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Programa de investigação de subsolo (NBR 8036-83); Ensaios de campo na engenharia de fundações: SPT e CPT APRESENTAR OS PRINCIPAIS PROCESSOS DE INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO PARA FINS DE PROJETO DE FUNDAÇÕES PARA ESTRUTURAS. AUTOR(A): PROF. GUSTAVO GREGORUTI DOS SANTOS INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS •Principais processos de investigação do subsolo para fins de projeto de fundações para estruturas; •Informações essenciais; •Método executivo. PRINCIPAIS NORMAS ABNT NBR 6484 – Solo – Sondagens de simples reconhecimento com SPT – Método de ensaio ABNT NBR 6497 – Levantamento Geotécnico ABNT NBR 6122 – Projeto e Execução de Fundações INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS Essencial para execução de um Projeto de Fundações de qualquer empreendimento, por menor que seja, É NECESSÁRIO QUE SE CONHEÇA O PERFIL GEOTÉCNICO DO SUBSOLO NO LOCAL ONDE ELE SERÁ CONSTRUÍDO. Ao projetista deve ser entregue 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) Programa de investigação de subsolo (NBR 8036-83); Ensaios de campo na engenharia de fundações: SPT e CPT01 / 16 PRINCIPAIS INFORMAÇÕES NA SONDAGENS 1. Determinação da extensão, profundidade e espessura de cada horizonte de solo dentro de uma determinada profundidade, que vai depender da dimensão e da natureza da estrutura, além de uma descrição do solo, que inclua sua compacidade se o solo não for coesivo ou o estado de consistência se o solo for coesivo; 2. Profundidade da superfície da rocha e sua classificação, incluindo informações sobre: extensão, profundidade e espessura de cada extrato rochoso; 3. Informações sobre a ocorrência de água no subsolo: profundidade do lençol freático e suas variações; 4. Propriedades de engenharia dos solos e rochas “in situ”, tais como, compressibilidade, resistência ao cisalhamento e permeabilidade. Em muitos casos nem todas estas informações são necessárias e, em outros, valores estimados serão suficientes. INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS Segundo ABNT NBR 6122 : 2010 (Projeto e Execução de Fundações) , 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. 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 (VELLOSO e LOPES, 2010). INVESTIGAÇÃO COMPLEMENTAR Nesta fase são caracterizadas as propriedades dos solos mais importantes do ponto de vista do comportamento das fundações (ABNT NBR 6122, 2010). Programa de investigação de subsolo (NBR 8036-83); Ensaios de campo na engenharia de fundações: SPT e CPT02 / 16 Escolhida a fundação, questões executivas podem ser esclarecidas, e sondagens adicionais executadas atendendo assim a norma técnica (VELLOSO e LOPES, 2010). 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 (VELLOSO e LOPES, 2010). CUSTO DA NÃO EXECUÇÃO Alguns empreiteiros, possuem a visão de quererem sempre economizar para otimizar seus lucros. Partindo por base nesse conceito, algumas obras não realizam as sondagens de seus respectivos terrenos, tomando como base para execução da fundações do empreendimento, fundações ou sondagens realizadas nas edificações limitrofes à obra. Um projetista ao se deparar com informações insuficientes ou inadeuadas, ele compensa essa falta de informações com um Fator de Segurança maior, superdimensionando as fundações no intuito de evitar grandes recalques diferenciais. Como consequência, o custo de informações inadequadas é consideravelmente maior do que o custo da investigação. Programa de investigação de subsolo (NBR 8036-83); Ensaios de campo na engenharia de fundações: SPT e CPT03 / 16 Legenda: PRéDIOS DE SANTOS INCLINADOS DEVIDO A RECALQUE DIFERENCIAL EXECUÇÃO DE SONDAGENS FASE INICIAL Segundo Velloso e Lopes (2010), 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. Programa de investigação de subsolo (NBR 8036-83); Ensaios de campo na engenharia de fundações: SPT e CPT04 / 16 IMPORTANTE Visita técnica ao local para verificar possíveis afloramentos de rocha, taludes, erosões, edificações limítrofes para auxiliar na escolha do tipo de fundações a ser utilizada (VELLOSO E LOPES , 2010) Sondagens não podem parar antes da profundidade previstas para as fundações. QUANTIDADE DE SONDAGENS Programa de investigação de subsolo (NBR 8036-83); Ensaios de campo na engenharia de fundações: SPT e CPT05 / 16 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) (Programação de sondagens de simples reconhecimento do solos para fundações de edifícios - Procedimento), 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. As sondagens devem ser, no mínimo, de uma para cada 200 m² de área de projeção em planta do edifício, até 1200 m² (ABNT NBR 8036: 1983). Entre 1200m² e 2400 m² deve-se fazer uma sondagem para cada 400m² que excederem a 1200m² (ABNT NBR 8036: 1983). Acima de 2400m² o número de sondagens deve ser fixado de acordo com o plano particular da construção (ABNT NBR 8036: 1983). Em quaisquer circunstâncias o número mínimo de sondagens deve ser: • 02 para área da projeção em planta do edifício até 200m² (ABNT NBR 8036: 1983); • 03 para área entre 200m² e 400m² (ABNT NBR 8036: 1983). 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 03 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 profundidade 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). CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA • 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; Programa de investigação de subsolo (NBR 8036-83); Ensaios de campo na engenharia de fundações: SPT e CPT06 / 16 • Métodos semidiretos: Forneceminformações 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. 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. POÇOS E SONDAGENS A TRADO Os poços são escavações manuais, geralmente não escoradas, que avançam até que se encontre o nível do lençol freático, ou onde for estável. Este tipo de investigação permite um exame do solo nas paredes laterais da escavação e no solo de apoio escavado, fora a retirada de amostras indeformadas em blocos ou em anéis (NBR 9603 : 1986) Programa de investigação de subsolo (NBR 8036-83); Ensaios de campo na engenharia de fundações: SPT e CPT07 / 16 SONDAGEM A PERCUSSÃO Este método de sondagem, é conhecida como de percussão com circulação de água. O processo é realizado a cada metro, quando é feito um ensaio de penetração dinâmica (Standard Penetration Test ou SPT) nas profundidades de 15cm, 30cm e 45cm. • 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 de ocorrência do lençol freático; • Solo instável – furo revestido; Programa de investigação de subsolo (NBR 8036-83); Ensaios de campo na engenharia de fundações: SPT e CPT08 / 16 • Solo estável – Furo sem revestimento (adicionado um pouco de bentonita à água); • Não ultrapassa matacões, blocos de rocha, dificuldade em terrenos saprólitos. CRITÉRIOS DE PARALISAÇÃO SEGUNDO ABNT NBR 6484 : 2001 • 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. EQUIPAMENTO • Tripé equipado com sarilho, roldana e cabo; • Tubos de revestimentos com diâmetro interno mínimo de 66,5 mm (2 ½”), sendo usado correntemente os de 76,2 mm (3”), 101,6 mm (4”) e 152,4 mm (6”); • Haste de aço para avanço, com diâmetro interno de 25 mm • Martelo para cravação da haste com massa de 65 kg; • Amostrador padrão; • Conjunto motor-bomba para circulação de água na perfuração; PROCEDIMENTO DE PERFURAÇÃO A perfuração é iniciada com trado cavadeira até a profundidade de 1 metro, instalando-se o primeiro segmento do tubo de revestimento (HACHICH et al, 1998) Objeto disponível na plataforma Informação: Equipamento de sondagem SPT Equipamento de sondagem SPT composto de tripé, amostrador padrão para retirada de amostras do solo, haste de aço para avanço da escavação, martelo para cravação da haste e conjunto motor bomba para circulação de água na perfuração Programa de investigação de subsolo (NBR 8036-83); Ensaios de campo na engenharia de fundações: SPT e CPT09 / 16 Nas operações subsequentes de perfuração utiliza-se o trado espiral, até que se torne inoperante ou até encontrar o nível da água (DAS, 2007) 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. Conforme ABNT NBR 6484 (2001), quando avanço da perfuração com emprego do trado helicoidal for inferior a 50 mm após 10 min de operação ou na situação de encontrar solo não aderente ao trado, passa-se ao método de perfuração por circulação de água, também chamado de lavagem, a remoção do material escavado se faz por meio de circulação de água, realizada pela bomba da água motorizada. A operação em si, consiste na elevação da composição de perfuração em cerca de 30 cm do fundo do furo e na sua queda, que deve ser acompanhada de movimentos de rotação alternados (vai-e-vem), aplicados manualmente pelo operador (ABNT NBR 6484, 2001) “Durante a operação de perfuração são anotadas as profundidades das transições de camadas detectadas por exame táctil-visual e da mudança de coloração dos materiais trazidos à boca do furo pelo trado espiral ou pela água de lavagem “(ABNT NBR 6484, 2001). Será coletada, para exame posterior, uma parte representativa do solo colhido pelo trado concha durante a perfuração até um metro de profundidade. (IPUC, 2010) Posteriormente, a cada metro de perfuração, a contar de um metro de profundidade, são colhidas amostras dos solos por meio dos amostrador padrão (IPUC, 2010). 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. Programa de investigação de subsolo (NBR 8036-83); Ensaios de campo na engenharia de fundações: SPT e CPT10 / 16 PROCEDIMENTO DE PERFURAÇÃO SONDAGENS ROTATIVAS E MISTAS 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. Programa de investigação de subsolo (NBR 8036-83); Ensaios de campo na engenharia de fundações: SPT e CPT11 / 16 Este barrilete tem em sua extremidade inferior uma coroa com diamantes (wídia) para facilitar o corte de rochas. Uma melhor indicação da qualidade da rocha é o RQD (Rock Quality Designation), que consiste num cálculo de porcentagem de recuperação em que apenas os fragmentos maiores que 10 cm são considerados (VELOSO e LOPES, 2010). Conforme (VELLOSO e LOPES, 2010)., abaixo segue o índice de qualidade da rocha. ENSAIO DE CONE (CPT) O ensaio de cone holandês, também chamado de ensaio de penetração estática, ensaio de cone mecânico ou simplesmente ensaio de cone, foi desenvolvido na década de 30 na Holanda (HACHICH et al, 1998) Este ensaio se difundiu no mundo todo graças à qualidade de suas informações. (HACHICH et al, 1998) O ensaio consiste basicamente na cravação a velocidade lenta e constante de uma haste com ponta cônica, medindo-se a resistência encontrada na ponta e a resistência por atrito lateral. Neste ensaio, não são retiradas amostras dos solos atravessados, e por isso, é recomendável que este tipo de investigação seja associado a sondagens a percussão. Programa de investigação de subsolo (NBR 8036-83); Ensaios de campo na engenharia de fundações: SPT e CPT12 / 16 ENSAIO PRESSIOMÉTRICO (PMT) Este ensaio consiste na expansão de uma sonda ou célula cilíndrica instalada em um furo executado no terreno, a célula, normalmente de borracha, expande-se com a injeção de água pressurizada, e a sua variação de volume é medida na superfície do terreno juntamente com a pressão aplicada (VELLOSO e LOPES, 2010)PRINCIPAIS INFORMAÇÕES OBTIDAS Índice de resistência a penetração nas areias em função ao SPT (compacidade): Programa de investigação de subsolo (NBR 8036-83); Ensaios de campo na engenharia de fundações: SPT e CPT13 / 16 Índice de resistência a penetração nas argilas em função ao SPT (consistência): EXEMPLO DE SONDAGEM A PERCUSSÃO EXEMPLO DE SONDAGEM A PERCUSSÃO. Objeto disponível na plataforma Informação: SONDAGEM A PERCUSSÃO EXEMPLO DE SONDAGEM A PERCUSSÃO Programa de investigação de subsolo (NBR 8036-83); Ensaios de campo na engenharia de fundações: SPT e CPT14 / 16 ATIVIDADE Sondagens é um tipo de investigação do material que se encontra no subsolo de uma determinada região para sua classificação referente ao tipo de solo, resistencia, presença de rocha e nível d'água. Com base nessas informações, é correto afirmar que A. Para um empreendimento de pequeno porte, pode ser realizada apenas um furo de sondagem B. Sondagens são realizadas apenas em construções de grande porte C. Para construções de pequenas residências não é necessário a realização de sondagens, visto que essas quase sempre são executadas em fundações super D. Independentemente do porte da construção, há a necessidade de se conhecer o subsolo no local da obra para definição da melhor fundação a ser executada ATIVIDADE As sondagens são executadas para se obter uma correta classificação referente ao subsolo, sobre a paralisação da perfuração é incorreto afirmar que. A. A paralisação da perfuração deve ocorrer quando, em 3,0 m sucessivos, se obtiver 30 golpes para penetração dos 15 cm iniciais do amostrador – padrão; B. A paralisação da perfuração deve ocorrer quando, em 4,0 m sucessivos, se obtiver 50 golpes para penetração dos 30 cm iniciais do amostrador-padrão; C. A paralisação da perfuração deve ocorrer quando, em 5,0 m sucessivos, se obtiver 50 golpes para penetração dos 45 cm do amostrador-padrão. D. A paralisação da perfuração deve ocorrer quando apenas atingir o nível superior do topo rochoso, onde ficará apoiada a fundação do empreendimento. Programa de investigação de subsolo (NBR 8036-83); Ensaios de campo na engenharia de fundações: SPT e CPT15 / 16 ATIVIDADE Referente às informações obtidas pela sondagem é correto afirmar que. A. Nas sondagens além da classificação do material é necessaria a resistência e compacidade das argilas. B. Nas sondagens além da classificação do material é necessaria a resistência e consistência das areias.. C. Se houver nível d'água, rocha ou matacão no terreno, estes devem ser identificados na sondagem D. Todas estão corretas REFERÊNCIA ABNT NBR 6122:2010 – Projeto e Execução de Fundações ABNT NBR 6484: 2001 – Solo – Sondagens de simples reconhecimento com SPT – Método de ensaio ABNT NBR 6497: 1983 – Levantamento Geotécnico ABNT NBR 8036: 1983 – Programação de sondagens de simples reconhecimento do solos para fundações de edifícios - Procedimento ABNT NBR 9603: 1986 – Sondagem a trado - procedimento DAS, B.M. Fundamentos de engenharia geotécnica. Tradução da 6º edição norte-americana. Thomson Learning. São Paulo: 2007. HACHICH W. et al.,Fundações: Teoria e prática - 2.ed. Pini. São Paulo, 1998 IPUC – INSTITUTO POLITÉCNICO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL, Fundamentos de Mecânica dos Solos, Belo Horizonte, 2010 VELLOSO, D. A.; LOPES, F. R. Fundações: critérios de projeto, investigação do subsolo, fundações superficiais, fundações profundas. Oficina de Textos. São Paulo, 2010. Programa de investigação de subsolo (NBR 8036-83); Ensaios de campo na engenharia de fundações: SPT e CPT16 / 16
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