sondagem spt

CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO

Fundamentos - Interpretação Aplicações Práticas

ABPv - Maio / 2002

ABPv AAsssseessssoorriiaa ddee EEnnggeennhhaarriiaa

CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP

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ÍNDICE

Página 1 - Importância dos estudos geotécnicos em uma obra de engenharia 04 2 - As sondagens 07 3 - Síntese do histórico da sondagem à percussão e do índice de resistência a

penetração 11 4 - Planejamento das sondagens 14 5 - Sondagem à percussão de simples reconhecimento 18 6 - Ensaio SPT-T-Medição de torque em sondagem de simples reconhecimento 24 7 - Amostradores especiais para coleta de amostras indeformadas em solos 27

argilosos e em solos arenosos 8 - Qualidade das amostras indeformadas, ensaios "in situ" e de laboratório 31 9 - Classificação, caracterização e interpretação dos resultados das sondagens 33 10 - Apresentação dos resultados das sondagens 38 11 - Relevância da interface do programa de sondagens e projeto de fundação 40 12 – Bibliografia 47 ANEXO 49 APÊNDICE 68


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OBJETIVO

O curso tem por objetivo fornecer conhecimentos

sobre a norma de sondagem, os equipamentos, o método

de execução e a interpretação dos resultados obtidos pela

execução de sondagem à percussão para fins de

engenharia.


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1 - IMPORTÂNCIA DOS ESTUDOS GEOTÉCNICOS EM UMA OBRA DE

ENGENHARIA


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1 - IMPORTÂNCIA DOS ESTUDOS GEOTÉCNICOS EM UMA OBRA DE

ENGENHARIA:

Como será visto, as sondagens são investigações do subsolo ou do subleito (em estradas) que, como a Topografia, precedem o desenvolvimento de qualquer projeto e podem ser necessárias no transcorrer da obra, ou posteriormente a ela.

Ainda como será visto, estas investigações podem ser executadas por diversos processos. Destes processos o nosso curso se prende, exclusivamente, ao processo mais freqüente nas obras de construção civil - Sondagem à Percussão - como é chamada correntemente.

São aplicadas necessariamente em: 1 - Projetos de prédios e residências de um pavimento; 2 - Projetos de estradas; 3 - Projetos de barragens; 4 - Projetos de fundações de diversas naturezas; 5 - Projetos portuários.

A topografia, como sabemos, estabelece os limites e a conformação das áreas, as

cotas e as orientações geográficas. Conforme será visto, a prospecção do solo permite conhecer:

! O tipo de terreno (rochoso, arenoso, argiloso, etc); ! As camadas constituintes do solo; ! A resistência destas camadas; ! O nível do lençol freático.

O conhecimento destas características permitirá definir o tipo de fundação e a cota

de implantação da mesma. Em projetos de estradas, a investigação destas características é tão importante, que

pode determinar um traçado mais longo pela análise custo/benefício. Assim, é preciso lembrar, ainda, que o custo de uma obra poderá ser efetivamente

minimizado, se bem programado e bem estudada a prospecção do terreno. O que se diz para a construção civil se pode dizer para a exploração de jazidas

minerais e outras obras que envolvam conhecimento do terreno. Ainda, como será visto, as prospecções podem ser efetuadas por diversos

processos e, dentre os existentes, é importante a escolha levando-se em conta: o tempo de realização, a precisão das respostas e os custos.

Outro fato que não pode ser esquecido: para se obter uma resposta confiável, nunca ser executada uma única prospecção, a não ser em situações particulares, como aquela de implantação de torres de telefonia ou de energia elétrica.

Os métodos tradicionais de prospecção serão apresentados em nosso curso, com destaque para as sondagens a percussão.

Gostaria de enfatizar o que venho pregando ultimamente em engenharia: Em sondagens, fundações e estruturas importa mais a qualidade que os custos.


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São de difícil recuperação os insucessos nestas fases. Os profissionais (engenheiros, arquitetos, geólogos e outros) se prendem

basicamente a uma das três funções: ! Projetistas; ! Construtores; ! Gerenciadores.

As sondagens são fundamentais para os projetistas de fundações, entretanto os

construtores, frequüentemente, levando em conta as informações de sondagem, por ocasião da obra, se vêem na necessidade de solicitar reformulação do projeto. Os gerenciadores fazem parte da discussão desta situação.

Nesta situação três informações são importantes: As cotas de bocas de furo, o RN e o N.A, e a natureza do subsolo. Aconteceu na construção da sede da A.B.O (Associação Brasileira de Odontologia),

onde o N.A apontado pela sondagem se apresentou acima do indicado. Outra situação, estacas cravadas com comprimento previsto na sondagem, que

ultrapassaram o comprimento projetado, porque não foi levado em conta o R.N. indicado na sondagem.

Outra situação: além do pequeno número de sondagens indicado, também não foram considerados os deslocamentos executados na sondagem. A surpresa se apresentou na execução das fundações, pois, apesar do perfil dos furos apresentar um solo contínuo até a nega, certas áreas apresentaram blocos de concreto, ou matacões.

A complementação das sondagens à percussão pode ser feita com: sondagens rotativas, sondagem por eletroresistividade ou sondagem por sísmica de refração.


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2 - AS SONDAGENS


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2 - AS SONDAGENS

As sondagens são procedimentos de engenharia que têm por escopo a obtenção de informações de subsuperfície de uma área na terra, ou na água.

As modalidades atualmente mais empregadas no Brasil são mostradas no quadro abaixo:

Tipo de sondagem Sigla Método Processo Poço de inspeção PI direto mecânico Trincheira TR " " A Trado ST " " A Percussão SP " " Rotativa SR " " Mista SM " " Sísmica de refração rasa SS indireto geofísico Eletroresistividade SE " "

O objetivo principal do curso é tratar principalmente das sondagens mecânicas,

destacando a sondagem à percussão. 2.1 - OBJETIVOS DAS SONDAGENS: Os objetivos mais freqüentes são: Determinação do perfil do terreno por meio de identificação dos solos e/ou rochas que formam as camadas ou estratos na subsuperfície (PI, TR, ST, SP, SR, SM, SS, SE);

! ! Determinação da resistência das camadas, à cravação de um barrilete padrão,

nos solos (SP, SM); ! Determinação do nível d’água (PI, ST, SP, SR, SM, SE); ! Determinação da cota de ocorrência do embasamento rochoso, tipo e grau de

sanidade da rocha (SP, SM, SS, SE); ! Existência de matacões nas camadas de solos (ST, SP, SM, SS, SE); ! Cubagem de jazidas de solos e rochas (PI, ST, SR, SM, SS, SE); ! Coleta de amostras (PI, TR, ST, SP, SR, SM).

2.2 - AS DIVERSAS SONDAGENS: 2.2.1 � Poços de Inspeção:

Os poços de inspeção são executados em terrenos que permitam a sua escavação, sem escoramento, atingindo usualmente até 2,00m a 3,00m de profundidade.


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Têm como objetivo o conhecimento do perfil do terreno, grau de compactação das camadas e coletas de amostras deformadas e indeformadas. 2.2.2 � Trincheiras:

São valas longas com profundidade máxima de 2 metros, para uma investigação linear das primeiras camadas do terreno, em situações específicas. 2.2.3 � A trado:

As sondagens a trado são efetuadas com uma ferramenta chamada trado concha, com diâmetro de 75mm, 100mm e 150mm, podendo ser usados outros diâmetros. Outro tipo de trado usual é o helicoidal.

Estas sondagens são executadas em solos argilosos ou arenosos até atingir uma profundidade que é limitada pelo nível d’água ou natureza do terreno.

São utilizadas para coletas de amostras deformadas, identificação do perfil do terreno, determinação do N.A, como ferramenta auxiliar de outros tipos de sondagem e para a execução de furos em ensaios especiais, como permeabilidade e palheta (vane-test). 2.2.4 � Sondagem à Percussão:

Estas sondagens são as mais freqüentes na engenharia e usualmente executadas para:

! Perfil geológico das camadas do subsolo; ! Determinação da capacidade de carga das diferentes camadas do subsolo; ! Coleta de amostras das diversas camadas; ! Determinação do nível do lençol freático; ! Determinação da compacidade ou consistência das camadas do subsolo em

solos arenosos ou argilosos, respectivamente, e também para a determinação de eventuais linhas de ruptura que possam ocorrer em subsuperfície.

2.2.5 � Sondagens Rotativas

Estas sondagens são as mais freqüentes na engenharia e usualmente executadas para:

! A profundidade em que se encontra o embasamento rochoso; ! O tipo ou os tipos de rocha e seu estado de sanidade e fraturas; ! Para indicar a presença de matacões diferenciando-os do embasamento

rochoso; ! Para implantação de uma fundação ou de tirantes; ! Para obtenção de poços para captação de águas; ! Para possibilitar injeção de cimento ou de outros materiais em fraturas que

podem ocorrer nos maciços rochosos em profundidade.


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2.2.6 � Sondagens Mistas

São aquelas executadas por sondagem à percussão, em todos os tipos de terreno, penetráveis por este processo e por meio de sondagem rotativa, onde for inoperante o sistema à percussão, face a impenetrabilidade no terreno prospectado.

Os dois métodos são utilizados alternadamente, de acordo com a natureza do terreno atravessado, até ser atingida a cota do estudo e/ou critérios estabelecidos em especificação para sua paralisação.

Sua execução é recomendada, dentre outras em: ! Terrenos com presença de blocos de rocha e de matacões; ! Área de tálus (matacões erráticos em maciços terrosos); ! Área de concreções lateríticas; ! Área de rejeito de pedreira; ! Área de bota fora, etc...

2.2.7 � Sísmica de Refração

Esta prospecção se faz objetivando conhecer: ! Espessuras e naturezas das camadas de solos sobre o embasamento rochoso; ! Natureza, estado de sanidade e aspectos estruturais do embasamento; ! Contato entre diferentes tipos de rochas; ! Ninhos de blocos ou matacões mergulhados na capa de solo (tálus); ! Capacidade de carga aproximada do solo; ! Definição dos materiais em 1ª, 2ª e 3ª categorias (terraplenagem); ! Identificação das camadas de materiais cascalhosos; ! Presença de água subterrânea; ! Presença de grandes espaços vazios nas rochas (fendas e / ou cavernas),

principalmente em áreas cársticas (calcáreos ou rochas calcíferas). Apesar da grande diversificação de respostas, este processo (sísmica de refração)

não dispensa o auxílio de outros tipos de sondagem, e propicia a redução do número de investigações mecânicas, com a sua realização.

2.2.8 � Eletroresistividade:

É um método de investigação de campo que auxilia muito na definição do perfil geológico do terreno, identificando os diferentes tipos de solo e rocha. Muito empregado na definição ou mapeamento do lençol freático existente nas camadas permeáveis de alguns solos e rochas. A variação no valor da resistividade de solos e/ou rochas depende de:

! Porosidade; ! Forma dos grãos;


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! Estrutura do sub-estrato rochoso; ! Salinidade da água.

3 - SÍNTESE DO HISTÓRICO DA SONDAGEM À PERCUSSÃO E DO

ÍNDICE DA RESISTÊNCIA A PENETRAÇÃO


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3 - SÍNTESE DO HISTÓRICO DA SONDAGEM À PERCUSSÃO E DO ÍNDICE DE

RESISTENCIA A PENETRAÇÃO 3.1 – No final da década de trinta (1938), inicia-se a fabricação do primeiro equipamento de sondagem à percussão do país, na oficina mecânica do recém criado (1934) Instituto de Pesquisas Tecnológicas, IPT, anexo à USP.

O equipamento foi confeccionado com base no projeto e nas especificações trazidas dos USA, pelo então chefe do serviço de solos e fundações do IPT, Engº Odair Grillo.

O processo de sondagem executado com o equipamento fabricado, era o de percussão com circulação d'água, realizado através de dois tubos. Um tubo de aço de duas polegadas de diâmetro, e outro tubo galvanizado de uma polegada de diâmetro, dotado de ponta cortante. A água era injetada pelo tubo galvanizado. O avanço do furo era feito pela ponta cortante e o material cortado, carregado para superfície pela água, que subia entre este tubo e o revestimento, e depositado num tanque.

Para identificar o tipo de terreno atravessado pela sondagem foi projetado um amostrador de cilindro bipartido, que era conectado às hastes e introduzido através do tubo de revestimento, todas as vezes que se notava mudança, tanto no material (subsolo sondado) como na coloração d’água. Para se quantificar a consistência ou a compacidade do solo, recorreu-se à medição do número de golpes de um peso de 60 Kg, caindo de uma altura de 75cm, necessários para cravação de 30cm de amostrador no solo. Este número de golpes foi correlacionado pelo uso corrente do método, com a compacidade dos solos arenosos ou com a consistência dos solos argilosos.

A utilização deste número que foi chamado de resistência a penetração e era usado para a previsão das pressões admissíveis em sapatas de fundação direta, levou a exigência da padronização deste ensaio.

Foi realizado estudo estatístico pelo prof. Ruy da Silva Leme, e passou-se a adotar nas sondagens à percussão com lavagem, o amostrador padrão tipo IPT.

3.2 – Em 1944, engenheiros da empresa Geotécnica, desenvolveram e adotaram um novo tipo de amostrador que ficou conhecido comercialmente por Mohr-Geotécnica, cujas dimensões eram diferentes do amostrador padronizado pelo IPT.

E para este tipo de amostrador, o número N de resistência a penetração toma dois significados: N ipt e N mg.

3.3 – Em 1948, com a publicação Terzaghi e Peck de “ Soil Mechanics in Engineering Practice”, um terceiro método veio a ser conhecido internacionalmente como o “standard peneration test”, e com ele um outro número de N spt.

O amostrador padronizado por Terzaghi-Peck é utilizado pelo DNER, trazido dos USA pelo Engº Galileu Antenor Araújo, onde consta do “Catálogo de Equipamentos e de Material para o Conjunto de Sondagem de Reconhecimento do Subsolo”, datado de 1957. Todos os projetos de obras de artes especiais (pontes e viadutos), bem como as obras de arte correntes do DNER (bueiros, galerias) , passaram a ser elaborados com base nos resultados deste equipamento padronizado, do qual era parte o barrilete “tipo Raymond” de 34,9mm e 50,8mm de diâmetros interno e externo, respectivamente.


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3.4 – Durante os anos 60 foram realizados estudos, publicados artigos e teses sobre a correlação dos 3 tipos de amostradores, então em uso por entidades governamentais ou por firmas de sondagem atuando no país. 3.5 – A partir da década de 70, o grande volume de obras existentes no país proporcionou o aparecimento de diversas especificações de execução de sondagem à percussão, que resultaram na norma MB-1211, publicada em 1979, pela ABNT: “Execução de Sondagem de Simples Reconhecimento dos Solos”, que em 1980, foi renumerada em NBR-6484. Nela, o equipamento, o processo de sondagem, o amostrador e o peso de bater são padronizados para a obtenção de resistência a penetração “SPT”. 3.6 – O índice de resistência a penetração, conhecido internacionalmente como N spt , é um número que representa o valor da compacidade ou da consistência de um solo, obtido do ensaio de penetração que consiste na cravação dinâmica de 45cm do amostrador padrão no solo, sendo o número N SPT, o número de golpes necessários a cravação dos 30cm finais do amostrador. 3.7 - No XII Congresso Internacional de Mecânica dos Solos e Engenharia de Fundações (ISSMFE), realizado no Rio de Janeiro, em 1989, Luciano Décourt, foi co-relator especial sobre o ensaio SPT que, a partir de então, passou a ser chamado de "International Reference Test Procedure (IRTP). 3.8 - A ABNT- Associação Brasileira de Normas Técnicas, em fevereiro de 2001, publicou a nova versão da NBR-6484, com validade a partir 30/03/2001, que substitui a NBR-6484-1980 e cancela e substitui a NBR 7250-1982.


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4 - PLANEJAMENTO DAS SONDAGENS À PERCUSSÃO


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4 - PLANEJAMENTO DAS SONDAGENS

Qualquer execução de uma obra requer um planejamento prévio para a definição do tipo de serviço a ser realizado. Este conhecimento prévio possibilitará a melhor escolha do tipo ou dos tipos de sondagens, que poderão ser utilizados para a avaliação da subsuperfície.

O conhecimento inicia-se através de uma inspeção no local, onde deverá ser

observado o seguinte: ! Natureza do terreno – tipo de solo, ocorrência de afloramento de rocha, presença

de blocos ou matacões, proximidade de rio, linhas de drenagem; ! Morfologia do terreno – terreno plano, suavemente ondulado, ondulado, terreno

íngreme, encosta natural (talude de corte), área de aterro; ! Presença ou vestígio d’água ou umidade; ! Finalidade da sondagem para uma adequada interação entre a futura obra e o

meio ambiente, tanto em superfície como subsuperfície; ! Sondagem em terreno firme ou dentro de um espelho d’água (mar, rio, lago); ! Número de furos definido por norma, especificação ou solicitação do cliente, na

contratação da sondagem; ! Profundidade do furo, variável com o tipo de obra, sendo também objeto de

norma, especificação ou solicitação do cliente; ! Local da sondagem, também amarrado ao tipo de obra; ! Tipo de prospecção é também escolhido durante o planejamento, em função da

realidade do terreno onde as sondagens serão executadas; ! Posição dos furos e previsão de possíveis deslocamentos devido à presença de

blocos ou matacões. 4.1 - NÚMERO DE SONDAGENS:

A NBR 8036 - Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios - 1983, estabelece:

No item 4.1.1.2 “As sondagens devem ser, no mínimo, de uma para cada 200m2 de área da projeção em planta do edifício, até 1.200m2 de área. Entre 1.200m2 e 2.400m2 deve-se fazer uma sondagem para cada 400m2 que excederem 1.200m2 . Acima de 2.400m2 o número de sondagens será fixado de acordo com o plano particular da construção. Em quaisquer circunstâncias o número mínimo de sondagens deve ser:

a) Dois para área da projeção em planta do edifício até 200m2 ; b) Três para área entre 200m2 e 400m2 .


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4.2 - POSIÇÃO DOS FUROS:

A NBR 8036 no item 4.1.1.4 "As sondagens devem ser indicadas em planta e obedecer as seguintes regras gerais:

a) Na fase de estudos preliminares ou de planejamento do empreendimento, as

sondagens devem ser distribuídas em toda a área da edificação; na fase de projeto executivo pode-se localizar as sondagens de acordo com critérios específicos que levem em conta pormenores estruturais;

b) Quando o número de sondagens for superior a três, elas não devem ser distribuídas ao longo de um mesmo alinhamento;

c) Para fundações, as sondagens devem ser feitas tanto mais próximas quanto possíveis das mesmas. 4.3 - PROFUNDIDADE DAS SONDAGENS

A NBR 8036 , no item 4.1.2.2 "As sondagens devem ser levadas até a profundidade onde o solo não seja mais significativamente solicitado pelas cargas estruturais, fixando-se como critério, aquela profundidade onde o acréscimo de pressão no solo, devido às cargas estruturais aplicadas, for menor do que 10% da pressão geostática efetiva".

Em anexo, gráfico para estimativa da profundidade, apresentado na norma citada. A norma NBR 6884 - 2001, também estabelece critérios de paralisações, os quais

serão abordados a seguir. A paralisação da sondagem obedece a critérios pré-estabelecidos entre o cliente e o

executor adotando-se: a) Critérios estabelecidos na Norma NBR-6884 / 2001 usando-se a resistência à penetração em ensaios SPT sucessivos, como por exemplo:

! Em 3m sucessivos, se obtiver índices de penetração de 30/15 iniciais; ! Em 4m sucessivos, se obtiver índices de penetração 50/30 iniciais; ! Em 5m sucessivos, se obtiver índices de penetração com valor de 50/45 do

amostrador padrão. b) Ao se atingir uma profundidade pré-determinada, caso tenha sido ultrapassada,

por exemplo, uma camada de argila orgânica, já previamente conhecida. c) Quando atingida determinada profundidade, desde que a consistência (no caso de

argila) ou a compacidade (no caso de areia) obtida no ensaio SPT tenha alcançado um valor de resistência a penetração pré-estabelecido.


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d) Nega de trépano de lavagem, que caracteriza a condição de impenetrável ao método de sondagem a percussão, com o uso do ensaio SPT, alternado com o método de avanço por lavagem.

Usualmente considera-se que ocorreu a nega do trépano de lavagem se durante 30

minutos de execução da lavagem, operação que consiste na elevação da composição de lavagem em cerca 0,30m do fundo do furo, e de sua queda, que deve ser acompanhada de movimento de rotação imprimido manualmente pelo operador, constata-se uma das situações abaixo descritas:

! Durante os 30 minutos do ensaio e da anotação em separado dos avanços

obtidos, para cada 10 minutos, forem conseguidos avanços inferiores a 5,0 cm, para o total tempo de lavagem, isto é, 30 minutos;

! Quando após a realização de quatro ensaios consecutivos (SPT), não for alcançada a profundidade completa de execução do ensaio penetrométrico, isto é, 0,45m, e a cota do ensaio penetrométrico seguinte seja atingida por lavagem;

! Para o caso específico de projetos geotécnicos na construção de edifícios, deve ser consultada a NBR 8036 / JUN – 1983, cujo gráfico para a estimativa da profundidade das sondagens na área da futura edificação é mostrado em anexo.

4.4 - CUSTO DAS SONDAGENS

Qualquer investigação de subsolo terá um custo maior ou menor em função do terreno, bem como da obra a ser executada.

As sondagens mais dispendiosas são aquelas que não são realizadas. A não realização de sondagens, seguramente vai acarretar aumento de custos e riscos de ruína para a futura obra.

Segundo dados divulgados pela Associação Brasileira de Geologia de Engenharia e Ambiental, após a realização do 1º Workshop sobre seguros de engenharia promovido pela ABGE em 2001, no país, o custo das investigações geotécnicas fica abaixo de 1% do valor total das obras civis, enquanto que em outros países essa percentagem varia de 1 a 3%.

O preço para execução das sondagens, de um modo geral, é definido por: 1 - Mobilização e Desmobilização de equipe e equipamentos; 2 - Custo de metro linear perfurado (sondagem mecânica); 3 - Custo de bases (extensões) ou caminhamentos (sondagem geofísica); 4 - Instalação por furo; 5 - Execução de plataformas em encostas; 6 - Execução de plataformas ou flutuantes em espelhos d'água. No planejamento das sondagens também deve ser considerado o tempo gasto na

sua execução, bem como a época de sua realização, se durante o projeto ou a obra, algumas áreas, face às dificuldades de acesso, só possibilitem a execução das sondagens durante a execução da obra.


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5 - SONDAGEM À PERCUSSÃO


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5 � SONDAGEM À PERCUSSÃO: 5.1 � EQUIPAMENTO:

O equipamento padrão para execução de sondagens à percussão com circulação d’água compõe-se principalmente das seguintes peças:

! Torre desmontável, com quatro pernas de 5m de comprimento, de tubo de aço, sem costura, com 2” de diâmetro interno e 5mm de espessura mínima de parede. Acompanha a torre, sarilho e roldana. A roldana terá eixo de aço de 1” de diâmetro sobre rolamento de esferas;

! Conjunto moto-bomba constituído por: bomba d’água com entrada e saída de 2”, com vazão mínima de 70 L/min, conjugada com motor à gasolina, diesel ou elétrico, com potência da ordem de 6,5CV e pressão também da ordem 70 Kg/cm2 , montado sobre esquis e/ou rodas, acompanhado dos seguintes complementos:

• mangote de sucção de 1 1/2” de diâmetro, com 5,00m de comprimento; • mangueira de borracha com quatro (4) lonas de 1” de diâmetro interno com

7,00m de comprimento. ! Caixa ou reservatório d’água com capacidade de armazenar cerca de 200L; ! Haste-guia (do peso batente), com 1” de diâmetro interno e 4mm de espessura

mínima; ! de parede, com cerca de 1,12m de comprimento; ! Peso batente de 65 Kg; ! Cabeça batente, com rosca especial, confeccionada em aço de 95% a 100% de

carbono por revestimento; ! Revestimento constituído por: tubo de aço, sem costura, para pressão, com 2

1/2” de diâmetro interno e 6mm de espessura mínima de parede, com rosca especial em ambas extremidades, conforme descrição abaixo:

• Seção de 3,00m; • Seção de 2,00m; • Seção de 1,50m; • Seção de 1,00m; • Seção de 0,50m.

! Duas sapatas cortantes, com rosca especial, confeccionada em aço de 95% a

100% de carbono; ! Cabeça batente, com rosca quadrada de uma entrada e três filetes por polegada

nas duas extremidades p/ haste; ! Hastes constituídas por: tubo de aço, sem costura, com 1” de diâmetro interno e

4mm de espessura mínima de parede, com rosca especial e peso 2,97 Kg/ml, conforme descrição abaixo:

• seção de 3,00m - sete varas • seção de 2,00m - cinco varas • seção de 1,00m - três varas • seção de 0,50m - duas varas


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Nota: Na maioria das execuções de sondagem à percussão para obra de engenharia, se usa, no máximo, 35,00m de haste de 1”.

! Amostrador padrão bipartido longitudinalmente, tipo Raymond com 2” de diâmetro externo e 1 3/8” de diâmetro interno, figura em anexo;

! Cruzeta de lavagem com entrada de 3/4” e saída de 1”; ! Lâmina de lavagem de 2” x 1/4”, soldada em tubo de aço, sem costura, com 1”

de diâmetro interno e 4mm de espessura mínima de parede, com 0,5m de comprimento, com rosca comum para ser adaptada a tubo de 1”;

! Cruzeta de lavagem (tubo de 2 1/2” x 3” x 0,30m), com rosca especial para descarga d’água, com luva para tubo de aço, sem costura, para pressão, de 2” de diâmetro interno, soldada a 0,05m da rosca;

! Balde interno para tubo de 2”, para esgotar água do furo; ! Bomba de areia de sucção para tubo de 2”; ! Trado concha de 4” de diâmetro, com rosca comum, para adaptar em tubo de 1”

(figura em anexo); ! Trado helicoidal de 2” de diâmetro, com rosca comum, para adaptar em tubo de

1” (figura em anexo); ! Braçadeira para sacar tubo de diâmetro externo, em chapa de 3/4”, com 3” de

largura e 0,70m de comprimento; ! Ferramenta para sacar tubo de guia; ! Chave de grifa de 24”; ! Chave de grifa de 18”; ! Chave de alçar; ! Tenaz com corrente para tubo de 2 1/2” até 4” (tipo jacaré); ! Cabo de aço de 3/8" com 20,0m; ! Escova de aço; ! Sacos plásticos pequenos (± 20cm) para amostra individual; ! Saco plástico grande (± 40cm) para coleção de amostra do furo; ! Etiquetas gomadas para identificação da amostra (furo, nº amostra, penetração); ! Balde metálico com capacidade para 20 litros; ! Recipiente com capacidade de 20 litros para transporte de gasolina; ! Recipiente com capacidade de 10 litros para transporte de óleo lubrificante; ! Jogo de chave de boca de 1/4” até 1 1/2”; ! Trena de 20m; ! Metro de madeira, de balcão; ! Mangueira de borracha transparente com 20m, para nivelamento.

5.2 � EXECUÇÃO:

A execução dos serviços de sondagem à percussão inicia-se pelo posicionamento da torre (tripé) num ponto locado e nivelado em relação a um RN fixo e bem determinado no terreno, ou num ponto pré-determinado num espelho d’água.

O posicionamento da torre de sondagem em terra firme é realizado, com o levantamento e o nivelamento da torre (tripé) sobre a superfície do terreno, tendo-se o cuidado de que as pernas de apoio estejam firmemente assentadas.


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O processo de perfuração é iniciado através de trado ou cavadeira, até a profundidade de 1,00m. O material coletado através do trado ou da cavadeira, deve ser identificado, como amostra inicial de trado, e colocado em saco plástico apropriado.

O ensaio de penetração SPT é iniciado, com a descida das hastes, por dentro do

furo, acopladas ao amostrador padrão, que é posicionado no fundo do furo. A cabeça de bater é conectada no topo da haste, o peso batente será apoiado sobre ela devendo ser anotada uma eventual penetração do amostrador no terreno. O ensaio de penetração SPT – Standard Penetration Test consiste na cravação dinâmica de 45cm do barrilete amostrador padrão tipo Raymond, no solo.

O topo do tubo de revestimento de 2 1/2” de diâmetro é usado como nível de referência, e na haste de perfuração marca-se de forma visível (com giz), um segmento de 0,45m, dividido em três segmentos iguais de 0,15m cada um. O peso batente de 65Kg é levantado por meio de cabo de aço e sarilho, até a altura de 0,75m, marcada na haste guia do peso. Deve-se observar que os eixos longitudinais do peso batente e a composição de cravação do amostrador, estejam rigorosamente coincidentes e verticalizados.

A queda do peso batente deve ser totalmente livre, por gravidade, para ser evitada perda de energia de cravação por atrito, principalmente, quando for utilizado equipamento mecanizado, o qual deve ser dotado de dispositivo disparador que garanta a queda totalmente livre do peso.

Procede-se a cravação do amostrador, através da queda livre do peso de 65Kg a uma altura de 0,75m, anotando-se separadamente o número de golpes necessários para a cravação de cada segmento de 0,15m.

De acordo como definido por Terzaghi-Peck (Soil Mechanics in Engineering Practice), e normalizado pela NBR 6484, o índice de resistência a penetração, é a soma do número de golpes necessários a cravação no solo dos 0,30m finais do amostrador.

Após a realização do ensaio de penetração, a composição da sondagem, composta pelas hastes e barrilete, será retirada do subsolo através de manobra com auxílio da torre, cabeça de alçar hastes, cabo de aço, sarilho e chaves.

O amostrador bipartido é aberto para retirada da amostra, tendo-se o cuidado de anotar uma possível mudança de material, na amostra coletada. Uma parte representativa da amostra é colocada em saco plástico próprio, etiquetado, principalmente a parte relativa ao bico do amostrador. Na etiqueta gomada utilizada deve constar o número do furo, o número da amostra, a profundidade e os números de golpes, relativos a cada segmento de 0,15m.

Após a execução do primeiro ensaio SPT em terreno firme, a perfuração do subsolo é prosseguida, através do uso de trado até que o mesmo se torne inoperante, ou o nível d’água (N.A) seja encontrado. A partir daí, a sondagem é realizada com a utilização do processo de perfuração por circulação d’água, no qual, usa-se o trépano de lavagem como ferramenta para escavação do subsolo. O material escavado pela ação do trépano acoplado às hastes, é removido por meio de circulação d’água impulsionada pelo conjunto moto-bomba.


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Se as paredes do furo durante a sua perfuração tornarem-se instáveis, isto é, o furo tendendo a fechar, o revestimento de 2 1/2” deve se descido através de sua cravação dinâmica com o uso do peso batente, até onde se fizer necessário, para evitar o fechamento da perfuração. O revestimento deve ficar posicionado sempre acima da cota de realização do ensaio SPT, de 0,50m. Somente, em casos de fluência do solo para o interior do furo, será admitido deixá-lo a mesma profundidade do fundo do furo. Em alguns casos pode-se usar a lama bentonítica para revestir as paredes do furo, sendo a mesma, previamente preparada, 12:00h antes de uma utilização.

A lama bentonítica não poderá ser usada em sondagem à percussão que também se pretenda instalar medidor de nível d'água subterrâneo ou piezômetro.

A sondagem prossegue com a cravação dinâmica do amostrador, isto é, realização do ensaio SPT, a cada metro, sendo utilizado como método de avanço da sondagem a circulação d’água por lavagem, entre duas penetrações sucessivas, portanto, para cada 0,45m penetrados no terreno, serão lavados 0,55m para se atingir a nova cota de penetração.

Na sondagem executada dentro d’água, inicialmente o tripé é instalado sobre o flutuante ou plataforma, posicionado e poitado, e o revestimento é descido até o fundo do espelho d’água, sendo o mesmo, a partir daí, cravado no terreno, usando-se os mesmos critérios utilizados em terra firme.

O índice de resistência a penetração SPT, quando realizado de acordo a Norma NBR - 6484, apresenta valores, que dão uma indicação bastante útil, para a determinação da consistência nos estratos argilosos sondados, ou da compacidade nos estratos arenosos. Entretanto, o índice de resistência à penetração, pode apresentar resultados incorretos, uma vez que, uma série de fatores pode influenciar os valores obtidos.

De maneira geral, estes fatores podem estar associados ao equipamento e/ou a própria execução da sondagem.

Dentre os fatores mais preponderantes associados ao equipamento incluem-se: ! O amostrador tipo Raymond utilizado não obedece à forma e às dimensões

exigidas pela norma, em relação ao estado de conservação, principalmente quanto a sua extremidade cortante (bico);

! O estado de conservação das hastes ou o uso de hastes fora de padrão em relação ao tamanho ou ao peso;

! O martelo (peso batente) não ter o peso correto (65Kg). Quanto aos fatores mais freqüentes associados à execução da sondagem

destacam-se: ! O tripé mal assentado enverga-se, desloca-se lateralmente ou uma das pernas

afunda, o que pode comprometer a simetria das hastes e do peso batente; ! Variação na energia de cravação, devido a incorreção na altura de queda do

martelo (0,75m), ou atrito no cabo de sustentação do peso, quando no levantamento do peso;

! O processo de avanço da sondagem, acima e abaixo do nível d’água subterrânea (inclusive a manutenção ou não do “NA”), quando do avanço da sondagem, em cota abaixo de sua ocorrência;

! O furo não estar totalmente limpo, o que provoca sedimentação de material no seu interior, notadamente, quando se trata de material pedregulhoso;


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! O furo não estar suficientemente alargado para permitir a passagem livre do

amostrador padrão, tipo Raymond.

Excesso de lavagem para cravação do revestimento. Número de golpes contados de maneira errada (incorreta) em qualquer segmento do

ensaio SPT. A eliminação destes fatores, assegura que os valores adotados para a consistência

ou a compacidade do solo, obtidos com SPT, estão corretos e aceitáveis, podendo ser correlacionados, com outros parâmetros obtidos através de outros ensaios, para o mesmo tipo de solo sondado. 5.3 � DETERMINAÇÃO DO NÍVEL D'ÁGUA (N.A):

Na realização da sondagem à percussão, a determinação da profundidade de ocorrência do nível d’água subterrâneo – “N.A”, é também um valioso subsídio para qualquer tipo de obra que se pretenda edificar.

Deste modo, durante a execução da sondagem, deverá ser observado o seguinte:

! Cota do nível d’água (N.A); ! Registro da pressão (no caso de artesianismo) e a altura atingida pela coluna

d’água em relação a superfície do terreno; ! Subida ou descida da coluna d’água de circulação da sondagem, durante a

operação de prospecção; ! A cota de fuga ou perda total da água de circulação de lavagem, bem como a

metragem; ! Final de revestimento ∅ 2 1/2” utilizado.

O nível d’água deve ser anotado desde a sua evidência de ocorrência, quando o

solo, por exemplo, se apresentar mais úmido, durante o avanço da sondagem a trado. Neste caso, deve-se esperar um certo lapso de tempo, para que o surgimento d'água no fundo do furo, possibilite a medida da sua profundidade.

O nível d’água final da sondagem é determinado no término do furo, após o esgotamento do mesmo, com a utilização da bomba balde e da retirada do tubo de revestimento, e após decorridas, no mínimo, doze horas da sua conclusão.


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6 - ENSAIO SPT-T - MEDIÇÃO DE TORQUE DE SONDAGEM À PERCUSSÃO


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6 � ENSAIO SPT�T - MEDIÇÃO DE TORQUE EM SONDAGEM À PERCUSSÃO:

O ensaio SPT – T (SPT-Torque) foi desenvolvido recentemente, a partir de uma idéia original de SMT Ranzini (1995), e consiste na medida após a cravação do barrilete amostrador padrão Raymond, do momento de torção do referido amostrador, conforme Ranzini, UR Alonso e L. Décourt, publicada no número 511 da revista “Engenharia” de S. Paulo. 6.1 � EQUIPAMENTO BÁSICO:

Constituído pelo equipamento completo de sondagem à percussão de simples reconhecimento, acrescido de:

6.1.1 – Torquímetro: ferramenta mecanizada de controle manual para medição de torque. A capacidade mínima do torquímetro deve ser de 50 Kgf x m. Entretanto, recomenda-se o torquímetro com capacidade de 80 Kgf x m, preferencialmente com ponteiro de arraste. 6.1.2 – Chave soquete: ferramenta de encaixe sextavado utilizado para atarraxar e desatarraxar pinos ou porcas. 6.1.3 – Disco centralizador: disco de aço carbono especial, com diâmetro externo de 3”, e furo central de 1 1/4”, cujo objetivo é manter a composição das hastes de 1” da sondagem à percussão centralizada em relação ao tubo de revestimento de 2 1/2”. A face inferior do disco tem um sulco de 4mm de largura por 4mm de profundidade, com diâmetro de 2 1/2” para encaixe do tubo guia ou revestimento, de 2 1/2”. 6.1.4 – Pino adaptador: constituído de aço, na forma de um tarugo sextavado com diâmetro de 1 1/4” e rosca BSP de 1” numa das suas extremidades. 6.2 � A MEDIDA DO TORQUE:

O Torque é efetuado, conforme seqüência abaixo, após a realização de cada ensaio SPT, de acordo com a NBR-6484: Após cravado o amostrador Raymond padrão, retira-se a cabeça de bater, e coloca-se o disco centralizador até o mesmo ficar apoiado no tubo guia e rosquea-se na mesma luva, onde estava anteriormente a cabeça de bater, o pino adaptador. A chave soquete de medida é encaixada perfeitamente no pino sextavado, e acopla-se ao torquímetro, a chave soquete. O operador inicia o movimento de rotação do conjunto de hastes de 1”, usando o torquímetro como braço de alavanca, tendo o cuidado de manter o mesmo na horizontal, não forçando o encaixe do torquímetro com a chave soquete, e desta com o pino sextavado, isto é, o conjunto está perfeitamente encaixado, e o torquímetro na horizontal. Um observador bem posicionado lê no instrumento de leitura do torquímetro, o valor máximo obtido na operação de torque e avisa ao operador que interrompa a rotação após ter sido alcançada aquela leitura máxima.


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Às vezes, é anotado também, o valor residual após o torque máximo.

As anotações devem ser feitas no próprio boletim de sondagem, em coluna própria, ao lado da que contém o SPT.

A operação é realizada, a cada metro, sendo observada a capacidade do torquímetro. 6.3 � O ÍNDICE DE TORQUE (TR):

É a relação existente entre o valor do torque, medido em Kgf x m, pelo valor N do SPT (T/N).

O estabelecimento de correlações estatísticas entre o valor do torque (T), medido em Kgf x m, e o valor de resistência à penetração N, permite uma nova classificação de solos, que desempenha um papel fundamental na estrutura destes solos. 6.4 � INTERPRETAÇÃO DO SPT � T:

A partir do conhecimento das propriedades e parâmetros geotécnicos, dos solos da bacia sedimentar terciária do estado de S. Paulo, os autores admitiram que, a relação T/N é aproximadamente 1,2. A partir daí, Décourt (1996) propôs que se definisse a equivalência entre o SPT e o SPT-T, como sendo o valor do torque T (Kgf x m) dividido por 1,2, tendo por base o conceito de N equivalente (Neq.)

Entretanto, deve-se frisar que, a sua utilização deverá ser feita com muita cautela. As comprovações existentes estão muito longe de se constituir numa prova definitiva de ampla aplicabilidade, a partir da premissa estabelecida, para os solos da BST SP (Bacia Sedimentar Terciária de S. Paulo).

Outra forma de interpretar e de utilizar os valores do torque, seria, através de correlações diretas "entre o atrito unitário de estacas e o atrito unitário amostrador-solo", Alonso, U.R .

"Correlações entre o atrito lateral medido com o torque e o SPT", dezembro 1994, segundo Fundações - Teoria e Prática - ABNT / ABEF, 2ª edição.


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7 - AMOSTRADORES ESPECIAIS PARA COLETA DE AMOSTRAS

INDEFORMADAS EM SOLOS ARGILOSOS E EM SOLOS ARENOSOS


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7 � AMOSTRADORES ESPECIAIS PARA COLETA DE AMOSTRAS INDEFORMADAS EM SOLOS ARGILOSOS E EM SOLOS ARENOSOS: 7.1 - AMOSTRADOR SHELBY:

A ocorrência de estratos no subsolo de natureza argilosa, com consistência mole e espessura variável, cuja camada pode variar desde lentes centimétricas até pacotes com espessura da ordem de metros, levaram ao desenvolvimento de um amostrador especial de parede fina, que possibilitasse a coleta deste tipo de material.

O amostrador tipo Shelby de parede fina, é o mais usado, tanto no Brasil como no exterior. Normalmente são fabricados em latão ou alumínio, e também podem ser em aço inoxidável, porém a um custo mais elevado.

A qualidade da amostra indeformada coletada, está diretamente relacionada ao diâmetro do amostrador, normalmente de 3” ou 4” polegadas, bem como a operação de coleta, da manipulação da amostra após a coleta, do transporte e do armazenamento da amostra.

A sondagem, para a coleta de amostra indeformada do tipo Shelby, é realizada com o equipamento de sondagem à percussão, de simples reconhecimento. Utilizando tubo de revestimento de, no máximo, 6” de diâmetro, com avanço, por lavagem, até que se tenha atingido a camada argilosa, e a cota em que vai ser realizada a amostragem. Limpa-se o fundo do furo, com trado helicoidal ou lavagem, para garantir a qualidade da amostra.

O amostrador é composto por um tubo conectado a um cabeçote provido de uma válvula de esfera, que possibilite ao ar e a água escaparem, à medida que, o amostrador é cravado na camada argilosa, e a amostra coletada, alojada no seu interior. Toda a operação de amostragem no solo é realizada, por introdução do amostrador Shelby, através de pressão estática constante, que é retirado do solo quando estiver cheio.

Durante a operação de cravação, deve ser observado que, o amostrador não penetre mais que o seu comprimento, a fim de evitar que a amostra seja comprimida no seu interior, perdendo, portanto, as características de amostra indeformada.

A camisa Shelby é desconectada das hastes e do cabeçote, removendo-se os dois parafusos de fixação e selando-se as extremidades com parafina, para serem enviadas ao laboratório, as amostras, serão guardadas em câmara úmida

As amostras Shelby merecem cuidados especiais, desde a sua extração. Serão mantidas sempre, na posição vertical, de forma que a parte inferior, seja a correspondente à parte inferior da amostra, antes de suas extremidades serem seladas com parafina.

Na extração, devem ser evitados impactos e vibrações, na obtenção da amostra, que será transportada em caixas com serragem. Deve ser evitada a exposição ao sol, quando é retirada do furo, para as operações de embalagem e transporte. Períodos longos de armazenagem em câmara úmida, devem ser evitados. A Norma Brasileira NBR 9820 - 1977 - Coleta de Amostras Indeformadas de Solos de Baixa Consistência em furos de sondagem, dá os procedimentos para a coleta de amostras Shelby.

Em anexo, figura do amostrador Shelby.


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7.2 � AMOSTRADORES DE PISTÃO:

Utilizados para a extração de amostras indeformadas, em argilas orgânicas muito moles a moles, em argilas médias e rijas e em solos arenosos.

Na operação de cravação do amostrador, através de pressão estática e contínua, a adesão e o atrito entre o solo e as paredes do tubo provoca, nos solos coletados, uma pequena perturbação na estrutura original destes solos. Uma vez que, entra menos amostra no tubo do amostrador do que deveria ocorrer em relação ao seu avanço, muita importância há no amolgamento da amostra coletada.

Nos solos, considera-se que houve o amolgamento, quando ocorreu a destruição da sua estrutura original com conseqüente perda de sua resistência.

A influência da estrutura do solo nas suas propriedades é pesquisada através de ensaios realizados com amostras indeformadas.

O “grau de sensibilidade” Gs de um solo é expresso pela razão entre a resistência à compressão simples (Rc) de uma amostra indeformada e a resistência (Rc’) da mesma amostra, depois de amolgada a teor de umidade constante.

Gs = Rc

Rc�

Os valores a seguir dão classificação proposta por A. W. Skempton, para a sensibilidade das argilas:

Grau de Sensibilidade Tipo de Argila Gs < 1 Argilas insensíveis 1 < Gs < 2 Argilas de baixa sensibilidade 2 < Gs < 4 Argilas de média sensibilidade 4 < Gs < 8 Argilas sensíveis Gs > 8 Argilas extra-sensíveis

O uso de um pistão ou êmbolo que se desloca, por dentro do tubo de parede fina, proporciona uma sensível melhoria nas condições da amostragem, quanto à qualidade da amostra obtida, sendo as suas características in natura, consideradas preservadas para efeito de ensaios, e a amostra considerada indeformada.

A operação para retirada da amostra é realizada com a descida do amostrador até o fundo do furo de sondagem, totalmente limpo, estando o tubo fechado pela êmbolo. Suspende-se, a seguir, o êmbolo ou pistão, puxando-se a haste interna até cerca de um terço da altura do tubo e crava-se esta parte no solo. Depois puxa-se o restante do pistão e crava-se o restante do amostrador. Para destacar a amostra coletada do solo, gira-se o amostrador, sendo o mesmo puxado para a superfície.


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7.2.1 - Amostrador de pistão estacionário Osterbeg:

Consiste de um amostrador de pistão estacionário, conforme figura anexa, utilizado para coleta de amostras em:

! Solos argilosos orgânicos de consistência mole; ! Solos silte-argilosos de consistência mole; ! Solos arenosos ou silte-arenosos, de compacidade fofa à medianamente

compacta.

O amostrador é formado por um tubo de parede fina, interno a um outro tubo, coroado por uma cabeça, que recebe a pressão hidráulica utilizada para a cravação do tubo de parede fina no solo. No interior do corpo do amostrador existe um êmbolo que permanece estacionário durante toda a operação de cravação do amostrador.

Quando o tubo interno estiver completamente preenchido pela amostra de solo, que corresponde ao término do curso da cabeça, executa-se, na coluna das hastes, uma torção para cortar a base da amostra.

A seguir, o conjunto de hastes e de barrilete, é retirado, com todo cuidado. As válvulas de esfera aliviam toda a pressão durante a subida do conjunto e provocam um vácuo, que permite reter a amostra coletada no tubo interno.

A obtenção das amostras indeformadas, seja através de amostradores especiais, seja através de blocos em poços escavados, permitem a realização de ensaios em laboratório de solos, onde as características naturais dessas amostras são consideradas como praticamente preservadas.


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8 - QUALIDADE DAS AMOSTRAS INDEFORMADAS, ENSAIOS "IN SITU" E

DE LABORATÓRIO


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8 - QUALIDADE DAS AMOSTRAS INDEFORMADAS, ENSAIOS "IN SITU" E DE LABORATÓRIO:

As amostras indeformadas, coletadas com amostradores especiais, ou obtidas através de blocos moldados "in situ" permitem realizar ensaios de granulometria com sedimentação, cisalhamento direto, adensamento, triaxial ou ainda ensaio de difração por raio-x e lâmina petrográfica.

O ensaio de granulometria com sedimentação permite identificar a fração fina e coloidal do solo.

O ensaio de adensamento tem como objetivo a deteminação experimental das características do solo, que interessem à determinação dos recalques provocados pelo adensamento, isto é, sua compressibilidade quando submetidos a uma carga em função do tempo.

A resistência ao cisalhamento pode ser obtida através de cisalhamento direto, compressão triaxial e compressão simples.

Estes ensaios permitem conhecer a resistência de um solo ao cisalhamento, isto é, a propriedade de suportar cargas e conservar a estabilidade.

Os ensaios de difração por raio-x e lâmina petrográfica permitem identificar a composição mineralógica e as propriedades associadas à mineralogia, como por exemplo a expansibilidade.

Por mais cuidados que recebam em suas extrações, as amostras indeformadas, ainda apresentam a inevitável limitação, representada pela descompressão que experimentam, ao serem retiradas de sua posição natural. Daí, a importância de ensaios "in situ", como, por exemplo, o ensaio de penetração estática ou Diepsondering, (ensaio CPT), hoje modificado e denominado de ensaio piezocone - ensaio CPTU, e também realizado na versão de ensaio de cone elétrico.

Ainda, quanto a ensaios "in situ", podemos relacionar o Vane-Test, conhecido como ensaio de palheta e os ensaios pressiométricos, realizados através de placas (carregamento) ou sondas pressiométricas, como por exemplo o pressiômetro do tipo Menard.

Considerando os objetivos do curso, não serão detalhados os ensaios "in situ" realizados sobre solos argilosos ou arenosos, bem como os de laboratório.

No estado atual da técnica de coleta de amostras, seja através de amostradores especiais (citado no item 7) ou de blocos indeformados, ou por aparamento com o uso de cilíndricos e anéis biselados, no fundo de cavas em solo de qualquer natureza, a extração da amostra exigirá a introdução de ferramenta (barrilete, cilindro, anéis biselados, etc...) que provoca alterações nas condições de tensão na vizinhança, onde a amostra está sendo tirada. No entanto, a amostra contida no amostrador, não está submetida aos mesmos esforços que possui no seu estado natural, bem como, durante a sua extração no laboratório, seja de barrilete ou de bloco indeformado, também produzirá outra variação de esforços. Dessa maneira, as variações de tensões são inevitáveis, especialmente, quando da determinação por ensaio triaxial da pressão neutra na amostra de solo.


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9 - CLASSIFICAÇÃO, CARACTERIZAÇÃO E INTERPRETAÇÃO DOS

RESULTADOS DAS SONDAGENS


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9 - CLASSIFICAÇÃO, CARACTERIZAÇÃO E INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS DAS SONDAGENS: 9.1 - CLASSIFICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DAS AMOSTRAS DE SOLO:

A classificação e a caracterização das amostras coletadas, nas sondagens à percussão, é feita através da identificação tátil-visual do solo constituinte das amostras e serão observadas:

! A sua granulometria; ! A sua origem ou gênese; ! A sua composição mineralógica visível a olho nu, ou com auxílio de lupa; ! A sua cor; ! Quanto à granulometria, os solos poderão ser classificados, segundo a ABNT

conforme o quadro abaixo.

Classificação Diâmetro do grão Pedregulho 4,8mm a < 76mm Areia Grossa 2,0mm a 4,8mm Areia Média 0,42mm a 2,0mm Areia Fina 0,05mm a 0,42mm Silte 0,05mm a 0,005mm Argila < 0,005mm

A fração grossa do solo, constituída por pedregulho ou areia, poderá ser individualizada, através da inspeção visual ou do tato, com o auxílio dos dedos ou lupa. Quanto à fração fina do solo, constituída por silte e argila, é, normalmente, identificada usando-se a plasticidade ou consistência.

A amostra que contém argila em contato com a água, torna-se pegajosa e, quando seca, apresenta resistência ao destorroamento por pressão dos dedos.

O silte, quando molhado, não apresenta plasticidade e, quando seco, é sedoso ao tato, sendo os torrões facilmente desagregados pela pressão dos dedos.

Em relação à sua gênese ou origem, os solos podem ser classificados em: residuais e transportados (sedimentares). Em áreas urbanas ou onde ocorreu ação antrópica os aterros também deverão ser identificados, mencionando-se o tipo do material constituinte.

Os solos residuais são aqueles que não sofreram nenhum tipo de transporte. Estes solos são resultantes da decomposição da rocha matriz que lhe é subjacente.

A sua formação está intimamente associada à velocidade de decomposição da rocha matriz, cuja ação do intemperismo é maior do que a velocidade de remoção provocada por agentes atmosféricos tais como: chuva, vento, associados à declividade ou morfologia do terreno e cobertura vegetal.


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Os solos residuais são usualmente classificados em: ! Residuais jovens - onde é visível a olho nu a estrutura original da rocha matriz,

inclusive a presença de veios intrusivos, xistosidade, fissuras, sendo às vezes, classificados como saprolito, tendo aspecto heterogêneo;

! Residuais maduros - onde é visível algum vestígio da estrutura original da rocha matriz e têm aspecto bastante homogêneo.

Os solos transportados são aqueles que sofreram algum tipo de transporte mecânico

provocado por água de chuva ou de rio ou do mar, por gravidade, por vento ou por geleira.

Os solos coluvionares são formados por ação da gravidade, associados à morfologia íngreme. O talus é um tipo especial de solo coluvial, associado às escarpas da serra do mar.

Os solos aluvionares são formados por ação das águas de chuvas e/ou fluviais, associados, quase sempre, a relevo ondulado ou de baixada.

Os solos sedimentares eólicos, constituem os depósitos recentes de dunas, formados principalmente por areias finas. Os solos de origem marinha geralmente exibem conchas, com granulometria variando de areia à argila.

Ocorrem, ainda, os solos orgânicos de origem sedimentar, que apresentam como características principais: alta plasticidade, odor característico, e a cor variando de cinza escura à preta. Existem também os depósitos de geleira que constituem os til e drífts, de pequena ocorrência no país. Eles são caracterizados por uma granulometria totalmente descontínua, aberta, onde ocorrem desde matacões até sedimentos finos, dentro de um mesmo estrato ou camada.

Finalizando, temos os solos lateríticos, que por transformações pedogenéticas, tanto podem ocorrer em camadas de solos residuais ou transportadas.

Os solos lateríticos têm sua fração argila, constituída predominantemente de minerais cauliníticos, e apresentam elevada concentração de ferro e alumínio, sob a forma de óxidos e hidróxidos, dando, caracteristicamente, uma peculiar coloração avermelhada. Estão associados a clima quente, com regime de precipitação pluviométrica, variando de moderada a intensa.

Quanto a composição mineralógica, em áreas de rocha cristalina (granito / gnaisse), passível de identificação em uma classificação táctil visual temos, principalmente, o quartzo, o feldspato e a mica. A partícula de quartzo é inerte, não está sujeita a alteração química, sofrendo modificações na sua forma geométrica, variando desde a arestada até a arredondada, devido ao transporte.

A partícula de feldspato está sujeita a alteração química, se apresentando sob a forma de caulim. As micas biotita (mica preta) e moscovita (mica branca), sob a forma de palhetas, vão caracterizar, principalmente, os solos de comportamento siltoso.

A cor também pode ajudar na caracterização de um solo. Os solos orgânicos apresentam cor preta ou cinza escura. Os solos de coloração cinza clara estão, quase sempre, associados à presença

d'água ou a variação do lençol freático. Os solos avermelhados estão, na sua maioria, associados a leterização. Os solos residuais, que apresentam uma coloração variada, (mosqueada) são, comumente, classificados como cor variegada.


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9.2 - INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS DAS SONDAGENS: A interpretação dos resultados obtidos nas sondagens à percussão, está associada, principalmente :

! Ao sítio onde estão localizadas as sondagens; ! Ao tipo de morfologia ocorrente (terreno plano, ondulado, escarpado); ! À natureza das rochas e dos solos, principalmente, quanto a sua gênese; e se o

solo é de origem sedimentar ou residual; ! À espessura das diversas camadas de solo obtidas nos perfis individuais; ! À resistência ao ensaio de penetração obtido durante a realização das

sondagens, nas diferentes camadas de solos detectadas; ! À confecção da seção transversal geológico-geotécnico, das subsuperfície do

terreno, levando em consideração o SPT, o N.A, a ocorrência de possíveis lentes compressíveis;

! À identificação de parte de um maciço de terra, susceptível a escorregamento, através de perfis longitudinais / transversais.

Torna-se necessário lembrar que, toda interpretação, além da experiência do técnico

responsável pela sua elaboração, apresenta, inevitavelmente, uma dose de subjetividade. A interpretação das formas de jazimento das camadas do subsolo, tende a se

aproximar, cada vez mais, da sua realidade, quando o fator subjetividade diminui devido à qualidade, e à eficiência fornecidos pela sondagem, associada à interpretação correta (fig. 9 a fig. 11, anexas)

A qualidade e a eficiência das sondagens estão associadas à observância das normas de sondagens, tanto no que se reporta ao equipamento e seu estado de conservação, quanto à realização das sondagens, por sondador devidamente treinado para a sua execução.

Estudos realizados no Brasil sobre a eficiência do SPT, em comparação com outros países, e principalmente nos Estados Unidos, Decourt - "The Standard Penetration Test-State of the Art Report " XII ICMFE, Rio de Janeiro, 1989 ", quando o mesmo é executado de acordo com a NBR 6484, sua eficiência é em média 72%. Atualmente há nos Estados Unidos uma variedade enorme de equipamentos de sondagem à percussão, para a realização de ensaio SPT, com eficiência variando, de um mínimo, de cerca de 40%, e um máximo de 95%.

Esta interpretação deve ser realizada, preferencialmente, por um geólogo de engenharia ou um engenheiro geotécnico, e objetiva fornecer elementos confiáveis, como por exemplo:

! Ao projetista e/ou calculista de uma fundação, dados concretos para que ele possa definir a taxa de fundação e a sua cota de assentamento;

! Em estudos de viabilidade técnica, ou em projeto executivo para construção de: estradas, ferrovias, linhas de transmissão, emboques de túneis, dutos enterrados, etc. Identificando a melhor diretriz, as características geotécnicas dos terrenos, os materiais de construção, a estabilidade de taludes, etc...

! No complexo de uma barragem, em todas as suas fases de projeto e execução: fundação, cortes, taludes naturais e artificiais, instalação de instrumentação, etc.


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Os vários tipos de solos ocorrentes numa sondagem à percussão podem caracterizar:

! A gênese deste solo, se sedimentar ou residual, quando associado, principalmente, à forma do grão, a sua mineralogia e a sua morfologia. Solo coluvial (sedimentar) ocorrente em área de rocha gnáissica apresenta grãos de quartzo ou de feldspato, angulosos ou arredondado, imerso em solo argilo-arenoso ou areno-argiloso, com diâmetro igual ou maior que, cerca de 3,00cm, em topografia íngreme, ondulada ou suavemente ondulada.

! Nos solos residuais é possível identificar a presença da textura da rocha matriz, e o índice de penetração (SPT), quase sempre crescente com a profundidade.

! A presença de matacão é caracterizada por impenetrabilidade brusca ou repentina, quando comparada com a impenetrabilidade ou nega de sondagem, para outros furos, já concluídos na área. Quando ocorre em profundidade menor que 5,00m, recomenda-se deslocar o furo para tentar ultrapassar o bloco ou matacão, ou passar a utilizar o método de sondagem rotativa.

Sondagem à percussão realizada sem uso de lavagem, principalmente em área de

aterro, e com penetração contínua, pode caracterizar uma possível superfície de ruptura do aterro.

A cota correta de ocorrência do nível d'água subterrâneo e a sua variação devem ser

rotineiras, observadas e medidas, tendo-se em vista as futuras escavações e/ou fundações.

Em solos expansivo-argilosos e em solos colapsíveis de qualquer natureza, a sua

correta determinação, pode evitar danos graves à futura obra.


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10 - APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS DAS SONDAGENS


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10 - APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS DAS SONDAGENS:

A norma NBR - 6484 - 2001, item 7, determina as informações que devem conter o boletim de sondagem de campo (relatório de campo) e o relatório de apresentação final.

De forma geral, as firmas de sondagem, com pequenas variações, apresentam, praticamente, os mesmos tipos de boletim de campo e de relatório final.

Em síntese, o relatório final é baseado nas informações e nas anotações de campo, e na coleção de amostras coletadas. Para cada sondagem realizada é preparado um desenho (no formato A-4 da ABNT), contendo o perfil individual do furo, geralmente na escala de 1:100; com a cota de boca de cada furo, a identificação das diferentes camadas atravessadas pela sondagem, as profundidades onde forem realizadas os ensaios de penetração e coletadas as amostras, com os respectivos índices de resistência a penetração (inicial e final); o gráfico de penetração relativo às penetrações inicial e final e à cota de paralisação da sondagem. É parte também integrante do relatório final, um desenho com a localização das sondagens em relação a pontos bem determinados do terreno, amarradas a RN fixo e indestrutível.

Quando solicitado, também pode ser apresentado, um perfil (corte) do subsolo, contendo os perfis individuais, interpretado de preferência por geólogo ou engenheiro geotécnico.

Em anexo, boletins de campo, de escritório e perfil geológico-geotécnico do subsolo.


40

11 - RELEVÂNCIA DA INTERFACE DO PROGRAMA DE SONDAGENS E

PROJETOS DE FUNDAÇÕES


41

11 - Relevância da interface do programa de sondagens e projetos de fundações: 11.1 - Estudo da Aplicação de Resultado das Sondagens na Escolha do Tipo de Fundação:

As sondagens para reconhecimento do subsolo, pelo processo simples de percussão, poderão oferecer elementos que permitirão definir e, até mesmo, dimensionar uma fundação.

Os ensaios de penetração simples não podem substituir, em todas as aplicações, os ensaios de laboratório efetuados sobre amostras indeformadas. Contudo, na falta destes, os ensaios de penetração oferecem dados extremamente úteis, e disparam, certamente, o processo de avaliação e comprovação da escolha do tipo de fundação de uma construção.

É válido afirmar que com os dados fornecidos pelas sondagens, como os índices de resistência à penetração e camadas subjacentes do subsolo, caracterizadas pelas suas classificações, podemos obter uma correlação, que permita uma análise positiva, não apenas do tipo de fundação, mas também o seu comprimento, pelo estudo da interação solo e elemento enterrado.

Na medida do possível, organizamos o nosso raciocínio, caracterizando os solos como granulares e coesivos.

Os índices de penetração, que são apresentados nas páginas dos relatórios de sondagens, já permitem uma primeira correlação entre o tipo de camada de solo e os valores de resistência à penetração.

QUADRO l

Por outro lado, as informações contidas nos relatórios de sondagens permitem, com a classificação das camadas e os índices de resistência a penetração, a avaliação próxima da realidade dos valores tais como: o ângulo de atrito interno, a coesão, a resistência à compressão, a compressibilidade, o peso específico, a densidade.

Solo Denominação SPT Fofa ≤ 4

Pouco compacta 5 a 8 Medianamente compacta 9 a 18

Compacta 19 a 41 Muito compacta > 41

Compacidade de areias e siltes arenosos

Rocha > 80 Muito mole < 2

Mole 2 a 5 Média 6 a 10 Rija 11 a 19

Consistência de argila e siltes argiloso

Dura > 19


42

Finalmente, cabe aqui, reafirmar, que é bastante comum o uso de tabelas práticas

que relacionam o tipo de solo, e o índice da resistência, com os valores já mencionados no estudo do subsolo, para o projeto de fundações. Vale dizer que, uma campanha de sondagens é o agente definidor de todo o processo de avaliação, de previsão, de comprovação e de cálculo das fundações rasas ou profundas dentro da construção civil. 11.2 � Comentários:

Os resultados obtidos por uma campanha de furos de sondagens podem definir as fundações rasas ou profundas da obra em construção.

As fundações rasas são executadas em geral na forma de sapatas, blocos de apoio direto, tubulões curtos e pequenos radiers.

As fundações profundas são representadas pela execução de estacas (premoldadas, escavadas, moldadas no local, trilhos, perfis, etc), tubulões e estacas escavadas de grande seção transversal (circulares ou barretes).

As correlações obtidas, através dos furos de sondagens, permitem o estudo dos seguintes aspectos relativos ao projeto e à execução das fundações.

! Quanto às fundações rasas:

a) tipo de sapata ou bloco; b) taxa de assentamento no contato com o solo; c) cota de assentamento ou profundidade da peça; d) avaliação de recalques.

! Quanto às fundações profundas (estacas em geral):

a) tipo de estaca - valor da carga admissível - previsão de comprimento de cada elemento;

b) estaca em solo coesivo; c) estaca em solo granular; d) efeito de grupo de estacas; e) atrito lateral negativo; f) cargas horizontais e cargas laterais nas estacas; g) adensamento ou recalques.

11.3 - Os resultados das sondagens aplicadas às fundações rasas:

A definição de uma sapata é feita basicamente pelo valor da capacidade de carga do solo subjacente à esta peça.

Esta capacidade de carga pode ser feita pela expressão:

__ N = 1,3 CNc + 0,3 ال DN ال + ال HN g


43

onde: N = carga; Nc , Ng , Nال = fatores de capacidade de carga função do ângulo de atrito interno do solo; H = profundidade da sapata; D = dimensões da sapata; ;peso específico aparente do solo = الC = coesão do solo.

Relembramos que todos estes valores estão relacionados com o tipo de solo e seus índices de resistência.

Alguns autores assinalam as seguintes relações práticas:

Para solos granulares (areias, siltes)

Areia SPT Atrito interno (φφφφ) muito fofa < 4 < 30º

fofa 4 a 10 30º - 35º median. compacta 10 a 30 35º - 40º

compacta 30 a 50 40º - 45º muito compacta > 50 > 45º

Para solos coesivos (argilosos)

Consistência SPT Compressão

Simples Kgf/cm2

muito mole 2 0,25 mole 2 a 4 0,25 - 0,50

média 4 a 8 0,50 - 1,00 rija 8 a 15 1,00 - 2,00

muito rija 15 a 30 2,00 - 4,00 dura > 30 4,00 - 8,00

11.4 - Os resultados das sondagens aplicados nas fundações profundas:

A definição e o projeto de uma estaca é feita, conforme já citamos, através de uma série de fatores.

O tipo de estaca escolhida depende das condições do solo, incluindo a posição do nível do lençol freático.


44

As estacas em solos coesivos trabalham com a maior parte da carga suportada pelo fuste.

Por outro lado, as estacas de solos granulares funcionam, principalmente, como estacas de ponta.

Mas, na verdade, a capacidade de carga de qualquer estaca é a soma da resistência de ponta mais a resistência por atrito lateral do fuste. Em todos estes casos, os parâmetros definidos pelo resultado das sondagens, são utilizados no cálculo do projeto e na monitoração da execução.

Quando a análise de um relatório de sondagens apresentar camadas de argila mole, através do perfíl geotécnico, as estacas estarão submetidas a cargas causadas pelo atrito lateral negativo, além das cargas estruturais do peso da construção, se o solo recalcar em relação às estacas. Este recalque pode ser causado pelo peso de um aterro recém-colocado, ou pelo rebaixamento do lençol d'água ou pelo amolgamento da argila causada pela própria cravação da estaca.

Esta carga adicional devido ao atrito negativo, pode ser tão grande que cause solicitação em excesso do material da estaca, ou pode causar maiores recalques, ou mesmo a ruptura do solo subjacente.

É preciso notar que, todo este fenômeno de vital importância para o comportamento da estaca, é logo definido pelo relatório das sondagens.

Por outro lado, a revelação na sondagem de qualquer camada de argila mole, no perfíl da percussão, provoca a ação de componentes horizontais de forças provenientes da ação de sobrecargas unilaterais da estaca, função de peso do aterro sobrejacente do solo ou mesmo de influência da sobrecarga distribuída ao longo do muro ou barranco muito comum em terrenos de obras industriais.

Estes esforços causam flexão no fuste da estaca em profundidades que as sondagens podem revelar. 11.5 - Estudo da Aplicação do Resultado das Sondagens na Previsão da Capacidade da Carga das Estacas:

Uma das notáveis aplicações que podemos apresentar baseados nos dados geotécnicos retirados dos ensaios e relatórios de sondagens à percussão, é a previsão da capacidade de carga das estacas e seu comprimento relativo no solo adequado a mesma carga.

Como se sabe, o grande elo de ligação da área de fundações com o consumidor, é o valor da carga admissível por estaca, definida para a obra em construção.

A carga admissível da estaca é função da capacidade de carga na ruptura. O valor da carga admissível é calculada por diferentes autores, por métodos de

previsão de capacidade de carga na ruptura, todos eles baseados em parâmetros retirados do relatório das sondagens, no projeto em estudo.

O método de previsão de AOKI e VELLOSO (1975) permite a previsão da capacidade de carga na ruptura de uma estaca para um comprimento correlato. Tal metodologia utiliza o resultado do ensaio estático CPT (Cone Penetration Test) para a avaliação das parcelas.

A carga de ruptura PR de uma estaca, do ponto de vista geotécnico, é admitida igual à soma das duas parcelas:

PR = PP + PL , onde:


45

PR = carga de ruptura PP = A . rp PP = parcela de carga revestida pelo solo sob a ponta da estaca (carga de ponta) PL = U. A1 . re PL = parcela de carga revestida pelo solo ao longo do fuste da estaca (carga de

atrito lateral) U = perímetro de seção transversal da estaca A = área da projeção da ponta da estaca A1 = Trecho onde se admite atrito lateral unitário constante r l rp = resistência unitária distribuída na ponta rl = atrito lateral unitário constante

Convêm esclarecer que, para atender a condição de segurança à ruptura, verifica-se que a carga admissível Padm estará compreendida entre:

O <<<< Padm ≤≤≤≤ PR 2

onde: PR = PP + PL PR = carga ruptura do solo PP = parcela de ponta PL = parcela de atrito lateral Nota-se, claramente, que a previsão da carga admissível é baseada em dados

disponíveis do solo informados pelo relatório de sondagens. Pelo método dos professores engenheiros Nelson Aoki e Dirceu Velloso, temos:

rp = qc e rl = fs F1 F2

onde: qc = resistência de ponta medida no CPT fs = atrito lateral unitário na camisa de atrito F1 e F2 são valores que dependem do tipo de estaca. Em geral F2 = 2F1 sendo que:

! F1 = 2,5 para estacas tipo Franki, ! F1 = 1,75 para estacas pré fabricados ! F1 = 3,00 para estacas escavadas


46

O valor de fs = α . qc pode ser calculado pelo parâmetro α da tabela proposta Aoki - Velloso, sendo qc = K.SPT,onde SPT é retirado do ensaio de sondagem e K da mesma tabela dos autores do método.

TABELA MÉTODO AOKI - VELLOSO

Solo Código αααα (%) K (MPa) areia 100 1,0 1,00

areia siltosa 120 2,0 0,80 areia silto arenosa 123 2,4 0,70

areia argilosa 130 3,0 0,60 areia argilo siltosa 132 2,8 0,40

silte 200 3,0 0,40

silte arenoso 210 2,2 0,55 silte areno argiloso 213 2,8 0,45

silte argiloso 230 3,4 0,23 silte argilo arenoso 231 3,0 0,25

argila 300 6,0 0,20

argila arenosa 310 2,4 0,35 argila arenosa siltosa 312 2,8 0,30

argila siltosa 320 4,0 0,22 argila silto arenosa 321 3,0 0,33


47

12 - BIBLIOGRAFIA


48

• Solo - Sondagem de simples reconhecimento com SPT - Método de Ensaio - NBR

6484 - ABNT- FEV 2001.

• Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios - NBR 8036 - ABNT 1983

• Coleta de amostras indeformadas em solos de baixa consistência em furos de sondagem - NBR 9820 - ABNT 1997

• Fundações - Teoria e prática - ABMS / ABEF 2ª edição - 1998

• Mecânica dos solos e suas aplicações - vol. 1 e 2 - Caputo, Homero Pinto - 1980 • Catálogo de equipamento e de material para um conjunto de sondagem de

reconhecimento do subsolo - DNER - 1957

• Curso Geotecnia - Pinto, Salomão e Bitencurt Yoman - DNER - 1978

• Seguro de Risco de Engenharia - ABGE em revista - Nov / Dez 2000 - nº 83 • Curso de fundações - Prof. Sigmundo Golombek

• Prospecção Geotecnica do subsolo, Lima, Maria José C. Porto A. de 1980 • Catálogos - Maquesonda - máquinas e equipamentos de sondagem Ltda

• Anais XII Congresso Internacional de Mecânica dos Solos e Engenharia de Fundações - ISSMFE - Rio de Janeiro - The Standard Penetration Test - State of the Art Report - 1989 Decourt L.

• Terzaghi, K - Peck, R.B. Soil Mechanics in Engineering Practice - 1948 • Meyerhof, G.G. "Penetration Tests and Bearing Capacity of Cohesionless Soils -

"Journal Soil Mec. Found. Eng. Asce - SM - 1 - Vol. 82 - 1956

• Marcelo de A. Morais - Estruturas de Fundações

• Curso de Mecânica dos solos e fundações - A. J. da Costa Nunes • Curso de Fundações Profundas - IME - Dirceu de Alencar Velloso

• Fundações Aspectos Geotécnicos - PUC - Pedro Paulo Costa Velloso • Pile Foundation Analysis and Design - H.G. Poulos / E.H. Davis

• Introdução à Engenharia de Fundações - Noel Simons / Bruce Menzies

• Estruturas de Fundações - Marcello da Cunha Moraes • Catálogos de Fundações Profundas de Estacas Franki Ltda e Fundesp Fundações

Especiais


49

A N E X O S


50

SUMÁRIO

Figura 1 - Equipamentos de Sondagens À Percussão

Figura 2 – Trados Manuais

Figura 3 – Detalhamento do Equipamento de Sondagem

Gráfico 1 – Estimativa de Profundidade

Fotos – 1 A 3: Martelo de Cravação e Amostrador Padrão

Fotos – 4 E 5: SPT-T Disco Para Cravação e Pino Adaptador

Figura 4 – Amostrador de Solos Tipo SPT

Figura 5 – Amostrador de Parede Fina

Figura 6 - Amostrador de Pistão Estacionário

Figura 7 – Amostrador Osterberg

Figura 8 – Estrutura Falhada

Figura 9 – Estrutura Complexa Dobrada

Figura 10 – Estrutura Simples Dobrada/Inclinada

Figura 11 – Formulário de Campo

Figura 12 – Boletim de Sondagem SPT

Figura 13 – Boletim de Sondagem SPT-T

Figura 14 – Perfil Longitudinal do Solo


51

Figura 1 – Equipamento de Sondagem à Percussão

Figura 1 – Equipamento de Sondagem à Percussão


52

Trados Manuais

Vantagens: Processo mais simples, rápido e econômico para as investigações preliminares das condições geológicas superficiais.

Utilização: Amostras amolgadas em pesquisas de jazidas.

Determinação do nível d’água.

Mudança de camadas.

Avanço da perfuração para ensaio de penetração.

Equipamentos: Haste de ferro ou meio aço (1/2” ou 3/4") com rosca e luvas nas extremidades – extensões de 1, 2 e 3 metros.

Barra para rotação e luva em T.

Brocas – podem ser do tipo concha, helicoidal ou torcida com diâmetros de

2 ½, 4 ou 6”.

Chaves de grifa, sacos e vidros para amostras.


53

Figura 2 – Trados Manuais


54

Figura 3 – Detalhamento do Equipamento de Sondagem


55

Gráfico 1 – Estimativa da Profundidade


56

Fotos – Equipamentos de Sondagem


57

Fotos – Equipamentos de Sondagem


58

Figura 4 – Amostrador de Solos Tipo SPT (Raymond)


59

Figura 5 – Amostrador de Parede Fina (Tipo Shelby)


60

Figura 6 – Amostrador de pistão estacionário (Segundo Hvorslev)


61

Figura 7 – Amostrador Osterberg


62

Figura 8 – Estrutura Falhada


63

Figura 9 – Caso de estrutura complexa dobrada


64

Figura 10 – Estrutura Simples Dobrada/ Inclinada


65

Figura 11 – Formulário de Campo


66

Figura 12 – Boletim de Sondagem


67

Figura 13 – Sondagem de Simples Reconhecimento com Leitura de Torque (SPT-T)


68

APÊNDICE

Figura 14 – Perfil Longitudinal do Solo


69

APÊNDICE

Taxa de Tensão Admissível nos Solos


70

1 - Taxa de Tensão Admissível nos Solos:

Vários autores têm procurado relacionar o número N do SPT com a tensão

admissível dos solos. Apresentaram fórmulas empíricas com base nas relações entre o número N, o tipo de fundação, a largura e a profundidade de assentamento.

Meyerhoff estabelece na expressão (1) a seguinte relação para os solos tipicamente arenosos e uma fundação superficial:

qa = 3,3NB (1 + D ) 1 em t/m2 , (1) B 20

onde: qa = tensão admissível do solo; N = número de golpes dos 30cm finais do SPT; B = menor dimensão da fundação em metros; D = profundidade da fundação em metros Atendendo a critérios de deformação e, limitando os recalques em 2,54cm, Terzaghi

recomenda determinar, em caso de areias secas, a taxa admissível pelas expressões (2), (3) e (4). Se B ≤≤≤≤ 1,30m: qa = N (Kg/cm2 ) 8 (2) Se B ≥≥≥≥ 1,30m: qa = N (1 + 1 )2 x 1 (Kg/cm2 ) (3) 3,3 x B 12 aproximadamente qa = N (Kg/cm2 ) (4) 10


71

(Estes valores podem ser obtidos no ábaco da figura 1). No caso de argilas a tensão admissível pode ser obtida pela expressão (5)

qa = 1,33N (1 + 0,3 B ) t/m2 L (5) sendo L e B as dimensões da fundação em metros


72

Tabela 1

Correlações entre taxa admissível e o SPT

Amostrador Tipo

Taxa admissível Kg/cm2

SPT

N 5

A relação N (Kg/cm2 ), tem-se mostrado muito aplicável nas fundações superficiais, para os 5 solos acima do nível de água, cujas sondagens foram executadas à percussão, com perfuração a trado.

Nos solos abaixo do nível de água, nas fundações superficiais, principalmente em areias, os valores obtidos pela relação da tabela acima devem reduzir de cinqüenta por cento (50%).

Quando as sondagens são executadas por circulação de água, em solos acima do nível de água, o índice de resistência à penetração é inferior aquele obtido por sondagens a trado, sem a circulação de água. O fato deve-se à interferência de jato de água na estrutura do solo em perfuração. Assim, é de se esperar, uma sensível redução do número de golpes nos 30cm iniciais e finais, em comparação aos obtidos por perfuração a trado. O valor da taxa admissível obtida pela relação da Tabela 1. Se a sondagem for executada com circulação de água, é menor que o valor real do solo natural. Estudando vários resultados de sondagens a trado e com circulação de água, verificamos que a diferença é cerca de 15%. O seu valor cresce e diminui, com o crescimento e diminuição do número de golpes dos 30 cm iniciais, em relação aos 30 cm finais. Sugerimos que, em solos acima do nível de água, cujas sondagens foram executadas com circulação de água, a sua taxa admissível seja obtida pela expressão (6).

(*) qa = 1 (N + N' ) (Kg/cm2 ) amostrador SPT (6) 5 N

onde: N = número de golpes dos 30 cm finais N' = número de golpes dos 30 cm iniciais


73

Nos solos argilosos, abaixo do nível de água, as sondagens com circulação de água

interferem no número de golpes dos 30 cm iniciais. O fato, provavelmente, é devido :

! A alteração da estrutura do solo, pela circulação da água; ! Ao esforço causado pela ferramenta de percussão à ação lubrificadora da água

nas paredes do amostrador; ! A permanência de detritos, do solo escavado, no fundo da perfuração.

Se o solo é arenoso e submerso, com efeitos de sub-pressões de águas subterrâneas, somam-se, a estes fatos, a redução da pressão efetiva, facilitando com isso a penetração do amostrador, devido ao deslocamento dos seus grãos. É possível, que ocorram fenômenos de "areia movediça" no fundo da perfuração, dependendo da intensidade da sub-pressão.

Terzaghi sugere que a taxa admissível destes solos, obtidas pelo SPT, sejam reduzidas de 50%, para cálculos das fundações abaixo do nível de água.

Verificamos nos resultados de várias sondagens com circulação de água, que o SPT dos 30cm iniciais de uma determinada amostra, abaixo do nível de água, é bem inferior ao SPT dos 30cm finais da amostra anterior. Sugerimos as expressões (7) para determinação da sua taxa admissível:

(*) qa = 1 (N - N' ) (Kg/cm2 ) amostrador SPT (7) 5 N

Amostrador SPT para solos abaixo do nível de água com SPT obtido de sondagens com circulação de água.

SPT Nmáx. = 50 areia Nmáx. = 30 argila onde: N = número de golpes dos 30cm finais N' = número de golpes dos 30cm iniciais Valores obtidos para (qa ) nulo, provavelmente, indicarão, quando em areias, a

existência de forte sub-pressão de água, com possibilidades do fenômeno de "areia movediça" ao fundo da perfuração, com redução substancial da sua pressão efetiva.

Nas argilas, os valores nulos e negativos, obtidos na relação (8), possivelmente indiquem solos adensáveis sobre a ação do próprio peso, constituindo-se de sedimentos quaternários em consolidação. OBS: Na determinação da taxa admissível pelo SPT, é conveniente tomar para N' e N a média de cinco pontos, sendo dois acima e três abaixo da profundidade considerada (Norma Brasileira - NB - 12)


74

4.4 � TABELAS E CORRELAÇÕES:

As tabelas elaboradas por Terzaghi – Peck, abaixo apresentadas, que consta da bibliografia citada, anteriormente, contém as designações e valores adotados para ensaio SPT, quando realizado em areias e siltes arenosos ou argilas e siltes argilosos

É, também apresentado, a título meramente indicativo, correlações entre o valor do SPT e as taxas de tensões admissíveis, nos solos argilosos e arenosos, as quais devem ser usadas criteriosamente, em relação a todos os fatores que influenciam na fundação de uma obra.

Diversos autores brasileiros têm apresentado quadros e tabelas para tensões admissíveis, tanto para rocha como para solo, como por exemplo: "Curso de fundações, prof. Sigmundo Golombek, em anexo.

TABELA Nº 1

Solo

Índice de resistência a penetração

Designação

areias e siltes arenosos ≤ 4 5 a 10

11 a 30 31 a 50

> 50

fofa (o) pouco compacta (o)

medianamente compactada (o) compacta (o)

muito compacta (o) argilas e silte argilosos ≤ 2

3 a 4 5 a 8

9 a 15 16 a 30

> 30

muito mole mole

média (o) rija (o)

muito rija (o) dura (o)

TABELA Nº 2

Consistência da argila SPT Resistência a compressão simples (Kg/cm2)

muito mole mole

média rija

< 2 2 – 4 5 – 8

9 – 15

< 0,25 0,25 – 0,5 0,5 – 1,0 1,0 – 2,0


75

muito rija dura

16 – 30 > 30

2,0 – 4,0 > 4,0

TABELA Nº 3

Argila nº golpes � SPT Tensões Admissíveis � (Kg/cm2) Sapata Quadrada Sapata Contínua

muito mole mole

média rija

muito rija dura

≤ 2 3 – 4 5 – 8

9 – 15 16 – 30

> 30

< 0,30 0,33 – 0,60 0,60 – 1,20 1,20 – 2,40 2,40 – 4,80

> 4,80

< 0,22 0,22 – 0,45 0,45 – 0,90 0,90 – 1,80 1,80 – 3,60

> 3,60

TABELA Nº 4

Areia

Nº de golpes SPT Tensão Admissível Kg/cm2

fofa pouca compacta

medianamente compacta compacta

muito compacta

≤ 4 5 – 10

11 – 30 31 – 50

> 50

< 1,0 1,0 – 2,0 2,0 – 4,0 4,0 – 6,0

> 6,0


76

TENSÕES ADMISSÍVEIS

Classe Material Carga admissível (Kg/cm2 )

1 Rocha viva não laminada, granito diorito, gnaisse, etc 100

2 Rochas laminadas com xisto 35

3 Folhelho 10

4 Depósitos de fragmentos de rocha que não folhelho 10

5 Piçarra 10

6 Pedregulho-misturas compactas areia e

pedregulho 5

7

Pedregulhos - misturas fofas areia

Pedregulho – areia grossa compacta

4

8 Areia grossa fofa - areia fina compacta 3

9 Areia fina fofa 1

10 Argila dura 6

11 Argila rija 4

12 Argila mole 1

13 Pó de rocha, outros depósitos não classificados A critério do diretor de obras


77

Pedregulho ou Areia Grossa:

Até 25 golpes 5 Kg/cm2 30 golpes 7 Kg/cm2

Areias médias:

8 golpes 1 Kg/cm2 15 golpes 1,5 Kg/cm2 25 golpes 3,0 Kg/cm2 30 golpes 5,0 Kg/cm2

Areias Finas:

4 golpes 0,3 Kg/cm2 8 golpes 0,5 Kg/cm2

15 golpes 1,0 Kg/cm2 25 golpes 2,5 Kg/cm2 30 golpes 2,5 Kg/cm2

Siltes:

8 golpes 0,3 Kg/cm2 15 golpes 0,6 Kg/cm2 25 golpes 2,0 Kg/cm2 30 golpes 2,6 Kg/cm2

Argilas Puras:



Mistura de areia com argila:



Argilas arenosas coesivas:

8 golpes 1,2 Kg/cm2 15 golpes 2,0 Kg/cm2 25 golpes 3,0 Kg/cm2 30 golpes 5,0 Kg/cm2

• Livro: Curso de Fundações - Sigmundo Golombeck


78

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