Investigações geotécnicas[1]

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29/04/2024
Profa. Sheila Leal Loureiro
Capítulo 1
Estruturas de fundações
Investigações geotécnicas
• Execução de uma obra de Engenharia  conhecimento das condições do subsolo
investigações geotécnicas de campo.
• A investigação geotécnica consiste em ensaios que visam conhecer e entender o
comportamento do solo e das rochas, assim como os perfis que o compõem, sua
resistência e demais características.
• Investigação: visual, ensaios realizados no local da obra, ou em laboratório.
• Importância das sondagens:
- permite determinar índices das diversas camadas
presentes no solo;
- identificar características e estrutura do solos;
- fornecer parâmetros para projetos geotécnicos.
2Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Introdução
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- Necessidade do conhecimento adequado do solo;
- Descrição, classificação e origem dos elementos geológicos (cor, textura, processo
formador);
- Estratigrafia e distribuição geológico-geotécnica das camadas;
- Estimativa da espessura das camadas de solo e/ou rochas;
- Saber resistência da camada investigada;
- Posição do nível d’água;
- Identificação e classificação do solo – coleta de amostras ou outro processo in situ;
- Avaliação das propriedades de engenharia – ensaios de laboratório ou de campo (mais
comuns).
3Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Objetivos das sondagens
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1. Poços e Trincheiras
2. Sondagens a trado
3. Sondagens a percussão com SPT
4. Sondagem SPT com medição do torque (SPT-T)
5. Sondagem rotativa
6. Sondagens mistas
7. Ensaios de cone (CPT e CPTU)
8. Ensaio de palheta (Vane Test)
9. Ensaio dilatométrico (DMT)
10. Ensaio de pressiométrico (PMT)
4Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Processos de investigação do subsolo
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5Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Processos de investigação do subsolo
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MÉTODOS DIRETOS: Consistem em um conjunto de
operações destinadas a observar diretamente o solo ou
obter amostras ao longo de uma perfuração.
MÉTODOS INDIRETOS (GEOFÍSICOS): São aqueles onde a determinação das propriedades das camadas do subsolo é feita
indiretamente pela medida (através de equipamentos eletrônicos) de características físicas do material, sem necessidade de
escavações.
MÉTODOS SEMI-DIRETOS: Processos que fornecem
informações sobre as características do terreno, sem
possibilitarem, porém a coleta de amostras ou informações sobre
a natureza do solo.
6Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Programação de Sondagens
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• Segundo a NBR 8036 (ABNT, 1983), existe um número mínimo de sondagens que devem
ser feitas dependendo da área em planta da edificação a ser construída. Os critérios são
os seguintes:
a.até 1200m²: uma sondagem para cada 200m²;
b.de 1200m² até 2400m²: uma sondagem para cada 400m² que exceder de 1200m²;
c.acima de 2400m²: fixado de acordo com o plano particular da construção.
Em qualquer condição, o número mínimo de sondagens desse ser:
a.dois furos para área de projeção até 200m²;
b.três furos para área de projeção entre 200 a 400m².
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7Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Poços e Trincheiras (NBR 9604:2016)
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• Poço de inspeção em solo – é uma escavação vertical (de seção circular ou quadrada)
que visa permitir o acesso de um investigador para fazer a inspeção visual das paredes e
do fundo e a retirada de amostras representativas (solos coesivos) - indeformadas e/ou
deformadas.
Amostra deformada: Amostra
extraída por raspagem ou
escavação, implicando na
destruição da estrutura original
e condições de umidade e
compacidade ou consistência
naturais.
8Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Poços e Trincheiras (NBR 9604:2016)
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• Trincheira – é uma escavação geralmente vertical (de seção retangular), ao longo de
uma determinada linha ou seção, feita para se obter uma exposição contínua do solo
num certo trecho do terreno.
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9Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Sondagens a trado (NBR 9603:2015)
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• Sondagem a trado é um método de investigação de solos que utiliza como instrumento o
trado: um tipo de amostrador de solo constituído por lâminas cortantes, que podem ser
espiraladas ou convexas. Tem por finalidade a coleta de amostras deformadas,
determinação da profundidade do nível d'água e identificação dos horizontes do
terreno.
• Coloca-se no chão (coberto com uma lona) o material retirado dos furos de acordo com a
profundidade que ele se encontrava.
• Vantagens: Não exige equipamentos e mão de obra especializada; Rápidas e baratas.
• Desvantagens: Profundidade limitada à profundidade do nível d'água; Obtêm-se
somente informações sobre o tipo do material atravessado, não podendo visualizá-lo
como no caso da trincheira.
10Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Sondagens a trado (NBR 9603:2015)
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11Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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• Sondagem a percussão é um método para investigação de solos em que a perfuração é
obtida através do golpeamento do fundo do furo por peças de aço cortantes. É
utilizada para a obtenção de amostras de solo, medida de índices de resistência à
penetração, determinação do nível d’água e execução de vários ensaios in situ.
• Utiliza-se um amostrador padrão tipo raymond para retirada de amostras do solo e
realização do ensaio de penetração dinâmica SPT (Standard Penetration Test), com o
qual se obtém o NSPT (índice de resistência a penetração do SPT).
12Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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• O ensaio SPT é realizado pela cravação do amostrador padrão tipo raymond em 45cm
do terreno, com golpes sucessivos de um martelo de 65 kgf em queda livre, de uma
altura de 75 cm, sobre a cabeça de cravação conectada às hastes de sondagem e ao
amostrador.
• NSPT é soma do número de golpes necessários para a cravação do amostrador nos
últimos 30 cm, após a cravação inicial de 15 cm.
• Os golpes dos primeiros 15 cm não são levados em consideração no valor final do
ensaio de cada camada, uma vez que pode haver “embuchamento” do solo dentro do
amostrador neste trecho.
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13Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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• Embuchamento
- O embuchamento é identificado quando o comprimento da amostra é menor que a
medida penetrada no solo pelo amostrador;
Sem embuchamento Com embuchamento
A medida que a penetração continua, o
solo que se encontra dentro do
amostrador desenvolve uma resistência
de atrito suficiente para prevenir a
intrusão, causando o embuchamento.
Isso faz com que o amostrador tenha um
comportamento de ponta fechada.
14Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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• O resultado das pesquisas geotécnicas é interpretado de forma a identificar:
- tipo de solo;
- estratigrafia do solo;
- posição do N.A. (nível de água), quando ocorrer;
- índice de resistência à penetração NSPT.
• Vantagens: Baixo custo; Fácil execução; Pode ser realizado em locais de difícil acesso;
Simplicidade do método e do equipamento; determina um índice que permite que se
estime a resistência do solo.
• Desvantagens: Não ultrapassam matacões e blocos de rocha; Podem ser detidas por
pedregulhos ou solos muito compactos; Obtenção de amostras deformadas.
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15Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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Vídeo – Introdução Ensaio SPT
16Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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1. Locação do furo
a) Cada furo de sondagem deve ser marcado com a
cravação de um piquete de madeira ou material
apropriado;
b) Montar o tripé, posicionando o furo de sondagem como
centro de queda do martelo;
c) Posicionar a guia do martelo para marcação do ponto
do furo;
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17Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Sondagem apercussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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2. Perfuração
a) Escavar a primeira camada com emprego do trado tipo cavadeira (Ø = 100 mm) até a
profundidade de 1 m ou no caso de já ter atingido o nível d’água.
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Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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2. Perfuração
Abertura do furo
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Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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2. Perfuração
b) Apoiar o amostrador acoplado na haste do tripé no fundo do furo aberto, apoiar o
martelo sem bater e anotar a penetração;
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Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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2. Perfuração
c) Marcar na haste auxiliar do amostrador 45 cm dividida em três partes de 15cm.
d) Erguer o martelo de 65 kg com auxílio das cordas e roldanas até a altura de 75 cm e
deixar cair em queda livre;
e) Registrar o número de quedas do martelo necessário para cravação de cada segmento
de 15 cm do total de 45 cm;
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Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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2. Perfuração
Haste auxiliar do amostrador
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2. Perfuração
Abertura do amostrador SPT bi partido
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23Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
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2. Perfuração
Procedimento de execução
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Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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2. Perfuração
f) Retira-se o amostrador com o solo na sonda bipartida, e classifica-o por categoria,
dentre as principais: areia, silte e argila. Deve-se também registrar as informações de
cota da profundidade de onde foi coletada essa amostra;
Amostrador
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Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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2. Perfuração
g) Repetindo o processo até que alcance a profundidade estabelecida no projeto de
fundações ou até que o solo se torne impenetrável pelo método a percussão.
h) Se encontrar o nível d'água a sondagem é realizada com a utilização do processo de
perfuração por circulação d’água.
- A água é injetada na haste que leva na extremidade o trépano que possui orifícios
laterais e injeta água no solo. A pressão da água e movimentos de rotação e
percussão imprimidos fazem com que o trépano rompa a estrutura do solo.
- O solo misturado a água volta a superfície e é despejado na caixa d'água.
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Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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2. Perfuração: Avanço do Furo
1. Com trado-concha até o 1º metro;
2. Com trado helicoidal do 2º metro até:
- O nível d’água;
- Avanço do trado for inferior à 50 mm após 10min;
- Solo não aderente ao trado.
3. Com trépano com circulação de água quando não for
possível o uso do trado helicoidal.
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Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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2. Perfuração: Registro do Número de Golpes
Como geralmente não ocorre penetração exata de 45 cm:
1. É registrada a penetração imediatamente superior a 15 cm;
2. Conta-se o número de golpes adicionais para 30 cm;
3. Em seguida, conta-se o adicional para o amostrador atingir 45 cm.
Exemplo de Registro – Número de golpes / penetração da camada de solo:
14/18 – 12/12 – 15/15.
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Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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2. Perfuração: Registro do Número de Golpes
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Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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3. Critérios para paralisação da sondagem
https://www.youtube.com/watch?v=yqB8woq0QEE
(a partir de 07:34)
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Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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5. Boletim de sondagem
- Cota da boca do furo: nem sempre é a cota de implantação da obra;
- Coordenadas do furo;
- Nível d'água;
- Nome do técnico;
- Dados do equipamento;
- Data e hora do início do furo;
- Data e hora do fim do furo.
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Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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5. Boletim de sondagem
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Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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5. Boletim de sondagem
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33Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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5. Classificação do solo
Segundo a NBR 7250 (ABNT, 1982), os solos podem ser classificados de acordo com o
valor de resistência NSPT, conforme a Tabela 1.
≤
≤
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Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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6. Estimativa dos parâmetros dos solos com base no SPT
• O dimensionamento de fundações exige, muitas vezes, o conhecimento de parâmetros
dos solos não diretamente determinados através das sondagens.
• Entretanto, correlações entre estes parâmetros e valores de SPT e SPT-T medidos em
sondagens, têm sido obtidas, permitindo que estimativas razoavelmente confiáveis
sejam feitas.
• Estas estimativas, embora representando valores aproximados, em geral, a favor da
segurança, constituem a base para a grande maioria dos dimensionamentos de
fundações executados na prática da engenharia.
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Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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6. Estimativa dos parâmetros dos solos com base no SPT
• Peso específico
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Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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6. Estimativa dos parâmetros dos solos com base no SPT
• Parâmetros de resistência
- São necessários às análises da carga de ruptura (capacidade de carga) das
fundações. Podem ser estimáveis através do SPT, somente para a resistência não
drenada dos solos argilosos (coesão), ou da resistência drenada dos solos
arenosos (ângulo de atrito interno).
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37Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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6. Estimativa dos parâmetros dos solos com base no SPT
• Parâmetros de compressibilidade
- São necessários às análises de deformações (recalques) das fundações.
1. Módulo de Elasticidade
α: coeficiente empírico dado em função do tipo de solo;
K: coeficiente empírico dado em função do tipo de solo;
NSPT: número de golpes necessários para a penetração dos 30 cm finais do amostrador-
padrão obtido no ensaio SPT.
𝑬 = 𝜶𝑲𝑵𝑺𝑷𝑻
38Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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6. Estimativa dos parâmetros dos solos com base no SPT
• Parâmetros de compressibilidade
1. Módulo de Elasticidade
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Sondagem a percussão com ensaio SPT (NBR 6484:2020)
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6. Estimativa dos parâmetros dos solos com base no SPT
• Parâmetros de compressibilidade
2. Coeficiente de Poisson
40Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Sondagem SPT com medição do torque (SPT-T)
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• O ensaio de SPT pode estar associado com
medidas de torque, passando a ser denominado de
ensaio SPT-T.
• Consiste na aplicação de um torque por meio de um
torquímetro instalado na parte superior da haste.
• A medida do torque é efetuada ao término de cada
ensaio de perfuração SPT. A partir dos valores de
torque, é possível encontrar o atrito lateral entre o
amostrador e o solo, segundo a Equação:
• Onde Ft é o atrito lateral (kg/cm²), T é o torque
(kgf.cm) e h é a profundidade de cravação do
amostrado (cm). A medida de Ft pode auxiliar na
caracterização física do perfil do solo.
Equipamento SPT-T
𝐹 = 
𝑇
(40,53ℎ − 17,40)
https://www.youtube.com/watch?v=-WZvcdZ1H_Y
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41Capítulo 1 - Investigações geotécnicasSondagem rotativa
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• Sondagem rotativa é um método de investigação
que consiste no uso de um conjunto
motomecanizado projetado para a obtenção de
amostras de materiais rochosos, contínuas e
com formato cilíndrico, através de ação
perfurante dada basicamente por forças de
penetração e rotação que, conjugadas, atuam
com poder cortante. A amostra de rocha obtida é
chamada de testemunho.
42Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Sondagem mista
29/04/2024
• Sondagem mista é um método de investigação que conjuga a sondagem a percussão
para o trecho em solo e a sondagem rotativa para o trecho em rocha.
• Sondagem mista: percussão + rotativa.
• A passagem do método de sondagem a percussão para o método rotativo deve ser
feita, obrigatoriamente, ao ser atingido o impenetrável ao SPT, sem recorrer ao
método de lavagem para o avanço da perfuração, uma vez que ele não permite a
obtenção de amostras representativas, como geralmente ocorre com a execução de
ensaio SPT com número de golpes acima de 50.
• Através desse método pode-se indicar o tipo de rocha, grau de alteração, fraturamento,
coerência, xistosidade (existência de planos paralelos), além do índice de qualidade da
rocha (RQD).
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43Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Sondagem mista
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• Grau de alteração das rochas: É o fenômeno que leva sempre ao enfraquecimento
da rocha, sendo produto da ação de qualquer processo físico-químico sobre maciços
rochosos.
• RQD – designação qualitativa da rocha: Classificação da qualidade de um maciço
rochoso, que se baseia no cálculo do quociente entre a soma dos comprimentos de
testemunhos de sondagem com tamanho superior a 10 cm, pelo comprimento total
perfurado da manobra.
• Grau de fraturamento: É determinado através da quantidade de fraturas com que se
apresenta a rocha numa determinada direção. Não se consideram as fraturas
provocadas pelo processo de perfuração ou soldadas por materiais altamente coesivos.
• Grau de coerência: Baseia-se em características físicas, tais como resistência ao
impacto, ao risco e friabilidade (desagregação, reduzindo-se a fragmentos).
44Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Sondagem mista
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45Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Ensaio de cone (CPT) e Piezocone (CPT-U) – NBR 12069 MB 3406
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• O ensaio é realizado por meio da cravação de uma ponteira cônica padronizada no
solo com a uma velocidade constante e também padronizada, o qual possibilita
medir a resistência encontrada tanto na ponta como devido ao atrito lateral desta com
o solo.
• Vantagens: Registro contínuo da resistência à penetração; Descrição detalhada da
estratigrafia do subsolo; Obtenção de parâmetros de projeto; Precisão – confiabilidade
do resultado.
• Desvantagens: Falta de experiência dos profissionais; Não coleta amostra para
inspeção visual; Dificuldade para transportar o equipamento em regiões de difícil
acesso; Necessidade de mão de obra qualificada.
46Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Ensaio de cone (CPT) e Piezocone (CPT-U) – NBR 12069 MB 
3406
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• O ensaio de CPT pode ser de três tipos:
• Mecânico: medidas da resistência de ponta (qc) e lateral (fs) transferidas
mecanicamente pelas hastes.
• Elétrico: medidas de qc e fs diretamente na ponteira por meio de células de cargas
instrumentadas eletricamente.
• Piezocone: medidas de qc e fs semelhantes ao elétrico somadas com a medição das
pressões neutras (poropressão) (ub) geradas durante a cravação.
• O ensaio CPT com piezocone, denominado de CPT-U, permite a leitura das pressões
neutras geradas durante o ensaio.
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47Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Ensaio de cone (CPT) e Piezocone (CPT-U) – NBR 12069 MB 3406
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48Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Ensaio de cone (CPT) e Piezocone (CPT-U) – NBR 12069 MB 3406
29/04/2024
O parâmetro Rf, denominado de razão de atrito, é calculado por meio da seguinte
expressão:
𝑅 = 
𝑓
𝑞
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49Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Ensaio de palheta (Vane Test) (NBR 10905:1989)
29/04/2024
• O ensaio de Palheta, também conhecido como Vane Test, é usado principalmente em
solos argilosos moles para encontrar o valor da resistência ao cisalhamento não
drenada (Cu).
• Consiste na cravação de uma palheta em formato de cruz submetida a um torque para
cisalhar o solo por uma rotação constante.
• A medida do torque T versus a rotação permite a determinação da resistência não
drenada do solo (Cu).
• Vantagens: Equipamento simples; Repitibilidade; Interpretação; Medida de uma
grandeza física.
• Desvantagens: Extremamente lento; A resistência não-drenada é um tópico complexo;
Recomenda-se também ensaios de laboratório.
50Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Ensaio de palheta (Vane Test) (NBR 10905:1989)
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51Capítulo 1 - Investigações geotécnicas
Referências bibliográficas
29/04/2024
CAPUTO, H. P. Mecânica dos solos e suas aplicações: mecânica das rochas, fundações,
obras de terra. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2015. v. 1. E-book. Disponível em:
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/books/978-85-216-3005-0
Gonçalves, Flávia; Constancio, Mateus Amarante. Caracterização, propriedades
geotécnicas e exploração do solo. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A. 2019.
145 p.