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FUNDAÇÕES - 3EX2456 1º. Semestre – 2018 - Módulo EXATAS II Prof. Julio Perroni E-mail: julioperroni@uni9.pro.br Prospecção geotécnica • Investigações de superfície: – Imagens aéreas; – Mapeamentos; • Métodos indiretos de superfície: – Eletrorresistividade; – Radar de penetração no solo (GPR); – Sísmica; • Investigações submersas: – Ecobatimetria; • Métodos diretos: – Sondagens; – Ensaios. Eletrorresistividade Sísmica Sísmica Sísmica GPR GPR GPR GPR Classificações • Métodos Indiretos: ocorre a determinação das propriedades das camadas do subsolo indiretamente pela medida, seja da sua resistividade elétrica ou da velocidade de propagação de ondas elásticas; • Métodos semidiretos: Fornecem informações sobre as características do terreno, sem possibilitarem a coleta de amostras ou informações sobre a natureza do solo, a não ser por correlações indiretas; • Métodos diretos: Qualquer conjunto de operações destinadas a observar diretamente o solo ou obter amostras ao longo de uma perfuração. Exemplo de perfil de solo INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS • Principais processos de investigação do subsolo para projeto de fundações: – Informações essenciais; – Método executivo. • Principais normas técnicas: – NBR 6484 – Solo – Sondagens de simples reconhecimento com SPT - Método de ensaio – NBR 6497 – Levantamento Geotécnico – NBR 6122 – Projeto e execução de fundações. INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS • Os trabalhos de investigação subterrânea são destinados a esclarecer as condições geológicas de subsuperfície, ou seja, quais os tipos de solos e rochas existentes e quais os seus elementos estruturais. • O projetista de fundações deve participar desde o inicio do processo de investigação do subsolo, porem na pratica isso não ocorre, e ao projetista é entregue, junto com informações sobre a estrutura para qual deve projetar fundações, um conjunto de sondagens • Ocorrendo dúvidas sobre o subsolo que impeçam a definição do projeto, deverá ser solicitadas novas investigações complementares, sendo as primeiras consideradas como preliminares. INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA • Essencial para execução de Projetos de Fundações para qualquer empreendimento, por menor que seja, É NECESSÁRIO QUE SE CONHEÇA O PERFIL GEOTÉCNICO DO SUBSOLO NO LOCAL ONDE ELE SERÁ CONSTRUÍDO • O projetista deve trabalhar com um conjunto de sondagens, havendo dúvidas para definição do projeto, estas sondagens serão consideradas preliminares, e uma investigação complementar deve ser solicitada (VELLOSO e LOPES, 2010) INFORMAÇÕES IMPORTANTES • Visita técnica ao local para verificar possíveis afloramentos de rocha, taludes, erosões, edificações limítrofes, tudo visando auxiliar na escolha do tipo de fundações a ser utilizada. • Sondagens não podem parar antes da profundidade prevista das fundações. INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS Segundo a Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT NBR 6122: 2010, as investigações podem ser divididas em 3 etapas: 1. Investigação preliminar (investigação de reconhecimento); 2. Investigação complementar ou de projeto; 3. Investigação para a fase de execução. Métodos de sondagem e ensaios INVESTIGAÇÃO PRELIMINAR (INVESTIGAÇÃO DE RECONHECIMENTO) • Objetiva-se conhecer as principais características do subsolo. • Normalmente nesta fase são executadas apenas sondagens a percussão, salvo casos em que sabe- se da ocorrência de matacões que precisam ser ultrapassados na investigação, nesta situação é solicitado uma sondagem mista. EXECUÇÃO DE SONDAGENS FASE INICIAL Antes de definir o programa de investigação a ser executado, necessita- se: • Levantamento planialtimétrico; • Dados sobre a estrutura a ser construída e sobre edificações limítrofes que possam ser afetadas pela obra; • Informações geológico-geotécnicas disponíveis sobre a área (publicações técnicas, plantas, etc); • Normas e códigos de obras locais. QUANTIDADE DE SONDAGENS • O número de sondagens e a sua localização em planta dependem do tipo da estrutura, de suas características especiais e das condições geotécnicas do subsolo. • Segundo ABNT NBR 8036 (1983), o número de sondagens deve ser suficiente para fornecer um quadro, o melhor possível, da provável variação das camadas do subsolo do local em estudo. Área de projeção Furos de sondagens conforma ABNT NBR 8036:1983 200 m² 2 furos de sondagens 200 m² a 400 m² 3 furos de sondagens 400 m² a 1200 m² 1 furo de sondagem a cada 200m² 1200 m² a 2400 m² 1 furo de sondagem a cada 400m² que excederem 1200 m² Acima de 2400 m² o número de sondagens deve ser fixado de acordo com o plano particular da construção QUANTIDADE DE SONDAGENS • Nos casos em que não houver a projeção dos edifícios em planta, (estudos de viabilidade, ou escolha de local) o número de sondagens deve ser fixado de forma que a distância máxima entre elas seja de 100m, com um mínimo de 3 furos de sondagens (ABNT NBR 8036: 1983). PROFUNDIDADE • A profundidade a ser explorada pelas sondagens de simples reconhecimento, é em função do tipo de edifício, das características particulares de sua estrutura, de suas dimensões em planta, da forma da área carregada e das condições geotécnicas e topográficas locais (ABNT NBR 8036:1983) • A exploração deve ser levada a profundidades tais que incluam todas as camadas impróprias ou que sejam questionáveis como apoio de fundações, de tal forma que não venham a prejudicar a estabilidade e o comportamento estrutural ou funcional do edifício (ABNT NBR 8036:1983). CRITÉRIOS DE PARALISAÇÃO • Quando, em 3,0 m sucessivos, se obtiver 30 golpes para penetração dos 15 cm iniciais do amostrador – padrão; • Quando, em 4,0 m sucessivos, se obtiver 50 golpes para penetração dos 30 cm iniciais do amostrador-padrão; • Quando, em 5,0 m sucessivos, se obtiver 50 golpes para penetração dos 45 cm do amostrador-padrão. INVESTIGAÇÃO COMPLEMENTAR • Nesta fase são caracterizadas as propriedades dos solos mais importantes do ponto de vista do comportamento das fundações • Escolhida a fundação, questões executivas podem ser esclarecidas e sondagens adicionais executadas atendendo assim a norma técnica • Eventualmente realiza-se sondagens mistas ou especiais para a retirada de amostras indeformadas se forem necessárias, para realização de ensaios como ensaios de cone (CPT), de placa, laboratório, etc. INVESTIGAÇÃO PARA FASE DE EXECUÇÃO • São executadas em regiões com áreas criticas ou grande variedade de solos para observação in loco do subsolo existente no local da obra e confirmação das sondagens executadas se ainda houverem duvidas Planejamento dos trabalhos • A obtenção de amostras ou a utilização de algum processo para identificação e classificação dos solos exige a execução de ensaios "in situ". • A classificação dos solos (granulometria, limite de liquidez, plasticidade, permeabilidade, entre outros) serão executados através de ensaios de laboratório, determinando as propriedades do solo para a Engenharia. • Os primeiros passo para uma investigação adequada do subsolo é a definição de um programa que irá definir as etapas da investigação e os objetivos a serem alcançados. IMPORTÂNCIA DA SONDAGEM • Quando um projetista se defronta com informações insuficientes ou inadequadas ele compensa esta falha com um superdimensionamento; quando um empreiteiro recebe informações incompletas ele aumenta seu orçamento para cobrir possíveis imprevistos, tais como a mudança de projeto ou do processo construtivo. • Como consequência, o custode informações inadequadas é consideravelmente maior do que o custo da investigação. • Nesta etapa não pode haver economia. PRINCIPAIS INFORMAÇÕES DAS SONDAGENS • Croqui demonstrando as sondagens espalhadas no empreendimento; • Descrição do solo com determinação da extensão, profundidade e espessura de cada horizonte de solo que inclua sua compacidade (muito compacto, compacto, fofa) se o solo não for coesivo (areias) ou o estado de consistência (rija, dura, mole) se o solo for coesivo; (argilas); • Profundidade da superfície da rocha/matacão e sua classificação incluindo informações sobre: extensão, profundidade e espessura de cada extrato rochoso se o mesmo existir no terreno; PRINCIPAIS INFORMAÇÕES DAS SONDAGENS • Informações sobre a ocorrência do nível d’água no subsolo: profundidade do lençol freático e suas variações; • Propriedades de engenharia dos solos e rochas “in situ”, tais como resistência do solo (SPT); • Cota da boca do furo (nível do terreno). PROCESSOS DE INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO • Poços • Sondagens a trado • Sondagens a percussão com SPT • Sondagens rotativas • Sondagens mistas • Ensaio de cone (CPT) • Ensaio pressiométrico (PMT) • Ensaio de palhetas (vane test) – casos excepcionais • Dilatômetro (DMT) – casos excepcionais. POÇO E SONDAGENS A TRADO • São escavações manuais, geralmente não revestidas; • Onde o solo é estável, podem atingir o nível do freático; • Permite um exame do solo nas paredes laterais da escavação e no solo de apoio escavado, e retirada de amostras indeformadas em blocos ou em anéis (NBR 9603 – sondagem a trado) Coleta de amostra indeformada • São coletadas no fundo ou na parede de poços ou trincheiras para ensaios em laboratório; • Em geral um cubo de solo de 30 cm, protegido com parafina fundida, tecido e folha de alumínio; Coleta de amostra indeformada SONDAGEM A PERCUSSÃO EQUIPAMENTO • Tripé, bomba d’ água, tanque de água (200 L); • Haste de aço para avanço, com diâmetro interno de 25 mm (1 pol); • Ferramentas de perfuração; • Tubos de revestimento (2,5, 3, 4 e 6 pol); • Diâmetro usual 2,5 pol; • Martelo com massa de 65 kg; • Amostrador padrão (barrilete); • Profundidade 10 a 20 m. SONDAGEM A PERCUSSÃO • O processo é realizado a cada metro, quando é feito um ensaio de penetração dinâmica (Standard Penetration Test ou SPT). • Custo relativamente baixo; • Facilidade de execução e possibilidade de trabalho em locais de difícil acesso; • Permite a coleta de amostras do terreno, a diversas profundidade, possibilitando o conhecimento da estratigrafia do mesmo; • Através da maior ou menor dificuldade oferecida pelo solo à penetração de ferramenta padronizada, fornece indicações sobre a consistência ou compacidade dos solos investigados; • Possibilita a determinação da profundidade do nível d’ água; • Solo instável – furo revestido; • Solo estável – furo sem revestimento (adicionado um pouco de bentonita à água); • Não ultrapassa matacões, blocos de rocha, dificuldade em solos saprolíticos SONDAGEM A PERCUSSÃO SONDAGEM A PERCUSSÃO PROCEDIMENTOS • A perfuração é iniciada com trado cavadeira até a profundidade de 1 metro, instalando-se o primeiro segmento do tubo de revestimento; • Nas operações subsequentes de perfuração utiliza-se o trado espiral, até que se torne inoperante ou até encontrar o nível da água; • Não é permitido que, nas operações com o trado, o mesmo seja cravado dinamicamente com golpes do martelo ou por impulsão da composição de perfuração; • A cada metro de perfuração, são colhidas amostras de solo por meio de amostrador padrão SONDAGEM A PERCUSSÃO AMOSTRAS SONDAGEM A PERCUSSÃO AMOSTRAS SONDAGEM A PERCUSSÃO PROCEDIMENTOS • Durante a perfuração são anotadas as profundidades de transição de camadas com diferenças tátil-visuais e coloração, com base no material removido pelo trado; • Uma parcela do material removido pelo trado deve ser armazenada e identificada para posterior descrição. SONDAGEM A PERCUSSÃO PROCEDIMENTOS • O ensaio de penetração dinâmica (SPT) na sondagem é medido através da queda livre do martelo de 65 kg em queda livre de 75 cm para cravação do amostrador no solo. • A quantidade de golpes dado pelo martelo de 65 kg para cravação de 15 cm é anotado até se completarem 45 cm cravados a cada metro. • Os 15 primeiros centímetros para obtenção do SPT são desconsiderados, ficando assim a somatória dos 30 cm finais de cada metro para compor o SPT. Ensaios de campo - SPT • No final da medida da penetração do amostrador, é feita a medida do torque necessário para rotacioná-lo (SPT-T). • A medida do torque serve para caracterizar o atrito lateral entre o solo e o amostrador. • Esse método de sondagem indica: – posição do nível de água, – a determinação dos tipos de solo em suas respectivas profundidades de ocorrência, – os índices de resistência à penetração – momentos de torção do amostrador medidos pelo torque. Medição de torque em SPT • 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; • Permite avaliar o comportamento do solo em relação ao atrito lateral com a estaca. Torquímetro Equações do ft 𝑇𝑇 𝑓𝑓𝑡𝑡= 40,5366. ℎ −17,4060 𝑅𝑅𝐴𝐴𝑁𝑁𝑍𝑍𝐼𝐼𝑁𝑁𝐼𝐼,1988 𝑓𝑓𝑡𝑡= tensão de atrito lateral (kgf/cm²) T = torque máximo(cm.kgf) h = penetração do amostrador(cm) 2.𝑇𝑇 𝑓𝑓𝑡𝑡= 𝜋𝜋. 𝑑𝑑2.𝐿𝐿 (𝑅𝑅𝐴𝐴𝑁𝑁𝑍𝑍𝐼𝐼𝑁𝑁𝐼𝐼,1994) T = torquemedido d = diâmetro do amostrador L = Comprimento de cravação doamostrador Resultados de SPT • Índice de resistência a penetração nas areias em função do SPT (compacidade): SPT Compacidade 0 – 4 Muito fofa 5 – 8 Fofa 9 – 18 Média 19 - 40 Compacta > 40 Muito compacta Resultados de SPT • Índice de resistência a penetração nas areias em função do SPT (compacidade): Nº de golpes Peso especifico γ Ângulo de Coesão c Nspt (kN/m³) atrito ø (º) (kPa) < 4 16 25 a 30 - 4 – 10 18 30 a 35 - 10 – 30 19 35 a 40 - 30 – 50 20 40 a 45 - > 50 > 20 > 45 - < 2 13 - < 12 2 – 4 15 - 12 a 25 4 – 8 17 - 25 a 50 8 – 15 19 - 50 a 100 15 - 30 20 - 100 a 200 > 30 > 20 - > 200 Areias e solos arenosos Argilas e solos argilosos Tipo de solo SONDAGENS ROTATIVAS E MISTAS • Sondagens rotativas são realizadas na ocorrência de elementos de rocha que precisem ser ultrapassados no processo de investigação, ou que precisem ser caracterizados. • As sondagens mistas são uma combinação de um equipamento de sondagem rotativa com um equipamento de sondagem a percussão. • Durante o processo de sondagem rotativa, é utilizada uma ferramenta tubular chamada barrilete para corte e retirada de amostras de rocha. • Este barrilete tem em sua extremidade inferior uma coroa com diamantes (ou wídia) para facilitar o corte de rochas. SONDAGENS ROTATIVAS E MISTAS SONDAGENS ROTATIVAS E MISTAS • A qualidade da rocha é o RQD (Rock Quality Designation), calculado com a porcentagem de recuperação, em que apenas os fragmentos maiores que 10 cm são considerados. FUNDAÇÕES - 3EX2456�1º. Semestre – 2018 - Módulo EXATAS II Prospecção geotécnica Eletrorresistividade Sísmica Sísmica Sísmica GPR GPR GPR GPR Classificações Exemplo de perfil de solo INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA INFORMAÇÕES IMPORTANTES INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS Métodosde sondagem e ensaios INVESTIGAÇÃO PRELIMINAR (INVESTIGAÇÃO DE RECONHECIMENTO) EXECUÇÃO DE SONDAGENS FASE INICIAL QUANTIDADE DE SONDAGENS QUANTIDADE DE SONDAGENS PROFUNDIDADE CRITÉRIOS DE PARALISAÇÃO INVESTIGAÇÃO COMPLEMENTAR INVESTIGAÇÃO PARA FASE DE EXECUÇÃO Planejamento dos trabalhos IMPORTÂNCIA DA SONDAGEM PRINCIPAIS INFORMAÇÕES DAS SONDAGENS PRINCIPAIS INFORMAÇÕES DAS SONDAGENS PROCESSOS DE INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO POÇO E SONDAGENS A TRADO Coleta de amostra indeformada Coleta de amostra indeformada SONDAGEM A PERCUSSÃO EQUIPAMENTO SONDAGEM A PERCUSSÃO SONDAGEM A PERCUSSÃO SONDAGEM A PERCUSSÃO PROCEDIMENTOS SONDAGEM A PERCUSSÃO AMOSTRAS SONDAGEM A PERCUSSÃO AMOSTRAS SONDAGEM A PERCUSSÃO PROCEDIMENTOS SONDAGEM A PERCUSSÃO PROCEDIMENTOS Ensaios de campo - SPT Medição de torque em SPT Torquímetro Equações do ft Slide Number 47 Slide Number 48 Resultados de SPT Resultados de SPT Slide Number 51 SONDAGENS ROTATIVAS E MISTAS SONDAGENS ROTATIVAS E MISTAS SONDAGENS ROTATIVAS E MISTAS
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