COBRAE 2013 VI Conferência Brasileira de Encostas

Angra dos Reis, 04 a 06 de Outubro de 2013

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Rodovia BR 376/PR – Banco de Dados dos Parâmetros de

Resistência ao Cisalhamento Obtidos Através de Retroanálise.

Eng. Samuel Maggioni Mezzomo, MSc. Autopista Litoral Sul, Joinville, Santa Catarina, Brasil, samuel.mezzomo@autopistalitoralsul.com.br

Eng. Fabio Bertuol, Dr. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre/RS, Brasil, fbertuol@hotmail.com

RESUMO: A BR 376/PR, na região que intercepta a Serra do Mar, está situada em um ambiente

com alta suscetibilidade a acidentes geotécnicos. Nos últimos 05 anos, especialmente em 2008 e

2011, ocorreram em torno de 90 acidentes geotécnicos. Para a recuperação dos deslizamentos foram

realizados projetos e obras de contenção, de onde se obteve um importante banco de dados

geotécnico, especialmente para as rupturas ocorridas nos taludes de corte em solo residual oriundo

de rochas metamórficas.

Este trabalho apresenta um compêndio dos parâmetros de resistência ao cisalhamento dos diversos

projetos desenvolvidos, obtidos através da técnica da retroanálise. Estes dados estão organizados em

gráfico e tabela, objetivando a divulgação de informações geotécnicas sobre a região, para auxiliar

na confecção de futuros estudos e projetos nesta região e também em regiões com características

semelhantes.

PALAVRAS-CHAVE: Escorregamentos, estabilidade de taludes, solos residuais, obras de

contenção, rodovias, parâmetros de resistência.

1 INTRODUÇÃO

A BR 376/PR é a principal rodovia que interliga

a região sudeste do Brasil e o estado do Paraná

com o estado de Santa Catarina. A rodovia é um

importante corredor comercial, que permite o

acesso a diversos portos situados no litoral norte

de Santa Catarina.

O trecho sul da BR 376/PR, sob concessão

da Autopista Litoral Sul, possui 68,9

quilômetros de extensão e tem início na cidade

de São José dos Pinhais/PR (município

pertencente à região metropolitana de

Curitiba/PR), seguindo até a divisa com o

Estado de Santa Catarina. A rodovia se

desenvolve em pista dupla (pistas Norte e Sul),

com 02 ou 03 faixas de rolamento por pista,

entre os quilômetros 613+600 e 682+500

(marcos quilométricos segundo o PNV 2009 –

Plano Nacional de Viação de 2009 do DNIT).

Na Figura 1 (adaptada de Mezzomo et al.,

2012) é apresentado o trecho sul da BR 376 no

estado do Paraná.

Figura 1. Trecho sul da BR376/PR, sob concessão da

Autopista Litoral Sul (linha na cor vermelha), entre a

região metropolitana de Curitiba/PR e a divisa dos

estados do Paraná e Santa Catarina (linha tracejada na cor

branca). O retângulo tracejado demarca o trecho de maior

suscetibilidade à ocorrência de deslizamentos (adaptado

de Mezzomo et al., 2012).

BR376/PR

Curitiba

BR277

BR101/SC

divisa

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Ao longo deste trecho, a BR376/PR perpassa

por diversas litologias geológicas, destacando o

Complexo Gnáissico-Migmatítico da região da

Serra do Mar do Paraná (Figura 02).

Figura 2. Fotografia aérea de um segmento da BR376 que

perpassa pela Serra do Mar. As setas em branco indicam

locais onde ocorreram deslizamentos.

Esta região historicamente é acometida por

volumosas e intensas chuvas, em especial

durante os meses do verão. Por se tratar de um

trecho em serra (com grande quantidade de

taludes de corte e aterro), aliado a geologia

local e as precipitações severas, o local é

bastante suscetível a problemas geotécnicos,

especialmente os relacionados à estabilidade de

taludes e encostas.

Nos últimos 05 anos, em especial nos anos

de 2008 e 2011, ocorreram em torno de 90

deslizamentos de taludes. Para a recuperação

destes, foram realizados projetos e obras de

contenção, de onde se obteve um volumoso

banco de dados.

O objetivo deste trabalho é apresentar um

compêndio dos parâmetros de resistência ao

cisalhamento dos diversos projetos

desenvolvidos, obtidos através da técnica da

retroanálise, em perfis de solo residual oriundos

de rochas metamórficas. Estas informações

foram organizadas em gráfico e tabela, para

disponibilizar um banco de dados de parâmetros

geotécnicos da região, de modo a auxiliar na

confecção de futuros estudos e projetos nesta

região e também em regiões com características

semelhantes.

2 CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICAS E

GEOTÉCNICAS DO TRECHO SUL DA

BR376/PR

O trecho de maior suscetibilidade a acidentes

geotécnicos da BR376/PR está inserido no

Complexo Gnáissico-Migmatítico (Figura 3),

do Arqueano - Proterozóico Inferior, formado

tipicamente por migmatitos estromáticos, com

paleosoma de biotita-hornblenda gnaisse, mica-

quartzo xisto, ultrabasito, metabasito e

anfibolito (Mapa Geológico do Paraná, 2006).

Nas cotas mais baixas da Serra do Mar também

ocorrem depósitos de colúvios e sedimentos de

deposição fluvial (aluviões).

Figura 3. Unidades geológicas existentes no trecho sul da

BR376/PR (adaptado do Mapa Geológico do Paraná,

2006).

O subsolo das encostas adjacentes à rodovia

apresenta grandes espessuras de solo,

tipicamente superiores a 15 metros. Os taludes

são formados por solo residual, com

predominância do horizonte C (solo saprolítico)

e horizontes A e B pouco desenvolvidos.

Os problemas de estabilidade de taludes na

região são fortemente condicionados pelas

estruturas reliquiares e pela grande

heterogeneidade do solo saprolítico, aliados as

condições pluviométricas adversas da região e a

complexa rede de fluxo de água que se

estabelece no subsolo das encostas. Este cenário

favorece a ocorrência de escorregamentos

circulares, translacionais e mistos. Na Figura 4

são apresentados três deslizamentos ocorridos

na BR 376/PR, que exemplificam os tipos de

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ruptura que ocorrem nesta região.

Figura 4. Fotografias de escorregamentos na BR 376/PR:

(a) km 657+200 Norte – superfície de ruptura circular;

(b) km 667+300 Norte – superfície de ruptura mista

(translacional/rotacional); (c) km 669+790 Sul –

superfície de ruptura circular.

3 METODOLOGIA, ANÁLISE E

DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

Dentro dos acidentes geotécnicos cadastrados

entre 2008 e 2013, a maior parte das rupturas

podem ser classificadas como rotacionais,

translacionais e mistas, em taludes e encostas

com solo residual, com importante influência

das estruturas reliquiares (adaptado de Bertuol,

2013). Deslizamentos em aterros e movimentos

de rastejo e fluxo de detritos não são abordados

neste trabalho.

O banco de dados foi montado com as

informações oriundas de 21 projetos de

estabilização de taludes e encostas. Os projetos

foram desenvolvidos empregando a técnica da

retroanálise, baseados em levantamentos

planialtimétricos, sondagens (à percussão,

rotativas ou mistas) e na experiência acumulada

de cada projetista. Os projetos foram

confeccionados por diversas empresas

projetistas (APGEO, Azambuja Engenharia e

Geotecnia, Moretti Engenharia Consultiva,

Nouh Engenharia, Urbaniza Engenharia) e

fazem parte do acervo da concessionária

Autopista Litoral Sul.

A metodologia empregada nos projetos,

conforme prescrições da NBR 11682 (2009)

Estabilidade de Encostas, está exemplificada na

Figura 5, que apresenta o perfil geológico-

geotécnico do talude no km 670+950 da pista

sul. Este perfil foi inferido através de sondagens

e de levantamento topográfico, sendo que a

superfície de ruptura retroanalisada foi definida

através das ciatrizes da ruptura no talude.

Figura 5. (a) Perfil geológico-geotécnico, (b) Geometria

original do talude inferida e superfície de deslizamento

retroanalisada através do software GeoSlope (adaptado

do projeto executivo de contenção do km 670+950 pista

sul da BR 376, Autopista Litoral Sul).

(a)

(b)

(c)

(a)

(b)

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Os parâmetros de resistência ao cisalhamento

do solo foram organizados em tabela e gráfico,

de forma a verificar a faixa de variação dos

parâmetros ângulo de atrito efetivo (ϕ’),

intercepto coesivo efetivo (c’) e peso específico

natural (γnat).

A Tabela 01 apresenta a localização, a

descrição do solo e os parâmetros de resistência

ao cisalhamento das camadas de solo

interceptadas pela superfície de ruptura, obtidos

através da retroanálise (banco de dados da

Autopista Litoral Sul). Os dados foram

compilados e plotados em um gráfico (Figura

06), onde o eixo horizontal apresenta 21 locais

com rupturas e no eixo vertical são

apresentados os respectivos pares de valores:

ângulo de atrito efetivo ’ (°) e intercepto

coesivo efetivo c’ (kPa). Os triângulos na cor

verde representam o valor do ângulo de atrito

efetivo e as barras verticais, na cor azul,

representam o valor do intercepto coesivo.

Tabela 1. Listagem dos dados obtidos dos projetos de estabilização de taludes e encostas na BR 376/PR.

c' (kPa) Ø' (°)nat

(kN/m³)

1 654+790 Sul Solo residual 18,0 26,0 20

2 657+200 Norte Argila siltosa mole 3,5 26,0 18

657+890 Argila siltosa muito mole (camada superior) 2,0 25,0 18

657+890 Argila siltosa mole 6,0 27,0 18

4 658+100 Sul Argila siltosa muito mole 0,3 25,0 16

5 659+270 Norte Argila siltosa e arenosa marrom/amarela 12,0 27,0 18

660+570 Argila siltosa muito mole 3,0 26,0 18

660+570 Argila siltosa mole marrom 5,5 26,0 18

7 663+970 Sul Argila siltosa superior 5,0 26,0 18

8 667+040 Sul Argila siltosa variegada, mole (solo superficial) 8,0 20,0 18

9 667+120 Norte Argila siltosa marrom/vermelha mole 6,0 29,0 18

10 667+160 Norte Argila siltosa marrom/vermelha mole 3,0 29,0 18

667+300 Argila arenosa mole a média 15,0 20,0 18

667+300 Argila arenosa rija 30,0 25,0 18

667+900 Argila com areia média 12,0 28,0 18

667+900 Argila com a reia rija 25,0 28,0 18

13 668+910 Sul Solo residual 20,0 25,0 18

14 669+790 Sul Solo residual (silte arenoso com pedregulhos) 5,0 25,0 18

15 670+790 Sul Argila siltosa, mole (residual de xisto) sutrado/natural 8 23,0 18

16 670+950 Sul Argila siltosa, mole (residual de xisto) 8 23,0 19,5

17 671+230 Sul Solo de alteração de rocha (NSPT<6) 10,0 20,0 18

18 675+580 Norte Argila siltosa mole (solo residual) 9,0 20,0 18

19 675+760 Sul Argila siltosa 20,0 22,0 17

20 676+530 Sul Solo 10,0 29,0 18

21 677+000 Sul Argila siltosa mole (solo residual) 9,0 20,0 18,5

ItemKM

(PNV 2009)Pista

Localização

Descrição da camada de solo

(conforme projeto)

Parâmetros do solo

Dados obtidos dos projetos para a(s) camada(s)

de solo envolvida(s) na ruptura

3 Norte

6 Sul

11 Norte

Norte12

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Figura 6. Gráfico com os parâmetros de resistência efetivos (c’ e ’) obtidos através de retroanálise das rupturas. No

eixo horizontal é representado o marco quilométrico das rupturas e no eixo vertical estão representados os parâmetros c’

(colunas na cor azul) e ’ (triângulos na cor verde).

O peso específico natural do solo não é

apresentado no gráfico da Figura 6, pois os

valores adotados em praticamente todos os

projetos são iguais a 18 kN/m3, com uma faixa

de variação entre 17 e 20 kN/m3 (valor médio

de 18 kN/m3). O ângulo de atrito efetivo variou

de 20° a 29°, com valor médio de 24,8° e o

intercepto coesivo, que apresentou a maior

amplitude de variação, ficou compreendido

entre 0,3 kPa e 30 kPa, com valor médio de

10,1 kPa. As seguintes equações (1), (2) e (3)

apresentam o valor médio dos parâmetros c’, ’

e nat e os respectivos desvios padrões, obtidos a

partir da amostragem de dados da Tabela 01.

3,0324,8= ' (1)

7,5kPa10,1kPac' (2)

33

nat /7,0/18 mkNmkN (3)

4 CONCLUSÕES

A obtenção de parâmetros de resistência ao

cisalhamento em solo tropicais é um grande

desafio para os geotécnicos, em especial para os

horizontes de solo saprolítico oriundos de

rochas metamórficas. Esta dificuldade deve-se

principalmente pela heterogeneidade destes

solos e pelas estruturas reliquiares herdadas da

rocha de origem, Massad (2005) e Pinto et al.

(1993).

Dada a relevância das estruturas reliquiares

nos movimentos de massa citados ao longo do

trabalho, a utilização de retroánálise se mostra

fundamental, visto que essa fornece parâmetros

médios de resistência ao cisalhamento dos

taludes, o que muitas vezes não pode ser aferido

em ensaios de laboratório.

O compêndio dos parâmetros de resistência

ao cisalhamento aqui apresentados (gráfico e

tabela), obtidos através da técnica da

retroanálise nos taludes rompidos ao longo da

rodovia BR 376/PR, representa uma ferramenta

importante no auxílio de pesquisas na região

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0Â

ngu

lo d

e a

trit

o

' (°)

e In

terc

ep

to c

oe

sivo

c' (

Kp

a)

Km do local do escorregamento

c' (kPa)

Ø' (°)

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(ou locais com solos semelhantes) e pode

fornecer informações preliminares para futuros

projeto de engenharia.

AGRADECIMENTOS

Agradecemos à concessionária Autopista

Litoral Sul - Arteris por disponibilizar os

projetos e dados necessários para a confecção

deste trabalho.

REFERÊNCIAS

ABNT NBR11682 (2009) Estabilidade de encostas, Rio

de Janeiro, RJ, 33p.

Autopista Litoral Sul (2009 a 2012) Diversos Projetos

Executivos de Recuperação de Taludes na BR376/PR.

Bertuol, F. Minimização de Riscos, Mapeamento de

Deslizamentos e Modelagem Geotécnica: Estudo de

Caso BR 376/PR - Porto Alegre, 2013, 304p. Tese

(Doutorado em Engenharia) – Curso de Pós-

Graduação em Engenharia Civil da Escola de

Engenharia da UFRGS.

DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de

Transportes. PNV 2009 – Plano Nacional de Viação

do ano de 2009.

Mapa Geológico do Paraná (2006) Carta de Curitiba -

Mapa Geológico do Paraná, disponível em

http://www.mineropar.pr.gov.br e acessado em

16/01/2012.

Massad, F. (2005) Escavações a Céu Aberto em Solos

Tropicais. Oficina de Textos, São Paulo, Brasil. p.96.

Mezzomo, S.M. et al. (2012) Ações emergenciais

adotadas nos acidentes geotécnicos ocorridos na

BR376/PR em março de 2011. Proc. XVI Congresso

Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia

Geotécnica – COBRAMSEG 2012, ABMS, Porto de

Galinhas, PE, Artigo 48.

Pinto, C.S. et al. (1993) Propriedades dos Solos

Residuais - Capítulo 5 do livro Solos do Interior de

São Paulo, ed. Cintra, J.C.A. e Albiero, J.H. São

Carlos, Brasil. p. 95-142.