4 - Solos 2 - Aula 04 Investigação do subsolo SPT sondagem rotativa

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Mecânica dos Solos 2
PROFESSORA: ANALICE FRANÇA LIMA AMORIM
AULA 4
Investigação do subsolo ‐
Sondagem à percussão (SPT) e Sondagem rotativa
Universidade Federal de Pernambuco
Centro de Tecnologia e Geociências (CTG)
Departamento de Engenharia Civil
Sondagem à percussão (SPT)
Universidade Federal de Pernambuco
Centro de Tecnologia e Geociências (CTG)
Departamento de Engenharia Civil
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
Standard penetration test (SPT) – ABNT NBR 6484/01:
• Sondagem mais popular, rotineira e econômica no Brasil e no mundo.
• Medida de resistência dinâmica conjugada a uma sondagem de
simples reconhecimento.
Objetivos:
• Classificação táctil-visual do solo (perfil geotécnico).
• Obtenção da resistência dinâmica (SPT).
• Profundidade do nível d’água.
• Interpretação dos resultados: correlações.
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
1) Tripé
2) Roldana
3) Cabo de aço / Corda
4) Revestimento
5) Sarilho
6) Trepano de Lavagem
9) Conj. Motor-Bomba
Equipamento:
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
Detalhe do martelo (peso de 65kgf):
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
Procedimento: ABNT - NBR 6484/01
1) Abertura do furo
2) Cravação de 45 cm do amostrador
padrão (queda do martelo a 75cm de 
altura)
3) Coleta de amostra
4) Índice de penetração: No golpes / cm 
5) NSPT = No golpes / 30 cm finais
Procedimento:
Procedimento:
• Fazer o furo até 1 metro de profundidade utilizando o trado concha
com diâmetro adequado (normalmente 2 ½”);
• Introduzir o conjunto (amostrador + haste de percussão+ cabeça de
bater) no furo;
• Cravar o amostrador padrão 45 cm abaixo do fundo do furo, em três
seguimentos de 15 cm; utilizando o martelo padrão de 65 kg caindo
livremente de uma altura de 75cm;
• Anotar o número de golpes necessários para cravação de cada
segmento de 15cm;
• Retirar o amostrador e recolher a amostra retida, acondicioná-la em
recipiente adequado com respectiva etiqueta a qual deve conter os
seguintes dados: local, número do furo, profundidade da amostra,
número da amostra, classificação expedita, sondador, data;
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
• Aprofundar o furo, através do trado concha ou através de lavagem
por circulação d’água com cravação de revestimento ou ainda
através de lavagem por circulação de lama bentonítica, até a
profundidade do novo ensaio penetrométrico;
• Repetir as etapas anteriores até o final do furo.
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
(a) Trado tipo cavadeira 
Adequados para solos arenosos secos
(b) Trado tipo helicoidal 
Adequado para solos arenosos saturado
Abertura do furo:
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
Marcação dos 45cm do amostrador:
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
Cravação do amostrador:
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
Exame táctil-visual do solo escavado:
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
Etapas do ensaio:
Relatório de sondagem:
1. Perfil de sondagem 
• Descrição das camadas
• Cota superior da boca do furo
• Profundidades de coleta das 
amostras
• Profundidade do NA
• Resistência a penetração 
golpes/cm (30 cm final), ou 
NSPT
2. Locação dos furos
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES RECONHECIMENTO 
(SPT)
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
Perfil longitudinal
(perfil geotécnico):
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
Local – PE-18 (Silva, 2003) 
Análise resultados:
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
Fatores que influenciam no valor do NSPT:
1. Fatores ligados ao equipamento:
• Forma, dimensões e estado de conservação do amostrador;
• Peso e estado de conservação das hastes;
• Martelo de bater e superfície de impacto fora de especificação;
• Diâmetro do tubo de revestimento.
2. Fatores ligados a execução da sondagem:
• Variação na energia de cravação (altura do martelo, atrito);
• Procedimento de avanço da sondagem;
• Má limpeza do furo;
• Furo de diâmetro insuficiente a passagem do amostrador;
• Excesso de lavagem para cravação do revestimento;
• Erro na contagem do número de golpes.
Influência das propriedades dos solos granulares na resistência à
penetração:
FATOR INFLUÊNCIA
Índice de vazios Redução do índice aumenta a resistência a penetração
Tamanho médio da partícula Aumento do tamanho médio aumenta a resistência a penetração
Coeficiente de Uniformidade Solos uniformes apresentam menor resistência a penetração
Pressão neutra Solos finos densos dilatam aumentando a resistência; solos finos muito fofos podem se liquefazer no ensaio
Angulosidade das partículas Aumento da angulosidade aumenta a resistência à penetração
Cimentação Aumenta a resistência
Nível de tensões Aumento de tensão vertical ou horizontal aumenta a resistência
Idade Aumento da idade do depósito aumenta a resistência 
Solos coesivos a resistência à penetração é reconhecidamente função da
resistência não drenada, Su. Os fatores que controlam a resistência são a
plasticidade, sensibilidade e fissuração da argila.
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
Recomendação da norma
Número de locação dos furos:
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
Terreno: 2 furos p/ 200 m2
3 furos p/ 200 – 400 m2
Área de projeção em planta:
Até 1200 m2 : 1 p/ 200 m2
1200 – 2400m2: 1 p/ cada 400m2 que exceder de 1200m2
> 2400 m2 : critério particular
Locação:
Distribuir os furos ao longo do terreno para obter, da melhor forma
possível, as variações do subsolo.
Correção de medidas de NSPT:
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
Recomenda-se a correção do NSPT, considerando o efeito da energia de
cravação e do nível de tensões.
Energia de cravação:
A correção para um valor de penetração de referência, normalizado com
base no padrão americano de N60:
N60 = (NSPT x Energia Aplicada) / 0,60
Exemplo:
Dado: Energia Aplicada = 66% da energia teórica de queda livre
NSPT = 20
N60 = (20 x 0,66) / 0,60 = 22
Correções de medidas de NSPT:
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
Silva (1996)
Erros no ensaio SPT:
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
Aplicações dos resultados:
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
Aplicações dos resultados:
1. Métodos Indiretos: os resultados do ensaio são utilizados na previsão
de parâmetros constitutivos, representativos do comportamento do
solo.
2. Métodos Diretos: resultados de SPT são aplicados diretamente na
previsão da capacidade de carga ou recalque de um elemento de
fundação, sem a necessidade de parâmetros intermediários.
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
Aplicações dos resultados:
1. Métodos indiretos: estimar parâmetros geotécnicos.
a) Solos granulares: Correlações entre NSPT e densidade relativa Dr ou
ângulo de atrito efetivo do solo ’.
• Correlação entre o NSPT e a densidade relativa Dr:
Dr = N / (0,23’vo + 16)1/2 Gibbs & Holtz (1957)
Dr = N / (0,28 ’vo + 27)1/2 Skempton (1986)
• Correlação entre o NSPT e o ângulo de atrito do solo:
(1,49 - Dr) tan ’ = 0,712 de Mello (1971)
’ = 33 + {3[Dr(10 – ln p’) – 1]} Bolton (1986)
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
b) Solos coesivos: Em solos pré-adensados, o módulo de Young não
drenado (Eu) e o coeficiente de variação volumétrica (mv) podem ser
estimados para anteprojeto.
mv = 450 N60 (m2/MN)
Eu / N60 = 1(MPa) (Stroud & Butler 1975)
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
Tabela dos estados de compacidade e de consistência
Correlação SPT e Resistência ao Cisalhamento dos Solos
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
2. Métodos diretos de projeto:
a) Tensões admissíveis:
adm = k. NSPT
onde k depende do: tipo de solo, da geometria do problema, da
sensibilidade da estrutura a recalques, entre outros.
b) Recalques em fundações diretas:
• Métodos de previsão de recalques utilizando SPT como procedimentos
semi-empíricos.
• Métodos estatísticos recomendados para previsão do limite superior e
do recalque médio de fundações superficiais em depósitos arenosos.
SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES 
RECONHECIMENTO (SPT)
Correlação entre NSPT e a tensão admissível para Solos Granulares
Descrição
N (SPT) Provável tensão admissível (kN/m2) (Compacidade) 
L = 0,75m * L = 1,50m * L = 3,0 m *
Muito compacto > 50 > 600 > 500 > 450
Compacto 30 - 50 300 - 600 250 - 500 200 – 450
Med. Compacto 10 -30 100 - 300 50 - 250 50 – 200
Pouco compacto 5 - 10 50 - 100 < 50 < 50
Fofo < 5 a estudar
* menor dimensão da fundação Fonte: (Milititsky & Schnaid, 1995)
Correlação entre NSPT e a tensão admissível para Solos Coesivos
Descrição
N (SPT) Provável tensão admissível (kN/m2) 
(consistência) 
L = 0,75m * L = 1,5m * L = 3,0m *
Dura > 30 500 450 400
Muito rija 15 - 30 250 - 500 200 - 450 150 – 400
Rija 8 - 15 125 - 250 100 - 200 75 – 150
Média 4 - 8 75 - 125 50 - 100 25 – 75
Mole 2 - 4 25 -75 <50 -
Muito mole < 2 a estudar
* menor dimensão da fundação Fonte: (Milititsky & Schnaid, 1995)
a) Tensões admissíveis:
SONDAGEM SPT COM MEDIÇÃO DE TORQUE (SPT-T)
Procedimento do ensaio:
A medida do torque, quando solicitada,
é efetuada ao término de cada ensaio
de penetração SPT. Cravado os 45 cm
do amostrador-padrão, retira-se a
cabeça de bater e acopla-se o
adaptador de torque, verificando-se a
medida de torque máximo e torque
residual através de um torquímetro,
devidamente calibrado, medidos em
Kgf.m.
Aplicação do Ensaio SPT-T
• Previsão da parcela de capacidade de carga por atrito lateral.
• Identificação de solos colapsíveis.
SONDAGEM SPT COM MEDIÇÃO DE TORQUE (SPT-T)
1) Torquímetro
2) Pino Adaptador
3) Haste do amostrador
4) Centralizador
5) Tubo de revestimento
6) Bica
 
Equipamento:
SONDAGEM SPT COM MEDIÇÃO DE TORQUE (SPT-T)
Torquímetro Elétrico
SONDAGEM SPT COM MEDIÇÃO DE TORQUE (SPT-T)
Medidas Obtidas:
• Torque Máximo,Tmax (kN.m)
• Torque Residual
Define o torque necessário para superar a aderência do amostrador-
padrão, quando cravado, com o solo que o envolve, a cada metro
perfurado. Este índice pode ser convertido em valores de atritos laterais
(máximos e residuais) peculiares ao solo.
Vantagens:
• A medida do torque não está sujeitas as fontes de erros do valor SPT
(contagem do número de golpes, altura de queda, atrito das hastes,
mau estado da sapata cortante, corda etc...).
• Obtenção mais confiável da tensão de atrito lateral com pequeno custo
adicional.
SONDAGEM SPT COM MEDIÇÃO DE TORQUE (SPT-T)
Limitações:
• Causa torção das hastes e rompimento das luvas em solos com
índices de resistência à penetração ou torque elevados;
• Aplicável a solos com NSPT < 30
Fatores que Influenciam no resultado do SPT-T:
• Estado de conservação das hastes, luvas e amostrador;
• Velocidade de rotação do torquímetro deve ser constante;
• Horizontalidade do torquímetro;
• Erros de leitura / não zerar o torquímetro antes do ensaio.
• Sensibilidade das leituras do torquímetro.
Sondagem rotativa
Universidade Federal de Pernambuco
Centro de Tecnologia e Geociências (CTG)
Departamento de Engenharia Civil
SONDAGEM ROTATIVA
Introdução:
Necessária quando:
• Encontra-se solos de alta resistência, blocos ou matacões de natureza
rochosa no qual o SPT não é recomendável.
• Quando o maciço rochoso aflora.
Objetivos:
• Obtenção do testemunho (amostra da rocha).
• Atravessar camadas limitadas de rochas, blocos e matacões.
• Determinar irregularidades (descontinuidades, fraturas, fendas).
• Realização, no interior da perfuração, de ensaios “in situ”
SONDAGEM ROTATIVA
a) Sondas rotativas
• Motor- Ligado a uma caixa de velocidade
• Guincho - Tambor onde é enrolado um cabo de aço
• Cabeçote de Perfuração - Faz girar a coluna de perfuração para o
avanço do furo
b) Hastes - Tubos de aço sem costura
c) Barriletes - Tubos de aço destinados a receber testemunho de
sondagem
• Barriletes simples
• Barrilete duplo rígido
• Barrilete duplo giratório
• Barriletes especiais
SONDAGEM ROTATIVA
Barrilete duplo giratório
Barrilete
SONDAGEM ROTATIVA
d) Coroas - Peça de aço com espaços para saída de água com uma
matriz de aço para fixação dos diamantes.
e) Revestimentos - Colocação dos revestimentos é indispensável quando
as paredes do furo tendem a desabar, pondo em risco a coluna de
perfuração que poderia ficar presa.
f) Sistema de circulação de água - Assegura a refrigeração da coroa, a
expulsão de fragmentos, a diminuição de fricção da coluna contra a
parede
SONDAGEM ROTATIVA
Broca ou coroa diamantada: Com recuperação de
testemunhos (para geotecnia e mineração)
Broca ou coroa diamantada: sem 
recuperação de testemunhos (para fins 
de petróleo) 
Coroas
SONDAGEM ROTATIVA
14- Motor
18- Mangueira de pressão
19- Mangueira de sucção
20- Conjugado Motor-bomba
25- Revestimento
26- Sapata de revestimento
27- Coroa de revestimento
29- Haste de perfuração
30- Barrilete amostrador
32- Coroa diamantada
34- Solo
35- Rocha alterada
36- Rocha
Equipamento:
SONDAGEM ROTATIVA
Procedimento do ensaio:
• A sonda deve ser instalada e ancorada no terreno para se manter
constante a pressão sobre a ferramenta de corte.
• Acopla-se à sonda a composição (haste, barrilete, alargador e coroa)
e antes desta ser acionada, põe-se em funcionamento a bomba.
• Terminada a manobra de movimentos rotativos e de avanço na
direção do furo, o barrilete é alçado do furo e os testemunhos são
retirados e colocados em caixas especiais com separação e
obedecendo à ordem de avanço.
• Anota-se, no boletim de campo, profundidades do início, término das
manobras e comprimento de testemunhos recuperados medidos.
SONDAGEM ROTATIVA
Equipamento:
SONDAGEM ROTATIVA
Sonda rotativa manual - Camaragibe/PE:
SONDAGEM ROTATIVA
Amostras recuperadas:
Apresentação dos resultados:
Baseado na descrição dos testemunhos constrói-se um perfil individual do
furo que traduz o perfil geológico do subsolo na posição sondada.
A descrição dos testemunhos feita a cada manobra inclui:
a) Classificação litológica - Baseada na gênese da formação geológica.
b) Qualidade da rocha – taxa de recuperação e a taxa de designação da
qualidade da rocha (RQD)
taxa de recuperação
designação da qualidade da rocha (RQD)
ݐܽݔܽ	݀݁	ݎ݁ܿݑ݌݁ݎܽçã݋ሺ%ሻ ൌ
ܿ݋݉݌ݎ݅݉݁݊ݐ݋	݀ܽݏ	݌݁çܽݏ	ݎ݁ܿݑ݌݁ݎܽ݀ܽݏ
ܿ݋݉݌ݎ݅݉݁݊ݐ݋	݀ܽ	݉ܽ݊݋ܾݎܽ	݀݁	ܽݒܽ݊ç݋	݀ܽ	݌݁ݎ݂ݑݎܽçã݋
ݔ100
ܴܳܦሺ%ሻ ൌ
∑ܿ݋݉݌ݎ݅݉݁݊ݐ݋	݀ܽݏ	݌݁çܽݏ	ݎ݁ܿݑ݌݁ݎܽ݀ܽݏ ൒ 10ܿ݉
ܿ݋݉݌ݎ݅݉݁݊ݐ݋ ݀ܽ ݉ܽ݊݋ܾݎܽ ݀݁	ܽݒܽ݊ç݋ ݀ܽ ݌݁ݎ݂ݑݎܽçã݋
ݔ100
SONDAGEM ROTATIVA
RQD (Rock Quality Designation Index):  > 55mm com barrilete de
parede dupla ou superior.
ݐܽݔܽ	݀݁	ݎ݁ܿݑ݌݁ݎܽçã݋ ൌ
25 ൅ 12 ൅ 14 ൅ 5 ൅ 9 ൅ 12 ൅ 25 ൅ 8
110
ݔ100 ൌ 100%
ܴܳܦ ൌ
25 ൅ 12 ൅ 14 ൅ 12 ൅ 25
110
ݔ100 ൌ 80%
SONDAGEM ROTATIVA
RQD (Rock Quality Designation Index):
ݐܽݔܽ	݀݁	ݎ݁ܿݑ݌݁ݎܽçã݋ ൌ 100%
RQD Rock Mass Quality
<25% muito pobre
25-50% pobre
50-75% regular
75-90% boa
90-100% muito boa
ܴܳܦ ൌ 80%
Taxa de recuperação dos testigos (avaliação da 
qualidade da amostragem)
Taxa de 
recuperación
% de 
recuperada
Cualidad de 
recuperación
R1 100 – 90boa
R2 90 – 75 regular
R3 < 75 pobre
SONDAGEM ROTATIVA
SONDAGEM ROTATIVA
c) Grau de fraturamento - dividindo-se o número de fragmentos
recuperados em cada manobra pelo comprimento da manobra (metro).
Nº Fraturas/ Metro
1
1---5
6---10
11---20
> 20
pedaços de diversos tamanhos
caoticamente dispersosEm fragmentos
Extremamente fraturada
Rocha
Ocasionalmente fraturada
Muito fraturada
Mediamente fraturada
Pouco fraturada
FONTE - Prospecção Geotécnica do Subsolo - Maria José C. Porto
Universidade Federal de Pernambuco
Centro Acadêmico do Agreste
Núcleo de Tecnologia
Curso de Engenharia Civil
Sondagem mista
SONDAGEM MISTA
• É executada à percussão em todos os tipos de terreno penetráveis, e
executada por meio de sonda rotativa nos materiais impenetráveis.
• Recomenda-se sua execução em terrenos com presença de blocos de
rocha, matacões, lascas, etc.., sobrejacentes a camadas de solo.
Introdução:
SONDAGEM MISTA
• Combinação de equipamentos tradicionais de sondagens à percussão
e rotativa.
• O equipamento de percussão deverá ser provido de tubos de
revestimento de grande diâmetro (mínimo Ø 4’’ a 6’’), a fim de permitir
maior alcance para a perfuração.
Equipamentos:
SONDAGEM MISTA
• Iniciam-se pelo método à percussão.
• Ao ser atingido o impenetrável à percussão é preciso revestir o
comprimento já sondado com o tubo de revestimento da rotativa. O
revestimento H pode ser introduzido por dentro do Ø 6’’, enquanto que
o revestimento N só pode ser colocado no interior do furo Ø 4’’, após o
arrancamento deste.
• Quando o novo revestimento atinge a profundidade impenetrável à
percussão, a operação prossegue. Percebendo mudança de material
interrompe-se a manobra e prossegue por percussão.
Operação:
SONDAGEM MISTA
Coluna de perfuração de sondagem mista: