipamentos de monitorização de vibrações utilizados no caso de estudo, em Wrocław (Dyreckyjna). FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 106 MONITORIZAÇÃO DE VIBRAÇÕES À SUPERFÍCIE Neste local, já contextualizado, os trabalhos geotécnicos foram realizados continuamente e as monitorizações decorreram numa só estrutura e apenas uma vez (ver Anexo V). A estrutura, designada por A, foi monitorizada a 18 de Novembro de 2014. O equipamento utilizado executava a técnica de cravação de estacaspranchas, com auxílio a vibrações, enquadrando-se na categoria de média frequência. A monitorização da estrutura A teve como objeto de captação de vibrações as escadas à entrada, no exterior, de um edifício histórico. Esta visava a definição do limite de segurança da energia a utilizar na cravação de estacas-pranchas próximo de estruturas antigas. Para a monitorização das vibrações à superfície nesta estrutura não se recorreu à captação de ruído, sendo apenas captadas as velocidades de propagação das vibrações. No Quadro 28, as vibrações originadas pelos trabalhos geotécnicos encontramse assinaladas a verde; as assinaladas a vermelho têm origem numa fonte externa; as que não se encontram assinaladas são consideradas vibrações de fundo ou ambiente (background). O registo da monitorização mostra que os limites aceitáveis e estabelecidos para edifícios históricos foram cumpridos, tendo em conta a segurança e o bem-estar do ser humano e das estruturas nas redondezas (ver Fig. 74). Neste, verificou-se uma flutuação de valores da velocidade de propagação de vibração, no campo considerado por vibração de fundo, mínima. Esta poderá indiciar uma forte estabilidade na vibração, o que poderá ser explicado pela furação prévia levada a cabo pela empresa. Como é possível observar no Quadro 23, os únicos valores que se destacaram ao longo da monitorização foram os registados durante a cravação de estacaspranchas e, mesmo estes, acabavam por exibir uma desaceleração contínua na velocidade de propagação, acabando por serem categorizados como vibração ambiente. Ainda no registo, observou-se que, nos campos classificados como vibrações de fundo, existiam vibrações de valores isolados e, tenuemente, mais elevados que os restantes, tendo sido interpretados como originados em fontes externas ao local em estudo. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 107 Quadro 28: Excerto do registo da monitorização das vibrações, decorridas a 18 de Novembro, na estrutura A, onde Tran – eixo transversal; Vert – eixo vertical; Long – eixo longitudinal; Geo – geofone; MicL – microfone, em unidades lineares; PPV (Peak Particle Velocity) – velocidade das partículas; PVS (Particle Vector Sum) – soma de vectores das velocidades das partículas; PSP (Peak Sound Pressure) – pressão sonora, eixo longitudinal; BG (Background Vibration) – vibração de fundo; SPD (Sheet Pile Driving) – cravação de estacas-pranchas. Hora Tran Vert Long Geo MicL MicL Observações PPV PPV PPV PVS PSPL Freq mm/s mm/s mm/s mm/s dB(L) Hz 13:28:13 0,142 0,173 0,134 0,223 111 15,5 BG 13:28:28 0,173 0,181 0,173 0,246 107 34 13:28:43 0,173 0,197 0,158 0,236 109 34 13:28:58 0,173 0,197 0,221 0,265 110 34 SPD 13:29:13 0,197 0,236 0,244 0,277 109 51 13:29:28 0,197 0,236 0,244 0,276 109 51 13:29:43 0,181 0,229 0,221 0,261 104 38 13:29:58 0,236 0,276 0,276 0,324 108 39 13:30:13 0,315 0,386 0,331 0,394 109 35 13:30:28 0,315 0,355 0,339 0,367 107 24 13:30:43 0,331 0,378 0,315 0,387 106 27 13:30:58 0,150 0,181 0,142 0,234 100 32 BG 13:31:13 0,158 0,181 0,142 0,233 103 41 13:35:58 0,142 0,166 0,126 0,220 104 5,1 BG 13:36:13 0,166 0,197 0,134 0,235 99,7 7,3 13:36:28 0,150 0,181 0,205 0,240 108 37 13:36:43 0,205 0,205 0,205 0,273 111 37 SPD 13:36:58 0,158 0,189 0,166 0,232 105 N/A 13:37:13 0,189 0,221 0,229 0,260 112 39 13:37:28 0,189 0,252 0,244 0,286 109 32 13:37:43 0,173 0,166 0,158 0,226 96,9 18 13:37:58 0,189 0,268 0,252 0,287 103 47 13:38:13 0,205 0,236 0,244 0,299 105 49 13:38:28 0,205 0,236 0,244 0,300 103 41 13:38:43 0,150 0,166 0,134 0,230 102 45 13:38:58 0,150 0,173 0,134 0,230 103 37 13:39:13 0,166 0,426 0,197 0,445 99,1 34 13:39:28 0,166 0,181 0,134 0,224 99,7 11,1 BG 13:39:43 0,150 0,158 0,126 0,222 104 24 13:39:58 0,158 0,158 0,134 0,225 98,3 25 13:43:43 0,150 0,158 0,134 0,237 110 45 BG 13:43:58 0,158 0,173 0,158 0,228 109 49 13:44:13 0,205 0,173 0,158 0,246 106 41 13:44:28 0,244 0,197 0,181 0,283 110 51 SPD FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 108 13:44:43 0,221 0,236 0,213 0,277 114 49 13:44:58 0,213 0,229 0,221 0,276 114 49 13:45:13 0,213 0,252 0,229 0,298 112 41 13:45:28 0,229 0,260 0,260 0,302 106 60 13:45:43 0,197 0,244 0,268 0,316 108 20 13:45:58 0,268 0,378 0,457 0,464 105 57 13:46:13 0,276 0,418 0,410 0,479 104 41 13:46:28 0,276 0,394 0,394 0,462 102 43 13:46:43 0,158 0,173 0,134 0,229 98 38 BG 13:46:58 0,166 0,166 0,142 0,234 99,8 51 13:48:58 0,166 0,166 0,134 0,227 97,1 34 BG 13:49:13 0,142 0,150 0,126 0,220 100 22 13:49:28 0,158 0,158 0,134 0,228 98,2 8,5 13:49:43 0,166 0,181 0,150 0,235 99,7 64 SPD 13:49:58 0,189 0,166 0,150 0,258 99,9 26 13:50:13 0,181 0,189 0,166 0,251 101 79 13:50:28 0,173 0,173 0,158 0,238 102 38 13:50:43 0,166 0,189 0,142 0,239 96,9 34 13:50:58 0,181 0,166 0,142 0,248 97,6 85 13:51:13 0,173 0,166 0,158 0,237 94,9 33 13:51:28 0,150 0,150 0,126 0,222 96 35 BG 13:51:43 0,150 0,158 0,126 0,220 99,3 47 13:54:13 0,158 0,166 0,142 0,230 108 49 BG 13:54:28 0,166 0,173 0,181 0,236 113 49 13:54:43 0,173 0,181 0,166 0,238 112 49 13:54:58 0,284 0,229 0,205 0,300 112 47 SPD 13:55:13 0,441 0,331 0,323 0,492 111 45 13:55:28 0,489 0,347 0,331 0,517 113 41 13:55:43 0,300 0,221 0,213 0,319 108 49 13:55:58 0,386 0,300 0,292 0,400 111 31 13:56:13 0,363 0,307 0,284 0,385 113 28 13:56:28 0,307 0,236 0,205 0,330 115 32 13:56:43 0,347 0,229 0,213 0,357 112 41 13:56:58 0,252 0,205 0,205 0,265 109 3,6 13:57:13 0,197 0,150 0,205 0,247 112 93 13:57:28 0,173 0,205 0,181 0,255 110 2,7 13:57:43 0,252 0,229 0,221 0,322 106 21 13:57:58 0,276 0,229 0,213 0,349 105 28 13:58:13 0,315 0,276 0,229 0,396 106 51 13:58:28 0,284 0,315 0,292 0,361 104 43 13:58:43 0,150 0,150 0,142 0,222 99,5 35 BG 13:58:58 0,142 0,150 0,126 0,213 99 19 FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 109 14:00:43 0,158 0,150 0,150 0,216 99,8 15,1 BG 14:00:58 0,181 0,150 0,158 0,254 111 6,3 14:01:13 0,181 0,158 0,126 0,233 102 10,2 14:01:28 0,150 0,166 0,142 0,223 103 5,4 14:01:43 0,370 0,166 0,292 0,464 111 5,8 14:01:58 0,166 0,166 0,142 0,230 104 5 14:02:13 0,166 0,189 0,134 0,234 100 20 14:02:28 0,142 0,166 0,126 0,219 108 5,2 14:02:43 0,142 0,166 0,126 0,215 95,3 35 14:08:28 0,150 0,150 0,126 0,220 104 9,9 BG 14:08:43 0,150 0,173 0,158 0,229 104 47 14:08:58 0,173 0,181 0,150 0,235 110 41 14:09:13 62,700 35,700 84,500 111 132 >200 SPD 14:09:28 0,623 0,757 0,607 1,150 90,7 N/A 14:09:43 0,623 0,757 0,607 1,150 90,7 N/A 14:12:48 0,166 0,197 0,126 0,261 96,5 12,5 BG 14:13:03 0,158 0,158 0,118 0,219 97,5 33 14:13:18 0,402 0,315 0,229 0,501 104 33 SPD 14:13:33 0,331 0,300 0,244 0,421 102 49 14:13:48 0,323 0,292 0,229 0,402 104 47 14:14:03 0,315 0,276 0,229 0,384 108 37 14:14:18 0,150 0,150 0,110 0,219 97,3 5,4 BG 14:14:33 0,158 0,173 0,118 0,236 101 8,9 Fig. 74: Resumo da monitorização realizada a 18 de Novembro, na estrutura A, com velocidade de propagação (mm/s) e frequências (Hz) atingidas das vibrações registadas categorias L1/C1, L2/C2 e L3/C3 de acordo com a DIN 4150-3. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 116 referida observa-se que as vibrações, apesar de atingirem valores elevados de velocidade de propagação e frequências, inserem-se nas categorias 1 (C1) e 2 (C2). Fig. 79: Resumo da monitorização realizada a 5 de Novembro, com velocidade de propagação (mm/s) e frequências (Hz) atingidas das vibrações registadas e categorias C1 e C2 de acordo com a DIN 4150-3. Nas monitorizações decorridas nos dias 6, 7 e 8 de Novembro (ver Fig. 80, Fig. 81 e Fig. 82) observa-se que as vibrações registadas atingem uma maior velocidade de propagação que as registadas a 5 de Novembro, inserindo-se todas na categoria C1. Fig. 80: Resumo da monitorização realizada a 6 de Novembro, com velocidade de propagação (mm/s) e frequências (Hz) atingidas das vibrações registadas categorias C1 e C2 de acordo com a DIN 4150-3. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 117 Fig. 81: Resumo da monitorização realizada a 7 de Novembro, com velocidade de propagação (mm/s) e frequências (Hz) atingidas das vibrações registadas categorias C1 e C2 de acordo com a DIN 4150-3. Fig. 82: Resumo da monitorização realizada a 8 de Novembro, com velocidade de propagação (mm/s) e frequências (Hz) atingidas das vibrações registadas categorias C1 e C2 de acordo com a DIN 4150-3. Na Figura 83, observa-se o resumo da monitorização decorrida no dia 13 de Novembro. Nesta verifica-se que as velocidades de propagação das vibrações são maiores que as registadas nos dias anteriores, inserindo estas na categoria 3 (C3). Tendo em conta a natureza industrial da estrutura, esta teoricamente ainda está apta a suportar estas vibrações embora não seja certo que estas não provoquem dano. As vibrações mais intensas podem estar na origem da queda de um tijolo na estrutura monitorizada. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 118 Fig. 83: Resumo da monitorização realizada a 13 de Novembro, com velocidade de propagação (mm/s) e frequências (Hz) atingidas das vibrações registadas categorias C1, C2 e C3 de acordo com a DIN 4150-3. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 119 CAPÍTULO 8: CONSIDERAÇÕES FINAIS MONITORIZAÇÃO DE VIBRAÇÕES À SUPERFÍCIE Os casos de estudo correspondem a categorias de monitorização de vibrações distintas: em Wrocław (Racławicka) e Lubin, as estruturas monitorizadas correspondiam a edifícios residenciais, isto é, categoria 2; em Wrocław (Dyreckyjna), a estrutura monitorizada pertencia à categoria 1, de estruturas especialmente sensíveis; e, em Szczecin, a estrutura acompanhada enquadrava-se na categoria 3, referente a instalações industriais, ou com fins similares. Em nenhum dos casos de obra acompanhados se notou que as vibrações a que as estruturas estiveram sujeitas ultrapassassem o limite aconselhável de cada categoria, à exceção do caso de estudo em Szczecin. Neste, apesar de em certos momentos, as vibrações sentidas e registadas terem sido superiores às aconselháveis, resultaram do efeito de ressonância causado pela presença de outras estacas-pranchas, que são materiais metálicos, em profundidade, próximas do local de cravação das estacas, que à partida, influenciariam a monitorização. Com vista a adaptação do equipamento da compactação por impulso rápido a cada fila da malha de pontos definida para a área a compactar, o equipamento de monitorização de vibrações à superfície registou as vibrações provocadas pela técnica. Após a determinação da energia potencial gravítica capaz de ser gerada por cada equipamento utilizado nos casos de estudo de Wrocław (Racławicka) e de Lubin e sabendo a capacidade utilizada por estes, foi possível determinar a energia transmitida para o solo em cada fila. Em Lubin, a energia transmitida ao solo foi 70,632J. Em Wrocław (Racławicka), a energia transmitida, por filas da malha de pontos definida pela empresa, encontra-se exposta no Quadro 30. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 120 Quadro 30: Energia transmitida, por filas da malha de pontos definida, durante a compactação por impulso rápido. Wrocław (Racławicka) Fila Energia (J) 1 33108,75 2 49663,12 3 49663,12 5 49663,12 6 66217,50 7 49663,12 8 49663,12 É importante referir que apesar das vibrações poderem ser sentidas pelo Homem ou sejam evidenciadas em diferentes objetos (por exemplo, vedações metálicas) tal não implica que as estruturas estejam em perigo ou a serem danificadas. Geralmente, as vibrações à superfície fazem-se primeiramente sentir, nas estruturas, nos elementos de menor resistência, tal como no caso de um teto falso em Wrocław (Racławicka). Em Szczecin foi um tijolo da fachada, que provavelmente já estaria solto. Danos como os referidos são considerados secundários pois estão relacionados com a qualidade do material de construção utilizado e/ou idade da estrutura e não são devidos à vibração causada pelos trabalhos geotécnicos. Assim, com base nos casos de estudo, a vibração sentida e registada numa dada estrutura pode estar relacionada com fatores como: a) Material de construção constituinte da estrutura; b) Idade da estrutura – com o tempo, os elementos que compõem a estrutura têm tendência para se degradarem; c) Finalidade da estrutura – estruturas com fins industriais possuem maior capacidade de resistência; d) Material presente em profundidade ou elementos de fundação próximos do local de obra – como por exemplo no caso de estudo em Szczecin; e) Distância da estrutura ao local de origem das vibrações; f) Natureza dos trabalhos geotécnicos a realizar na obra; g) Caraterização geológica do local de obra – tipo de solo à superfície e em profundidade, presença/ausência de argila, profundidade do nível freático, compacidade do solo, entre outros. São aconselhadas as monitorizações constantes ou, no caso de impossibilidade, a definição de energia máxima a ser utilizada pelo equipamento, como na compactação por impulso rápido, quer próximo do local de obra se encontrarem estruturas sensíveis ou industriais. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 121 CARATERIZAÇÃO DE AMOSTRAS DE SOLOS Através da peneiração das amostras, conclui-se que estas correspondem a solos granulares (cascalho ou areia) mal graduados e moderadamente calibrados com poucos finos (inferior a 12%), com base nos valores dos coeficientes de uniformidade e curvatura e percentagem de finos (material passado no peneiro ASTM nº200). Com base na análise granulométrica as amostras são classificadas como areia mal graduada para a finalidade de obras de aterro. Para a finalidade rodoviária, as amostras podem apresentar um comportamento excelente a bom, se forem constituídas por areia ou areia fina, e um comportamento regular a muito mau, caso os solos correspondam a areia siltosa ou argilosa. Este tipo de solos pode exibir um comportamento adequado para fins rodoviários caso sejam solos que apresentem uma plasticidade média (IP10). Por definição, os limites de consistência ou de Atterberg são determinados para solos finos. Como tal, os limites determinados de cada amostra acabam por não ser representativos e adequados. TRABALHOS FUTUROS Com o objetivo de melhor compreensão e complemento ao estudo desenvolvido, poder-se-iam realizar estudos mais aprofundados que envolvessem análise e ensaios laboratoriais de amostras recolhidas nos casos de estudo, de forma a compreender melhor todos os estádios a que o solo, como material de construção, é submetido ao longo do fenómeno de compactação e ao longo da propagação de uma vibração. Seria também interessante estudar a influência de trabalhos geotécnicos em estruturas e fenómenos geológicos (por exemplo, movimento de massas) e o comportamento do solo em estruturas durante esses trabalhos. Em termos de equipamento, poder-se-iam concretizar estudos que permitissem desenvolver a aplicabilidade do equipamento de compactação por impulso rápido, de modo a que este pudesse ser utilizado em menor escala e com maior eficácia, isto é, uma maior compactação para uma menor energia transmitida. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 123 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AGER, D. (1975). The geological evolution of Europe. Proceedings of the Geologists' Association, Volume 86, Parte 2, pp. 127-154. ASTM D2487-85. (1988). Classification of Soils for Engineering Purposes. Annual Book of ASTM Standards, Volume 4, Construction, pp 283-292. ASTM D4222-63. (2007). Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils. West Conshohocken, USA. American Society for Testing and Materials. BARREIROS MARTINS, J. (2002). Fundações. 3ª edição. Curso de Engenharia Civil. Universidade do Minho. Guimarães. 395p. BARROSO, R.C., ANJOS, M.J., LOPES, R.T., DE JESUS, E.F.O., BRAZ, D., CASTRO, C.R.F., UHL, A. (2002). Analysis of matrix characterization by X-ray diffraction and synchrotron radiation. Radiation Physics and Chemistry, Volume 65, pp. 501-505. BEUSELINCK, L, GOVERS, G., POESEN, J., DEGRAER, G., FROYEN, L. (1998). Grain-size analysis by laser diffractometry: comparison with the sieve-pipette method. Catena, Volume 32, pp. 193-208. BOBOS, I., DURÃES, N. (2008). Difracção de raios X. Princípios físicos e suas aplicações em mineralogia. GEOlogos, volume 7, pp. 27-30. BRZAKALA, W., HERBUT, A., RYBAK, J. (2014). Recommendations for ground vibrations survey in course of geotechnical works. 14th Surveying Geology & mining Ecology Management (SGEM), Volume 2, pp. 747-754. COELHO, S. (1996). Tecnologia de Fundações. 1ª edição. Amadora. Edições EPGE. DADLEZ, R. (2006). The Polish Basin – relationship between the crystalline, consolidated and sedimentary crust. Geological Quarterly, Volume 50, pp. 43-58. DECKNER, F. (2013). Ground vibrations due to pile and sheet pile driving – influencing factors, predictions and measurements. School of Architecture and the Built Environment, Royal Institute of Technology, Stockholm. Dissertação de licenciatura. DI STEFANO, C., FERRO, V., MIRABILE, S. (2010). Comparison between grain-size analyses using laser diffraction and sedimentation methods. Biosystems Engineering, Volume 106, pp. 205-215. DIN 4150-3. (1999). Structural vibration – Effects of vibrations on structures. Deutsches Institut für Normung. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 124 ERDOĞAN, S.T., GARBOCZI, E.J., FOWLER, D.W. (2007). Shape and size of microfine aggregates: X-ray microcomputed tomography vs. laser diffraction. Powder Technology, Volume 177, pp. 53-63. ESPECIFICAÇÃO LNEC E240. (1971). Solos – Classificação para Fins Rodoviários. Lisboa. Laboratório Nacional de Engenharia Civil. FENG, S., DU, F., SHI, Z., SHUI, W., TAN, K. (2015). Field study on the reinforcement of collapsible loess using dynamic compaction. Engineering Geology, Volume 185, pp. 105-115. FOLK, R.L. (1974). Petrology of Sedimentary Rocks. Austin, Texas, USA. Hemphill Publishing Company.190p. GOMES CORREIA, A. (1980). Ensaios para Controlo de Terraplenagens. Lisboa. Laboratório Nacional de Engenharia Civil. Ministério da Habitação e Obras Públicas. GONZÁLEZ DE VALLEJO, I., FERRER, M., ORTUÑO, L., OTEO, C. (2004). Ingeniería Geológica.1ª edição. Madrid, Espanha. Pearson Educación. 715p. GÓRALCZYK, S. (2012). Occurrence and assessment of reactive aggregates in Poland. Relatório não-publicado. GUETTAYA, I., OUNI, M., MOSS, R. (2013). Verifying liquefaction remediation beneath an earth dam using SPT and CPT based methods. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Volume 53, pp 130-144. HWANG, J., TU, T. (2006). Ground vibration due to dynamic compaction. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Volume 26, pp. 337-346. ISO 13320 (2009). Particle size analysis – laser diffraction methods. Geneva, Switzerland. International Organization for Standardization. JAMES, I., SHIPTON, P. (2012). Quantifying compaction under rollers using marker tracing image analysis. Soil & Tillage Research, Volume 120, pp. 40-49. KAHLE, M., KLEBER, M., JAHN, R. (2002). Review of XRD-based quantitative analyses of clay minerals in soils: the suitability of mineral intensity factors. Geoderma, Volume 109, pp. 191-205. KOWALENKO, C.G., BABUIN, D. (2013). Inherent factors limiting the use of laser diffraction for determining particle size distributions of soil and related samples. Geoderma, Volume 193-194, pp. 22-28. KOZLOWSKA, J. P., RYBAK, J. (2014). Vibration monitoring as a tool for a calibration of geotechnical technologies. 14th Surveying Geology & mining Ecology Management (SGEM), Volume 2, pp. 1043-1050. FCUP Influência de trabalhos geotécnicos em estruturas vizinhas 125 KRISTIANSEN, H., DAVIES, M. (2004). Ground improvement using rapid impact compaction. 13th World Conference on Earthquake Engineering. Vancouver, Canada. Paper no. 496. KRZYWIEC, P. (2006). Structural inversion of the Pomeranian and Kuiavian segments of the Mid-Polish Trough – lateral variations in timing and structural style. Geological Quarterly, Volume 50, pp. 151-168. LAMARCHE, J., BERGERAT, F., LEWANDOWSKI, M., MANSY, J.L., ŚWIDROWSKA, J., WIECZOREK, J. (2002). Variscan to Alpine heterogeneous palaeo-stress field above a major Paleozoic suture in the Carpathian foreland (southeastern Poland). Tectonophysics, Volume 357, pp. 55-80. LAMARCHE, J., SCHECK-WENDEROTH, M. (2005). 3D structural model of the Polish Basin. Tectonophysics, Volume 397, pp. 73-91. LANÇA, P. (2008). Processos de construção. Apontamentos de aula. Escola Superior de Tecnologia e Gestão, Instituto Politécnico de Beja. Não-publicado. MA, Z., MERKUS, H.G., DE SMET, J.G.A.E., HEFFELS, C., SCARLETT, B. (2000). New developments in particle characterization by laser diffraction: size and shape. Powder Technology, Volume 111, pp. 66-78. MASSARSCH, K. (2002). Effects of Vibratory Compaction. TransVib 2002 – International Conference on Vibratory Pile Driving and Deep Soil Compaction. Louvainla-Neuve. Keynote Lecture, pp. 33-42. MASSARSCH, K., FELLENIUS, B. (2014). Ground vibrations from pile and sheet pile driving – Part 1 Building damage. DFI-EFFC International Conference on Pilling and Deep Foundations, Stockholm, pp. 131-138. MATOS FERNANDES, M. (2012a). Mecânica dos Solos, Volume 1: Conceitos e Princípios Fundamentais. 3ª edição. Porto. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. FEUP edições. 463p. MATOS FERNANDES, M. (2012b). Mecânica dos Solos, Volume 2: Introdução à Engenharia Geotécnica. 3ª edição. Porto. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. FEUP edições. 592p. NICHOLSON, P. (2014). Soil Improvement and Ground Modification Methods. 1st edition. Waltham, USA. Elsevier. 455p. NP-83. (1965). Solos – Determinação da densidade das partículas. Lisboa. Inspecção Geral dos Produtos Agrícolas e Industriais. 3p. NP-143. (1969). Solos – Determinação dos limites de consistência. Lisboa. Inspecção Geral dos Produtos Agrícolas e Industriais. 6p. PAŃSTWOWY INSTYTUT GEOLOGICZNY. (2000). Geological Map of Poland without Cainozoic Deposits, 1:1 000 000. Warszawa, Polska.