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permitem: -> Delimitar as camadas do subsolo; e -> Determinar o nível do lençol freático (ou nível de água). 3.4.1 Sondagem SPT (Standard Penetration Test), também conhecida como sondagem à percussão, ou sondagem de simples reconhecimento i) Introdução O SPT é, de longe, o ensaio de prospecção do subsolo mais executado na maioria dos países do mundo, e também no Brasil. O SPT é usado principalmente em prospecção do subsolo para fins de construção de fundações rasas (sapatas, blocos, etc.) e profundas (estacas e tubulões) de edifícios, pontes, etc. 7 Dentre as vantagens que apresenta a sondagem SPT, pode-se citar: a) O baixo custo da sondagem; b) A simplicidade de execução da sondagem; c) A possibilidade de colher amostras do subsolo; d) A possibilidade de determinar a posição do lençol freático; e e) A obtenção de informações da consistência (ou firmeza) dos solos, e da compacidade (ou compactação) dos solos. A sondagem SPT constitui-se em uma medida da resistência dinâmica do solo. A sondagem SPT é executada por meio da perfuração do terreno, e é acompanhada da retirada de amostras do subsolo. A sondagem SPT permite traçar o perfil estratigráfico do solo. OBS. O perfil estratigráfico é a representação gráfica do perfil do subsolo com suas camadas e da cota do nível de água. De acordo com Bowles (1997), tem-se que: O ensaio SPT, que foi desenvolvido por volta de 1927, é o mais popular e econômico meio de obter informações tanto dos subsolos no continente como dos subsolos submersos em água. Entre 85 a 90 por cento dos projetos de fundação, na América do Sul e na América do Norte, são feitos utilizando o ensaio SPT. Assim sendo, Bowles (1997) destacou os seguintes pontos relacionados ao ensaio SPT: Tempo de aprovação (cerca de 70 anos de utilização), ampla difusão no meio técnico (ou popularidade), baixo custo e o multiuso (utilizado para avaliar subsolos continentais ou submersos). ii) Equipamento usado no ensaio SPT O equipamento empregado no ensaio, ou sondagem SPT consiste principalmente dos seguintes elementos: a) Tripé; b) Roldana; c) Martelo de cravação de 65 kgf (ou kg); d) Corda; e) Hastes para avanço da sondagem; f) Amostrador com f (diâmetro) externo de 51 mm; g) Trépano de lavagem do furo; h) Tanque de água para lavagem do furo; i) Apito para determinação do nível de água; e j) Bomba d’água para lavagem do furo. A Figura 3.15 ilustra o equipamento de sondagem SPT no instante da sondagem no furo. 8 Figura 3.15 - Equipamento de sondagem SPT no instante da sondagem iii) Principais procedimentos do ensaio SPT Os principais procedimentos do ensaio SPT são os que se seguem: a) Abertura de um furo a trado até 1,0 m de profundidade; b) Colocação do amostrador na ponta da haste de avanço e iniciar a cravação dinâmica do amostrador, com uso do martelo de 65 kgf (ou kg) caindo de uma altura de 75 cm; c) Então, cravar os primeiros 15 cm do amostrador no solo contando o número de golpes; d) Na sequência, cravar os 30 cm restantes do amostrador no solo contado o número de golpes; e) Retirar o amostrador do solo e coletar a amostra de solo do seu interior; Então guardar a amostra em saco plástico para enviá-la ao laboratório; f) Para o 2.o (segundo) metro de sondagem, utiliza-se o trado ou o trépano de lavagem do furo para realizar uma escavação até 2 m de profundidade; g) Após escavar até 2 m de profundidade, realiza-se a colocação do amostrador na haste, e iniciar a cravação dinâmica do amostrador no solo com uso do martelo de 65 kgf caindo a 75 cm de altura; h) Então, cravar os primeiros 15 cm do amostrador no solo contando o número de golpes; i) Na sequência, cravar os 30 cm restantes do amostrador contando o número de golpes para sua cravação; 9 j) Retirar o amostrador e coletar a amostra de solo do seu interior; Então, guardar a amostra em saco plástico para enviá-la ao laboratório; l) Continuar a sondagem para o 3.o (terceiro), 4.o (quarto), 5.o (quinto),..., até o n- ésimo metro de sondagem seguindo procedimentos semelhantes aos descritos do item f ao item j, mostrados anteriormente; m) Finalizar a sondagem ao se encontrar a camada impenetrável, a qual pode ser rocha ou um solo muito duro; e n) Com o uso de um apito especial, determina-se o nível de água do lençol freático, com leituras após 24 horas da retirada do tubo de revestimento do furo, ou seja, 24 horas após o fim da sondagem. OBS(s). A escavação do furo de sondagem pode ser feita pelo trado, ou pela lavagem com uso do trépano. A escavação do furo de sondagem a trado só pode ser feita até o nível de água (NA). A lavagem do furo com água com uso do trépano pode influenciar na leitura do nível de água; por isso recomenda-se a determinação do nível de água após 24 horas após o término da sondagem. O uso de marcador de giz, na haste de avanço, permite determinar o número de golpes para penetração do amostrador no solo a cada 15 cm. No Brasil, o ensaio SPT é padronizado pela NBR 6484. iv) Amostragem durante a sondagem SPT Como descrito anteriormente, a cada metro de profundidade de sondagem são colhidas amostras deformadas do solo, com uso do amostrador. OBS. Amostras deformadas são amostras que sofrem alguma alteração na sua textura e/ou estrutura e/ou umidade devido a ação do homem. As amostras coletadas no subsolo são transportadas para o laboratório para realização dos ensaios de caracterização dos solos. OBS (s). a) Os ensaios de caracterização dos solos são: - Peso específico natural; - Peso específico dos sólidos; - Análise granulométrica; - Limite de liquidez (LL); - Limite de Plasticidade (LP); e - Etc. b) Para prospecção para fins de fundações, pode-se dispensar os ensaios LL, LP. A Figura 3.16 ilustra um amostrador, padrão NBR 6484, utilizado no ensaio SPT, o qual se abre longitudinalmente para retirada da amostra. 10 Figura 3.16 - Amostrador, padrão NBR 6484, utilizado no ensaio SPT Destaca-se, no amostrador padrão, da Figura 3.16, que a parte central do amostrador é destinada a receber a amostra de solo. E que a ferramenta de pé é biselada (ou chanfrada) para facilitar o corte da amostra de solo durante o ensaio. OBS. Chanfrada = cortada em ângulo. A Figura 3.17 ilustra uma sondagem SPT no instante da sua execução, percebe-se que o martelo de cravação de 65 Kgf está sendo levantado por dois técnicos. Contudo, sabe-se que apenas um técnico já possui força suficiente para fazê-lo (levantar o martelo com a corda). Figura 3.17 - Sondagem SPT no instante da sua execução v) Índice de resistência à penetração, ou N do SPT O índice de resistência à penetração (N) corresponde ao número de golpes, do martelo de 65 kgf caindo de 75 cm de altura, necessários para cravação dos últimos 30 cm do amostrador padrão no solo. 11 Durante a sondagem, para cada metro sondado, anota-se o número de golpes para penetrar cada 15 cm do amostrador no solo. Assim sendo, ao penetrar 45 cm do amostrador no solo, o número de golpes necessários para penetrar os últimos 30 cm do amostrador será o N (índice de resistência à penetração, ou N do SPT). OBS. Se para uma penetração dos 15 cm iniciais do amostrador padrão, se obter: Uma penetração menor ou igual que 15 cm, e o número de golpes do martelo for maior ou igual a 30 golpes, pode-se parar a penetração e prosseguir para o próximo metro de sondagem; Sedo que o N do SPT na profundidade sondada é dado pela seguinte fórmula: A Tabela 3.4 ilustra um exemplo de como é feita a determinação do N (índice de resistência à penetração) para cada metro de sondagem do subsolo. Tabela 3.4 - Exemplo de determinação do N (índice de resistência à penetração) para cada metro de sondagem no subsolo vi) Momento de interromper a sondagem SPT A sondagem SPT deverá ser interrompida nas seguintes situações:a) Quando, em 3 (três) metros de sondagem sucessivos, for obtido para os 15 cm iniciais de penetração do amostrador padrão: N (SPT) 30 /15 ; ou seja N (SPT) 30 golpes / 15 cm (de penetração do amostrador). Penetração inicial 1,00 a 1,45 2 / 15 3 / 15 1/ 15 4 2,00 a 2,45 3 / 15 3 / 15 3 / 15 6 3,00 a 3,45 5 / 15 5 / 15 7 / 15 12 4,00 a 4,45 7 / 15 8 / 15 9 / 15 17 5,00 a 5,45 20 / 15 25 / 15 25 / 15 50 6,00 a 6,45 41 / 15 --- --- 41 / 15 7,00 a 7,45 41 / 10 --- --- 41 / 15 8,00 a 8,45 45 / 7 --- --- 45 / 15 N. o de golpes / penetração do amostrador (cm) Penetração final Profundidade de sondagem (m) N (SPT) 15 golpesdeNúmero )SPT(N 12 b) Quando, em 4 (quatro) metros sucessivos, for obtido para os 30 cm iniciais de penetração do amostrador padrão: N(SPT) 50 / 30 ou seja N (SPT) 50 golpes / 30 cm (de penetração do amostrador). c) Quando, em 5 metros sucessivos, for obtido para os 45 cm de penetração do amostrador padrão: N(SPT) 50 / 45 ou seja N (SPT) 50 golpes / 45 cm (de penetração do amostrador). d) Quando, a lavagem do furo, por circulação de água com trépano, durante 30 minutos apresentar, para cada 10 minutos de lavagem do furo, um avanço do trépano inferior a 5 cm. OBS(s). a) Se o furo de sondagem for impenetrável em uma profundidade menor que 8 m (D 40 Muito compacta Índice de resistência à penetração (N) CompacidadeSolo Areia silte arenoso 14 ii) Determinação do grau de consistência (ou firmeza) das argilas e siltes argilosos a partir do N do SPT A Tabela 3.6 mostra a relação existente entre o N do SPT e o grau de consistência das argilas e siltes argilosos. Tabela 3.6 - Relação existente entre o N do SPT e o grau consistência das argilas e siltes argilosos iii) Relação entre o N do SPT e as pressões admissíveis (ou tensões admissíveis) do solo De acordo com a NBR 6122 (2010), a tensão admissível de uma fundação superficial ou da base de um tubulão é uma tensão aplicada por uma fundação superficial ou pela base de um tubulão no terreno, com duas características básicas, as quais são: a) É uma tensão que atende ao estado-limite de serviço da edificação. Neste caso a tensão (ou pressão) admissível é uma tensão que, quando aplicada ao solo, provoca apenas recalques, vibrações, ou inclinações, que não comprometem o bom funcionamento da edificação. b) É uma tensão que atende ao estado-limite último da edificação. Neste caso a tensão (ou pressão) admissível é uma tensão que, quando aplicada ao solo, não provoca a ruptura do solo por cisalhamento (ou não provoca o escoamento do solo). OBS(s). a) Com base em Bueno et al. (1985) o termo tensão admissível tem o mesmo significado de pressão admissível; b) Estado-limite de serviço está associado à ocorrência na edificação de deformações, fissuras ou inclinações, as quais compromete o bom funcionamento da edificação; c) Estado-limite último está associado à ocorrência de ruptura do solo por cisalhamento e ao colapso (ou desabamento) total ou parcial da edificação; d) Como exemplo de fundação superficial, também chamada de fundação rasa, ou direta, tem-se: blocos, sapatas, sapatas associadas, radier, etc.; e e) Uma fundação é superficial, quando respeita a seguinte relação: N ≤ 2 Muito mole 3 ≤ N ≤ 5 Mole e 6 ≤ N ≤ 10 Média 11 ≤ N ≤ 19 Rija N > 19 Dura Índice de resistência à penetração (N) ConsistênciaSolo Argila silte argiloso 15 em que: D = profundidade de assentamento da fundação em relação ao terreno adjacente (ou próximo); e B = menor dimensão as fundação, ou seja, largura da fundação, ou menor lado da fundação. A Tabela 3.7 mostra a relação existente entre o N do SPT e a pressão admissível do solo de fundação com base na NBR 6122 (1996) e na NBR 6484 (2001). Tabela 3.7 - Relação existente entre o N do SPT e a pressão admissível do solo de fundação com base na NBR 6122 (1996) e na NBR 6484 (2001) OBS(s). a) O uso da Tabela 3.7 se restringe à fundação para pilares com carga inferior a 1000 kN (ou 100 toneladas) por pilar; b) No caso de solos argilosos ou siltosos, é permitido usar as pressões admissíveis da Tabela 3.7, somente, para fundações com área da base até no máximo 10 m2. A Tabela 3.8 mostra a relação existente entre o N do SPT e a pressão (ou tensão) admissível do solo de fundação, para solos arenosos, de acordo com Milititsky e Schnaid (1995). Observa-se que B, na Tabela 3.8, é a menor dimensão de uma sapata retangular. MPa kgf/cm 2 N > 40 Areias muito compactas 0,5 5 19 ≤ N ≤ 40 Areias compactas 0,4 4 9 ≤ N ≤ 18 Areias medianamente compactas 0,2 2 N > 40 Siltes duros (muito compactos) 0,3 3 19 ≤ N ≤ 40 Siltes compactos 0,2 2 9 ≤ N ≤ 18 Siltes médios (medianamente compactos) 0,1 1 N > 19 Argilas duras 0,3 3 11 ≤ N ≤ 19 Argilas rijas 0,2 2 6 ≤ N ≤10 Argilas médias 0,1 1 N (SPT) Pressão admissível do solo Tipo de solo BD .2 16 Tabela 3.8 - Relação existente entre o N do SPT e a pressão admissível do solo de fundação para solos arenosos (Fonte: Modificada de Milititsky e Schnaid, 1995) A Tabela 3.9 mostra a relação existente entre o N do SPT e a pressão (ou tensão) admissível do solo de fundação, para solos argilosos (ou coesivos), de acordo com Milititsky e Schnaid (1995). Observa-se que B, na Tabela 3.9, é a menor dimensão de uma sapata retangular. Tabela 3.9 - Relação existente entre o N do SPT e a pressão admissível do solo de fundação, para solos argilosos (ou coesivos) (Fonte: Modificada de Milititsky e Schnaid, 1995) De acordo com Caputo (2007), é possível obter valoresde pressão admissível razoavelmente satisfatórios para argilas com base na seguinte relação: (3.10) ADM = tensão admissível da argila (kgf/cm2); N = índice de resistência a penetração ou N(SPT) do solo; B = largura ou menor dimensão da fundação (m); e L = comprimento ou maior dimensão da fundação (m). B = 0,75 m B = 1,50 m B = 3,0 m Muito compacta N > 50 > 6 > 5 > 4,5 Compacta 30 30 5 4,5 4 Muito rija 15fundações isoladas Os recalques nas edificações podem causar diversos danos tais como: fissuras ou trincas nas paredes e/ou pisos, mau funcionamento dos caixilhos de portas e janelas, refluxo nos esgotos, rupturas de painéis de vidro, infiltrações e até danos estruturais. De acordo com Institution of Structural Engineers (1989 apud Veloso e Lopes 2004), tem-se que o recalque absoluto máximo admissível (adm) para fundações sobre areias será: 5 (3.18) Com base em Skempton e MacDonald (1956 apud Velloso e Lopes 2004), fazendo-se uma extensão a favor da segurança da areia para o silte, pode-se admitir que o recalque absoluto máximo admissível (adm) para sapatas isoladas sobre siltes será: 0 (3.19) De acordo com Velloso e Lopes (2004), o recalque absoluto máximo admissível (adm) para sapatas isoladas sobre argilas será: 5 (3.20) OBS(s): a) Existe outro tipo de recalque admissível, designado por recalque diferencial admissível, mas este tema deverá ser abordado na disciplina Fundações; e b) De acordo com Velloso e Lopes (2004), tem-se que aberturas de fissuras em paredes de edificações residenciais, comerciais ou públicas e industriais, menores que 5 mm têm, apenas, efeito estético na estrutura. vii) Relação entre o N do SPT e o módulo de elasticidade do solo De acordo com Mitchell e Gardner (1975) apud Bueno et al. (1985) o valor do módulo de elasticidade do solo pode ser obtido pelas relações a seguir. a) O módulo de elasticidade para areias pode ser obtido pela seguinte equação: (3.21) em que: E = módulo de elasticidade (kgf/cm2); e N = índice de resistência à penetração do solo. b) O módulo de elasticidade para argilas pode ser obtido pela seguinte equação: (3.22) )15N.(88,4E )5N.(93,2E 23 em que: E = módulo de elasticidade (kgf/cm2); e N = índice de resistência à penetração do solo. OBS. Para maior precisão na determinação do módulo de elasticidade, recomenda- se retirada de amostras e determinação do módulo de elasticidade em laboratório. Para siltes, pode-se utilizar a relação proposta por YOSHIDA e YOSHINAKA (1972), a qual é: = , (3.23) em que: E = módulo de elasticidade (kgf/cm2); e N = índice de resistência à penetração do solo. viii) Resistência ao cisalhamento não drenada em argilas em função do N(SPT) De acordo com Décourt (1989 apud Hachich 1996) a resistência não drenada de uma argila saturada (SU) é dada pela seguinte equação: (3.24) em que: SU = resistência ao cisalhamento não drenada da argila saturada (kN/m2); e N = índice de resistência à penetração do solo. OBS(s): a) Quando, em um projeto, se considera uma argila saturada, o engenheiro está fazendo uma consideração a favor da segurança, uma vez que a argila não saturada pela água é mais resistente; e b) Nos projetos com solos, geralmente, a resistência medida no campo (ou “in situ”) é minorada por um fator de segurança. De acordo com NBR 6122 (2010) os métodos que relacionam o N do SPT com as tensões resistentes de projeto devem considerar uma minoração com fator de segurança igual a 3. ix) Relação do ângulo de atrito das areias com o N do SPT A Tabela 3.11 que relaciona o ângulo de atrito das areias com o N do SPT foi elaborada considerando os dados apresentados de Bowles (1977 apud Bueno et al. 1985) e de Rocha (1990). S U = 1 ,5 𝑁 24 Tabela 3.11 - Variação do ângulo de atrito das areias com o N do SPT (Bowles 1977 apud Bueno et al. 1985; Rocha, 1990) x) Curva que relaciona o ângulo de atrito efetivo (f’) dos solos arenosos com o N do ensaio SPT A Figura 3.22 apresenta a curva que relaciona o ângulo de atrito efetivo (f’) dos solos arenosos com o N do ensaio SPT. Figura 3.22 - Curva que relaciona o ângulo de atrito efetivo (f’) dos solos arenosos com o N do ensaio SPT; Modificada de Peck, Hanson e Thorburn (1953 apud Schnaid 2005) xi) Variação do ângulo de atrito efetivo e coesão efetiva das areias com o N do SPT A Tabela 3.12 que relaciona o ângulo de atrito efetivo das areias e a coesão efetiva com o N do SPT foi elaborada considerando os dados apresentados por Joppert (2008). N f (graus) de 0 a 3 25 4 27 de 5 a 10 28 de 11 a 30 30 de 31 a 50 36 Maior que 50 40 25 Tabela 3.12 - Variação do ângulo de atrito efetivo e da coesão efetiva das areias com o N do SPT (Joppert, 2008) xii) Variação da coesão das argilas com o N do SPT A Tabela 3.13 que relaciona a coesão das argilas com o N do SPT foi elaborada considerando os dados apresentados por Rocha (1990). Tabela 3.13 - Variação da coesão das argilas com o N do SPT (Rocha, 1990) Solo N f' (graus) c' (t/m 2 ) 0 a 4 25 -- 5 a 8 30 -- 9 a 18 32 -- 19 a 41 35 -- N 41 38 -- 0 a 4 25 -- 5 a 8 30 -- 9 a 18 32 -- 19 a 41 35 -- N 41 38 -- 0 a 4 25 0,00 5 a 8 28 0,50 9 a 18 30 0,75 19 a 41 32 1,00 0 a 4 25 0,00 5 a 8 28 0,50 9 a 18 30 0,75 19 a 41 32 1,00 Areia fina muito argilosa Areia pouco siltosa Areia pouco argilosa Areia média muito argilosa N c (t/m2) Menor que 2 0,5 de 3 a 4 1,00 de 5 a 8 2,00 de 9 a 15 4,00 de 16 a 30 8,00 Maior que 30 10,00 26 xiii) Relação peso específico das areias com o N do SPT A Tabela 3.14 que relaciona o peso específico das areias com o N do SPT foi elaborada considerando os dados apresentados por Joppert (2008). Tabela 3.14 - Variação do peso específico das areias com o N do SPT (Joppert, 2008) xiv) Descrição do coeficiente de Poisson do solo com base no tipo de solo A Tabela 3.15 mostra os valores do coeficiente de Poisson do solo para diversos tipos de solos (Joppert, 2008). Tabela 3.15 - Valores do coeficiente de Poisson do solo para diversos tipos de solos (Joppert, 2008) Solo N g (t/m 3 ) gSAT (t/m 3 ) 0 a 4 1,70 1,80 5 a 8 1,80 1,90 9 a 18 1,90 2,00 19 a 41 2,00 2,10 N 41 2,00 2,10 0 a 4 1,70 1,80 5 a 8 1,80 1,90 9 a 18 1,90 2,00 19 a 41 2,00 2,10 N 41 2,00 2,10 0 a 4 1,70 1,80 5 a 8 1,80 1,90 9 a 18 1,90 2,00 19 a 41 2,00 2,10 0 a 4 1,70 1,80 5 a 8 1,80 1,90 9 a 18 1,90 2,00 19 a 41 2,00 2,10 Areia fina muito argilosa Areia pouco siltosa Areia pouco argilosa Areia média muito argilosa Argila saturada 0,50 Argila não saturada 0,30 Areia 0,35 Silte 0,30 Tipo de solo Coeficiente de Poisson () 27 3.4.1.2 Considerações finais acerca da sondagem SPT (Standard Penetration Test) i) Parâmetros geotécnicos que podem ser obtidos através do ensaio SPT A Tabela 3.16 mostra alguns parâmetros geotécnicos que podem ser obtidos com o N do SPT. Tabela 3.16 - Alguns parâmetros geotécnicos que podem ser obtidos com o N do SPT ii) Maiores detalhes acerca do SPT Para maiores detalhes acerca do ensaio SPT, recomenda-se consultar: a) NBR 6484; intitulada: “Solo - Execução de sondagens de simples reconhecimento com SPT - Método de ensaio”; b) NBR 7250; intitulada: “Identificação e descrição de amostras de solos obtidas em sondagens de simples reconhecimento”; c) NBR 8036; intitulada: “Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios”; d) Bueno et al. (1985) “Capacidade de carga de fundações rasas”; e e) Schnaid(2005) “Ensaios de campo e suas aplicações à engenharia”. iii) Considerações finais quanto a sondagem SPT De acordo com o item 4.3 da NBR 6122, tem-se que para qualquer edificação deve ser feita uma investigação geotécnica, constituída, no mínimo, por sondagens a percussão (ou SPT). Assim sendo, até mesmo para construção de pequenas edificações como casas a norma requer sondagem. Dr f f' c c' mV Qrup adm E SU g gSAT Ângulo de atrito do solo Ângulo de atrito efetivo do solo Coesão do solo Coesão efetiva do solo Peso específico natural do solo Peso específico saturado do solo Resistência ao cisalhamento não drenada Símbolo Módulo de elasticidade não-drenado do soloEU Módulo de elasticidade do solo ou módulo de Young do solo Coeficiente de variação volumétrica Capacidade de carga de estacas Pressão admissível do solo, ou tensão admissível do solo Parâmetro geotécnico obtido através do ensaio SPT Dencidade relativa do solo 28 3.4.2 Poços de exploração geotécnica i) Principais características dos poços de exploração geotécnica As principais características dos poços de exploração geotécnica são as que se seguem: a) Os poços de exploração são abertos manualmente; b) A abertura de poços é uma técnica de prospecção de elevado custo; c) Os poços permitem a observação in loco (ou no local) das diferentes camadas do subsolo. OBS. In loco = in situ = no local ou no campo d) Os poços são geralmente empregados em obras vultosas (ou grandes); e) Os poços permitem a retirada de amostras indeformadas em forma de blocos; OBS. Amostras indeformadas são amostras, onde se admite conservar a textura, a estrutura e a umidade do local de origem. Ou seja, são amostras que sofrem alterações mínimas devido à ação do homem. f) O diâmetro mínimo de um poço é da ordem de 60 cm; g) A profundidade atingida com um poço é limitada pela presença do nível de água ou pela possibilidade de desmoronamentos; e h) Quando há risco de desmoronamentos é necessário revestir o poço com cortinas. ii) Equipamento utilizado para abertura de poços Os principais equipamentos empregados na abertura de poços são: - Picareta; - Cavador; e - Pá. iii) Considerações finais acerca da sondagem por poços de prospecção Em terrenos recobertos por aterros, recomenda-se a prospecção por poços até a base do aterro; daí por diante, recomenda-se a sondagem tipo SPT, ou CPTU, ou DMT, ou etc. A prospecção por poços é recomendada até o nível de água; daí por diante, recomenda-se sondagem tipo SPT, ou CPTU, ou DMT, ou etc. OBS(s): SPT é o ensaio Standart Penetration Test; CPUT é o ensaio Piezocone Penetration Test; e DMT é o ensaio Dilatometer Test. Maiores detalhes da abertura de poços, recomenda-se consular a NBR 9604; intitulada: “Abertura de poço e trincheira de inspeção, em solo em furos de sondagem”. Highlight Highlight Highlight Highlight 29 3.4.3 Trincheiras de exploração geotécnica As principais características das trincheiras de exploração geotécnica são as que se seguem: a) As trincheiras são escavações rasas no sentido longitudinal; b) As trincheiras são valas pouco profundas feitas com auxílio de escavadeiras; e c) As trincheiras permitem o exame contínuo do subsolo segundo uma direção. OBS. Maiores detalhes da abertura de trincheiras, recomenda-se consular a NBR 9604; intitulada: “Abertura de poço e trincheira de inspeção, em solo em furos de sondagem”. 3.4.4 Sondagem a trado i) Principais características da sondagem a trado As principais características da sondagem a trado são as que se seguem. a) A exploração à trado é de simples execução, rápida e econômica; b) As principais informações colhidas de uma prospecção (ou exploração) a trado são: -> A espessura das camadas do subsolo; -> O tipo de solo (areia, silte, argila, etc.) das camadas do subsolo; e -> A posição do nível de água, ou do lençol freático. c) A exploração a trado geralmente é manual, mas já existem trados motorizados no mercado; d) As amostras colhidas na prospecção (ou exploração) a trado, geralmente são deformadas e colhidas acima do nível de água (N.A.); OBS. Amostras deformadas são amostras que sofrem alguma alteração na sua textura e/ou estrutura e/ou umidade devido à ação do homem. e) A sondagem a trado é bastante usada em reconhecimento preliminar, principalmente para jazidas de solos; e f) A profundidade atingida em uma soldagem a trado é da ordem de 10 m. ii) Principais procedimentos da sondagem a trado Os principais procedimentos da sondagem a trado são os que se seguem: a) Inicialmente, o trado é girado e pressionado para baixo para realizar a escavação no solo; O trado é girado através de uma manivela “T” superior; b) Ao longo de cada metro de perfuração com o trado são retiradas amostras deformadas, ou indeformadas com a cravação de um amostrador; e c) Para permitir o avanço do trado, à cada metro, no subsolo são fixadas hastes para aumentar o comprimento da barra Kelly entre a manivela “T” e o trado. Highlight Highlight 30 OBS. Maiores detalhes da sondagem a trado, recomenda-se consultar a NBR 9603; intitulada: ”Sondagem a trado”. A Figura 3.23 ilustra um trado manual com suas três partes constituintes que são: manivela “T”, barra Kelly e trado. Figura 3.23 - Trado manual com suas três partes constituintes (manivela “T”, barra Kelly e trado) 3.4.5 Sondagem rotativa i) Principais características da sondagem rotativa As principais características da sondagem rotativa são as seguintes: a) A sondagem rotativa é empregada na perfuração para investigação de rochas e/ou solos de alta resistência; b) 1 (um) metro perfurado na sondagem rotativa chega a custar de 1 a 10 vezes o valor de 1 (um) metro perfurado na sondagem SPT; e c) A sondagem rotativa indica a qualidade das rochas que compõem um maciço rochoso. OBS. Maciço rochoso é um bloco rochoso de grandes dimensões. ii) Equipamento usado na sondagem rotativa O equipamento usado na sondagem rotativa é constituído das seguintes partes: a) Torre ou tripé; b) Hastes (tubos ocos de 1,5 a 6 m); c) Barrilete ou amostrador (peça destinada a receber o testemunho ou amostra de rocha e/ou solo de alta resistência); d) Coroa de corte de diamantes; Highlight 31 e) Motor de perfuração; e f) Bomba d’agua. OBS. O amostrador ou barrilete geralmente possui os seguintes diâmetros: 41, 54 e 76 mm, mas pode chegar a 176 mm. iii) Principais procedimentos para realização da sondagem rotativa Os principais procedimentos da sondagem rotativa são os que se seguem: a) A rocha é perfurada através do movimento de rotação e através do movimento de avanço e recuo do barrilete (ou amostrador) com coroa de diamante; b) Durante a sondagem, água é injetada na perfuração através da haste oca, e dos furos no barrilete (ou amostrador); Então, a água volta à superfície pelo espaço entre a haste e a parede do furo; OBS. A água injetada no furo serve para: Refrigerar e lubrificar a coroa de diamante; e Transportar os detritos do furo para a superfície. c) Durante a perfuração, a coroa de diamante desgasta e perfura a rocha, o que permite a descida do amostrador e a coleta do testemunho (ou amostra) da rocha; d) Durante a sondagem, são retirados testemunhos (ou amostras) da racha e/ou solo de alta resistência, com o uso do barrilete (ou amostrador); e) Após a retirada da amostra, a mesma é devidamente guardada, para análise em laboratório; e f) Finalmente, a sondagem rotativa deverá prosseguir até a profundidade estabelecida pelo engenheiro ou geólogo. OBS. Dependendo do comprimento do barrilete (ou amostrador), a sondagem rotativa é feita a cada 1,5 m, ou a cada 3 m. A Figura 3.24 ilustra o equipamento utilizado na sondagem rotativa, e a Tabela 3.17 indica os nomes dos elementos, que compõem o equipamento de sondagem rotativamostrados na Figura 3.24. 32 Tabela 3.17 - Nome dos elementos que compõem o equipamento de sondagem rotativa mostrados na Figura 3.24 Número Equipamento Número Equipamento 1 Parafuso e manilha 17 Fuso de avanço 2 Roldana dupla 18 Mangueira de pressão 3 Cabo de aço 19 Mangueira de sucção 4 Tripé ou torre 20 Conjugado motor-bomba 5 Corda 21 Plataforma de arrasto 6 Guincho 22 Plataforma de fixação 7 Cabeçote de circulação de água 23 Peça em "T" 8 Haste de conexão 24 Luva 9 Cabeçote de perfuração 25 Revestimento 10 Cabrestante 26 Sapata de revestimento 11 Controles 27 Coroa de revestimento 12 Cilindros hidráulicos 28 Luva da haste de perfuração 13 Transmissão 29 Haste de perfuração 14 Motor de perfuração 30 Barrilete ou amostrador 15 Base deslizável 31 Calibrador 16 Mandril 32 Corroa de diamante 33 Figura 3.24 - Equipamento utilizado na sondagem rotativa iv) Informações obtidas a partir dos testemunhos (ou amostras) da sondagem rotativa Os testemunhos ou amostras da sondagem rotativa podem fornecer as seguintes informações: -> A estratigrafia ou sequência de camadas de rochas do subsolo; -> O RQD (Rock Quality Designation) da rocha ou das camadas rochosas; -> A direção espacial das falhas geológicas, ou seja, direção e mergulho das falhas geológicas; 34 -> O tipo de rocha (granito, diabásio, mármore, ardósia, gnaisse, etc.) de cada camada rochosa; -> O estado de alteração da rocha (que diz se a rocha é uma rocha: sã, pouco alterada, medianamente alterada, ou etc.); -> Os parâmetros mecânicos das camadas rochosas do maciço rochoso; e -> Etc. v) Tipos de sondagem rotativa Tabela 3.18 indica os tipos de sondagem rotativa e o diâmetro do testemunho (ou amostra) associado a ela. Tabela 3.18 - Tipo de sondagem rotativa e diâmetro (f) do testemunho (ou amostra) associado à sondagem OBS(s). a) De acordo com a tabela de composição de preços unitários do site do DER-SP, em setembro de 2015, têm-se os seguintes preços unitários do metro de sondagem: R$ 295,22/m para sondagem AX, e R$ 404,55/m para sondagem NX; Além do mais, é necessário pagar o frete de deslocamento do equipamento de sondagem, e também a taxa de instalação da sonda rotativa; e b) Para fazer orçamentos de sondagem rotativa, pode-se consultar a tabela de preços unitários no site do DER-SP. vi) Qualidade do maciço rochoso No desenho do perfil das camadas de rocha, o qual é fornecido ao engenheiro ou ao geólogo, será indicado para cada camada de rocha do subsolo o valor do RQD (Rock Quality Designation), o qual indica a qualidade do maciço rochoso. A Tabela 3.19 indica a qualidade do maciço rochoso com base no RQD (Rock Quality Designation) fornecido pela sondagem rotativa. Tipo de sondagem rotatva f do testemunho (mm) EX 20 AX 29 BX 41 NX 54 35 Tabela 3.19 - O RQD e a qualidade do maciço rochoso OBS(s): a) Caso haja necessidade de sondagem rotativa, além de avaliar o maciço rochoso com base no RQD; Recomenda-se que o maciço rochoso seja classificado quanto a sua qualidade por um dos seguintes métodos: -> Método de Barton et al. (1974); ou -> Método de Bieniawsky (1976). b) Os métodos de Barton et al. (1974) e Bieniawsky (1976) dizem, por exemplo, se o maciço rochoso quanto à qualidade é: muito bom, bom, regular, mau, etc.; e c) Quanto pior a qualidade de um maciço rochoso maior a possibilidade de desmoronamento de rochas quando são escavados túneis. 3.4.6 Sondagem mista i) Introdução A sondagem mista é um processo de sondagem, que engloba a sondagem a percussão (SPT) e a sondagem rotativa. A sondagem mista ocorre quando a sondagem a percussão for incapaz de perfurar solos de alta resistência e/ou rochas. ii) Informações que devem está contidas no desenho de um perfil de sondagem mista No desenho de um perfil de sondagem mista devem está contidas as seguintes informações para o engenheiro: a) O N do SPT para cada metro de solo sondado; b) A profundidade do nível de água; c) A espessura das camadas de solo; d) A classificação do solo, quanto: ao tipo, cor, compacidade, ou consistência; e) O RQD das camadas rochosas; f) A classificação das rochas quanto ao tipo; g) A classificação das rochas quanto ao grau de faturamento; h) A espessura das camadas rochosas; e i) Etc. RQD (%) 0 - 25 Muito fraco 25 - 50 Fraco 50 - 75 Regular 75 - 90 Bom 90 - 100 Excelente Qualidade do Maciço Rochoso 36 OBS. Caso haja necessidade de sondagem mista, além de avaliar o maciço rochoso com base no RQD; Recomenda-se que o maciço rochoso seja classificado quanto a sua qualidade por um dos seguintes métodos: a) Método de Barton et al. (1974); ou b) Método de Bieniawsky (1976). “As sondagens mais caras são aquelas que não foram feitas”; Uma importante frase das notas de aula de Marques (1996). Referências Bibliográficas Associação Brasileira de Geologia de Engenharia. Padronização das simbologias usadas em perfis de sondagem e seções geológicas. 1976. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6122. Projeto e execução de fundações. 1996. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6122. Projeto e execução de fundações. 2010. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6467. Amostras de solo - preparação para ensaios de caracterização. 1986. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6484. Solo - Execução de sondagens de simples reconhecimento com SPT - Método de ensaio. 2001. 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