tema1 - prospecção geotécnica

PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA DO SUBSOLO

Qualquer projeto de engenharia, por menor que seja, requer o conhecimento adequado das características e propriedades dos solos onde a obra irá ser implantada.

Na prática, os depósitos de solo naturais não são homogêneos. Em alguns locais, a estratificação dos depósitos de solo pode variar muito dentro de curtas distâncias (15 a 30 m).

As sondagens não só identificam o sub-solo mas também servem como referência para a escolha do tipo de fundação mais adequada à obra.

FATORES INICIAIS A CONSIDERAR

Condições geológicas da área a estudar;

Condições físicas da área de estudo (acesso, drenagem, vegetação);

Tipo de estrutura a ser suportada ou de obra a ser realizada no local.

Informações sobre estruturas vizinhas que possam ser afetadas pela obra.

OBJETIVOS

a) Determinação da profundidade e espessura de cada camada e sua extensão na direção horiozontal;

b) Determinação da natureza do solo com sua descrição e indicação da compacidade/consistência;

c) Profundidade da superfície da rocha e suas características;

d) Informações sobre a ocorrência de água no solo – profundidade do lençol freático e suas variações;

e) Obtenção de amostras para medir as propriedades de engenharia dos solos e das rochas.

ETAPAS DE INVESTIGAÇÃO

1. Estudos de Reconhecimento;

Abrangem investigações geológicas do local em estudo, levantamentos aerofotogramétricos, mapas, etc..

2. Estudos para Anteprojeto

  Estudos realizados em locais definidos a partir da etapa anterior, permitem a escolha de soluções técnicas e o dimensionamento de estruturas de fundações.

3. Estudos para o Projeto Executivo

4. Investigação durante a construção

Estudos Preliminares e Planejamento

O número de sondagens e a sua localização em planta dependem do tipo da estrutura, de suas características especiais e das condições geotécnicas do subsolo.

O número de sondagens deve ser suficiente para fornecer um quadro, o melhor possível, da provável variação das camadas do subsolo do local em estudo.

De acordo com o estabelecido na Norma NBR 8036 a investigação do subsolo deve ser feita através furos escolhidos e distribuídos na área em estudo, dependendo da área a ser ocupada pela construção, isto é, por sua projeção.

Um furo para cada 200 m2 até 1200 m2;

Um furo adicional para cada 400 m2 para área entre 1200 e 2400 m2 ;

Acima de 2400 m2 o número de sondagens deve ser 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 200 m2;

b) três para área entre 200 m2 e 400 m2.

Nos casos em que não houver ainda disposição em planta dos edifícios, como nos estudos de viabilidade ou de escolha de local, o número de sondagens deve ser fixado de forma que a distância máxima entre elas seja de 100 m, com um mínimo de três sondagens.

Profundidade das sondagens

A profundidade a ser explorada pelas sondagens de simples reconhecimento, para efeito do projeto geotécnico, é função do tipo de edifício, das características particulares de sua estrutura, de suas dimensões em planta, da forma da área carregada e das condições geotécnicas e topográficas locais.

A experiência do engenheiro responsável pelos estudos é importante na análise da profundidade necessária aos mesmos.

A exploração deve ser levada a profundidades tais que incluam todas as camadas impróprias ou que sejam questionáveis como apoio de fundações, de tal forma que não venham a prejudicar a estabilidade e o comportamento estrutural ou funcional do edifício.

As sondagens devem atingir 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, devida às cargas estruturais aplicadas, for menor do que 10% da pressão geostática efetiva. (NBR 8036)

As sondagens devem ser localizadas em planta eobedecer às seguintes regras gerais:

a) na fase de estudos preliminares ou de planejamentodo empreendimento, as sondagens devem ser igualmente distribuídas em toda a área; na fase de projeto podem-se localizar as sondagens de acordo com critério específico que leve 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.

MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO

1.Métodos Indiretos:

São aqueles em que a determinação das propriedades das camadas do subsolo é feita indiretamente pela medida de um parâmetro geofísico.

a) Resistividade Elétrica;

b) Método Sísmico.

 2. Métodos Diretos:

São aqueles que utilizam amostras dos materiais existentes no subsolo.

Métodos Diretos de Prospecção

 I. Manuais

Poços;

Trincheiras;

Trado manual;

 II. Mecânicos

Sondagem à percussão com lavagem;

Sondagem rotativa;

Sondagem especial com extração de amostras indeformadas.

POÇOS DE SONDAGEM

Permitem o exame das camadas do subsolo ao longo de suas paredes, e a retirada de amostras deformadas ou indeformadas (blocos).

A profundidade da investigação é limitada pela presença do nível d’água ou desmoronamento das paredes.

Com diâmetro mínimo de 60 cm, permitem um exame visual das camadas do subsolo e de suas características, bem como a retirada de amostras indeformadas na forma de blocos.

Bloco de amostra indeformada

TRINCHEIRAS

São valas escavadas manual ou mecanicamente. Permitem um exame visual e contínuo do subsolo, ao longo, por exemplo da seção de uma barragem ou de áreas de empréstimo.

Permitem a coleta de amostras deformadas e indeformadas. Muito empregadas em escavações em taludes.

Poço e Trincheira de sondagem

SONDAGEM À TRADO

Constituem o meio mais simples, rápido e econômico para as investigações preliminares do subsolo.

Neste método a perfuração é executada manualmente com o auxílio de trados (tipo concha ou helicoidal).

Por meio de sua execução pode-se obter a posição do nível d’água (NA) e coletar-se amostras para ensaios geotécnicos, bem como para estudos geológicos.

Seu avanço é limitado pelo NA ou pelo excesso de resistência de solos contendo camadas de pedregulhos ou areias muito compactas.

TIPOS DE TRADOS PARA SONDAGENS

Uso do trado em sondagens.

Uso de trado motorizado

MÉTODOS MECÂNICOS DE SONDAGEM

SONDAGEM À PERCUSSÃO COM LAVAGEM (SPT)

BASEADO NA NORMA NBR 6484/2001 O ENSAIO TEM OS SEGUINTES OBJETIVOS:

1.DETERMINAR OS TIPOS DE SOLOS EM SUAS RESPECTIVAS PROFUNDIDADES DE OCORRÊNCIA;

2.DETERMINAR A POSIÇÃO DO NÍVEL D´ÁGUA;

3.OBTER OS ÍNDICES DE RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO (NSPT) A CADA METRO DE PROFUNDIDADE.

SEQÜÊNCIA EXECUTIVA PARA O SPT

1. Locação do furo com determinação de uma cota de referência (RN);

2. Execução do furo, inicialmente com o trado, posteriormente por meio de lavagem à percussão;

3. Ensaio de penetração, determinação do número N, com retirada de amostra;

4. Determinação da posição do nível d’água;

EQUIPAMENTO SPT

SONDAGEM À PERCUSSÃO: ESCAVAÇÃO E SPT

SPT – EXECUÇÃO DO FURO

Exame táctil-visual do solo escavado

SPT – EXECUÇÃO DO FURO

Exame táctil-visual do solo escavado

ESQUEMA DA CRAVAÇÃO DO AMOSTRADOR SPT

ESQUEMA DE REALIZAÇÃO DO ENSAIO SPT

RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO - NSPT

Número de golpes para 30cm finais de penetração

15cm

15cm

15cm

30cm

Solo perturbado

NSPT : Número de golpes necessários para cravar os últimos 30cm do amostrador no solo.

SPT – STANDARD PENETRATION TEST

SISTEMA DE LEVANTAMENTO

SPT – Levantamento Manual do Martelo

SPT – Tipos de Martelos

Martelo com gatilho disparador (Furnas Centrais Elétricas)

SPT – STANDARD PENETRATION TEST

CABEÇA DE BATER

TIPOS DE CABEÇA DE BATER

SPT – STANDARD PENETRATION TEST

TRÉPANO PARA PERFURAÇÃO CABEÇA DE BATER E LUVA (CONEXÃO)

SPT – EXECUÇÃO DO FURO

Amostrador bi-partido

Amostrador desmontado

Amostrador sendo enroscado na haste

RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO - NSPT

NO de golpesPROFUNDIDADE

(m)

15cm iniciais

15cm intermediári

os

15cm finais

1 – 1,45 2 4 7

2 - 2,45 3 5 9

3 – 3,45 4 7 12

4 – 4,45 2 2 4

5 – 5,45 3 7 10

Perfil Individual de Sondagem à Percussão

APLICAÇÕES DO SPT

Identificação do tipo de solo (compacidade e consistência)

Previsão da capacidade de carga de fundações superficiais e profundas

adm = k . NSPT

Previsão de recalques de fundações

rmáx = f(adm, B)

Correlações com diversas propriedades dos solos

CORRELAÇÕES NA NORMA 6484/2001

Relação entre tensão admissível e número de golpes (SPT)

Tipo de solo Consistência SPTTensão

admissível (Kg/cm²)

Argila

Muito mole < 2 < 0,25

Mole 2 a 4 0,25 a 0,5

Média 4 a 8 0,5 a 1,0

Rija 8 a 15 1 a 2

Muito rija 16 a 30 2 a 4

Dura > 30 maior que 4

Areia

Fofa <= 4 < 1

Pouco compacta

5 a 10 1 a 2

Medianamente compacta

11 a 30 2 a 4

Compacta 31 a 50 4 a 6

Muito compacta > 50 > 6

SONDAGENS ROTATIVAS

São empregadas na perfuração de rochas, matacões e solos de alta resistência. Tem como principal objetivo a obtenção de testemunhos (amostras de rochas) para identificação das descontinuidades do maciço rochoso, mas permite ainda a realização de ensaios “in situ”, como por exemplo o ensaio de perda d’água ou infiltração.

Profa. Andrea Sell Dyminski

Realização de Sondagem Rotativa

Detalhes da sonda rotativa e ponteiras de corte.

Tipos de ponteiras utilizadas em sondas rotativas.

Amostras (testemunhos)

Profa. Andrea Sell Dyminski

SONDAGENS ESPECIAIS

Ensaio de Penetração de Cone

Os ensaios de cone com medida de poropressão são utilizados para a determinação estratigráfica de perfis de solos, avaliação de propriedades dos materiais investigados e previsão da capacidade de carga de fundações.

No Brasil sua metodologia é normatizada pela NBR 12069/91 - Solo - Ensaio de penetração de cone in situ (CPT).

PROCEDIMENTO

O ensaio de cone é bastante simples, consistindo na cravação no terreno de uma ponteira cônica (60° de ápice) a uma velocidade constante de 20 mm/s. A seção transversal do cone é de 10 cm2 e a área da luva de atrito lateral é de 150 cm2.

O equipamento de cravação possui uma estrutura de reação e um sistema de aplicação de carga. A penetração é obtida através do acionamento contínuo de hastes com comprimento de 1 m, mediante a operação de um pistão hidráulico.

Aspectos do Cone de Penetração

Profa. Andrea Sell Dyminski

REFERÊNCIAS NORMATIVAS

NBR 8036 (1983) – Programação de sondagens de simples reconhecimento de solos para fundações de edifícios – Procedimento;

NBR 6484 (2001) – Sondagens de simples reconhecimento com SPT – Método de ensaio;

NBR 12069/91 - Solo - Ensaio de penetração de cone in situ (CPT).

NBR 6502 (1995) – Terminologia de solos e Rochas;

NBR 13441 (1995) – Rochas e solos – Simbologia.