01 SPT Cal tensao adm

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CAPÍTULO 3 INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS 
ARTIIUR RODRIGUES QUARESMA MÁRCIO DE SOUZA SOARES DE ALMEIDA 
LUCIANO DÉCOURT FERNANDO DANZIGER 
ARTUR RODRIGUES QUARESMA FIUIO 
3.1 I N T R O D U Ç Ã O 
A elaboração de projetos geotécnicos cm geral 
e de fundações em particular exige, obviamente, 
um conhecimento adequado dos solos. É neces-
sário procedcr-se ã identificação c à classificação 
das diversas camadas componentes do substrato 
a ser analisado, assim como à avaliação das suas 
propriedades de engenharia. 
A obtenção de amostras ou a utilização dc al-
gum outro processo para a identificação c classifi-
cação dos solos exige a execução de ensaios "in 
situ". A determinação das propriedades de enge-
nharia, em princípio, tanto poderia ser feita atra-
vés de ensaios dc laboratório quanto de ensaios 
de campo. Na prática entretanto, há predominân-
cia quase que total dos ensaios "in situ", ficando a 
investigação laboratorial restrita a alguns poucos 
casos especiais em solos coesivos. 
Entre os ensaios de campo existentes cm todo 
o mundo, alguns se destacam c serão a seguir 
relacionados: 
• O "Standard Penetration Test"- SPT 
• O "Standard Penetration Test" complementado 
com medidas de torque - SPT-T 
• O ensaio de penetração dc cone - CPT 
• O ensaio de penetração do cone com medida 
das pressões neutras, ou piezocone - CPT-U 
• O ensaio dc palheta - "Vanc Test" 
• Os pressiômetros (de Ménard c auto-
perfurantes) 
• O dilatômetro de Marchetti 
• Os ensaios de carregamento de placa - pro-
vas de carga 
• Os ensaios gcofísicos. cm particular o en-
saio de "Cross-IIole" 
O SPT é, de longe, o ensaio mais executado na 
maioria dos países do mundo, e também no Brasil. 
Nos últimos anos porém, a tendência é substi-
tuí-lo pelo SPT-T, mais completo e praticamente 
de mesmo custo. 
Em casos especiais onde se julgar adequada uma 
análise mais detalhada do terreno, os ensaios CPT 
e CPT-U poderão ser utilizados. 
Os ensaios de carregamento de placas, tão utili-
zados nas décadas de quarenta e cinqüenta, estão 
quase cm desuso. 
Dos ensaios gcofísicos, o mais importante para 
a engenharia dc fundações é o ensaio de 'Cross-
Hole". É através desse ensaio que sc obtém o va-
lor do módulo de cisalhamento máximo G , 
o ' 
módulo esse que corresponde a níveis dc defor-
mação cisalhante muitíssimo baixos. G , assim 
como sua degradação com o aumento das defor-
mações cisalhantes. é considerado hoje o princi-
pal parâmetro geotécnico para estudos racionais 
das características de rigidez dos solos. Esse en-
saio será discutido pormenorizadamente no Capí-
tulo 10. 
Quanto aos demais ensaios, julgou-se conveni-
ente apresentá-los por sc considerar que os mes-
mos têm bom potencial de utilização cm futuro 
próximo. Sào porém ensaios que ainda nào dis-
põem de tradição de utilização no Brasil. 
3.2 S O N D A G E M DE SIMPLES 
R E C O N H E C I M E N T O A PERCUSSÃO. O SPT 
A sondagem a percussão é um procedimento 
geotécnico de campo, capaz de amostrar o subsolo. 
Quando associada ao ensaio de penetração dinâ-
mica (SPT), mede a resistência do solo ao longo 
da profundidade perfurada. 
Ao se realizar uma sondagem pretende-se co-
nhecer: 
• O tipo de solo atravessado através da retirada 
de u m a amostra deformada, a cada metro 
perfurado. 
• A resistência (N) oferecida pelo solo ã crava-
çào do amostrador padrão, a cada metro per-
furado. 
• A posição do nível ou dos níveis d'água, quan-
do encontrados durante a perfuração. 
No final da década de oitenta foi apresentado 
pela "International Society for Soil Mechanics and 
Foundation Engineering", ISSMFE. um documen-
to intitulado "Internat ional R c f c r c n c c Test 
Procedurc", Décourt et al (1988;. que trata, cm 
linhas gerais, do procedimento recomendado para 
a execução do ensaio SPT, as iniciais em inglês 
de "Standard Penetration Tcst". No Brasil, o en-
saio está normalizado pela Associação Brasileira 
de Normas Técnicas através da Norma Brasileira 
< NBR 6484). 
Cons i s te b a s i c a m e n t e na c r a v a ç ã o de um 
amostrador padrão no solo, através da ejueda li-
vre de um peso de 65 kg (martelo), caindo de 
uma altura determinada (75 cm). As característi-
cas do amostrador estão especificadas na NBR 
6484 Ni Figura 3-1 apresenta-se uma foto do 
amostrador. 
Figura 3.1 - O amostrador padrão para o SPT 
Para a execução das sondagens, determina-se, 
em planta, na área a ser investigada, a posição 
dos pontos a serem s o n d a d o s . No c a s o de 
edificações, procura-se dispor as sondagens em 
posições próximas aos limites de projeção das 
mesmas c nos pontos de maior concentração de 
carga. Procuram-se, salvo em casos específicos, 
distâncias entre pontos variando de 15 metro.s a 
30 metros. Nas investigações preliminares de áre-
as extensas para estudos de viabilidade, a distân-
cia entre sondagens varia de S0 a 100 metros. 
Quando da definição do projeto esta campanha 
de sondagens deve ser complementada por furos 
menos distantes, conforme dito anteriormente. Fm 
qualquer caso deve-se evitar a locação de pontos 
alinhados, dc forma a permitir uma interpretação 
em diversos planos de corte. Deve-se também 
evitar, como regra, um único furo de sondagem. 
São comuns as variações de resistência e tipo de 
solo em áreas nào necessariamente grandes. Para 
elaboração do projeto de fundações convém que 
seja considerada a interpretação das resistências à 
penetração, de forma estatística. Desta forma, ano-
malias locais terão sua importância minimizada. 
Marcados os pontos em planta, devem os mesmos 
ser locados e nivelados no terreno. O nivelamento 
deve ser feito em relação a um RN (nível de refe-
rência) fixo e bem determinado, dc preferência 
único para toda a obra e f o r a do local desta, como, 
por exemplo, uma guia de passeio, a tampa de 
um poço de visita de serviços públicos (água, es-
goto. energia elétrica, gás, telefone etc). O ideal e 
obter-se a altitude do RN em relação ao nível do 
mar. porém nem s e m p r e isto é possível . O 
nivelamento dos furos de sondagem deve ser re-
feito sempre que houver qualquer deslocamento 
do ponto locado e previamente nivelado. Nas obras 
onde serviços de terraplenagem estiverem sendo 
executados simultaneamente com a campanha de 
sondagem, o levantamento do nível das sonda-
gens deve ser feito imediatamente ao termino de 
cada uma, p >i> fatalmente o terreno será alterado 
entre o início e o final da campanha toda. Em 
trabalhos realizados dentro d''água e sujeitos a 
variação de maré, deve-se atribuir um RN fixo a o 
lado do flutuante onde está montado o equipa-
mento e, constantemente, conferir a cota do pon-
to de referência utilizado para a perfuração, nor-
malmente o assoalho do flutuante. A topografia 
das sondagens é de extrema importância. 
Para se iniciar uma sondagem, monta-se sobre 
o terreno, na posição de cada perfuração, um ca-
valete de quatro pernas erroneamente chamado 
de "tripé". No topo do "tripé" é montado um con-
junto de roldanas por onde passa uma corda, 
usualmente de cisai. Este conjunto, "tripé", rolda-
nas e corda, auxiliará no manuseio da comoosi-
çâo de hastes e levantamento do "martelo". Ini-
cia-se o furo desde o ponto de instalação do equi-
pamento, na maioria das vezes coincidente com a 
superfície do terreno. Com auxilio de um "trado 
cavadeira", perfura-se até um metro de profundi-
dade. Recolhe-se c acondiciona-se uma amostra 
representativa de solo, que é identificada como 
amostra zero. Em uma das extremidades de uma 
c o m p o s i ç ã o de h a s t e s de 1", a c o p l a - s e o 
amostrador padrão (1 3/8" e 2", diâmetros interno 
e externo, respectivamente). Este é apoiado no 
fundo do furo aberto com trado cavadeira. Ergue-
se o "martelo" com auxílio da corda e roldanas 
citadas, até uma altura de 75 cm acima do topo da 
composição
de hastes e deixa-se que caia sobre 
esta, em queda livre. Este procedimento é realiza-
do até a penetração de 45 cm do amostrador pa-
drão no solo. Conta-se o número de quedas do 
"martelo" necessário para a cravação de cada seg-
mento de 15 cm do total dc 45 cm. 
A soma do número de golpes necessários à pe-
netração dos últimos 30 cm do amostrador é de-
signada por N. O procedimento com os padrões 
acima é chamado "Standard Penetration Test", SPT. 
Quando retirado o amostrador do furo, é reco-
lhida e acondicionada a amostra contida em seu 
"bico". Quando observadas mudanças de tipo de 
solo no material do corpo do "amostrador", a par-
te que as caracteriza deve, também, ser armazena-
da e identificada. 
Prossegue-se a abertura de mais um metro de 
furo até alcançar-se a cota seguinte, neste caso, 2 
metros. Para tal, utiliza-se um "trado helicoidal" 
que remove o material quando este tem determi-
nada coesão e não está abaixo do nível do lençol 
freático. Caso nào seja possível o "avanço a trado", 
como é chamado este procedimento, por resistência 
exagerada do solo ou pelo tipo de material ou, 
ainda, pela presença de água do lençol freático, pros-
segue-se a perfuração com auxílio de "circulação 
de água". A "circulação de água" é realizada com 
emprego de uma motobomba, uma caixa-d'água 
com divisória para decantação e um "trépano". 
A água é injetada na composição de haste que, 
neste caso, leva em sua extremidade inferior não 
o amostrador. mas sim, o "trépano". Esta água é 
in je tada no s o l o por or i f í c ios laterais ao 
'•trépano". A pressão da água c movimentos dc 
rotação c percussão imprimidos à composição de 
hastes fazem com que o "trépano" rompa a estru-
tura do solo. O solo misturado à água retorna à 
superfície e é despejado na caixa-d agua. O mate-
rial mais pesado decanta e permanece no fundo 
da caixa. A água é novamente injetada no furo. 
Na verdade, cria-se um circuito fechado de circu-
lação com auxílio de tubos e hastes. Quando, por 
qualquer motivo, as paredes do furo não perma-
necem estáveis, auxilia-se o processo de avanço 
contendo-as com a cravaçào de "tubos de revesti-
mento" de 2 V>" de diâmetro (.eventualmente 3" de 
diâmetro) e trabalhando-se internamente a este. 
Da maneira acima descrita, a sondagem avança 
em profundidade, medindo a resistência a cada 
metro e retirando com o a mostra dor amostras do 
tipo tle solo atravessado. 
A profundidade a ser atingida depende do por-
te da obra a ser edificada e conseqüentemente 
das cargas que serão transmitidas ao terreno. A 
Norma Brasileira (NB 6^8<íi) fornece critérios míni-
mos para orientar a profundidade das sondagens. 
Porém, a resistência dos solos, o tipo de obra e 
características do projeto podem exigir sonda-
gens mais profundas ou critérios mais rígidos 
de paralisação. Para que se não perfure a mais 
ou a menos do que o necessário, é recomendá-
vel o acompanhamento do trabalho pelo pro-
fissional responsável pelo projeto de fundações. 
Sào comuns casos em que, por falta de informa-
ções, as sondagens sào interrompidas de acor-
do com a Norma, porém insuficientes para se 
determinar alguns tipos de fundação, ou para 
serem consideradas em um projeto após o corte 
do terreno. 
De primordial importância é a determinação do 
nível de água, q u a n d o ocorrer , se ja por 
armazenamento de água de chuva ou presença 
do lençol freático. Durante o processo de avanço 
da perfuração, ao se determinar ocorrência de 
água, interrompe-se o trabalho e anota-se a pro-
fundidade. Em alguns casos, após a detecção da 
presença de água, observa-se que esta provém do 
fundo ou das paredes do furo, ocupando-o cm 
parte. Deve-se sempre aguardar a sua estabiliza-
ção e anotar a profundidade correspondente à su-
perfície da água. Terminada a perfuração, retira-
se a água existente no furo com auxílio de um 
"baldinho" (peça de cano de diâmetro 1"). Aguar-
da-se o surgimento da água e anota-se novamen-
te a profundidade da lâmina d'água. Qaando pos-
sível. deve-se esgotar a água dos furos de sonda-
gem no final do expediente e medir, na manhã do 
dia seguinte, a altura da lâmina d água. Cuidado 
especial deve ser tomado quando, pelo tipo de 
solo atravessado, imaginar-se que poderá existir 
mais dc um lençol f reát ico , ou " l enço l 
empoleirado', como é chamado. Nestes casos, re-
veste-se o furo para isolar o primeiro lençol de 
água encontrado e prossegue-se a perfuração, a 
irado, até detectar-se o lençol seguinte. 
As amostras de solo coletadas a cada metro de-
vem ser levadas ao laboratório para classificação 
tátil-visual mais esmerada. São definidas as cama-
das dc solos sedimentares com suas respectivas 
espessuras ou os horizontes de decomposição dos 
solos residuais. Eventuais dúvidas de classifica-
ção dc materiais que se situam muito próximo a 
fronteiras granulométricas (argila siltosa ou silte 
argiloso), podem ser dirimidas com auxílio de 
ensaios de laboratório como, por exemplo, 
granulometria, Limites de Atterberg, etc. Este proce-
dimento. emlxjra nào usual, é recomendável. 
De posse dos perfis individuais preliminares de 
cada sondagem obtidos após a classificação tátil-
visual, do nível d agua e da cota (elevação) do 
terreno no início da perfuração, desenha-se, com 
as respectivas convenções, o perfil do subsolo de 
cada sondagem, ou de preferência, para facilitar a 
visualização, seções do subsolo abrangendo di-
versas sondagens. O desenho das sondagens de-
verá mostrar todas as camadas ou horizontes de 
solo encontrados, as posições dos níveis d água, 
o número de golpes N necessários à cravaçào dos 
30 últimos centímetros do amostrador e demais 
informações úteis que forem observadas. Os per-
fis individuais ou seções do subsolo devem re-
presentar para o profissional que vai utilizá-lo. 
o que representa uma radiografia para um 
ortopedista. 
3.3 M E D I Ç Ã O DE T O R Q U E EM S O N D A G E N S 
DE SIMPLES RECONHEC IMENTO. O SPT-T 
3.3.1 O ensaio SPT-T 
A sugestão de se medir o torque após a execu-
ção dos SPT foi feita por Ranzini (1988;. A intro-
dução desse ensaio na rotina dos serviços de son-
dagem assim como o estabelecimento das regras 
básicas para sua interpretação é obra de Décourt 
e Quaresma Filho (1991, 1994;. Inúmeros artigos 
foram escritos sobre o tema, tais como: Décourt e 
Quaresma Filho (1991, 1994;, Décourt, (1991a, 
1991b, 1992, 1995) e Alonso (1994). 
Basicamente, o equipamento constitui-se de: 
• Torquímctro : ferramenta mecânica de medi-
ção de torque. Sua capacidade mínima deve ser de 
50 kgf x m. Recomenda-se entretanto torquímetro 
de capacidade dc S0 kgf x m, preferencialmente com 
ponteiro de arraste. 
• Chave soquete: ferramenta sextavada utiliza-
da para atarraxar e desatarraxar pinos ou porcas. 
• Disco central izador: disco de aço com diâ-
metro de 3" externo e furo central de 1 1/4" que 
tem por objetivo manter a composição de 1" da 
sondagem a percussão, centralizada em relação 
grandes cidades (Terzaghi e Peck 1948), ou nor-
mas como a DIN, por exemplo. 
No Brasil, um exemplo é dado por Vargas (1955), 
reproduzido na Tabela 7.1, sintetizando uma expe-
riência na construção de edifícios cm Sào Paulo. 
A aplicação dos valores da tabela estaria sujeita 
a uma série de limitações envolvendo profundi-
dade de apoio, tipo de solo, existência ou não de 
camadas comprcssíveis etc. 
Com o advento das normas brasileiras para pro-
jeto de fundações, tabelas de tensões admissíveis 
passaram a fazer parte das recomendações para 
projeto. A Tabela 7.2, reproduz a tabela constante 
da última revisão da NBR 6122/94 
De acordo com a norma, as tensões básicas da 
Tabela 7.2 "servem para uma orientação inicial". O 
emprego dos valores básicos, válidos para sapatas 
de 2m de largura, apoiadas a lm de profundidade 
dentro da camada dc suporte, ficam condicionados
a uma série de recomendações contidas nos pará-
grafos da norma de números 6.2.1.4 - Métodos 
Empíricos e 6.2.2 Considerações Gerais, aos quais 
o leitor deverá recorrer para maiores detalhes. 
Por seu caráter de norma brasileira, para ser adotada e 
Tabela 7 . 2 | Tensões básicas segundo NBR 6 1 2 2 / 9 4 
Classe Descrição Valores (MPa) 
1 Rocha sã. maciça, sem 
laminações ou sinal de 
decomposição 
3 .0 
2 Rochas laminadas, com pe-
quenas fissuras, estratificadas 
1.5 
3 Rochas alteradas ou em 
decomposição ver nota (cj 
4 Solos granularcs concrecio-
nados, conglomerados 1.0 
5 Solos pedregurhosos compac-
tos a muito compactos 0 .6 
6 Solos pedregulhosos fofos 0.3 
7 Areias muito compactas 0.5 
8 Areias compactas 0.4 
9 Areias medianamente 
compactas 0.2 
10 Argilas duras 0.3 
11 Argilas rijas 0.2 
12 Argilas mídias 0.1 
13 Siltes duros (muito com-
pactos) 0.3 
14 Siltes rijos (compactosj 0.2 
15 Siltes médios (medianamente 
compactos) 
0,1 
Notas: a) P3rn a descrição dos diferentes tipos de solo, deve-se 
seguir as definições da NBR 6502 
b) No caso de calcário ou qualquer outra rocha cárstica, devem 
ser feitos estudos especiais. 
c) Para rochas alteradas, ou em decomposição, tem que se levar 
em conta a natureza da rocha matriz e o grau de decomposição 
ou alteração. 
usada em todo o país, as recomendações têm 
necessariamente que ser conservadoras, para ten-
tar cobrir toda a gama de variação de solos que 
ocorrem num país de dimensões continentais como 
o Brasil. Valores mais adequados poderão ser obti-
dos em cada região, mediante investigações de cam-
po e laboratório acopladas ao acompanhamento 
do desempenho da fundação. 
Resistência à penetração em sondagens 
É o método mais usado na prática. As primeiras 
recomendações surgiram com a publicação do livro 
de Terzaghi e Peck (1948) , sendo depois adaptadas 
por outros autores para se ajustar às condições exis-
tentes na localidade ou região em que atuavam. 
Entre nós, a primeira sugestão foi feita por Leme 
(1953), correlacionando resultados de provas de car-
ga sobre placa com a resistência à penctraçào medida 
com o amostrador e técnica de sondagem do IPT de 
Sào Paulo. Tentativa do mesmo gênero foi feita por 
Teixeira (1966) correlacionando provas de carga com 
a resistência à penetração medida com o amostrador 
Mohr-Geotécnica. Em ambos os casos, as provas de 
carga foram realizadas sobre argilas do terciário da 
cidade de Sào Paulo. Infelizmente, esses trabalhos 
foram referidos à resistência à penetração medida com 
amostradores diferentes do amostrador Raymond-
'Iérzaghi, adotado como padrão pela NBR 648<i e hoje 
de uso geral em todo país. 
Chamando-se de N, o valor da resistência à pe-
netração (SPT) média medida com o amostrador 
Raymond-Terzaghi, pode-se estimar a tensào 
admissível como sendo: 
O;- 0,02 N (MPa) (7.4.6) 
válida para qualquer solo natural no intervalo 5 ^ 
N < 20. 
Fig . 7 . 1 9 - Estimativa de N médio 
O intervalo de validade procura: 
• nào permitir o emprego de fundação direta 
quando o solo for mole ou fofo (N<5); 
• limitar a tensão admissível máxima a 0,4 MPa; va-
lores mais elevados somente com ensaios com-
plementares e/ou assistência de especialista de fun-
dações. 
A recomendação acima pressupõe que as son-
dagens sejam confiáveis, ou seja . executadas por 
firma idônea seguindo critérios de lx>a técnica de 
sondagens (a este respeito, veja-se, por exemplo 
Teixeira 1974). 
O valor da resistência à penetração a entrar na 
expressão (7.4.6) será o valor médio representati-
vo da camada de apoio, estimado dentro da pro-
fundidade do bulbo de tensões das sapatas (~ 1,5B), 
conforme ilustrado na Fig 7.19 
A expressão (7.4.6) nào leva em conta o efeito 
do comprimento das hastes na medida da resis-
tência à penetração. É sabido, no entanto, que 
este efeito é mais sensível nos primeiros metros 
de sondagem, tornando mais errático o valor de 
N medido, afetando diretamente o estudo de fun-
dações rasas. Muito freqüentemente a inspeção 
do solo através de um poço (v. parágrafo 7.3-2) 
revela características geotécnicas superiores àque-
las avaliadas apenas pelo N medido (este efeito 
tem sido observado principalmente em areias). 
Conforme salientado no parágrafo 7.6.7, nào se 
adorará uma solução de fundação por sapatas no 
caso de solos porosos e/ou colapsíveis, cuja que-
bra de estrutura poderá levara recalques conside-
ráveis da fundação. Da mesma forma, a fundação 
direta nào será apoiada sobre aterros em geral, os 
quais, freqüentemente, contêm matéria estranha 
como restos orgânicos, entulho, lixo etc. 
O emprego da expressão (7.4.6) pressupõe que 
abaixo da cota de apoio das sapatas, nào ocorram 
solos de características inferiores às da camada de 
suporte. Na hipótese de ocorrer uma camada me-
nos resistente, será necessário verificar se as tensões 
propagadas pelas sapatas ao topo da camada são 
compatíveis com a mesma. Nesta verificação pode-
se empregar a simplificação sugerida pelo código 
de Boston, admitindo-se que as tensões se esprai-
em segundo um angulo de 30° com a vertical (Fig. 
7.20). Na verificação acima se levará em conta a pro-
ximidade ou nào das sapatas, que poderá levar a 
uma superposição de bulbos de tensões (Fig. 7.21). 
Para um cálculo mais preciso das tensões pro-
pagadas em profundidade, haverá que se recor-
rer a fórmulas baseadas na Teoria da Elasticida-
de (v. parágrafo 7.5). 
Ensaio de Penetração Estática do Cone 
A tensão admissível para projeto de sapatas pode 
ser estimada com base nos valores de resistência 
de ponta o (MPa) , medidos no ensaio de pene-
tração estática dc cone: 
- i - Á - 4 - y v ' > V ' -
L / / / 2 Z 7 ' 
Fig. 7 . 2 0 - Simplificação para cálculo de tensões 
propagadas cm profundidade 
7Z2 
Fig. 7 .21 - Superposição dc bulbos de tensão 
F i g . 7 . 2 2 • E s t i m a t i v a do valor médio de qc 
a. Sapatas apoiadas sobre argilas: 
a - qc / 10 (MPa) 
b. Sapatas apoiadas sobre areias: 
a = q . / 1 5 (MPa) 
(7.4.7) 
(7.4.8) 
R E S S T C N C I A 0 £ PONTA SC ( M P O ) 
2 3 < 5 6 
(T0- 2 , 3 / 1 0 : 
0,23 MPc 
«•cu riu*