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Revisão para Geologia Geologia: Ciência da terra que trata de sua origem, composição (estrutura), de seus processos internos e externos e de sua evolução, através do estudo das rochas. É objeto da Geologia o estudo dos agentes de formação e transformação das rochas, da composição e disposição das rochas na crosta terrestre. Escolha da Fundação: A escolha do tipo de fundação é de responsabilidade do engenheiro projetista e é feita baseada nas informações geológicas, as quais devem fornecer dados sobre o terreno de fundação. Rocha: Rochas são agregados naturais multigranulares, uni ou poliminerálicos – isto é, constituídos de um único tipo ou de vários tipos de minerais. As rochas costumam ser analisadas e classificadas segundo o critério genético (isto é, de origem), que por sua vez está relacionado aos diferentes ambientes de formação. Classificação das Rochas: Ígneas: Resultam da solidificação de um fundido silicático – silicatos que atingiram seu ponto de fusão; Metamórficas: Resultam de transformação de outras rochas, em profundidade, envolvendo pressão e temperatura; Sedimentares: Resultam de materiais provenientes de outras rochas, depositados e consolidados em subsuperfície. 1 – Rochas Magmáticas ou Ígneas: se formam pelo resfriamento e consequente solidificação do magma, que é uma massa de rocha fundida, existente abaixo da crosta terrestre. Dependendo da composição do magma e a velocidade de resfriamento obtém-se diferentes tipos de rochas: - Rochas Ígneas Intrusivas: formam-se quando o magma se solidifica em grande profundidade, devido ao lento resfriamento, os cristais ficam grandes por terem tido tempo para se desenvolver, o granito é um exemplo de rocha intrusiva. - Rochas Ígneas Extrusivas: formam-se pelo rápido resfriamento do magma que chega na superfície pelas erupções vulcânicas. Por causa deste rápido resfriamento do magma, seus cristais são pequenos, sendo o basalto um dos exemplos de rochas extrusivas. 2 – Rochas Sedimentares: São formadas por sedimentos que se formam por decomposição química e/ou física de rochas pré-existentes. Este material é transportado pela água, vento ou geleira e depositados, em outro local. À medida que as camadas se acumulam o material anteriormente depositado é compactado. Mudanças físicas e químicas como pressão, calor e reações químicas transformam esses sedimentos em rochas como, por exemplo, o arenito. O calcário é uma rocha sedimentar de origem bioquímica, ou seja, pela deposição de restos de organismos e ou sedimentos ricos em carbonatos. 3 – Rochas Metamórficas: formam-se quando altas temperaturas e/ou pressões atuam sobre rochas pré-existentes (ígneas, sedimentares ou metamórficas) alterando sua composição mineral, textura, composição química, ou estes três parâmetros juntos. Rochas Ígneas: Aquela gerada a partir da consolidação do magma. Resfriamento rápido >> núcleos de cristalização >> rochas maciças; Cristais minúsculos que só podem ser vistos ao microscópio. Seu aspecto geral é maciço. Quando o magma resfria lentamente no interior da crosta ou nas camadas superiores do manto, dá origem à rochas ígneas plutônicas. Primárias x Secundárias: As rochas ígneas são chamadas de rochas primárias, pois se formam a partir do resfriamento e cristalização do magma. As rochas sedimentares e metamórficas, por outro lado, se formam a partir de rochas pré-existentes, e por isso são chamadas de secundárias. Talus é o solo com matacões (grandes rochas). Movimentação do solo gera recalque, essa que pode acontecer pela variação do nível de água ou por fatores externos. 5 FASES DO INTEPERISMO: 1 - Intemperismo: Desagregação da rocha; 2 – Erosão: Desgaste da rocha intemperada; 3 – Transporte: Deslocamento dos Sedimentos; 4 – Deposição: Acúmulo de transporte; 5 – Litificação (Diagênese): Endurecimento – formação das rochas. Ao longo do tempo geológico, camadas de sedimentos podem ser recobertas por outras camadas, dando início à transformação de sedimentos em rochas sedimentares: diagênese. Algumas vezes as rochas sedimentares guardam o registro de estruturas características da deposição dos sedimentos que lhes deram origem; outras vezes são maciças. Rocha Metamórfica: Rocha Metamórfica é um tipo de rocha derivado da metamorfose (transformação) de rochas magmáticas ou sedimentares que sofrem modificação em sua composição atômica, devido à influência das diferentes condições do ambiente em que estão inseridas em comparação aos locais onde foram originalmente formadas. Dessa maneira, origina-se uma nova rocha, com novas propriedades e outra composição mineral. Fatores de metamorfismo: Temperatura elevada – Tensão - Fluidos de circulação – Tempo; As rochas metamórficas são muito resistentes: • O calor e a pressão eliminam os poros da rocha, aumentando a sua densidade; • Os minerais instáveis são substituídos por minerais estáveis; • A ligações entre os constituintes das rochas são fortalecidas pela recristalização. • Nas zonas assinaladas com os números 1,2,3 e 4 existem condições de temperatura e de pressão que permitem a formação de rochas metamórficas. • A temperatura aumenta com a profundidade; • Quando ocorre uma intrusão magmática, o calor vai sobreaquecer as rochas encaixantes; • Essas temperaturas não são suficientes para fundir as rochas. Minerais UNIVERSO → SISTEMA SOLAR → TERRA → CROSTA → ROCHA → MINERAL → MOLÉCULA → ÁTOMO → ELEMENTO QUÍMICO. MINERAL: É um elemento ou composto químico, de composição geralmente definida, de ocorrência natural e estrutura interna ordenada. Em geral são sólidos (exceto água e mercúrio nas CNTP) e produzidos por processos inorgânicos. MINERALÓIDE: Possui todas as características dos minerais, porém não têm estrutura interna ordenada (amorfo). MINÉRIO: Toda massa monomineral, polimineral ou mineralóide de onde podemos extrair, economicamente, um elemento químico ou um composto químico. JAZIDA: Qualquer depósito mineral que contenha reservas economicamente desejáveis de alguma substância útil. Quando se fala em jazida, está ainda não sofreu exploração. MINA: Jazida em produção econômica de um ou mais bens minerais. CRISTAIS: São minerais que, sob condições favoráveis, podem manifestar- se externamente por superfícies limitantes, planas e lisas. Isomorfismo: Quando vários minerais possuem composição química diferente, porém cristalizam-se com a mesma forma, os denominamos de isomorfos. Dureza: Resistência oferecida por um mineral à abrasão ou ao risco. Ajuda no reconhecimento rápido dos minerais. Todo mineral tem uma dureza ou variação de dureza que, em última análise, depende da resistência das suas ligações químicas. Tenacidade: É a resistência que os minerais oferecem ao choque, corte e esmagamento. Solo Residual: Solo Residual é um material derivado do intemperismo da rocha e que não foi transportado de seu local original, ou seja, a decomposição do material é “in situ”. Solo transportado: São aqueles que foram erodidos da rocha-mãe, transportados e depositados em outro local. Os agentes de transportes podem ser o vento, a água, o gelo e a força da gravidade: Vento: erode a rocha e transporta os sedimentos para outro local. A quantidade de material que o vento pode transportar dependerá da sua intensidade e do tamanho das partículas. Água: é o principal agente mecânico da erosão. Quando escorre nasuperfície da terra age como uma lâmina fina e plana, sendo que sua espessura e continuidade dependem da declividade do terreno, quantidade de chuva, taxa de infiltração e quantidade de vegetação. Seu principal efeito erosivo nos rios é nas margens e no fundo, enquanto que nos lagos e no mar, o agente de erosão é as ondas e as correntes. O tipo e tamanho de material transportado dependem do volume e da velocidade da água. A deposição destes sedimentos ocorre quando há diminuição do fluxo e da velocidade da água. Quanto menor esta velocidade, mais fina será a granulometria das partículas depositadas. Gelo: quando uma geleira avança, ela arranca e tritura blocos de rochas, carregando estes materiais, e quando ela recua deixa sedimentos de diversas granulometrias há até vários quilômetros da rocha-mãe. Força da Gravidade: é um agente secundário e atua principalmente nos taludes íngremes. A distância em que o material é transportado depende da declividade do talude, coeficiente de atrito e da quantidade do material que se move. Rocha Inalterada: Rocha que não sofreu de intemperismos e encontra em seu estado original de formação. Está situada abaixo de algumas camadas de solo. APLICAÇÕES DAS ROCHAS ÍGNEAS A) Edificações: O granito é a rocha mais empregada como pedra de construção: grandes blocos para pedestal de monumentos, pedras para muros e meio-fio, paralelepípedos, e pedras irregulares para pavimentação, brita para concreto, placa polida para revestimento de paredes, pias, lavabos, etc. O basalto também é usado para essas finalidades. B) Aterros: Os solos originados de rochas graníticas, por misturarem grãos de quartzo com lamelas de argila, apresentam-se como excelentes materiais para a construção de aterros compactados, pois aliam atrito e coesão. Solos provenientes de basalto possuem grãos puramente argilosos, resistindo somente a coesão; D) Barragens: Barragens em basalto: problemas com permeabilidade, devido ao intenso faturamento da rocha; - Injeção de calda de cimento; - Cortina de Jet Grouting; - Bermas na região de montante. E) Fundações: Tanto rochas graníticas como as basálticas são excelentes materiais para servirem de fundação de prédios e demais obras de engenharia. O problema está associado aos solos residuais dessas rochas e a presença de matacões. A ÁGUA É IMCOMPRESSÍVEL!!!! Intemperismo: Processo de alteração física e química das rochas. - Processos físicos, químicos e biológico que produzem desagregação e alteração da composição química e mineralógica das rochas. - O solo é o resultado dessa alteração das rochas próximo a superfície (alteração supergênica). - Intemperismo físico - Intemperismo químico - Intemperismo biológico. - O intemperismo transforma a rocha de estado maciço para estado clástico. - O grau de alteração da rocha diminui sua resistência mecânica. - Dependendo do clima, o intemperismo químico ou físico pode predominar. - Os principais produtos do intemperismo são os argilominerais minerais. ROCHAS PEDOGÊNES E FORMAÇÃO DO SOLO SOLO SE FORMA QUANDO AS MODIFICAÇÕES CAUSADAS NAS ROCHAS PELO INTEMPERISMO, ALÉM DE SEREM QUÍMICAS E MINERALÓGICAS, TORNAM-SE SOBRETUDO ESTRURURAIS COM IMPORTANTE REORGANIZAÇÃO E TRANSFERÊNCIA DOS MINERAIS FORMADORES DO SOLO (ARGILO MINERAIS, HIDRÓXIDO DE FERRO E HIDRÓXIDO DE ALUMÍNIO). PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA DO SUBSOLO: Qualquer projeto de engenharia, por menor que seja, requer o conhecimento adequado das características e propriedades dos solos onde a obra irá ser implantada. Na prática, os depósitos de solo naturais não são homogêneos. Em alguns locais, a estratificação dos depósitos de solo pode variar muito dentro de curtas distâncias (15 a 30 m). As sondagens não só identificam o subsolo, mas também servem como referência para a escolha do tipo de fundação mais adequada à obra. Sondagens à percussão com circulação d’água ou SPT Vantagens do SPT SPT: Sondagem a Percussão, ou Sondagem SPT, é um método de investigação do solo utilizado para realizar o reconhecimento do subsolo. Ele nos dá informações sobre as camadas constituintes do subsolo e suas profundidades, o nível do lençol freático, a capacidade de carga que o subsolo aguenta em cada camada e o comportamento do mesmo ao receber essa carga. A sigla SPT vem do inglês Standard Penetration Test, que significa Teste de Penetração Padrão. Os equipamentos necessários para a realização desse teste começaram a ser fabricados no Brasil na década de 1930, baseados em projetos e especificações trazidas dos EUA. Atualmente, ela é normatizada aqui no Brasil pela NBR 6484:2001. Em síntese, são utilizados os seguintes equipamentos para a realização da Sondagem a Percussão: - Tripé equipado com sarilho, roldana e cabo; - Tubos metálicos de revestimento, com diâmetro interno de 63,5 mm (2,5”); - Hastes de aço para avanço da perfuração, com diâmetro interno de 25 mm; - Martelo de ferro para cravação das hastes de perfuração, do amostrador e do revestimento. Seu formato é cilíndrico e o peso é de 65 kg; - Conjunto motor-bomba para circulação de água no avanço da perfuração; - Trépano de lavagem constituído por peça de aço terminada em bisel e dotada de duas saídas laterais para a água a ser utilizada; - Trado concha com 100 mm de diâmetro e helicoidal com diâmetro de 56 a 62 mm; - Amostrador padrão de diâmetro externo de 50,8 mm e interno de 34,9 mm, com corpo bipartido. Através desse método descobrimos a resistência do solo, que medida pelo índice de resistência a penetração (SPT), determinado pela soma de golpes dados pelo martelo em queda livre, para cravar os dois últimos segmentos do amostrador padrão medindo 15 cm. O golpe do martelo equivale a um peso batente padronizado de 65 kg, caindo vertical e livremente a uma altura de 75 cm. Enquanto acontece a perfuração, a cada metro avançado é efetuado o ensaio de penetração, em que se crava o amostrador no fundo do furo. Dessa forma, mede- se a resistência do solo e se coleta as amostras. O amostrador é cravado por impacto de uma massa metálica com 65kg, caindo livremente a 75cm de altura. O índice de resistência a penetração (SPT), medido no teste, equivale à quantidade de golpes precisos para a penetração dos últimos 30cm do amostrador no fundo do furo. Sondagem Rotativa: Ela é um método de investigação em que se usa um conjunto motomecanizado para realizar a perfuração de rochas, através de movimentos perfurantes dados por força de rotação e penetração, que unidos têm a ação cortante. As amostras rochosas retiradas nesse método de sondagem são contínuas e possuem o formato cilíndrico. Esse tipo de sondagem é realizado para identificar o comportamento dos maciços rochosos existentes em determinado local, ou quando o solo se torna impenetrável à percussão (SPT). Ela pode ser executada em conjunto com a sondagem SPT, tornando-se uma sondagem mista. É identificada com a sigla SR, seguida de seu número indicativo, que deve ser crescente, não importando o local, fase ou objetivo da investigação. Nessa sondagem, devem constar, no mínimo, os seguintes equipamentos: • Tripé; • Sonda rotativa com acionamento manual, elétrico ou hidráulico; • Sistema de circulação de água: constituídopor conjunto motor-bomba, tanque e mangueiras; • Hastes: Tubos com tamanho de 1,5 a 6m, ligados por niples, que tem a função de transmitir movimentos de rotação e perfuração à ferramenta de corte, além de conduzir água para refrigerar e limpar o furo; • Barriletes simples, duplo-rígidos ou duplo-livres: tubos que recebem o testemunho; • Coroas: elemento de corte; • Revestimento: serve para estabilizar o furo, quando necessário; • Caixas de testemunhos. A resistividade elétrica varia, quando muda a camada de subsolo que a corrente elétrica percorre. FATORES INICIAIS A CONSIDERAR Condições geológicas da área a estudar; Condições físicas da área de estudo (acesso, drenagem, vegetação); Tipo de estrutura a ser suportada ou de obra a ser realizada no local; Informações sobre estruturas vizinhas que possam ser afetadas pela obra. ESTUDOS PRELIMINARES E PLANEJAMENTO O número de sondagens e a sua localização em planta dependem do tipo da estrutura, de suas características especiais e das condições geotécnicas do subsolo. O número de sondagens deve ser suficiente para fornecer um quadro, o melhor possível, da provável variação das camadas do subsolo do local em estudo. De acordo com o estabelecido na Norma NBR 8036 a investigação do subsolo deve ser feita através furos escolhidos e distribuídos na área em estudo, dependendo da área a ser ocupada pela construção, isto é, por sua projeção. - Um furo para cada 200 m2 até 1200 m2; - Um furo adicional para cada 400 m2 para área entre 1200 e 2400 m2 ; Acima de 2400 m2 o número de sondagens deve ser fixado de acordo com o plano particular da construção. Em quaisquer circunstâncias o número mínimo de sondagens deve ser: a) dois para área da projeção em planta do edifício até 200 m2; b) três para área entre 200 m2 e 400 m2. Nos casos em que não houver ainda disposição em planta dos edifícios, como nos estudos de viabilidade ou de escolha de 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. SEQUÊNCIA EXECUTIVA PARA O SPT Locação do furo com determinação de uma cota de referência (RN); Execução do furo, inicialmente com o trado, posteriormente por meio de lavagem à percussão; Ensaio de penetração, determinação do número N, com retirada de amostra; Determinação da posição do nível d’água. Relação entre tensão admissível e número de golpes (SPT) Tipo de solo Consistência SPT Tensão admissível (Kg/cm²) Argila Muito mole < 2 < 0,25 Mole 2 a 4 0,25 a 0,5 Média 4 a 8 0,5 a 1,0 Rija 8 a 15 1 a 2 Muito rija 16 a 30 2 a 4 Dura > 30 maior que 4 Fofa <= 4 < 1 Pouco compacta 5 a 10 1 a 2 Medianamente compacta 11 a 30 2 a 4 Compacta 31 a 50 4 a 6 Muito compacta > 50 > 6 Ensaio de Penetração de Cone Os ensaios de cone com medida de poropressão são utilizados para a determinação estratigráfica de perfis de solos, avaliação de propriedades dos materiais investigados e previsão da capacidade de carga de fundações. No Brasil sua metodologia é normatizada pela NBR 12069/91 - Solo - Ensaio de penetração de cone in situ (CPT). PROCEDIMENTO O ensaio de cone é bastante simples, consistindo na cravação no terreno de uma ponteira cônica (60° de ápice) a uma velocidade constante de 20 mm/s. A seção transversal do cone é de 10 cm2 e a área da luva de atrito lateral é de 150 cm2. O equipamento de cravação possui uma estrutura de reação e um sistema de aplicação de carga. A penetração é obtida através do acionamento contínuo de hastes com comprimento de 1 m, mediante a operação de um pistão hidráulico.
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