Aula 2 Sondagens

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03/03/2015
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INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO - SONDAGENS
Prof. Paula Sant'Anna Moreira Pais
paula.pais@prof.unibh.br
FUNDAÇÕES E OBRAS DE TERRA
Investigação Geotécnica 
• O reconhecimento das condições do subsolo constitui pré-
requisito para projetos geotécnicos seguros e econômicos, os
quais são normalmente executados com base em ensaios de
laboratório e/ou campo.
• Os ensaios têm grande importância para obtenção dos
parâmetros que representem as características de tensão x
deformação x resistência, além de indicar os fatores que
influenciam o comportamento do material.
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Investigação Geotécnica 
Um programa de investigação deve fornecer várias informações
do subsolo, dentre as mais importantes pode-se considerar:
• Espessura e dimensões em planta de cada camada para a 
profundidade de interesse do projeto, além da caracterização 
de cada camada através de observações locais ou de 
resultados de laboratório.
• Profundidade do topo da camada rochosa ou do material 
impenetrável ao amostrador. No caso da rocha, o tipo e suas 
condições geológicas.
Investigação Geotécnica 
 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!
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• 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.
Investigação Geotécnica 
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.
Investigação Geotécnica 
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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).
Investigação Geotécnica 
Investigação Geotécnica 
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Finalidades de um programa de prospecção 
geotécnica
• Determinação dos tipos de solos (compacidades e 
consistências)
• Disposição do terreno no subsolo (estratigrafia)
– Profundidades e espessuras das camadas de solo 
– 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).
• A prospecção geotécnica é a investigação do material abaixo 
da superfície terrestre ao longo de uma determinada 
profundidade (profundidade de estudo);
Finalidades de um programa de prospecção 
geotécnica
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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.
Tipos de Prospecção Geotécnica – Principais 
utilizações
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.
Tipos de Prospecção Geotécnica – Principais 
utilizações
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• e) Cubagem de jazidas de solos e rochas:
– Poço de inspeção, sondagem a trado, sondagem à 
percussão , rotativa e mista, sísmica de refração rasa .
Tipos de Prospecção Geotécnica – Principais 
utilizações
Métodos de Investigação do Subsolo
• Os principais processos de investigações do subsolo para fins de 
projetos de fundações de estruturas são:
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. 
Exs.: sensoriamento remoto; mapeamento; investigação geofísica 
(magnética, elétrica, sísmica, gravimétrica).
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Métodos de Investigação do Subsolo
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. 
Exs.: ensaio piezocone; ensaio de palheta, ensaio pressiométrico.
Métodos de Investigação do Subsolo
Métodos Diretos: 
- Permitem analisar o solo através da retirada de amostras 
deformadas ou indeformadas em grandes escavações ou através 
da utilização de amostradores. 
Exs.: poços, trincheiras e galerias de inspeção; sondagem a trado; 
sondagem a percussão; sondagem rotativa.
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Métodos Diretos de Investigação
Introdução
São métodos que permitem o acesso ao material investigado, 
seja “in situ” ou através de amostras:
Métodos Diretos de Investigação
 Amostragem:
 AMOSTRA INDEFORMADA: Amostra de solo retirada sem ou 
com pequena modificação de suas características “in situ” com o 
uso de equipamentos e técnicas apropriadas. O solo apresenta-se 
o mais próximo possível de sua estrutura original. Geralmente de 
forma cúbica ou cilíndrica.
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Métodos Diretos de Investigação
Amostragem de um solo indeformado.
Métodos Diretos de Investigação
 Amostras indeformadas:
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Métodos Diretos de Investigação
 Amostras indeformadas:
Tubos Shelby para coleta de amostras indeformadas.
Métodos Diretos de Investigação
 Amostras indeformadas:
Amostras coletadas com 
amostrador tipo Shelby.
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Métodos Diretos de Investigação
 Amostras indeformadas - Utilização:
 Índices físicos (peso específico natural);
 Os parâmetros de compressibilidade;
Os parâmetros de resistência ao cisalhamento.
Métodos Diretos de Investigação
 Amostragem:
 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.
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Métodos Diretos de Investigação
 Amostras deformadas:
Amostras coletadas com o amostrador padrão do SPT.
Métodos Diretos de Investigação
 Amostras deformadas:
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Métodos Diretos de Investigação
 Amostras deformadas - Utilização:
 Identificação táctil-visual;
 No ensaio de compactação;
 Nos ensaios de classificação:
• Granulometria;
• Limites de consistência;
•Massa específica dos sólidos. 
Métodos Diretos de Investigação - Tipos
 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, 
parauma investigação linear das primeiras camadas do 
terreno, em situações específicas;
• Podem ser feitas mecanicamente;
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Métodos Diretos de Investigação - Tipos
 Trincheiras:
• 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. 
Métodos Diretos de Investigação - Tipos
 Trincheiras:
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Métodos Diretos de Investigação - Tipos
 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;
Métodos Diretos de Investigação - Tipos
 Poços:
• 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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Métodos Diretos de Investigação - Poços
Coleta de solo em um poço de inspeção.
Métodos Diretos de Investigação - Poços
Coleta de solo em um poço de inspeção.
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Métodos Diretos de Investigação - Poços
Coleta de solo em um poço de inspeção.
Métodos Diretos de Investigação - Tipos
coleta de amostras de solo e rochas em um poço de inspeção .
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Sondagens:
•É sempre aconselhável a execução de sondagens, no 
sentido de reconhecer o subsolo e escolher a fundação 
adequada, fazendo com isso, a redução do custo das 
fundações. 
• Representam, em média, apenas 0,05 à 0,005% do custo 
total da obra. 
Métodos Diretos de Investigação - Tipos
Procedimento Mínimo - NBR 8036:1983
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Localização das Sondagens – NBR 8036:1983
Localização das Sondagens - NBR 8036:1983
7
2
5
3
0
10-12 20
3
0
20
4
0
A distância entre os furos de sondagem deve ser de 15 a 25m, evitando que
fiquem numa mesma reta e de preferência, próximos aos limites da área em
estudo.
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Profundidade das Sondagens - NBR 8036:1983
Profundidade das Sondagens - NBR 8036:1983
 Profundidade de Investigação Insuficiente.
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Interrupção - NBR 8036:1983
Sondagem à Trado
• 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;
• Somente atravessa a camada de solo, sendo interrompidos pela 
ocorrência de quaisquer materiais mais duros (rocha alterada 
mole, linha de seixos, etc.);
• Método rápido e portátil;
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Sondagem à Trado
• Este tipo de investigação está normalizado pela NBR 9603;
• 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;
•Método rápido e portátil;
Sondagem à Trado
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Sondagem à Trado - Trados
Sondagem à Trado - Trados
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Sondagem à Trado
Sondagem à Trado
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Sondagem à Percursão (SPT)
• Também conhecido por sondagem de simples reconhecimento
é um dos ensaios in situ mais utilizados em todo o universo na
investigação do subsolo, permitindo tanto a retirada de amostras,
quanto a medida da resistência à penetração dinâmica do solo.
• 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;
Sondagem à Percursão (SPT)
• 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;
• É o processo dominante na prática de Engenharia de 
Fundações;
• No Brasil é prescrito e normalizado pela ABNT através da NBR-
6484. 
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Sondagem à Percursão (SPT)
•Ao se realizar uma sondagem pretende-se conhecer:
 O tipo de solo atravessado através da retirada de uma 
amostra deformada, a cada metro perfurado;
 A resistência (N) oferecida pelo solo à cravação do 
amostrador padrão, a cada metro perfurado;
 A posição do nível ou dos níveis d'água, quando 
encontrados durante a perfuração.
Sondagem à Percursão (SPT)
• Vantagens:
 Custo relativamente baixo;
 Facilidade de execução e possibilidade de trabalho em 
locais de difícil acesso;
 Permite descrever o subsolo em profundidade e a coleta 
de amostras;
 Fornece um índice de resistência a penetração 
correlacionável com a compacidade ou a consistência dos 
solos;
 Possibilita a determinação do nível freático (com ressalvas).
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Sondagem à Percursão (SPT)
• Os procedimentos de uma sondagem de simples
reconhecimento, dividem-se em diversas fases:
Abertura do furo
Ensaio de penetração
Amostragem
Avaliação do nível d’água
Identificação e classificação das amostras
Relatório
• O SPT tem duas etapas básicas, a perfuração e o 
ensaio propriamente dito. Após a limpeza do terreno e 
locação do furo, a perfuração da sondagem é realizada 
com trado. Quando o avanço for impenetrável ao trado 
ou se atingir o nível d’água a sondagem é continuada 
por percussão. 
Sondagem à Percursão (SPT)
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Sondagem à Percursão (SPT)
•Consiste basicamente na cravação de um amostrador padrão no
solo, através da queda livre de um peso de 65 kg (martelo),
caindo de uma altura determinada (75 cm). (NBR 6484)
•Para a execução das sondagens, determina-se, em planta, na 
área a ser investigada, a posição dos pontos a serem sondados. 
•No caso de edificações, procura-se dispor as sondagens em
posições próximas aos limites de projeção das mesmas como 
pontos de maior concentração de carga.
Sondagem à Percursão (SPT)
• O equipamento é composto por:
Martelo de 65 kg
Amostrador padrão bipartido
Conjunto moto bomba
Tripé com roldana
Tubos de revestimento
Hastes de avanço (lavagem e
penetração)
Trépanos e Trados (concha e
helicoidal)
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Sondagem à Percursão (SPT)
Equipamentos
Martelo de 
65 kg
Sondagem à Percursão (SPT)
Equipamentos
Amostrador padrão 
bipartido para sondagem 
SPT
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Sondagem à Percursão (SPT)
Equipamentos
Trépano
Trépano
Sondagem à Percursão com Medição de Torque 
(SPT-T)
 Define o torque necessário para superar a aderência do 
amostrador-padrão, quando cravado, com o solo que o envolve, a 
cada metro perfurado. Este índice pode ser convertido em 
valores de atritos laterais (máximos e residuais) peculiares ao 
solo.
Principais usos e aplicações: O ensaio de SPT-T está sendo 
utilizado em obras de médio e grande porte que utilizam 
fundações profundas de atrito lateral, ajudando a minimizar os 
erros grosseiros que podem acontecer no ensaio de SPT, ditos 
anteriormente.
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Sondagem à Percursão com Medição de Torque 
(SPT-T)
Sondagem Mista - Rotativa
• Conjunto motomecanizado projetado para obtenção de
amostras contínuas de materiais rochosos através de ação
perfurante dada for forças de penetração e rotação.
• Empregadas quando a sondagema percussão atinge estrato
rochoso, matacões ou solos impenetráveis a percussão.
• Permitem a obtenção de amostras (testemunhos de sondagem)
que permitem a distinção da qualidade da rocha abaixo do
estrato de solo.
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Sondagem Rotativa
Equipamentos
• O equipamento é composto por:
 Sonda rotativa: motor, guincho e cabeçote de perfuração;
 Hastes (tubos de 1,5 a 6 m) ligados por conectores (niples);
 Barriletes (tubos destinados a receber o testemunho);
 Coroas: matriz de aço, diamantes, ou vídia;
 Revestimentos;
 Conjunto motor bomba, tanque e mangueiras.
Sondagem Rotativa
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Sondagem Rotativa
Sondagem Rotativa
 Componentes da sonda rotativa:
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Sondagem Rotativa
 Componentes da sonda rotativa:
 Hastes e conectores (niples)
Transmitem o movimento de rotação gerado pela sonda à 
peça de corte (coroa).
Comprimento de 1,5 e 6,0m.
A conexão entre as hastes é feita pelos conectores, ou 
niples.
Sondagem Rotativa
 Componentes da sonda rotativa:
 Barriletes
Acondicionam e protegem os testemunhos de sondagem.
Influem no grau de recuperação da sondagem.
 Podem sofrer desgaste.
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Sondagem Rotativa
Sondagem Rotativa
Barriletes e Coroas.
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 Cones mecânicos, elétricos e piezocones (CPT e CPTU) –
Tipos:
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.
Métodos Semi-diretos de Investigação - Tipos
 Cones mecânicos, elétricos e piezocones (CPT e CPTU) – Tipos:
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.
Métodos Semi-diretos de Investigação - Tipos
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Ensaio Cone Estático
• No ensaio de cone estático (ou CPT) mede-se o esforço
necessário para cravação no solo (resistência a penetração) de
uma ponteira cônica solidária a um conjunto de hastes.
• É empregado como investigação complementar a sondagem
de simples reconhecimento para estimativa de parâmetros
para projeto.
• Também empregado onde a amostragem é difícil ou
inconveniente e deseja-se minimizar perturbações e variações
no estado de tensões devido ao processo de amostragem,
transporte e manuseio das amostras.
• Os piezocones são equipados com transdutores de poropressão 
que podem ser instalados em diferentes posições sendo 
denominadas diferentes medidas de u (poro-pressão). 
•Além das mesmas medidas obtidas através do cone estático,
ainda é possível medir a pressão da água no subsolo, através dos
medidores de poro-pressão
Ensaio Piezocone (CTPU)
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Ensaio Piezocone (CTPU)
Equipamentos
Ensaio de Cone (CPT e CTPU)
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Equipamentos
Diferentes tipos de sondas.
Ensaio de Cone (CPT e CTPU)
Equipamentos
Cone Mecânico.
Ensaio de Cone (CPT e CTPU)
Piezocone.
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Ensaio de Cone (CPT e CTPU)
Equipamentos
Equipamento terrestre de cravação.
VANTAGENS
- Penetração rápida (20mm/s);
- Perfil estratigráfico contínuo;
- Alta precisão e repetibilidade;
- Processamento automático dos dados;
-Possibilidade de execução com um operador;
- Redução dos custos;
LIMITAÇÕES
-Impossibilidade de coleta de amostras;
- Necessidade de operador treinado; 
- Equipamento e suporte técnico relativamente complexo;
Ensaio de Cone (CPT e CTPU)
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Ensaio Pressiométrico
• Empregado na determinação “in situ” de características de
deformabilidade e resistência dos solos.
• É executada uma prova de carga horizontal no solo através de
uma sonda dilatável introduzida num furo de sondagem de
mesmo diâmetro. A sonda é dilatada pela aplicação de pressão
hidráulica (líquido ou gás).
Ensaio Pressiométrico
• Equipamentos:
Pressiômetro de de Ménard
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Ensaio de Palheta (Vane Test)
• Ensaio para avaliação da resistência não drenada “in situ” de
solos argilosos (Su). Consiste na medida do torque necessário
para girar uma cruzeta metálica cravada no solo em uma dada
profundidade.
Ensaio de Palheta (Vane Test)
• Ensaio para avaliação da resistência não drenada de solos
argilosos.
• 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.
• São utilizados em solos com baixa consistência, onde é possível 
a cravação estática da palheta a partir do nível do terreno.
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Ensaio de Palheta (Vane Test)
Equipamentos
• Palheta com eixo de aço no qual são soldadas quatro aletas
finas e retangulares;
• Conjunto de hastes para alcançar a profundidade de ensaio;
• Dispositivo para aplicação de um momento de torção (manual
ou mecânico);
• Torquímetro para medida do torque.
Ensaio de Palheta (Vane Test)
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Ensaio de Palheta (Vane Test)
Equipamentos
Ensaio de Palheta (Vane Test)
• Podem ser realizados a partir do nível do terreno (procedimento 
A) ou introduzido em uma perfuração previamente executada por 
(procedimento B). Sempre que necessário a perfuração é revestida 
em toda sua extensão para evitar desmoronamentos.
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Ensaio de Palheta (Vane Test)
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.
Procedimento A
Ensaio de Palheta (Vane Test)
Com perfuração prévia e Instalação 
em furos de sondagem.
Procedimento B
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Ensaios Disponíveis x Parâmetros obtidos