Técnicas de densificação ” Resiliência Sísmica

Técnicas de densificação

Métodos de densificação ou compactação envolvem o rearranjo das partículas do solo em uma configuração mais apertada, resultando em aumento de densidade. Isto aumenta a resistência ao cisalhamento e resistência à liquefação do solo.

A densificação tem a vantagem de que o grau de tratamento pode ser facilmente verificado, e se a liquefação for desencadeada, os deslocamentos são quase sempre reduzidos.

No entanto, as técnicas de densificação produzem tipicamente altos níveis de ruído e vibração, a extensão lateral da melhoria precisa ser mais ampla do que para solidificação ou técnicas de reforço e pode levar várias semanas para verificar o tratamento. Com exceção das técnicas de compactação e injeção de resina, as técnicas de densificação também são tipicamente inadequadas para o tratamento de solos abaixo das estruturas existentes.

No entanto, a densificação de depósitos soltos e arenosos com vibração ou compactação por impacto tem sido amplamente utilizada, tornando-a uma das mais populares contra-medidas de liquefação.

Compactação dinâmica

Compactação dinâmica envolve a queda repetida de um peso pesado (tipicamente 5-20 toneladas) sobre a superfície do solo para aumentar a densidade do solo diretamente abaixo do ponto de impacto.

Como o solo compacta, grandes crateras de impacto se formam na superfície, que devem ser repetidamente preenchidas e recompactadas até que o solo atinja sua força alvo.

A altura da queda, peso e espaçamento variam dependendo das condições do solo e da água subterrânea.

Compactação dinâmica tem sido amplamente utilizada em projetos na Nova Zelândia, e pode proporcionar um excelente grau de melhoria do solo. É conhecida por ser rápida e econômica, especialmente no tratamento de grandes áreas. Entretanto, o alto nível de vibração gerado durante o procedimento significa que pode não ser adequado para áreas sensíveis à vibração ou locais próximos a estruturas de alto valor.

Compactação de impacto rápido

Compactação de impacto rápido é uma versão de menor escala de compactação dinâmica. Utiliza um martelo de estaca preso a uma grande placa terminal de aço instalada no braço de uma escavadora. A placa final é acionada no solo com martelamento rápido.

Esta aumenta a densidade do solo ao compactar as camadas superficiais à medida que a placa é martelada e através da vibro-compactação de solos mais baixos.

Compactação com impacto rápido pode melhorar a densidade do solo até vários metros e é particularmente adequado para solos arenosos em áreas onde há distância adequada de edifícios vizinhos.

Compactação com impacto rápido funciona através da vibração da matriz de partículas do solo para aumentar a sua densidade.

Vibro-compactação

Vibro-compactação envolve a inserção de uma sonda ponderada (ou vibroflot) no solo para aplicar vibrações horizontais.

Após inserida na mais baixa profundidade do solo a ser compactado, a sonda é activada e repetidamente retraída e abaixada entre as profundidades alvo superior e inferior, retraída a uma velocidade definida ou retraída em incrementos definidos.

O processo é normalmente repetido várias vezes numa grelha quadrada ou triangular, dependendo do tamanho do local a ser compactado.

Água, jactos de ar ou escavação são por vezes utilizados para ajudar a sonda a atingir a sua profundidade alvo. À medida que o solo compacta, é criado um vazio em torno da sonda, sendo necessário adicionar material ao buraco para compensar.

Profundidades de tratamento típicas variam de 5-15 m, mas a vibro-compactação foi realizada a profundidades tão grandes como 35 m.

Pilares de pedra

Esta técnica envolve a inserção de colunas verticais de aterro granular compactado no solo numa grelha triangular ou quadrada em todo o local. O processo não utiliza escavação. Em vez disso, baseia-se numa técnica de injecção de deslocamento, que densifica o solo circundante.

O aterro é depois compactado utilizando uma das outras técnicas de densificação (frequentemente vibro-compactação), aumentando ainda mais a densidade do solo circundante.

As colunas de pedra são mais eficazes no tratamento de areias com menos de 20% de finos, mas podem tratar eficazmente locais com areias sedimentares e sedimentos arenosos.

As colunas de pedra são tipicamente espaçadas entre 1,5-4,0 m e podem densificar o solo a uma profundidade de 4-15 m, mas solos de até 30 m foram tratados usando este método.

As colunas de pedra podem dispersar contaminantes do solo ou águas subterrâneas durante a construção e enquanto em serviço. Técnicas alternativas devem ser usadas se houver risco de contaminação no local ou nas proximidades.

Pilhas de compactação

Pilhas de compactação envolvem a instalação de estacas de acionamento permanente para densificar o solo por deslocamento e vibração.

As estacas são tipicamente feitas de concreto protendido ou madeira e dispostas em uma grade quadrada ou triangular espaçada de três a quatro diâmetros de estacas ao longo do local. Podem ser conduzidas a profundidades de até 16 m.

Até certo ponto, as estacas também podem reduzir as deformações de cisalhamento no solo entre as estacas, melhorando a resistência à liquefação. Isto pode ser uma vantagem útil quando é impraticável melhorar o solo apenas através da densificação.

Rejunte de compactação

Rejunte de compactação envolve a injecção de uma argamassa muito rígida no solo sob alta pressão. A calda de injecção não se mistura com o solo. O processo de injecção faz com que se expanda para uma série de lâmpadas encenadas, que empurram e deslocam o solo circundante para aumentar a densidade adjacente.

Tipicamente, a calda de injecção consiste numa mistura solo-cimento-água, embora a resistência da calda de injecção não seja importante, uma vez que a técnica densifica em vez de reforçar o solo.

Desde que utiliza equipamento de pequena escala, manobrável e sem vibrações, a calda de injecção compacta é especialmente adequada para utilização abaixo das estruturas existentes e em combinação com aplicações de rebaixamento de edifícios.

No entanto, a técnica pode causar assentamento do solo em solos de superfície que carecem de restrição sobreposta suficiente para confinar a expansão do rejunte.

Injeção de resina

Injeção de resina é semelhante à compactação do rejunte, mas envolve uma resina de poliuretano em expansão agressiva no lugar do rejunte.

Os tubos de injeção são acionados no solo em intervalos regulares através do local, e volumes controlados de uma mistura de resina são bombeados para o solo. A mistura de resina reage quimicamente logo após a injeção, mudando de um estado fluido para um estado sólido e expandindo rapidamente para muitas vezes o seu volume original. Esta expansão resulta na densificação dos solos adjacentes.

Em uma instalação típica, o tubo de injeção é retraído em estágios com volumes definidos de resina injetada em cada estágio ou é lentamente retirado a uma taxa uniforme, enquanto um volume definido de resina é injetado ao longo do caminho.

Os melhores resultados são obtidos em areias limpas, mas bons resultados também podem ser obtidos em areias sedosas.

Embora aplicável a locais limpos, a injeção de resina é particularmente adequada para uso abaixo de estruturas existentes.