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Sumário 1. Conceituação geral ................................................................................................2 2. Custo benefício ......................................................................................................2 3. Classificação dos métodos......................................................................................3 3.1 Métodos diretos.................................................................................................3 3.2 Métodos indiretos..............................................................................................4 4. Equipamentos.........................................................................................................4 5. Amostragem...........................................................................................................7 6. Formas de amostragem.........................................................................................9 7. Formas de apresentação dos resultados................................................................9 8. Campos de aplicação da prospecção.....................................................................10 9. Aplicação na Engenharia Civil................................................................................10 Referências Bibliográficas..........................................................................................12 2 1. Conceituação Geral Prospecção Geotécnica é o processo de investigação das características de um solo em profundidade no contexto de utilização de terrenos para construções ou para sua própria utilização. Suas principais etapas são: Etapas Investigações de reconhecimento - natureza das formações geológicas e pedológicas locais e principais características do subsolo. Explorações para anteprojeto, projeto básico e para projeto executivo - escolha de soluções e dimensionamento; Obtenção de informações sobre o comportamento geotécnico dos materiais, para a resolução de problemas específicos do projeto. Explorações durante a construção - necessárias no caso de imprevistos na fase de construção. A partir dessa investigação, seus resultados fornecem informações relevantes para definir as camadas dos perfis dos solos e rochas encontrados no subsolo. 2. Custo Benefício Para o custo benefício deste tipo de investigação é necessário saber a escolha de método e amplitude de prospecção, como: Finalidade e proporções da obra; Características do terreno; Experiências e práticas locais. Portanto, o custo é compatível com o valor da informação obtida. Empiricamente – 0,5 a 1% do custo da obra Informações insuficientes ou inadequadas – superdimensionamento no projeto e orçamentos majorados. Abaixo exemplos de custos de uma investigação geotécnica típica: Tipo de Trabalho % do custo total % do custo das obras de terra e fundações Barragem de terra 0,9 – 3.3 1,1 – 5,2 ATERROS 0,1 – 0,2 0,2 DOCAS 0,2 – 0,5 0,4 – 1,7 PONTES 0,1 – 0,5 0,3 – 1,3 EDIFÍCIOS 0,05 – 0,2 0,5 – 2,0 ESTRADAS 0,2 – 1,6 1,6 – 5,7 FERROVIAS 0,6 – 2,0 3,5 3 3. Classificação dos Métodos O método necessário para a prospecção do solo varia em função da localização dos furos e da topografia do local. 3.1 Métodos Diretos Permitem a observação direta do subsolo ou através de amostras coletadas por uma perfuração (escavações, sondagens e ensaios de campo). Escavação de poços Escavação vertical com dimensões mínimas para permitir acesso de uma pessoa, para relatar as camadas do solo e coleta de amostras. A abertura em rochas é feita com furos de martelete ou explosivos. Escavação de trincheiras Possui menor profundidade que os poços, permitem uma seção horizontal contínua. Escavação de galerias Seções horizontais em superfície. Sondagem à trado Processo rápido para análises preliminares das camadas mais superficiais do solo, podendo- se obter amostras mais profundas de solo. Muito utilizado em obras rodoviárias. É feita de duas formas: manual e mecânica. Sondagem a percussão com circulação d’água Método para análise dos solos em que o terreno é perfurado através do golpeamento do fundo do furo com peças de aço cortantes. O processo de circulação de água facilita o corte e traz até a superfície o material desagregado. Número, locação e profundidade dos furos da sondagem (NRB 8036/83): Número de furos Área de projeção da construção (m²) Número mínimo de furos <200 2 200 a 600 3 600 a 800 4 800 a 1000 5 1000 a 1200 6 1200 a 1600 7 1600 a 2000 8 2000 a 2400 9 >2400 a critério 4 Locação dos furos: devem cobrir toda a área carregada. A distância entre furos não deve ser superior a 30 metros. Profundidade dos furos: deve considerar a profundidade provável das fundações e do bulbo de tensões gerados pela fundação prevista e as condições geológicas locais. 3.2 Métodos Indiretos As propriedades do solo são indiretamente estimadas pela observação à distância ou pela medida de outras grandezas do solo (sensoriamento remoto e ensaios geofísicos). Sensoriamento remoto Fotos aéreas e imagens orbitais. Técnicas de fotointerpretação: - Tonalidade e textura das imagens - Formas de relevo - Rede de drenagem - Tipo de vegetação Métodos geofísicos Permitem determinar a distribuição em profundidade de parâmetros físicos do terreno: velocidade de propagação de ondas acústicas, resistividade elétrica, contrastes de densidade e campo magnético da Terra. Principais métodos geofísicos: - Métodos geoelétricos: eletrorresistividade, polarização induzida, potencial espontâneo, eletromagnéticos. - Métodos sísmicos: refração, reflexão, crosshole e tomografia. - Métodos potenciais: magnetometria e gravimetria. 4. Equipamentos As ferramentas e os equipamentos necessários para a prospecção do solo variam em função: • da localização dos furos; • das características topográficas do local. Sondagens a trado – Equipamentos: Hastes de ferro ou aço roscáveis, cruzeta para aplicações do torque e brocas. Trados Manuais – tipos: cavadeira, torcido, helicoidal, concha. Trados Mecanizados - motor a gasolina 5 Sondagens a percussão com circulação d´água - Equipamentos: Tripé com sarrilho, roldana e cabo; Tubos de revestimentos; Hastes de aço roscável; Martelo cilíndrico ou prismático com coxim de madeira para cravação das hastes e tubos de revestimentos; Amostrador padrão bipartido, dotado de dois orifícios laterais para saída de água; Conjunto motor – bomba para circulação de água na perfuração; Trépano Trados Sondagens Rotativas – Equipamentos: Sonda rotativa (manual, mecânica ou hidráulica) - motor, guincho e cabeçote de perfuração. Hastes – tubos ligados por niples. Barriletes – simples: um único tubo; Duplo - rígido: dois tubos que tem igual movimento de giro. Duplo – livre: dois tubos. O tubo interno é estacionário. Tubo interno removível: o tubo interno é retirado por dentro da coluna de perfuração. Coroas – matriz de aço; corpo da coroa; saídas d'água e diamantes. Revestimentos Sistema de circulação de água 6 Ensaio de perda d água sob pressão - Equipamentos: Bomba d água; Hidrômetro Manômetros Transdutores de pressão Canalizações e Mangueiras Obturadores de borracha Ensaio de cone estático - Equipamentos: Dispositivos de Cravação - manual ou mecânico Elemento de sondagem –tubos, hastes e cone. Dispositivos para medição de esforços - manômetros, anéis dinamométricos, sensores elétricos. 7 Ensaio Pressiométrico - Equipamentos: Sonda Sistema de controle de pressões e volumes Tubulações Ensaio de palheta ( "vane test") - Equipamentos: Palheta Hastes Dispositivo para aplicação de um momento de torção Torquímetro 5. Amostragem Determinar a composição e estrutura dos materiais Obtenção de corpos de prova para ensaios de laboratórios 8 CLASSIFICAÇÕES DAS AMOSTRAS: Não representativas Representativas Indeformadas AMOSTRAS DEFORMADAS Amostras sem a estrutura original do solo: se prestam a caracterização do solo e para moldagem de corpos de prova compactados AMOSTRAS INDEFORMADAS Amostras onde são conservadas ao máximo a estrutura, densidade e teor de umidade originais do solo: estudo do comportamento dos solos in situ. Viabilidade: f (natureza do solo, profundidade de amostragem e nível d’água). Solos de difícil amostragem: solos poucos ou não coesivos, pedregulhosos e concrecionados. Cuidados básicos e essenciais: Manipulação cuidadosa (moldagem e transporte) Proteção à perda de umidade Conservação em câmara úmida AMOSTRAS INDEFORMADAS EM SUPERFÍCIE Junto a superfície do terreno ou próximas as superfície de uma exploração acessível. Cilindros ou anéis biselados Blocos 9 6. Formas de Amostragem As amostras a serem obtidas são dos seguintes tipos (de metro em metro ou quando da mudança de material): - Amostras do trado (+/- 500g) Amostras de trado, com cerca de 500 g, constituídas por material obtido durante a perfuração e coletadas na parte inferior das lâminas cortantes do trado, muito empregado em analises físicas do solo, como densidade, porosidade, e curvas de retenção da água no solo. - Amostras do amostrador padrão (+/- 200g - cilindros de solo) Instrumento padrão para execução de sondagens em solos, com forma e dimensões definidas em normas técnicas, destinado a extrair amostras de um solo. - Amostras de lavagem (+/- 500g de material decantado) Amostras de lavagem, com cerca de 500 g, obtidas pela decantação d'água de circulação, em recipiente com capacidade mínima de 100 litros. Neste processo de amostragem ‚ vedada a prática de coleta do material acumulado durante o avanço da sondagem, em recipiente colocado junto à saída d'água de circulação. - Amostras de baldinho (+/- 500g de material da bomba) Com cerca de 500 g, constituídas por material obtido no baldinho com válvula de pé. 7. Formas de Apresentação dos Resultados Resultados Informações sobre o andamento das sondagens deverão ser fornecidas diariamente, quando solicitadas. Os resultados preliminares de cada sondagem à percussão deverão ser apresentados, num prazo máximo de 15 dias após seu término, em boletins (modelo em anexo) com 3 vias, onde constem, no mínimo: - nome da obra e interessado; - identificação e localização do furo; -diâmetro da sondagem e método de perfuração; - cota, quando fornecida; -data da execução; -nome do sondador e da firma; - tabela com leitura de nível d'água com data, hora, profundidade do furo, profundidade do revestimento e observações sobre eventuais fugas d'gua, artesianismo etc. No caso de não ter sido atingido o nível d’água deverá constar no boletim as palavras "furo seco"; 10 - posição final do revestimento; - resultados dos ensaios de penetração, com o número de golpes e avanço em centímetros para cada terço de penetração do amostrador; - resultados dos ensaios de lavagem, com o intervalo ensaiado, avanço em centímetros e tempo de operação da peça de lavagem; - identificação das anomalias observadas; - confirmação do preenchimento do furo ou motivo do seu não preenchimento; - motivo da paralização do furo; - visto do encarregado da Empreiteira na obra. Os resultados finais de cada sondagem à percussão deverão ser apresentados, num prazo máximo de 30 dias após o seu término, na forma de perfis individuais na escala 1:100 (modelo em anexo), onde conste, além dos dados do ítem 9.2, calculados e colocados em gráficos, quando for o caso, a classificação geológica e geotécnica dos materiais atravessados, feita por geólogo ou engenheiro geotécnico, cujo nome e assinatura deverão constar no perfil. Até 30 dias após o término do último furo da campanha programada, a firma Empreiteira deve entregar o relatório final, contendo: - texto explicativo com localização, tempo gasto, número de furos executados, total de metros perfurados, bem como outras informações de interesse e conhecimento da Empreiteira; - planta de localização das sondagens ou, na sua falta, esboço com distâncias aproximadas e amarração. 8. Campos de aplicação da prospecção O campo mais utilizado é o da construção civil, mas além dele, a prospecção geotécnica pode ser utilizada em diversos setores que envolvam, de forma direta ou indireta, projetos que utilizam o solo. Os campos que mais utilizam deste meio são as áreas de Estruturas, Transporte e Tráfego, Geotecnia, Saneamento, Hidráulica e Hidrologia. 9. Aplicação na Engenharia Civil A prospecção geotécnica auxilia no reconhecimento do solo que possui algum tipo de problema geotécnico, podendo então ser apresentada uma solução e com isso definir a melhor escolha do tipo de fundação que será utilizada. 11 Com a prospecção geotécnica podemos: A) Determinar a extensão, profundidade e espessura das camadas do subsolo até uma determinada profundidade. Descrever cada camada do solo, compacidade ou consistência, cor e outras características perceptíveis. B) Determinar a profundidade do nível do lençol freático, lençóis artesianos ou suspensos. C) Obter informações sobre a profundidade da superfície rochosa e sua classificação, estado de alteração e variações. D) Obter dados sobre propriedades mecânicas e hidráulicas dos solos ou rochas como: compressibilidade, resistência ao cisalhamento e permeabilidade. Na maioria dos casos, problemas de engenharia são resolvidos com base nas informações A) e B) que são obtidas através de SONDAGENS DE SIMPLES RECONHECIMENTO (NBR 6484/80). 12 Referências Bibliográficas VIANA DA FONSECA, A. Prospecção e Caracterização Geotécnica. Disponível em: https://engucm.files.wordpress.com/2015/03/prospeccao-e-caracterizacao- geotecnica-fundacoes-miec-avf.pdf. Acesso em : abril de 2018. BASTOS, Cesar. Prospecção Geotécnica do Subsolo. Disponível em: https://engucm.files.wordpress.com/2015/03/prospeccao-geotecnica.pdf. Acesso em: abril de 2018.
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