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1. INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO

1.1 Objetivos • Determinar a geometria tridimensional de todas as camadas presentes até a

profundidade que será permanente ou temporariamente afetada pela execução da obra;

• Identificar o material constituinte de cada camada (tipo de solo, consistência ou compacidade, cor);

• Detectar a presença e a posição de lençóis freáticos; • Identificar aspectos e feições que requeiram investigação mais detalhada. • A profundidade a ser atingida pela investigação depende não só do tipo e do porte

da obra, mas também dos solos e lençóis freáticos presentes.

1.2 Principais tipos de sondagens e ensaios “in situ” Trado Poço CPT CPTU PMT DMT Vane SPT SPT-T

Amostra deformada s s n n n n n s s Am. indeformada n s n n n n n n n

Camadas s s i i n n n s s NA s s n s n n n s s

Resistência n n s s s s s i i Pressão neutra n n n s n n n n n

Deformabilidade n n i i s s n i i Permeabilidade n n i i n n n i i

Legenda: s = sim; n = não; i = indireta (correlações).

1.2.1 Sondagem a trado

Perfuração de pequena profundidade executada com trado manual, com retirada de amostras deformadas; NBR 9603.

1.2.2 Poços e valas

Escavação manual sem escoramento, com profundidade limitada pela condição de estabilidade; permite a obtenção de amostras deformadas e indeformadas; NBR 9604.

1.2.3 CPT: “Cone Penetration Test”

Também chamado EPT (Ensaio de Penetração de Cone), “Ensaio de Penetração Estática”, “Diepsondering” ou “Deep Sounding”. Consiste na cravação, a uma velocidade lenta e constante, de uma haste cuja extremidade inferior conduz um penetrômetro.

O penetrômetro consiste de uma ponta cônica e de uma luva. A cravação alternada dos dois dispositivos permite a medição da resistência de ponta (cone) e do atrito lateral local (luva).

Este ensaio não permite a retirada de amostras e deve ser complementado por outro tipo de sondagem, que possibilite a amostragem. O ensaio está normalizado pela NBR 12069.

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Pedraporosa

Haste

Luva

Coneqc

fs

z [m

]

fs [MPa]

qc [MPa]0,0 2,0 4,0 6,0 8,0

0

1

2

3

4

5

6

7

80,0 0,1 0,2 0,3 0,4

Fig. 1: CPT: esquema da cravação de um piezo cone; resultado de um ensaio.

1.2.4 CPTU: “Piezocone”

Ensaio idêntico ao CPT, cujo penetrômetro é dotado de uma ou mais pedras porosas conectadas a um sistema que permite a medição das pressões neutras durante a cravação.

1.2.5 “Vane Test”: Ensaio de Palheta

Crava-se em uma camada de argila uma palheta de quatro lâminas

que, ao ser girada, provoca a ruptura do solo ao longo de uma superfície cilíndrica; a medição do torque permite o cálculo da resistência nãodrenada da argila (cu).

1.2.6 SPT: “Standard Penetration Test”

Um amostrador é cravado por percussão com energia padronizada; a contagem do número de golpes necessários à introdução de um certo comprimento do amostrador fornece um “Índice de Resistência à Penetração”, que pode ser correlacionado com diversas propriedades dos solos (resistência, deformabilidade, permeabilidade). O ensaio permite a extração de amostras e a detecção do nível d’água. Está normalizado pela NBR 6484, e é analisado em detalhes no item 3.

1.2.7 SPT-T: SPT com medição do torque

Ensaio idêntico ao SPT, no qual se faz a medição do torque necessário para provocar uma rotação do amostrador depois de sua cravação. Esse dado adicional pode ser correlacionado com diversas propriedades do solo.

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1.2.8 Outros tipos PMT (Ensaio Pressiométrico): ensaio sofisticado que consiste na expansão de uma bolsa

instalada em uma perfuração do terreno. Permite a obtenção de dados sobre o estado de tensões natural (pressões horizontais e verticais), a resistência e a deformabilidade do solo ensaiado.

DMT (Ensaio Dilatométrico): Crava-se no solo uma lâmina que contém uma membrana; medindo-se a pressão necessária para impor à membrana uma certa dilatação, pode-se obter dados sobre a deformabilidade do solo.

Sondagens rotativas: permitem a perfuração de materiais rochosos. Investigações geofísicas (método sísmico de refração, método sísmico de reflexão,

resistividade elétrica): permitem a identificação da geometria das camadas, mas não de sua composição.

1.3 Sondagens SPT

1.3.1 Equipamento Tripé com roldanas e cordas; Martelo de cravação (65 kgf) e cabeça de cravação; Amostrador padrão (φexterno = 51 mm, φinterno = 35 mm); Trado cavadeira e trado espiral; Tubos de ferro galvanizado: hastes (25 mm) e revestimento do furo (64 mm); Bomba d’água, reservatório, ferramenta de lavagem (bico).

Cravação da haste com amostrador Detalhe da cravação Trado cavadeira Trado espiral

Martelo

Revestimento

Amostrador

Haste

4530150

75

Martelo

Has

te

Fig. 3: Equipamento para sondagem SPT

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1.3.2 Procedimento

1.3.1) Escavação com trado cavadeira até 1,0 m de profundidade. 1.3.2) Instalação do primeiro metro de revestimento, com a “bica” (T) na extremidade

superior. 1.3.3) Ensaio de penetração dinâmica e extração de amostra. 1.3.4) Introdução da composição (amostrador, haste e cabeça de cravação) no furo; o

amostrador fica apoiado no fundo. 1.3.5) Marcação de três segmentos de 15 cm cada na haste da composição. 1.3.6) Marcação 75 cm (altura de queda) na haste-guia do martelo. 1.3.7) Apóia-se o martelo sobre a cabeça de cravação 1.3.8) Cravação do primeiro segmento de 15 cm; anotação do número de golpes. 1.3.9) Cravação do segundo segmento de 15 cm; anotação do número de golpes. 1.3.10) Cravação do último segmento de 15 cm; anotação do número de golpes. 1.3.11) Extração do amostrador. 1.3.12) Abertura do amostrador; recolhimento, identificação e embalagem de amostra. 1.3.13) Prosseguimento da escavação até o próximo metro redondo.

Os passos 3.3.3 e 3.3.4 se repetem alternadamente até o final da sondagem.

1.3.3 Amostragem

Sempre que a perfuração atinge uma nova camada de solo, registra-se no relatório de campo a profundidade e recolhe-se uma amostra da nova camada. A cada metro de profundidade coleta-se uma amostra com o amostrador. Assim, é feita pelo menos uma amostra a cada metro de profundidade (camadas espessas) e no mínimo uma amostragem de cada camada (camadas pouco espessas).

As amostras são recolhidas não só com o amostrador, mas também da ferramenta de escavação (trado) ou da bica (escavação por circulação de água).

As amostras recolhidas são embaladas em frascos plásticos, que recebem etiquetas de identificação e são remetidos ao laboratório da firma. No relatório de campo deve ser feito o registro de cada amostra, com a identificação tátil-visual do solo. No laboratório cada amostra será analisada por um técnico, que fará uma identificação tátil-visual mais acurada.

1.3.4 Revestimento

O primeiro metro da sondagem é sempre revestido, e o topo do tubo de revestimento serve de referência para a medição da profundidade do fundo do furo e para a marcação dos três segmentos de 15 cm na haste da composição.

Se as paredes do furo forem estáveis, não há necessidade de revestimento. Entretanto, ao perceber que o furo se fecha ou que suas paredes desbarrancam, o sondador deverá cravar tubos de revestimento até a profundidade necessária.

1.3.5 Escavação

Até a profundidade do lençol freático, a escavação entre dois ensaios de penetração consecutivos tem que ser feita com o trado cavadeira ou o trado espiral.

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Depois de atingido o lençol freático, a escavação pode ser feita por circulação de água (lavagem). A água é introduzida sob pressão na haste, em cuja extremidade inferior se conecta a ferramenta de lavagem (bico); saindo do bico sob pressão, a água ajuda a desagregar o solo, e, ao ascender pelo espaço entre a haste e as paredes do furo (ou o revestimento), transporta o material escavado para a superfície do terreno. O bico, com o qual se fazem movimentos sucessivos para cima e para baixo e rotacionais, funciona também como trépano. Ao atingir a superfície, a água cai pela bica num reservatório, de onde é novamente bombeada para a haste. O solo escavado se deposita no reservatório.

1.3.6 Lençol freático

Assim que perceba haver atingido o lençol freático, o sondador registra a profundidade no relatório de campo. Novas medições da profundidade do nível d’água são feitas com o pio elétrico logo após o fim da sondagem. Faz-se então o esgotamento do furo e, após um intervalo de pelo menos 12 horas, nova leitura da profundidade do NA.

1.3.7 Relatório de sondagem

O relatório de sondagem pode ser apresentado na forma de perfis individuais (um para cada sondagem) ou como um perfil único, no qual aparecem todas as sondagens (nesse caso, as posições presumíveis das fronteiras entre camadas são interpoladas).

O relatório deve conter informações sobre: • todas as camadas interceptadas, com identificação tátil-visual do solo

constituinte de cada uma; • a posição de todas as fronteiras entre camadas; • a profundidade do NA e data de sua detecção; • valores do índice de resistência à penetração; • a cota do terreno em cada ponto de sondagem em relação a um RN imutável e

facilmente identificável (guia da sarjeta, por exemplo); • emprego de revestimento; • escavação por circulação de água.

1.3.8 Cálculo do Índice de Resistência à Penetração (N)

O Índice de Resistência à Penetração (N) é a soma do número de golpes necessários para a cravação do segundo e do último segmentos de 15 cm do amostrador padrão.

1.3.9 Consistência e compacidade Compacidade de

areias e siltes arenosos Consistência de

argilas e siltes argilosos N Denominação N Denominação ≤ 4 fofa < 2 muito mole 5 a 8 pouco compacta 2 a 5 mole 9 a 18 medianamente compacta 6 a 10 média 19 a 41 compacta 11 a 19 rija > 41 muito compacta >19 dura