GEOTECNIA - ENSAIOS DE CAMPO - EBOOK

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Investigação geotécnica
Técnicas atuais de ensaios de campo
Eng. Antônio Sérgio Damasco Penna
RESUMO
• Sondagem a percussão “SPT”
• Dilatômetro de Marchetti “DMT”
• Ensaio de penetração de cone estático com 
medidas de pressões neutras “CPTU”
• Ensaio de palheta “Vane – Test” “VST”
• Pressiômetro de Ménard “PMT”
• Parâmetros geotécnicos
• Interação solo x estrutura
Publicado em 2009
SPT
CPTu
DMT
VST
PMT
1)Atlanta–USA
1998
2)Porto-Portugal 
2004
3)Taipei – Taiwan
2008
4)Recife – Brasil
2012
Ensaios de campo X Ensaios de laboratório
• LABORATÓRIO : poucas amostras, pouca
representatividade do todo, mas são mais
precisos;
• CAMPO : são menos precisos, mas
amostragem é quase integral, todas as 
camadas são reconhecidas;
• CONCLUSÃO : Hoje em dia o maior uso e o 
maior desenvolvimento das técnicas, está
nos ensaios de campo.
UTILIZAÇÃO
SPT
reconhecimento inicial, camadas, amostras, nível d’água, 
compacidade, consistência;
CPTu
camadas,resistência,deformabilidade, tempo de adensamento;
DMT
camadas, resistência, deformabilidade;
VST
resistência, sensibilidade;
PMT
resistência e deformabilidade
SONDAGEM A PERCUSSÃO
SPT
NBR-6484 - ABNT
HISTÓRICO DA SONDAGEM A PERCUSSÃO “SPT”
•1902 – Charles R. Gow – início da coleta de amostra “seca”, com tubo
cravado;
•1927 – Raymond Concrete Pile Company, amostrador de 3 partes (cabeça,
corpo e sapata);
•1944 – IPT no Brasil, início do uso sistemático;
•1958 – Primeira Norma ASTM Designation D 1586-58T – atual D 1586-99
•1977 – Primeira Norma da ABNT
•2001 – Norma atual ABNT NBR – 6484 de fev. de 2001
QUANTIDADE DE SONDAGENS
•ABNT-NBR-8036 de junho de 1983
•“Programação de sondagens de simples reconhecimentos dos
solos para fundações de edifícios”
•Quantidade e profundidade das sondagens, para o
reconhecimento de um terreno.
MEDIÇÃO DE TORQUE EM SONDAGENS
• criado em 1988 – Prof. Dr. Stélvio M. T. Ranzini;
• informação adicional importante;
•grandeza física, em unidade de Kgf x m;
•medida por instrumento de precisão.
Torquímetro de ponteiro para determinação do atrito entre o solo e 
o amostrador.
REPRESENTATIVIDADE DO ENSAIO “SPT”
Considerada, pela norma brasileira de fundações, NBR-6122 da ABNT
“indispensável em qualquer porte de obra”.
A amplitude de informações de uma sondagem é muito grande:
a) coleta de amostras a cada metro de profundidade, permitindo a
classificação táctil e visual dos materiais atingidos;
b) identificação do início e fim de cada camada de solo, pela observação
do material aderido ao trado ou pela observação da água de lavagem;
c) avaliação da profundidade do lençol freático e de eventual
artesianismo ou lençol empoleirado;
d) avaliação da consistência ou compacidade das argilas ou das areias,
respectivamente, pelo número de golpes “SPT”, necessários para a
cravação do amostrador padrão.
ABNT
“Simples” reconhecimento
CONCLUSÃO
SONDAGEM “SPT”
É um procedimento excelente para o primeiro 
reconhecimento geotécnico de um terreno.
ENSAIO DE PENETRAÇÃO DE CONE 
ESTÁTICO COM MEDIDA DE 
PRESSÃO NEUTRA
CPTu
NORMA ABNT – NBR 12069
HISTÓRICO DO ENSAIO “CPT”
•Holanda – Barentsen - 1932 – cria o sistema;
•Holanda – Begemann – 1950 – consolida o uso e cria a
luva de atrito lateral;
•Brasil - Estacas Franki – inicia o uso no final da década
de 1950;
•Noruega – Janbu – 1974 – cria o piezocone CPTu –
ensaio com medidas de pressões neutras;
•Brasil – ABNT – 1991 – Solo – Ensaio de Penetração de
cone “in-situ”CPT – não menciona leitura de pressões neutras
Cone 
eletrônico
Norma ABNT
1)Não menciona as leituras de pressões neutras;
2)Em ensaios especiais de campo a evolução é 
muito rápida e o desejável é usar normas
internacionais, como Eurocode e ASTM.
Referência em
ensaios CPTu
Publicado em 1997
OUTROS NOMES
• Piezocone
• CPT
• Ensaio de cone
• Ensaio de penetração estática (EPC)
• Deep sounding
Simpósio internacional
240 participantes
40 países
Só ensaios de cone
Huntington Beach – USA
Maio - 2010
CONE ELETRÔNICO - Atual
Resultados de um ensaio CPTu
0
4
8
12
16
20
24
28
0 20 40 60
qt (MPa)
D
e
p
t
h
 
(
m
e
t
e
r
s
)
 
 
 
 
0
4
8
12
16
20
24
28
0 500 1000
fs (kPa)
u b (kPa)
0
4
8
12
16
20
24
28
-200 0 200 400 600 800
qt
ub
fs
Detalhe da pedra porosa de 
medida de pressões neutras
SATURAÇÃO DAS PEDRAS POROSAS
Medidas a cada 1,0 cm
100 informações de cada parâmetro, por metro
São 3 parâmetros, portanto são 300 informações por metro
As informações são apresentadas em unidades de pressões (Kpa)
Resistência de ponta e resistência de 
atrito lateral (a proporção entre as 
duas é a “razão de atrito”)
Pressão neutra desenvolvida no 
processo de perfuração
Equipamento
de cravação
Cone mecânico
Cone de 
Begmann
com luva de 
atrito
(mecânico)
Estratigrafia
Região litorânea
Espírito Santo
Região litorânea
Espírito Santo
Região litorânea
Espírito Santo
Região litorânea
Espírito Santo
Resistência ao cisalhamento dos solos
Solos grossos - Areias
Comportamento drenado
Critério de Mohr - Coulomb
Solos finos - Argilas
Comportamento não drenado
Critério de Tresca
Solos grossos - Areias
Ângulo de atrito
Solos finos - Argilas
Coesão em condição não drenada
Teste de dissipação de sobrepressão
neutra
(Nos ensaios “in-situ”as heterogeneidades estão presentes)
(CPTu não é piezômetro)
SPT CPTu
CONCLUSÃO
ENSAIO “CPTu”
É um procedimento excelente para complementar o 
reconhecimento estratigráfico do terreno e medir 
propriedades de resistência, deformabilidade e de 
tempo de adensamento.
Ensaio com o dilatômetro de 
Marchetti
DMT
EQUIPAMENTO
Unidade de controleDetalhe lâmina
HISTÓRICO
• Desenvolvido em 1975 pelo Prof. Silvano Marchetti (Roma – Itália)
• Atualmente em uso em 40 países
NORMAS INTERNACIONAIS
• ASTM “Standard Test Method for Performing
the Flat Plate Dilatometer Test” - D6635-01 
• Eurocode 7 - Geotechnical Design - Part 3 -
“Design assisted by field testing” - Section 9 -
“Flat Dilatometer Test (DMT)” 
• Não há norma brasileira !
Simpósio
Internacional
Comemorativo de 
30 anos
Ensaio DMT
Washington – USA
2006
E
Q
U
I
P
A
M
E
N
T
O
DETALHES DA LÂMINA E DA FIXAÇÃO DA 
MEMBRANA 
Passagem da mangueira
ÍNDICE DO MATERIAL (Id)
0O
01
d
μP
PP
I
Nos solos argilosos, a pressão “P1” é apenas um pouco maior do que a 
pressão “P0”, enquanto nos solos arenosos, essa diferença é bem maior. 
Profundidade (m)
Pr
es
sõ
es
 "P
0"
 e 
"P
1"
 
(K
gf
/cm
2)
P0
P1
Profundidade (m)
Pr
es
sõ
es
 "P
0"
 e 
"P
1"
 
(K
gf
/cm
2)
P0
P1
SOLOS FINOS SOLOS GROSSOS
Resultados: “baixos” valores de “Id” Resultados: “altos” valores de “Id”
• Índice ligado aos vazios e à compressibilidade
• Identifica o “comportamento granulométrico”
• É um adimensional 
• Difere do SPT, que é absoluto e não se usa interpretar 
como proporção do estado de tensões
 
VALORES DO ÍNDICE DO MATERIAL “Id” 
 0,1 0,35 0,60 0,90 1,20 1,80 3,30 10 
Argilas 
sensíveis 
e turfas 
Argilas 
puras 
Argilas 
siltosas 
Siltes 
argilosos 
Siltes 
puros 
Siltes 
arenosos 
Areias 
siltosas 
Areias 
puras 
ARGILAS SILTES AREIAS 
TIPO DE SOLO COM BASE NA OBSERVAÇÃO DO COMPORTAMENTO 
0O
01d
μP
PP
I
 
 
 
GUARULHOS/SP
MÓDULO DILATOMÉTRICO (Ed)
Esse índice “Ed”, é obtido diretamente das leituras “P0” e “P1 
 
De acordo com a teoria da elasticidade: 
π
2
 
E
μ1
 σ D
2
 
onde “D” é o diâmetro da membrana e “ ” é a diferença de pressão aplicada (P1 - P0) 
Para = 1,10 mm; D = 6,0 cm; = P1 – P0 (Kgf/cm
2) e definindo como módulo dilatométrico 
“Ed” a proporção 21
E
Ed , resulta: 
 
O parâmetro “Ed” representa uma “proporção elástica”, ou seja, exprime a relação entre 
o módulo de elasticidade do solo (E) e o coeficiente de Poisson do solo ( ). 
21
E
Ed 
 
)P34,7(PE
0,64
E
1
)P(P 6,00,11
01d
d
01
 
Classificação
Compacidade
Consistência
Peso específico
ÍNDICE DE TENSÃO HORIZONTAL (Kd)
VO
0
d
σ'
μPo
K
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 2 4 6 8 10 12
Índice de tensão horizontal "Kd"
Pr
of
un
did
ad
e (
m)
Solos 
normalmente 
adensados
Parâmetro “Kd” na faixa de solos normalmente adensados (entre 1,8 e 2,3)
•Representa a própria definição de “Ko”
•A introdução da lâmina altera o repouso
•Identificação do histórico de tensões
•Em solos sobreadensados Kd > 2,3
•Índice normalizado com a tensão efetiva 
 
BAIRRO DA MOÓCA – SÃO PAULO/SP
SP-02
 
 
ALEMOA – SANTOS/SP
CORRELAÇÕES
• Muito estudadas no mundo todo;
• Sempre buscam a relação com os
ensaios de laboratório;
• O critério recomendado é entender
como índices e usar diretamente em
projetos.
“STANDARD”
• SPT – Standard Penetration Test 
(diferente em cada lugar do mundo);
• Ensaios especiais (CPTu, DMT, VST e 
PMT) seguem um mesmo padrão
internacional;
• A execução dos ensaios especiais
independe do operador.
Ensaio com o pressiômetro de 
Ménard
PMT
(não há norma brasileira)
HISTÓRICO
Desenvolvido por Louis 
Ménard na França em 1955
Em 1963 L. Ménard publica
a aplicação direta ao
cálculo da capacidade de 
carga e recalques de 
fundações
Norma ASTM
Eurocode
O ensaio PMT é 
rotina na França
A experiência
acumulada na
França é muito
grande
Publicação de 1978
Jean-Louis Briaud
Texas A&M University
Publicado em 1992
Concentra o conhecimento
internacional sobre o assunto
Publicação de 
1995
1.Perfuração com circulação de água interna ao revestimento
2.Remoção da ferramenta de perfuração
3.Limpeza interna
4.Introdução do pressiômetro
5.Execução do ensaio
Pressiômetro
O processo de perfuração com rotativa é o que permite
atingir os solos mais fortes
A base teórica de 
análise é a teoria
de expansão de 
uma cavidade
cilíndrica
Pressiômetro
O único ensaio que mede deformação e 
resistência limite
Perfuração com tubo fendido (lanterna chinesa)
Os ensaios são executados a partir do fundo do furo
O módulo pressiométrico é determinado com base na inclinação do trecho
linear da curva;
A pressão limite é determinada quando a cavidade espandida atinge o 
dobro do volume da sonda.
Valores típicos de pressão
limite e módulo pressiométrico
ENSAIO DE PALHETA “IN-SITU”
VANE - TEST
VST
NORMA ABNT – MB - 3122
HISTÓRICO
Desenvolvido na Suécia em 1919
No Brasil é executado desde 1949
Em 1989 foi publicada a norma brasileira da ABNT
EQUIPAMENTO 
ANTIGO
Mecânico (manual)
ABNT – MB 3122
Em ensaios especiais de 
campo a evolução é muito
rápida e o desejável é usar
normas internacionais, 
como Eurocode e ASTM.
Simpósio
internacional
Tampa – USA -
1987
Equipamento atual - eletrônico
Equipamento atual - eletrônico
Resultado típico
Resultados 
típicos
SENSIBILIDADE
(Skempton & Northey)
Sensibilidade
das argilas
Os solos mais estudados do 
Brasil
• Argilas terciárias de São Paulo
• Argilas moles do Rio de Janeiro
• Argilas marinhas de Santos
• E as areias ?????????????????????
• Só com os ensaios de campo !
PARÂMETROS GEOTÉCNICOS
PARÂMETROS GEOTÉCNICOS
• Resistência
• Deformabilidade
• Histórico de tensões
• Sensibilidade
• Tempo de adensamento
ENSAIOS DE CAMPO
• Resistência………….......CPTu, DMT, VST, PMT
• Deformabilidade…………DMT, PMT
• Histórico de tensões…...DMT
• Sensibilidade……………..VST 
• Tempo de adensamento..CPTu
Resistência ao cisalhamento dos solos
Solos grossos - Areias
Comportamento drenado
Critério de Mohr - Coulomb
Solos finos - Argilas
Comportamento não drenado
Critério de Tresca
Envoltória completa
Coesão e ângulo de atrito
Só com ensaios de laboratório
Misturar coesão de ensaio rápido com ângulo de atrito
de ensaio lento é muito errado !!!
Simpósio
DMT
Washington
2006
INTERAÇÃO SOLO X ESTRUTURA
Deformação é o condicionante fundamental 
em fundações
O ensaio de maior representatividade nas avaliações é o DMT
A expectativa de se conseguir simular a interação do solo com a 
estrutura é com o ensaio DMT
Exemplo de 
um edifício 
no Morumbi
 
TO EQUIVALENT FOOT
SHADED AREA CORRESPONDS
D
C
BB
B
34870 KN 34690 KN
44110 KN
14830 KN 15090 KN
4280 KN
3300 KN
3850 KN
4420 KN
3410 KN
2970 KN
19400 KN
5230 KN
19590 KN
5160 KN
B
DA
C
620
17
80
800
51
5 795
54
0
380
40
0
255
33
0
360
40
0
385
40
0
260
33
0
300
39
5
540
94
0
235
60
0600
16
75
565
91
0
225
61
5 600
16
75
Sapata fictícia de 
cálculo
COB Legenda
CM
27 Situação na Leitura inicial Lo
26
25 Concretagem
24
23 Fechamento de paredes
22
21 13/10/05
20
19 18/11/05
18
17 21/12/05
16
15 01/02/06
14
13 02/03/06
12
11 06/04/06
10
9 18/05/06
8
7 20/06/06 - nota: houve um alívio de carga (cimbramentos, etc)
6
5
4
3
2
1
T
1S
2S
EDILAR - CONTROLE DE RECALQUES
Rua Domingos Lopes Silva
-22
-20
-18
-16
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
31/8/2005
30/9/2005
31/10/2005
30/11/2005
31/12/2005
31/1/2006
28/2/2006
31/3/2006
30/4/2006
31/5/2006
30/6/2006
31/7/2006
31/8/2006
Período
Re
ca
lqu
e (
mm
)
P19
P21
P23
P32
P34
COB Legenda
CM
27 Situação na Leitura inicial Lo
26
25 Concretagem
24
23 Fechamento de paredes
22
21 13/10/05
20
19 18/11/05
18
17 21/12/05
16
15 01/02/06
14
13 02/03/06
12
11 06/04/06
10
9 18/05/06
8
7 20/06/06 - nota: houve um alívio de carga (cimbramentos, etc)
6
5
4
3
2
1
T
1S
2S
EDILAR - CONTROLE DE RECALQUES
Rua Domingos Lopes Silva
-22
-20
-18
-16
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
31/8/2005
30/9/2005
31/10/2005
30/11/2005
31/12/2005
31/1/2006
28/2/2006
31/3/2006
30/4/2006
31/5/2006
30/6/2006
31/7/2006
31/8/2006
Período
Re
ca
lqu
e 
(m
m
) P1
P3
P5
P7
P10
P12
RECALQUES FINAIS PREVISTOS
-10.24mm -16,50mm
-23.10mm
-30.00mm
-6.38mm
-9,57mm
-17.0mm
-23.3mm-19.5mm
-13.75mm
P21
P12
P3
P10
P1
P7
P32
P34
P19
P23
A
B
B
A
C.M.=44.72 C.M.=38.93
C.M.=43.07
C.M.=39.95
C.M.=85.71
C.M.=68.15
C.M.=68.15
C.M.=29.42 C.M.=48.12
C.M.=52.47
C.M.=27.77
RECALQUES FINAIS PREVISTOS
Secção longitudinal
44.0040.0036.0032.0028.0024.0020.0016.0012.008.004.000.00
-1.00
-3.00
-5.00
-7.00
-8.00
-6.00
-4.00
-2.00
0.00-9.00
-10.00
-12.00
-13.00
-11.00
-15.00
-16.00
-14.00
-17.00
-18.00
-19.00
-21.00
-22.00
-20.00
-23.00
-24.00
-25.00
-27.00
-28.00
-26.00
-29.00
-30.00
Re
ca
lqu
es
 (m
m
)
Distância em metros
SECÇÃO "A-A"
1
500
950
1
1
500
P21
P7
P23 P1 P19 P34 P3
C.M.=21.40
-13.9mm
P21
C.M.=43.40
-17.4mm
P23
C.M.=20.70
-20.7mm
P34
C.M.=45.20
-8.5mm
P32
C.M.=59.4
-7.2mm
P12
C.M.=70.20
P10
-15.1mm
C.M.=30.00
-17.2mm
P3
C.M.=35.80
C.M.=34.80
-21.0mm
P19
C.M.=33.60
P1
-20.5mm
C.M.=35.90
-12.3mm
P7
MEDIÇÃO COM 78,0% DA CARGA TOTAL
3.45% 12.07% 19% 100%
-5.00
0.00
-10.00
-15.00
-20.00
-25.00
-30.00
-35.00
Carregamento
Média dos 
recalques (mm)
27,5% 40% 49% 61% 72.5% 78%75.5%
MÉDIA DOS RECALQUES MEDIDOS 
X 
PORCENTAGEM DO CARREGAMENTO
EVOLUÇÃO DOS RECALQUES
Recalques edifíco Morumbi
-25,0
-20,0
-15,0
-10,0
-5,0
0,0
0,0
0%
10
,00
%
20
,00
%
30
,00
%
40
,00
%
50
,00
%
60
,00
%
70
,00
%
80
,00
%
Porcentagem carregada
Re
ca
lq
ue
 (m
m
)
P1
P3
P5
P7
P10
P12
P19
P21
P23
P32
P34
MEDIÇÃO COM 78,0% DA CARGA TOTAL
44.0040.0036.0032.0028.0024.0020.0016.0012.008.004.000.00
-1.00
-3.00
-5.00
-7.00
SECÇÃO "A-A"
-8.00
-6.00
-4.00
-2.00
0.00 P10
P12
P3P34P19P1P23P21
P7
Re
ca
lqu
es
 (m
m)
Distância em metros
-9.00
-10.00
1
500
P32
-12.00
-13.00
-11.00
1
500
-15.00
-16.00
-14.00
-17.00
-18.00
-19.00
-20.00
-5.00
0.00
ESCALA H=1:200
ESCALA V=1:0.2
-10.00
-15.00
-20.00
-25.00
-30.00
-35.00
P12
P32P10P3P34P19P1P23P21
P7
13/10/05
18/11/05
12.07%
19.00%
3.45%
Re
ca
lqu
es
 (m
m)
Distância em metros
4.00 8.00 12.00 16.00 20.00 24.00 28.00 32.00 36.00 40.00 44.00
21/12/05
27.50%
01/02/06
40.00%
02/03/06
49.00%
06/04/06
61.00%
PREVISÃO
0.00
72.50%
18/05/06
20/06/06
03/08/06
78% 
75.5%
PREVISÃO
EVOLUÇÃO DOS RECALQUES E COMPARAÇÃO 
COM A PREVISÃO
OBRIGADO
BOM FUTEBOL !!