Download - Capitulo 2 - Investigacao Geotecnica
E.E.K - Curso de Fundações
Capítulo 2 – Investigação Geotécnica
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
Índice
1) Introdução
2) Finalidades de um programa de prospecção geotécnica
3) Tipos de prospecção geotécnica
4) Métodos indiretos (prospecção geofísica)
5) Métodos diretos (SPT, SPT-T, sondagens mistas, etc.)
6) Métodos semi-diretos (CPT, CPTU, DMT, PMT, VST, etc.)
7) Deficiência de prospecção geotécnica em fundações
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1) Introdução
• Custo aproximado de 0,5 a 1% do valor da obra.
• Na prática, infelizmente ao projetista é entregue junto com informações sobre a estrutura a
ser edificada, um conjunto de sondagens necessidade de sondagens complementares.
• Investigação adequada Programa de investigação!
• Definição de etapas da investigação:
a) Investigação preliminar: Objetiva a determinação das principais características do
subsolo com sondagens à percussão e ou mistas (rotativas).
b) Investigação complementar ou de projeto: Visam o esclarecimento de questões
executivas. São executadas sondagens SPT e mistas ou sondagens especiais com
coleta de amostras indeformadas para ensaios de laboratório. Ensaios de campo
adicionais (CPT, etc.), podem ser solicitados.
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c) Investigação para fase de projeto: Visa confirmar condições de projeto em áreas críticas da
obra (pilares de pontes), assim consideradas pela responsabilidade das fundações ou pela
grande variação de solos na obra ou até pela dificuldade de execução das fundações
previstas.
• Definição de um programa de prospecção:
• Planta do terreno (levantamento plani-altimétrico).
• Dados sobre a estrutura a ser construída e sobre vizinhos.
• Informações geológico-geotécnicas disponíveis sobre a área.
• Normas e códigos de obras locais (Ex.: NBR-8036/83).
Importante mencionar a questão
da idoniedade da firma executora
das sondagens Escolha da
firma pelo menor preço!!
Cabe ao projetista
estabelecer um padrão
mínimo de qualidade das
investigações!!
O projetista deve visitar a
obra nas etapas de
prospecção com o
responsável pelas
investigações mantendo
uma relação técnica
próxima.
1) Introdução
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• Determinação dos tipos de solos (compacidades e consistências)
• Disposição do terreno no subsolo (estratigrafia)
– Profundidades e espessuras das camadas de solo (perfil errático ou regular)
– Localização do lençol freático (NA) e particularidades (Ex. artesianismo)
– Profundidade do topo rochoso e suas características (presença de falhas, ação do intemperismo ou
estado de decomposição, etc.).
• Caracterização do solo
– Parâmetros de compressibilidade (av, Cc, etc.);
– Resistência ao cisalhamento (c e Ø);
– Permeabilidade (K).
2) Finalidades de um programa de prospecção geotécnica
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2) Finalidades de um programa de prospecção geotécnica
• A prospecção geotécnica é a investigação do material abaixo da superfície terrestre ao
longo de uma determinada profundidade (profundidade de estudo);
• Esta profundidade de estudo é função do tipo de estudo realizado, sendo em média:
– Jazidas para rodovias: 0,20 a 1,50 metros;
– Fundação para edifícios: 10 a 30 metros ou mais;
– Exploração de petróleo: pode ser de mais de 1.000 metros.
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3) Tipos de Prospecção Geotécnica
• Métodos Indiretos ou Geofísicos:
– Não fornecem os tipos de solos prospectados, mas tão somente correlações entre as resistividades
elétricas e velocidades de propagação de ondas sonoras.
– Ex: Sísmica de reflexão e de refração, resistividade elétrica, etc.
• Métodos Semi-diretos:
– Fornecem características mecânicas dos solos prospectados.
– São importantes devido a dificuldade de se amostrar solos muito moles ou areias puras ou mesmo
pela dificuldade de obtenção de amostras indeformadas.
– Ex: CPT, CPTU, DMT, pressiômetro (PMT), ensaio de palheta (VST), etc.
• Métodos Diretos:
– Permitem analisar o solo através da retirada de amostras deformadas ou indeformadas em grandes
escavações ou através da utilização de amostradores.
– Ex: SPT, SPT-T, sondagens rotativas, sondagem a trado, trincheira, poços, etc.
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3) Tipos de Prospecção Geotécnica
Principais tipos de prospecção geotécnica x Siglas utilizadas
a) Métodos indiretos Processos Geofísicos: Sísmicos e Elétricos.
b) Métodos diretos e semi-diretos Processos Mecânicos.
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a) Determinação do perfil do terreno por meio de identificação dos solos e/ou rochas que formam
as camadas ou estratos na sub-superfície:
– Poço de inspeção, trincheira, sondagem a trado, sondagem à percussão , rotativa e mista, sísmica de
refração rasa e eletroresistividade..
b) Determinação da resistência das camadas à cravação de um barrilete padrão nos solos:
– Sondagem à percussão e mista.
c) Determinação do nível de água (NA):
– Sondagens à percussão, rotativa e mista, sondagem a trado, trincheira, poços de inspeção e
eletroresistividade.
d) Existência de matacões nas camadas de solos:
– Poço de inspeção, trincheira, sondagem a trado, sondagem à percussão , rotativa e mista, sísmica de
refração rasa .
e) Cubagem de jazidas de solos e rochas:
– Poço de inspeção, sondagem a trado, sondagem à percussão , rotativa e mista, sísmica de refração rasa .
3) Tipos de Prospecção Geotécnica – Principais utilizações
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4) Métodos indiretos - Introdução
• São métodos que não permitem o acesso ao material investigado, seja “in situ” ou
em amostras, utilizando-se de meios indiretos para a delimitação e caracterização da
unidade geológica;
• Utilizados na maioria das vezes para prospecções a grandes profundidades.
São divididos em:
a) Métodos Sísmicos
b) Métodos Elétricos
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Refração e Reflexão sísmicas;
Gravimétricos;
Magnéticos;
Radiométricos;
Imageamento Geoelétrico.
4) Métodos indiretos ou geofísicos – Principais tipos
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4) Métodos indiretos ou geofísicos
4.1) Métodos Sísmicos
• São medidas as velocidades de fluxo de ondas sísmicas provocadas por meio de
detonações controladas de explosivos;
• Estas ondas são determinadas na superfície do mesmo modo que são detectados abalos
sísmicos (terremotos);
• Correlaciona-se a velocidade de propagação com a densidade do maciço em estudo;
• Pode ser utilizado para profundidades superiores a 200 metros;
• São os mais empregados por refletirem as propriedades mecânicas das rochas e facilitam
a interpretação e correlação com dados de sondagens diretas
Sísmica de refração (mais empregado); Sísmica de reflexão; Crosshole e tomografia sísmica.
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4) Métodos indiretos ou geofísicos
4.2) Métodos geoelétricos
• Ondas eletromagnéticas são emitidas por um dispositivo e retornam à medida que se
refletem no interior do maciço;
• O tempo de fluxo e a amplitude é função do material atravessado;
• Servem para detectar materiais enterrados (detector de metais), espessuras de camadas
atravessadas e também é utilizado para determinar a espessura das camadas de
pavimentos.
Eletroresistividade (sondagem elétrica vertical e caminhamento elétrico); Potencial espontâneo;
Condutividade (VLF); Radar de penetração (GPR).
4.3) Outros métodos geofísicos
• Geofísica subaquática (sonografia, ecobatimentria, magnetometria e gravimetria).
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4) Métodos indiretos
GPR – Ground Penetration Radar
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4) Métodos indiretos – Procedimentos Sísmicos
Sísmica de reflexão
Sísmica de refração
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5) Métodos diretos de Investigação - Introdução
São métodos que permitem o acesso ao material investigado, seja “in situ” ou através de
amostras:
Perfuração de poços e trincheiras
Sondagem a trado
Sondagem SPT
Sondagem rotativas
Sondagens mistas
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AMOSTRA INDEFORMADA:
• Amostra de solo retirada sem ou com pequena modificação de suas características “in
situ” com o uso de equipamentos e técnicas apropriadas.
AMOSTRA DEFORMADA:
• Amostra de solo retirada com a destruição ou modificação apreciável de suas
características “in situ”; também chamada de amostra amolgada quando ocorre a
fragmentação do material amostrado.
5) Métodos diretos de Investigação - Amostragem
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5) Métodos diretos - Amostragem
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5) Métodos diretos de Investigação - Amostragem
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5) Métodos diretos de Investigação - Tipos
5.1) Trincheiras
• Escavações feitas no solo com a finalidade de retirada
de amostras e inspeção direta do terreno ao longo da
profundidade de estudo;
• São valas longas com profundidade máxima de 2
metros, para uma investigação linear das primeiras
camadas do terreno, em situações específicas;
• Podem ser feitas mecanicamente;
• Cuidados especiais com a estabilidade das escavações;
• Permitem a observação da estratificação das camadas
de solo e a coleta de amostras para a caracterização do
solo e determinação dos parâmetros de compressibilidade
e resistência.
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5) Métodos diretos de Investigação - Tipos
5.2) Poços
• São escavações manuais (ou mecanizadas) que permitem um exame do solo nas paredes
e fundo da escavação e a retirada de amostras indeformadas tipo blocos ou em anéis;
• É normalizado pela ABNT através da NBR-9604/86;
• Profundidade limitada pela presença de água, material instável e rocha;
• Visualização de grande extensão do material e a possibilidade de retirada de grandes
volumes de amostra deformadas e indeformadas;
• Relativamente de rápida execução até 10 metros , sendo que em condições ideais,
profundidade máxima de 20 metros;
• Cuidados especiais com a instabilização das paredes da escavação, quedas de pessoas e
animais (necessário cerca e cobertura de proteção).
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5) Métodos diretos de Investigação - Tipos
5.2) Poços
Execução de poços – Inspeção e coleta de amostras de solo e rocha
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• As sondagens a trado são perfurações que podem ser executadas com trados manuais (ou
mecanizados) do tipo: cavadeira, espiral ou torcido, helicoidal;
• A profundidade também está limitada à profundidade do nível d‟água (NA) e as amostras
retiradas são deformadas;
• Este tipo de investigação está normalizado pela NBR 9603/86;
• Escavados manualmente com o auxílio de uma broca chamada trado, acoplada a hastes de
aço de ¾ de polegadas e a um “tê” para imprimir o movimento giratório;
• Somente atravessa a camada de solo, sendo interrompidos pela ocorrência de quaisquer
materiais mais duros (rocha alterada mole, linha de seixos, etc.);
• Permite a obtenção de grande volume de amostras deformadas;
• Método rápido e portátil;
5) Métodos diretos de Investigação - Tipos
5.3) Sondagem a trado
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5) Métodos diretos de Investigação
5.3) Sondagem a trado
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– É o método de sondagem mais utilizado no Brasil, principalmente em prospecção do subsolo
para fins de fundação, sendo também, bastante utilizado no mundo;
– Dentre suas principais vantagens pode-se citar o seu baixo custo, a simplicidade de execução,
a possibilidade de coletar amostras, a determinação da posição do lençol freático e a
obtenção de informações referentes à compacidade e consistência dos solos;
– A sondagem à percussão é executada por meio de uma perfuração no terreno acompanhada
da extração de amostras, permitindo assim, a determinação do provável perfil estratigráfico do
subsolo;
– Apesar das criticas válidas que são continuamente feitas à diversidade de equipamentos e
procedimentos utilizados para a execução do ensaio e à pouca racionalidade de alguns dos
métodos de uso e interpretação, este ainda é o processo dominante na prática de Engenharia
de Fundações;
– No Brasil é prescrito e normalizado pela ABNT através da NBR-6484/2001.
5) Métodos diretos de Investigação
5.4) Sondagens à percussão (SPT) - Introdução
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5.4) Sondagens à percussão (SPT) - Equipamentos
5) Métodos diretos de Investigação
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– Torre com roldana (tripé);
– Hastes de lavagem e penetração (tubos de aço);
– Tubos de revestimento e sapata de revestimento;
– Amostrador padrão (Raymond-Terzaghi) de Øext = 50,8 mm e Øint = 34,9 mm;
– Martelo padronizado para cravação do amostrador (65 kg) com haste-guia;
– Trados concha (100 ± 5 mm) e helicoidal (Ø 56 a 62 mm);
– Cabeças de bater do tubo de revestimento e das hastes de avanço;
– Trépano (peça de lavagem);
– Baldinho com válvula de pé e medidor de nível d‟água;
– Bomba d‟água motorizada;
– Metro de balcão ou similar e trena;
– Recipientes para amostra (sacos plásticos);
– Martelo de saca-tubos e ferramentas gerais.
5) Métodos diretos de Investigação
5.4) Sondagens à percussão (SPT) - Equipamentos
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5) Métodos diretos de Investigação
5.4) Sondagem à percussão
Fases de execução:
a) Montagem e posicionamento do
equipamento (tripé);
b) Escavação pré-furo;
c) Seqüência executiva;
d) Ensaio penetração e amostragem
e) Avanço (trado ou circulação de água.
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5.4.1) PERFURAÇÃO (Etapas de avanço)
a) A sondagem é iniciada com emprego do trado cavadeira ou concha até a profundidade de 1 metro;
b) Nas operações subseqüentes de perfuração (avanço), intercaladas às operações de amostragem com a
cravação do amostrador SPT, deve ser utilizado trado helicoidal até se atingir o nível d„água freático.
Quando o avanço a trado helicoidal for inferior a 5 cm após 10 minutos de operação, ou quando não estiver
ocorrendo a recuperação do solo escavado, passa-se ao método de perfuração por circulação de água;
c) A circulação de água é realizada utilizando-se do trépano de lavagem como ferramenta de escavação e a
remoção do material escavado por meio de circulação de água realizada pela bomba d‟água motorizada
através da composição das hastes de perfuração. Esta operação consiste na elevação da composição da
lavagem e posterior queda da mesma, acompanhada de movimentos de rotação imprimido manualmente
pelo operador;
d) Durante as operações de perfuração, caso a parede do furo se mostre instável é obrigatória para
amostragens subseqüentes, descida do tubo de revestimento até onde se fizer necessário, alternadamente
com a operação de perfuração. O tubo de revestimento não deve ser cravado além do fundo do furo aberto,
recomendando-se que este fique 0,50 m acima do fundo do furo, quando da operação de amostragem;
e) Em casos especiais de sondagens profundas em solos instáveis (solos muito arenosos, etc.), onde a
descida e/ou posterior remoção do tubo de revestimento for problemática, podem ser empregadas lamas de
estabilização (lama bentonítica ou bentonita) no lugar dos tubos de revestimento;
5.4) Sondagens à percussão (SPT) – Fases de execução
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5.4.1) PERFURAÇÃO (Etapas de avanço)
f) Durante as operações de perfuração devem ser anotadas as profundidades das transições de camadas
detectadas por exame visual táctil e da mudança de coloração dos materiais trazidos à boca do furo pelo
trado helicoidal ou pela água de lavagem.
5.4) Sondagens à percussão (SPT) – Fases de execução
Fases de execução
Esquema de montagem do
equipamento para avanço por
circulação de água.
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Sondagens à percussão (Avanço por circulação de água)
Trépano de lavagem (ou peça de lavagem)
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5.4.2) ENSAIO DE PENETRAÇÃO (INDICE DE RESISTÊNCIA - SPT)
a) O amostrador padrão conectado às hastes de perfuração, deve descer livremente no furo de sondagem até
ser apoiado no fundo do mesmo, conferindo-se se a profundidade de apoio corresponde à escavada. Caso
não, deve-se proceder novamente à operação de limpeza do furo.
b) Posicionado o amostrador, coloca-se a cabeça de bater no topo da haste e apóia-se o martelo suavemente
sobre a mesma. Anota-se a eventual penetração do amostrador no solo. Ex: P / 12 cm.
c) Utilizando-se o topo do tubo de revestimento como referência, marca-se com giz na haste de perfuração um
segmento de 0,45 m dividido em três intervalos de 0,15 m.
d) A cravação do amostrador é realizada erguendo-se o martelo a uma altura de 0,75 m (marca de referência
na haste guia) e deixando-o cair em “queda livre”. O ensaio de penetração consiste na cravação do
amostrador no solo através de sucessivas quedas do martelo, anotando-se o número de golpes
necessários para a cravação, de cada, intervalo de 0,15m, do amostrador.
e) Se apenas com um golpe do martelo, o amostrador penetrar mais do que 0,15 m anota-se a penetração
obtida. Ex: 01/29 cm.
f) Caso o solo seja muito resistente à penetração do amostrador deve-se anotar o número de golpes e a
respectiva penetração do amostrador. Ex: 40/10 cm.
5.4) Sondagens à percussão (SPT) – Fases de execução
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Sondagens à percussão (Amostrador e ensaio de penetração dinâmica)
Cravação do amostrador (intervalos de 15 cmInserção do amostrador no furo.
A cravação do amostrador é interrompida antes dos 45 cm de penertração sempre que:
a) Em qualquer dos três de 15 cm, o número de golpes ultrapassar 30;
b) Um total de 50 golpes tiver sido aplicado durante a cravação ;
c) Não se observar avanço do amostrador durante a aplicação de cinco golpes sucessivos do martelo.
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Sondagens à percussão (Cravação do amostrador e coleta de amostras)
Martelo de 65 kgf cravando amostrador
sendo levantado a uma altura de 75 cm.Amostrador SPT com amostra de solo
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a) Deve-se coletar para exame posterior, uma parte representativa do solo colhida pelo trado
concha ou ferramenta utilizada na escavação até 1 metro de profundidade;
b) A cada metro de perfuração, a contar de 1 metro de profundidade, devem ser colhidas
amostras dos solos por meio do amostrador padrão (corpo bipartido);
c) Estas amostras são colhidas pela cravação dinâmica do amostrador padrão, sendo estas
deformadas e utilizadas para a caracterização dos solos;
d) As amostras colhidas devem ser acondicionadas em recipientes herméticos (sacos plásticos)
para posterior análise visual e táctil. Os recipientes da amostra devem ser providos de uma
etiqueta com tinta indelével constando informações referentes ao furo e a amostra (Local,
número do furo e amostra, profundidade, etc.);
e) Havendo perda de amostra na operação de subida da composição das hastes, na operação
imediata de avanço do furo (por trado ou lavagem). No caso de lavagem, esta amostragem
deve ser realizada na bica do tubo de revestimento com a coleta de detritos do solo.
5.4) Sondagens à percussão (SPT) – Amostragem
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Sondagens à percussão (Amostragem)
Amostra sendo
armazenada em sacos
plásticos para análise
visual e tátil.
Detalhe da amostra
dentro do amostrador
bipartido.
Abertura do amostrador –
Retirada do bico do amostrador.
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a) Durante a perfuração com auxílio do trado helicoidal o operador deve estar atento a qualquer
aumento aparente da umidade do solo, bem como do mesmo estar molhado, comprovando
ter sido atravessado um nível d‟água. Nesta oportunidade interrompe-se a operação de
perfuração e passa-se a observar a elevação do N.A. no furo, efetuando-se leituras a cada 15
minutos no mínimo;
b) Sempre que ocorrer interrupção na execução da sondagem, é obrigatória, tanto no início
quanto no final dessa interrupção, a medida do nível do N.A., bem como da profundidade
aberta do furo e da posição do tubo de revestimento;
c) Após o término da sondagem deve ser realizado com o auxílio do “baldinho” o máximo
esgotamento do furo;
d) Após o encerramento da sondagem e a retirada do tubo de revestimento, decorridas no
mínimo 12 horas (normalmente 24 horas), e estando o furo não obstruído, deve ser medida a
posição do nível d‟água, bem como a profundidade até onde o furo permanece aberto.
5.4) Sondagens à percussão (SPT) – Observação sobre N.A.
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1) Critérios de paralisação por penetração
A NBR-6484/1986 prescrevia os seguintes critérios para paralisação de sondagens à percussão:
Quando, em 3 metros sucessivos, se obtiver índices de penetração maior do que 45/15;
Quando, em 4 metros sucessivos, forem obtidos índices de penetração entre 45/15 e 45/30;
Quando, em 5 metros sucessivos, forem obtidos índices de penetração entre 45/30 e 45/45;
A NBR-6484/2001 prescreve os seguintes critérios para paralisação de sondagens à percussão:
Quando, em 3 metros sucessivos, se obtiver 30 golpes para penetração dos 15 cm iniciais;
Quando, em 4 metros sucessivos, se obtiver 50 golpes para penetração dos 30 cm iniciais;
Quando, em 5 metros sucessivos, se obtiver 50 golpes para a penetração dos 45 cm;
Dependendo do tipo da obra, das cargas e da natureza do subsolo, admite-se a paralisação
da sondagem em solos de menor resistência, desde que haja uma justificativa geotécnica ou
solicitação do cliente.
5.4) Sondagens à percussão (SPT) – Critérios de paralisação:
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2) Ensaios de lavagem por tempo
Quando forem atingidas as condições prescritas na observação anterior ou quando a etapa
de avanço por circulação de água verificar-se a existência de material muito resistente
(blocos, topo rochoso, material de entulho, etc.) deve-se recorrer ao ensaio de lavagem por
tempo.
O ensaio de lavagem por tempo consiste na realização do procedimento de circulação de
água, entretanto, verificando-se através de marcas realizadas com giz nas hastes de
perfuração, o avanço ocorrido em três intervalos de 10 minutos;
Quando ao término do ensaio (30 minutos) verificar-se que os avanços em cada intervalo de
10 minutos forem inferiores a 5 cm, ou quando da realização de quatro ensaios
consecutivos não for alcançada a profundidade de execução do ensaio penetrométrico
seguinte. Nestes casos deverá constar no relatório a designação de Impenetrável à peça
de lavagem ou ao trépano.
Caso isso ocorra a uma profundidade inferior a 8 metros, as sondagens devem ser
deslocadas até no máximo de quatro vezes em posições diametralmente opostas a 2 m da
sondagem inicial.
5.4) Sondagens à percussão (SPT) – Critérios de paralisação:
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A) Os resultados obtidos durante os ensaios e dos procedimentos de avanço devem ser anotados
num Relatório de Campo pelo profissional responsável pelo equipamento (sondador) e deve
conter as seguintes informações:
– Nome da empresa e do interessado, bem como do local do terreno (endereço);
– Data de inicio e término do furo e anotações sobre a posição do NA;
– Descrição visual e táctil das amostras e profundidades das mudanças das camadas de solo e do final
da sondagem;
– Número de golpes para a cravação de cada 0,15 m, profundidade do revestimento, bem como outras
informações obtidas durante a execução das sondagens e julgadas de interesse, etc.
B) Os resultados das sondagens à percussão devem ser apresentados num Relatórios Final,
numerado, datado e assinado pelo responsável técnico perante o CREA/MG devendo conter
as seguintes informações:
– Descrição sumária dos equipamentos e métodos utilizados na realização dos serviços, planta do local
da obra com respectiva localização dos furos e do nivelamento dos mesmos em relação a uma
referência de nível (RN), etc.
– As figuras seguintes apresentam relatórios de campo e finais de ensaios SPT.
5.4) Sondagens à percussão (SPT) – Apresentação dos resultados:
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Tabela dos estados de compacidade e consistência
Solo Índice de resistência SPT Designação
Areias e siltes
arenosos
≤ 4 Fofa(o)
5 a 8 Pouco Compacta(o)
9 a 18 Medianamente Compacta(o)
19 a 40 Compacta(o)
> 40 Muito Compacta(o)
Argilas e siltes
argilosos
≤ 2 Muito Mole
3 a 5 Mole
6 a 10 Média(o)
11 a 19 Rija(o)
> 19 Dura(o)
As expressões empregadas para a classificação da compacidade das areias referem-se à deformabilidade e
resistência destes solos, sob o ponto de vista das fundações, e não devem ser confundidas com as mesmas
denominações empregadas para a designação da compacidade relativa das areias ou para a situação perante
índice de vazios críticos, definidos na Mecânica dos Solos.
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“Croquis” de locação dos furos
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“Croquis” de locação dos furos
Rua X
800
1000
14
801
95
0
1200
77
0
45
00
2600
SP 01
SP 02
SP 03
3500
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Sondagens à percussão (Resultados de campo e final)
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Sondagens à percussão (Resultados finais)
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Sondagens à percussão (Resultados finais)
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Sondagens à percussão (Resultados finais)
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Extrapolação do perfil do subsolo
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Discrepâncias de resultados de relatórios de sondagem SPT
Furo de sondagem correto.
Furo de sondagem incorreto!!!!
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Discrepâncias de resultados de relatórios de sondagem SPT
Furo de sondagem incorreto!!!!
Furo de sondagem correto.
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5.5) Sondagem SPT-T
Após a cravação do amostrador SPT é
realizada a medida do torque.Detalhe do torquímetro.
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Critério de locação de furos de sondagem à percussão (SPT): NBR-8036/83
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
• São realizadas em materiais rochosos (blocos ou afloramentos rochosos) para a obtenção de
testemunhos, isto é, amostras de rochas, identificação das descontinuidades do maciço
rochoso e a realização de ensaios “in situ”.
• A sondagem puramente rotativa só se justifica quando a rocha aflora ou quando não há a
necessidade de classificação das camadas de solo que recobrem o maciço.
• A sondagem mista é a conjugação do processo à percussão associado ao processo rotativo
(não importando a ordem dessa associação).
• Por exemplo, quando nas sondagens SPT os processos manuais forem incapazes de perfurar
solos de alta resistência, matacões ou blocos de natureza rochosa, usa-se o processo rotativo
como instrumento complementar.
• Os avanços são realizados através de uma sonda e de hastes metálicas dotadas na
extremidade de um barrilete amostrador com uma ferramenta cortante na ponta.
• A operação da sondagem rotativa se faz por ciclos sucessivos de corte e retirada de amostras
(testemunhos) do interior do barrilete, procedimento este denominado manobra.
5.6) Sondagem mista - Introdução
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
• Utilizam sondas que compreendem uma base metálica onde se alojam um motor e um
cabeçote ligados por um elemento de transmissão, um fuso e um guincho. O motor é
geralmente a diesel e o cabeçote transforma o movimento de rotação do motor em rotação de
uma haste vertical que o atravessa. Esta haste além do movimento de rotação sofre um
avanço mecânico ou hidráulico (recuo ou avanço);
• Injeta-se água sob pressão através da parte interna das hastes (ocas) a qual saindo pelo
barrilete amostrador remove os detritos de perfuração e resfria a coroa;
• Tal como no processo de perfuração à percussão, quando as paredes do furo, mostrarem-se
instáveis pondo em risco a coluna de perfuração (que poderia ficar presa), ou quando
atravessando camadas permeáveis ou bastante fraturadas gerando grande perda de água,
utilizam-se de tubos de revestimento com diâmetro nominal maior que das hastes.
• Os principais equipamentos e ferramentas que compõe um equipamento de sondagem
rotativa (mista) são: tripé, sonda rotativa, bomba d‟água, hastes, barriletes, coroas, luvas
alargadoras, tubos de revestimento e demais acessórios e ferramentas necessárias à
execução de sondagens rotativas, além dos equipamentos exigidos para sondagens à
percussão (SPT)
5.6) Sondagens mistas – Equipamentos e procedimentos
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
Sondagens Rotativas (mistas) - Equipamento
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Sondagens Rotativas (mistas) – Detalhe da sonda em perfuração
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
• Os principais tipos de barriletes são:
– Barrilete simples: Constituído por um único tubo. A passagem de água de circulação se dá entre a
parede interna e o testemunho. O testemunho fica sujeito à ação abrasiva do fluido de circulação
(detritos de perfuração) e ao atrito com a parede interna do barrilete.
– Barrilete duplo rígido: Constituído por dois tubos. Não possui dispositivo que impeça a rotação do
tubo interno. A passagem do fluido de circulação de processa entre as paredes dos dois tubos e sua
saída ocorre antes da mola retentora, reduzindo o contacto com o testemunho.
– Barrilete duplo giratório (livre): Constituído por dois tubos. Entre as partes da cabeça do
barrilete, onde os tubos são rosqueados, existe um sistema de rolamentos que faz com que o tubo
externo gire com a coluna de perfuração e o tubo interno permaneça estacionário ou gire lentamente.
Assim o testemunho fica protegido do atrito com a parede do barrilete e o contacto do testemunho com
o fluido de circulação se dá entre a extremidade do tubo interno e a face da coroa. Existem variações
desse barrilete com saída do fluxo de circulação na face interna da coroa (saída lateral) ou na parte
inferior (saída frontal)
5.6) Sondagens mistas – Tipos de barriletes amostradores
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Tipos de barriletes amostradores:
Barrilete simples Barrilete duplo rígido Barrilete duplo giratório
Sondagens Rotativas (mistas) – Barrilete simples (“desembuchador”)
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Sondagens Rotativas (mistas) – Barrilete duplo giratório e coroa diamantada
Barrilete amostrador.
Detalhe da coroa
diamantada.
Detalhe do barrilete
amostrador
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• São obtidas através de barriletes amostradores, sendo que na ponta dos mesmos encontra-
se uma coroa que compreende a ferramenta de perfuração propriamente dita. Estas coroas
consistem em peças de aço especial possuindo incrustações de diamante (para perfuração
em rochas de maior dureza, tais como o gnaisse, hematita, granito, etc.) ou de wídia (para
perfuração em rochas brandas tais como rochas basálticas e vulcânicas) nas suas
extremidades que por abrasão cortam (desgastam) a rocha.
• O material cortado penetra no barrilete amostrador e constitui o testemunho.
• As sondagens rotativas são denominadas por uma série de diâmetros padronizados
denominados por letras, sendo que a primeira letra corresponde ao diâmetro do furo e a
segunda indica rosca padronizada da composição de perfuração (W ou X). A tabela seguinte
apresenta os diâmetros mais usuais.
• A amostragem deverá ser continua e total, mesmo em materiais incoerentes ou muito
fraturados, permitindo ao engenheiro ou geólogo buscar informações geológicas de interesse
à caracterização do maciço rochoso.
• As operações de retirada das amostras do barrilete e de seu acondicionamento nas caixas
deverão ser realizadas cuidadosamente de maneira a serem mantidas as posições relativas
dos testemunhos coletados.
5.6) Sondagens mistas – Amostragem
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Coroas diamantadas - Diâmetros
Ø DIÂMETRO DA COROA
(mm)
DIÂMETRO DO TESTEMUNHO
(mm)
EX 37,3 20,6
AX 47,6 30,1
BX 59,5 41,3
NX 75,3 54
HX 98,8 76,2
Denominação Diâmetro do furo
(mm)
Diâmetro do testemunho
(mm)
EW 37,71 21,46
AW 48,00 30,10
BW 59,94 42,04
NW 75,89 54,73
HW 99,23 76,20
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
As amostras serão acondicionadas em caixas de madeira aplainada ou de plástico;
• Na tampa e num dos lados menores da caixa deverão ser anotados com tinta indelével, o
número do furo, nome da obra e cliente, local e número da caixa e o número de caixas do
furo;
• As amostras correspondentes às manobras deverão ser separadas por um taco de madeira
afixado transversalmente na canaleta. Neste taco deverão ser anotadas as profundidades
com tinta indelével, sendo que no último taco deverá constar, além da profundidade final do
furo, a palavra “fim”;
• No caso de ser empregado (tanto no início como num determinado intervalo), avanço de
sondagem pelo processo de percussão, as amostras assim coletadas deverão ser
acondicionadas na mesma caixa de amostra da sondagem rotativa, segundo a seqüência de
sua obtenção.
5.6) Sondagens mistas – Amostragem
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
5.6) Sondagens mistas – Amostragem
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
• Define-se por porcentagem de recuperação (%R) de uma manobra à relação percentual
entre o comprimento do testemunho obtido e o comprimento perfurado (ou da manobra).
• Este percentual de recuperação fornece uma primeira idéia da qualidade do material
perfurado que tende a ser mais alta quanto mais sã e não fraturada for a rocha ou material
prospectado;
• Face ao grande desenvolvimento das técnicas de perfuração (tipos de amostradores),
elevados percentuais de recuperação são obtidos mesmo em materiais alterados e
fraturados.
• Este fato levou ao surgimento de um novo parâmetro, o Rock Quality Designation” (RQD),
que consiste na porcentagem de recuperação obtida considerando-se somente os fragmentos
de testemunho com comprimento superior a 10 cm.
• Desta forma, RQD elevado caracteriza material rochoso de boa qualidade, ou com pouco ou
nenhum fraturamento e pouco alterado a são;
•
5.6) Sondagens mistas – Resultados e principais parâmetros
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5.6) Resultados: R.Q.D. – Índice de Qualidade da Rocha
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5.6) Classificação da rocha baseada no % de recuperação e no R.Q.D:
Tipo de rocha R%
Boa qualidade > 80
Medianamente alterada 80 a 50
Muito alterada < 50
Qualidade da rocha RQD (%)
0 – 25% Muito fraca
25 – 50% Fraca
50 – 75% Regular ou razoável
75 – 90% Boa
90 – 100% Excelente
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5.6) Sondagens mistas – Resultados e principais parâmetros
• Outros resultados obtidos a partir de uma sondagem rotativa são:
– Classificação litológica: tipo de rocha, textura, mineralogia, cor, etc;
– Estado de alteração: sã, pouco alterada, medianamente alterada, muito alterada e
extremamente alterada;
– Grau de fraturamento: número de fraturas por metro, sendo ocasionalmente fraturada
(1), pouco fraturada (2 a 5), medianamente fraturada (6 a 10), muito fraturada (11 a 20)
e extremamente fraturada (> 20).
• As sondagens rotativas podem ser executadas inclinadas quando necessário , como por
exemplo na verificação de espaçamento entre juntas (fraturas e falhas) etc.
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ROCHA Nº DE FRATURAS/METRO
Ocasionalmente fraturada 1
Pouco fraturada 1~5
Medianamente fraturada 6~10
Muito fraturada 11~20
Extremamente fraturada >20
Em fragmentos Pedaços de diversos tamanhos
caoticamente dispersos
5.6) Resultados: Grau de Fraturamento
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Resultados apresentados em perfis individuais de sondagem que devem conter:
– Identificação da sondagem (obra, cliente, número do furo);
– Inclinação e rumo do furo;
– Datas, diâmetros e tipos de barriletes e coroas;
– Cota da boca do furo e coordenadas;
– Leituras de nível d‟água;
– Resultado dos ensaios SPT e de lavagem;
– Recuperação de testemunhos;
– Índice de qualidade da rocha (RQD);
– Resultado dos ensaios de permeabilidade e perda d‟ água;
– Descrição geológica dos materiais atravessados;
– Grau de alteração e de fraturamento;
5.6) Sondagem mista: Apresentação dos resultados
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Resultados de sondagem mista em solo coluvionar:
Resultados de sondagem mista em rocha:
Sondagens Rotativas (mistas) – Resultados
Observar a redução de resistência de 2,69 a 5,58 m.
Sondagem complementar – Obra Rua Liceu x
Rua Hermes - Bairro Boa Vista.
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Sondagens SPT – Resultados inconclusivos
Obs.: Resultados paralisados pelo critério de impenetrabilidade à
peça de lavagem – Ensaio de lavagem por tempo.
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Sondagens mistas – Resultados complementares
Resultados de sondagens mistas
complementares: Obra Bairro União.
Confirmação de ocorrência de topo
rochoso subjacente a uma camada de
argila siltosa (solo sedimentar)
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6) Instrumentação em furos de sondagens
• MONITOR DE NÍVEL D‟ ÁGUA (MNA)
– Medição do nível d‟água do terreno;
– Consiste na colocação de um tubo perfurado, envolto em material filtrante, num furo de sondagem;
– Mede o nível d‟água resultante de toda a extensão do trecho perfurado;
– Também utilizado para coletar amostras de água subterrânea, principalmente em estudos ambientais;
• PIEZÔMETRO
– Medição do nível d‟água de determinado trecho do furo;
– Consiste na colocação de um tubo perfurado, envolto em material filtrante, num trecho determinado do
furo;
– Mede o nível d‟água apenas do trecho do furo;
– O nível d‟água medido reflete a pressão a que está submetido o aqüífero do trecho do furo;
• OUTROS
– Extensômetro linear: mede deslocamentos (movimentações) entre pontos de um furo de sondagem;
– Inclinômetro: mede a inclinação de trechos de um furo de sondagem;
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M.N.A´s x Piezômetros
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7) Investigação com falhas
• Erro na localização do sítio (local);
• Procedimentos indevidos ou ensaio não padronizado;
• Equipamento com defeito ou fora da especificação;
• Procedimentos fraudulentos;
8) Investigação insuficiente
• Número insuficiente de sondagens (área extensa ou subsolo variado);
• Profundidade de investigação insuficiente;
• Propriedade de comportamento não determinada por necessitar de ensaios especiais
(expansibilidade, colapsividade, etc.);
• Situações com grande variação de propriedades.
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Investigação insuficiente
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
Investigação insuficiente
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Investigação insuficiente
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9) Prospecção Geotécnica – Métodos Semi-diretos
9.1) Dilatômetro de Marchetti (DMT)
Unidade de controle de pressões Lâmina dilatométrica Esquema de execução do ensaio
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
• Equipamento desenvolvido na Itália por Silvano Marchetti a partir de meados da década de
70 e posteriormente patenteado em 1977;
• É um equipamento portátil e de fácil manuseio onde se medem tensões (p0, p1 e p2) e
módulos característicos (ED , KD , ID e UD).
• A forma delgada do dilatômetro (lâmina dilatométrica) minimiza distúrbios gerados no solo
durante a sua inserção, promovendo deformações volumétricas e cisalhantes 1/3 daquelas
geradas pela inserção do cone (CPT);
• Os procedimentos do ensaio foram normalizados nos EUA em 1986 (ASTM) e na Europa
(1995), não havendo normalização específica no Brasil.
9.1) Dilatômetro de Marchetti (DMT) - Introdução
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
• Inserção da lâmina dilatométrica verticalmente no solo até a profundidade de interesse, sendo que um
sistema hidráulico (tipo CPT) é mais indicado (penetração dinâmica afeta os resultados). A velocidade de
inserção é recomendada que seja de 2 a 4 cm/s e os ensaios realizados a cada 20 cm. Em alguns casos
mede-se a força P necessária para a penetração do dilatômetro;
• Após a inserção da lâmina na profundidade de interesse, o operador abre gradualmente a válvula de
controle de gás sendo que nesta etapa ouve-se um sinal (campainha). Logo ocorre um aumento da
pressão na parte interna da membrana até um ponto em que o sinal cessa quando a membrana começa a
se mover horizontalmente. No momento em que o sinal cessa deve ser realizada no manômetro da
unidade de controle a pressão correspondente à leitura A;
•
• Operador continua abrindo a válvula de controle de gás vagarosamente sendo que esta etapa ocorre
sem ruído (campainha). O ruído se faz sentir novamente para uma expansão da membrana de 1,1 mm,
sendo que neste momento deve ser realizada no manômetro da unidade de controle a pressão
correspondente à leitura B;
•
• A partir daí o operador interrompe rapidamente o fornecimento de gás e abre outra válvula para o
descarregamento (que pode ser controlado ou não) da membrana até a posição inicial. Neste ponto o ruído
(campainha) pode estar presente novamente e o operador deverá realizar a leitura C. Esta leitura nem
sempre existe e se relaciona com a poropressão existente e gerada na inserção da lâmina dilatométrica.
• Com a válvula de descarregamento aberta, inicia-se um novo avanço da lâmina dilatométrica até a próxima
profundidade de interesse. O limite de profundidade para execução do ensaio fica limitado à capacidade do
sistema de “cravação” (ação-reação) utilizado.
9.1) Dilatômetro de Marchetti (DMT) – Procedimento de Ensaio
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
• A membrana do dilatômetro possui uma espessura e= 0,2 mm, sendo de aço inoxidável,
portanto possuindo elevada rigidez, exigindo assim, uma calibração antes e depois de cada
sondagem para a correção dos resultados obtidos.
• A lâmina na posição em repouso está na “fase de expansão” requerendo o uso de vácuo para
trazê-la à “posição de colapso”, ou seja as Calibrações ∆A e ∆B:
– A somar ∆A p0= A + ∆A
– B subtrair ∆B p1= B - ∆B
– C somar ∆A p2= C + ∆A
9.1) Dilatômetro de Marchetti (DMT) - Calibrações
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
São parâmetros específicos do ensaio obtidos a partir das pressões p0, p1 e p2.
A) Módulo dilatométrico (ED) ED= 34,7 ∆p= 34,7 (p1 - p0)
• Não confundir com o módulo de Young (E), já que este parâmetro é um parâmetro de compressibilidade específico do
ensaio DMT.
B) Índice de tensão horizontal (KD) KD= (p0 - u0) / σ’v
• Correlaciona-se com o coeficiente de empuxo lateral K0.
– Para argilas normalmente adensadas: KD= 2 a 4 K0 (argilas NC) 1,8 < KD < 2,3.
– Em solos pré-adensados Resultam p0 elevados.
– Em solos normalmente adensados Resultam baixos valores de p0.
C) Índice do material (ID) ID= (p1 – p0) / (p0 – u0)
• Reflete mudanças do tipo de solo;
• Este parâmetro varia de 0,1 a 10; sendo que valores mais elevados correspondem a solos arenosos.
D) Índice de poropressão (UD) UD= (p2 - u0) / (σvt - u0)
• Este parâmetro normaliza o excesso de poropressão gerado pela penetração do dilatômetro a uma tensão de referência.
9.1) Dilatômetro de Marchetti (DMT) – Parâmetros intermediários
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
1) Argilas
A) Módulo unidirecional (Moed) Moed = RM . ED Onde: RM = f(ID, kD)
• Valores de RM:
– ID ≤ 0,6 RM = 0,14 + 2,36 log(KD)
– 0,6 < ID ≤ 3 RM= RM0 + (2,5 - RM0) log (KD); Onde: RM0= 0,14 + 0,15 (ID - 0,6)
– 3 < ID ≤ 10 RM = 0,5 + 2 log(KD)
– ID > 10 RM= 0,32 + 2,18 log(KD)
B) Módulo de Young E’= 0,8 Moed (para υ‟= 0,25 a 0,30)
C) Módulo de elasticidade transversal (G) G= E’ / [2(1+υ’)]
D) Coeficiente de empuxo no repouso (K0) K0= (KD / 1,5)0,47 - 0,6
2) Areias
A) Coeficiente de empuxo no repouso (K0) K0= 0,376 + 0,095 KD – (0,00172 qc / σ’v)
OBS: Os parâmetros a, b e c apresentados anteriormente para cálculo de parâmetros de engenharia para
argilas são obtidos de maneira análoga para areias.
9.1) Dilatômetro de Marchetti (DMT) – Parâmetros de engenharia
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
Apresentação de Resultados
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
9.2) Pressiômetros (PMT): Pressiômetro de Ménard
Vista externa e interna da caixa de monitoramento Sonda pressiométrica e
mangueiras de conexão
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
• O primeiro pressiômetro moderno foi desenvolvido
no início da década de 50 por dois pesquisadores
trabalhando de maneira independente: Fang na
Universidade de Purdue e Ménard na
Universidade de Illinois. O equipamento criado e
patenteado por MÉNARD (1955) passou a ser
conhecido mundialmente como o pressiômetro de
Ménard.
• O pressiômetro pode ser definido como um
equipamento que aplica uma pressão hidráulica
(líquido ou gás) às paredes de um furo de
sondagem através de uma membrana flexível.
• No Brasil, devido à ausência de normas e
especificações nacionais referentes a ensaios
pressiométricos, utilizam-se as normas francesa e
americana, já que estas tratam de pressiômetros
de pré-furo que são os mais encontrados e
utilizados no país.
9.2) Pressiômetros (PMT): Pressiômetro de Ménard
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
9.2) Pressiômetros (PMT): Pressiômetro de Ménard
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
• É importante salientar que a interpretação de um ensaio pressiométrico depende não só do tipo de solo,
como também do pressiômetro utilizado, da técnica de instalação utilizada e do tipo de procedimento de
ensaio adotado (tensão ou deformação controladas).
• Com relação às diferentes técnicas de instalação, podem ser citados três grupos de pressiômetros:
• Pressiômetros de pré-furo ou “prebored pressuremeters” (PBP’s):
– São colocados em furos previamente escavados, sendo a técnica de escavação conforme o tipo de solo. Existem várias
versões deste tipo de equipamento, que são os mais utilizados em investigações de campo, os quais nos dias atuais,
são encontrados em diferentes versões em todo o mundo. Destaca-se, o pressiômetro de Ménard (MPM), que é o único
que possui a sonda pressiométrica com três células (tricelular), sendo duas células de guarda e uma central de medição
• Pressiômetros autoperfurantes ou “self-boring pressuremeters” (SBP’s):
– Foi proposto por JÉZÉQUEL et al. (1968), no Laboratório Central de Ponts et Chaussées (LCPC), após estudarem a
influência da metodologia de execução do ensaio pressiométrico, questionando as técnicas de instalação dos
pressiômetros de pré-furo. Esses pesquisadores concluíram que o amolgamento provocado no solo pela realização das
escavações e posterior colocação da sonda pressiométrica afetava significativamente os resultados do ensaio
• Pressiômetros “cravados” ou “pushed-in pressuremeters” (PIP’s):
– São “empurrados” contra o solo (inserção direta). São os do tipo “pushed-in pressuremeters” (PIP‟s) ou pressiômetros
“cravados”, e foram desenvolvidos no final da década de 70. Esses ensaios pressiométricos são mais rápidos que os
demais, entretanto produzem distúrbios repetidos e grande amolgamento do solo durante a sua instalação.
9.2) Pressiômetros - Tipos
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
Vf
Vo
Vm
po pf
p
V
9.2) Pressiômetros: Parâmetro de compressibilidade:
Em= 2 . (1+m) . [Vs + (Vf – V0)] . Dp
2 ∆V
O parâmetro de deformabilidade obtido
a partir de ensaios pressiométricos
parte da hipótese de que a linearidade
do trecho pseudo-elástico da curva
pressiométrica relaciona-se com o
comportamento linear e elástico dos
solos.
Vs = Volume inicial da sonda pressiométrica.
Módulo Pressiométrico ou
de Ménard:
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A) Pressão de fluência ou de Creep (pf)
• A pressão de Creep ou de fluência é a pressão
que corresponde à fronteira entre a fase de
reação pseudoelástica do solo e a fase das
grandes deformações (plastificação) do solo, no
caminho de tensões do ensaio pressiométrico.
B) Pressão limite (pl)
• A pressão limite é definida como a máxima
pressão atingida num ensaio pressiométrico para
a qual a cavidade continuaria a se expandir
indefinidamente. No entanto, na prática não é
possível atingir essa pressão, já que a expansão
da membrana é limitada (700 a 750 cm³).
Portanto, a pressão limite pode ser obtida,
extrapolando-se a curva corrigida do ensaio para
o caso hipotético de um volume tendendo ao
infinito.
9.2) Pressiômetros – Parâmetros de resistência
Pressão
100
1000
Volu
me lid
o (
ml)
Determinação da pressão limite
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A) Ensaio de perda de pressão (“pressure
loss test”)
• O recobrimento e a membrana da célula central
apresentam uma sensível resistência à expansão,
que aumenta à medida que estes são inflados.
Esta resistência (rigidez) deve ser subtraída dos
valores de pressão aplicados pela unidade de
controle para cada expansão de volume registrada,
já que a pressão aplicada ao solo é pouco menor
que aquela aplicada à sonda pressiométrica.
9.2) Pressiômetros – Calibrações
0
20
40
60
80
100
120
0 200 400 600 800P
ress
ão
(k
Pa
) Volume (cm³)
Ensaio de Calibração - Recobrimento de borracha reforçada tipo Canvas
(60 s)
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
Ensaio de Calibração - Perda de Volume
Recobrimento tipo Canvas 3 mm.
200
250
300
350
400
450
500
0 500 100
0
150
0
200
0
250
0
300
0
350
0
400
0
450
0
Pressão (kPa)V
olu
me
(cm
³)
B) Ensaio de perda de volume (“volume
loss test”)
• Conforme dito anteriormente, quando se
trabalha com valores elevados de pressão, é
natural que ocorram aumentos de volume no
sistema em razão da dilatação das tubulações
internas e das mangueiras que fazem a ligação
entre a caixa de monitoramento e a sonda
pressiométrica. Outras perdas de volume
podem ser levadas em consideração como a
compressibilidade da água, das membranas e
dos recobrimentos de borracha.
9.2) Pressiômetros – Calibrações
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
• É considerada uma das mais importantes ferramentas de prospecção geotécnica;
• Os resultados deste ensaio são muito utilizados na determinação estratigráfica de perfis de solos, de propriedades dos
materiais prospectados e na previsão da capacidade de carga de fundações.
• Primeiras evidências de emprego na Suécia (1917), sendo que as primeiras referências ao ensaio remontam à década de 30
na Holanda;
• Consolidou-se a partir da década de 50 com introdução da “manga” de atrito lateral por Begemann;
• A partir da década de 60 surgiu uma nova geração desses equipamentos com a criação dos cones elétricos;
• Desde o final da década de 50 existia no Brasil um número restrito de casos sendo que este ensaio era mais utilizado em
projetos de plataformas marítimas. A partir da década de 90 ocorreu um aumento do interesse comercial pelo ensaio,
impulsionado por pesquisas realizadas nas universidades brasileiras em especial na COPPE/RJ No Brasil (MB-3.406/91).
9.3) Cones mecânicos, elétricos e piezocones (CPT e CPTU) - Introdução
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
• Cone mecânico: Neste tipo de cone as medidas são realizadas na superfície, com
transferência mecânica pelas hastes dos esforços necessários para a cravação da ponta e o
atrito lateral. Ex: Cone holandês e de Begemann.
• Cone elétrico: Estes cones são equipados com células de carga que permitem que sejam
realizadas diretamente as leituras da resistência de ponta de do atrito lateral.
• Piezocone: Equipamentos semelhantes aos cones elétricos, entretanto, além das medidas
elétricas da resistência de ponta e do atrito lateral, permitem a monitoração de excessos de
poropressão (∆u) gerados durante sua inserção.
– Os piezocones são equipados com transdutores de poropressão que podem ser instalados em
diferentes posições sendo denominadas diferentes medidas de u (poro-pressão).
– Os cones apresentam um ângulo da ponta aproximadamente igual a 60º e diâmetro da base entre
34,8 mm e 36,0 mm, resultando numa área de projeção horizontal compreendida entre 9,5 cm² e 10,2
cm², podendo chegar até 15 cm² em equipamentos mais robustos.
9.3) Cones mecânicos, elétricos e piezocones (CPT e CPTU) - Tipos
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
Os Piezocones (CPTU)
Diferentes posições para determinação de
poro-pressão em piezocones.
Detalhe da ponta do cone e
medidor de poro-pressão
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• Inserção do cone através de hastes, verticalmente
no solo, a uma velocidade de 2 cm/s, através de
sistemas hidráulicos adaptados em equipamentos
próprios ou caminhões, gerando sistemas ação-
reação com diferentes capacidades;
• Atualmente a aquisição de dados é feita por
sistemas automáticos que associados a programas
computacionais simples gerenciam e armazenam
as medidas realizadas através de conversor
analógico digital e um computador.
• O limite de profundidade para execução do ensaio
fica limitado à capacidade do sistema de
“cravação” (ação-reação) utilizado sendo que
sistemas pesados (175 a 200 kN) realizam ensaios
em todo tipo de solo, exceto em pedregulhos
compactos e em solos com presença de matacões.
9.3) Cones mecânicos, elétricos e piezocones – Procedimento de ensaio
Diferentes modelos de piezocones.
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Sistema ação reação e de aquisição de dados CPT
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• Dependendo do tipo de equipamento utilizado pode-se realizar as seguintes medidas:
– Cones mecânicos (com “manga” de atrito) e elétricos:
• Resistência de ponta (qc)
• Atrito lateral (fs)
– Cones elétricos com transdutores de poropressão (piezocones):
• Resistência de ponta (qc)
• Atrito lateral (fs)
• Poropressão (un)
9.3) Cones mecânicos, elétricos e piezocones – Resultados
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A) Resistência corrigida de ponta e atrito lateral:
• qt= qc + u2 (1-a) a= An / Ac
• ft= fs - [(u2.Asb -u3.Ast) / As]
B) Estimativa de u2 a partir de u1:
• (u2-uo)= K (u1-u0)
Onde o parâmetro K= f(tipo de solo e histórico de tensão);
Em geral u3 não é medido Cone com geometria tal que Asb e Ast iguais!
C) Razão de atrito (FR)
• FR= fs / qc .100
Este parâmetro auxilia na identificação (classificação) dos tipos de solos.
D) Parâmetro Bq
• Bq= (u2 - u0) / (qt - σv0)
9.3) Cones mecânicos, elétricos e piezocones – Outros Resultados
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Resultados de CPT
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Resultados de CPT
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Resultados de CPTU
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Resultados de CPTU
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Classificação dos solos e outros tipos de cones
• Cones ambientais:
– A ponteira cônica apresenta outros sensores:
• Sensores de temperatura;
• Medidores de PH;
• De contaminantes específicos, etc..
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• Foi desenvolvido na Suécia, em 1919, por John Olsson. Ao término da década de 1940 foi aperfeiçoado,
assumindo a forma empregada até hoje. Em 1987 a ASTM realizou conferência sobre o tema, que pode
servir de referência internacional. No Brasil o ensaio foi introduzido em 1949 pelo Instituto de Pesquisas
Tecnológicas de São Paulo (IPT).
• O ensaio de palheta tem por objetivo determinar a resistência não-drenada in situ de solos argilosos (Su).
• Utiliza-se uma palheta de seção cruciforme, a qual é cravada no terreno e submetida ao torque necessário
para cisalhar o solo por rotação. É Normatizado pela ABNT NBR 10905/89.
• São utilizados em solos com baixa consistência, onde é possível a cravação estática da palheta a partir do
nível do terreno.
• O ensaio consiste na cravação estática de uma palheta de aço, com secção transversal em formato de
cruz, de dimensões padronizadas, inserida até a posição desejada para a execução do teste.
• Durante a cravação, com o auxílio de um penetrômetro hidráulico, a palheta é protegida por uma sapata, e
as hastes, através do tubo de proteção, são mantidas centralizadas e protegidas (procedimento A).
• A cravação é interrompida 0,5 m antes da cota de ensaio. A partir dessa profundidade, o acionamento do
conjunto de hastes permite posicionar a palheta no ponto desejado, minimizando-se as perturbações do
terreno, e o atrito do sistema.
9.4) Ensaio de palheta (Vane Test ou VST) – Introdução e Procedimento
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• Após a introdução da palheta no solo, na profundidade desejada, posiciona-se a unidade de torque e
medição, zeram-se os instrumentos e se aplica imediatamente o torque, com uma velocidade constante
de 6 graus/minuto. As medições de torque e rotação são efetuadas no topo do sistema de hastes.
• Com base no torque máximo é possível determinar a resistência ao cisalhamento não-drenada do solo. A
utilização de um dispositivo denominado slip-coupling visa eliminar das leituras qualquer efeito de atrito
nas hastes que acionam a palheta.
• Ao término do ensaio para a obtenção da resistência não-drenada in situ, pode-se proceder ainda a
obtenção da resistência não-drenada amolgada, executando-se 10 voltas rápidas da palheta.
• Como o ensaio é executado com equipamento eletrônico controlado por computador, tem-se uma
visualização imediata dos resultados, sendo que qualquer anomalia pode ser percebida imediatamente,
além de uma maior agilidade na elaboração do relatório final.
• Outra vantagem do equipamento eletrônico é a inexistência de interferência humana nos resultados,
reduzindo substancialmente a ocorrência de erros causados pelo operador.
• Podem ser realizados adotando-se o procedimento A ou B, sendo que no procedimento B o conjunto
palheta-espaçadores-hastes é introduzido em uma perfuração previamente executada com diâmetro de
75 mm, preferencialmente. Sempre que necessário a perfuração é revestida em toda sua extensão para
evitar desmoronamentos.
9.4) Ensaio de palheta (Vane Test ou VST) – Procedimento de ensaio
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9.4) Ensaio de palheta (Vane Test ou VST) – Procedimento A do ensaio
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9.4) Ensaio de palheta (Vane Test ou VST) – Procedimento A do ensaio
Equipamento com a palheta na posição
recolhida dentro da sapata para cravação
estática no terreno.
Vista da sapata com as hastes de extensão
para inserção da palheta no solo.
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9.4) Ensaio de palheta (Vane Test ou VST) – Procedimento de ensaio
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9.4) Ensaio de palheta (Vane Test ou VST) - Resultados
3.
.86,0
D
MSu
• O ensaio de palheta permite obter os seguintes resultados:
- Gráfico de torque em função da rotação;
- Resistência não drenada (Su);
- Resistência amolgada;
- Sensibilidade do solo.
Cálculo da Coesão
não drenada (Su)
Onde:
- M é o torque máximo medido (kN.m);
- D é o diâmetro da palheta (m).
Cálculo da
sensibilidade (St)
St = Su / Sur
Onde:
- Su é a resist. não drenada;
- Sur é resist. não drenada amolgada.
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9.4) Ensaio de palheta (Vane Test ou VST) – Equipamentos
Equipamento tipo A
Sem perfuração prévia.
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9.4) Ensaio de palheta (Vane Test ou VST) – Equipamentos
Equipamento tipo B
Com perfuração prévia
e
Instalação em furos de sondagem.
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9.4) Ensaio de palheta (Vane Test ou VST) – Equipamentos
Palheta Padrão
• Palheta, com quatro pás, preferencialmente de
aço de alta resistência, com diâmetro de 65 mm
e altura de 130 mm e demais dimensões
constantes;
• Quando o ensaio é executado em argila rija com
resistência não drenada superior a 50 kPa,
tolera-se o uso de palheta retangular com
diâmetro de 50 mm e altura de 100 mm.
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9.4) Ensaio de palheta (Vane Test ou VST) – Equipamentos
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia