ESTRUTURAS DE FUNDAÇÕES E CONTENÇÕES cap 1

8/13/2019 ESTRUTURAS DE FUNDAÇÕES E CONTENÇÕES cap 1

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Estruturas de Fundações Aula 01 – Introdução



DISCIPLINA: FUNDAÇÕES

EMENTA

• Investigações geológico-geotécnicas;• Determinação da capacidade de carga dos solos para fins de

fundações;

• Estimativas de recalques de fundações;

• Fundações rasas e profundas;

• Monitoramento da cravação de estacas;• Proteção de fundações;

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OBJETIVOS

Preparar recursos humanos visando o aprimoramento profissional,desenvolvendo e aperfeiçoando conhecimentos que envolvam a análise e odimensionamento de estruturas de fundação e estruturas de contenção,apresentando os conceitos fundamentais para o projeto de estruturas civis,abordando as normas mais recentes e as novas tecnologias de projeto econstrução.

Projeto Geométrico

Estudos

Projeto Estrutural

Projeto GeotécnicoInsvestigações Geotécnicas

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MÉTODOS DIDÁTICOS

• Aulas expositivas;

• Quadro e pincel;

• Equipamento multimídia;

• Filmes e debates;

• Análise de artigos;• Trabalhos individuais e em grupo;

• Seminários compreendendo pesquisa de campo e bibliográfica;

• Palestras.

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Programa

UNIDIDADE I• Investigações geológico-geotécnicas

• Ensaios de campo: SPT, CPT, CPTU, Dilatômetro, Pressiômetro,Provas de carga

• Determinação da capacidade de carga dos solos para fins defundações

• Fatores que influenciam a capacidade de carga dos solos

• Fórmulas estáticas

• Fórmulas dinâmicas: aplicações da equação da onda

• Determinação de recalques de fundações rasas e profundas

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Programa

UNIDADE II• Classificação das fundações

• Definições

• Fundação Superficial

• Fundação Profunda• Aspectos construtivos

• Aspectos relativos à escolha do tipo de fundação

• Determinação de recalques de fundações rasas e profundas

• Grupos de estacas

• Efeito de grupo• Monitoramento da cravação de estacas

• Proteção de fundações contra ataque de elementos corrosivos presentena água subterrânea e no solo

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Bibliografia Complementar

• Alonso, U.R. Dimensionamento de Fundações Profundas.Edgard Blücher.

• Bowles, J.E. (1986). Foundations Analysis and Design.3rd ed.

McGraw Hill.

• CAPUTO, H. P., 2000. Mecânica dos Solos e suas Aplicações,Livros Técnicos e Científicos, Editora

• Antonio Moliterno, Caderno de Muros de Arrimo Edição 2,Editora Edgard Blucher, Ano 1994

• Scott, R.F (1981). Foundation Analysis, Prentice Hall.

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Agradecimentos

• O material apresentado a seguir apenas foi possível graças ao

apoio dos Professores Élvio Mosci Piancastelli, Ronaldo Azevedo Chaves e José Ernani da Silva Silveira, renomadosprofissionais das Engenharias Estrutural e Geotécnica, queautorizaram a transformação de suas apostilas do formato“Word” para o formato “Power Point”.

• O texto dos slides que seguem foi retirado das apostilas:

- Estruturas de Fundações e Curso de Estruturas de Fundação

- Autoria: Prof.José Ernani da Silva SilveiraProf. Ronaldo Azevedo Chaves

- Publicação: Depto. de Engenharia de Estruturas da EEUFMG.

Thiago B om jard im Porto

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CAPÍTULO IINVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS DO SUBSOLO PARA FUNDAÇÕES

1 - Introdução Importância dos estudos geológicos geotécnicos em uma obra de Engenharia.

As sondagens

Classificação, caracterização e interpretação dos resultados das sondagens

Apresentação dos resultados

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1 – Introdução

• A elaboração de projetos geotécnicos em geral e, de fundações em particular,exige, como um requisito básico e imprescindível , um adequado conhecimentodo subsolo no local da obra.

• Assim, a identificação e classificação das diversas camadas que o compõe, bemcomo, a avaliação de suas propriedades de engenharia, constituem elementossem os quais nenhum projeto poderá ser elaborado de uma forma adequada.

• Este conhecimento básico do subsolo exige investigações que podem ser dediversos tipos, sendo, de longe, as mais empregadas aquelas denominadas

sondagens de simples reconhecimento à percussão e, sondagens mistas.




2 - Sondagens de simples reconhecimento à percussão (NBR6484/2001)

2.1- Equipamento

• O equipamento para execução de uma sondagem de simples reconhecimento àpercussão é a seguir descrito, em seus componentes básicos:

• 2.1.1 - Tripé constituído por tubos de aço e, dispondo de sarilho, roldana e corda desisal, para movimentação das diversas ferramentas e tubos utilizados naperfuração, amostragem e, ensaio SPT ou SPTT.

• 2.1.2 - Tubos de revestimento de aço, com Dext=76,1±5 mm e Dint=68,8±5 mm, com

comprimentos de 1 e/ou 2m conectáveis entre si por meio de luvas rosqueadas.Servem para revestir as paredes do furo executado quando as mesmas não semostrarem estáveis.

• 2.1.3 - Hastes de aço com Dext=33,4±2,5 mm e Dint=24,3±5 mm e peso de 3,2kg/m,de comprimentos de 1 e/ou 2m, retilíneas e acopláveis entre si, por meio de luvasrosqueadas.

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• 2.1.4 - Martelo para cravação dotado de haste guia com 1,2m de comprimento,com massa de 65 kg, e dispondo em sua parte inferior de coxim de madeira dura.Deverá ainda existir na haste guia uma marca visível, distante 75cm da base docoxim.

• 2.1.5 – Cabeça de bater acoplável por rosca à extremidade superior das hastes deperfuração, constituída por tarugo de aço de 83±5mm de diâmetro e 90±5mm dealtura e massa nominal entre 3,5 e 4,5kg.

• 2.1.6 - Amostrador padrão, de aço de diâmetros externo e interno, 50,8±2 mm e34,9±2 mm, possuindo corpo bipartido, bico ou sapata e cabeça, que permitem amontagem do amostrador na posição fechada (corpo bipartido unido), servindocomo elemento de fixação das duas metades do corpo.

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• 2.1.7 - Conjunto moto-bomba para circulação de água durante a perfuração porlavagem.

• 2.1.8 - Reservatório de água.

• 2.1.9 - Trépano ou peça de lavagem constituída por lâmina de aço com extremidadebiselada soldada na ponta de uma haste de perfuração, possuindo duas saídaslaterais para a água injetada pela bomba. Esta lâmina deve apresentar largura queresulte folga de 3 a 5mm em relação ao diâmetro interno do revestimento e adistância entre os orifícios de saída da água e a extremidade biselada, no mínimo20 e máximo 30cm.

• 2.1.10 - Trado concha com 100±10 mm de diâmetro

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• 2.1.11 - Trado helicoidal com diâmetro mínimo de 56 mm e folga em relação aodiâmetro interno do revestimento compreendida entre 5 e 7mm.

• 2.1.12 - Torquímetro com capacidade mínima de 50 kgf x m (recomendável 80 kgf xm ), dotado de ponteiro de arraste que permite o registro do torque máximo.

• 2.1.13 - Disco centralizador consistindo em disco de aço com diâmetro de 3"externo e furo central de 1 1/4" que tem por objetivo manter a composição dashastes da sondagem, centralizada em relação ao revestimento, durante a mediçãodo torque. Na face inferior do disco deve haver um sulco de 4mm de largura, 4mmde profundidade e 2 1/2" de diâmetro para encaixe no revestimento.

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• 2.1.14 - Pino adaptador consistindo em tarugo sextavado de aço, com diâmetro de 11/4" e rosca BSP de 1" em uma de suas extremidades.

• 2.1.15 - Diversas ferramentas e acessórios complementares.

• As figuras 1 a 7 mostram desenhos e fotos do equipamento utilizado.

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FIGURA 1 - O Equipamento de sondagem à percussão





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FIGURA 1 - O Equipamento de sondagem à percussão





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FIGURA 3 - O Trépano ou Peça de Lavagem





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FIGURA 4 - O Martelo de Cravação ou Peso de Bater





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FIGURA 5 - Os Trados





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FIGURA 6- O Conjunto Moto-Bomba






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FIGURA 7 - O Torquímetro





2 - Sondagens de simples reconhecimento à percussão (NBR6484/2001) 2.2 - Execução da sondagem – Procedimentos

2.2.1-Perfuração

• A perfuração é iniciada com o trado cavadeira. até a profundidade de 1m, quando é

então instalado o primeiro segmento do tubo de revestimento.

• No prosseguimento da perfuração utiliza-se o trado helicoidal (perfuração a seco)até que o mesmo se torne inoperante (menos de 50mm após 10 minutos deoperação, ou ocorrência de solo não aderente ao trado) ou até encontrar o níveld'água. Passa-se a seguir para o processo de perfuração por circulação d'água oulavagem, no qual, utilizando-se o trépano ou peça de lavagem, acoplada àextremidade inferior da haste, como ferramenta de escavação, promove-se àremoção do material escavado por meio de injeção, sob pressão, de água nointerior da haste, em processo dito de circulação direta, onde o fluxo de retorno,entre a haste e o revestimento, transporta o solo escavado até à superfície. Estefluxo ascensional retorna ao reservatório d'água através da bica situada no topo dorevestimento.

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• Durante a perfuração, caso as paredes do furo mostrem-se instáveis, procede-se adescida do tubo de revestimento, através de sua cravação utilizando o marteloadequado, até onde se fizer necessário.

• Em sondagens profundas, onde a cravação e posterior remoção do revestimentomostrem-se problemáticas, poderão ser empregadas lamas de estabilização, nolugar do revestimento.

• Durante a perfuração são anotadas as profundidades das transições entre asdiversas camadas, detectadas por exame tátil-visual do material trazido pelo tradodurante a perfuração a seco e, pelo material coletado na bica, quando daperfuração por circulação d'água.

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• Durante a perfuração por lavagem, o nível d'água no interior do furo é sempremantido em cota igual ou superior à do nível d'água do terreno, para impedir orefluxo de material para dentro do furo.

• As figuras 8 e 9 ilustram o acima descrito.

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Trado cavadeira(início do furo)

Revestimento

Trado espiral(após revestir)

FIGURA 8 – Perfuração a seco






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Revestimento

Peça de lavagem(trépano)

Bica (retornoda água)

Água injetada sobpressão pela bomba

FIGURA 9 – Perfuração por circulaçãod’água (lavagem)





2 - Sondagens de simples reconhecimento à percussão (NBR6484/2001) 2.2.2-Amostragem

• Consiste inicialmente na coleta de uma parte representativa do solo escavado pelotrado concha no primeiro metro da perfuração.

• A seguir, na profundidade de 1m e, a cada metro subseqüente, até o término dasondagem, serão colhidas amostras por meio do amostrador padrão

• Todas as amostras, devidamente embaladas em recipientes plásticos, parapreservação de sua umidade, deverão ser perfeitamente identificadas com o

número do furo, número da amostra, profundidade e local da obra e, serãoguardadas para posterior classificação e exame mais detalhado.

• A primeira classificação e descrição é feita pelo próprio sondador que a anota noseu impresso apropriado (folha de campo), juntamente com os demais dadoscoletados durante a sondagem.

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2 - Sondagens de simples reconhecimento à percussão (NBR6484/2001) 2.2.3 - Ensaio de penetração dinâmica – SPT

• O ensaio de penetração dinâmica, SPT, é realizado simultaneamente com aamostragem e, consiste na cravação do amostrador padrão, conectado à extremidadeinferior da haste e, descido até repousar no fundo do furo, em profundidades de 1 em1m a partir de 1m de profundidade. Neste momento o tubo de revestimento deve estar auma distância mínima de 50 cm do fundo do furo.

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Em seguida o martelo padrão é apoiado suavemente sobre a cabeça de bater,previamente conectada na extremidade superior das hastes de perfuração, sendo nelaintroduzida a haste guia do martelo. Eventual penetração do amostrador nestas condições(sem bater), é anotada. Se esta penetração for igual ou superior a 45cm a cravação do

amostrador não será realizada. Caso contrário o ensaio é então prosseguido pelacravação de 45 cm do amostrador, inclusive penetração inicial sem bater, anotando-se onúmero de golpes necessários à cravação de 3 segmentos sucessivos de 15cm cada um,previamente marcados com giz na haste, utilizando-se como referência o topo dorevestimento.A cravação é efetuada pelo martelo padrão de 65kg, caindo em queda livrede uma altura de 75cm, controlada pela marca existente na haste guia.

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• A cravação do amostrador será interrompida antes da penetração dos 45 cm quando:

• -Em qualquer dos 3 segmentos de 15 cm, o número de golpes ultrapassar 30, ou

• -Um total de 50 golpes tiver sido aplicado desde o início do ensaio, ou

• - Não se observar nenhum avanço do amostrador durante 5 golpes sucessivos.

Define-se o índice de resistência à penetração, SPT, de um solo como sendo o número degolpes de um martelo de 65kg, caindo em queda livre de 75cm de altura, necessários àcravação dos últimos 30cm de um amostrador padronizado, após penetração inicial de15cm.

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• Na prática considera-se como SPT a soma do número de golpes obtida nas duasúltimas etapas da cravação, após a penetração não considerada da primeira etapa,mesmo quando estas penetrações não forem de exatos 15 cm, porém não excedendosignificativamente este valor.

• No registro dos resultados de um ensaio de penetração, anotado sob forma de fração, onumerador indica o número de golpes (se P indica zero golpes) e o denominador indicaa penetração ocorrida.

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2 - Sondagens de simples reconhecimento à percussão(NBR6484/2001)

• Os exemplos a seguir ilustram o exposto:

• P/0 ; 2/15 ; 3/15 ; 5/15 corresponde a um SPT de 8

• P/3 ; 2/12 ; 4/15 ; 6/15 corresponde a um SPT de 10

• P/2 ; 4/17 ; 6/11 ; 8/15 não define um SPT. Na prática, entretanto, costuma-se avaliar oSPT pelo valor proporcional obtido de SPT= (30/26) x 14 =16 , ou mesmo por 6+8=14

• P/60 indica um solo muito fraco cujo SPT pode ser assimilado a zero

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• P/18 ; 1/28 indica um solo muito fraco cujo SPT pode ser assimilado a 1

• P/8 ; 1/10 ; 2/15 ; 4/12 não define um SPT. A avaliação proporcional permite avaliarSPT= , podendo-se também adotar 2+4=6

• P/0 ; 15/15 ; 20/15 ; 15/11 não define um SPT,

cuja avaliação proporcional seria dada por SPT= , ou 20+15=35

P/0 ; 30/15 ; 20/8 idem, valor proporcional, SPT= 20=75

P/0 ; 30/13 idem, valor proporcional, SPT=( )x30=69

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7627

30

403526

30

8

30

13

30






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O valor do SPT de um solo depende essencialmente das condições em que foi obtido. Suavariação é condicionada por diversos fatores como a seguir relacionados:

a) Fatores ligados ao equipamento:

- Forma, dimensões e estado de conservação do amostrador

- Peso e estado de conservação das hastes

- Peso de bater com massa diferente da padrão

- Natureza da superfície de impacto inadequada (inexistência ou deficiente estado deconservação do coxim de madeira dura)

- Diâmetro do tubo de revestimento inferior ao requerido

- Diâmetro do trado helicoidal ou do trépano insuficientes- Bomba d'água com inadequada vazão e ou pressão

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Í






b) Fatores ligados à execução:

- Variação da energia do golpe em função de variação na altura de queda do martelo e oupresença de atritos no cabo de sustentação do mesmo

- Incorreções no processo de perfuração, resultando em furo não suficientemente alargadopara livre passagem do amostrador

- Perfuração com nível d'água dentro do furo abaixo do NA

- Má limpeza do furo antes da descida do amostrador

- Presença de pedregulhos no interior da escavação

- Excesso de lavagem para cravação do revestimento

- Erro na contagem do número de golpes

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Í






• Tendo em vista a importância da correta determinação do SPT, pois o mesmo, namaioria das vezes, é a única avaliação disponível da resistência dos solos, conclui-se daimportância que as sondagens sejam executadas por empresas bem conceituadas nomercado, que exerçam rígidos controles sobre seus equipamentos e processos e que

possuam sondadores qualificados.

• Inexoravelmente a manutenção de tais requisitos implica em preços algo superioresàqueles ofertados por empresas que não cumprem os mesmos.

• Sendo as sondagens um produto de preço desprezível quando comparado ao da obra,

enfatiza-se as desvantagens e, mesmo riscos que se acham envolvidos na escolha doexecutor de sondagens, com base somente nos preços ofertados, sem garantia daqualidade do serviço

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Í






A adesão pode ser calculada a partir da equação proposta por Ranzini(1994):

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032,041,0

10

h

T f s

T = torque medido (máximo ou residual) em kgf . mh = penetração do amostrador em cm.

s f = adesão máxima ou residual em t/m2

Í






• Denomina-se Índice de Torque (TR) a relação entre TMAX (em kgf . m) e o SPT.

• Para os solos da Bacia Sedimentar Terciária de São Paulo (BSTSP) determinou-se queTR @ 1,2.

• Para os solos residuais de São Paulo Décourt e Quaresma Filho(1994) sugerem que TR@ 2

• Para os solos residuais de Belo Horizonte temos observado TR @ 1,9

• As observações têm indicado que quanto mais estruturado for o solo maior será o valorde TR, sendo o torque muitíssimo menos susceptível de sofrer influencia destaestrutura.

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CAPÍTULO I






• O SPT sim é que varia muito com a estrutura do solo (cresce em solos maisestruturados), o que explica a sua grande heterogeneidade nos solos residuais, fazendocom que duas sondagens executadas uma ao lado da outra, muitas vezes mostrem

valores de SPT muito diferentes.

• A grande vantagem do torque esta em mostrar-se muito mais homogêneo, o que levoumesmo a Décourt (1991b) a propor que se definisse N(SPT)equivalente como sendo o valorde TMAX (kgf x m) dividido por 1,2.

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CAPÍTULO I






• Uma outra vantagem do torque sobre o SPT é que o mesmo sofre pouca influência dapresença de pedregulhos no solo, o que não acontece com o SPT, que pode mostrar-sefalsamente aumentado várias vezes, não porque a camada tenha maior compacidade,

mas sim devido à presença de pedregulhos com dimensões da ordem de grandeza dobico do amostrador, interferindo na medida do número de golpes.

• Tudo tem indicado que a crescente utilização do SPTT, venha a propiciar bases maisprecisas e seguras para a estimativa da resistência dos solos e, conseqüentemente paraa engenharia de fundações.

• A figura 10 ilustra os procedimentos acima descritos e referentes aos ensaios SPT eSPTT

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CAPÍTULO I






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Tor uimetro

Pino deencaixe

3 intervalosde 15cm

Alturaqueda =75 cm

Haste adronizada

Amostradoradronizado

Peso de bater(65k f)

Haste uia

Cabeça de

bbater

FIGURA 10 – Ensaios SPT e SPTT

CAPÍTULO I






2.3 - Apresentação dos resultados

Os resultados das sondagens são apresentados em relatórios contendo:

• 2.3.1 - Planta de locação

• Compreende desenho, em planta, contendo as posições dos diversos furosexecutados, devidamente amarrados, tanto horizontal como verticalmente, areferencias notáveis e não facilmente removíveis. Em zonas urbanas taisreferencias são em geral tomadas nos limites do terreno (divisas e alinhamentosdas ruas), sendo a referencia de nível (RN) adotada em um ponto do passeio.

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CAPÍTULO I






2.3.1 - Planta de locação

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CAPÍTULO I







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CAPÍTULO I





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CAPÍTULO I







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CAPÍTULO I






2.3.2 - Perfis individuais dos furos executados

Compreendem os perfis do subsolo observados nos locais das sondagens realizadas,contendo, no mínimo:

- Identificação da obra

- Número do furo- Cota da boca do furo na data da execução referida ao RN adotado

- Posição (profundidade de ocorrência) das diversas camadas constituintes do subsoloaté a profundidade de paralisação da sondagem.

- Classificação tátil-visual dos solos constituintes das camadas

- Posição e identificação (número) das amostras coletadas

- Convenção gráfica dos diversos solos constituintes das camadas.- Resultados dos ensaios SPT e indicação do valor do SPT de cada camada, quandodefinido.

- Resultados dos ensaios de torque quando realizados.(Às vezes, ao invés dos torquessão mostrados os valores das adesões calculadas pela fórmula constante do item 2.2.4)

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CAPÍTULO I






- Gráfico de variação do SPT com a profundidade.

- Posição do NA e data da medição ( se não observado dentro dos limites sondados talfato é realçado)

- Diversas informações de interesse como: datas de início e término do furo, profundidade

máxima alcançada, ocorrência de material impenetrável, resultados do ensaio de lavagempor tempo (vide item 2.4.1 a seguir), profundidade revestida, profundidade de início daperfuração por lavagem, escala do desenho, etc.

As figuras 11 e 12 mostram resultados de sondagem contendo os dados acima descritos.

Uma observação importante é a que algumas empresas, ao invés de apresentarem osresultados do ensaio de penetração, conforme dados obtidos no campo, já os apresentammanipulados, isto é, somados os golpes para cravação dos 30 cm iniciais do amostrador(I) e para os 30 cm finais (F), sendo que estes últimos correspondem ao SPT.

Este critério de apresentação não nos parece muito adequado pois conduz a valoresdúbios no caso em que o SPT não se mostra definido. (Penetrações parciais doamostrador diferentes de 15cm e ou penetração total diferente de 45 cm) .

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CAPÍTULO I






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FIGURA 11 -Planta de locação de sondagens

CAPÍTULO I






54FIGURA 12 - Perfil individual de uma sondagem

CAPÍTULO I






2.4 - Paralisação das sondagens

A paralisação de uma sondagem ocorre por um dos seguintes motivos:

2.4.1- Ocorre material não perfurável pelas ferramentas e processo empregados

Os seguintes critérios são adotados para caracterização dos limites máximos dasferramentas:

Amostrador: 5 golpes sem nenhuma penetração ou 50 golpes independentemente dapenetração conseguida, ou 30 golpes para 15 cm de penetração.

Trépano ou peça de lavagem: pelo denominado ensaio de lavagem por tempo queconsiste em medir, em 3 intervalos sucessivos de 10 minutos cada um, as penetraçõesdo trépano, durante a perfuração por lavagem. O material será dito impenetrável àperfuração quando as penetrações medidas no ensaio mostrarem-se inferiores a 5cmpor 10 minutos, ou, quando após a realização de 4 ensaios consecutivos não se atingira profundidade de realização do próximo ensaio penetrométrico.

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CAPÍTULO I






A paralisação de um furo por impenetrabilidade é, pois, sempre definida pelo ensaio delavagem por tempo.

Ocorrida a paralisação, sem que tenha sido atingida profundidade adequada àresolução do problema em questão, até 4 deslocamentos ao redor do furo impenetrável,em posições diametralmente opostas deverão ser tentados, no intuito de ultrapassar oobstáculo. Caso negativo é recomendada a execução de sondagem rotativa ou mista,conforme item 3 a seguir, para que a investigação atinja o limite julgado satisfatório,tendo em vista o problema envolvido.

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CAPÍTULO I






2.4.2 - É atingida profundidade julgada satisfatória aos fins a que se destina asondagem.

Neste caso, se critérios particulares de paralisação, ditados pela finalidade a que se

destinam os resultados das sondagens foram obtidos, o furo é dado por concluído.Na falta de critérios particulares específicos os seguintes são indicados, denominando-se índice de penetração o número total de golpes aplicado, relacionado à penetraçãototal do amostrador:

- Ocorrência em 3 penetrações sucessivas de índices de penetração iguais ou

superiores a 30 golpes para os 15cm iniciais de penetração.- Ocorrência em 4 penetrações sucessivas de índices de penetração iguais ousuperiores a 50 golpes para os 30 cm iniciais de penetração

- Ocorrência em 5 penetrações sucessivas de índices de penetração iguais ousuperiores a 50 golpes para os 45 cm de penetração.

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CAPÍTULO I






2.5 - Número de furos

A Norma Brasileira NBR 8036 (1983) fornece algumas indicações sobre o número mínimo a seradotado, as quais se encontram a seguir resumidas:

2.5.1 - Um furo para cada 200m2

, ou fração, de área construída em projeção horizontal (planta) daconstrução, para áreas de até 1200 m2.

2.5.2 - Um furo adicional para cada 400 m2, ou fração, que exceder a 1200m2, para áreas entre 1200 e2400m2.

2.5.3 - Para áreas maiores que 2400m2 a fixação deverá ser feita a critério do projetista da obra

2.5.4 - Não se aconselha a realização de um único furo, pois, não permite a obtenção de uma secçãodo subsolo. Mesmo dois furos, por estarem alinhados e não definirem adequadamente, eventuais

inclinações das camadas constituintes do subsolo, devem ser evitados. Assim o número mínimorecomendado é de 3 furos, não alinhados.

A NBR 8036 indica que o número mínimo de furos, em qualquer circunstância, deve ser 2 (dois) paraáreas de projeção da edificação de até 200m2 e, 3 (três) para áreas entre 200 e 400 m2, neste caso,não alinhados.

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CAPÍTULO I






2.5.5 - A máxima distancia entre furos deve se situar entre aproximadamente 25 a 30m,tolerando-se até 100m nos casos de sondagens preliminares, como para os estudos deviabilidade ou, escolha de local. Nestes casos a disposição em planta das edificações nãoesta ainda definida.

Cabe ainda realçar que estas indicações devem ser encaradas como mínimo recomendado,lembrando-se sempre que quanto mais detalhado for o conhecimento do subsolo, melhoresserão as chances de que o projeto das fundações seja mais econômico. A maior parte dasvezes o pouco conhecimento do subsolo condiciona que as fundações sejam superdimensionadas, acarretando gastos muito maiores que os correspondentes à execução deinvestigações mais detalhadas.

2.6 - Locação dos furos

O princípio básico que norteia a locação dos furos de sondagem é o de que se deve evitar aomáximo a extrapolação dos dados do subsolo, obtidos numa secção traçada a partir de 2 oumais furos. Desta forma a locação deve prever os furos sempre envolvendo a área construída,com furos centrais somente locados quando a distância entre dois furos periféricos,diametralmente opostos exceder à máxima recomendada (25 a 30m). Neste caso os furoscentrais poderão ser previstos em pontos notáveis como pilares mais carregados, etc.

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CAPÍTULO I





3 - Sondagens rotativas e mistas

A sondagem rotativa emprega equipamentos e processos que se mostram capazes deperfurar materiais impenetráveis para as sondagens à percussão, tais como rochas, pedras(matacões) ou outros obstáculos encontrados no subsolo, inclusive concreto.

São executadas por meio de equipamentos (sondas rotativas), ferramentas e processos aseguir apresentados

3.1 – Equipamentos

3.1.1 - Sonda rotativa

Compreende uma máquina montada sobre chassis de aço apoiado em "esquis" para

locomoção, dispondo de motor, em geral diesel, acoplado a transmissão em geral formada porembreagem e caixa de marchas, que aciona um cabeçote (fuso) composto por engrenagenstipo coroa e pinhão que transformam o movimento de rotação de um eixo horizontal nummovimento de rotação de uma haste vertical que atravessa o referido cabeçote. Existe aindaneste cabeçote, um sistema hidráulico que através de pistões permite a movimentação dahaste na direção vertical, para cima ou para baixo.

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CAPÍTULO I






3.1.2 - Haste de perfuração

São hastes cilíndricas de aço, de paredes grossas, disponíveis em diversos diâmetros ecomprimentos e emendáveis entre si por roscas macho e fêmea.

3.1.3 - Revestimento

É composto por tubos de aço, de paredes grossas, disponíveis em diversos diâmetros ecomprimentos e emendáveis entre si por roscas macho e fêmea. Servem para sustentar asparedes do furo, sendo mais usualmente empregados nos seguintes diâmetros (a primeiraletra indica o diâmetro e a segunda o tipo de rosca utilizado)

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DESIGNAÇÃO DIÂMETRO (mm) BW / BX 73,0 NW / NX 88,9 HW / HX 114,3

CAPÍTULO I






3.1.4 - Barriletes

São amostradores de aço, cilíndricos, que conectados na extremidade inferior das hastesservem para coletar as amostras (testemunhos) do material perfurado.

Podem ser de dois tipos:

- Parede simples: são aqueles nos quais o testemunho fica em contacto direto com a paredeexterna do barrilete, que gira quando da perfuração e a água de limpeza e refrigeração passaentre a amostra e a parede.

- Duplo giratório: são os que dispõe de tubo interno não giratório, preso ao amostrador porrolamento, permitindo que o testemunho fique protegido da rotação da parede externa, bemcomo da água de perfuração.

3.1.5 - Coroas

São ferramentas de corte que vão conectadas à extremidade inferior dos barriletes e quedispõe de superfície revestida por material de grande dureza (widia ou diamante) capaz decortar o material perfurado por abrasão.

62

CAPÍTULO I






3.1.6 - Alargadores ou calibradores

São peças em formato de luva cilíndrica, dispondo de sua superfície lateral externa revestidapor diamantes e, que vão intercaladas entre o barrilete e a coroa e servem para calibrar odiâmetro do furo executado.

3.1.7 - Caixa de mola e mola

Constituem conjunto de peças tronco-cônicas que retêm o testemunho no interior do barrilete.

3.1.8 - Sapatas

São ferramentas de corte similares às coroas, utilizadas na extremidade inferior dos

revestimentos para permitir o corte complementar da rocha, já previamente perfurada pelobarrilete, durante o seu avanço. Podem ser também de widia ou diamante

63

CAPÍTULO I




C U OINVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS DO SUBSOLO PARA FUNDAÇÕES


3.1.9 - Conjunto moto-bomba

Compreende uma bomba de elevada capacidade de vazão e pressão, em geral de pistão emovimentada por motor diesel, responsável pela injeção, através das hastes, da águarequerida para remoção dos resíduos da perfuração, bem como refrigeração da coroa.

3.1.10 - Tripé

Formado por tubos de aço sustenta em seu topo polia através da qual cabo de aço acionadopor guincho existente na sonda, permite a manipulação das ferramentas de perfuração

As figuras 13 a 21 a seguir mostram detalhes do equipamento descrito.

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CAPÍTULO I




INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS DO SUBSOLO PARA FUNDAÇÕES


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FIGURA 13 – O Equipamento de sondagem rotativa

CAPÍTULO I






66FIGURA 14 – Foto de uma sonda rotativa

CAPÍTULO I






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FIGURA 15 - Foto de uma sonda rotativa com o fuso inclinado para perfuração de tirantes

CAPÍTULO I






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FIGURA 16 – Barrilete simples

CAPÍTULO I






69

FIGURA 17 –

Barrilete duplo giratório

CAPÍTULO I






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FIGURA 18 - Coroa diamantada

CAPÍTULO I






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FIGURA 19 - Coroa de widia

CAPÍTULO I






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FIGURA 20 - Calibrador ou Alargador

CAPÍTULO IÕ É Õ






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FIGURA 21 - Calibrador, caixa de mola, mola e coroa

CAPÍTULO IÕ É Õ






3.2 - Execução da sondagem - Procedimentos

A execução da sondagem rotativa consiste na perfuração do material através da realização demanobras consecutivas, nas quais a composição de perfuração formada pelas hastes ebarrilete, conectado à sua extremidade inferior, é girada pela sonda, ao mesmo tempo em queé empurrada ( pull down ) na direção e sentido do furo. Por abrasão, a coroa vai assim cortando

o material, sendo durante todo o processo, mantida a circulação de água injetada pela bomba,que tem como função a remoção dos resíduos oriundos do corte, bem como a refrigeração dosistema.

O comprimento máximo de cada manobra é limitado pelo comprimento do barrilete, que é emgeral, de 1,5 a 3,0 m.

Ao fim de cada manobra o barrilete é alçado do furo e a amostra obtida no seu interior(testemunho), é retirada e colocada em caixas especiais com separação e, obedecendo aordem de avanço da perfuração.

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CAPÍTULO IÕ É Õ






No boletim de campo da sondagem são anotadas as profundidades de início e término dasmanobras e o comprimento dos testemunhos recuperados, medidos na caixa após suaarrumação cuidadosa.

A figura 22 mostra foto de uma caixa de testemunhos.

Constam ainda do boletim de sondagem as demais informações pertinentes, tais como localda obra, número do furo, diâmetros de revestimentos utilizados, número de fragmentos decada amostra, descrição do material perfurado e nível d'água.

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CAPÍTULO IÕ É Õ






3.2.1 - Percentagem de recuperação

Define-se a percentagem de recuperação de uma amostra como sendo a relação percentualentre seu comprimento medido, após arrumação na caixa, e o comprimento da manobrarealizada.

Este índice foi originariamente criado objetivando avaliar a qualidade da rocha. Assimelevadas percentagens de recuperação denotariam rochas sãs ou quase sãs, não fraturadasou pouco fraturadas, enquanto que baixos valores indicariam material extremamente alteradoou decomposto, extremamente fraturado ou em fragmentos.

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CAPÍTULO IS G ÇÕ S G O ÉC C S O S SO O ÇÕ S






77

FIGURA 22 - Foto de uma caixa de testemunhos







3.2.2 - Rock Quality Designation (RQD)

Com o desenvolvimento dos barriletes, principalmente após a introdução dosbarriletes duplos giratórios, onde o testemunho fica totalmente protegido no interior

da camisa interna e, assim não sujeito à ação destrutiva causada pelo giro dacamisa externa, nem em contacto direto com a água de perfuração (no barriletesimples tais fatos ocorrem), altas percentagens de recuperação podem ser obtidasem rochas de baixa qualidade e, mesmo em solos. Isto veio a tornar a percentagemde recuperação um índice, às vezes não adequado, para designar a qualidade darocha. Foi então criado o índice denominado RQD (abreviação de Rock Quality

Designation) que é definido como a percentagem de recuperação obtida quando seeliminam da amostra as porções de solo e os fragmentos de rocha menores que10cm.

A figura 23 ilustra tais conceitos.

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3.3 - Apresentação dos resultados

A apresentação dos resultados é feita em perfis análogos aos de sondagens à percussão,onde além dos dados referentes à identificação do local, número do furo, data de execução,cota da boca quando da execução, posição do nível d'água, são também mostradas as

posições (profundidades) das diversas manobras, a classificação do material perfurado, onúmero de fragmentos de cada amostra, sua percentagem de recuperação e seu RQD.

A classificação do material é, em geral, feita segundo os critérios de sua classificaçãolitológica que se baseia na gênese da formação geológica incluindo tipo da rocha ou solo,mineralogia, textura, cor, estado de alteração e grau de fraturamento.

O estado de alteração é bastante subjetivo por expressar a opinão pessoal do classificador,mas, em geral, obedece aos seguintes critérios

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DISCIPLINA: FUNDAÇÕES 80

FIGURA 23 - Percentagem de recuperação e RQD







Extremamente alterado ou decomposto

O material encontra-se homogeneamente decomposto, podendo, entretanto contercaracterísticas da rocha original tais como xistosidade, planos de fraturamento,diaclasamento, etc. Constitui o que normalmente chamamos solo em engenharia

Muito alteradoO material apresenta-se predominantemente como o acima descrito, mas contém porções derocha menos alterada.

Medianamente alterado

O material é predominantemente pouco alterado ou são, mas contém trechos ou porçõesextremamente alterados.

Pouco alterado

A rocha é predominantemente sã mas apresenta descoloração geral, ou, de alguns minerais.

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São ou quase são

A rocha não apresenta nenhum vestígio de ter sofrido alterações físicas ou químicas dos seusminerais.

O grau de fraturamento é, em geral, expresso pelo número de fragmentos por metro, obtidodividindo-se o número de fragmentos obtidos em uma amostra pelo comprimento em metrosdesta amostra. O critério de denominação obedece ao exposto na tabela a seguir:

82

Grau de fraturamento Número de fraturas por metro

Ocasionalmente fraturado 1

Pouco fraturado 2 a 5

Medianamente fraturado 6 a 10Muito fraturado 11 a 20

Extremamente fraturado >20

Em fragmentos Pedaços de diversos tamanhos caoticamente dispersos

TABELA 2 - Grau de fraturamento







3.4 - Sondagens mistas

A sondagem mista é aquela realizada com a sonda rotativa, executando-se, nos trechos emsolo, a amostragem com o amostrador padrão de percussão e o ensaio SPT e, nos trechosem rocha, ou material impenetrável, emprega-se os processos de perfuração e amostragem

próprios das sondagens rotativas. O diâmetro mínimo do furo deverá ser BW ou BX para queo amostrador de percussão possa ser utilizado.

A figura 24 mostra perfil de apresentação de sondagem mista.

83



DISCIPLINA: FUNDAÇÕES 84

FIGURA 24 –

Perfil de uma sondagem mista





(Boletim de Sondagem)

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4 - Estimativa dos parâmetros dos solos com base no SPT

4.1 – Introdução

O dimensionamento de fundações exige, muitas vezes, o conhecimento de parâmetros dossolos não diretamente determinados através das sondagens.

Entretanto, correlações entre estes parâmetros e valores de SPT e SPTT medidos emsondagens, têm sido obtidas, permitindo que estimativas razoavelmente confiáveis sejamfeitas.

Estas estimativas, embora representando valores aproximados, em geral, a favor dasegurança, constituem a base para a grande maioria dos dimensionamentos de fundações

executados na prática da engenharia.

86







Assim, seu conhecimento é de fundamental importância e a seguir apresentam-se asprincipais correlações empregadas, tomando-se como base os valores do SPT.

Ressalta-se aqui a importância que decorre da correta medição do SPT para que estascorrelações possam ser utilizadas com segurança.

4.2 – Peso específicoO peso específico de um solo (g) varia com sua compacidade ou consistência, podendo-setomar como estimativa os valores a seguir apresentados:

87

SOLOS ARENOSOS (AREIAS E SILTES ARENOSOS)SPT 0 a 4 5 a 8 9 a 18 19 a 40 >40

COMPACIDADE Fofo Pouco

compacto

Medianamente

compacto

Compacto Muito

compacto (t/m3) 1,60 1,80 1,90 2,00 2,10

SOLOS ARGILOSOS (ARGILAS E SILTES ARGILOSOS)SPT 0 a 2 3 a 5 6 a 10 11 a 19 >19

CONSISTÊNCIA Muito mole Mole Medio Rijo Duro (t/m3) 1,30 1,50 1,70 1,90 2,00







4.3 – Parâmetros de resistência

Estes parâmetros, necessários às análises da carga de ruptura (capacidade de carga) dasfundações são estimáveis através do SPT, somente para a resistência rápida ou nãodrenada dos solos argilosos (coesão), ou da resistência lenta ou drenada dos solos

arenosos (ângulo de atrito interno).

Assim, as análises procedidas empregando os parâmetros de resistência estimados pelo SPTe, a seguir indicados, levam em conta as condições acima mencionadas, que em geral, são asque conduzem aos resultados considerados mais adequados para a grande maioria dassituações práticas.

Eventualmente, se necessária análise com condição diferente, a resistência do solo deveráser determinada através de ensaio laboratorial específico, ou, preferencialmente ensaio “in

situ”.

88







SOLOS ARGILOSOS (argilas e siltes argilosos):

SOLOS ARENOSOS (areias e siltes arenosos) :

N = valor do SPT

89

0

)(2

m

t N c

)(º2015

0

2

1

N

c







4.4 – Parâmetros de compressibilidade

Os parâmetros de compressibilidade necessários às análises de deformações (recalques) dasfundações podem também ser estimados através do SPT.

O cálculo do recalque total da fundação é procedido através do módulo de deformabilidade(módulo de elasticidade) do solo, obtido na condição lenta ou drenada e para tensões muitoaquém do valor de ruptura (capacidade de carga), resultantes da divisão da tensão de rupturapor um coeficiente de segurança não inferior a 2, sendo ainda necessário o conhecimento domódulo de Poisson.

A seguir são mostrados os valores que podem ser obtidos para tais parâmetros:

90







4.4.1 – Módulo de deformabilidade ou elasticidade (E) expresso em t/m2

Areia com pedregulhos 330N

Areia 270N

Areia siltosa 210N Areia argilosa 165N

Silte arenoso 225N

Silte 175N

Silte argiloso 125N

Argila arenosa 210N

Argila siltosa 100NN = valor do SPT

91







4.4.2 – Módulo de Poisson

Areia pouco compacta 0,2

Areia medianamente compacta 0,3

Areia compacta 0,4

Silte 0,3 a 0,5 Argila saturada 0,4 a 0,5

Argila não saturada 0,1 a 0,3

92






5 - Resumo

93






5 – Resumo

- A adesão pode ser calculada a partir da equação proposta por Ranzini(1994):

94

032,041,010

h

T f s

T = torque medido (máximo ou residual) em kgf . mh = penetração do amostrador em cm.

s f = adesão máxima ou residual em t/m2





5 – Resumo

Estimativa do parâmetro de resistência do solo, com base no SPT

SOLOS ARGILOSOS (argilas e siltes argilosos):

SOLOS ARENOSOS (areias e siltes arenosos) :

N = valor do SPT

0

)(2

mt N c

)(º2015

0

2

1

N

c

ESTRUTURAS DE FUNDAÇÕES E CONTENÇÕES cap 1

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