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Investigação de Campo e Remediação 1 Investigação de Campo e Remediação INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA A informação solicitada nem sempre é a informação necessária. A informação necessária nem sempre pode ser obtida. A informação obtida nem sempre é suficiente A informação suficiente nem sempre é economicamente viável CUSTOS E RISCOS O ambiente físico descrito a partir das condições do subsolo constitui-se em pré-requisito para projetos geotécnicos seguros e econômicos. No Brasil, o custo envolvido na execução de sondagem de reconhecimento normalmente varia entre 0,25% e 0,5% do custo total de obras convencionais, podendo ser mais elevado em obras especiais ou em condições adversas de subsolo. As informações geotécnicas assim obtidas são indispensáveis à previsão dos custos fixos associados ao projeto e sua solução. 2 Investigação de Campo e Remediação INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA • Quanto aos riscos, aspectos relacionados à investigação das características do subsolo são as causas mais frequentes de problemas de fundações. • A experiência internacional faz referência frequente ao fato de que o conhecimento geotécnico e o controle de execução são mais importantes para satisfazer aos requisitos fundamentais de um projeto do que a precisão dos modelos de cálculo e os coeficientes de segurança adotados. • Investigação geotécnica insuficiente e interpretação inadequada de resultados contribuem para erros de projeto, atrasos no cronograma executivo, custos associados a alterações construtivas, necessidade de jazidas adicionais para materiais de empréstimo, impactos ambientais, gastos em remediação pós-construtiva, além de risco de colapso da estrutura e litígio subsequente. 3 Investigação de Campo e Remediação INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA • A prática inglesa estabelece que (Weltman; Head, 1983): • Investimentos suficientes devem ser alocados para garantir um programa geotécnico extensivo, destinado a reduzir custos e minimizar riscos, restringindo a possibilidade de confrontar o engenheiro com condições geotécnicas imprevistas que, frequentemente, resultam em atrasos no contrato. Esses atrasos podem resultar em custos elevados, muito superiores aos valores que deveriam ser alocados no programa de investigação. • Reconhecida a importância de caracterizar o subsolo e determinar suas características geológicas, geotécnicas e geomorfológicas, faz-se necessário estabelecer a abrangência do programa de investigação, contextualizando-se a aplicabilidade de cada técnica e os parâmetros de projeto passíveis de obtenção. 4 Investigação de Campo e Remediação INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA Programa de investigação • A abrangência de uma campanha de investigação depende de fatores relacionados às características do meio físico, à complexidade da obra e aos riscos envolvidos que combinados, deverão determinar a estratégia adotada no projeto. Orientações apresentadas por Peck (1969), de categorizar os programas de investigação em três métodos, servem de orientação preliminar: • Categoria I: estruturas simples e de pequeno porte, nas quais o projeto é baseado em experiência e investigação geotécnica qualitativa. • Categoria II: estruturas convencionais que não envolvem riscos excepcionais, em condições geotécnicas normais e cargas dentro de padrões conhecidos. • Categoria III: estruturas que não pertencem às categorias I e II, incluindo estruturas de grande porte associadas a risco elevado, dificuldades geotécnicas excepcionais, cargas elevadas e eventos sísmicos, entre outros fatores. 5 Investigação de Campo e Remediação INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA Programa de investigação • Esses conceitos foram incorporados a várias normas internacionais, inclusive no Código Europeu (Eurocode 7, 1997), ao recomendar que a caracterização geotécnica deve ser precedida de uma classificação preliminar da estrutura, dividida em três categorias. • Categoria I: estruturas simples e de pequeno porte, nas quais o projeto é baseado em experiência e investigação geotécnica qualitativa. • Categoria II: estruturas convencionais que não envolvem riscos excepcionais, em condições geotécnicas normais e cargas dentro de padrões conhecidos. • Categoria III: estruturas que não pertencem às categorias I e II, incluindo estruturas de grande porte associadas a risco elevado, dificuldades geotécnicas excepcionais, cargas elevadas e eventos sísmicos, entre outros fatores. 6 Investigação de Campo e Remediação INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA Programa de investigação • O planejamento de uma campanha de investigação geotécnica deve ser, portanto, concebido por engenheiro geotécnico experiente, que possa ponderar os custos e as características da obra com base nas complexidades geológica e geotécnica do local de implantação. No que se refere à complexidade da obra, consideram-se aspectos como: tamanho, cargas, topografia, escavações, rebaixamento do nível freático, obras vizinhas, canalizações etc. • Aspectos geológico-geotécnicos referem-se à gênese do solo; geomorfologia, hidrogeologia, sismicidade presença de solo moles, colapsáveis ou expansivos, ocorrência de substâncias agressivas, cavidades subterrâneas, entre outros fatores. • Familiaridade com equipamentos, técnicas e procedimentos de ensaios são também requisitos indispensáveis ao engenheiro responsável pela concepção da campanha de investigação. 7 Investigação de Campo e Remediação INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA • Independentemente da abordagem, projetos de geotécnicos de qualquer natureza são, em geral, executados com base em ensaios de campo, cujas medidas permitem uma definição satisfatória da estratigrafia do subsolo e uma estimativa realista das propriedades de comportamento dos materiais envolvidos. • Resumo das técnicas de ensaios de campo e suas aplicações é apresentados no quadro abaixo como os parâmetros: ângulo de atrito interno do solo - ø’, Su = resistência ao cisalhamento não drenada, Dr = densidade relativa, mv = módulo de variação volumétrica, cv = coeficiente de consolidação, K0 = coeficiente de empuxo no repouso, G0 = módulo cisalhante a pequenas deformações, δh = tensão horizontal, OCR = razão de pré-adensamento, δ-ϵ = relação tensão- deformação. 8 Investigação de Campo e Remediação INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA Aplicabilidade e usos de ensaios in situ 9 Grupo Equipamento Tipo de Solo Perfil u ø’ Su Dr mv cv K0 G0 δh OCR δ-? Penetrômetro Dinâmicos C B - C C C - - - C - C - Mecânicos B A/B - C C B C - - C C C - Elétricos (CPT) B A - C B A/B C - - B B/C B - Piezocone (CPTU) A A A B B A/B B A/B B B B/C B C Sísmicos (SCPT/SCPTU) A A A B A/B A/B B A/B B A B B B Dilatômetro (DMT) B A C B B C B - - B B B C Standard Penetration Test (SPT) A B - C C B - - - C - C - Resistividade B B - B C A C - - - - - - Pressiômetro Pré-furo B B - C B C B C - B C C C Autoperfurante (SBP) B B A B B B B A B A A/B B A/B Cone- pressiômetro (FDP) B B - C B C C C - A C C C Outros Palheta B C - - A - - - - - - B/C B Ensaio de Placa C - - C B B B C C A C B B Placa helicoidal C C - C B B B C C A C B - Permeabilidade C - A - - - - B A - - - - Ruptura hidraulica - - B - - - - C C - B - - Sísmicos C C - - - - - - - A - B - Aplicabilidade: A = alta, B = moderada, C = baixa - = inexistente Parâmetros u = poropressão in situ, ø’= ângulo de atrito efetivo, Su = resistência ao cisalhamento não drenada, Dr = densidade relativa, mv = módulo de variação volumétrica, cv = coeficiente de consolidação, K0 = coeficiente de empuxo no repouso, G0 = módulo cisalhante a pequenas deformações, δh = tensão horizontal, OCR = razão de pré-adensamento,δ-? = relação tensão-deformação. Investigação de Campo e Remediação INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA Ensaios e Técnicas já implantadas no Brasil 10 Investigação de Campo e Remediação INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA O fluxograma apresentado na Fig. 1.2 foi elaborado Com o objetivo de orientar o engenheiro quanto à seleção do tipo de ensaio e à identificação das abordagens disponíveis para a interpretação de ensaios de Campo. Dada a natureza predominantemente investigativa da atividade geotécnica, alguns ensaios são realizados visando somente à identificação da estratigrafia do subsolo e dos materiais que compõem as diferentes camadas. Essas informações podem orientar os profissionais envolvidos nas áreas de planejamento urbano e ambiental, auxiliando na avaliação de impactos ambientais decorrentes do crescimento das cidades e na implantação de parques industriais, entre outras aplicações. 11 Investigação de Campo e Remediação INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA 12 Investigação de Campo e Remediação INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA Por outro lado, a analise dos resultados com vistas a um projeto geotécnico especifico pode ser realizada segundo duas abordagens distintas a) Métodos diretos de natureza empírica ou semi-empírica, têm fundamentação estatística, a partir da qual as medidas de ensaio são correlacionadas diretamente ao desempenho de obras geotécnicas. O SPT constitui-se no mais conhecido exemplo brasileiro de uso de métodos diretos de previsão, aplicado tanto à estimativa de recalques quanto à capacidade de carga de fundações. b) Métodos indiretos: os resultados de ensaios são aplicados à previsão de propriedades constitutivas de solos, possibilitando a adoção de conceitos e formulações clássicas de Mecânica dos Solos como abordagem de projeto. 13 Investigação de Campo e Remediação INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA A escolha da abordagem (direta ou indireta) depende da técnica de ensaio utilizada, do tipo de solo investigado, de normas e códigos específicos, bem como de práticas regionais. Em geral o uso de uma abordagem semi-empírica, em detrimento de um método racional de análise, reflete a dificuldade em modelar as complexas condições de contorno decorrentes do processo de penetração e carregamento do ensaio. Cabe ao engenheiro definir, para o atual estado do conhecimento, qual o procedimento de análise mais apropriado. Nesta obra, recomenda-se apenas o uso de métodos consagrados, ou seja, métodos de consenso de especialistas brasileiros e internacionais. 14 Investigação de Campo e Remediação Projeto geotécnico Em decorrência da diversidade de equipamentos e procedimentos disponíveis no mercado brasileiro, o estabelecimento de um plano racional de investigação constitui-se na etapa crítica de projeto. Conhecimento, experiência, normas e práticas regionais devem ser considerados durante o processo de "julgamento geotécnico" de seleção dos critérios necessários à solução do problema. As recomendações quanto às etapas que compõem um plano de investigação racional são listadas a seguir. I - Projeto conceitual Alternativas e necessidades destinadas a produzir soluções de engenharia viável técnica e economicamente são atributos de um projeto conceitual. Constitui no primeiro passo do projeto, no qual se definem os princípios envolvidos com base em pressupostos técnicos e legais. 15 Investigação de Campo e Remediação Projeto geotécnico A escolha da solução adequada para a execução de um projeto deve ser apoia em informações preliminares baseadas em: levantamento de escritório para reconhecimento hidrogeológico e geotécnico da área; sondagens geotécnicas esparsas para a caracterização do subsolo. A tomada de decisões, entre as alternativas possíveis, é realizada segundo critérios de maior eficiência, menor risco ou menor custo. Naturalmente, essas informações são preliminares e deverão ser refinadas, nas etapas de Projeto Básico e Executivo por meio de programas de investigação complementares. 16 Investigação de Campo e Remediação Projeto geotécnico II - Projeto básico O projeto básico (ou anteprojeto) consiste em um conjunto de elementos necessários e suficientes, com nível de precisão adequado, para caracterizar a obra ou serviço, elaborado com base nas indicações dos estudos técnicos preliminares, destinados a assegurar a viabilidade técnica do empreendimento e seu adequado tratamento ambiental bem como possibilitar a avaliação do custo da obra e a definição dos métodos e do prazo de execução. Implica o desenvolvimento de solução técnica concebida na fase de projeto conceitual, de forma a fornecer uma visão global da obra e a identificar todos os seus elementos construtivos. Como requisito fundamental o projeto básico deve caracterizar todas as unidades que compõem o meio físico e as propriedades do subsolo dessas unidades, compatibilizando a investigação com as particularidades da obra presença de materiais compressíveis, fundações submetidas a grandes carregamentos, existência de obras de arte, taludes e escavações, entre outras. O nível de abrangência do programa de investigação deve ser definido em função das características da superestrutura e das condições do subsolo. Em estruturas convencionais (Categorias I e II do Eurocode 7), quando da ocorrência de solos resistentes e estáveis, não há necessidade de estudos geotécnicos mais elaborados, mas apenas das informações rotineiras de ensaios SPT ou CPT. Na ocorrência de solos compressíveis, de baixa resistência, a solução deve ser produzida com base em informações de diferentes técnicas de ensaio, visando caracterizar de forma adequada e representativa as características do solo. 17 Investigação de Campo e Remediação INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA Projeto geotécnico II - Projeto básico O nível de abrangência do programa de investigação deve ser definido em função das características da superestrutura e das condições do subsolo. Em estruturas convencionais (Categorias I e II do Eurocode 7), quando da ocorrência de solos resistentes e estáveis, não há necessidade de estudos geotécnicos mais elaborados, mas apenas das informações rotineiras de ensaios StandardPenetrationTest ou ConePenetrationTest (Ensaios de penetração de cone). Na ocorrência de solos compressíveis, de baixa resistência, a solução deve ser produzida com base em informações de diferentes técnicas de ensaio, visando caracterizar de forma adequada e representativa as características do solo. 18 Investigação de Campo e Remediação INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA Projeto geotécnico III – Projeto executivo Segundo a NBR 12722/1992, o projeto executivo consiste na orientação para análise, cálculo e indicação de métodos de execução dos serviços relacionados à Mecânica dos Solos e obras de terra, incluindo desmonte e escavação, rebaixamento do nível freático, aterros, estabilidade de taludes naturais, estruturas de contenções e ancoragens, drenagem superficial e profunda, e injeções no terreno. Na engenharia de fundações, inclui a escolha do tipo de fundação, cota de assentamento (caso de fundação rasa ou especial), comprimento dos elementos (caso de fundação profunda ou especial), taxas e cargas admissíveis pelo terreno para a fundação. 19 Investigação de Campo e Remediação INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA Projeto geotécnico III – Projeto executivo Na etapa de projeto executivo, a programação de sondagens deve satisfazer a exigências mínimas que garantam o reconhecimento detalhado das condiçõesdo subsolo. Normas específicas devem ser observadas para projetos de diferentes naturezas. Por exemplo, a Norma Brasileira NBR 8036/1983 regulamenta as recomendações quanto ao número, localização e profundidade de sondagens de simples reconhecimento. Algumas considerações são reproduzidas, posteriormente, buscando assegurar a realização desses ensaios como procedimento mínimo a ser adotado em projetos correntes. 20 Investigação de Campo e Remediação Projeto geotécnico III – Projeto executivo O número de sondagens e sua localização em planta dependem do tipo de estrutura e das características especificas do subsolo, devendo ser alocadas de forma a resolver técnica e economicamente o problema em estudo. As sondagens devem ser, no mínimo, uma para cada 200 m2 de área da projeção do edifício em planta, até 1.200 m2 de área. Entre 1.200 m2 e 2.400 m2, deve-se fazer uma sondagem para cada 400 m2 que excederem aos 1.200 m2. Acima de 2.400 m2, o número de sondagens deve ser fixado de acordo com a construção, satisfazendo ao número mínimo de: (a) duas sondagens para área de projeção em planta do edifício até 200 m2 e (b) três para área entre 200 m2 e 400 m2 Ensaios de campo e suas aplicações à Engenharia de Fundações 21 Investigação de Campo e Remediação Projeto geotécnico III – Projeto executivo Em casos de estudos de viabilidade ou de escolha do local, o número de sondagens deve ser fixado de forma que a distância máxima entre elas seja de 100 m, com um mínimo de três sondagens. A profundidade atingida nas sondagens deve assegurar o reconhecimento das características do solo solicitado pelos elementos de fundações, fixando-se como critério a profundidade na qual o acréscimo de pressão no solo, em decorrência cargas aplicadas, seja menor que 10% da pressão geostática efetiva. No caso de ocorrência de rochas a pequena profundidade, é desejável que alguns furos cheguem a tal profundidade. 22 Investigação de Campo e Remediação Projeto geotécnico III – Projeto executivo Portanto, nem sempre é recomendável e economicamente viável determinar todas essas informações ambientais em uma única etapa, mas subdividir a campanha de investigação em três fases distintas (a) investigação preliminar, que buscar elementos para a elaboração do projeto básico (ou anteprojeto) e orientar investigações complementares; (b) investigação complementar, que tem como objetivo determinar os parâmetros constitutivos necessários da obra e (c) investigação de verificação para confirmar as premissas adotadas em projeto (normalmente executada durante a etapa construtiva e associada a uma campanha de instrumentação). 23 Investigação de Campo e Remediação Projeto geotécnico III – Projeto executivo A abrangência das informações obtidas determina os fatores de seguranças adotados em projeto, estabelecidos com o objetivo de compatibilizar os métodos de dimensionamento com as incertezas decorrentes (a) das hipóteses simplificadoras adotadas nos cálculos, (b) da estimativa das cargas permanentes e acidentais de projeto, e (c) da previsão de propriedades mecânicas de comportamento do solo. Um programa de investigação bem concebido, que resulte na avaliação precisa dos parâmetros constitutivos do solo, pode resultar na otimização da relação custo/benefício da obra. 24 Investigação de Campo e Remediação Projeto geotécnico III – Projeto executivo O impacto econômico pode ser avaliado a partir da proposição de Wright (1969), que condiciona a magnitude do fator de segurança ao tipo de o (magnitude do carregamento e possibilidade de ocorrência de cargas máximas) e grau de exploração do subsolo conforme tabela 1 25 Fatores de segurança conforme Wright Tipo de estrutura Investigação precária Investigação normal Investigação precisa Monumental 3,5 2,3 1,7 Permanente 2,8 1,9 1,5 Temporária 2,3 1,7 1,4 Investigação de Campo e Remediação INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA Projeto geotécnico III – Projeto executivo Como orientação, obras monumentais são aquelas em que a carga máxima ocorre com frequência (p. ex., silos, pontes ferroviárias, barragens), em que o colapso pode produzir dano ambiental severo (p.ex., reservatórios de combustíveis, barragens), ou, ainda, aquelas que constituem serviços urbanos indispensáveis à população (p. ex., hospitais, estações de transportes público, portos, aeroportos). Obras permanentes referem-se a estruturas convencionais, como edificações e obras de infraestrutura em geral. 26 Investigação de Campo e Remediação Projeto geotécnico III – Projeto executivo Abordagem semelhante proposta por Vésic (1975) classifica as obras por categorias em função do tipo de estrutura e recomenda a adoção de fatores segurança de acordo com o nível de exploração subsolo (Tab. 2). A racionalidade dessas propostas consiste em reconhecer que, quanto mais extensivo o programa de investigação, menor as incertezas de projeto e menor o fator de segurança adotado. 27 Categoria Características da Categoria Estruturas Típicas Exploração do Subsolo Exploração do Subsolo Limitada A Carga máxima de projeto ocorre frequentemente, consequências desastrosas, colapso Pontes ferroviárias, Silos, Armazéns, Estruturas hidráulicas e de Arrimo 3,0 4,0 B Carga máxima ocorre ocasionalmente, consequências sérias Pontes rodoviárias, Edifícios públicos e Industrias 2,5 3,5 C Carga máxima de projeto ocorre raramente Edifícios de escritórios e residenciais 2,0 3,0 Investigação de Campo e Remediação Projeto geotécnico ENSAIO DE CAMPO 28 Investigação de Campo e Remediação Projeto geotécnico ENSAIO DE CAMPO 29 Investigação de Campo e Remediação Projeto geotécnico ENSAIO DE CAMPO 30 Investigação de Campo e Remediação Projeto geotécnico ENSAIO DE CAMPO 31 Investigação de Campo e Remediação Projeto geotécnico ENSAIO DE CAMPO 32 A conjugação de diferentes métodos e ensaios de campo & laboratório, usados de forma racional, conjugados com experiência prévia com o material constituem prática adequada e segura (Milititsky et al 2005 – Patologia das Fundações). Investigação de Campo e Remediação StandardPenetrationTest - SPT Já vimos que: O desenvolvimento de um bom projeto de fundação está muito mais dependente do domínio e vivência que tenha o projetista na área de solos do que em qualquer outra área de conhecimento. Projetar fundações é muito mais do que aplicar corretamente teorias da Mecânica dos Solos, Concreto Armado,... É sim interpretar e fazer um julgamento crítico a respeito de vários condicionantes, principalmente os relacionados com a “mãe” natureza, que nem sempre as teorias lhes apresentam soluções. 33 Investigação de Campo e Remediação StandardPenetrationTest - SPT Reconhecimento do Subsolo Para fins de Fundações de Edifícios A escolha do tipo de fundação é responsabilidade do engenheiro projetista e é feita baseada nas informações geotécnicas,as quais devem fornecer dados sobre o terreno de fundação. O método mais comum para investigação geotécnica do subsolo de fundações de edifícios é o de sondagem à percussão com circulação de água, acompanhado pelo ensaio normalizado de penetração (SPT) ou sondagem de simples reconhecimento do solo (Normas ABNT). Este método fornece um perfil com descrição das camadas do solo e a resistência oferecida por elas à penetração de um amostrador normalizado. Pode fornecer, ainda, a profundidade do nível de água estático. 34 Investigação de Campo e Remediação StandardPenetrationTest - SPT Reconhecimento do Subsolo Para fins de Fundações de Edifícios Vista de um tripé de sondagem: Investigação do subsolo para a futura construção de fundações de estrutura de cobertura de quadras poliesportivas 35 Investigação de Campo e Remediação StandardPenetrationTest - SPT Reconhecimento do Subsolo Para fins de Fundações de Edifícios Quando a fundação é rochosa, ou parcialmente rochosa, usa-se outro método de sondagem, a sondagem rotativa com broca de diamante e extração de testemunho de sondagem. A rocha amostrada é descrita e avaliada quanto à resistência. Em casas ou construções que aplicam baixa tensão sobre o solo (fundações diretas – por meio de sapatas), muitas vezes não são realizadas sondagens à percussão. Pode-se executar uma sondagem de reconhecimento com o auxílio de um trado, sendo válido, neste caso, a experiência do Engenheiro responsável, ou mesmo construtor, para estabelecer até onde deve ir a escavação para ser colocada a fundação classificada como direta. A experiência é reforçada pelo conhecimento dos solos da região, com a devida atenção para as diversas condições geotécnicas desfavoráveis para fundações diretas. 36 Investigação de Campo e Remediação StandardPenetrationTest - SPT Reconhecimento do Subsolo O Standard Penetration Test (SPT) é, reconhecidamente, a mais popular, rotineira e econômica ferramenta de investigação geotécnica em praticamente todo o mundo. Ele serve como indicativo da densidade de solos granulares e é aplicado também na identificação da consistência de solos coesivos, e mesmo de rochas brandas. Métodos rotineiros de projeto de fundações diretas e profundas usam sistematicamente os resultados de SPT, especialmente no Brasil. O ensaio SPT constitui-se em uma medida de resistência dinâmica conjugada a uma sondagem de simples reconhecimento. A perfuração é obtida por tradagem e circulação de água, utilizando-se um trépano de lavagem como ferramenta de escavação. 37 Investigação de Campo e Remediação StandardPenetrationTest - SPT Reconhecimento do Subsolo O ensaio SPT (Standard Penetration Test) é realizado na base de um furo de sondagem e consiste em cravar no terreno um amostrador com dimensões e energia de cravação normalizadas (pilão com 63,5 kg de massa e altura de queda de 760mm). O ensaio é realizado em três fases com penetrações de 150 mm, respectivamente. Devido à perturbação do terreno provocada pelos trabalhos de furação, desprezam-se os resultados obtidos na primeira fase. O número de pancadas necessárias para atingir a penetração de 30cm (segunda e terceira fase) define o valor de N (SPT). O ensaio é utilizado principalmente para a determinação das propriedades mecânicas dos solos arenosos. Trata-se de um ensaio expedito e pouco dispendioso e, por isso, é talvez o ensaio mais utilizado na prática para o reconhecimento das condições do terreno. 38 Investigação de Campo e Remediação StandardPenetrationTest - SPT Reconhecimento do Subsolo Amostras representativas do solo são coletadas a cada metro de profundidade por meio de amostrador padrão com diâmetro externo de 50 mm. O procedimento do ensaio consiste na cravação do amostrador no fundo de uma escavação (revestida ou não), usando-se a queda de peso de 65 kg de uma altura de 750 mm. O valor NSPT é o número de golpes necessários para fazer o amostrador penetrar 300 mm, após uma cravação inicial de 150 mm. As vantagens desse ensaio com relação aos demais são: simplicidade do equipamento, baixo custo e obtenção de um valor numérico de ensaio que pode ser relacionado por meio de propostas não sofisticadas, mas diretas, com regras empíricas de projeto. 39 Investigação de Campo e Remediação StandardPenetrationTest - SPT 40 Investigação de Campo e Remediação StandardPenetrationTest - SPT 41 Investigação de Campo e Remediação StandardPenetrationTest - SPT 42 Investigação de Campo e Remediação StandardPenetrationTest - SPT Fator corretivo relacionado com a energia de cravação (ERr/60): Considerou-se para efeitos de normalização uma eficiência de 60% para o sistema de cravação, isto é, só 60% da energia potencial (produto da massa pela altura de queda do pilão) atinge o extremo inferior do equipamento. Os equipamentos com dispositivo de disparo automático do pilão apresentam uma eficiência da ordem dos 60%, enquanto que os equipamentos mais antigos em que é necessário elevar e largar o martelo através de um dispositivo de corda e roldana, as perdas de energia são bastante superiores e a eficiência reduz para valores da ordem dos 45%. (Nota: 45% / 60% = 0.75 – Assim, por exemplo, um resultado de N=20 obtido num equipamento de corda e roldana é equivalente a um resultado de N=15 num equipamento de disparo automático do pilão. 43 Investigação de Campo e Remediação StandardPenetrationTest - SPT Assim, Consiste na medição do número de golpes necessários à penetração de um amostrador padrão de 50,2 mm de ø externo sob a ação de um martelo padronizado de 65 kg em queda livre de uma altura padronizada de 75 cm. O índice de resistência à penetração (N), correspondente ao número de golpes associados à penetração dos últimos 30 cm do amostrador padrão, juntamente com a amostra coletada no amostrador ou por outro processo, fornece apenas uma indicação qualitativa das propriedades mecânicas e estratigráfica solo. Este ensaio é padronizado pela ABNT através da NBR- 6484. Através do número de golpes (N), necessários para cravar os últimos 30 cm do amostrador padrão, pode-se estimar qualitativamente o estado de compacidade ou consistência de solos. O valor do número de golpes (N), associado em certos casos com a profundidade de execução do ensaio e via correlações de natureza empírica, é utilizado para fornecer valores estimados do módulo de elasticidade (E) e o valor do ângulo de resistência ao cisalhamento (ø) em solos granulares e o valor da resistência ao cisalhamento não drenada (Su) em solos coesivos. 44 Investigação de Campo e Remediação StandardPenetrationTest - SPT Logo, O SPT serve: para medir a profundidade do nível de água; para estimar a resistência do solo; para saber que tipo de solo existe em um terreno; para saber onde termina o solo e começa a rocha; e para saber a espessura de cada camada de solo. 45 Investigação de Campo e Remediação Ensaio de Cone (CPT) e Piezocone CPTU Os ensaios de cone e piezocone, conhecidos pelas siglas CPT (cone penetration test) e CPTU (piezocone penetration test), respectivamente, caracterizam-se internacionalmente como uma das mais importantes ferramentas de prospecção geotécnica. O ensaio de penetração contínua ou estática do cone, também conhecido como deepsounding, foi desenvolvido na Holanda com o propósito de simular a cravação de estacas e está normalizado pela ABNT através da normaNBR 3406. Resultados de ensaios podem ser utilizados para a determinação estratigráfica de perfis de solos, a determinação de propriedades dos materiais prospectados, particularmente em depósitos de argilas moles, e a previsão da capacidade de carga de fundações O ensaio de CPT permite medidas quase contínuas da resistência de ponta e lateral devido à cravação de um penetrômetro no solo, as quais, por correlações, permitem identificar o tipo de solo, destacando a uniformidade e continuidade das camadas. Permite, também, determinar os parâmetros de resistência ao cisalhamento e a capacidade de carga dos materiais investigados. 46 Investigação de Campo e Remediação Ensaio de Cone (CPT) e Piezocone CPTU Consiste na medição do esforço necessário à cravação no solo de um cone penetrômetro padronizado sob velocidade constante. Este ensaio indica o valor da resistência de ponta (qc ou qT) e o valor da resistência lateral, total ou localizada (fs). Existem dois tipos básicos de ensaios de penetração quasi-estática do cone: descontínuos (penetrômetro ou cone mecânico) e contínuos (penetrômetro ou cone elétrico). O cone elétrico (chamado de piezocone) é provido de um sensor com duas células de carga e um sensor de poropressão (pressão da água entre os grãos de solo). Princípio do ensaio: - cravação no terreno de uma ponteira cónica (60º de ângulo de abertura) a uma velocidade constante de 20 mm/s. - a secção transversal do cone apresenta uma área de 10 cm2. • No ensaio CPT medem-se as resistência de ponta e lateral: qc e fs. • No ensaio CPTU mede-se ainda a pressão intersticial da água. • Ensaios de dissipação do excesso de pressão intersticial gerado durante a cravação do piezocone no solo podem ser interpretados para a obtenção do coeficiente de consolidação na direção horizontal Ch. 47 Investigação de Campo e Remediação Ensaio de Cone (CPT) e Piezocone CPTU 48 Princípio do ensaio: - Cravação no terreno de uma ponteira cônica (60º de ângulo de abertura) a uma velocidade constante de 20 mm/s; - A seção transversal do cone apresenta uma área de 10 cm²; - No ensaio CPT medem-se as resistências de ponta e lateral: qc e fs; - No ensaio CPTU mede-se ainda a pressão intersticial da água. Investigação de Campo e Remediação Ensaio de Cone (CPT) e Piezocone CPTU 49 Investigação de Campo e Remediação Ensaio de Cone (CPT) e Piezocone CPTU Através dos valores das resistências de ponta (qc ou qT) e/ou do atrito lateral localizado (fs), associados com a profundidade de execução do ensaio, pode-se estimar: a) Via correlações de natureza empírica, o módulo de elasticidade (E) dos solos; b) Via correlações de natureza semi-empírica, o valor do ângulo de resistência ao cisalhamento (ø) de solos granulares e o valor da resistência ao cisalhamento não drenada (Su) de solos coesivos. c) Via associação direta do fenômeno; o comportamento de fundações quanto às características de deformação e capacidade de suporte. Adicionalmente, através do valor da razão de atrito (fs / qc%) pode-se obter o tipo de solo penetrado. 50 Investigação de Campo e Remediação Ensaio de Cone (CPT) e Piezocone CPTU Através dos valores das resistências de ponta (qc ou qT) e/ou do atrito lateral localizado (fs), associados com a profundidade de execução do ensaio, pode-se estimar: a) Via correlações de natureza empírica, o módulo de elasticidade (E) dos solos; b) Via correlações de natureza semi-empírica, o valor do ângulo de resistência ao cisalhamento (ø) de solos granulares e o valor da resistência ao cisalhamento não drenada (Su) de solos coesivos. c) Via associação direta do fenômeno; o comportamento de fundações quanto às características de deformação e capacidade de suporte. Adicionalmente, através do valor da razão de atrito (fs / qc%) pode-se obter o tipo de solo penetrado. 51 Investigação de Campo e Remediação Ensaio de Cone (CPT) e Piezocone CPTU 52 Investigação de Campo e Remediação Ensaios Disponíveis x Parâmetros obtidos 53
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