Aula 12 – Exploração do Subsolo
Augusto Romanini
Sinop - MT
2017/1
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO
CAMPUS DE SINOP
FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGIAS
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
GEOTECNIA I
Exploração do Subsolo20/06/2017 2
Aula 01 – Origem do solo e tamanho das partículas Aula 02 – Índices Físicos do Solo
Aula 03 – Granulometria do Solo Aula 04 – Limites de Consistência
Aula 11 – Água no Solo: Permeabilidade e Percolação Aula 12 – Exploração do subsolo
Aula 05 – Classificação do solo
Aula 00 – Apresentação / Introdução
Parte III – “ Sucesso a Todos! Sempre!”
Parte II – “Tensões no solo”
Parte I – “Conhecendo o solo”
Aula 06 – Compactação do Solo Aula 07 – Tensões no solo
AULAS
Aula 08 – Tensões no solo II
OS CONTEÚDOS SÃO COMPLEMENTARES.
Aula 09 – Exemplos: Tensões Geostáticas
Aula 10 – Exemplo: Tensões de Carregamentos Externos
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Em laboratório
Em campo
3
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Introdução
Deformadas
Ensaios de Exploração de Subsolo
Plano de Amostragem
Amostras
Indeformadas
4
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Introdução
Problema Solucionar Investigar Tomada de Decisão
Estabilidade
Rupturas
Deformações
Fluxo
E muito outros
Métodos de
CálculoEnsaios
Campo
Laboratório
Análise
Critérios
Experiência
5
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Introdução
Problema Solucionar Investigar
Tomada de Decisão
6
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Introdução
Investigar Tomada de Decisão
É sempre aconselhável a execução
de sondagens, no sentido de
reconhecer o subsolo e escolher a
fundação adequada, fazendo com
isso, a redução do custo das
fundações. As sondagens
representam, em média, apenas
0,05 à 0,005% do custo total da
obra (Milito, 2012).
7
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Introdução
Tomada de Decisão
8
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Introdução
Tomada de Decisão
Fundação Superficial?
9
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Introdução
Tomada de Decisão
Fundação Profunda?
10
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Plano de Amostragem
Investigação do material abaixo da superfície terrestre ao longo de uma
determinada profundidade.
Esta profundidade é função do tipo de estudo realizado:
1. Jazidas para rodovias: 0,20 a 1,20 metros. ( ou mais)
2. Fundações para edifícios: 10 a 30 metros. ( ou mais)
3. Exploração de petróleo: pode ser mais de 1000 metros
Quantos pontos fazer?
Depende da importância ( da obra) e necessidade ( tomador de decisão)
11
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Plano de Amostragem
12
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Plano de Amostragem Para rodovias
No eixo
A cada 300 m
13
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Plano de Amostragem Para barragens
No eixo
A cada 50 - 100 m
14
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Plano de Amostragem Para edificações
ABNT NBR 8036:1983 - Programação de sondagens de simples reconhecimento
dos solos para fundações de edifícios – Procedimento ( uma opção)
15
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Plano de Amostragem Para edificações
Para a área ser carregada
I. Até 200 m² → 2 furos
II. 200 m² a 400 m² → 3 furos
III. 1200 m² a 2400 m² → 1 furo para cada 400 m² excedidos de 1200 m² (variável)
IV. Acima de 2400 m² → plano particular da construção
V. Estudos de viabilidade → mínimo de 3 sondagens e distância máxima de 100m
ABNT NBR 8036:1983 - Programação de sondagens de simples reconhecimento
dos solos para fundações de edifícios – Procedimento ( uma opção)
16
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Plano de Amostragem Para edificações
ABNT NBR 8036:1983 - Programação de sondagens de simples reconhecimento
dos solos para fundações de edifícios - Procedimento
17
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Plano de Amostragem Objetivo Gerais
• Determinar a natureza do solo local e sua estratificação
• Obter amostras deformadas (almogadas) e indeformadas
• Determinar a profundidade e a natureza do leito rochoso, se e quando
encontrado
• Realização de ensaios de campo – SPT,Palheta,etc
• Observar as condições de drenagem
• Avaliar ou identificar situações especiais.
• Determinar a posição do nível de água.
18
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Plano de Amostragem Objetivo Gerais
19
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Plano de Amostragem Objetivo Gerais
Para montar o plano de amostragem, pode-se
analisar:
• Até a profundidade onde o solo não seja mais
significativamente solicitado pelas cargas
estruturais; - Estimar pelo método da aula 7.
• Pontos de maior concentração de carga;
• Não executar pontos alinhados ;
• Não executar apenas um furo (variação de
resistência e tipo de solo em área pequenas é
comum).
• Locar e nivelar os pontos no terreno em relação a
um nível de referência fixo e bem determinado de
preferência único para toda a obra e fora do local
desta, como, por exemplo, a guia de um passeio.
Use a experiência (de todos)
Analise relatórios
Conheça a carta geotécnica
20
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Plano de Amostragem Objetivo Gerais
21
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Plano de Amostragem Objetivo Gerais
22
Podem haver
exceções
área
investigada.
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Plano de Amostragem Objetivo Gerais
23
Área extensas
podem
apresentar
variações.
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Plano de Amostragem Objetivo Gerais
24
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Plano de Amostragem Amostras
Deformadas
Porção representativa de solo
desagregado
Identificação Táctil visual, ensaios
granulometria, compactação
Coleta fácil e rápida: pá,enxadas
Indeformadas
Porção representativa do solo na
sua estrutura “original”
Determinar as características “in
situ”
Amostrador de parede fina
25
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Plano de Amostragem Amostras
Deformadas
26
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Plano de Amostragem Amostras Deformadas
27
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Plano de Amostragem Amostras
Indeformadas
28
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Plano de Amostragem Amostras
Indeformadas
29
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo
• Condições de contorno bem definidas
• Condições de drenagem totalmente
controladas
• Trajetórias de tensão bem definidas,
impostas ou observadas (limitado)
• Deformação e velocidade de drenagem
controlados.
• O solo e as características físicas
identificadas.
• Em solos argilosos existe
perturbação da amostra.
• Em solos granulares geralmente
não é possível uma amostragem
não deformada.
• O volume ensaiado é geralmente
pequeno em relação as
características da obra .
Vantagens Desvantagens
Para ensaios de laboratórios:
30
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo
Vantagens Desvantagens
Para ensaios de campo:
• Podem ser executados em muitos solos
que não podem ser amostrados.
• Ensaio é realizado no ambiente natural.
• Um volume maior de solo é ensaiado em
comparação com o laboratório
• Em alguns ensaios uma monitoração
contínua do solo é possível.
• Condições de contorno geralmente mal
definidas.
• Condições de drenagem geralmente mal
definidas.
• Não uniformidade de tensões e
deformações.
• Velocidades de deformação geralmente
são maiores do que no laboratório e no
campo.
• Grau de perturbação geralmente
desconhecido
31
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo
Poços/Trincheiras Sondagens a trado
Sondagens SPT
Sondagens Rotativa
Outros Ensaios
32
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo
Poços/Trincheiras
Os poços são escavações
manuais, geralmente não
escoradas, que até que se
encontre o nível de água ou
até onde for estável. Os
poços permitem um exame
do solo nas paredes e no
fundo da escavação, e a
retirada de amostras
indeformadas .
33
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens a trado
As sondagens a trado são perfurações executados
com um trados manuais. A profundidade também
está limitada à profundidade do nível de água, e as
amostras retiradas são deformadas. A norma para
o procedimento é a NBR 9603.
34
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens Rotativa
35
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT
As sondagens a percussão são perfurações capazes de ultrapassar o nível de
água e atravessar solos relativamente compactos ou duros.
O furo é revestido se se apresentar instável, caso se apresente estável, a
perfuração pode prosseguir sem revestimento, eventualmente adicionando um
pouco de bentonita na água.
O ensaio de penetração dinâmica (SPT) é normatizado pela NBR 6484;
Existe uma adaptação chamada SPT-T onde se realização um ensaio de
torque .
36
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT
Definição: “Sondagem a
percussão é um método de
investigação de solo cujo
avanço da perfuração por meio
de trado ou de lavagem,
sendo utilizada a cravação de
um amostrador para a medida
de índices de resistência à
penetração, obtenção de
amostras, determinação do
nível d'água e execução de
vários ensaios in situ. É
possível, ainda, no final do
ensaio à penetração, medir o
torque para ruptura da
amostra.”Solo Variegado
37
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT
Vantagens:
• Capazes de ultrapassar e
posicionar o nível d'água;
• O furo pode ser revestido se
se apresentar instável;
• Determina o tipo de solo em
suas profundidades de
ocorrência e atravessa solos
mais resistentes;
• Mede a resistência a
penetração do solo;
• Baixo custo e fácil execução;
• Pode ser realizado em locais
de difícil acesso
38
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT
39
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT
Lista de componentes da aparelhagem
padrão - NBR 6484:1980
40
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT
Instalar o equipamento Furo “inicial”
41
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT
Instalar o amostrador Posicionar o martelo
42
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT
Marcar os 45 cm 15/15/15 cm
43
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT
Iniciar o golpeamento
44
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT
Coletar amostra
45
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT
Coletar amostra
46
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT
Coletar amostra
Tal procedimento é repetido até que o amostrador
penetre 45 cm do solo. A soma do número de
golpes necessários para a penetração do
amostrador nos últimos 30 cm é o que dará o
índice de resistência do solo na profundidade
ensaiada.
Nas operações subsequentes de perfuração,
intercaladas às operações de amostragem, deve-se
utilizar o trado cavadeira ou o helicoidal até se atingir
o nível d’água ou até que o avanço seja inferior a
5 cm após 10 minutos de operação. Nestes casos e
passa-se ao método de perfuração por circulação
de água (lavagem). Na perfuração por lavagem
utiliza-se um trépano como ferramenta de escavação
e a remoção do material é feita pela bomba d’água
motorizada.
47
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT
48
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT
49
Trépano
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT
50
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT
51
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo
52
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo
53
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo
54
Ensaios de Laboratório
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo
55
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo
56
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo
57
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo
Solo N-SPT Designação
< 4 Fofa
5-8 Pouco compacta
Areia e silte arenoso 9-18 Medianamente compacta
19-40 Compacta
> 40 Muito compacta
< 2 Muito mole
3-5 Mole
Argila e silte argiloso 6-10 Média
11-19 Rija
>19 Dura
Fonte
: Assis
e B
enatti
, 2014
58
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo
59
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Outros Ensaios: Vane Test
Envolve a medição “in situ” da força
torcional requerida para causa a ruptura
por cisalhamento de uma superfície
cilíndrica por meio de uma palheta em
forma de hélice.
• A informação obtida pode ser
utilizada para se obter a resistência
não drenada do solo (Su).
• Utilizado em solos moles.
• O método consiste em se introduzir
em solo argiloso uma hélice com
quatro lâminas rotacionando-se a
mesma e registrando-se o torque e a
rotação induzida.
60
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Outros Ensaios: Vane Test
61
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Outros Ensaios: Vane Test
62
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo
Dentre os equipamentos de ensaios “in
situ” o ensaio penetrométrico (CPT) e o
piêzocone (CPTU) são os mais versáteis.
Existe ainda o Cone Sísmico (SCPT) que
permite a determinação do módulo
cisalhante e do coeficiente de Poisson.
No ensaio um cone é cravado no terreno
a uma velocidade constante e medições
contínuas de resistência de ponta, atrito
lateral são feitas. Se o CPTU for utilizado
a pressão neutra também é medida.
Outros Ensaios: CPT e CPTU
63
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Outros Ensaios: CPT e CPTU
64
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Outros Ensaios: CPT e CPTU
65
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Outros Ensaios: CPT e CPTU
66
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo Outros Ensaios: CPT e CPTU
67
20/06/2017 Exploração do Subsolo
Ensaios de Exploração de Subsolo
68
Exploração do Subsolo
REFERÊNCIAS
CAPUTO, H.P. Mecânica dos solos e suas aplicações - Volumes I, II, III.
DAS, B.M. Fundamentos de engenharia geotécnica. 7ª ed. Cengage Learning, 632 p., 2011.
PINTO, C.S. Curso básico de mecânica dos solos. 3ª Ed. Oficina de Textos, 356 p., 2006.
20/06/2017 69
Exploração do Subsolo20/06/2017 70
Aula 01 – Origem do solo e tamanho das partículas Aula 02 – Índices Físicos do Solo
Aula 03 – Granulometria do Solo Aula 04 – Limites de Consistência
Aula 11 – Água no Solo: Permeabilidade e Percolação Aula 12 – Exploração do subsolo
Aula 05 – Classificação do solo
Aula 00 – Apresentação / Introdução
Parte III – “ Sucesso a Todos! Sempre!”
Parte II – “Tensões no solo”
Parte I – “Conhecendo o solo”
Aula 06 – Compactação do Solo Aula 07 – Tensões no solo
AULAS
Aula 08 – Tensões no solo II Aula 09 – Exemplos: Tensões Geostáticas
Aula 10 – Exemplo: Tensões de Carregamentos Externos
Exploração do Subsolo20/06/2017 71
AVALIAÇÃO 03/07/2017
20/06/2017 Exploração do Subsolo 72
Obrigado pela atenção.
Perguntas?