FP Aula 1 2018- fundações profundas

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Prof. M.e Thiago Lopes dos Santos
Thiago.santos@docente.unip.br
Fundações Profundas
Universidade Paulista
Descrição do Curso
 Conteúdo Programático
 1. Ementa. Revisão de Investigações Geotécnicas. 
 2. Introdução as Fundações Profundas (Indiretas): 
Estaca moldadas in loco e pré-moldadas. Tubulões –
Critérios de escolha e métodos construtivos.
 3. Tubulões: Dimensionamento e Método semi-empirico
Método Teórico Meyerholf. (Entrega Lista 1, para 
Alunos)
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Descrição do Curso
 Conteúdo Programático
 4. Tubulões Dimensionamento e Geometria(alturas 
e diâmetros base e do fuste), armadura(ferragem 
mínima e armação composta)
 5. Devolução da Lista. Revisão de conteúdo e 
exercícios; 
 NP1 – PROVA  VALOR: 8,0
 LISTA EXERCÍCIOS  VALOR 2,0
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Descrição do Curso
 Conteúdo Programático
 6. Estacas: Classificação e Capacidade de carga
 7. Estacas: Capacidade de carga: Metodo de Aoki-
Velosso (Entrega Lista para alunos) 
 8. Estacas: Capacidade de carga: Metodo de 
Decourt – Quaresma
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Descrição do Curso
 Conteúdo Programático
 9. Estacas: Dimensionamento (exercícios)
 10. Devolução da lista, revisão de conteúdo e 
Exercícios. 
 NP2 – PROVA  VALOR: 8,0
 LISTA EXERCÍCIOS  VALOR 2,0
 SUB e EXAME  VALOR 10,0 (Toda a Matéria)
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Descrição do Curso
 Bibliografia Básica
HACHICH, W ; FALCONI, F F ; SAES, J L . Fundações
- Teoria e Prática. 2a Edição, Editora PINI, São
Paulo, 2012.
 VELLOSO, D.; LOPES, F.R. “Fundações: Fundações
profundas - Volumes 2”, Editora Oficina Texto, Rio
de Janeiro, 2004.
 ALONSO, U R ; RODRIGUEZ ALONSO, U. Exercícios
de Fundações. 2 a Ed. Editora Edgard Blucher, São
Paulo, 2010.
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Competitividade dos Portos
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A SEQUÊNCIA DO PROJETO DE FUNDAÇÕES 
 Investigações Geotécnicas (Preliminares e
complementares)
 Previsão da capacidade de carga
 Previsão dos Recalques (interação fundação-
estrutura)
 Avaliação das distorções angulares
 Execução (Planejamento adequado)
 Avaliação de desempenho (Prova de carga e
Medição de Recalques)
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Fundações em obras
 Representam de 5 a 15% do custo total da
obra.
 Consome de 15 a 30% do prazo de
execução total do empreendimento;
Investimentos em Investigações Geotécnicas.
No Brasil 0,1% do custo da obra
Nos EUA de 0,2 a 0,5|% do custo da obra
Na Austrália de 0,3 a 1,0% do custo da obra.
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Investigações geotécnicas
Relação Custo x Benefício:
 Até 1,0% do custo da obra;
 Inferior ao de informações inadequadas:
Projetista (superdimensionamento);
Empreiteiro (elevação do orçamento –
imprevistos como mudança de projeto e
do processo construtivo).
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Investigações geotécnicas
Redução nos fatores de segurança
Investigações Propriedades 
Geomecânicas
Incertezas Fator de 
Segurança
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 É uma investigação do subsolo, que busca avaliar as
condições do terreno onde será erguida a construção,
apresenta características como:
Tipos de solos que ocorrem no subsolo, até a
profundidade de interesse ao projeto.
Disposição e espessura das camadas dos diferentes
tipos de solos, bem como a avaliação da orientação
dos planos que as separam.
Resistência, deformabilidade / compressibilidade e
permeabilidade dos diferentes tipos de solos.
Informações sobre a ocorrência de água em lençol
freático e eventualmente em lençol artesiano.
O que é Sondagens?
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Investigações geotécnicas - Sondagens
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Principais tipos de sondagens:
Sondagem a trado;
Sondagem de Simples reconhecimento
Sondagem rotativa ou mista;
Sondagem SPT (Standart Penetration Test)
CPT (Cone Penetration Test);
PMT (Pressiométrico de Ménard);
DMT (Dilatômetro de Marchetti);
VST (Ensaio de palheta - Vane Test);
PANDA (Pénétromètre Automatique Numérique
Dynamique Autonome) .
Investigações geotécnicas - Sondagens
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Condição Mínimo de sondagens
Até 200m²
De 200m² a 400m²
Até 1.200 m2
2 ensaios
3 ensaios
1 a cada 200m2
De 1.200 a 2.400 m2 1 a cada 400m2 que excedem os 1.200m2
Acima de 2.400 m2 Plano particular da construção
Estudos de viabilidade 100 m entre furos, com mínimo de 3 
sondagens
 A programação de sondagens deve satisfazer a
exigência da norma NBR-8036, que regulamenta
tais exigências.
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Investigações geotécnicas - Sondagens
 Distribuição dos furos:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
 Distribuição dos furos:
- Até a profundidade onde o solo não seja mais
significativamente solicitado pelas cargas estruturais;
- Pontos de maior concentração de carga;
- Não executar pontos alinhados (planos de corte);
- Não executar apenas um furo (variação de resistência
e tipo de solo em área pequenas é comum).
- Locar e nivelar os pontos no terreno em relação a um
nível de referência fixo e bem determinado de
preferência único para toda a obra e fora do local
desta, como, por exemplo, a guia de um passeio.
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Investigações geotécnicas - Sondagens
 Exemplo:
Qual o número mínimo de furos de sondagem de
simples reconhecimento de acordo aos padrões
técnicos para os seguintes casos:
a) Se APP = 180 m2 ;
b) Se APP = 320 m2 ;
c) Se APP = 580 m2 ;
d) Se APP = 1500 m2;
e) Se APP = 2250 m2;
APP = Área de projeção em planta de um edifício em m2 .
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem a trado:
Constituindo por um trado e um amostrador de
solo composto por lâminas cortantes em forma de
concha ou em forma helicoidal;
Funciona bem para pequenas profundidades e
até o NA;
Ajuda a mapear uma região extensa,
identificando mudanças no terreno;
Quanto mais profundo, mais difícil de se fazer a
escavação.
Não exige equipamentos e mao de obra
especializada
Sondagem Rápida e Barata
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem a trado:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
Bastante utilizada no mundo inteiro e a mais
usada no Brasil;
Consiste na cravação de uma haste por meio
golpes com energia padronizada.
Não fornece a resistência do solo, mas sim a
quantidade de golpes. A resistência é
correlacionada com o número de golpes por
meio de relações empíricas;
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
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 consistência dos
solos
Possibilidade a determinação do nível freático.
Ao final do ensaio ainda é possível medir o torque para
ruptura da amostra
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
 Vantagens:
Conhecimento da estratigrafia do terreno (obtémamostras
deformadas);
Determinação do número de golpes (Nspt);
Pode ser realizado em locais de difícil acesso;
 Identificação do NA;
SPT-T: obtenção de coeficientes de atrito do solo;
Requer mão-de-obra menos qualificada;
Atinge uma profundidade maior que o CPT.
 Desvantagens:
Obtenção de amostras somente deformadas;
Não consegue penetrar terrenos mais resistentes, nem passar
por matacões ou blocos de rocha;
Fator humano;
Grande variabilidade dos resultados;
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
Cálculo da Profundidade:
1. Determina-se a tensão média do
empreendimento (q) e calcula-se o parâmetro
utilizado na NBR 8036/83, onde M=0,1 e é um
coeficiente de acréscimo de tensão efetiva, e B
a menor dimensão do empreendimento.
2. Obtêm-se a relação entre a maior (L) e a menor
(B) dimensão do empreendimento a ser
construído.
3. Encontra-se o valor do D (profundidade mínima a
ser atingida de sondagem), multiplicando-o por
(B).
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
Cálculo da Profundidade:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
 Exemplo:
Em planta, um edifício a ser construído possui 6 (seis)
pavimentos, de 2 (dois) apartamentos, de 4 (quatro)
quartos, por andar, e também possui as seguintes
dimensões em planta:15mX36m. Estudos prévios indicam
que o futuro edifício descarregará no solo através das
suas 30 estacas um carga de 51.000 kN. Considerar o peso
específico do solo de 21 KN/m³ e M=0,1. Diante do
exposto, pede-se:
a) A quantidade mínima de sondagens,
b) A localização destas em planta
c) A profundidade mínima de sondagem pelo método da
NBR 8036.
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
Exemplo:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
Exemplo:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
Exemplo:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
 N  Abreviatura do índice de
resistência à penetração do SPT,
cuja determinação se dá pelo
número de golpes correspondente à
cravação de 30 cm do amostrado
padrão, após a cravação dos 15 cm
iniciais.
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
 Processo Executivo:
1. Marcar pontos
2. Montar na posição da perfuração um
cavalete de três pernas (Tripé)
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
 Processo Executivo:
3. Com auxílio de um trado cavadeira perfurar até um metro
de profundidade;
4. Recolher e acondicionar uma amostrar representativa de
solo - amostra zero
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
 Processo Executivo:
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0
Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
Processo Executivo:
5. Apoiar o amostrador acoplado na haste do
tripé no fundo do furo aberto, apoiar o martelo
sem bater e anotar a penetração
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
 Processo Executivo:
6. Erguer o martelo de 65kg com auxílio das cordas e
roldanas até a altura de 75cm e deixar cair em queda
livre;
7. Repetir até a penetração dos 45 cm do amostrador
padrão;
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
 Processo Executivo:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Fase de avanço:
Utiliza-se o Trado manual (helicoidal) até obter-se
o nível d’água ou não conseguir executar o furo.
Utiliza-se a Sondagem de Simples
reconhecimento para continuar o ensaio, onde ela
usada em:
Solo arenoso;
Abaixo nível d’agua;
Profundidades elevadas.
 e sua escavação é feita por circulação d’agua;
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4
Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem de Simples Reconhecimento:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
 Processo Executivo:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
Registro de Golpes
Como geralmente não ocorre penetração exata de 45cm:
1. É registrada a penetração imediatamente superior a
15cm;
2. Conta-se o número de golpes adicionais para 30cm;
3. Em seguida, conta-se o adicional para o amostrador
atingir 45cm.
Exemplo de Registro: 14/18 – 12/12 – 15/15.
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
Registro de Golpes – Casos especiais
1/47, 1/50 → Quando para o 1º golpe do martelo
a penetração for superior a 45cm;
0/23 0/51 → Se ao apoiar o martelo houver
penetração (zero golpes);
15/7 → Se a penetração for incompleta.
0/65, 2/40 → Quando exceder significativamente
os 45cm ou quando não for possível distinguir
claramente os três intervalos de 15cm.
0/65, 1/33, 1/20 → Penetração com poucos
golpes ultrapassa 45cm.
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
Cravação interrompida antes dos 45cm:
1. Em qualquer dos 3 segmentos de 15 cm, o número
de golpes ultrapassar 30: 12/16, 32/11
2. Um total de 50 golpes tiver sido aplicado durante
toda a cravação: 14/15 – 21/15 – 16/7;
3. Não se observar o avanço do amostrador durante a
aplicação de 5 golpes sucessivos do martelo (seguir
o processo com método de lavagem): 6/0 .
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
Critério de parada:
1. ABNT:
Se em 3 m sucessivos for necessários 30
golpes para penetração dos 15 cm iniciais do
amostrador;
Se em 4 m sucessivos for necessários 50
golpes para penetração dos 30 cm iniciais do
amostrador;
Se em 5 m sucessivos for necessários 50
golpes para penetração dos 45 cm iniciais do
amostrador
2. Critério do projetista.
3. Perfuração até onde o instrumento permitir.
(por circulação de água for inferiores a 50mm após 10 minutos)
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0
Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
O Boletim de Sondagem deve conter:
● Cota da boca do furo: nem sempre é a cota de
implantação da obra;
● Coordenadas do furo;
● Nível d'água;
● Nome do técnico;
● Dados do equipamento;
● Data e hora do início do furo;
● Data e hora do fim do furo.
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Investigações geotécnicas - Sondagens
O Boletim de Sondagem deve conter:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
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Investigações geotécnicas- Sondagens
Sondagem SPT:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT-T:
 Para realizar a medida de torque é necessário
dispor de: Torquímetro c/ capacidade mínima de
50 kgf x m.
 A medida do torque é realizada após o ensaio SPT,
conforme NBR-6484, retirando-se a cabeça de
bater e substituindo-a por disco centralizador. O
operador inicia a rotação do conjunto de 1º,
usando o torquímetro com braço de alavanca.
Outro operador anota a leitura máxima obtida,
quando interrompe-se a rotação.
 Índice de torque: É a relação existente entre o
valor do torque, medido em Kgf x m, pelo valor N
do SPT (T/N) → Novas correlações
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem SPT-T:
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2
Investigações geotécnicas - Sondagens
O SPT pode também ser utilizado na prática da
engenharia para obtenção de parâmetros a
serem adotados na análise de problemas
geotécnicos, há várias correlações existentes,
mas lembrando-se sempre das limitações de
utilização:
• Densidade relativa
• Ângulo de atrito
• Peso específico
• Coesão
• Módulo de Elasticidade
• Resistência não drenada
• Resistência a compressão de rochas brandas
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3
Investigações geotécnicas - Sondagens
Densidade relativa de solos granulares (Gibbs e
Holtz, 1957):
Ângulo de Atrito:
Mello (1971):
Godoy (1983):
Teixeira (1996):
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Peso específico de solos argilosos (Godoy, 1972)
Peso específico de solos arenosos (Godoy, 1972)
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Coesão de argilas (Alonso, 1972)
Módulo de Elasticidade dos solos (Stroud, 1989)
.
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Resistência não drenada de argilas (Stroud, 1989)
Resistência à compressão de rochas brandas:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem rotativa ou mista:
Consiste em um conjunto
motomecanizado para obtenção de
testemunhos;
Funciona bem em qualquer tipo de
rocha;
A perfuração ocorre por meio de uma
haste que gira em torno do seu próprio
eixo;
Durante a perfuração faz-se necessário
a injeção de água para o esfriamento da
coroa perfuratriz;
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem rotativa ou mista:
Não fornece nenhum parâmetro de
resistência, servindo somente para
caracterização do solo/rocha;
Verifica a presença de fraturas na
rocha;
Sondagem mista: usa-se o SPT até o
impenetrável, e depois a perfuração
continua com a sondagem rotativa.
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem rotativa ou mista:
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0
Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem rotativa ou mista:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem rotativa ou mista:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem rotativa ou mista:
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Prof. M.e Thiago Lopes dos Santos 7
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem rotativa ou mista:
A obtenção dos testemunhos permite a classificação do
tipo de material prospectado e a determinação do índice
de qualidade denominado RQD (Rock Quality Designation)
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem rotativa ou mista:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem rotativa ou mista:
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Prof. M.e Thiago Lopes dos Santos 7
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem CPT:
 Origem na Europa, em regiões de solo mole,
como a Holanda;
 Enquanto o SPT é cravado com golpes, o
CPT é cravado com um sistema hidráulico, a
uma velocidade constante (20 mm/s);
 Aquisição de dados automática;
Obtenção das tensões efetivas e
poropressões;
 CPT-U: apresenta uma ponta com um sensor
para medir o atrito, outro sensor para medir o
atrito lateral, e um terceiro sensor para medir
a poropressão.
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem CPT:
 Vantagens:
 É mais preciso que o SPT;
 Cravação quase-estática;
 Precisão na estratigrafia;
 Medição da poropressão;
 Base matemática para interpretação;
 Agilidade dos resultados;
 É bem melhor que o SPT em argilas moles;
 Estima a permeabilidade do solo.
Desvantagens:
Custo ainda elevado do equipamento;
Falta de experiência dos profissionais no Brasil;
 Limitação do sistema de cravação;
Não obtém amostras (a composição do solo é obtida de maneira
indireta);
Requer mão-de-obra qualificada.
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem CPT:
Processo executivo:
1.Preparação do cone;
2.Cravação com sistema hidráulico;
3.Penetração a 2,0 cm/s;
4.Registros contínuos (a cada 2 cm);
5.Aquisição automática dos dados;
6.Medição da poropressão.
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem CPT:
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0
Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem CPT:
81
Prof. M.e Thiago Lopes dos Santos 8
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem CPT:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem CPT:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem CPT:
Razão de ponta (qc)
Resistência lateral (fs)
Poropressão gerada (u)
Resistividade (Rf)
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem CPT:
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem PMT:
O equipamento apresenta 3 partes (células).
As células superior e de ponta vedam o furo. A
célula do meio (de medição) exerce a pressão
lateral;
Esta pressão é aplicada por meio de um gás
ou ar comprimido;
No início da aplicação do gás, ocorre um
relaxamento de tensões. A pressão é aplicada
até a recomposição da deformação (ciclo 1).
Nesse momento há deformação plástica e
elástica;
Descarregando e recarregando as tensões é
possível separar deformações plásticas e
elásticas.
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem PMT:
Vantagens:
 Obtenção de dados de deformabilidade;
 Determinação do K0;
 Base matemática para interpretação;
 Agilidade dos resultados.
 Desvantagens:
 Custo elevado do equipamento;
 Dificuldade na preparação do furo;
 Necessita de outro instrumento para a perfuração;
 Ensaio em poucos pontos no mesmo perfil;
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Prof. M.e Thiago Lopes dos Santos 8
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem PMT:
Processo executivo:
1. Execução do furo até a cota desejada;
2. Introdução da sonda;
3. Inflar as células de proteção;4. Inflar a célula central – teste;
5. Descarregar e recarregar algumas vezes;
6. Aquisição automática dos dados.
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Prof. M.e Thiago Lopes dos Santos 8
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Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem PMT:
89
Prof. M.e Thiago Lopes dos Santos 8
9
Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem PMT:
90
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0
Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem PMT:
91
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1
Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem DMT:
 Desenvolvido em 1975 pelo Prof. Silvano
Marchetti (Roma – Itália)
 Atualmente em uso em 40 países
 Não possui norma brasileira de aplicação.
 Consiste na cravação da lamina dilatometrica no
terrno medindo-se o esforço necessário para a
penetração
 Em seguida usa-se pressão de gás para
expandir a membrana de aço no interior do solo
 É um equipamento portátil e de fácil manuseio.
92
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2
Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem DMT:
Vantagens:
 Obtenção de dados de deformabilidade (numa
quantidade de pontos maior que o PMT);
 Fácil execução;
 Custo acessível do equipamento;
Desvantagens:
 Interpretação empírica dos resultados;
 Necessidade de uma sonda hidráulica para cravação;
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3
Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem DMT:
Processo Executivo:
1. Calibração do equipamento;
2. Introdução da sonda de forma estática (ou com o
tripé de SPT);
3. Inflar a célula e ler os registros;
4. Executar o teste a cada 20 cm.
94
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4
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Sondagem DMT:
95
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5
Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem DMT:
96
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6
Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem VST:
 Fornece a resistência não drenada de argilas moles (Su);
 Leitura de dados a cada 20 cm de profundidade;
 Leitura do torque a cada 2° de rotação;
 Desempenho satisfatório para argilas com resistências
inferiores a 50 kPa;
 Usabilidade do ensaio:
 Nspt menor ou igual a 2;
 Matriz permanentemente argilosa (> 50% passando na
#200, LL>25%, IP>4%);
 Ausência de lentes de areia (a ser definida previamente por
ensaios de penetração)
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7
Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem VST:
 A palheta é formada por 4 aletas de aço de alta resistência
(D = 65mm e H = 130 mm);
 Penetração ocorre por meio de golpeamentos com o
martelo de ensaio;
 De maneira complementar, o ensaio tenta obter informações
relativas ao histórico de tensões do solo na forma de um
perfil de OCR (Razão de Pré-Adensamento);
 Apresentação dos resultados;
 Cálculo da resistência não drenada (S):
Onde: M = torque máximo medido (kN.m);
D = diâmetro da palheta (m).
3
0,86M
Su
D

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8
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Sondagem VST:
99
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9
Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem VST:
100
Prof. M.e Thiago Lopes dos Santos 1
0
Investigações geotécnicas - Sondagens
Sondagem VST:
101
Prof. M.e Thiago Lopes dos Santos 1
0
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Sondagem VST:
102
Prof. M.e Thiago Lopes dos Santos 1
0
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Resumindo:
103
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0
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Resumindo:
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Fundações Profundas
Universidade Paulista