YAN OLIVEIRA CABRAL

MTODOS DE INVESTIGAO GEOLGICA E GEOTCNICA

PALMAS 2013

YAN OLIVEIRA CABRAL

MTODOS DE INVESTIGAO GEOLGICA E GEOTCNICA

Trabalho apresentado como requisito parcial de nota para a componente curricular de Geologia Aplicada a Obras Civis, turma 0535, do curso de bacharelado em Engenharia Civil do Centro Universitrio Luterano de Palmas sob orientao da Prof Roberta Mara de Oliveira.

PALMAS 2013

A informao solicitada nem sempre a informao necessria. A informao necessria nem sempre pode ser obtida. A informao obtida nem sempre suficiente. A informao suficiente nem sempre economicamente vivel. (FERNANDO SCHNAID, 2000)

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Instrumentos para o sensoriamento remoto ...................................... 8

Figura 2 - Sensoriamento Remoto - Lago UHE Lajeado .................................... 8

Figura 3 Fotografias areas do solo ................................................................ 9

Figura 4 Relao entre relevo e permeabilidade ........................................... 10

Figura 5 Sistemas de drenagem ................................................................... 10

Figura 6 Formas de eroso ........................................................................... 11

Figura 7 Vegetao em uma rea de Palmas TO ...................................... 11

Figura 8 Tonalidades de um ambiente geolgico .......................................... 12

Figura 9 Localizao dos furos no terreno .................................................... 14

Figura 10 Planta de localizao dos furos de sondagem .............................. 14

Figura 11 Grfico para estimativa da profundidade ....................................... 15

Figura 12 Tipos comuns de trado .................................................................. 16

Figura 13 Equipamentos que compes o SPT .............................................. 17

Figura 14 Execuo do SPT .......................................................................... 18

Figura 15 Amostrador .................................................................................... 19

Figura 16 Amostras de solo ........................................................................... 20

Figura 17 Modelo de laudo de sondagem 1 .................................................. 21

Figura 18 Modelo de laudo de sondagem 2 .................................................. 22

Figura 19 Modelo de laudo de sondagem 3 .................................................. 23

Figura 20 Componentes do equipamento de sondagem rotativa .................. 25

Figura 21 Execuo de sondagem rotativa ................................................... 26

Figura 22 Representao esquemtica da sonda de piezocone ................... 28

Figura 23 Obra do Metr do Rio de Janeiro .................................................. 32

Figura 24 Auditrio Ibirapuera ....................................................................... 33

Figura 25 Assembleia Legislativa de So Paulo ........................................... 33

Figura 26 Trecho de rodovia em Juiz de Fora ............................................... 34

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Nmero mnimo de furos para sondagem ...................................... 13

Tabela 2 Relao entre compacidade das areias e o nmero de golpes ...... 23

Tabela 3 Relao entre consistncia das argilas e o nmero de golpes ....... 24

Tabela 4 Custos de sondagem. ..................................................................... 30

Tabela 5 Composio unitria dos servios de sondagem ........................... 31

Tabela 6 Custo de Servios de Sondagem ................................................... 32

SUMRIO

INTRODUO ................................................................................................... 6

1 MTODOS DE INVESTIGAO GEOLGICA ................................. 7

1.1 MTODOS INDIRETOS .................................................................... 7

1.1.1 Sensoriamento Remoto ..................................................................... 7

1.1.2 Aerofotogeologia ............................................................................... 8

1.1.3 Elementos analisados ....................................................................... 9

1.1.3.1 Formas de relevo ............................................................................... 9

1.1.3.2 Sistemas de drenagem .................................................................... 10

1.1.3.3 Formas de eroso ........................................................................... 11

1.1.3.4 Vegetao ....................................................................................... 11

1.1.3.5 Tonalidades ..................................................................................... 12

1.2 MTODOS DIRETOS ..................................................................... 12

1.2.1 Sondagem ....................................................................................... 13

1.2.2 Locao dos furos de sondagem ..................................................... 14

1.2.3 Mtodos de Investigao Manuais .................................................. 16

1.2.3.1 Poos e trincheiras de Inspeo ...................................................... 16

1.2.3.2 Sondagem a Trado .......................................................................... 16

1.2.4 Sondagem a percusso SPT ........................................................ 17

1.2.4.1 Encerramento da Sondagem ........................................................... 19

1.2.4.2 Amostragem .................................................................................... 19

1.2.4.3 Resultados....................................................................................... 20

1.2.5 Sondagens rotativas ........................................................................ 24

1.2.6 Sondagens mistas ........................................................................... 26

1.2.7 Ensaios de Piezocone ..................................................................... 27

1.3 MTODOS GEOFSICOS ............................................................... 28

1.3.1 Mtodos ssmicos ............................................................................ 28

1.3.2 Mtodos geoeltricos ...................................................................... 29

2 CUSTOS DE SONDAGEM .............................................................. 29

3 EXEMPLO DE OBRAS .................................................................... 32

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................. 35

6

INTRODUO

O uso do solo para atividade humana seja na agricultura, engenharia

civil, minerao ou em qualquer outra esfera cientfica no pode ser realizado

basicamente por meios empricos, mais que isso preciso conhecer a fundo as

caractersticas da superfcie e subsuperfcie terrestre a fim de tornar vivel e

correto todos os procedimentos a se realizarem sob e sobre ela.

Essa necessidade, que por muito tempo era apenas curiosidade, ajudou

e impulsionou o homem a criar tcnicas e metodologias que possibilitassem a

compreenso dos fenmenos geolgicos de formao e composio da crosta

terrestre. Esses artifcios de investigao desenvolveram-se ao longo dos anos

e chegaram hoje aos chamados mtodos de investigao geolgica que

consistem em tcnicas mais avanadas de reconhecimento do solo.

Tais procedimentos permitem ao gelogo e aos profissionais

correlacionados a esta rea avaliar o corpo espacialmente delimitado presentes

em funo de dados existentes de reconhecimento geolgico e outros mtodos

de contato direto com o macio de terra. Tendo em mos o conhecimento das

caractersticas fsicas, qumicas e biologias a respeito da crosta terrestre torna-

se possvel o desenvolvimento de tecnologias apropriadas para cada tipo de

solo a fim de utiliz-los corretamente para atividade humana.

Este trabalho trar nas pginas seguintes um breve referencial dos

mtodos de investigao utilizados atualmente, bem como a descrio dos

mesmos e algumas analogias quanto ao seu emprego na engenharia civil em

especial.

7

1 MTODOS DE INVESTIGAO GEOLGICA

Os mtodos de investigao geolgica consistem em procedimentos que

visam decifrar as caractersticas principais do solo quanto aos parmetros

fsicos, qumicos e biolgicos para dessa forma possibilitar o seu uso e

ocupao.

Basicamente o estudo da crosta atravs de determinadas metodologias

objetiva-se a delimitar espacialmente os corpos terrestres e determinar suas

caractersticas e propriedades geomecnicas atravs de um conjunto de

processos de investigao aplicado num local para o conhecimento das

unidades geolgicas.

A geologia divide os mtodos de investigao geolgica em dois tipos:

direto e indireto. Ambos so aplicveis na verificao da superfcie e

subsuperfcie.

1.1 MTODOS INDIRETOS

So mtodos que no permitem o acesso ao material investigado, seja

in situ ou em amostras, utilizando-se de meios indiretos para a delimitao e

caracterizao da unidade geolgica.

Como j dito no h contato com o solo. Nesse mtodo o solo

analisado visualmente atravs de imagens por sensoriamento remoto e fotos

areas.

1.1.1 Sensoriamento Remoto

O sensoriamento remoto resume-se as imagens obtidas por satlites e

por operaes com radar executadas pelo exrcito. Na definio de Avery e

Berlin (1992) e Menezes (2001) uma tcnica para obter informaes sobre

objetos atravs de dados coletados por instrumentos que no estejam em

contato fsico como os objetos investigados. Enfim o sensoriamento remoto o

conjunto de tcnicas que possibilita a obteno de informaes sobre alvos na

superfcie terrestre, atravs do registro da interao da radiao

eletromagntica com a superfcie, realizado por sensores distantes, ou

8

remotos. Geralmente estes sensores esto presentes em plataformas orbitais

ou satlites (ver figura 1). A NASA uma das maiores captadoras de imagens

recebidas por seus satlites. No Brasil, o principal rgo que atua nesta rea

o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE. A figura 2 traz uma imagem

obtida por sensoriamento remoto do lago formado no rio Tocantins na regio de

Palmas.

Figura 1 Instrumentos para o sensoriamento remoto

Fonte: SERAFIM e SOUSA,2011

Figura 2 - Sensoriamento Remoto - Lago UHE Lajeado

Fonte: LABGEO, 2010

1.1.2 Aerofotogeologia

Consiste no estudo geolgico e geotcnico da superfcie do terreno por

meio de fotografias areas. So utilizados avies portando cmeras especiais

que registram, por meio de fotografias, o relevo visto do espao areo (ver

figura 3). Este mtodo delimita as ocorrncias de tipo de solo, rochas e

estruturas baseados na vegetao, hidrografia e relevo. indispensvel no

estudo geolgico de campo a fim de coletar amostras e delimitar os tipos de

solos e rochas mapeados nas fotografias areas e ainda avaliar a presena de

falhas e dobras.

9

Figura 3 Fotografias areas do solo

Fonte: UFRGS, 2006

muito utilizado quando se deseja elaborar projetos de rodovias,

ferrovias, barragens, depsitos de emprstimo de material, loteamentos,

depsitos de gua, delimitao de bacias hidrogrficas e plancies de

inundao.

1.1.3 Elementos analisados

Dentre as informaes analisadas nos mtodos indiretos, so

ponderadas principalmente as formas de relevo, os sistemas naturais de

drenagem, as formas de eroso do solo, a vegetao existente e as

tonalidades obtidas nas imagens.

1.1.3.1 Formas de relevo

Em fotos areas o relevo no pode ser caracterizado de imediato por se

tratar de uma imagem plana tirada de um ponto perpendicular em relao ao

solo, mas analisando os contornos gerados na imagem e as sombras das

rvores e mais ainda do prprio relevo possvel identificar e caracterizar

esses elementos. Lembrando que neste caso tambm so utilizadas imagens

obtidas a partir de outro ngulo para se ter maiores informaes a respeito.

Em resumo a forma do relevo indicar a permeabilidade do solo, j que

a ao da gua sobre o macio de terra um agente de intemperismo e

dependendo do quanto penetra ou no no solo definir a forma dos relevos

(ver figura 4). Os solos permeveis e porosos possuem pouca gua de

enxurrada fazendo com que haja a formao de taludes mais inclinados. J nos

10

solos impermeveis ocorre o contrrio, como h acmulo de gua em sua

superfcie ocorrem as enxurradas e estas provocam eroses e taludes suaves.

Figura 4 Relao entre relevo e permeabilidade

Fonte: ZNGANO, 2006

1.1.3.2 Sistemas de drenagem

Os sistemas de drenagem so compostos pelos canais de eroso,

arroios e rios. Existe uma forte relao entre este sistema e o tipo de rocha. A

concentrao de muitos cursos de gua indicam solos midos, o alinhamento

deles ou mudana brusca de direo da drenagem indicam a presena de

falhas, etc. Os sistemas mais comuns de drenagem (ver figura 5) so os

dentrticos que ocorrem em solos homogneos; os retangulares; os paralelos

que indicam a presena de plano de fraquezas das rochas e falhas geolgicas;

e os radiais e anelares que ocorrem em regies montanhosas.

a) Sistema dentrtico

c) Sistema retangular

b) Sistema paralelo

d) Sistema radial

e) Sistema anelar

Figura 5 Sistemas de drenagem Fonte: Google Earth, ZNGANO,2006

11

1.1.3.3 Formas de eroso

Os sistemas de eroso determinaro se os solos so argilosos ou

arenosos de acordo a forma da eroso que pode ser basicamente em U e V no

sentido longitudinal e transversal. A primeira configurao indica solos

argilosos e a segunda implica na presena de solos arenosos. Veja a imagem a

seguir.

a) Eroso em forma de V Solos arenosos

b) Eroso em forma de U Solos argilosos

Figura 6 Formas de eroso Fonte: www.sos-itacare.org, 2012

1.1.3.4 Vegetao

A vegetao tambm um fator importante no mtodo de investigao

indireta porque d indcios da profundidade do lenol fretico e, para o caso da

agricultura, indica se um solo frtil ou no.

Figura 7 Vegetao em uma rea de Palmas TO

Fonte: Google Earth, 2013.

Nas analises das imagens areas a vegetao pode ser densa,

apontado que h presena de solos argilosos e/ou lenol fretico superficial;

12

rala, advertindo sobre a existncia de solos arenosos e/ou lenol fretico

profundo; e desmatada, que nesse caso pode ser difcil identificar o solo (ver

figura 7).

1.1.3.5 Tonalidades

As tonalidades do ambiente na imagem podem ser claras ou escuras,

como mostra a figura 8, e indicam respectivamente solos arenosos e lenol

fretico profundo, solos argilosos e lenol fretico raso. Elas podem revelar

ainda os nveis de enchentes devido a cor escura das argilas depositadas nas

plancies de inundao.

Figura 8 Tonalidades de um ambiente geolgico

Fonte: UFRGS, 2006

1.2 MTODOS DIRETOS

Os processos de investigao das camadas de solo por meio direto

aquele em que h contato com o material investigado, seja in situ ou atravs

da coleta de amostras que variam de quantidade de acordo com os dados que

se deseja obter.

A investigao por este mtodo, chamada de sondagem, realizada por

instrumentos manuais ou mecnicos de percusso e rotao. Objetiva-se

basicamente a determinar a extenso, profundidade e espessuras das

camadas do subsolo at a cota desejada e deste solo abstrair informaes a

cerca das caractersticas deste material, tais como compacidade ou

consistncia, cor e outras caractersticas perceptveis e as propriedades

mecnicas e hidrulicas; profundidade do nvel do lenol fretico; e

13

informaes sobre a profundidade da superfcie rochosa bem como sua

classificao, estado de alterao e variaes.

1.2.1 Sondagem

Sondagem o termo utilizado para as investigaes geolgicas

concretizadas atravs do contato direto com o solo. Para realiz-la preciso

saber de antemo qual o tipo de estrutura a ser executada no local. Quanto a

estas, costuma-se dividi-las em trs categorias:

1. Estruturas de interao com o solo adjacente: tneis, condutos

enterrados e muros de arrimo;

2. Estruturas que, alm da interao citada anteriormente, necessitam das

propriedades dos materiais utilizados para sua execuo: aterros

rodovirios, barragens de terra e enrocamento etc.;

3. Estruturas naturais de solo: taludes, encostas naturais etc.;

Dessa diviso possvel determinar o nmero de sondagens a ser

realizado. Este quantitativo mensurado de acordo a tipologia da estrutura e

do solo de forma que seja suficiente para fornecer um quadro da variao das

camadas do subsolo estudado.

A NBR 8036/83 Programao de sondagens de simples reconhecimento

dos solos para fundaes de edifcios dispe o nmero de furos tal qual a

rea de projeo da construo de acordo a tabela 1, abaixo.

Tabela 1 Nmero mnimo de furos para sondagem

rea de projeo da construo (m) Nmero mnimo de furos

200 2

200 a 600 3

600 a 800 4

800 a 1000 5

1000 a 1200 6

1200 a 1600 7

1600 a 2000 8

2000 a 2400 9

2400 A critrio

Fonte: OLIVEIRA, 2013

14

1.2.2 Locao dos furos de sondagem

Os pontos de acesso ao solo so significativamente importantes para

obter-se uma sondagem mais precisa quanto ao efeito da estrutura sobre o

solo. Dessa maneira os furos devem cobrir toda a rea carregada com uma

distancia entre si de no mnimo 30 metros e indicar os pontos de referencia do

terreno, conforme mostra as figura 9 e 10, respectivamente, a seguir.

Figura 9 Localizao dos furos no terreno

Fonte: OLIVEIRA, 2013.

Figura 10 Planta de localizao dos furos de sondagem

Fonte: BRASECOL

15

Observe na imagem que para o terreno ter uma rea carregada, os furos

devem estar distribudos na diagonal. Se eles estiverem alinhados vertical ou

horizontalmente o solo pode no ser corretamente caracterizado na sondagem.

Quanto sua profundidade a NBR 8036 menciona que devem

estacionar onde o solo no seja significativamente solicitado pelas cargas

estruturais, tendo como critrio a profundidade onde o acrscimo de presso

no solo seja menor que 10% da presso geosttica efetiva, estabelecendo

como guia para esta estimativa a figura 11.

Figura 11 Grfico para estimativa da profundidade

Fonte: ABNT-NBR 8036/83

Em suma os furos de sondagem devem localizar-se nos pontos onde

sero feitas as fundaes e percorrerem uma profundidade acordada s

especificidades da estrutura, bem como dimenses em planta e forma da rea

carregada e das condies geotcnicas e topogrficas do terreno. O resultado

da sondagem determinar o tipo de fundao para a estrutura a ser realizada.

16

1.2.3 Mtodos de Investigao Manuais

Consistem em mtodos realizados manualmente. Este modelo

utilizado principalmente quando se deseja retirar amostras indeformadas de

solo, mas tambm para aberturas de valas, poos e trincheiras. As ferramentas

comumente utilizadas so as cavadeiras, ps e enxadas.

1.2.3.1 Poos e trincheiras de Inspeo

Tanto os poos quanto as trincheiras podem ser feitos mecnica e

manualmente. Os poos tm, em geral, 1,0 m de lado atravessando as

camadas de solo, mas tem a profundidade limitada pela presena de gua. As

trincheiras so escavaes na forma de valeta que permitem uma ampla

visualizao do perfil do solo e retirada de grandes volumes de amostras

indeformadas. Para estes dois tipos de escavao deve-se ter cuidado quanto

instabilizao das paredes, quedas de pessoas e animais.

1.2.3.2 Sondagem a Trado

Tipo de sondagem realizada manual ou mecanicamente com o auxlio de

uma broca chamada trado, cuja tipologia varia de acordo o solo analisado (ver

figura 12), acoplada a hastes de ao de de polegadas e a um t para

imprimir o movimento giratrio (UNICAMP).

Figura 12 Tipos comuns de trado

Fonte: Oliveira, 2013.

17

Este mtodo permite a obteno de muitas amostras em um perodo

curto de tempo. Em condies ideais alcana nveis de profundidade de 25 a

30 m. Quando encontra rochas alteradas linhas de seixo, gua subterrnea e

outros obstculos este mtodo deixa de ser eficiente.

1.2.4 Sondagem a percusso SPT

A sondagem percusso pelo Teste de Penetrao Padro SPT o

processo de investigao geotcnica mais difundido na construo civil, por

apresentar vantagens tcnico-econmicas em relao aos demais, e ser de

fcil execuo.

Destina prospeco de solos e objetiva caracterizar as camadas

constituintes do subsolo. Permite amostrar pequenas quantidades de solos

deformadas pelo amostrador (OLIVEIRA, 2013). O mtodo normatizado pela

NBR 6484/80 Execuo de sondagens de simples reconhecimento dos solos

e consiste essencialmente em operaes alternadas de perfurao e

amostragem. A perfurao pode ser feita com circulao de gua ou trado. As

ferramentas necessrias para o teste de penetrao padro esto descritas na

figura 13.

Figura 13 Equipamentos que compes o SPT

Fonte: MACDO, 2013.

5

a) Visitar o local da obra, detectando a eventual existncia de alagados, afloramento de rochas etc.;

b) Visitar obras em andamento nas proximidades, verificando as solues adotadas;

c) Fazer sondagem a trado (broca) com dimetro de 2 ou 4, recolhendo amostras das camadas do solo at atingir a camada resistente;

d) Mandar fazer sondagem geotcnica.

3 SONDAGEM - EQUIPAMENTOS DE SONDAGEM

Dependendo do tipo solo, a sondagem dever utilizar o melhor processo que

fornea indicaes precisas, sem deixar margem de dvida para interpretao e

que permitam resultados conclusivos, indicando claramente a soluo a adotar.

A sondagem mais executada em solos penetrveis a sondagem geotcnica a percusso, de simples reconhecimento, executada com a cravao de um barrilete amostrador, pea tubular metlica robusta, oca, de ponta bizelada, que penetrando no solo, retira amostras seqentes, que so analisadas visualmente e em laboratrio para a classificao do solo e determina o SPT (Standard Penet rat ion Test ), que o registro da somatria do nmero de golpes para vencer os dois ltimos teros de cada metro, para a penetrao de 15 cm. Nas prximas figuras so mostrados um esquema do equipamento de sondagem geotcnica de percusso, a planta de locao dos furos e um laudo de sondagem.

1-conjunto motor-bomba

2-reservatrio de gua3-trip tubos met licos4-roldana

5-tubo-guia 50 mm

6-engate

7-guincho

8-peso padro 60 kg9-cabea de cravao

1 2

3

4

5

6

9

8

7

Equipamento de sondagem a percusso

18

Para a realizao do experimento preciso inicialmente limpar a

superfcie do terreno retirando as camadas de solo com matria orgnica. O

ensaio SPT realizado contando o nmero de golpes necessrios cravao

de parte de um amostrador no solo realizada pela queda livre de um martelo de

massa igual a 65 Kg e altura de queda de 75 cm. Sua execuo consiste em

repetidos processos de abertura de furos e ensaio de penetrao a cada metro

de solo sondado (ver figura 14). Desta forma, em cada metro faz-se a abertura

do furo com um comprimento de 55 cm utilizando um trado manual ou atravs

de jato de gua, e o restante dos 45 cm, dividido em trs camadas de 15 cm,

utilizado para a realizao do ensaio de penetrao. As informaes que

podem ser obtidas nesse ensaio so: identificao das camadas de solo,

classificao dos solos de cada camada, o nvel do lenol fretico e a

capacidade de carga do solo nas profundidades percorridas no ensaio.

a) Execuo de sondagem sem circulao de gua, mas com elevao mecanizada do martelo.

b) Execuo de sondagem com circulao de gua e iamento manual do martelo.

Figura 14 Execuo do SPT Fonte: www.engenhariacivil.com, 2013

19

1.2.4.1 Encerramento da Sondagem

MACDO (2013) diz que o processo de penetrao no solo deve-se

encerrar quando se atingir a profundidade desejada ou obtiver uma das

seguintes condies:

a) quando, em m sucessivos, se o tiver golpes para penetra o dos

15 cm iniciais do amostrador padro;

b) quando, em m sucessivos, se o tiver golpes para penetra o dos

30 cm iniciais do amostrador padro;

c) quando,em 5 sucessivos,se obtiver 50 golpes para a penetra o dos

45cm do amostrador padro;

ependendo do tipo de o ra, das cargas a serem transmitidas s

funda es e da natureza do su solo, admite-se a paralisa o da sondagem em

solos de menor resist ncia penetra o do que aquela discriminada

anteriormente, desde que haja uma justificativa geotcnica ou solicita o do

cliente.

1.2.4.2 Amostragem

Dentro do amostrador ficam as camadas de solo que foram submetidas

percusso. Estas so as amostras que sero encaminhadas ao laboratrio

para anlise e determinao dos ndices fsicos (ver figura 15).

Figura 15 Amostrador Fonte: Simpsio Latino Americano de Investigao geolgica para Grandes Obras, 2010.

20

O procedimento de amostragem no ensaio SPT est descrito na NBR

6484/80 Execuo de sondagens de simples reconhecimento do solo. A

norma diz que deve ser colhida uma amostra de solo retirada do trado durante

a perfurao e outra a cada metro penetrado por meio do amostrador padro;

as amostras colhidas devem ser imediatamente acondicionadas em recipientes

hermticos e de dimenses mnimas tais que permitam receber um cilindro de

60 mm (ver figura 16). Esses recipientes devem constar o nmero do trabalho,

local da obra, nmero da sondagem, amostra e golpes do ensaio e a

profundidade da amostra; as amostras devem ser colocadas em caixas ou

sacos protegidos do sol e chuva e ficar disponveis no laboratrio por 30 dias.

Figura 16 Amostras de solo

Fonte: www.portalsaofrancisco.com.br

1.2.4.3 Resultados

Os resultados devem ser apresentados em relatrios, numerados,

datados e assinados por responsvel tcnico pelo trabalho perante o Conselho

Regional de Engenharia. Esses relatrios so chamados no mercado de laudo

de sondagem e contm os dados descritos em 1.1.2.4 e podem ser de vrios

modelos como se pode observar nas figuras 17, 18 e 19. E desse modo o

projetista tem condies de dimensionar, fazendo correlaes s proposies

de Terzagui (considerado o pai da mecnica dos solos e engenharia

geotcnica), referentes ao comportamento de cada tipo de solo e a NBR

7250/82 (enumeradas mais adiante nas tabelas 2e 3), as estruturas que o local

de interesse poder suportar. Portanto este laudo imprescindvel.

21

Figura 17 Modelo de laudo de sondagem 1

Fonte: Tcnica Engenharia, 2010.

22

Figura 18 Modelo de laudo de sondagem 2

Fonte: SFC, 2009

23

Figura 19 Modelo de laudo de sondagem 3

Fonte: OLIVEIRA, 2013.

Do laudo tm-se relaes obtidas pelas proposies de Terzagui que

so fundamentais para o dimensionamento de fundaes. Atravs deste

possvel determinar a coeso das partculas do solo, ngulo de atrito,

resistncia percusso, tenso admissvel do solo, compacidade das areias,

consistncia das argilas, dentre outros. Essas duas ltimas esto resumidas

nas tabelas 2 e 3, respectivamente.

Tabela 2 Relao entre compacidade das areias e o nmero de golpes

Nspt Compacidade

0 a 4 Muito fofa

4 a 8 Fofa

9 a 18 Medianamente compacta

18 a 40 Compacta

40 Muito compacta

Fonte: NBR 7250/82

24

Tabela 3 Relao entre consistncia das argilas e o nmero de golpes

Nspt Consistncia

2 Muito mole

3 a 5 Mole

6 a 10 Medianamente consistente

11 a 19 Rija

19 Dura

Fonte: NBR 7250/82

1.2.5 Sondagens rotativas

A sondagem rotativa aquela realizada por processo mecanizado de

rotao de brocas ou sondas que penetram o solo. Seu objetivo obter

testemunhos para o reconhecimento onde no possvel a avaliao do

subsolo atravs das sondagens a trado ou percusso, ou seja, em locais com

presena de afloramentos rochosos e mataces. Atravs desse mtodo pode-

se indicar o tipo de rocha, grau de alterao, fraturamento, coerncia,

xistosidade, porcentagem de recuperao, alm do ndice de qualidade da

rocha.

Para entender como se executa este mtodo de investigao preciso

antes descrever os equipamentos que compe o ensaio (ver figura 20), que

so basicamente sonda (Motor, Guincho e Cabeote de Perfurao), hastes de

perfurao, barriletes (Simples, Duplo-Rgido, Duplo-Giratrio e Especiais

Ferramentas de corte (Coroas compostas por: Matriz de Ao, Corpo da Coroa,

Sadas de gua e Diamantes), conjugado motor-bomba (Sistema de circulao

de gua: Refrigerao, expulso de fragmentos e diminuio da frico), tubos

de revestimento.

25

Figura 20 Componentes do equipamento de sondagem rotativa

Fonte: OLIVEIRA, 2013.

Assim a sondagem rotativa consiste basicamente na realizao de

manobras consecutivas, isto , a sonda imprime s hastes os movimentos

rotativos e de avano na direo do furo e estas os transferem ao barrilete

provido de coroa. A figura 21 mostra um equipamento que faz este tipo de

sondagem, que pode ser feita inclusive em rios.

26

Figura 21 Execuo de sondagem rotativa Fonte: Sete Engenharia.

O comprimento mximo de cada manobra determinado pelo

comprimento do barrilete, que em geral de 1,5 a 3,0 m. Terminada a

manobra, o barrilete alado do furo e os testemunhos so cuidadosamente

retirados e colocados em caixas especiais com separao e obedecendo

ordem de avano da perfurao.

No boletim de campo da sondagem so anotadas as profundidades do

incio e trmino das manobras e o comprimento de testemunhos recuperados

medidos, na caixa aps a arrumao cuidadosa e alm disso, o tipo de sonda,

os dimetros de revestimento usados nos diferentes comprimentos da

perfurao, o nmero de fragmentos em cada manobra, natureza do terreno

atravessado (litologia, fraturas, zonas alteradas, etc.), nvel dgua no incio e

no final da sondagem.

1.2.6 Sondagens mistas

Entende-se por sondagem mista aquela que executada percusso

em todos os tipos de terreno penetrveis por esse processo, e executada por

meio de sonda rotativa nos materiais impenetrveis percusso. Os dois

mtodos so alternados, de acordo com natureza das camadas, at ser

atingido o limite da sondagem necessrio do estudo em questo. Recomenda-

se sua execuo em terrenos com a presena de blocos de rocha, mataces,

lascas, etc., sobrejacentes a camada de solo. O conhecimento prvio das

condies geolgicas do local poder recomendar desde o incio a proviso de

27

um equipamento de sondagem mista, propiciando a execuo do

reconhecimento em menor prazo e com menos custo.

O equipamento consiste na combinao de equipamentos tradicionais

de sondagem percusso e rotativa. Entretanto, o equipamento de percusso

dever ser provido de tubos de revestimento de grande dimetro (mnimo a

6), a fim de permitir maior alcance para a perfura o.

1.2.7 Ensaios de Piezocone

O ensaio de piezocone, segundo SCHNAID (2000), vm se

caracterizando internacionalmente como uma das mais importantes

ferramentas de prospeco geotcnica. Resultados podem ser utilizados para

determinao estratigrfica de perfis de solos, propriedades dos materiais

prospectados, particularmente em depsitos de argilas moles, e previso da

capacidade de carga de fundaes.

Seu uso recomendado principalmente em depsitos de solos

compressveis e de baixa resistncia. A preciso do equipamento possibilita

estimativas realistas das propriedades do solo. Esta aplicao de ponta se d

justamente nos solos cujas outras metodologias de ensaio mostram-se

inadequadas.

De acordo a empresa de engenharia geotcnica Damasco Penna, a

sondagem de piezocone consiste na cravao de uma ponteira cnica a

velocidade constante de 2 cm/s. A cravao feita com o auxlio de

penetrmetro hidrulico e hastes metlicas padronizadas. Durante a cravao,

a cada centmetro o cone efetua trs leituras por meio de sensores: resistncia

de ponta (qc); resistncia ao atrito lateral (fs); presses neutras (u2). As

informaes so transmitidas em tempo real superfcie e processadas por

meio de computador. A figura 22 esquematiza este equipamento de sondagem.

28

Figura 22 Representao esquemtica da sonda de piezocone Fonte: DAVIS e CAMPANELLA, 1995, apud MIO e GIACHETI, 2007. Adaptado pelo autor

1.3 MTODOS GEOFSICOS

1.3.1 Mtodos ssmicos

So os mais empregados por refletirem as propriedades mecnicas das

rochas e facilitam a interpretao e correlao com dados de sondagens

diretas. Incluem investigaes do tipo: ssmica de reflexo; crosshole;

tomografia ssmica; e a mais empregada ssmica de refrao;.

Neste ltimo a velocidade das ondas elsticas emanadas de uma batida

(peso caindo de aproximadamente um metro de altura) na superfcie do terreno

varia com a rigidez do meio em que se propagam. Como exemplo pode-se

citar:

em solos, v = 2 a 1 m/s

em arenitos randos, v = 2 a m/s

em granitos duros, v = 6 m/s

29

Determinando-se a velocidade de propagao das ondas elsticas em

cada uma das camadas de um subsolo, pode-se conhecer os materiais

constituintes e as espessuras das camadas.

1.3.2 Mtodos geoeltricos

Esse mtodo utiliza a eletrorresistividade (sondagem eltrica vertical e

caminhamento eltrico); Potencial espontneo; Condutividade (VLF); Radar de

penetrao (GPR).

O mtodo da eletrorresistividade referencia-se a resistncia passagem

da corrente eltrica atravs dos solos e das rochas, que varia:

com o teor de ons livres contidos nos poros dos solos e nos poros e/ou

fendas das rochas;

e com o teor de gua contido nos poros dos solos e nos poros e/ou

fendas das rochas;

Os minerais por decomposio liberam ons . Quanto mais decomposto

for um solo ou uma rocha, maior o teor de ons livres nos poros e nas fendas e

, portanto, menor a resistncia passagem da corrente eltrica.

Quanto maior for o teor de gua nos poros e nas fendas, maior ser a

mobilidade dos ons livres presentes e menor a resistncia eltrica do solo ou

da rocha. Por esta razo, este mtodo muito empregado para determinar a

profundidade do nvel do lenol fretico, uma vez que h uma queda brusca da

resistncia eltrica quando a corrente eltrica comea a passar abaixo daquele

nvel.

A resistncia eltrica medida em ohms, mas quando medida em

ohms.m denomina-se resistividade eltrica, que vem a ser , portanto, a

resistncia por metro de percurso da corrente eltrica.

2 CUSTOS DE SONDAGEM

Os custos com investigao geolgica so relativamente baixos em

relao ao custo total do empreendimento: giram em torno de 0,5% a 1%.

30

O oramento total dos servios relativos sondagem depende de

diversos fatores intervenientes neste processo direta ou indiretamente. Assim a

sondagem depender to tipo de tcnica a ser utilizada, da mo de obra

necessria, do tamanho e especificidade da obra, da quantidade de furos a ser

realizada etc.

No h informaes precisas respeito do custo de sondagem, para

isso preciso solicitar oramento desta atividade a alguma empresa de

geotecnia etc. Em Palmas s h uma empresa de sondagem que a Tcnica

Engenharia. Ela realiza sondagens rotativas e percusso e para estimar os

custos destes a contratada estabelece seus preos de acordo com a rea de

projeo da edificao, o nmero de furos, a profundidade da sondagem e

localizao do empreendimento. As relaes dos custos esto expostas na

tabela 4.

Tabela 4 Custos de sondagem.

Tipo de Sondagem Custo por metro (R$/m) Preo do furo (R$) Excedente*

Rotativa 300 Ver profundidade do furo a combinar

percusso 34,00** 408,00 250***

* Mobilizao de pessoal e/ou equipamentos, custos com alimentao, etc. ** Valor referente a uma escavao de pelo menos 12 m de profundidade. *** Valor referente a mobilizao dentro de Palmas-TO.

Fonte: Tcnica Engenharia, 2013.

O Departamento Autnomo de Estradas de Rodagem do Rio Grande do

Sul (DAER) disponibiliza uma planilha oramentria com os custos de obras de

estradas, contendo os preos unitrios de servios de sondagem. Ento

tomemos como base para obras de infraestrutura o oramento elencado na

tabela 5 referente a obras de estrada em geral que no necessariamente

realizar todos os tipos de sondagens descritas na tabela.

31

Tabela 5 Composio unitria dos servios de sondagem

Item Descrio Und Preo (R$)

3 SONDAGEM

3.1 Sondagem Manual e Mista em Solo / Alterao de Rocha m 70,40

3.2 Sondagem com Retroescavadeira m 73,62

3.3 Sondagem a Percusso (SPT) com Lavagem m 84,96

3.4 Sondagem a Percusso (SPT) com Amostragem Contnua m 169,92

3.5 Sondagem Rotativa em Rocha Alterada d A (AWG) m 114,09

3.6 Sondagem Rotativa em Rocha Alterada d B (BWG) m 156,25

3.7 Sondagem Rotativa em Rocha Vulcnica d A (AWG) m 263,43

3.8 Sondagem Rotativa em Rocha Vulcnica d B (BWG) m 371,41

3.9 Sondagem Rotativa em Rocha Vulcnica d N (NWG) m 528,06

3.10 Sondagem Rotativa em Rocha Plutnica d A (AWG) m 649,91

3.11 Sondagem Rotativa em Rocha Plutnica d B (BWG) m 875,23

3.12 Sondagem Rotativa em Rocha Sedimentar d A (AWG) m 129,22

3.13 Sondagem Rotativa em Rocha Sedimentar d B (BWG) m 187,50

3.14 Sondagem Rotativa em Cascalho d A (AWG) m 553,77

3.15 Sondagem Rotativa em Cascalho d B (BWG) m 751,52

3.16 Sondagem com Instalao de Piezmetros m 661,31

3.17 Leitura de Piezmetro / Aferio Nvel D'gua vb 180,72

3.18 Mobilizao de Equipamentos Sondagem Rotativa e Percusso un 2.987,70

3.19 Mobilizao de Equipamentos Sondagem CPTU un 2.987,70

3.20 Mobilizao de Equipamentos Sondagem Rotativa e Percusso - Regio Metropolitana de Porto Alegre

un 1.793,38

3.21 Mobilizao de Equipamentos Sondagem CPTU - Regio Metropolitana de Porto Alegre

un 1.793,38

3.22 Instalao de Equipamentos Sondagem Rotativa e/ou Percusso e/ou CPTU - por Furo

un 123,32

3.23 Coleta de Amostra com Amostrador Tipo Shelby ens 273,80

3.24 Vane Test (Cisalhamento p/Toro) - in situ, exclusive Sondagem SPT

ens 273,80

3.25 Instalao do Flutuante no Furo com as seguintes caractersticas: 3 furos, profundidade lmina d'gua at 15m e largura do rio at 10 m

un a definir

3.26 Sondagem CPTU m a definir

3.27 Ensaio de Dissipao ens a definir

Fonte: DAER, 2011.

A tabela SINAPI1, que uma fonte confivel na recorrncia dos custos

de insumos e servios, no fornece preos referentes a realizao de

sondagem, mas apresenta o custo da mo de obra para a realizao deste

servio, dispostos na tabela 6.

1 Sistema Nacional de Pesquisa de Custos e ndices da Construo Civil. um sistema de

pesquisa mensal que informa os custos e ndices da construo civil e tem a CAIXA e o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica - IBGE como responsveis pela divulgao oficial dos resultados, manuteno, atualizao e aperfeioamento do cadastro de referncias tcnicas, mtodos de clculo e do controle de qualidade dos dados disponibilizados. Este sistema constitui ferramenta til para elaborao e anlise de oramentos, estimativas de custos, reajustamentos de contratos e planejamentos de investimentos.

32

Tabela 6 Custo de Servios de Sondagem

Cdigo Descrio Bsica Unidade Preo (R$)

243 Ajudante especializado em sondagem H 9,59 6175 Tcnico de Sondagem H 21,27

72733 Mobilizao e desmobilizao de equipamento de

sondagem percusso UN 433,88

72871 Mobilizao e instalao de 01 equipamento de

sondagem, distncia at 10 km. UN 181,35

72872 Mobilizao e instalao de 01 equipamento de

sondagem, distncia de 10 km at 20 km. UN 307,61

Fonte: Tabela SINAPI, CAIXA, 2013.

3 EXEMPLO DE OBRAS

Neste tpico sero citadas algumas obras em que foram realizadas

sondagens. Por questes de tica, segurana e competitividade as empresas

de investigao geolgica no divulgam dados tcnicos referentes s obras de

seus clientes. Por tanto os dados aqui apresentados no tangenciaro a

respeitos de informaes como tipo de solo, nmero de furos etc. ficaro

contidos apenas ao tipo de sondagem, nome e localizao da obra.

Sonda Oeste Sondagens e Geologia LTDA

Metr Trecho Sul da Linha 04 do Metr do Rio de Janeiro

Figura 23 Obra do Metr do Rio de Janeiro

Fonte: Sonda Oeste, 2013.

Cliente: CONSRCIO LINHA 4 SUL CL4S Localizao: Bairro de Ipanema e Leblon Rio de janeiro Escopo: Sondagens Geotcnicas Rotativas Mistas, com ensaios de SPT no trecho em solo.

33

Ao Engenharia

Auditrio Ibirapuera So Paulo-SP

Tipo de sondagem: Sondagem Percusso

Figura 24 Auditrio Ibirapuera Fonte; Ao Engenharia, 2013.

Ao Engenharia

Ampliao Assembleia Legislativa So Paulo-SP

Tipo de sondagem: Sondagem Percusso

Figura 25 Assembleia Legislativa de So Paulo Fonte: Ao Engenharia

34

Geomecnica S. A. Tecnologia de solos, Rochas e Materiais.

Implantao de via com trecho em solo mole Juiz de Fora.

Figura 26 Trecho de rodovia em Juiz de Fora

Fonte: Geomecnica S.A., 2013.

Cliente: DNIT Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes

Localizao: Juiz de Fora Minas Gerais

Escopo: Sondagens trado para simples reconhecimento e sondagem

percusso para reconhecimento da estratigrafia e do impenetrvel.

35

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS - ABNT. NBR 6484/80

Execuo de sondagens de simples reconhecimento dos solos Mtodo

de Ensaio Rio de Janeiro. Junho de 1980.

ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS - ABNT. NBR 8036/83

Programao de sondagens de simples reconhecimento dos solos para

fundaes de edifcios Procedimentos Rio de Janeiro. Junho de 1983.

ASSOCIAO BRASILEIRA DE PAVIMENTAO - ABPv Curso de

Sondagem Percusso de Simples Reconhecimento: Fundamentos,

interpretao e aplicaes prticas. Maio de 2012. Disponvel em:

http://www.ige.unicamp.br/site/aulas/155/Investiga%E7%F5es%20parte%201.p

pt. Data do acesso: 20/10/2013 s 17hs: 37min.

Pgina da web. http://sete.eng.br/sondagem-rotativa-ou-mista-1023-servico-

1040. Data do acesso: 26/10/2013 s 23hs: 42min.

Pgina da web.

http://www.petroleoeecologia.com.br/pdfs/MetodosdeInvestigacaoGeologica.pdf

. Data do acesso: 20/10/2013 s 16hs: 08min.

Pgina da web. http://www.transportes.ufba.br/Arquivos/ENG216/CAP3.pdf.

Data do acesso: 20/10/2013 s 16hs: 21min.

SCHNAID, Fernando. Ensaios de campo e suas aplicaes engenharia de

fundaes/ Fernando Schnaid So Paulo: Oficina de Textos, 2000.

ZNGANO, Andr. Investigaes Geolgicas. Universidade Federal do Rio

Grande do Sul. Disponvel em

http://www.lapes.ufrgs.br/discpl_grad/geologia2/material/area2_InvestigacaoGe

ologica_rlp.pdf. Data do acesso: 20/10/2013 s 16hs: 29min.