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UNIVERSIDADE: __________________ Curso: ____________________

Fundações:

“Métodos de investigação do subsolo”

Aluno: _____________________________ RA: __________

Professor: Professor Douglas Constancio Disciplina: Fundações I Data: Americana, julho de 2005.

____________________________________________________________________________________ FUNDAÇÕES - Professor Douglas Constancio – Engenheiro Lucas A. Constancio

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CONTEÚDO INTRODUTÓRIO – “REVISÃO”: MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO:

• MÉTODOS INDIRETOS: 1 – SÍSMICA DE REFRAÇÃO: Baseia-se no tempo de percurso de ondas sonoras em horizontes de dois tipos de rochas ou solos. Princípio de funcionamento: V1 < V2 < V3 VELOCIDADE = ESPAÇO TEMPO Determina a velocidade de propagação de ondas.


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Superfície do Terrenoonda direta

onda refratada

Sismógrafo Portátil

V - 1

V - 3

V - 2

Geofone

1ª Camada

3ª Camada

2ª Camada

Martelo (7Kg)

2 – ELETRORRESISTIVIDADE O método da eletroresistividade consiste essencialmente em determinar a diferença de potencial elétrico entre dois eletrodos centrais chamados de eletrodos de potencial, conhecendo-se a intensidade de corrente amigada por dois eletrodos laterais denominados de eletrodos de corrente.

Onde: 0 = centro de arranjo A; B = eletrodos de corrente M; N = eletrodos de equipotenciais M.A. = miliamperímetro M.V. = milivoltímetro Tipos de arranjos:

• Wenner • Schulumberger

ρa = ΔV * K Resistividade aparente


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I

Onde:

ΔV = diferença de potencial I = intensidade de corrente elétrica K = coeficiente de correção Nota Importante: Os métodos indiretos não eliminam a necessidade de sondagens diretas, devem ser encarados como um auxiliar eficaz e econômico na resolução de problemas específicos, permitindo reduzir bastante o número de sondagens diretas, mais caras e demoradas.

• MÉTODOS DIRETOS: São aqueles nos quais retiramos amostras de solo ou rocha para posterior análise em laboratório. 1 – MANUAIS:

• Trado


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Limitações do método:

Retirada de amostras deformadas Só para caracterização expedita Encontro do N.A. do subsolo Desmoronamento das paredes laterais Só para solos coesivos

• Poço ou Poço de Inspeção

Envoltos em gase e parafina para não perder a umidade(para caracterização tecnológica em labroratório *)

Amostras Indeformadas de Solo(25x25x25)

= 1,00 a 1,10 metros

* Ensaios de: Umidade, granulometria, limite de liquidez, plasticidade, CBR, proctor, resistência ao cisalhamento, etc.


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Limitações do Método:

Encontro do N.A. do subsolo Desmoronamento das paredes laterais Só para solos coesivos

• Trincheiras

São basicamente valas a céu aberto escavadas manualmente nas quais permitem a retirada de amostras indeformadas de solo para uma caracterização em laboratório, sendo que as limitações do método são as mesmas do poço de inspeção.

1,0 a 6,0 metros


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• Galeria

São escavações feitas em rocha, podendo o seu desmonte ser feito a “fogo”, com o objetivo de retirada de amostra indeformada para uma posterior classificação geotécnica em laboratório.

2,20

2,20

Limitações do Método:

Encontro do N.A. Desmoronamento das paredes


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2 – MECÂNICOS:

• Sondagem à percussão Trata-se de um método que foi desenvolvido pelo engenheiro geotécnico KARL TERZAGHI, durante a Segunda Guerra Mundial para a Força Aérea Americana e tinha como objetivo avaliar as condições do subsolo para fins de construção de pista de pouso de aeronaves. Objetivo do Método:

Coleta de amostras semi-deformadas de solo de metro a metro

Resistência do solo In Situ através do S.P.T. Perfil Geotécnico do subsolo Profundidade do N.A. estável (N.A. = Nível d´água)

Equipamentos Principais:

Tripé Haste Revestimento T de lavagem Revestimento d´água Peso de 65 Kg Trépano ou Broca de Lavagem Barrilete amostrador padrão Conjunto moto-bomba

Obs: podem ser vistos nas fotos ilustrativas.

Mão de Obra: Para a execução da sondagem é preciso 3 pessoas, ou seja, 2 ajudantes e 1 operador. Detalhe: Barrilete amostrador padrão

BICO

CORPO

ORIFÍCIO PARACIRCULAÇÃO DE ÁGUA

CABEÇA

- DIÂMETRO EXTERNO = 50,8 mm- DIÂMETRO INTERNO = 34,9 mm- BIPARTIDOCARACTERÍSTICAS:


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AMOSTRA SEMI-DEFROMADA = OS ÚLTIMOS 30 CM

15 cm

15 cm

15 cm

45 cm45 cm

BI-PARTIDO

SEMI-DEFORMADAAMOSTRA

DESPREZA BUCHA

3º 15 cm

2º 15 cm

1º 15 cm

SPT – STANDARD PENETRATION TEST É o número de golpes necessários para a cravação dos últimos 30 cm de um barrilete amostrador padrão por um peso de 65 Kg solto a 75 cm de altura em queda livre. Exemplo: Primeiros 15 cm 4 golpes Os próximos 15 cm 5 golpes 15 cm finais 6 golpes Desprezo os primeiros 15 cm (4 golpes) Uso os últimos 30 cm (5 + 6 golpes) Portanto SPT = 11 golpes ____________________________________________________________________________________

FUNDAÇÕES - Professor Douglas Constancio – Engenheiro Lucas A. Constancio

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Nº. de golpes para penetração de 15 cm


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Obs: Quando interromper a sondagem? Alguns dos critérios de parada (DIRETRIZES PARA EXECUÇÃO DE SONDAGENS – ABGE – Associação Brasileira de Geologia de Engenharia):

Quando encontrarmos o topo rochoso ou matacão de natureza rochosa.

Quando por 3 trechos consecutivos forem necessários mais de 45 golpes para a cravação de 5,0 cm do barrilete amostrador padrão.

Quando por 30 minutos com o auxílio do trépano ou broca de lavagem, este penetrar somente 5,0 cm.

Equipamentos para sondagem a percussão:


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TABELA SEGUNDO VITOR F.B. MELLO: (Mecânica dos solos – USP – São Carlos) Argilas Consistência:

SPT MUITO MOLE < 2

MOLE 2 – 5 MÉDIA 6 – 10 RIJA 11 – 19

DURA >19 Areias e siltes Compacidade:

SPT FOFA 0 – 4

POUCO COMPACTA 5 – 8 MEDIANAMENTE COMPACTA 9 – 18

COMPACTA 19 – 40 MUITO COMPACTA > 40

Quantidade de furos de sondagem a executar por m2 de área a construir (projeção a construir) – NBR 8036 – Programação de sondagem de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios:

ÁREA – m2 Nº DE FUROS < 200 2 (evitar menos que 3)

200 – 400 3 (evitar menos que 3) 400 – 600 3 (evitar menos que 3) 600 – 800 4 800 – 1000 5 1000 – 1200 6 1200 – 1600 7 1600 – 2000 8 2000 – 2400 9

> 2400 Á CRITÉRIO DO PROJETISTA

MODELO DE PERFIL DE SONDAGEM

VERIFICADOEM 03/03/94ÀS 16:30 hs

LIMITE DA SONDAGEM

(SOLO SAPROLÍTICO)

VERMELHA CLARA / ESCURADE ROCHA DECOMPOSTA, DURA,ARGILA SILTOSA COM FRAGMENTOS

36 / 01

25 / 02

I.P.

45

36

23

12,0

7,0

8,00 m

(SOLO RESIDUAL)

VERMELHA CLARA, AMARELAMÉDIA A DURA VARIEGADA,ARGILA POUCO SILTOSA PLÁSTICA

ARGILA SILTO ARENOSA, MOLE, VERMELHA CLARA

DESCRIÇÃO DO MATERIAL

2

22

13

9

6

3 2,0

CLARA

SPT PROF.

N.A.

DADOS TÉCNICOS: I.P. = IMPENETRÁVEL A PERCUSSÃO DATA DE VERIFICACÃO DO N.A. INICIAL: 8,80 m em 03/03/94 FINAL: 8,00 m em 04/03/94 AMOSTRADOR: Ø INTERNO = 34,90 mm Ø EXTERNO = 50,80 mm PESO: 65 Kg TUBO DE REVESTIMENTO: Ø DE 66,50 mm


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• Ensaios Especiais: Durante a execução de uma sondagem à percussão, podemos executar alguns ensaios especiais, sendo que os principais são os abaixo descritos: A – Ensaios de Infiltração: Tem a finalidade de determinar o coeficiente de permeabilidade do solo (k). Este ensaio é regulamentado pelo procedimento técnico, publicado pela ABGE, Associação Brasileira de Geologia de Engenharia, no ano de 1990. Com a realização deste, podemos avaliar o coeficiente de permeabilidade largamente utilizado dentro da mecânica dos solos na aplicação da Lei de Darcy. A seguir temos um resumo de classificação dos coeficientes e graus de permeabilidade.* Lembrete: Lei de Darcy V = k × I × A Onde: V = Vazão k = Coeficiente de Permeabilidade A = Área da seção transversal I = Gradiente Hidráulico * É a maior ou menor facilidade que os solos oferecem à passagem da água através dos seus vazios

TABELA PARA AVALIAÇÃO DO COEFICIENTE DE PERMEABILADE (k) SEGUNDO MELLO E TEIXEIRA (1967)

1010101010

SOLO

SILTES ARGILOSOSSAS E ARGILOSAS,AREIAS FINAS SILTÓ-PEDREGULHO AREIAS ARGILAS

2 -2 -6-4 -8k (cm/s)

GRAUS DE PERMEABILIDADE SEGUNDO TERZAGHI E PECK (1967)

GRAU DE PERMEABILIDADE k (cm / s) ALTA ACIMA DE 10-1

MÉDIA 10-1 A 10-3

BAIXA 10-3 A 10-5

MUITO BAIXA 10-5 A 10-7

PRATICAMENTE IMPERMEÁVEL ABAIXO DE 10-7


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B – S.P.T.T. – Standard Penetration Test com determinação de Torque: Em 24 de abril de 1955, foi divulgado pelo engenheiro STELVIO M. T. RANZINI, a idéia de o esforço despendido para vencer as tensões no contato face externa do amostrador e o solo. Em resumo, o objetivo é medir com o auxílio de um torquímetro o torque existente entre o barrilete amostrador cravado e o solo (torque = kgf.cm). Portanto este valor corresponde à resistência lateral e poderá ser utilizado para se avaliar a carga lateral de estacas neste solo.


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Detalhe do peso de 65 kg sendo levantado para a verificação do SPT

Detalhe do trépano ou broca de lavagem, ferramenta utilizada para executar o avanço da sondagem

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Foto ilustrativa do barrilete amostrador padrão bi-partido com a amostra semi-deformada do solo

Foto ilustrativa do engenheiro geotécnico executando a análise táctil-visual das amostras semi-deformadas de solo


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Detalhes: Torquímetro – Modelo: 600 (R) Gedore com ponteiro de arrasto; Foto ilustrativa da determinação de torque

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• Sondagem Rotativa:

Finalidade: Quando uma sondagem à percussão se torna impenetrável, passamos a utilizar as ferramentas da sondagem rotativa.

Objetivos: - Obtenção de testemunhos (cilindros de rocha), amostras indeformadas de rochas - Identificação das descontinuidades (falhas, fissuras, fraturas, etc.) - Ensaios “IN-SITU”: a-) Perda d´água ou absorção d´água b-) % de recuperação c-) % R.Q.D. - Ensaios mecânicos de laboratório para avaliar a resistência das rochas - Caracterização tecnológica do maciço rochoso (alteração, fraturamento) - Perfil geológico e geotécnico

Equipamentos: - Motor estacionário - Caixa de câmbio - Moto-bomba - Reservatório de água (capacidade 1000 litros) - Haste de revestimento - Barrilete amostrador - Broca ou Coroa Obs: Podem ser vistos nas fotos ilustrativas


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GRAUS DE RECUPERAÇÃO DE TESTEMUNHOS (Para avaliação da qualidade da sondagem)

GRAUS DE RECUPERAÇÃO

% DE RECUPERAÇÃO

QUALIDADE DE RECUPERÇÃO

R1 100 – 90 BOA R2 90 – 75 REGULAR R3 < 75 POBRE

GRAUS DE % DE R.Q.D. (Rock Quality Designation) (Para avaliação da qualidade do maciço rochoso) Para perfuração em % (Relativo à perfuração com Ø N)

% R.Q.D. QUALIDADE DO MACIÇO ROCHOSO 0 – 25 MUITO FRACO

25 – 50 FRACO 50 – 75 REGULAR 75 – 90 BOM 90 – 100 EXCELENTE


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DIÂMETROS DE PERFURAÇÃO MAIS UTILIZADOS EM GEOTECNIA

Ø (SÍMBOLO) DIMENSÕES (mm) B 42,00 N 54,70 H 76,20

CRITÉRIOS PARA AVALIAÇÃO DE TESTEMUNHOS DE SONDAGEM ROTATIVA PARA ROCHAS ÍGNEAS OU MAGMÁTICAS E METAMÓRFICAS

GRAU DE ALTERAÇÃO

ROCHA CARACTERÍSTICAS

A1

SÃ OU PRATICAMENTE

SÃ

-Macroscopicamente inexistem indícios de alteração física ou química dos minerais -Não se verifica queda de resistência original da rocha típica

A2

MEDIAMENTE ALTERADA

-Alteração marcante dos minerais, resultando em descoloração original da rocha -Diminuição da resistência da rocha em relação à anterior

A3

MUITO

ALTERADA

-Minerais alterados que mascaram a cor original da rocha -As bordas dos fragmentos podem ser abatidas por lâminas de aço ou quebradas pela pressão dos dedos -Com lâmina de aço sulca-se acentuadamente a superfície do fragmento


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GRAUS DE FRATURAMENTO

GRAU DE FATURAMENTO

Nº DE FRATURAMENTO

/ METRO

TERMO DESCRITIVO

F1

0 a 4 POUCO FRATURADA

F2 5 a 10 MEDIAMENTE FRATURADA

F3

11 a 20 MUITO FRATURADA

F4 > 20 EXTREMAMENTE FRATURADA

F5

- FRAGMENTADA


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BROCAS OU COROAS

FISSURAS PARA CIRCULAÇÃO DE ÁGUA

DIAMANTE OU WIDIA

ROSCA INTERNA

DIAMANTE OU WIDIA (CARBETO DE TUNGSTÊNIO)

ROSCA EXTERNA

Tipos de Perfuração:

1. Sem recuperação de testemunhos. (para fins de Petróleo)

2. Com recuperação de testemunhos (para geotecnia

e mineração)


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Broca ou coroa com calibrador

Peça com diamante


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Broca ou coroa diamantada Para recuperação de testemunhos, do tipo impregnada (widia + diamante)

Broca ou coroa diamantada Sem recuperação de testemunhos, do tipo cravada

Broca ou coroa diamantada


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Broca ou coroa com calibrador de widia (carbeto de tungstênio)

• Ensaios Especiais “IN SITU”: São ensaios desenvolvidos durante a execução da sondagem e possuem várias finalidades como descrevemos abaixo:

Perda de água ou absorção de água: Tem como objetivo, avaliar a quantidade de descontinuidades que a rocha possui, para uma posterior solidificação das mesmas com uma injeção de nata de cimento na proporção de 1 : 1.

infiltra nas fissuras ou fraturasOBS: A água injetada sob pressão

FISSURAS OU FRATURASMANOBRADECOMPRIMENTO

SUPERFÍCIE

OBTURADOR

ÁGUA SOB PRESSÃOMANÔMETRO

ABSORÇÃO OU PERDA DE ÁGUA = = LITROS (QUANTIDADE DE ÁGUA INJETADA) = LUGEON COMPRIMENTO DE MANOBRA x TEMPO x PRESSÃO

↓


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Kgf/cm2

% R.Q.D.: % DE RECUPERAÇÃO - % R.Q.D. % RECUPERAÇÃO = Avaliação da quantidade da sondagem % R.Q.D. = Avaliação do maciço rochoso Exemplo:

% RECUPERAÇÃO % REC = ∑ TOTAL DOS TESTEMUNHOS x 100 COMPRIMENTO DE MANOBRA % R.Q.D.: (Rock Quality Designation) % R.Q.D. = ∑ DOS TESTEMUNHOS ≥ 10 cm x 100 COMPRIMENTO DE MANOBRA % REC = 0,10+0,05+0,40+0,03+0,02+0,09+0,08+0,16 x 100 1,50 % REC = 0,93 x 100 = 62 % 1,50 % R.Q.D. = 0,10+0,40+0,16 x 100 1,50 % R.Q.D. = 0,66 x 100 = 44 % 1,50


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