Instrumentação Geotécnica

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INSTRUMENTAÇÃO 
GEOTÉCNICA
Introdução à Geotecnia 2015
PORQUE INSTRUMENTAR?
A instrumentação geotécnica fornece dados que ajudam os engenheiros 
em qualquer estágio de um projeto.
INVESTIGAÇÃO DE CAMPO
Os instrumentos são utilizados para a caracterização das condições locais. 
Parâmetros comuns de interesse são: poro-pressão de campo, 
permeabilidade do solo e estabilidade de taludes.
VERIFICAÇÃO DE PROJETO
Os instrumentos são utilizados para verificar hipóteses de projeto e para 
checar o comportamento como previsto. A instrumentação em fases 
iniciais de um projeto permitem rever a necessidade (ou a oportunidade) 
de modificar o projeto nas fases seguintes.
CONTROLE DA CONSTRUÇÃO
Os instrumentos são utilizados para monitorar os efeitos da construção. A 
instrumentação pode auxiliar o engenheiro a determinar quão rápido 
uma construção pode prosseguir sem o risco de ruptura.
CONTROLE DE QUALIDADE
A instrumentação pode ser utilizada tanto para reforçar a qualidade do 
trabalho em um projeto quanto para documentar que ele foi realizado 
dentro das especificações.
SEGURANÇA
A instrumentação fornece avisos de rupturas iminentes, dando tempo 
para uma evacuação rápida da área e tempo para a implementação de 
ações mitigadoras. Um monitoramento seguro requer rápida atenção, 
processamento e apresentação dos dados, assim as decisões podem ser 
tomadas rapidamente.
PROTEÇÃO LEGAL
Os dados de instrumentação podem fornecer evidências legais para a 
defesa dos projetistas e construtores se proprietários de 
terrenos/construções adjacentes acusarem a obra de causar danos ao 
patrimônio.
COMPORTAMENTO
A instrumentação é utilizada para monitorar o comportamento de uma 
estrutura. Por exemplo, o monitoramento de parâmetros como 
vazamento, pressão de água e deformação fornecem indicação do 
comportamento de uma barragem. O monitoramento de cargas em 
escoras ou tirantes e deslocamentos em uma encosta dão indicação do 
comportamento do sistema de drenagem instalado em uma encosta 
estabilizada.
CARACTERÍSTICAS DOS 
INSTRUMENTOS
CARACTERÍSTICAS DOS 
INSTRUMENTOS
CARACTERÍSTICAS DOS 
INSTRUMENTOS
ACURÁCIA X PRECISÃO DOS 
INSTRUMENTOS
CARACTERÍSTICA DOS 
INSTRUMENTOS
CARACTERÍSTICA DOS 
INSTRUMENTOS
CARACTERÍSTICA DOS 
INSTRUMENTOS
CARACTERÍSTICA DOS 
INSTRUMENTOS
APLICAÇÕES DA INSTRUMENTAÇÃO
Poro-pressão de água Razões para monitoramento Instrumento utilizado
• Determinar taxas seguras de 
enchimento
• Verificar a estabilidade de taludes
• Projeto e construção em subpressão
• Monitoramento da efetividade de 
sistemas de drenagem
• Piezômetro de tubo 
fechado
• Piezômetro de tubo aberto
MONITORAMENTO DA PORO-
PRESSÃO
Aterros
Monitorar o fluxo
Monitorar o recalque
MONITORAMENTO DA PORO-
PRESSÃO
Escorregamentos
Calcular a resistência do solo
Calcular a massa de solo
MONITORAMENTO DA PORO-
PRESSÃO
Muros de contenção
Monitorar a pressão de água para calcular a carga aplicada ao muro
MONITORAMENTO DA PORO-
PRESSÃO
Paredes diafragma ou estacas 
prancha
Monitorar a pressão de água para calcular a carga 
aplicada ao muro
Monitorar o rebaixamento do lençol para prever 
recalques
Monitorar a subpressão na base da escavação
MONITORAMENTO DA PORO-PRESSÃO
Rebaixamento e escavações
Determinar a eficiência do sistema de rebaixamento
Prover alertas de inundação
MONITORAMENTO DA PORO-
PRESSÃO
Cravação de estacas
Monitorar o excesso de poro-pressão gerado pela cravação da estaca. O 
carregamento da estaca só pode ser realizado após a dissipação do 
excesso de poro-pressão
INSTRUMENTOS PARA MONITORAR A 
PORO-PRESSÃO
Piezômetros de tubo aberto
Piezômetros de tubo fechado
PIEZÔMETROS DE SISTEMA ABERTO
PIEZÔMETROS DE SISTEMA ABERTO
PIEZÔMETROS DE SISTEMA FECHADO
Figura: Esquema Piezômetro de Corda 
Vibrante(Fonte: Dunnicliff, 1988)
PIEZÔMETROS DE SISTEMA FECHADO
APLICAÇÕES DA INSTRUMENTAÇÃO
Deformação lateral Razões para monitoramento Instrumento utilizado
• Avaliar a estabilidade de taludes e 
aterros
• Determinar a necessidade e prazo
para medidas corretivas
• Verificar o comportamento e 
segurança de obras de contenção 
e cortes/aterros
• Inclinômetros
• Extensômetros
MONITORAMENTO DA DEFORMAÇÃO 
LATERAL
Escorregamentos, cortes e aterros
Monitorar a estabilidade
Detectar zonas de cisalhamento e auxiliar na determinação de ruptura plana ou 
circular
Determinar se a movimentação é constante, acelerada ou lenta
MONITORAMENTO DA DEFORMAÇÃO 
LATERAL
Muros de contenção
Monitorar a deformação do solo atrás do muro
Verificar se há rotação do muro
MONITORAMENTO DA DEFORMAÇÃO 
LATERAL
Parede diafragma ou parede estaqueada
Verificar se as deflexões do muro estão dentro dos limites de projeto
Verificar movimentos de terra que podem afetar construções vizinhas
Verificar se as estroncas ou ancoragens estão se comportando como projetado
MONITORAMENTO DA DEFORMAÇÃO 
LATERAL
Desprendimento de rochas
Monitorar a magnitude e a taxa de movimentação em massas rochosas
MONITORAMENTO DA DEFORMAÇÃO 
LATERAL
Prova de carga em estacas
Monitorar a deformação lateral de estacas carregadas
Alertar para rupturas
INCLINÔMETROS
INCLINÔMETROS
EXTENSÔMETROS DE HASTES MÚLTIPLAS
APLICAÇÕES DA INSTRUMENTAÇÃO
Deformação vertical Razões para monitoramento Instrumento utilizado
• Verificar o adensamento dos solos
• Predizer e ajustar a cota final de 
aterros
• Verificar o comportamento de 
fundações
• Determinar a necessidade e prazo 
para medidas corretivas
• Células de recalque
• Extensômetros
• Inclinômetro horizontal
MONITORAMENTO DA DEFORMAÇÃO 
VERTICAL
Aterros
Monitorar o progresso do 
adensamento
Monitorar o comportamento da 
fundação do solo
MONITORAMENTO DA DEFORMAÇÃO 
VERTICAL
Excavações
Monitorar o levantamento de fundo
Monitorar o recalque devido ao rebaixamento
MONITORAMENTO DA DEFORMAÇÃO 
VERTICAL
Fundações
Monitorar o comportamento de fundações sob estruturas como tanques 
de estocagem que podem causar um excesso de tensão no solo e leva-lo 
à ruptura
MONITORAMENTO DA DEFORMAÇÃO 
VERTICAL
Rodovias e ferrovias
Monitorar o recalque de ferrovias e rodovias quando túneis ou trincheiras 
são construídos
MONITORAMENTO DA DEFORMAÇÃO VERTICAL
Estruturas
Monitorar o recalque que pode danificar as construções. Recalques 
diferenciais podem ser causados por escavações próximas ou sistemas de 
rebaixamento.
MONITORAMENTO DA DEFORMAÇÃO VERTICAL
Prova de carga
Monitorar compressão da estaca
Monitorar o recalque abaixo da estaca
MARCOS DE REFERÊNCIA
 Instalados fora da área de influência da obra
 São um referencial para diversos tipos de leitura de 
deformações
 Considerados imutáveis ao longo do tempo
 Instalados em grandes profundidades (até 30 m) ou em 
rocha sã
 Inserido tubo de aço galvanizado dentro de um tubo de 
PVC
 Fixado ao terreno 
 Na parte superior é instalado um cabeçote para apoio da 
mira
 Geralmente protegido por uma caixa
MARCOS DE REFERÊNCIA
MARCOS TOPOGRÁFICOS
 Instalados na obra para medição de deslocamentos 
verticais e horizontais
 Construídos com vergalhões de aço CA-50 com 1 1/2’’ 
de diâmetro e 1,1 m de comprimento chumbados 
com um bloco de concreto
 Na parte superior é instalada um semiesfera de 15 mm 
de diâmetro
MARCOS TOPOGRÁFICOS
MARCOS TOPOGRÁFICOS
MEDIDOR DE RECALQUE DE HASTES 
TIPO KM Estudado por Komesu e Matuoka, técnicos da 
Companhia Energética de São Paulo 
 Sistema de hastes conjugadas acopladas à 
placas metálicas
 Movimentação livre das hastes dentro do tubo 
referência
 Tubo de aço galvanizado referência: 25 mm de 
diâmetro
 Hastes: 10 mm de diâmetro
 Utilização de até 12 hastes
MEDIDOR DE RECALQUE DE HASTES 
TIPO KM
•À medida que o aterro é executado, são
instaladas chapas de aço solidarizadas a hastes,
conectada em segmentos contínuos, com o
avanço da construção do aterro.
•Cada uma dessas hastes é mantida na vertical,
em torno do tubo de referência, através da
utilização de discos perfurados que funcionam
como espaçadores.
•As medidas são efetuadas através de um
paquímetro adaptado, corpo se encaixa
adequadamente no tubo de referência, e cujo
bico móvel é apoiado na extremidade superior de
cada haste.
MEDIDOR DE RECALQUE TELESCÓPICO 
IPT
 Desenvolvido pelo Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo
 Tubo de aço galvanizado chumbado na superfície inferior
 Colocação de placas de recalque
 Adicionados tubos de maior diâmetro à cada placa
 Deslocamento vertical independente
 Instaladas 3 a 4 placas 
MEDIDOR DE RECALQUE TELESCÓPICO 
IPT
•Puncionamento na extremidade superior de cada
tubo;
•Leitura de cada placa, numa determinada data, é
obtida ajustando um compasso metálico com pontas
secas nas punções do tubo de referência (diâmetro
25mm) e do tubo correspondente à placa em
questão, e medindo a distância entre as pontas do
referido compasso numa escala milimetrada;
•O recalque de cada uma das placas é obtido
através variação de leitura de cada placa.
MEDIDOR MAGNÉTICO DE RECALQUE
 Instalação com a construção do aterro
 Instrumento constituído por:
 Tubo guia de leitura
 Anel de referência
 Placas de recalque
 Placas com disco imantado no orifício central
 Leitura com trena graduada e torpedo de leitura
MEDIDOR MAGNÉTICO DE RECALQUE
•As leituras são realizadas através de um sensor
que desce ao longo do tubo de PVC, suspenso
por uma trena metálica milimetrada.
•Ao atingir a posição do imã de uma placa
(anel magnético), o campo magnético aciona
um contato existente dentro do sensor, fazendo
soar o alarme em superfície.
EXTENSÔMETROS MAGNÉTICO
 Método semelhante ao medidor magnético de recalque
 Composto por tubo corrugado
 Instalados anéis magnéticos tipo prato ou aranha
 Extremidade apresenta um ponteira com datum
 Utilização de sonda magnética para leitura
EXTENSÔMETROS MAGNÉTICO
•A leitura do extensômetro
magnético é efetuada
pela descida de uma
sonda através do tubo
guia, permitindo a
identificação da posição
dos anéis instalados
através da emissão de um
sinal sonoro quando está
na influência do campo
magnético de um deles.
EXTENSÔMETROS HASTES MÚLTIPLAS
 Conjunto de hastes metálicas (8 
mm)
 Instaladas no interior do maciço
 Diâmetro do furo varia em 
relação a quantidade de 
hastes utilizadas
 Protegidas por tubo de PVC
 Ancoradas com calda de 
cimento
 Na superfície são fixadas a uma 
cabeça de leitura
 Leitura com relógio 
micrométrico ou 
potenciômetros
EXTENSÔMETROS HASTES MÚLTIPLAS
•Faz-se uma medição inicial (logo após a instalação) de cada
haste para determinar a referência das leituras, sendo medidos os
deslocamentos a partir de uma placa fixada na saída das hastes
na cabine de leitura.