Geotecnia I Aula 14 Prospecção do subsolo

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Prospecção do subsolo
Introdução
 Para projetos de engenharia, deve ser feito um reconhecimento dos solos envolvidos para:
 Amostragem em taludes, abertura de poços de perfuração no subsolo são os procedimentos empregados com este propósito.
IDENTIFICAÇÃO
AVALIAÇÃO DO ESTADO
AMOSTRAGEM (ENSAIOS DE LABORATÓRIO)
Introdução
 Principais métodos para reconhecimento do subsolo:
SONDAGEM DE SIMPLES RECONHECIMENTO
SONDAGEM ROTATIVA
CONE PENETRATION TEST
Sondagem de simples reconhecimento 
 O método mais comum de reconhecimento do subsolo é a Sondagem de Simples Reconhecimento, que é o objetivo da NBR 6484 – Sondagem de Simples Reconhecimento com NSPT.
 A sondagem consiste essencialmente em dois tipos de operação:
PERFURAÇÃO
AMOSTRAGEM
Sondagem de simples reconhecimento 
 Furos com trado (10 cm de diâmetro);
 Esforço da penetração dá ideia da consistência ou compacidade do solo;
 Utiliza-se tubo de revestimento para amostragem.
PERFURAÇÃO ACIMA DO N.A.
N.A
Sondagem de simples reconhecimento 
 A perfuração com o trado é mantida até ser atingido o nível d’água, ou seja, até que se perceba o surgimento de água no interior da perfuração ou no tubo de revestimento. 
 Quando isso ocorre, registra-se a cota do nível d’água e interrompe-se a operação, aguardando para determinar se o nível se mantém na cota atingida ou se ele se eleva no tubo.
 Se isso ocorrer, é indicação de que a água estava sob pressão. Aguarda-se o nível d’água ficar em equilíbrio e registra-se a nova cota.
 A diferença entre esta e a cota que foi encontrada indica a pressão submetida o lençol freático.
DETERMINAÇÃO DO N.A.
Sondagem de simples reconhecimento 
 Atingido o N.A a perfuração pode continuar com a técnica de circulação de água (percussão e lavagem);
 Uma bomba d’água injeta água na extremidade do tubo, através de uma haste;
 A água sai sobre pressão;
 Quando ocorre alteração do solo, recolhe-se amostra para um identificação prévia.
PERFURAÇÃO ABAIXO DO N.A.
Sondagem de simples reconhecimento 
INSTALAÇÃO DO EQUIPAMENTO PARA SONDAGEM
Sondagem de simples reconhecimento 
 Na sondagem com amostrador padrão utiliza-se um tubo com 50,8 mm de diâmetro externo e 34,9 mm de diâmetro interno, com extremidade cortante biselada.
CARACTERÍSTICAS DO AMOSTRADOR PADRÃO
AMOSTRAGEM
Sondagem de simples reconhecimento 
 Coleta de amostras de m em m.
 Realiza-se o ensaio tátil-visual.
 Amostragem
 Escavação do 1° metro (trado);
 Cravação (1,00 - 1,45m):
 Contagem de golpes para 15 cm.
 Fase de avanço (1,45 - 2,00m).
65kg;
75 cm de queda livre;
 alteamento manual;
penetração de 45 cm.
Sondagem de simples reconhecimento 
 Durante a cravação são anotados os golpes para cravar cada trecho de 15 cm do amostrador;
 O primeiro 15 cm é desprezado e define-se resistência à penetração como sendo o número de golpes necessários para cravar 30 cm do amostrador;
 Resistência à penetração = N SPT (relação direta com o estado do solo).
N SPT = quantidade de golpes para cravar 30 cm do amostrador no solo
RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO – SPT (Standard Penetration Test) – NBR 6484/97
Sondagem de simples reconhecimento 
 A cravação é interrompida antes dos 45 cm quando:
 em qualquer dos 3 segmentos de 15 cm, o n° de golpes ultrapassar 30;
 um total de 50 golpes tiver sido aplicado durante toda cravação (impenetrável ao SPT);
 não se observar cravação durante 5 golpes consecutivos.
RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO – SPT (Standard Penetration Test) – NBR 6484/97
Sondagem de simples reconhecimento 
 Critérios de parada:
 quando, em 3 m sucessivos, se obtiver 30 golpes para penetração dos 15 cm iniciais;
 quando, em 4 m sucessivos, se obtiver 50 golpes para penetração dos 30 cm iniciais;
 quando, em 5 m sucessivos, se obtiver 50 golpes para a penetração dos 45 cm.
RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO – SPT (Standard Penetration Test) – NBR 6484/97
Sondagem de simples reconhecimento 
Sondagem de simples reconhecimento 
 Apresentação dos resultados
 Os resultados são apresentados em perfis do subsolo, ou seja, em formato de laudo de sondagem como é mostrado nas figuras a seguir.
 Onde são apresentados: as descrições de cada solo encontrado, as cotas correspondentes a cada camada e a posição do nível d’água (ou níveis d’água) e os valores da resistência a penetração do amostrador. 
 Quando não ocorre penetração de todo o amostrador, registra-se o SPT em forma de fração, por exemplo 30/14, indicando que para 30 golpes houve penetração de 14 cm.
PERFIL DO SOLO DADO PELO LAUDO DE SONDAGEM SPT
Sondagem de simples reconhecimento 
PERFIL DO SOLO DADO PELO LAUDO DE SONDAGEM SPT
Sondagem de simples reconhecimento 
 SPT – número, locação e profundidade dos furos
 NBR 8036/83 – Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios.
 NÚMERO DE FUROS : f (área projetada da construção).
Sondagem de simples reconhecimento 
 SPT – número, locação e profundidade dos furos
 LOCAÇÃO DOS FUROS: devem cobrir toda a área carregada. A distância entre furos não deve ser superior a 30 m.
Sondagem de simples reconhecimento 
 SPT – número, locação e profundidade dos furos
 PROFUNDIDADE DOS FUROS: deve considerar a profundidade provável das fundações e do bulbo de tensões gerados pela fundação prevista e as condições geológicas locais.
Sondagem de simples reconhecimento 
Custo relativamente baixo;
Facilidade de execução e possibilidade de trabalho em locais de difícil acesso;
 Permite obter o perfil estratigráfico do local e coletar amostras;
 Fornece o índice de resistência a penetração;
 Possibilita determinar o NSPT.
VANTAGEM DO SPT (Standard Penetration Test) – NBR 6484/97
Sondagem rotativa
 A sondagem rotativa é utilizada para perfuração e reconhecimento de rochas e solos, através de sondas rotativas, que permitem a retirada de testemunhos da rocha atravessada, recuperados através do barrilete, podendo atingir grandes profundidades. 
 Este é o método direto de investigação mais completo a disposição da Geologia de Engenharia. 
 Além do sondador especializado, a qualidade da sonda, com seus acessórios e ferramentas na execução da sondagem rotativa é muito importante, pois desta forma se consegue grande recuperação das amostras de rocha, por mais frágeis que sejam os materiais perfurados.
Sondagem rotativa
 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.
EQUIPAMENTO PARA SONDAGEM ROTATIVA 
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TESTEMUNHOS 
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Sondagem rotativa
 Os resultados das sondagens são apresentados em relatório juntamente com o laudo de sondagem contendo:
 Planta do local e indicação dos pontos perfurados;
 Perfis geológicos geotécnicos de cada sondagem, contendo as informações da obra;
 Inclinação e rumo da sondagem;
 Data de início e término;
 Cota do furo e nível d’água quando encontrado;
 Profundidade e cotas na vertical;
 Diâmetros de sondagem e profundidade dos revestimentos;
Sondagem rotativa
 Número de golpes SPT (quando solo);
 Recuperação dos testemunhos;
 Alteração, coerência, fraturamento;
 Descontinuidades;
 Classificação e interpretação geológica.
 Os testemunhos de rocha são acondicionados em caixas plásticas apropriadas, com separadores dos intervalos de manobras e colocados à disposição do cliente.
CPT (Cone Penetration Test)
 O ensaio CPT consiste na cravação estática lenta de um cone mecânico ou elétrico que armazena em um computador os dados a cada 20 cm. 
 O cone alocado em uma bomba hidráulica é penetrado no terreno a uma velocidade de 2 cm por segundo. O próprio equipamento, por ser hidráulico, crava o cone no terreno e funciona como uma prensa. 
 Após cravado ele adquire
os dados de forma automática e o próprio sistema captura os índices e faz o registro contínuo dos mesmos ao longo da profundidade.
 Esse método fornece a resistência de ponta (qc), a resistência do atrito lateral (fs) e a correlação entre os dois (Fr, medida em %) que permitem a identificação do tipo de solo.
CPT (Cone Penetration Test)
 De acordo com a norma ABNT NBR 12069/1991 - Ensaio de penetração de cone in situ (CPT), as ponteiras do cone podem ser mecânicas ou elétricas. 
 A ponteira elétrica possui um ou mais elementos elétricos para medir dentro da própria ponteira um dos componentes de resistência à penetração. 
 A ponteira mecânica possui a mesma função, só que essa resistência é medida por meio de hastes internas. 
 Geralmente, é necessário que o terreno tenha condições de acessibilidade para receber o equipamento que pode estar montado sobre um caminhão. Dentro da equipe que acompanha esse procedimento é necessário que haja algum engenheiro geotécnico.
EQUIPAMENTO PARA SONDAGEM CPT
CPT (Cone Penetration Test)
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CPT (Cone Penetration Test)
 Equipamento
 Deve-se colocar o equipamento hidráulico no canteiro. É necessário espaço, pois o mesmo estará acoplado a um caminhão. O cone que será cravado no solo pode ter uma ponteira elétrica ou mecânica.
 Posicionamento da ponteira de cravação
 Deve ser posicionado de maneira vertical. O eixo das composição dos tubos externos deve coincidir com o da aplicação de esforços.
 Execução
 Com a ponteira já cravada no solo, a taxa de penetração atingirá uma profundidade de 2 cm por segundo. O sistema captura os índices.
CPT (Cone Penetration Test)
CPT (Cone Penetration Test)
CPT (Cone Penetration Test)
CPT (Cone Penetration Test)
 Número de registros
 O valor referente a cada componente de resistência de interesse deve ser registrado, no mínimo, a cada 20 cm de avanço da ponteira.
 Medida de profundidade 
 Deve ser observada a profundidade em que se encontra a ponteira a cada novo registro.
CPT (Cone Penetration Test)
 Resultado
 Deve-se apresentar todos os dados do que foi executado durante o ensaio. 
 O relatório e o laudo de sondagem deve conter: descrição dos trabalhos, descrição da aparelhagem, apresentação do resultado de aferição do sistema de medição dos esforços, planta de locação detalhada dos pontos detalhados em escala e contendo dados planialtimétricos e gráfico dos valores de componentes de resistência em função da profundidade, em escala apropriada: para ensaio cone (resistência de ponta), para ensaio de cone-atrito (resistência de ponta e atrito lateral local).
Outro métodos de prospecção do subsolo
 Determinam parâmetros mais confiáveis que o SPT, mas não permitem coleta de amostras e são onerosos.
ENSAIO PRESSIOMÉTRICO (PMT)
DILATÔMETRO DE MARCHETTI (DMT)
ENSAIO DE PALHETA (VANE TEST)
Bibliografia básica
ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Métodos de ensaio. 
CAPUTO, H.P. Mecânica dos solos e suas aplicações. - Volumes I, II, III. 
DAS, B.M. Fundamentos de engenharia geotécnica. 7ª ed. Cengage Learning, 632 p., 2011. 
PINTO, C.S. Curso básico de mecânica dos solos. 3ª Ed. Oficina de Textos, 356 p., 2006. 
TRINDADE, T.P; ET AL. Compactação dos solos - Fundamentos teóricos e práticos. Editora UFV, 95p, 2008.
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