24 de agosto de 2021

Monitoramento do desempenho de campo de um muro de estacas de fundo empatado

Tyler Morency
9 meses atrás

Monitoramento do desempenho de campo de um muro de estacas secantes amarradas

A região do Rio da Paz no norte de Alberta é conhecida por sua geologia complexa que representa um risco geológico perigoso para a infra-estrutura de transporte rodoviário e ferroviário.

Neste seminário de apresentação de vídeo, Leanne McLaren, estudante de pós-graduação no programa de Mestrado em Engenharia da Universidade de Alberta e engenheira geotécnica da Thurber Engineering, detalha seu projeto de pesquisa. Seu trabalho é uma análise dos dados geotécnicos coletados antes, durante e depois de um projeto de remediação da infra-estrutura de transporte para estabilizar um talude ao longo de um trecho da Rodovia 2 na região do Rio da Paz, em Alberta.

Em "Usando dados de instrumentação para avaliar o desempenho de uma parede de estaca secante amarrada" aprendemos que o objetivo do projeto era usar dados de instrumentação para avaliar os efeitos de uma parede de estaca secante no movimento do solo ao redor da rodovia. Esta informação é importante porque aborda diretamente as causas das ameaças à integridade estrutural da rodovia.

Movimento de taludes na Rodovia 2

Quando a Rodovia 2 foi inicialmente construída em 1956, um trecho na região do Rio da Paz passou por uma área particularmente propensa a deslizamentos de terra. Após sua construção, o movimento de taludes rapidamente fez com que a estrada descesse vários metros, levando a problemas estruturais. Como resultado, a rodovia foi realinhada para evitar o terreno com a maior quantidade de movimento esperada.

Mesmo após o realinhamento, o movimento de taludes continuou a afetar a rodovia. Desde os anos 90, o desvio máximo anual no solo ao redor do local chegou a 87 milímetros por ano, demonstrando os grandes problemas estruturais que ainda existiam na área. Em 1998, foi construído um muro de cantilever na descida da rodovia, num esforço para diminuir a velocidade de sua descida. Entretanto, este muro não foi capaz de estabilizar suficientemente o terreno, e múltiplas fissuras e quedas se formaram na rodovia devido à falta de declive de apoio.

A fim de determinar o alcance do perigo representado pelas contínuas tensões estruturais colocadas na estrada, foram realizadas múltiplas investigações geotécnicas para avaliar as condições do solo ao longo da encosta. Estas investigações revelaram uma superfície de deslizamento localizada entre uma camada de argila lacustre média a alta, deitada a uma profundidade entre 6 e 17 metros abaixo da superfície, e a argila rígida até debaixo. Além disso, descobriu-se que o lençol freático estava cerca de 9 a 10 metros acima da superfície de escorregamento, o que poderia acelerar a meteorologia. Esta intempérie levaria à quebra da cimentação e a uma perda de coesão.

Construção da parede de estaca secante: Monitoramento da instrumentação

Devido às condições instáveis do terreno descobertas pelas investigações geotécnicas, foi construído um muro adicional para proteger a rodovia do movimento de declive. Entre 2015 e 2017 foi construído um muro de estacas amarrado para resistir à superfície de escorregamento. Foi criado em seis seções separadas de profundidade variável with five linhas de ancoragem do solo para limitar o máximo possível o grau de deflexão.

Exemplo da parede secante. Observe o sistema de aquisição de dados configurado para automatizar a coleta de dados a partir da instrumentação do projeto.

O projeto da McLaren utilizou dados de instrumentação retirados do solo ao redor da nova parede para observar o movimento e verificar os parâmetros de projeto. Instrumentação utilizada antes e durante a construção como parte do método observacional incluído:

  • As leituras do Inclinômetro mostraram que o deslocamento máximo do solo aumentou de forma constante de 2015 a 2017. Quando a segunda parede foi construída em 2017, este movimento parou repentinamente antes de retomar gradualmente, a um ritmo mais lento, até 2020.
  • As leituras doShapeArray mostraram tendências similares. As deflexões foram reduzidas após a construção da parede antes de acelerarem novamente a um ritmo mais lento.
  • Piezômetros pneumáticos para medir o nível do lençol freático.
  • Arame vibratório Medidores de tensão instalados na inclinação para cima e para baixo da gaiola mostraram múltiplos casos em que os microstrains nas estacas de concreto excederam seu hipotético momento de rachadura. No entanto, graças ao reforço de aço no concreto, as estacas permaneceram intactas. Vinte e oito extensômetros de arame vibratório foram usados durante a construção.
  • Células de carga com fio vibratório foram usadas para medir as cargas em cada âncora durante e após a construção.

Significado dos dados

Os dados destes instrumentos mostram que a parede de estacas secantes forneceu o suporte adicional necessário contra o movimento de encostas ao longo da Rodovia 2. Após a conclusão da parede, o movimento de inclinação e as deflexões diminuíram. Embora o reforço não seja perfeito, as tensões atuais ainda estão significativamente abaixo do limite de capacidade de serviço da rodovia. 

O que significam os resultados para o futuro?

Como o movimento de inclinação abaixo da rodovia continua a ocorrer como esperado, é importante monitorar as leituras no caso de ser necessária uma intervenção adicional para lidar com o deslocamento. No entanto, os dados mostram que o muro de estacas secantes tem sido eficaz para manter a rodovia em funcionamento. A instrumentação usada neste projeto poderia ser aplicada a situações similares em todo o sistema viário.

Leanne McLaren é Engenheira Geotécnica com Thurber Engineering em Edmonton, Alberta. Seus interesses técnicos incluem remediação de estabilidade de taludes, instrumentação e projeto de fundações. Fora do trabalho, Leanne é apaixonada por promover mulheres e jovens profissionais na engenharia e tem sido uma participante ativa com a Sociedade Canadense de Geotecnia como membro dos comitês organizadores das conferências GeoVirtual e GeoCalgary e o Diretor Regional do Sul de Alberta, de setembro de 2017 a dezembro de 2020. Leanne também é cantora e compositora que gosta de andar a cavalo e ATVing ao redor de Alberta.

Tem perguntas sobre o monitoramento de paredes de estacas secantes com o ShapeArray? Vamos conversar.

  • 1993

    O início

    Measurand é estabelecida em Fredericton, New Brunswick
  • 1994

    Desenvolvimento de sensores de flexão

    Measurand desenvolve e patenteia sensores de dobra e posição de fibra ótica para os setores médico e automotivo

    Patente dos Estados Unidos 5.321.257

  • 1995

    Agência Espacial Canadense

    Recebe financiamento da CSA para desenvolver tecnologia de sensores que, em última instância, leva à invenção do ShapeTape

    Patente dos Estados Unidos 5.633.494

  • 1999

    Patente sobre sensor de fibra ótica

    Measurand recebe a patente do "Sensor de Flexão e Posicionamento de Fibra Óptica" emitida em 29 de junho de 1999

    Patente canadense 2.073.162

  • 2001

    ShapeTape & ShapeHand estreia

    A Measurand projeta e desenvolve tecnologia inovadora de captura de movimento

    Patente dos EUA 6.127.672, 6.563.107

  • 2002

    Measurand participa do ICPMG

    Primeiro contato com o setor geotécnico na Conferência Internacional sobre Modelagem Física em Geotecnia (ICPMG)
  • 2004

    ShapeArray

    Pedido de patente de projeto enviado sobre um novo produto projetado para atender às necessidades específicas da indústria geotécnica

    Patente dos EUA 6.127.672, 6.563.107

  • 2005-08

    ShapeWrap

    A Measurand lança a tecnologia ShapeWrap de captura de movimento para a indústria cinematográfica e de animação

    Patente dos Estados Unidos 7.296.363

  • 2006

    Instalação de Malibu

    ShapeAccelArray instalado para monitoramento terrestre pela primeira vez em Malibu, CA

    Patente canadense 2.472.421

  • 2007

    ShapeMRI

    Conjunto de instrumentação desenvolvido para captura de movimento em máquinas de Ressonância Magnética (MRI)

    Patente dos Estados Unidos 7.296.363

  • 2011

    SAAScan lançado

    Construído para rápida implantação e uso repetido

    Patente canadense 2.472.421

  • 2014

    SAAX lançado

    Construído para instalação horizontal para serviço pesado

    Aplicação canadense 2.815.199 & 2.815.195

  • 2017

    SAAV lançado

    O único instrumento geotécnico com um método patenteado de instalação cíclica

    Cyclical Sensor Array, aplicação canadense 2.815.199 & 2.911.175