Slides - unidade II

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Prof. Marcus dos Reis
UNIDADE II
Mecânica dos Solos
e Fundações
 NBR da ABNT – Norma Brasileira da Associação Brasileira de Normas Técnicas.
 DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes.
 Classificação táctil-visual.
(Bloco 1)
Identificação táctil-visual e
Métodos de exploração do subsolo – Sondagens
 Caso seja um solo arenoso, a mistura permite sentir que 
os grãos são ásperos ao tato e apresentam partículas que 
são visíveis a olho nu.
 Caso seja um solo siltoso, a mistura apresenta-se menos 
áspera do que a areia, sendo perceptível visualmente 
e ao tato. 
 Caso seja um solo argiloso, quando misturado com 
água, a mistura tende a se espalhar entre os dedos, 
apresentando uma semelhança com uma pasta de sabão 
escorregadia. Quando seco, os grãos finos das argilas 
proporcionam uma sensação similar a um talco e/ou 
farinha.
Táctil-visual
Solos (arenoso, siltoso e argiloso)
 Na fase de investigação e exploração do subsolo em projeto de engenharia, o mais 
comum é empregar métodos diretos, como sondagens à percussão, a trado e 
rotativa, aberturas de poços e até mesmo trincheiras para obter informações sobre 
o subsolo.
 Sondagens de simples reconhecimento
 O método mais comum de reconhecimento do subsolo é a 
sondagem de simples reconhecimento, que é objeto da 
norma brasileira, a NBR 6484. É ponto de partida para 
programas mais detalhados de investigação.
Métodos de exploração do subsolo 
Sondagens
Procedimento para execução (três etapas):
 Perfuração;
 Amostragem;
 Resistência à penetração.
 Perfuração
 Trado tipo cavadeira:  = 10 cm;
 Inserção de hastes;
 Por cravação: tubo de revestimento:  = 2,5” (6,35 cm);
 Espiral: acima do nível d’água.
Sondagens a trado e à percussão
 Perfuração (tipos mais comuns de trados)
Métodos de exploração do subsolo – Sondagens
Fonte: Acervo próprio
Tubo
galvanizado
Tipo balde
Tipo
helicoide
 Amostragem
 Amostrador
 i = 34,9 mm;
 e = 50,8 mm;
 L = 45 cm.
Índice de resistência à penetração é também chamado de NSPT 
ou SPT do solo
 Resistência à penetração (SPT)
SPT - Standard Penetration Test “N” - “número” (“number”)
Fonte: Acervo próprio
Percussão
Amostrador
Padrão Nº de Golpes
Nº de Golpes
Nº de Golpes
Métodos de exploração do subsolo:
Compacidade, consistência e número de furos de sondagens
Fonte: Adaptadas de: ABNT, 1980
SPT CONSISTÊNCIA
>2 Muito mole
3 a 5 Mole
6 a 10 Média
11 a 19 Rija
Acima de 19 Dura
Tabela – Argilas e siltes argilososTabela – Areias e siltes arenosos
Área (A = m²) Número de pontos de sondagens
A ≤ 200 m² 2
200 m² < A < 400 m² 3
400 m² < A < 1200 m²
1 sondagem para cada 200 m² que excederem 
os 400 m²
1200 m² < A < 2400 m²
1 sondagem para cada 400 m² que excederem 
os 1200 m²
A > 2400 m²
Fixado de acordo com o plano particular da 
construção
SPT COMPACIDADE
0 a 4 Fofa
5 a 8 Pouco compacta
9 a 18 Mediamente compacta
19 a 40 Compacta
Acima de 40 Muito compacta
 Resumo do Boletim 
de Sondagem
 Resultado obtido 
de metro em metro 
da resistência NSPT
Resultado de uma sondagem de simples reconhecimento
Fonte: Acervo próprio
 Em 5,0 m de profundidade, fez-se a determinação do SPT com os números de 
golpes, resultando nos valores do ensaio apresentados na tabela a seguir: 
Resultados do ensaio SPT
Solução:
 O NSPT é a soma dos dois últimos trechos, ou seja, 
8+8 = 16.
 Note-se que se diz que o NSPT à profundidade de 5,0 m é 
16, embora ele tenha sido medido entre as profundidades 
de 5,16 e 5,45 m.
Exemplo de aplicação
Trecho 1os 15 cm 2𝑜𝑠 15 cm 3𝑜𝑠 15 cm
Golpes/cm 5/15 8/15 8/15
 Em um terreno com área de 300 m², no primeiro furo de 8,0 m de profundidade 
fez-se a determinação do SPT com os números de golpes, resultando nos valores 
da tabela a seguir, e com a amostra coletada no amostrador realizou-se a análise 
táctil-visual, sendo que ao manter o contato com a água, os grãos possuem 
aspecto áspero ao tato e é possível ver o grão a olho nu. Pergunta-se: quantos 
furos devem ser realizados no terreno, qual a resistência do solo a 8 m e o 
respectivo tipo de solo.
 Resultados do ensaio SPT
a) 2, NSPT = 30 e solo argiloso.
b) 3, NSPT = 15 e solo argiloso.
c) 4, NSPT = 25 e solo siltoso.
d) 3, NSPT = 15 e solo arenoso.
e) 3, NSPT = 25 e solo arenoso.
Interatividade
Trecho 1os 15 cm 2𝑜𝑠 15 cm 3𝑜𝑠 15 cm
Golpes/cm 5/15 11/15 14/15
 Em um terreno com área de 300 m², no primeiro furo de 8,0 m de profundidade 
fez-se a determinação do SPT com os números de golpes, resultando nos valores 
da tabela a seguir, e com a amostra coletada no amostrador realizou-se a análise 
táctil-visual, sendo que ao manter o contato com a água, os grãos possuem 
aspecto áspero ao tato e é possível ver o grão a olho nu. Pergunta-se: quantos 
furos devem ser realizados no terreno, qual a resistência do solo a 8 m e o 
respectivo tipo de solo.
 Resultados do ensaio SPT
a) 2, NSPT = 30 e solo argiloso.
b) 3, NSPT = 15 e solo argiloso.
c) 4, NSPT = 25 e solo siltoso.
d) 3, NSPT = 15 e solo arenoso.
e) 3, NSPT = 25 e solo arenoso.
Resposta
Trecho 1os 15 cm 2𝑜𝑠 15 cm 3𝑜𝑠 15 cm
Golpes/cm 5/15 11/15 14/15
 Procura-se obedecer às 
seguintes recomendações:
 Distribuição homogênea na 
área projetada da construção.
 Distância entre as sondagens 
aproximadamente iguais.
Localização das sondagens
40m
30m
1
5
m
1
0
m
P
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P
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.
Fonte: acervo próprio
 Evitar extrapolações (grandes trechos sem sondagens).
 No caso de três ou mais sondagens, nunca distribuí-las ao longo de uma mesma 
reta, para que se possa ter indicações sobre eventuais inclinações das camadas 
do subsolo.
(Bloco 2)
Localização das sondagens
60m
1
5
m
1
0
m 45m
Fonte: acervo próprio
 A NBR 8036/83 recomenda que o número de sondagens seja função da área (A), 
de construção projetada em planta do edifício, conforme resumido a seguir:
 A ≤ 200 m2 ⇒ 2 sondagens.
 200 m2 < A < 400 m2 ⇒ 3 sondagens.
 400 m2 < A < 1200 m2 ⇒ 1 sondagem para cada 200 m2 que excederem os 400 
m2.
 1200 m2 < A < 2400 m2 ⇒ 1 sondagem para cada 400 m2 que excederem os 1200 
m2.
 A > 2400 m2 ⇒ fixado de acordo com o plano particular 
da construção.
(Bloco 2)
Localização das sondagens
(Bloco 2)
Localização das sondagens
60m
45m
1
5
m
1
0
m
40m
30m
1
5
m
1
0
m
Fonte: acervo próprio
 Perfil geotécnico
 (Perfil longitudinal do terreno)
Seção do subsolo interpolada a partir de sondagens 
de simples reconhecimento
Fonte: Acervo próprio
 Fixando como critério a profundidade tal que o acréscimo de tensão no solo, 
devido às cargas estruturais aplicadas, seja menor que 10% da tensão vertical 
efetiva de peso de terra.
 q: tensão média sobre o terreno (peso do edifício dividido pela área em planta).
 : peso específico natural (ou submerso, abaixo do NA) médio para os solos ao 
longo da profundidade em questão.
 B: menor dimensão do retângulo circunscrito à planta da edificação.
 L: maior dimensão do retângulo circunscrito à planta da edificação.
 D: profundidade da sondagem.
Profundidade das sondagens
Profundidade das sondagens
Gráfico: estimativa da profundidade D de 
sondagem. Fonte: NBR 8036, 1983, p. 2.
 Determine a profundidade das sondagens para um 
edifício com 10 andares (supondo fundação direta).
 q: 250 kN/m2; estimado: 18 kN/m3; B: 10 m.
a) 20 m.
b) 18 m.
c) 10 m.
d) 32 m.
e) 15 m.
Interatividade
q: tensão média sobre o terreno; : peso específico natural; B: menor dimensão; 
L: maior dimensão do retângulo; D: profund. sondagem. Fonte: acervo próprio
60m
45m
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1
5
m
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m
 Determine a profundidade das sondagens para um 
edifício com 10 andares (supondofundação direta).
 q: 250 kN/m2; estimado: 18 kN/m3; B: 10 m.
a) 20 m.
b) 18 m.
c) 10 m.
d) 32 m.
e) 15 m.
Resposta
q: tensão média sobre o terreno; : peso específico natural; B: menor dimensão; 
L: maior dimensão do retângulo; D: profund. sondagem. Fonte: acervo próprio
60m
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m
1
0
m
 Determine a profundidade das sondagens para um 
edifício com 10 andares (supondo fundação direta).
 q: 250 kN/m2; estimado: 18 kN/m3; B: 10 m.
D/B = 3,2 ∴ D = 32 m.
Solução da interatividade
q: tensão média sobre o terreno; : peso específico natural; B: menor dimensão; L: maior 
dimensão do retângulo; D: profund. sondagem. Fonte: acervo próprio.
45m
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1
5
m
1
0
m
60m
 Cálculo da tensão admissível a partir do resultado da prova de carga.
A tensão de ruptura (r) a ser adotada a partir do resultado de uma prova de carga é 
o menor dos três valores:
Cálculo da tensão admissível a partir do resultado da prova de carga
Bulbo de tensões. Fonte: FESP, 2000.
 Tensão de ruptura definida no ensaio, no caso de ruptura geral.
 Tensão correspondente a um recalque de 25 mm.
Cálculo da tensão admissível a partir do resultado da prova de carga
Bulbo de tensões. Fonte: FESP, 2000.
 Tensão máxima aplicada no ensaio, se não atingida a ruptura ou um 
recalque de 25 mm.
Escolhida a tensão de ruptura de acordo com o critério anterior, a tensão admissível 
será o menor dos dois valores:
 Tensão de ruptura dividida por um fator de segurança igual a 2 (r /2);
 Tensão correspondente a um recalque de 10 mm (10).
 É importante conhecer o perfil geotécnico do terreno para 
evitar interpretações erradas.
Cálculo da tensão admissível a partir do resultado da prova de carga
Exemplo gráfico de resultado obtido na prova de carga
Prova de Carga. Fonte: Acervo próprio.
tensão (kN/m2)
R
e
c
a
lq
u
e
 (
m
m
)
 Determinar, a partir do resultado apresentado a seguir de uma prova de carga em 
placa de 80 cm de diâmetro, o valor da tensão admissível do solo.
a) adm = 390 kN/m2.
b) adm = 290 kN/m2.
c) adm = 350 kN/m2.
d) adm = 490 kN/m2.
e) adm = 190 kN/m2.
Interatividade
Fonte: Acervo próprio
 Determinar, a partir do resultado apresentado a seguir de uma prova de carga em 
placa de 80 cm de diâmetro, o valor da tensão admissível do solo.
a) adm = 390 kN/m2.
b) adm = 290 kN/m2.
c) adm = 350 kN/m2.
d) adm = 490 kN/m2.
e) adm = 190 kN/m2.
Resposta
Fonte: Acervo próprio
 Determinar, a partir do resultado apresentado a seguir de uma prova de carga em 
placa de 80 cm de diâmetro, o valor da tensão admissível do solo.
Solução:
 Na prova de carga, está bem definida a tensão de ruptura de 1230 kN/m2.
 A tensão correspondente a um recalque de 25 mm é maior (600 kN/m2). Portanto, 
o valor a ser tomado como r é 1230 kN/m2.
Solução da interatividade
Fonte: Acervo próprio
 r/2 = 1230/2 = 615 kN/m2
 10 = 490 kN/m2
 Logo adm = 490 kN/m
2.
Solução da interatividade
Prova de Carga. Fonte: Acervo próprio
Determinação das tensões verticais
 Os solos são constituídos por partículas, e as forças aplicadas neles são 
transmitidas entre as partículas, além de parte suportada pela água localizada nos 
vazios. Esse fenômeno de divisão das forças é muito complexo, principalmente no 
caso de argilas, sendo mais fácil a interpretação desse fenômeno em solos 
granulares. 
Estimativa da tensão admissível do terreno
Fonte: Pinto, C. S. 2002.
Ilustração da distribuição
de forças entre grãos de solo
Determinação das tensões verticais
 Tensão vertical
 A pressão da água “u” será:
 A tensão efetiva para solos saturados: 
Formação da tensão vertical geostática em um elemento de solo. 
Fonte: Pinto, C. S. 2002, p. 83 e p. 85.
Determinação das tensões verticais
 Características do subsolo determinado na sondagem à percussão:
Determinação das tensões verticais
Fonte: Acervo próprio
Figura 1
Figura 2
Areia Fina e média
Argila pouco siltosa mole
Pedregulho (material granular)
Pedregulho (material granular)
Argila pouco siltosa mole
 Quando o solo é constituído por camadas, a tensão vertical resulta do somatório 
do efeito das diversas camadas (figura a seguir).
 Tensão vertical
 A pressão da água “u” será:
 A tensão efetiva para solos saturados: 
Exemplo de aplicação
Soma de tensões devidas ao peso próprio de camadas diversas de solo. 
Fonte: Pinto, C. S, 2002, p. 85.
Na figura a seguir, podemos observar o acréscimo de tensão efetiva da cota -4 m até 
a cota -8 m, resultante do acréscimo da pressão neutra, portanto, pede-se os 
acréscimos da tensão total, pressão neutra e tensão efetiva.
a) 34 kPa, 20 kPa, 24 kPa.
b) 14 kPa, 40 kPa, 14 kPa.
c) 32 kPa, 38 kPa, 24 kPa.
d) 64 kPa, 40 kPa, 24 kPa.
e) 54 kPa, 40 kPa, 56 kPa.
Interatividade
Fonte: adaptado de PINTO, C. S.
Na figura a seguir, podemos observar o acréscimo de tensão efetiva da cota -4 m até 
a cota -8 m, resultante do acréscimo da pressão neutra, portanto, pede-se os 
acréscimos da tensão total, pressão neutra e tensão efetiva.
a) 34 kPa, 20 kPa, 24 kPa.
b) 14 kPa, 40 kPa, 14 kPa.
c) 32 kPa, 38 kPa, 24 kPa.
d) 64 kPa, 40 kPa, 24 kPa.
e) 54 kPa, 40 kPa, 56 kPa.
Resposta
Fonte: adaptado de PINTO, C. S.
 Na figura a seguir, podemos observar o acréscimo de tensão efetiva da cota -4 m 
até a cota -8 m, resultante do acréscimo da pressão neutra, portanto, pede-se os 
acréscimos da tensão total, pressão neutra e tensão efetiva.
Obs.: o acréscimo da tensão efetiva pode ser calculado 
direto, ou seja:
Solução da interatividade
Fonte: adaptado 
de PINTO, C. S.
ATÉ A PRÓXIMA!