Trab. Geologia

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ESTADO DE MATO GROSSO
SECRETARIA DE ESTADO DE CIÊNCIA, TECNOLOGIA E ENSINO SUPERIOR
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO
UNEMAT – Campus de Nova Xavantina
Curso de Bacharelado em Engenharia Civil – 2º P.
Disciplina de Geologia Aplicada a Engenharia
Prof.º Ricardo Firmino de Souza
Dyonanthan Junior Souza Alves
Gabrielly Antoniolli da Silva
Ivaldo Riccele Soares Pereira
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DOS SOLOS
Sondagem
Nova Xavantina/ MT
Outubro/ 2018
ESTADO DE MATO GROSSO
SECRETARIA DE ESTADO DE CIÊNCIA, TECNOLOGIA E ENSINO SUPERIOR
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO
UNEMAT – Campus de Nova Xavantina
Curso de Bacharelado em Engenharia Civil – 2º P.
Disciplina de Geologia Aplicada a Engenharia
Prof.º Ricardo Firmino de Souza
Dyonanthan Junior Souza Alves
Gabrielly Antoniolli da Silva
Ivaldo Riccele Soares Pereira
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DOS SOLOS:
Sondagem
Trabalho apresentado à disciplina de Geologia, curso de Engenharia Civil da Unemat campus de Nova Xavantina, referente ao conteúdo: Métodos de Investigação dos Solos, utilizando o procedimento de prospecção de sondagem, sob orientação do Prof.º Ricardo Firmino de Souza. 
Nova Xavantina/ MT
Outubro/ 2018�
Sumário
11.	INTRODUÇÃO	�
22.	CONCEITO	�
33.	OBJETIVOS	�
44.	PLANEJAMENTO DE INVESTIGAÇÃO DO SOLO	�
55.	CLASSIFICAÇÃO	�
55.1.	MÉTODOS INDIRETOS	�
55.1.1.	Sensoriamento Remoto	�
65.1.2.	Métodos Geofísicos	�
75.2.	MÉTODOS DIRETOS	�
75.2.1.	Sondagem a Varejão (SV)	�
85.2.2.	Sondagem a Trado (ST)	�
85.2.3.	Poço ou Trincheira de Inspeção (PI-PT)	�
95.2.4.	Sondagem a Percussão (SP)	�
105.2.5.	Sondagem Rotativa (SR)	�
115.2.6.	Perfuração com Rotopercussão (RP)	�
115.2.7.	Galeria de Investigação (GI)	�
136.	CONCLUSÃO	�
147.	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	�
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INTRODUÇÃO
O solo é uma substância, cuja matéria em seu modo natural não possui igualdade ou unidade quanto à sua estrutura, em termos de propriedades elásticas e físicas, variando em sua tipologia de acordo com a geologia do local, clima e dimensão, em síntese, conforme o seu bioma de origem; ou seja, são classificados em função de suas partículas constituintes.
Assim sendo, uma forma de aplicação sobre o solo e sua composição, é dado por meio da investigação geológica, método compreendido em processos caracterizados como o ato de reconhecimento acerca do estudo e análise do solo, de forma a examinar sua composição, bem como, identificação e avaliação de estado, possibilitando seu uso e ocupação. Onde, como método de verificação mais comum aplicado sobre a superfície terrestre, é o de prospecção por meio da sondagem, consistindo numa operação que visa à realização de ensaios, ora seja de caráter de contato visual até mesmo por meio da coleta de amostras retiradas através da abertura de poços e perfurações no subsolo.
Com esse objeto, a referida pesquisa faz uso do método de investigação do solo e, o que o precede, de maneira a se fazer um panorama geral acerca do que se define e entende por sondagem, enquanto um método de aferimento do solo, tal como, seus objetivos, classificações, instrumentação, viabilidade e custo.
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CONCEITO
Entende se como sondagem (métodos de investigação dos solos), a verificação da superfície terrestre, isto é, um estudo com a viabilidade de cunho geológico. Na qual, em sua prática são produzidos processos de aferimento, de maneira a nos apresentar as grandezas dos solos, por meio de ensaios utilizando identificação tátil-visual destes, visando compreender as suas características, bem como mensurar suas propriedades físicas, químicas e biológicas. Em conformidade com:
sondagem. [De sondar + -agem².] S. f. 1. Ato ou efeito de sondar. 2. Exploração local e metódica de um meio (ár, água, solo, etc.) por meio de aparelhos e processos técnicos especiais: sondagem submarina, sondagem atmosférica. 3. Perfuração no terreno para a verificação de sua natureza geológica, de lençóis de água, de jazidas, etc. 4. Observação cautelosa; investigação, pesquisa. 5. Med. Introdução de sonda (12) no organismo. 6. Est. Método de pesquisa que consiste em recolher dados parciais que permitam um resultado representativo do assunto em apreço [...] (FERREIRA, 2004, p. 1874).
Os diversos processos de prospecção e ensaios são: sondagens rotativas, aberturas de galerias ou poços, prospecção geofísica (especialmente através de métodos elétricos ou sísmicos) e ensaios em laboratório ou in situ. [...]
Na maioria dos casos, há necessidade do emprego conjunto destes diversos recursos de amostragem e ensaio, para uma tão perfeita quanto possível caracterização do maciço rochoso no seu todo. [...]
O equipamento e a técnica para a execução de sondagens (por percussão ou rotativas) são bem conhecidos. Um programa bem orientado de sondagens, em geral rotativas, com a obtenção de amostras (ou testemunhos) para os consequentes ensaios de laboratório, fornece indicações valiosas sobre a natureza e a estrutura do maciço rochoso. (CAPUTO, P.; CAPUTO, N., 2017, p. 18).
Sondagem é um tipo de investigação feita para saber que tipo de solo existe em um terreno, a sua resistência, a espessura das camadas, a fundura do nível de água e até mesmo a fundura onde está a rocha.
Para isso são usadas diversas técnicas. Cada técnica tem um propósito e é usada para um tipo de solo ou obra. Para que as sondagens possam atender aos objetivos dos construtores e projetistas, existem mais de 500 tipos diferentes de sondagens. [...] (CONCIANI, SILVA, et al., 2013, p. 12).
As sondagens fornecem os dados básicos que irão alimentar concepções de obras, definição de fundações e de escavações subterrâneas e a céu aberto, ângulos de corte de taludes, custos das obras de diferentes etapas de projeto, cálculo de estabilidade, dimensionamentos de recuperação e remediação de terrenos contaminadores etc. As sondagens são, portanto, imprescindíveis para um bom projeto de engenharia e estimativa correta de seus custos. (DELATIM, OLIVEIRA, et al., 2013, p. 13). 
OBJETIVOS
É de compreensão que os ensaios sobre o solo, são técnicas de exploração caracterizadas como agentes para verificação e conhecimento das propriedades fundamentais dos mesmos, assim como, o comportamento da superfície terrestre ao longo do tempo, desta forma, os métodos de investigação em suma tem como por objetivo:
Conhecimento de maneira adequada por meio da apuração dos solos;
Descrever, classificar a origem dos elementos constituintes da camada geológica (cor, textura e processo de formação);
Estudar a sucessão e distribuição das camadas ou estratos geológico-geotécnicos;
Avaliação das camadas de solo e/ou rochas e suas respectivas espessuras;
Mensurar as grandezas do solo quanto à sua resistência;
Identificar e locar posicionamento do nível de água em função da camada do solo.
Assim sendo, os métodos de investigação do solo objetivam segundo descrito em:
[...] Os objetivos da exploração do subsolo incluem:
1. Determinar a natureza do solo e sua estratificação
2. Obter amostras amolgadas e indeformadas do solo para a identificação visual e ensaios em laboratório apropriados
3. Determinar a profundidade e a natureza do leito rochoso, se e quando encontrado
4. Realizar alguns ensaios de campo in situ, tais como ensaios de permeabilidade, ensaio de palheta e ensaio de penetração dinâmica
5. Observar as condições de drenagem do e para o local
6. Avaliar qualquer problema especial de construção em relação às estruturas próximas existentes
7. Determinar a posição do nível do lençol freático [...] (DAS; SOBHAN, 2014, p. 571).
PLANEJAMENTO DE INVESTIGAÇÃO DO SOLO
 	Para a obtenção de um bom trabalho quanto à técnica de investigação dos solos, faz necessários um planejamento prévio por meio da criação de um programa de exploração cujo sua estrutura pode ser dividida em quatro etapas, segundo:
1. Compilação das informações existentes relacionadas à estrutura:Esta fase engloba a coleta de informações sobre o tipo de estrutura a ser construída e seu uso futuro, os requisitos dos códigos de construção locais e as cargas dos pilares e paredes estruturais. Se a exploração for para a construção da fundação de uma ponte, deve-se ter uma ideia do comprimento do vão e da previsão das cargas às quais os pilares e encontros serão submetidos.
2. Coleta das informações já existentes das condições do subsolo: É possível economizar quantias consideráveis no programa de exploração se o engenheiro geotécnico encarregado do projeto analisar detalhadamente as informações já existentes relacionadas às condições do subsolo no local da construção. As informações úteis podem ser obtidas a partir das seguintes fontes:
a. Mapas de pesquisa geológica
b. Levantamento municipal de solo preparado pelo Ministério Americano de Agricultura e Serviço de Conservação do Solo
c. Manuais de solos publicados pelos departamentos de estradas estaduais
d. Relatórios existentes de exploração de solo preparados para a construção de estrutura ao redor
As informações coletadas das fontes anteriores fornecem a primeira impressão sobre o tipo de solo e os problemas que podem ser encontrados durante as operações de perfuração.
3. Reconhecimento do local e construção proposto: O engenheiro deve inspecionar visualmente o local e a área ao redor. Em muitos os casos, as informações coletadas em tal inspeção são estimáveis para planejamento futuro. O tipo de vegetação no local, em alguns casos, pode indicar o tipo de subsolo, também podem ser determinadas. Cortes abertos próximos ao local fornecem indicações sobre a estratificação do subsolo. Rachaduras nas paredes de estruturas próximas podem indicar recalque em virtude da possível existência de camadas de argila mole ou presença de solos de argila expansiva.
4. Investigação detalhada do local: Esta fase consiste em fazer várias sondagens no local e coletar amostras amolgadas e indeformadas de solo em várias profundidades, para observação visual e ensaios em laboratório. Não existe regra definida para determinar o número de sondagens ou a profundidade até a qual as sondagens devem atingir. Para a maioria dos edifícios, pelo menos uma perfuração em cada canto e uma no centro devem servir como ponto de partida. Dependendo da uniformidade do solo, podem ser feitas sondagens adicionais. [...] (DAS; SOBHAN, 2014, p. 572).
CLASSIFICAÇÃO
Para uma boa compreensão acerca dos métodos de investigação do solo, isto é, a sondagem enquanto ato de prospecção é importante compreender que, quando se fala de investigação dos solos, basicamente a geologia classifica as variadas tipologias de averiguação em dois métodos: indiretos e diretos. No qual, são convenientes e possui relação direta quanto à sua aplicação no que tange aferir à superfície e tudo aquilo que a compõe.
 MÉTODOS INDIRETOS
São métodos em que informações das camadas do subsolo são obtidas a partir da resistividade elétrica ou pela velocidade da propagação das ondas emitidas, no caso de métodos geofísicos. Nos métodos de sensoriamento remoto analisa-se topografia, morfologia e aspectos físicos do terreno, é um método mais visual que se dá pela observação de imagens.
Sensoriamento Remoto
O sensoriamento remoto se baseia na obtenção de fotografias da superfície para análise. Por se tratar de um método indireto, não ocorre contato entre o objeto de estudo e o pesquisador ou equipamento. Ele é útil para a melhor compreensão da área geográfica usada para fins militares, pesquisa e meteorologia por exemplo.
As técnicas evoluíram com o tempo hoje se usa aviões com sensores que, em altas altitudes, podem registrar um maior número de informações sobre a superfície em análise, há satélites cada vez mais tecnológicos e precisos.
Quando o sensoriamento se dá a partir de imagens fotográficas da Terra, chama-se aerofotogrametria, que é tecnicamente mais simples e relativamente mais precisa, por causa da proximidade da fotografia. As imagens com escala menor que 1:5000 utiliza-se em técnica. É preciso posicionar o equipamento de maneira mais vertical possível, para não haver erros de escala e área.
Muitas técnicas foram desenvolvidas, como por exemplo, o infravermelho que permite monitorar atividade humana, detectando desmatando e atividades produtivas em regiões ilegais.
Sensores ativos (radares)
Dentre as vantagens se destaca:
A radiação artificial pode penetrar nuvens, chuva, luz e neve;
Não depende de iluminação natural;
Pode ir além de vegetação e solo;
Pode informar a umidade da camada de solo, há várias áreas em que é possível utilizar.
Das desvantagens temos:
Pode haver interferência de outras radiações;
Não contêm características claras espectrais;
Custo.
Sensores passivos (scanner)
A vantagem é que reúne muitas bandas espectrais estreitas ao mesmo tempo, criando imagens multiespectrais que permitem numerosas interpretações.
Já com uma desvantagem pode se citar a dependência da luz e radiação solar refletida na Terra.
Métodos Geofísicos
É utilizado para pesquisas no subsolo sem que haja perfuração. Há diferentes métodos de sondagem, são eles: geo-radar, eletromagnético indutivo, eletrorresistividade e magnetometria.
Focando em eletrorresistividade, por ser um versátil e com bom custo/ benefício. Dispõe basicamente de duas técnicas: sondagem elétrica vertical (SEV) em que se realiza um estudo vertical; e caminhamento elétrico (CE) ou mapeamento elétrico que possibilita uma varredura horizontal. Geralmente uma técnica auxilia a outra, formando uma espécie de “raios-X” do subsolo, sendo possível identificar a presença de rochas, jazidas e profundidade do lençol freático, por exemplo.
As vantagens do uso da sondagem geofísica são:
Rapidez, porque comparado à sondagem direta o tempo é o menor;
Grande rede de pontos de amostrados, não prejudica o meio ambiente, os equipamentos são portáteis, logo são mais fáceis de trabalhar em áreas de difícil acesso, custo menor e maior profundidade, novamente comparada com a sondagem direta.
 MÉTODOS DIRETOS
Constituem como um agrupamento de métodos de investigação dos solos, ou seja, da superfície e toda a sua composição, onde tais ensaios são caracterizados como sendo uma estruturação lograda por meio de escavações, sondagens e/ ou, os propriamente ditos ensaios de campo, cujo permitem uma observação direta do subsolo, de caráter in loco.
Desse modo, através da investigação, utilizando tais métodos, se consiga obter a coleta de amostras ao longo da perfuração, como forma de garantir ao máximo e com um nível avançado de detalhamento e estudo em superfície e/ou profundidade, a investigação de material abaixo da crosta. Com o objetivo de se permitir ao final de cada investigação um levantamento direto, por meio da retirada de amostras do solo, quanto: a identificação, a classificação e a resistência das diversas camadas deste, caracterizando a crosta por meio de relatos, estruturação geológica, assim como, de natureza geotécnica.
Dos quais, compreendem em tipologia como:
Sondagem a Varejão (SV)
Uma haste de ferro é cravada nos sedimentos inconsolidados submersos. Usa este método para reconhecer aluviões, superfícies rochosas no leito de um rio e para avaliação de depósitos de areia e cascalho para uso na construção civil. A haste, em maioria, penetra até 2 metros no aluvião arenoso inconsolidado e o material pode ser identificado pelo som e vibração do processo. Na argila, por exemplo, a penetração é suave. Já areia é áspera e com presença de cascalho há bloqueios dispersos.
Sondagem a Trado (ST)
Trata-se de técnica de sondagem cujo método faz utilização do trado, ou seja, ferramenta de perfuração. Onde, têm se por definição do Trado, equipamento no qual alcança tais escavações pela colocação em sua ponta de hastes com lâminas cortantes, com o intuito de nos mostra o solo e sua constituição. Havendo diversos tipos de trados, e dentre os principaise mais utilizados temos:
Trado cavadeira sendo o mais empregado no método de sondagens;
Trado espiral utilizado para aumentar a profundidade do furo, não coletando amostras de uma só vez;
Trado helicoidal aplicado à profundidades onde haja solo com alta compactação ou obstáculos como pedras e material orgânico (raiz);
A sondagem a trado é feita por meio da perfuração simples, ressaltando que existe normativo (NBR 9603) para execução de serviço, que em síntese aplica se da seguinte forma:
Marcar os pontos de furo;
Limpeza do local;
Prospecção do solo, acarretando na perfuração utilizando a ferramenta trado;
Coleta de amostras de solo, em conformidade com a análise de mudança de camada;
Posicionar as amostras coletas em fileiras com indicação de marcação onde há as referidas mudanças de camadas do solo.
Poço ou Trincheira de Inspeção (PI-PT)
O poço é um método de investigação com execução por meio de escavação no eixo vertical, com formato de seção variando entre circular ou quadrada, de dimensionamento planejado de forma a se permitir que haja ação de observação e inspeção visual por parte do executor, assim como a sondagem a trado, haver retirada de material para análise (amostras).
Por outro lado temos a trincheira, um método também de inspeção visual mas que consiste em uma escavação vertical de seção retangular, cabendo uma exposição de modo contínuo de material do solo em determinada camada da superfície.
Os dois métodos de inspeção devem seguir os mesmos procedimentos quanto à abertura no que tange a largura mínima de comprimento para a investigação, que é de 1m.
Como equipamentos e ferramentas para a execução de tal método se têm: sarilho, corda, enxadão, picareta, pá, balde, escada, colher de pedreiro, espátula de aço, faca, serrote, fio de arame de aço, caixa cúbica de madeira, talagarça, parafina, aquecedor, pincel, serragem, guarda-sol, carrinho de mão, sacos plásticos e de lona, etiquetas para identificação, trena dentre outros.
Sondagem a Percussão (SP)
Corresponde a uma sondagem onde a perfuração avança utilizando o método de trado ou de lavagem, que através da cravação de um amostrador há a medição da resistência do solo em tabela, de acordo com o grau de perfuração do solo. Tendo em vista, a coleta de amostras ao longo do processo, determinando também o nível de água em função da execução deste tipo de sondagem e variados tipos de ensaio in loco. Sendo possível, ao final deste método de investigação medir o torque em momento de ruptura no decorrer da análise do material coletado.
Este tipo de sondagem deverá ser executado a partir da utilização de tais instrumentações, como: tripé com roldana, guincho mecânico ou moitão, trado concha e helicoidal, hastes e luvas de aço galvanizado, alimentador de água, cruzeta, trépano e “T” de lavagens, barriletes amostradores e peças para a sua cravação, martelo com 65 kg e guia, tubos de revestimento, torquímetro, bomba de água, saca-tubos, bomba-balde (baldinho com válvula de pé), chaves de grifos. Metro ou trena, recipientes herméticos (tipo copo), sacos plásticos transparentes de alta resistência, etiquetas para identificação e medidor de nível de água.
Sondagem Rotativa (SR)
É um método de investigação geológico que consiste na perfuração com máquina motorizada (sonda) para obtenção de amostras de materiais rochosos, chamadas de testemunho, a máquina rotacional e aplica uma certa pressão ao barrilhete acoplado a broca.
Após o método terminado, será feita uma investigação, onde o testemunho vai obter sua classificação litológica (tipo de rocha, textura, cor, etc.), o estado de alteração (se está pouco, medianamente muito ou extremamente alterada), e o seu grau de faturamento (número de fraturas por metro).
Como principais ferramentas temos:
Hastes;
Coroas (Diamantadas ou de Widia);
Equipamentos de cravação;
Amostrador (Barrilhete simples, duplo-livre ou de tubo interno removível);
Sistema de refrigeração.
A sondagem Rotativa tem duas principais vantagens: podem-se obter perfurações com ângulo de inclinação e também pode atingir grandes profundidades. Seu único defeito é que pode ter certa dificuldade de execução em locais de difícil acesso.
O custo do maquinário pode variar entre marcas e modelos, onde os mais simples estão com um custo entre R$50.000,00 a R$100.000,00, já para o construtor que vai fazer apenas um teste pode contratar uma empresa terceirizada que dependendo do solo cobra a sondagem entre R$110,00 e R$900,00 por metro.
Perfuração com Rotopercussão (RP)
É um método que se baseia principalmente pelo esmagamento e corte provocada por uma ferramenta acionada por ar comprimido, em que se pode combinar um pequeno movimento de rotação de um “bit” (broca) transmitido pelas hastes de perfuração e um movimento de percussão de elevada frequência e de pequeno curso, dado por um martelo de fundo de furo.
	Quanto a sua instrumentação têm se:
	Compressor de alta pressão e elevado débito;
Cabeça rotativa com entrada de ar comprimido;
Torre;
Guincho;
Compressor de percussão;
Varas de sondagem;
Martelo de fundo de furo;
Trépano de pastilhas (“bit”).
Suas principais vantagens são: avanços rápidos, baixos custo de desenvolvimento e limpeza, amostragem com pouco atraso e facilidade em manter a verticalidade dos furos, já suas desvantagens são: menores diâmetros, custos elevados para alargamentos posteriores, amostragem remexida e difícil controle nas formações pouco consolidadas.
Galeria de Investigação (GI)
São seções horizontais em subsuperfície que se limita a rochas ou solos muito consistentes. Com ela é possível analisar com acesso direto as feições da rocha maciça e analisar as condições de fluxo da água subterrânea, em um grande espaço de investigação; Em geral a galeria de investigação, costuma ser usada em último caso, pois tem um custo relativamente caro e exige mão de obra especializada.
Suas principais ferramentas para aplicação são:
Compressor de ar;
Tratores;
Marteletes;
Bomba de Concreto Projetado.
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CONCLUSÃO
Consequentemente verifica-se que, os métodos de sondagem se adequam a inúmeras as situações, pois há variações quanto a custo, praticidade e necessidade, sendo possível optar pelo método ideal de acordo com cada finalidade. No qual, as sondagens são de suma importância, uma vez que com ela se obtém respostas e previsões através da aferição dos solos, que podem influenciar direta ou indiretamente uma obra, como por exemplo, os esforços que a estrutura deverá suportar, assim como, a umidade na qual os materiais deverão ser adaptados, a própria viabilidade de ser feita uma construção no local, dentre tantas outras influências.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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CAPUTO, Homero Pinto; CAPUTO, Armando Negreiros. Mecânica dos Solos e Suas Aplicações: Mecânica das Rochas, Fundações e Obras de Terra. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2015. 560 p. v. 2.
DAS, Braja M.; SOBHAN, Khaled. Fundamentos de Engenharia Geotécninca. 8. ed. São Paulo: Cengage Learning Edições Ltda.; 2015. 614 p.
PINTO, Carlos de Sousa. Curso Básico de Mecânica dos Solos: em 16 Aulas. 3. ed. São Paulo: Oficina dos Textos, 2006. 367 p.
DELATIM, Ivan José et al. Manual de Sondagem: Boletim nº 3. 5. ed. São Paulo: ABGE, 2013. 103 p.
CONCIANI, Wilson et al. Manual do Sondador. São Paulo: Editora do IFB, 2013. 118 p.
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Quais são os principais métodos de reconhecimento do solo? Quais deles são mais aplicados em obras residenciais?. 2007. Disponível em:
http://geoteniaefundacoes.blogspot.com/2007/07/quais-so-os-principais-mtodos-de.html. Acesso em: 18 out. 2018.
O CUSTO da sondagem representa quantos por centodo custo total de uma obra?. 2007. Disponível em: http://geotecniaefundacoes.blogspot.com/2007/07/o-custo-da-sondagem-representa-quantos.html. Acesso em: 18 out. 2018.
MOURA, Ana Paula. Fundações e Obras de Terra: Aula 02: Investigação do Subsolo. 2016. Disponível em: http://site.ufvjm.edu.br/icet/files/2016/07/AULA02-INVESTIGACOES-DO-SUBSOLO.pdf. Acesso em: 18 out. 2018.
TIPOS de Sondagens. [20--]. Disponível em: http://fenix.ciencias.ulisboa.pt/downloadFile/844562369085735/Tipos%20de%20sondagens.pdf. Acesso em: 18 out. 2018.