TCC Lucas Energia ensaio SPT

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FACULDADE ASSIS GURGACZ - FAG 
LUCAS OTAVIO RODRIGUES DALLA COSTA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DETERMINAÇÃO DA EFICIÊNCIA DO ENSAIO SPT ATRAVÉS DE PROVA DE 
CARGA ESTÁTICA SOBRE AMOSTRADOR PADRÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CASCAVEL - PR 
2014 
2 
 
FACULDADE ASSIS GURGACZ - FAG 
LUCAS OTAVIO RODRIGUES DALLA COSTA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DETERMINAÇÃO DA EFICIÊNCIA DO ENSAIO SPT ATRAVÉS DE PROVA DE 
CARGA ESTÁTICA SOBRE AMOSTRADOR PADRÃO 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado na disciplina de Trabalho 
de Conclusão de Curso II, do Curso de 
Engenharia Civil, da Faculdade Assis Gurgacz - 
FAG, como requisito parcial para obtenção do 
título de Bacharel em Engenharia Civil. 
 
Professor Orientador Me. Eng. Civil Maycon 
André de Almeida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CASCAVEL - PR 
2014 
3 
 
FACULDADE ASSIS GURGACZ - FAG 
LUCAS OTAVIO RODRIGUES DALLA COSTA 
 
 
DETERMINAÇÃO DA EFICIÊNCIA DO ENSAIO SPT ATRAVÉS DE PROVA DE 
CARGA ESTÁTICA SOBRE AMOSTRADOR PADRÃO 
 
 
 
Trabalho apresentado no Curso de Engenharia Civil, da FAG, como requisito parcial para 
obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil, sob orientação do Professor Me. Eng. Civil 
Maycon André de Almeida 
 
 
BANCA EXAMINADORA 
 
 
 
 
_________________________________________________ 
 Orientador Prof. Me. Eng. Civil Maycon André de Almeida 
Faculdade Assis Gurgacz – FAG 
Engenheiro Civil 
 
 
 
 
_________________________________________________ 
Professora Ma. Eng. Civil Débora Felten 
Faculdade Assis Gurgacz – FAG 
Engenheira Civil 
 
 
 
 
_________________________________________________ 
Professora Dra. Eng. Civil Ligia Eleodora Francovig Rachid 
Faculdade Assis Gurgacz – FAG 
Engenheira Civil 
 
 
 
 
 
 
Cascavel, 11 de Dezembro de 2014. 
4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DEDICATÓRIA 
 
 Dedico este trabalho e minha formação como profissional primeiramente a Deus, pois 
sei que está presente em todas minhas conquistas. 
A meus pais Maria Lucia e Ruimar Dalla Costa, e minha irmã Julie Dalla Costa que sempre 
me apoiaram e incentivaram em todos objetivos impostos, e me ensinaram tudo que sei nessa 
vida, principalmente que a família é a base de tudo. 
Aos irmãos que conheci durante meus anos de vida, que me mostraram também a importância 
da amizade e que com eles as dificuldades da vida não pesam tanto. 
5 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Primeiramente agradeço a Deus, pois é ele que nos dá força nos momentos mais difíceis 
e porque sei que sempre está olhando por mim e fazendo possível todas essas conquistas. 
 
Ao meu orientador Maycon André de Almeida pela paciência e pelo incentivo que me 
deu durante a elaboração deste trabalho, e principalmente por dividir comigo conhecimentos 
que me fizerem crescer e ver, que por mais complicado que seja um assunto, basta dedicação. 
Agradeço muito pelo apoio e disponibilização da equipe de sua empresa, Solitec Fundações de 
Londrina, e tempo para realização de todos os procedimentos que foram necessários para 
realização deste, meus sinceros agradecimentos. 
 
Agradeço também a empresa Betoneiras Cascavel, que disponibilizou sem custos 
materiais que ajudaram na elaboração dos ensaios. 
 
Agradeço aos meus colegas de curso e toda equipe da FAG que não mediram esforços 
para ajudar em todos os procedimentos práticos necessários realizados durante esse trabalho e 
pelo material cedido também para a execução dos ensaios. 
 
Aos meus pais Maria Lucia e Ruimar Dalla Costa que sempre se orgulharam do caminho 
profissional que escolhi, sempre me apoiaram e me fizeram acreditar que tudo é possível. 
Muitos obstáculos são impostos durante nossa jornada, e agradeço a minha família por me 
ajudar a superar todos essas dificuldades. Agradeço especialmente meu pai, que além de pai 
sempre foi meu melhor amigo, compartilhando todas histórias e experiências vividas por ele, 
que servem para mim de exemplo e orgulho, e me incentiva a não desistir de qualquer sonho 
que eu tenha por mais difícil que seja. 
 
Agradeço muito aos meus amigos, que fizeram dessa jornada algo muito mais fácil e 
alegre, e por sempre estarem presentes quando mais precisei, me mostraram como é importante 
a amizade durante a vida. 
 
6 
 
RESUMO 
 
 
O ensaio de simples reconhecimento do solo (SPT) é o método mais utilizado no mundo para 
determinar parâmetros de resistência do solo usados no dimensionamento de fundações, e 
devido ao grande número de fatores que influenciam seus resultados é indispensável a medida 
de sua eficiência. O objetivo da pesquisa é fazer a determinação da eficiência do ensaio SPT 
através de prova de carga estática sobre o amostrador padrão, que consiste em aplicar esforços 
estáticos crescentes ao amostrador padrão e registrar os deslocamentos correspondentes. Para 
isso foi usado um sistema constituído por macaco hidráulico para aplicação de carga, célula de 
carga com extensômetros para registro de carga e deformações, e um sistema de reação com 
contrapesos de concreto. Os ensaios foram conduzidos no campo experimental de geotecnia da 
Faculdade Assis Gurgacz (FAG) em Cascavel/Pr. Através das prova de carga realizadas a 
eficiência média obtida foi de 44,12% para três ensaios SPT realizados em profundidades de 
7,60, 7,10 e 6,90 metros, por se tratar de uma camada aonde o solo tem comportamento 
colapsível menor devido aos níveis de pressão do solo (TEIXEIRA et al, 2003). A eficiência 
do ensaio SPT influencia diretamente no resultado do ensaio e consequentemente na fundação 
adotada, sendo assim este trabalho apresenta como resultado uma média de eficiência para 
ensaios de prática local, propondo dados mais aproximados da realidade para o cálculo de 
fundações. 
 
Palavras-chave: Ensaio SPT. Eficiência. Prova de Carga Estática. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 2.1: Fatores de correção referentes a eficiência de energia............................................26 
Tabela 2.2: Altura de queda média e desempenho de 3 operadores...........................................31 
Tabela 2.3: Razão entre energia potencial gravitacional calculada e energia potencial 
gravitacional teórica, para haste não submersa..........................................................................40 
Tabela 2.4: Razão entre energia potencial gravitacional calculada e energia potencial 
gravitacional teórica, para haste totalmente submersa...............................................................40 
Tabela 4.1: Resultado final das eficiências calculadas através de prova de carga estática sobre 
amostrador.................................................................................................................................62 
Tabela 4.2: Resultados obtidos através de prova de carga estática sobre amostrador 
padrão........................................................................................................................................63 
Tabela 4.3: Comparação resultados obtidos através de prova de carga estática sobre amostrador 
padrão........................................................................................................................................658 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 2.1: Amostrador-padrão tipo Raymond bipartido..........................................................22 
Figura 2.2: Martelo padronizado para cravação do amostrador................................................23 
Figura 2.3: Conjunto tripé, roldanas, corda e martelo...............................................................29 
Figura 2.4: Sistema dos esforços de uma estaca com carregamento estático............................35 
Figura 2.5: Sistema dos esforços de um amostrador SPT com carregamento estático..............36 
Figura 2.6: Estágios da transferência de energia no SPT em função do tempo..........................37 
Figura 2.7: Evolução de energia potencial, cinética e trabalho durante o evento golpe do 
martelo...................................................................................................................... ................44 
Figura 2.8: Resultado de uma prova de carga dinâmica em estaca.........................................48 
Figura 2.9: Resultado de uma prova de carga dinâmica em amostrador SPT para areia e siltes 
arenosos.....................................................................................................................................48 
Figura 2.10: Resultado de uma prova de carga estática em estaca............................................49 
Figura 2.11: Resultado de uma prova de carga estática em amostrador SPT para areias e siltes 
arenosos.....................................................................................................................................50 
Figura 3.1: Trabalho calculado através de prova de carga estática...........................................53 
Figura 3.1: Calibração da célula de carga.................................................................................56 
Figura 3.3: Macaco Hidráulico.................................................................................................56 
Figura 3.4: Execução do ensaio SPT (Sondagem de simples reconhecimento do solo) ...........57 
Figura 3.5: Montagem do equipamento de ensaio de prova de carga estática em amostrador 
padrão........................................................................................................................................57 
Figura 3.6: Montagem do equipamento de ensaio de prova de carga estática em amostrador 
padrão........................................................................................................................................57 
Figura 3.7: Montagem do sistema de reação sobre o ensaio de prova de carga estática em 
amostrador padrão.....................................................................................................................58 
Figura 3.8: Carga sendo mantida constante durante o ensaio...................................................59 
Figura 3.9: Leitura dos relógios comparadores.........................................................................59 
Figura 4.1: Curva carga-deslocamento provas de carga estática..............................................60 
Figura 4.2: Prova de carga 3 realizada sobre amostrador SPT..................................................64 
 
9 
 
LISTA DE SÍMBOLOS 
 
EPGm: A energia potencial gravitacional existente no martelo. 
EPGh: A energia potencial gravitacional das hastes. 
ΔEPGm: Variação da energia potencial gravitacional do martelo. 
E*: Energia potencial gravitacional teórica (478J). 
F: Força. 
g: Aceleração da gravidade (9,81m/s²). 
hm(t1): Cota do centro do martelo em relação a um ponto de referência fixo. 
hh(t1): Cota do centro da haste em relação a um ponto de referência fixo. 
Mm: Massa do martelo. 
Mh: Massa da haste. 
𝜂∗: Eficiência medida no topo do amostrador. 
ηs: Eficiência calculada através do trabalho do amostrador na cravação do solo. 
Nspt: Número de golpes do martelo para cravação do amostrador em 30cm. 
ρmax: Máxima penetração do amostrador durante o ensaio dinâmico. 
ρp: Penetração permanente do amostrador durante o ensaio dinâmico. 
Δp: Penetração do amostrador no solo devido ao impacto do martelo. 
Rs: Resistencia do sistema amostrador-solo. 
S: Deslocamento correspondente a nega. 
T: Energia cinética total do sistema. 
TA: Energia cinética máxima transmitida ao sistema. 
t1: Tempo incial do período considerado. 
t2: Tempo final do período considerado. 
U: Energia potencial nominal do SPT (478J). 
V: Energia potencial de deformação. 
V: Energia cinética. 
Ve: Energia potencial elástica. 
Veh: Energia potencial elástica retida no solo que envolve o amostrador. 
Ves: Energia potencial elástica retida no conjunto de hastes. 
v: Velocidade, devido a passagem da onda de tensão, também obtida em ensaios práticos. 
W: Trabalho. 
Wnc: Trabalho efetuado por forças não conservativas. 
Wnc: Trabalho efetuado por forças não conservativas. 
10 
 
Wp: Trabalho final gerado pelas forças resistentes não conservativas mobilizada ao longo do 
amostrador durante a sua cravação. 
δ: Variação em um intervalo de tempo (t1-t2). 
 
 
11 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 13 
1.1. OBJETIVOS .............................................................................................................. 14 
1.1.1. OBJETIVO GERAL ........................................................................................... 14 
1.1.2. OBJETIVO ESPECÍFICO ................................................................................... 14 
1.2. JUSTIFICATIVA ...................................................................................................... 14 
1.3. CARACTERIZAÇÃO DO PROBLEMA ................................................................... 15 
1.4. DELIMITAÇÃO DA PESQUISA .............................................................................. 15 
2. REVISÃO BIBLIOGRAFICA ...................................................................................... 16 
2.1. SOLOS ...................................................................................................................... 16 
2.2. HISTÓRICO DO SPT ................................................................................................ 17 
2.3. O ENSAIO SPT NO BRASIL .................................................................................... 18 
2.4. METODOLOGIA DO ENSAIO SPT ......................................................................... 20 
2.5. FATORES QUE AFETAM O SPT ............................................................................. 25 
2.5.1. APRESENTAÇÃO DOS FATORES INTERVENIENTES NO SPT ................... 26 
2.5.2.1. LIMPEZA DO FURO DE SONDAGEM ...................................................... 26 
2.5.2.2. DESEQUILÍBRIO HIDROSTÁTICO........................................................... 27 
2.5.2.3. CONDIÇÕES DO SOLO .............................................................................. 27 
2.5.2.4. USO DE CIRCULAÇÃO D’ÁGUA ............................................................. 28 
2.5.2.5. ALÍVIO DE TENSÕES NO SOLO DEVIDO A PERFURAÇÃO ................. 28 
2.5.2.6. TIPO DO MARTELO ................................................................................... 28 
2.5.2.7. ALTURA DE QUEDA DO MARTELO ....................................................... 30 
2.5.2.8. USO OU SUPRESSÃO DO COXIM DE MADEIRA ................................... 31 
2.5.2.9. EXCENTRICIDADE DO MARTELO .......................................................... 31 
2.5.2.10. TIPO E COMPRIMENTO DAS HASTES .................................................. 32 
2.5.2.11. CONDIÇÕES DE CONSERVAÇÃO DAS HASTES E AMOSTRADOR.. 32 
2.5.2.12. FREQUÊNCIA DOS GOLPES ................................................................... 32 
2.5.2.13. TIPO, IDADE E DIÂMETRO DA CORDA ............................................... 33 
2.5.2.14. FATORES HUMANOS .............................................................................. 33 
2.6. PROVA DE CARGA ESTÁTICA NO SPT ................................................................ 33 
2.7. ENERGIA NO ENSAIO SPT ..................................................................................... 36 
2.7.1. ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL DO SISTEMA ............................ 37 
2.7.2. TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA SPT ............................................................. 41 
2.7.3. PRINCÍPIO DE HAMILTON E A EFICIÊNCIA DO ENSAIO SPT ................... 43 
2.7.3.1. TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA EM ENSAIO DINÂMICO ................... 48 
2.7.3.2. TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA EM ENSAIO ESTÁTICO..................... 49 
3. METODOLOGIA .......................................................................................................... 51 
3.1. PROPOSTA PARA A CARACTERIZAÇÃO DA EFICIÊNCIA DO ENSAIO SPT 
ATRAVÉS DE PROVA DE CARGA ESTÁTICA ............................................................ 51 
3.1.1 SOLO DE CASCAVEL ....................................................................................... 51 
12 
 
3.1.2. RUPTURA NO SISTEMA AMOSTRADOR - SOLO......................................... 52 
3.1.3. CÁLCULO DA EFICIÊNCIA ............................................................................. 53 
3.2. ENSAIOS DE PROVA DE CARGA ESTÁTICA ....................................................... 55 
3.2.1. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS ...................................................................... 55 
3.2.2. PROCEDIMENTOS DO ENSAIO ...................................................................... 56 
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................................. 60 
4.1. ANÁLISE DA EFICIÊNCIA DO ENSAIO SPT ......................................................... 60 
4.2. ANÁLISE DAS CURVAS CARGA-DESLOCAMENTO .......................................... 63 
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ......................................................................................... 66 
6. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ......................................................... 68 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS .............................................................................. 69 
ANEXOS ............................................................................................................................ 71 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
O ensaio de simples reconhecimento do solo, ou também Standart Penetration Test 
(SPT) é utilizado para determinação de parâmetros de resistência in situ do solo para 
dimensionamento de fundações. Por ser um método de grande simplicidade e robustez se tornou 
de uso corrente dentro da engenharia geotécnica e principalmente da engenharia de fundações, 
sendo hoje a ferramenta de investigação do solo mais utilizada no Brasil e no mundo. Esse tipo 
de sondagem normalmente é utilizada quando se deseja conhecer o tipo do solo, espessura de 
suas camadas, a localização do nível de água e os índices de resistência a penetração do solo. 
Sendo o SPT um ensaio utilizado em grande escala, segundo Cavalcante (2002) a 
comunidade científica da área de geotecnia tem mostrado crescentes preocupações em relação 
ao seu desempenho, dessa forma questionando o valor de sua eficiência. Essa preocupação criou 
cenário para publicação de vários trabalhos, que foram realizados para estudos do ensaio e 
medições da energia aplicada no SPT. Entre esses trabalhos tem destaque pelo pioneirismo o 
de Palacios (1977), Schmertmann (1976,1978) e Schmertmann e Palacios (1979) no âmbito 
internacional, e no Brasil os trabalhos de Belincanta (1985), De Mello (1971), Teixeira (1974, 
1977, 1993) e ABEF (1999), sendo Belincanta (1985) o primeiro trabalho realizado no Brasil 
para medições de eficiência do SPT. 
A preocupação relacionada ao desempenho ocorre pelo fato de ser um trabalho 
envolvendo processos e pessoas que não estando de acordo com a metodologia podem 
influenciar no resultado do ensaio. No Brasil a normatização do ensaio de simples 
reconhecimento do solo (SPT) é feita pela NBR 6484/2001, aonde é descrito passo a passo a 
aparelhagem padronizada e a metodologia que deve ser imposta. 
Mesmo com a normatização, devido ao seu corrente uso, algumas alterações variantes 
do respectivo método proposto na norma, são incorporadas aos procedimentos realizados pelas 
empesas no ensaio SPT, constituindo assim a influência que compromete a eficiência do 
resultado. Além dessas mudanças vários outros fatores podem influenciar o resultado, como a 
condição de uso do equipamento, erros na contagem de golpes, atrito entre peças do 
equipamento, entre outros que são citados no tópico de intervenientes do SPT 
(CAVALCANTE, 2002). 
A eficiência de um ensaio SPT é representada pela quantidade da energia imposta no 
sistema que seja realmente utilizada na cravação do amostrador, sendo a transferência dessa 
energia caracterizada pelo impacto do martelo sobre a composição cabeça-de-bater-hastes-
amostrador. O cálculo da eficiência é de grande importância, uma vez que, os valores do índice 
14 
 
de resistência do solo (Nspt) obtidos no ensaio, podem ser diferentes para diferentes eficiências, 
por ser diretamente dependente da quantidade de energia transmitida ao sistema. (NEVES, 
2004). 
Mediante a isso o respectivo trabalho propõe calcular a eficiência em ensaios SPT 
através da prova de carga estática. 
 
1.1. OBJETIVOS 
 
1.1.1. OBJETIVO GERAL 
 
 Este trabalho tem como objetivo geral, realizar o cálculo da eficiência de um Ensaio de 
Simples Reconhecimento do Solo SPT, através da metodologia da prova de carga estática. 
 
1.1.2. OBJETIVO ESPECÍFICO 
 
a) Realizar um ensaio de simples reconhecimento do solo; 
b) Executar prova de carga estática sobre o conjunto cabeça-de-bater-hastes-amostrador, para 
obter a curva carga-deslocamento; 
c) Calcular a energia transmitida através da curva carga-deslocamento; 
d) Calcular a eficiência do ensaio a partir da energia obtida. 
 
1.2. JUSTIFICATIVA 
 
Na construção civil, as edificações são compostas pela infraestrutura (fundações) e 
pela superestrutura (parte da construção acima do solo). Dessa forma a fundação constitui o 
elemento base de um edificação, sendo ela responsável pela transmissão dos esforços da 
superestrutura e do meio para o solo. 
Para realização do dimensionamento de fundações, é necessário ter o conhecimento 
das características de engenharia de um solo, dessa forma é preciso realizar uma investigação 
geotécnica. A Sondagem de Simples Reconhecimento Standard Penetration Test (SPT) é o 
ensaio de investigação mais utilizado no Brasil e no mundo nos tempos atuais. 
Através do ensaio SPT é possível determinar basicamente o tipo do solo, espessura de 
suas camadas, a localização do nível de água e os valores de resistência a penetração do solo. 
15 
 
A partir da determinação do índice de resistência do solo é que é feito o dimensionamento das 
fundações. 
A eficiência do ensaio é caracterizada pela quantidade de energia que chega até o 
amostrador durante a realização do ensaio, e é diretamente ligada ao resultado do índice de 
resistência do solo. Deste forma a influência da eficiência é muito grande, uma vez que ensaios 
com muita eficiência, ou seja, aqueles em que a quantidade de energia que chega ao amostradoré muito alta, acaba por resultar em índices de resistência abaixo dos reais, conduzindo ao 
superdimensionamento de uma fundação e de forma dispendiosa, da mesma forma que 
eficiências muito baixas resultam em índices de resistência muito maiores do que os reais, 
resultando em fundações inseguras. Sendo assim conclui-se que o conhecimento da eficiência 
é essencial para soluções de fundações tecnicamente mais seguras e economicamente mais 
viáveis. 
 
1.3. CARACTERIZAÇÃO DO PROBLEMA 
 
 Realizado o ensaio de prova de carga estática, qual o valor obtido da eficiência do ensaio 
SPT? 
 
1.4. DELIMITAÇÃO DA PESQUISA 
 
 O referido trabalho pretende realizar três ensaios de simples reconhecimento do solo 
(SPT), a partir do qual será feito uma prova de carga estática sobre o amostrador padrão para 
obter a correspondente curva carga-deslocamento de cada ensaio. Através da curva será obtido 
o trabalho exercido para a cravação do amostrador no solo e será feita uma média de eficiência 
para ensaios de pratica local. As provas de carga serão realizadas em profundidades entre 6,5 e 
8 metros, por se tratar de uma camada aonde o solo tem comportamento colapsível menor 
devido aos níveis de pressão (TEIXEIRA et al, 2003). Estes ensaios serão conduzidos no campo 
Experimental de Geotecnia da Faculdade Assis Gurgacz (FAG), Cascavel – Paraná. 
 
 
16 
 
2. REVISÃO BIBLIOGRAFICA 
 
 Para engenharia geotécnica e de fundações, responsável pela ligação da superestrutura 
das obras com a sua fundação, o conhecimento adequado do solo é essencial para a elaboração 
dos projetos, caracterizando soluções tecnicamente mais seguras e economicamente mais 
viáveis. Para obtenção desse conhecimento é necessário realizar um programa de investigação 
para avaliar as propriedades de engenharia do solo. 
 Nos dias atuais, o ensaio de simples reconhecimento do solo (SPT) é a ferramenta de 
investigação mais utilizada no brasil e no mundo por sua simplicidade e eficiência. 
 
2.1. SOLOS 
 
Grande parte dos trabalhos realizados na engenharia, principalmente na engenharia 
geotécnica envolvem movimentações de terra, e devido as suas formas de aplicação a 
engenharia deve prever a confiabilidade e segurança do comportamento desses solos. A 
determinação do tipo do solos pode ser dificultosa, e dessa maneira faz necessário a utilização 
de ensaios de investigação geotécnica, como a sondagem de simples reconhecimento SPT, que 
além de medir os índices de resistências proporcionam amostras do solo para análise em 
laboratórios. 
A classificação dos solos é feita pela mecânica dos solos de acordo com suas 
propriedades e características, sendo divididos em: Rochas, solos arenosos, solos siltosos e 
solos argilosos. Para tanto essa classificação pode ter algumas variabilidades, ou seja, muitas 
vezes são encontrados solos que não se enquadram em apenas um dos tipos. 
a) Rochas; 
b) Solos arenosos: Solos em que o material predominante é a areia, sendo composto de grãos 
grossos, médios e finos, de forma que são visíveis a olho nu. A principal característica desse 
solo é a falta de coesão, ou seja, seus grãos são facilmente separáveis um dos outros, são 
porosos o que também confere a esses solos grande permeabilidade; 
c) Solos argilosos: O material desse solo é caracterizado por grãos lamelares microscópicos, 
de cores vivas e boa impermeabilidade. Como principais características possui alta 
plasticidade e grande capacidade de aglutinação; 
d) Solos siltosos: Constituído de grãos microscópicos como a argila, mais não possui uma 
coesão e plasticidade muito apreciável. Por possuir partículas muito pequenas e leves, é 
facilmente erodível. 
17 
 
2.2. HISTÓRICO DO SPT 
 
 O ensaio SPT, teve uma evolução muito grande nos últimos tempos, fato que, associada 
a sua simplicidade e eficiência, aliada ao seu baixo custo, garantiu a sua utilização de forma 
muito acentuada ao longo do tempo. 
 A história do SPT pode ser dividida em quatro fases, sendo a primeira do período de 
1902 até 1920. A segunda iniciando em 1927 ao final da década de 1940, com a publicação do 
livro de Terzaghi & PEeck (1948). Após esse período inicia-se a terceira fase, que se estende 
até 1970 e é marcada pelas primeiras tentativas de normalização do ensaio. A partir de 1977, a 
última fase, foi onde começaram a surgir dúvidas a respeito da eficiência da energia transmitida 
as hastes e ao amostrador. 
 Por volta de 1902, foi feito o primeiro relato do ensaio SPT, onde teve início a obtenção 
de amostras através de cravação dinâmica, introduzido pelo engenheiro Charles R. Gow 
(FLETCHER, 1965 apud CAVALCANTE, 2002). Com esse sistema, baseado na cravação de 
um amostrador de 25,4mm de diâmetro, com aproximadamente 450mm de comprimento, 
cravado sob o efeito da queda livre de um martelo pesando 0,49N, possibilitou a retirada de 
amostras chamadas “Dry Sample”, que sendo de melhor qualidade descreviam melhor o tipo 
do solo e suas propriedades do que as que eram obtidas anteriormente dos detritos resultantes 
da perfuração dos poços de sondagem com circulação de água. Inicia-se desta forma a primeira 
fase do SPT (CAVALCANTE, 2002). 
 Em 1927, deu-se início a segunda fase do SPT, quando a Raymond Concrete Pile e a 
The Gow Company, a partir de trabalhos de Fletcher e Harry A. Mohr, desenvolvem um 
amostrador constituído de três partes (cabeça, corpo principal bipartido e sapata biselada). Isso 
trouxe grande avanço, pois com o amostrador bipartido as amostras podiam ser inteiramente 
visualizadas e coletadas de modo a manter preservada boa parte do estado natural do solo. 
 Início dos anos de 1930 foi marcado por tentativas não oficiais de normatização do 
processo de cravação do amostrador, tendo como referencias especificações feitas pro Fletcher 
e Mohr, caracterizando ao processo a condição de ensaio. As especificações eram que o 
diâmetro externo do amostrador fosse igual a 50,8mm, sua cravação deveria ser feita com peso 
de 0,62N em queda de uma altura de 762mm e a resistência a penetração definida pelo número 
de golpes suficientes para cravar o amostrador 304,8mm no solo (FLETCHER, 1965 apud 
CAVALCANTE, 2002). 
 O lançamento do livro “Soil Mechanics in Engineering Practice” em 1948 por Terzaghi 
& Peck, foi fato marcante na história SPT, visto que trouxe as primeiras correlações entre 
18 
 
índices de resistência a penetração do ensaio com propriedades do solo e além disso fez 
recomendações importantes tanto ao uso do equipamento quanto ao procedimento de ensaio. 
As recomendações serviram quase em sua totalidade para elaboração de normas para o ensaio, 
o que contribuiu impulsionando o uso deste e caracterizando o Standart Penetration Test (SPT). 
 O início da terceira fase se dá na década dos anos 50, quando ocorrem as primeiras 
tentativas oficiais de normalização do ensaio. James D. Parson foi o primeiro a propor uma 
padronização, na qual sugeriu o registro do número de golpes para cada um dos três trechos de 
152mm, sendo a resistência a penetração caracterizada pela menor soma de dois dos três 
intervalos do ensaio (FLETCHER, 1965 apud CAVALCANTE, 2002). A partir da proposta de 
PARSON, surge a primeira edição da norma da ASTM (American Society For Testing and 
Materials), chamada “Tentative Method For Penetration Test and Split-Barrel Sampling Of 
Soils”. Após um período essa norma veio a ser revisada e aprovada com algumas modificações, 
uma delas que seria a definição que a resistência a penetração seria a soma da quantidade de 
golpes necessários para cravação do amostrador no segundo e terceiro intervalo de 152mm, 
sendo primeiro considerado para acomodação do amostrador no furo de sondagem. 
 Passadaessa fase de adaptação dos padrões normatizados do SPT, e com o acentuado 
aumento na sua utilização, originou uma última fase, onde surgiu a dúvida se o ensaio era 
realmente confiável em relação a eficiência da energia aplicada nos ensaios. Essa fase é 
marcada pelos trabalhos de Palacios (1977), Schmertman (1976, 1978 e 1979) e Schmertman 
& Palacios (1979) seguidos por Kovacs (1979, 1980 e 1994), Kovacs & Salomone (1982 e 
1984) e Kovacs et. al. (1977 e 19778) (CAVALCANTE, 2002). 
 
2.3. O ENSAIO SPT NO BRASIL 
 
 O ensaio de simples reconhecimento do solo (SPT) no Brasil teve seu início marcado 
pela criação da “Seção de Estruturas e Fundações” no IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas) 
durante a década de 30, especificamente em 1935. Um ano após isso, Odair Grillo, engenheiro 
e então funcionário do IPT, viajou para os Estados Unidos, onde tinha como destino a 
Universidade de Harvard para uma visita de estudos. Durante sua estadia teve oportunidade de 
participar de cursos e se aprofundar em conhecimentos sobre mecânica dos solos. Com a sua 
volta, em 1938, o engenheiro Odair Grillo incentivou a criação da Seção de Solos e Fundações, 
no IPT (VARGAS, 1989 apud CAVALCANTE, 2002). 
 Na época da volta do Eng. Grillo, os trabalhos de sondagem realizados tinham como 
dados de características do solo apenas o exame táctil-visual, sendo este não adequado para 
19 
 
caracterização da resistência do solo. A partir então de 1943, teve início experiências com 
medidas de penetração, que em 1944 passaram a ser realizados de forma sistemática utilizando 
um amostrador padrão e um tubo de revestimento com diâmetro de 51mm. A ideia para o 
amostrador era que esse tivesse o maior diâmetro interno possível, o que caracterizaria uma 
amostra do solo maior, porém o diâmetro interno sendo muito grande ocasionaria uma parede 
de tubo muito fina prejudicando a resistência do amostrador que vinha a ser danificado muito 
rapidamente. Sendo assim foi confeccionado um amostrador a partir de um tubo que era 
utilizado na época (Segunda Guerra Mundial) em caldeiras de alta pressão, este tubo possuía 
diâmetro externo de 46mm e interno de 38mm e foi denominado amostrador tipo IPT. 
 O sistema de sondagem utilizado pelo IPT possuía hastes com aproximadamente 
3,2kg/m, utilizava cabeça de bater sem massa especificada, martelo cilíndrico vazado e 
acionado manualmente a partir de uma roldana fixa e corda de sisal, tinha frequência média de 
15 golpes por minuto e perfuração a trado até o nível da água e abaixo deste com circulação de 
água. A resistência a penetração correspondia à quantidade de golpes necessários para cravação 
do amostrador por 30 cm no solo, após seu assentamento obtido pelo peso do conjunto hastes-
amostrador-cabeça-de-bater, sob a queda de um martelo de 0,59kN a uma altura de 75cm 
(BELINCANTA, 1998 apud ODEBRECHT, 2003). 
 Com a criação no Brasil da primeira empresa de sondagens, a Geotécnica S.A. em 1944 
por Odair Grillo, Otelo Machado e Raimundo D’Araujo Costa, houve um avanço mais intenso 
dos ensaios SPT. A Geotécnica passou a utilizar para os ensaios um amostrador denominado 
amostrador Mohr-Geotécnica, que foi trazido dos Estados Unidos pelo engenheiro H. A. 
MOHR, onde era usado também pela Raymond Concrete Pile Company, esse amostrador 
possuía 41,2mm de diâmetro externo e 25mm de diâmetro interno. Esse amostrador foi tido 
como opção de uso pois possuía paredes mais espessas que o usado pelo IPT, portanto era muito 
mais durável (ODEBRECHT, 2003). 
 Em 1947, a Geotécnica S. A. passou a utilizar também um outro modelo de amostrador, 
o qual possuía um revestimento de 63,5 mm e o restante da aparelhagem era a mesma utilizada 
no Mohr-Geotécnica. Nesse ensaio também o IRP (Indice de Resistencia à Penetração), passou 
a ser o número de golpes de um martelo de 0,64 kN em queda livre de uma altura de 75 cm, 
necessários para cravar o amostrador 30 cm finais de um total de 45 cm (CAVALCANTE, 
2002). 
 Até meados da década de 70, vários procedimentos de sondagem já haviam sido 
utilizados em busca da opção que melhor atenderia a realidade brasileira, não havendo ainda 
um padronização de aparelhagem nem procedimento, o que gerava muitas críticas em relação 
20 
 
ao SPT no Brasil. De acordo com Teixeira, (1997 apud ODEBRECHT, 2003), durante a década 
de 70 as sondagens eram realizadas de forma artesanal, onde eram aplicadas metodologias e 
aparelhagens distintas para os diversos ensaios realizados, o que causava uma dificuldade para 
avaliação dos resultados obtidos. A partir destes fatores, em 1974, a comunidade geotécnica, 
mais especificamente o engenheiro Alberto Henrique Teixeira levou ao 5º Congresso Brasileiro 
de Mecânica dos Solos uma proposta da norma “Método de Execução de Sondagens de Simples 
Reconhecimento dos Solos”. Esta proposta veio a ser muito discutida por técnicos e 
pesquisadores, e em 1977 foi enviada a ABNT para posterior aprovação, se tornando em 1979 
a primeira normalização brasileira de sondagem SPT, a MB 1211 com denominação de 
“Execução de Sondagem de Simples Reconhecimento dos Solos”. A MB1211 veio a ser 
posteriormente denominada NBR 6484/80. 
 Chama-se a atenção que muito países como: Venezuela, Itália, México, entre outros, 
utilizam para padronização dos procedimentos a norma ASTM D1586-67, dos Estados Unidos. 
Já o Brasil, Austrália, Canada, entre outros, possuem normalização própria, contudo existe uma 
concordância mundial aonde é frisada a necessidade de seguir a referência internacional 
“Reference Test Procedure”. 
 A norma Brasileira NBR 6484/80, foi revisada em 2001, ano em que houveram algumas 
mudanças, onde foi incorporada a esta norma a NBR 7250/82 (Identificação e descrição de 
amostras de solos obtidas em sondagens de simples reconhecimento dos solos), constituindo a 
norma vigente do país, a NBR 6484/2001 intitulada “Solo - Sondagens de Simples 
Reconhecimento com SPT – Método de ensaio” (ODEBRECHT, 2003). 
 
2.4. METODOLOGIA DO ENSAIO SPT 
 
O ensaio de simples reconhecimento do solo (SPT) é uma ferramenta de investigação 
cujo objetivo é a exploração e reconhecimento do subsolo. No Brasil a NBR 6484/2001 é 
responsável pela normatização dos equipamentos e procedimentos deste ensaio. A aparelhagem 
necessária para a execução do ensaio é composta por: (NBR 6484/2001): 
a) Torre com roldana: composto por quatro tubos de aço com 5 m de comprimento cada, pode 
ter opcionalmente guincho motorizado ou sarrilho, para facilitar o manuseio das hastes ou 
tubos de revestimento. A roldana deve estar sempre lubrificada para reduzir atrito; 
b) Tubos de revestimento: compostos por tubos de aço (Dext = 76,1 mm ± 5 mm e Dint = 68,8 
mm ± 5 mm), com comprimento de 1 m ou 2 m e emendas feitas com luvas; 
21 
 
c) Composição de perfuração ou cravação: formada por uma composição de hastes de aço 
(Dext = 33,4 mm ± 2,5 mm e Dint = 24,3 mm ± 2,5 mm) e peso de 32N/m, com comprimento 
de 1 m ou 2 m. Estas hastes devem ser acopladas por roscas ou luvas bem atarraxadas 
formando segmento de 1 m ou 2 m; 
d) Trado-concha ou cavadeira: deve ter diâmetro (100 mm ± 10 mm); 
e) Trado helicoidal: deve possuir diâmetro mínimo de 56 mm e ainda ser inferior ao diâmetro 
do tubo de revestimento entre 5 mm e 7 mm, facilitando seu trabalho por dentro deste; 
f) Trépano de lavagem: constitui-se por uma peça de aço e ponta biselada, com duas saídas 
laterais para água. Sua lamina deve apresentar uma largura de forma que exista uma folga 
de 3 mm a 5 mm em relação ao diâmetro interno do tubo de revestimento. As saídas de água 
devem estar a no mínimo 200 mm e no máximo 300 mm da cabeça biselada; 
g) Amostrador-padrão: composto por cabeça, corpo e sapata ou bico. A cabeçadeve ser 
formada por dois orifícios laterais para saída de água e ar e deve conter uma válvula interna 
constituída por uma esfera de aço. O corpo deve ser perfeitamente retilíneo, sem nenhum 
deformação, podendo ou não ser bipartido. A sapata ou bico deve ser constituída de aço 
temperado e estar isentas de defeitos e deformações. As dimensões do amostrador e suas 
partes são padronizadas (Figura 2.1); 
22 
 
 
Figura 2.1 – Amostrador-padrão tipo Raymond bipartido. 
Fonte: CAVALCANTE, 2002; ABNT 2001. 
 
h) Cabeças de bateria: é a parte do amostrador que irá receber o impacto do martelo, devendo 
ser constituído por um tarugo de aço de 83 mm ± 5 mm de diâmetro, 90 mm ± 5 mm de 
altura e massa nominal entre 3,5 kg e 4,5 kg; 
i) Martelo padronizado para cravação do amostrador: constitui-se de uma massa de ferro com 
um total de 65 kg, possuindo formato prismático ou cilíndrico, tendo em sua parte inferior 
um coxim de madeira dura, conforme dimensões (Figura 2.2); 
23 
 
 
Figura 2.2 - Martelo padronizado para cravação do amostrador. 
Fonte: NBR 6484/2001. 
 
j) Baldinho para esgotar o furo; 
k) Medidor de nível de água; 
l) Metro de balcão; 
m) Recipientes para amostras; 
n) Bomba da água centrifuga motorizada; 
o) Caixa de água ou tambor com divisória interna para decantação; e 
p) Ferramentas gerais necessárias à operação da aparelhagem. 
24 
 
O procedimento da sondagem SPT é feito em várias etapas distintas, sendo o primeiro 
passo a locação dos furos e quantidades, devendo esta marcação ser feita com piquete de 
madeira ou outro material e ter a identificação do furo. 
Após definidos os pontos para os ensaios inicia-se o processo de furação, que consiste 
na abertura do furo no qual será inserido o amostrador para ensaio. A sondagem é iniciada com 
o trado-concha até atingir a profundidade de 1 m, para as camadas subsequentes é empregado 
o trado helicoidal e para profundidades abaixo do nível d’água é utilizado o trepano com 
circulação de água. Durante as operações de perfuração, caso a parede do fuste se mostre 
instável, é obrigatória a descida do tubo de revestimento até onde se fizer necessário sendo que 
o tubo deve ficar a uma distância de no mínimo 50 cm do fundo do furo. 
O ensaio de penetração é a próxima etapa, aonde será determinado o índice de 
resistência (Nspt) e feita a coleta de amostras para análise, as quais devem ser colhidas por meio 
do amostrador-padrão a cada metro a partir de 1 m de profundidade. O amostrador deve ser 
conectado a composição de cravação e colocado no furo até apoiar suavemente no fundo, após 
esse posicionamento é colocado a cabeça de bater e utilizando como referência o tubo de 
revestimento marca-se com um giz nas hastes três segmentos de 15 cm totalizando um trecho 
de 45 cm. Em seguido inicia-se o processo de cravação do amostrador-padrão até completar os 
45cm de penetração por meio de impactos sucessivos do martelo caindo livremente a uma altura 
de 75cm, registrando separadamente a quantidade de golpes necessárias para cravação de cada 
segmente de 15 cm. O índice de resistência (Nspt) é o resultado da soma da quantidade de 
golpes para cravação dos últimos 30 cm. 
A cravação do amostrador somente é interrompida antes dos 45cm de penetração caso 
ocorra algumas das seguintes situações: 
a) Em qualquer trecho de 15cm o número de golpes ultrapassar 30; 
b) Um total de 50 golpes ter sido aplicado durante toda cravação; 
c) Não se observar avanço do amostrador durante 5 golpes sucessivos. 
 
Após a retirada do amostrador do solo é aberto o corpo deste e feita a coleta das 
amostras para exame tático visual e depois devem ser imediatamente acondicionadas em 
recipientes próprios para posterior analise em laboratório. Através da amostragem é 
determinada a espessura e constituição do solo ao longo do perfil do terreno. As camadas de 
solo devem ser classificadas no mínimo quanto a granulometria, plasticidade, cor e origem. 
Durante o ensaio deve ser feito um relatório de campo, no qual será registrado os dados 
da empresa e do local do trabalho, metodologia de perfuração empregada, relação das amostras 
25 
 
e suas descrições, índices de resistência e todas informações que serão necessárias para geração 
de um relatório definitivo. 
Para realização de ensaios com alguma mudança de procedimento ou equipamento 
imposto pela norma NBR 6484/2001 (exemplo: o tipo de haste e martelo, não uso de coxim de 
madeira, uso de cabo de aço, sistema mecanizado para acionamento do martelo, etc) que afetam 
a energia incidente no ensaio só deve ser aceita se acompanhada da correlação obtida pela 
medida da eficiência da energia incidente. 
 
2.5. FATORES QUE AFETAM O SPT 
 
 O ensaio SPT como qualquer outro tipo de ensaio tem seus resultados influenciados por 
diversos fatores, podendo estes serem classificados como de natureza humana, de equipamento 
e procedimento. Segundo Belincanta e Branco (2002) dentro dessas três classificações os 
fatores podem ser agrupados em: 
a) Fatores que interferem no solo, alterando suas condições naturais no momento da cravação 
do amostrador. Normalmente esses fatores são associados a perfuração e relacionados à 
limpeza, estabilidade do furo e perturbações no solo; 
b) Fatores que interferem na energia transmitida às hastes pelo golpe do martelo; 
c) Fatores referentes a normalização e padronização dos processos e equipamentos utilizados, 
que havendo desvio desse pode gerar uma descaracterização do ensaio. 
 
 A eficiência do SPT é diretamente relacionado na energia dinâmica transferida ao 
conjunto hastes-amostrador-cabeça-de-bater. Durante o ensaio, a transferência de energia pode 
ser alterada, fato que indicará um ensaio mais eficiente ou menos eficiente. 
 É muito comum quando se pensa na eficiência da sondagem que caracterizem como 
ideal os ensaios que tenham eficiência alta ou aproximadas de 100%, mas é importante citar 
que tanto ensaios pouco ou muito eficientes podem ocasionar erros quando utilizados para 
dimensionamento de fundações. 
 Ensaios com pouca eficiência são assim caracterizados quando a quantidade de energia 
que chega ao amostrador é muito pequena, apresentando resultados com Nspt acima dos reais, 
o que conduz ao cálculo de fundações menos seguras. Isso acontece pelo fato de ser necessário 
mais golpes que o ideal para a penetração dos últimos 30 cm do amostrador no solo. 
 Ensaios com muita eficiência são aqueles em que a quantidade de energia que chega ao 
amostrador é muito alta, fazendo com que sejam necessária menos golpes para penetração dos 
26 
 
últimos 30 cm do amostrador no solo. Dessa forma a alta eficiência apresenta resultados com 
Nspt abaixo dos reias, conduzindo a uma fundação super dimensionada e dispendiosa (NEVES, 
2004). 
 Uma eficiência ideal deve ser de acordo com a média das eficiências de ensaios de 
determinados locais, no qual os métodos foram correlacionados com os resultados dos testes. 
De acordo com Décourt (1989) a Tabela 2.1 representa a eficiência obtida em alguns países, 
sendo que no Brasil a eficiência média obtida está em torno de 72%. 
 
Tabela 2.1 – Fatores de correção referentes a eficiência de energia. 
País 
Martelo 
Eficiência (%) 
Tipo Forma de Soltar 
Argentina Donut Cathead 45 
Brasil Pin Weight Manual 72 
China Donut Free-Fall 60 
Colômbia Donut Cathead 50 
Japão Donut Cathead 50 
Paraguai Pin Weight Manual 71 
Inglaterra 
Donut Free-Fall 60 
Donut Cathead 50 
EUA 
Donut Cathead 45 
Safety Cathead 60 
Safety Free-Fall 85 
Venezuela Donut Cathead 43 
 
Fonte: NEVES, 2004 apud DÉCOURT, 1989. 
 
2.5.1. APRESENTAÇÃO DOS FATORES INTERVENIENTES NO SPTOs principais fatores que causam alterações no valor da eficiência do SPT serão 
relacionados e explicados a seguir, segundo trabalhos de Belincanta (1985), Belincanta e 
Branco (2002) e Cavalcante (2002), de forma a deixar claro qual a sua influência. 
 
2.5.2.1. LIMPEZA DO FURO DE SONDAGEM 
 
A perfuração é uma etapa da sondagem que deve ser feita com as ferramentas e métodos 
adequados, pois quando não adequados afetam o solo ou podem ainda deixar resíduos da 
perfuração comprometendo o ensaio. Os resíduos causam a obstrução do amostrador 
27 
 
dificultando a cravação do mesmo e consequentemente aumentando o número necessário de 
golpes. A bomba utilizada para limpeza também deve ser muito bem dimensionada, pois muitas 
vezes o que acontece é a bomba ser insuficiente para levar todos resíduos sólidos para 
superfície. 
Uma situação que pode ser considerada, é quando há uma excessiva limpeza do furo, o 
que pode ocasionar perturbações no solo das paredes e fundo do furo, causando um alivio de 
pressão e consequentemente reduzindo a resistência a cravação. 
 
2.5.2.2. DESEQUILÍBRIO HIDROSTÁTICO 
 
Para efetuar ensaios abaixo do nível do lençol freático é necessário realizar a 
manutenção da carga hidráulica no furo, mantendo está sempre igual ou superior à natural do 
terreno, não contribuindo assim para o desbalanceamento hidrostático desfavorável à 
estabilidade do solo. Em muitos casos é recomendado o uso de lama de estabilização, que tem 
como desvantagem o comprometimento da observação do nível do lençol freático. 
Quando esses cuidados não são realizados, durante a perfuração a água oriunda do lençol 
freático flui para o interior do furo, causando um enfraquecimento do solo nessa cota de ensaio, 
diminuindo consequentemente a resistência a penetração do solo. 
O artesianismo é uma colocação específica que causa um desequilíbrio hidrostático, e 
que em muitos casos pode ser recomposto pelo uso da lama de estabilização. 
 
2.5.2.3. CONDIÇÕES DO SOLO 
 
A própria natureza do solo pode ser um fator de grande influência no índice de 
resistência à penetração deste. O valor do Nspt por ser conduzido a erros quando houver, por 
exemplo, a presença de pedregulhos e seixos, sendo desta forma os processos de perfuração 
considerados não suficientes e adequados a camadas onde houver esses tipos de materiais. 
A compacidade relativa do solo, do grau de compactação e do diâmetro do grão de areia, 
tem influência direta sobre o número de golpes no SPT. O valor do índice de resistência será 
maior quanto mais densa for uma areia, e tendo um padrão de densidade ao longo do ensaio o 
valor do índice é crescente devido ao aumento da pressão vertical existente. 
 
 
 
28 
 
2.5.2.4. USO DE CIRCULAÇÃO D’ÁGUA 
 
O uso de perfuração com circulação d’água acima do lençol freático, não é recomendado 
pela NBR 6484/2001, pois pode induzir a resultados erráticos, uma vez que causam uma 
degradação e destruição da estrutura natural do solo. 
 
2.5.2.5. ALÍVIO DE TENSÕES NO SOLO DEVIDO A PERFURAÇÃO 
 
O alívio de tensões no solo é diretamente ligado às dimensões do furo de perfuração, 
principalmente com a profundidade e o diâmetro do furo, causando fortes alívios das tensões 
verticais e também consideráveis alívios das tensões horizontais. 
O diâmetro do furo é proporcional ao alivio de tensões na cota do ensaio, sendo que 
quanto mais largo for o furo maior será o alívio de tensões, refletindo na redução do valor de 
Nspt. Efeito este que pode ser desprezível quando em solos coesivos, porém em areais a 
resistência terá grande redução pois a resistência a penetração nestes solos dependem 
essencialmente da tensão de confinamento. 
Sendo o valor da resistência a penetração sensível a pressão vertical e horizontal, o 
aumento das tensões octaédricas causam um aumento no valor do Nspt, fato que leva a 
preocupações em relação a leitura dos resultados de sondagens realizadas antes de uma 
escavação. 
 
2.5.2.6. TIPO DO MARTELO 
 
 Existem diversos tipos de martelos que são usados nos ensaios SPT, sendo que cada tipo 
é dotado de características que podem influenciar tanto para o aumento ou diminuição das 
perdas de energia no ensaio. Sendo o SPT um ensaio muito difundido no mundo, essa 
diversidade de aparelhagem é oriunda da normatização do ensaio em diferentes países. 
 Os martelos podem ser basicamente classificados quanto ao tipo do equipamento ao 
qual ele é submetido, podendo ser com uso de roldana fixa e roldana móvel, em queda-livre e 
automáticos. 
 No Brasil, a NBR 6484/2001 recomenda dois tipos de martelos, o martelo do tipo pino-
guia e o do tipo vazado (cilíndrico ou prismático), que são comumente operados manualmente, 
utilizando corda de sisal em roldana fixa (Figura 2.3). No entanto, quando comparados os 
respectivos desempenhos nota-se resultados diferenciados. Segundo trabalho realizado no 
29 
 
campus da UEM, o martelo do tipo pino guia é cerca de 12% mais eficiência na transferência 
de energia do que o martelo cilíndrico vazado. 
 
Figura 2.3 – Conjunto tripé, roldanas, corda e martelo. 
Fonte: Autor. 
 
 Os martelos podem ainda ser dotados de uma roldana móvel, além da fixa já existente 
no sistema, dessa forma permitindo que a operação seja realizada por apenas um operador. De 
acordo com os experimentos realizados na UEM, foi constatado que a utilização do sistema 
com uso da roldana móvel, quando comparado ao sistema tradicional, se mostra menos 
eficiente. 
 A utilização dos martelos de queda-livre (Trip Monkey), teve início no exterior durante 
a década de setenta e passou a ter um uso mais difuso a partir de 1990. Este método foi criado 
para que o martelo tivesse uma queda livre sem dependência do sistema, para que não houvesse 
perdas de energia, mas ainda há fatores que influenciam na sua eficácia. Os martelos de queda-
30 
 
livre possuem um sistema de acionamento por gatilho, que pode ser manual ou automático. É 
necessário evidenciar que um dos principais benefícios do sistema de queda-livre é 
proporcionar mais acurácia da altura da queda. 
 
2.5.2.7. ALTURA DE QUEDA DO MARTELO 
 
O sistema de martelo mais amplamente utilizado no Brasil é de acionamento manual, 
sendo comum durante a execução do ensaio erros na altura de queda do martelo. Essa falta de 
controle pode ser ocasionado tanto pela aparelhagem quanto pelo manuseio desta, e o efeito 
deste desvio na altura da queda tem relação direta com o valor do índice de penetração Nspt. 
É muito comum que uma equipe de operadores, no início da jornada de trabalho 
possuam maior disposição, dessa forma na realização do ensaio levantem o martelo mais do 
que o necessário e também é natural que no final desta jornada de trabalho, devido ao cansaço 
físico, ocorre o contrário. Na Tabela 2.2 é apresentada o desempenho de três operadores em três 
ensaios. Quando o martelo é levantado a uma altura maior que a necessária (75 cm), este adquire 
maior velocidade em sua queda, e consequentemente tem uma maior transferência de energia 
para o conjunto de hastes, reduzindo o número Nspt. O contrário ocorre, quando na sua queda 
o martelo possui altura menor que a necessária, necessitando maior quantidade de golpes para 
cravação do conjunto. 
A partir do momento em que começou a ser usado o sistema de manuseio do martelo 
com corda e tambor de rotação (Cathead), qualquer martelo que necessitava de uma marca na 
haste para controle de altura, passou a ter uma altura de queda maior do que a predeterminada. 
De acordo com De Mello (1971), um erro na altura da queda de aproximadamente 7,5 
cm, pode acarretar no valor da energia total transmitida erros de ± 10 % (De MELLO, 1971apud CAVALCANTE, 2002). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
31 
 
Tabela 2.2 – Altura de queda média e desempenho de 3 operadores. 
DISCRIMINAÇÃO 
OPERADOR 
INEXPERIENTE 
EXPERIENTE Nº 
1 
EXPERIENTE Nº 
2 
Nº de golpes aplicados 29 23 58 
Altura de queda média 
(cm) 
76,02 77,87 76,70 
Desvio padrão (cm) 2 2,69 1,78 
Faixa de variação (cm) 73,02 – 83,82 71,12 – 82,55 73,02 – 80,64 
Frequencia de golpes 
(golpe / min.) 
29 29 42 
 
Fonte: Adaptado de KOVACS et al, 1997 apud BELINCANTA, 1985 
 
2.5.2.8. USO OU SUPRESSÃO DO COXIM DE MADEIRA 
 
A NBR 6484/2001 recomenda a utilização de um coxim de madeira dura encaixado na 
parte inferior do martelo, que tem como finalidade melhorar as condições de contato do martelo 
com a cabeço de bater, evitando o choque do aço com aço que ocasiona vibrações no sistema. 
A partir de dados obtido na UEM, o uso ou não do coxim de madeira tem uma influência 
de aproximadamente 2 % somente sobre os valores do Nspt. 
 
2.5.2.9. EXCENTRICIDADE DO MARTELO 
 
O martelo utilizado para o ensaio, possui uma guia para o momento da queda, desta 
forma quando a guia fica mal posicionada, criando uma excentricidade em relação as hastes, 
conduz no momento da queda um maior atrito, diminuindo a velocidade de impacto na cabeça 
de bater. Esse mal contato do martelo com a cabeça de bater contribui para uma perda da energia 
transferida para as hastes, resultando em uma maior quantidade de golpes no SPT. 
 
 
 
 
 
32 
 
2.5.2.10. TIPO E COMPRIMENTO DAS HASTES 
 
 O conjunto de hastes é de grande influência na caracterização da eficiência do ensaio, 
tanto pelo seu comprimento, tipo e até sua montagem. As hastes se forem mal encaixadas 
podem sofrer grandes perdas de carga de energia durante o ensaio. 
 O comprimento das hastes, bem como sua rigidez já vem a tempos sendo questionado, 
devido a suas influencias no ensaio. Um aumento no comprimento do conjunto de hastes pode 
ocasionar um aumento da força de cravação, que será relativo ao comprimento total, uma vez 
que quanto mais comprido maior é seu peso. Outro efeito que pode ser ocasionado por esse 
fator é a flambagem ao longo das hastes, criando um atrito lateral com as paredes do furo e 
desta forma alterando os resultados do ensaio. Sendo assim um conjunto de hastes com 
comprimento de até 42 m tem a perda de energia pela oscilação lateral desprezada, porém com 
60 m já não há mais confiabilidade nos resultados do ensaio. 
 O tipo de hastes também é fator fundamental e de grande influência nos ensaios, sendo 
que a resistência a penetração é basicamente aumentada com o aumento do peso, do 
comprimento e também da área da seção transversal das hastes. 
 
2.5.2.11. CONDIÇÕES DE CONSERVAÇÃO DAS HASTES E AMOSTRADOR 
 
 A resistência a penetração vem a ser alterada de acordo com o estado e condição de uso 
dos equipamentos do ensaio, principalmente do conjunto de hastes e do amostrador. Através de 
experimentos realizados, constatou-se que uma composição de hastes nova e bem conservada 
conduz a valores mais eficientes. 
 O amostrador é a parte do equipamento que tem contato direto com o solo, desta forma 
pode vir a ser danificado pelo efeito abrasivo de areias e pedregulhos, pela deformação plástica 
e até mesmo por um mal uso. Essa alteração da condição do amostrador reflete em um aumento 
a resistência à cravação, ou seja, aumento do número determinado no Nspt. 
 
2.5.2.12. FREQUÊNCIA DOS GOLPES 
 
 A frequência dos golpes do martelo para cravação do amostrador passou a ser um fator 
importante a se considerar na realização de um ensaio, um vez que através de experiências 
constatou-se que a altura de queda de um martelo tende a variar de acordo com a frequência 
dos golpes. Diante desse fator, é comprovado que quanto maior a frequência de golpes, tende-
33 
 
se a alcançar uma altura maior que a prefixada, e que a uma frequência abaixo de 15 golpes por 
minuto a altura se torna igual a pré-estabelecida. Essa situação pode ser explicada baseando-se 
na inercia de massa do martelo, que associada a velocidade faz com que o martelo se eleve 
acima da altura prefixada. 
 
2.5.2.13. TIPO, IDADE E DIÂMETRO DA CORDA 
 
 Existem dois tipos de corda que são normalmente utilizadas nos ensaios SPT, a corda 
de nylon e a corda de sisal, sendo a de sisal a mais comum. Ainda não existe uma pesquisa que 
faça a comparação entre o uso destes dois tipos de corda. 
 Grande parte da influência das cordas está no que se diz respeita a idade delas, se são 
novas ou velhas. Isso pode ser explicado pelo fato de que quando a corda é nova, ou seja, pouco 
usada, apresenta mais rigidez e pouca flexibilidade, o que faz com que a corda quando enrolada 
no tambor forme um círculo com um grande raio de curvatura, facilitando a liberação da corda. 
A corda quando muito usada apresenta grande flexibilidade, propriedade esta que faz com que 
a corda agarre ao tambor e dificulte sua liberação retardando a queda do martelo. 
 O diâmetro da corda, se aumentado, causa uma redução da eficiência do sistema SPT. 
 
2.5.2.14. FATORES HUMANOS 
 
 Os fatores humanos são de grande importância, mais muito difíceis de serem avaliados. 
Apesar disto é deduzido que as alterações do ensaio por erro humano são relativos às jornadas 
de trabalho. 
 Um erro muito comum é o de contagem do número de golpes, que é feita pelos próprios 
operadores sem o auxílio de dispositivos de registro, o que pode originar erros. 
 E como citado no tópico 2.5.2.7 a altura da queda também é proveniente de erros de 
operação. 
 
2.6. PROVA DE CARGA ESTÁTICA NO SPT 
 
 A grande maioria das fundações foram projetadas para suportar esforços de cargas 
estáticas, senda essa carga representada pelos esforços decorrentes da superestrutura e do meio 
que atua sobre a superestrutura. A carga estática é definida por esforços aplicados em estágios 
pequenos e de forma extremamente lenta. 
34 
 
 A prova de carga estática consiste basicamente na aplicação de esforços estáticos 
crescentes ao amostrador e registro dos deslocamentos, sendo que os esforços aplicados podem 
ser axiais, de compressão ou transversais. Dessa forma uma prova de carga estática representa 
de forma mais realística um carregamento da superestrutura sobre uma fundação qualquer, do 
que a prova de carga dinâmica. 
A prova de carga em ensaios SPT ainda é um processo que possui poucos dados, mas é 
semelhante ao processo de prova de carga estática em estacas, sendo possível assumir a 
metodologia deste, imposta na norma NBR 12131 (Estacas – Prova de carga estática), na 
realização de prova de carga estática em amostrador SPT (NEVES, 2004). 
 O objetivo da prova de carga estática é chegar a dados que possibilitem estimar a 
capacidade de carga última, sendo esses dados baseados na curva de carga-deslocamento 
(NOREÑA, 2011). 
 A prova de carga estática sobre o amostrador é usado para obtenção de um valor de 
resistência oferecido pelo solo, e consiste na aplicação de esforços estáticos crescentes à 
composição, registrando os deslocamentos afim de reproduzir a curva de carga-deslocamento, 
de modo que através da área da curva pode-se determinar a energia cinética entregue ao sistema 
e que é usada para determinação da eficiência do ensaio (NEVES, 2004). 
 Ao realizar uma prova de carga estática no amostrador SPT, é adequado fazer uma 
analogia de um sistema de estaca em um maciço de solos sobre um equilíbrio de esforços. A 
carga aplicada em uma estaca se divide em duas partes para transferência ao solo, sedo que uma 
age ao longo do fuste e a outra através da ponta, conforme Figura 2.4. Da mesma forma, para 
que o sistemase mantenha em equilíbrio o solo gera esforços de reação, devendo a soma desses 
esforços serem iguais ao valor da carga aplicada de forma a manter o sistema em repouso. 
35 
 
 
Figura 2.4 – Sistema dos esforços de uma estaca com carregamento estático. 
Fonte: NEVES, 2004. 
 
 Em um amostrador SPT a resistência do solo que gera o equilíbrio, depende do 
movimento relativo entre as partes da composição, e reflete o mesmo processo de resistência 
da estaca, sendo a carga fracionada em duas partes para transferência ao solo, ao longo da lateral 
e na ponta, conforme a Figura 2.5. 
36 
 
 
Figura 2.5 – Sistema dos esforços de um amostrador SPT com carregamento estático. 
Fonte: NEVES, 2004. 
 
 A determinação da energia cinética através da curva carga-deslocamento, assim como 
a eficiência determinada a partir desta, serão descritas adiante no próximo tópico Energia no 
Ensaio SPT. 
 
2.7. ENERGIA NO ENSAIO SPT 
 
 O índice de resistência a penetração Nspt é o principal dado obtido quando da realização 
de ensaios de simples reconhecimento do solo (SPT), sendo útil para a engenharia de fundações 
nas previsões do comportamento do solo e para determinações das suas características que são 
aplicadas no cálculo das fundações. 
 Sendo o índice de resistência Nspt, correspondente a quantidade de golpes necessários 
para cravação do amostrador em 30 cm no solo, após a cravação inicial de 15 cm, este 
corresponde a um dado diretamente relacionado a energia contida no golpe do martelo, a qual 
é transmitida ao conjunto de hastes e aplicada na cravação do amostrador. De forma geral, pode-
se deduzir que quanto menor a energia disponível em cada golpe maior será o valor do Nspt, 
37 
 
portanto isso significa que o valor de Nspt é inversamente proporcional a energia efetivamente 
transmitida às haste. (BELINCANTA e FERRAZ, 2000). 
 
2.7.1. ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL DO SISTEMA 
 
 Em relação ao tempo podemos analisar o processo de cravação do amostrador no solo 
em três etapas, t1, t2 e t3, conforme Figura 2.6. O primeiro estágio equivale ao instante 
imediatamente antes da liberação da queda livre do martelo, t1 = 0. O segundo, quando t2 = t, 
refere-se os instante imediatamente antes do impacto do martelo sobre a cabeça de bater. O 
terceiro, quando t3 = ∞, equivale ao instante em que todo o processo cravação já aconteceu, 
tendo a energia potencial gravitacional do martelo e das hastes sido consumidas na cravação do 
amostrador no solo, sendo devolvidas elasticamente e amortecidas dinamicamente no interior 
do martelo e haste (ODEBRECHT, 2003). 
 
 
Figura 2.6 – Estágios da transferência de energia no SPT em função do tempo. 
Fonte: ODEBRECHT, 2003. 
 
 A energia potencial gravitacional existente no martelo (EPGm), quando levantado a uma 
certa altura, deve ser determinada a partir de um ponto de referência fixo, externo ao sistema, 
sendo calculada pela Equação (2.1). 
 
38 
 
 EPGm = Mm ghm(t1) (2.1) 
 
 Onde: Mm = Massa do martelo; 
 g = Aceleração da gravidade; 
 hm(t1) = Cota do centro do martelo em relação a um ponto de referência fixo. 
 
 A energia potencial gravitacional das hastes (EPGh), também deve ser determinada a 
partir de um ponto de referência fixo, externo ao sistema, sendo calculada pela Equação 2.2. 
 
 EPGm = Mh ghh(t1) (2.2) 
 
 Onde: Mh = Massa da haste; 
 g = Aceleração da gravidade; 
 hh(t1) = Cota do centro da haste em relação a um ponto de referência fixo. 
 
 Após a penetração da haste, surge uma diferença da energia potencial do martelo e da 
haste, que pode ser determinada a partir da diferença de cotas durante o instante t1 e t3: 
 
 Δhm = hm(t1) – hm(t3) = 0,75 cm + Δp e Δhh = hh(t1) – hh(t3) = Δp 
 
 Onde: Δp = Penetração do amostrador no solo devido ao impacto do martelo. 
 
 Sendo assim, a variação da energia potencial gravitacional do martelo (ΔEPGm) no 
instante entre t1 e t3, pode ser determinada pela Equação 2.3. 
 
 ΔEPGm = E* + Mm gΔp (2.3) 
 
 Onde: E* = Energia potencial gravitacional teórica, que segundo a norma NBR 
6484/2001 equivale: (E* = Mm.g.h = 65.9,806.0,75 = 478J). 
 
 O conjunto de hastes, quando de grandes comprimento, deve ser considerado como 
contribuinte significativo na cravação da composição, devendo sua energia potencial 
gravitacional (ΔEPGh) ser levada em conta. Esta energia pode ser determinada pela Equação 
2.4. 
39 
 
 ΔEPGh = E* + Mh gΔp (2.4) 
 
 A energia produzida no impacto do martelo, em relação ao referencial fixo, pode ser 
expressa em função da altura de queda teórica 75 cm + Δp, e dessa forma, a energia 
efetivamente aplicada na cravação do amostrador é caracterizada pela altura da queda do 
martelo, pela amplitude de Δp determinada pelo tipo do solo e pela massa do conjunto de hastes 
caracterizado pelo seu comprimento e seção. Ainda nesse contexto pode-se somar outras 
variáveis intervenientes no SPT, cuja influência no ensaio tem valor significativo 
(SKEMPTON, 1986 apud ODEBRECHT, 2003). 
 A cravação do amostrador é então realizada pela energia efetiva representada pela 
variação da energia potencial gravitacional do sistema, expressa a seguir pela Equação 2.5. 
Dessa forma a energia consumida na cravação da composição é obtida em função da altura de 
queda do martelo, do valor da penetração permanente do amostrador e das massas da haste e 
do martelo (ODEBRECHT, 2003). 
 
 ΔEPGm+h = E* + Mm gΔp + Mh gΔp (2.5) 
 Ou 
 ΔEPGm+h = (0,75 + Δp) Mm g + Mh gΔp (2.6) 
 
 Onde: Δp = Penetração do amostrador no solo devido ao impacto do martelo; 
 Mm = Massa do martelo; 
 Mh = Massa da haste; 
g = Aceleração da gravidade. 
 
De forma a apresentar e relacionar a influência, na energia do ensaio, da massa e do 
comprimento da composição de hastes em relação aos diferentes tipos de solo, Odebrech (2003) 
apresentou nas Tabelas 2.3 e 2.4 a razão entre a energia potencial gravitacional calculada e a 
energia potencial gravitacional teórica, em função do valor de Nspt e do comprimento do 
conjunto de haste. Na Tabela 2.3, é apresentada uma situação de furo de sondagem 
completamente seco, e já na Tabela 2.4 o furo de sondagem encontra-se completamente 
inundado, devendo a massa da haste ser descontada do valor de seu empuxo. 
 
 
40 
 
Tabela 2.3 – Razão entre energia potencial gravitacional calculada e energia potencial 
gravitacional teórica, para haste não submersa. 
 
Fonte: ODEBRECHT, 2003. 
 
Tabela 2.4 – Razão entre energia potencial gravitacional calculada e energia potencial 
gravitacional teórica, para haste totalmente submersa. 
 
Fonte: ODEBRECHT, 2003. 
 
 Pode-se concluir que para solos mais resistentes, ou seja, Nspt maiores que 15 golpes, 
combinados com hastes de comprimentos inferiores a 20 m os valores de ΔEPGm+h são 
41 
 
relativamente próximos a E*, somente com diferenças em torno de 2 e 3 %, o que sugere que 
para deformações pequenas a formulação tradicional é aceitável na correlação dos valores de 
Nspt para o valor de referência internacional N60 (60 % da energia potencial gravitacional). A 
área hachurada na tabela mostra diferenças significativas de ΔEPGm+h / E*, que são de grandeza 
superior a 10 %, indicando que é possível se obter eficiências maiores que 100 %, fazendo-se 
necessária a correção através do uso da energia transferida ao sistema pela Equação 2.6 ao invés 
de utilizar o valor da energia potencial gravitacional teórica (ODEBRECHT, 2003). 
 
2.7.2. TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA SPT 
 
O mecanismo de transferênciade energia no SPT está associado ao impacto do martelo 
sobre a cabeça-de-bater e a consequente onda longitudinal de compressão que se propaga tanto 
para baixo ao longo da composição de hastes, quanto para cima no próprio martelo. A 
transferência de energia ocorre no momento em que a energia potencial do martelo, que é 
levantado a uma altura de 75 cm e em seguida solto em queda livre, se transforma em energia 
cinética no momento anterior ao impacto, e posterior a esse se transforma na energia dinâmica 
que é transferida ao conjunto de hastes. Ao longo deste processo, considerando as perdas, pode-
se dizer que somente uma parte da energia que foi transmitida às hastes chegou ao amostrador 
e foi aplicada na cravação deste. 
 O processo de transferência pode ser interpretado em duas etapas, sendo a primeira 
quando o martelo é posicionado em determinada altura possuindo uma energia potencial, que é 
transformada em cinética quando liberado em queda livre, apenas possuindo perdas pelo atrito 
de corda e roldana. A segunda etapa compreende o momento em que o martelo atinge a 
composição de hastes em sua parte superior, sendo a energia cinética transformada em energia 
cinética e elástica que percorre a haste como uma onda longitudinal de compressão, e em perdas 
por energia térmica, sonora e outras. 
 A onda da energia do impacto do martelo é transmitida em forma de impulsos com 
durações igual a 2 L/c, onde L é igual ao comprimento do martelo e c é a velocidade de 
propagação da onda. A velocidade do martelo no momento do impacto, a relação de impedância 
do martelo e das hastes, o comprimento da composição e as perdas no impacto são fatores de 
extrema influência na intensidade e forma da onda longitudinal de compressão. 
 No momento do impacto do martelo sobre a composição de hastes, eles somente 
permanecem em contato até o instante de chegada da onda ascendente refletida na extremidade 
da composição, sendo esse tempo caracterizado por 2 l/c, onde l é igual ao comprimento do 
42 
 
conjunto de hastes e c a velocidade de propagação da onda. A energia transferida do impacto 
cessa no momento em que o martelo perde contato com as hastes, no entanto, pode vir a ter um 
novo impacto com as hastes, tendo a transferência da energia remanescente do martelo, que 
dependendo da intensidade pode ou não ter influência na cravação do amostrador. Esses 
impactos secundários são causados pela reflexão da onda longitudinal de tensão tanto pela 
extremidade do amostrador quanto do martelo. Quando parte da energia que chega ao 
amostrador pela onda longitudinal de tensão descendente é usada para vencer a resistência do 
solo (cravação), a outra parte é refletida na forma de onda longitudinal de tensão ascendente. A 
onda longitudinal de tensão ascendente refletida, quando chega ao martelo causa a separação 
física deste com a haste. A seguir o martelo volta a entrar em contato com a composição, 
causando outra transferência de energia, ou seja, um segundo impacto, sendo esse impacto 
novamente uma onda longitudinal de tensão descendente que terá parte da energia aplicada na 
cravação do amostrador, enquanto o restante é novamente refletido. Esse processo se estende 
até o momento em que toda a energia gerada do impacto do martelo, que chega ao amostrador, 
não é mais suficiente para vencer a resistência do solo, e é dissipada através das reflexões e 
propagações sucessivas. Nesse contexto o comprimento da composição de hastes tem ligação 
direta na eficiência, sendo que, quanto maior o comprimento maior é a eficiência medida 
(BELINCANTA, 1985). 
 Segundo fundamentação teórica, a energia dinâmica contida em uma onda de tensão é 
constituída de duas frações iguais, sendo uma correspondente a energia cinética, oriunda da 
velocidade (v), e a outra a energia armazenada na deformação elástica. Dessa forma a energia 
dinâmica incidente até o tempo (t), pode ser calculada usando a força seccional e velocidade de 
partícula, conforme Equação 2.7 (BELINCANTA e FERRAZ, 2000). 
 
𝐸 = ∫ 𝐹. 𝑣
𝑡=∞
𝑡=0
. 𝑑𝑡 (2.7) 
 
Onde: F = Força. Constituída pela soma da força da onda descendentes e força da onda
 ascendentes, obtidas através de ensaios práticos; e 
v = Velocidade, devido a passagem da onda de tensão, também obtida em 
ensaios práticos. 
 
43 
 
De acordo com o intervalo adotado na integração da Equação 2.7, permite-se somar o 
valor da penetração permanente do amostrador, e ainda considerar todos os impactos 
remanescentes do martelo (ODEBRECHT, 2003) 
 
2.7.3. PRINCÍPIO DE HAMILTON E A EFICIÊNCIA DO ENSAIO SPT 
 
 A energia que define o trabalho que é realmente entregue ao solo é expressa pela 
Equação 2.6, que pode ser devidamente caracterizada a partir da utilização do Princípio de 
conservação de energia de Hamilton. 
 O princípio de Hamilton expressa que a variação das energias cinéticas e potenciais, 
somado ao trabalho efetuado pelas forças não conservativas, compreendido em um instante 
entre t1 e t2 é igual a zero. A aplicação deste princípio no ensaio SPT foi sugerida por Aoki e 
Cintra (2000 apud CAVAVALCANTE, 2002), e teve validação através de prova de carga 
estática no SPT. Este princípio pode ser descrito pela Equação 2.8, de acordo com nomenclatura 
proposta por Clough e Penzien (1975) (LOBO, 2005). 
 
 ∫ 𝛿 [𝑇(𝑡) − 𝑉(𝑡)]𝑑𝑡 + 
𝑡2
𝑡1
∫ 𝛿 [𝑊𝑠(𝑡) + 𝑊𝑛𝑐(𝑡)]𝑑𝑡 = 0 
𝑡2
𝑡1
 (2.8) 
 
 Ou 
 
 ∫ 𝛿 (𝑇 − 𝑉)𝑑𝑡 + 
𝑡2
𝑡1
∫ 𝛿 (𝑊𝑛𝑐)𝑑𝑡 = 0 
𝑡2
𝑡1
 (2.9) 
 
 Onde: T = Energia cinética total do sistema; 
 V = Energia potencial do sistema; 
Wnc = Trabalho efetuado por forças não conservativas; 
δ = Variação em um intervalo de tempo (t1-t2); 
t1 = Tempo incial do período considerado; 
t2 = Tempo final do período considerado. 
 
 Esta expressão mostra que a energia que se conserva durante o evento se transforma de 
um tipo de energia para outro em um intervalo de tempo considerado. Essa transformação de 
Energia Nominal do SPT (U) em energia potencial de deformação (V), energia cinética (V) e 
44 
 
trabalho (W) durante o instante do golpe do martelo pode ser expressa pela Figura 2.7 (NEVES, 
2004). 
 
 
Figura 2.7 – Evolução de energia potencial, cinética e trabalho durante o evento golpe do martelo. 
Fonte: AOKI & CINTRA, 2000 apud NEVES, 2004. 
 
O instante t0 consiste no momento em que o martelo com massa Mm = 65 kg é levantado 
até uma altura hq = 75 cm da cabeça-de-bater, e o instante t6 consiste no momento em que o 
sistema entra em repouso novamente. Dessa forma o intervalo t1 - t6 corresponde ao evento 
golpe do martelo. 
A energia aplicada ao sistema no instante t0 é representada na forma de energia potencial 
(U) que é a mesma expressa na Equação 2.1. 
45 
 
O instante t2 é marcado pelo momento em que o martelo atinge a cabeça de bater, dessa 
forma a energia potencial (U), se transforma na energia cinética (T2), energia de deformação 
elástica (V2) e trabalho (W2), sendo o trabalho gerado pelos intervenientes na queda do martelo 
(NEVES, 2004). 
 As variações de trabalho, energia potencial e cinética que ocorrem no momento em que 
a onda atinge a cabeça de bater são muito pequenas. Instante t3 - t2. 
 O momento em que a onda percorre o conjunto de hastes é caracterizado no instante t4 - 
t3, sendo neste intervalo a energia cinética (T3) reduzida para TA e o trabalho gerado aumentado 
para Wq, fatores esses causados pelas deformações permanentes nos encaixes entre as hastes. A 
diferença existente entre o trabalho W2 e Wq normalmente é muito pequena, dessa forma pode-
se considerar Wq numericamente igual a W2. A energia cinética expressa