Analise de Solos - Tipos de Fundações

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INVESTIGAÇÕES DO SUBSOLO
Sondagens 
Processo de investigação – sondagens; 
 Métodos de investigação do subsolo: 
Poços e trincheiras 
SPT
Sondagem a trado manual e mecânica
Sondagem Rrotativa 
 Sondagem CTP
Sondagem DPL
Sondagem Vane Test
PROCESSOS DE INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO 
Objetivos da sondagem:
 ● Identificação e classificação do solo – coleta de amostras ou outro processo in situ; 
● Avaliação das propriedades de engenharia – ensaios de laboratório ou de campo (mais comuns).
POÇOS E TRINCHEIRAS 
“Escavações feitas no solo com a finalidade de retirada de amostras e inspeção direta do terreno ao longo da profundidade de estudo.”
Os poços e valas ou trincheiras de inspeção são meios de prospecção verticais de grande diâmetro feitas com pás e picaretas, em solos coesivos, acima do nível d’água, geralmente de rasa profundidade, que permitem o acesso no interior do terreno para exame direto “in situ” das paredes da escavação em estado natural, permitindo o exame detalhado dos horizontes perfurados, a retirada de amostras indeformadas (solos), a coleta de amostras deformadas volumosas, qualquer que seja o tipo de solo com finalidade de ensaios laboratoriais. 
(TORRES GEOTECNIA E ESTRUTURAS METÁLICAS)
A trincheira de inspeção é recomendada nos casos em que há interesse em investigar o comportamento e/ou distribuição dos materiais no sentido lateral
Figura 1 Poço de exploração. (In: www.esteio.com.br)
Figura 2 Poço de exploração. (In: www.esteio.com.br)
As sondagens para simples reconhecimento, poços e trincheiras (como a mostrada na Figura 2), são o procedimento básico de investigação dos solos na engenharia geotécnica e de fundações.
Vantagens: simplicidade de execução associada a um baixo custo são os principais atrativos para sua ampla utilização no Brasil e na maior parte do mundo. obtenção de amostras deformadas e indeformadas sem empregar equipamentos especiais, bem como a obtenção direta do visual do perfil estratigráfico.
Desvantagens: lentidão decorrente da realização manual, a difícil execução quando se apresentam materiais granulares ou ainda a presença da água, são as desvantagens desse tipo de ensaio
SONDAGEM À PERCUSSÃO (SPT)
A Sondagem SPT, também conhecida como sondagem à percussão, é um processo de exploração e reconhecimento do subsolo. A sigla SPT tem origem no inglês (standard penetration test) e significa ensaio de penetração padrão.
A NBR 6484 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2001) prescreve a metodologia correto para a execução da sondagem de simples reconhecimento de solos com (SPT).
COMO É FEITO?
a pesquisa é realizada com um amostrador cravado por meio de golpes de um martelo de 65 kg em queda livre de 75 cm. Durante o ensaio são registrados o número de golpes necessários à penetração de cada 15 cm da camada investigada, além da observação das características do solo trazido pelo amostrador. O número de furos, segundo a NBR 8036, deve ser no mínimo um para cada 200 m2 de área da projeção em planta do edifício, até 1.200 m2 de área.
O procedimento consiste na perfuração e cravação dinâmica de um amostrador-padrão, a cada metro de solo, determinando o tipo de solo em suas respectivas profundidades, sua principal composição e características, além do índice de resistência à penetração a cada metro, a posição do nível do lençol freático (CAVALCANTE 2002).
As principais informações obtidas com esse tipo de ensaio são:
A identificação das diferentes camadas de solo que compõem o subsolo.
A classificação tátil visual dos solos de cada camada.
A existência ou não de Lençol freático e A capacidade de carga do solo em várias profundidades.
o nível inicial e após 24 horas.
Figura 3- quantidade de furos necessários por m²
Figura 4- Equipamentos utilizados no SPT
Vantagens e Desvantagens
As vantagens desse ensaio com relação aos demais são: simplicidade do equipamento, baixo custo (0,2 a 0,5% do custo total da obra) e obtenção de um valor numérico que pode ser obtido de forma não sofisticada, mas diretas, com regras empiricas de projeto. 
Uma desvantagem está atrelado a diversidade de procedimentos utilizados para a execução do ensaio (método não padronizado) e pouca racionalidade de alguns métodos de uso e interpretação. Atualmente existem diferentes normas nacionais com característcas distintas. Na América do Sul a normalização ASTM D 1586-67 é usado com frequência, no Brasil é regido por norma especifica NBR- 6484/1980, além de ser suscetível a erros grosseiros por falta de manutenção do amostrador ou deficiência do técnico.
SONDAGEM A TRADO MANUAL
É um processo mais simples, rápido e econômico para as investigações do solo. A sondagem à trado manual geralmente penetra somente nas camadas de solo com baixa resistência e acima do nível d’água.
A perfuração do solo geralmente é realizada com os operadores girando uma barra horizontal acoplada a hastes verticais, onde se encontram as brocas. A cada 5 ou 6 rotações é necessário retirar a broca para remover o material acumulado.
A amostragem geralmente é feita a cada metro, anotando-se as profundidades em que ocorrem mudanças do material.
Este tipo de sondagem é muito utilizado para a determinação do nível do lençol freático. As amostras retiradas pelo trado manual são sempre deformadas, ou seja, o solo não mantém suas características físicas quando retirado da natureza. Os resultados da sondagem são apresentados através de perfis individuais ou tabelas e são traçados perfis gerais do subsolo.
 
Figura 5- Execução de sondagem a trado
Cuidados com as amostras 
O grande objetivo da sondagem a trado é a coleta de amostras. Desta forma é importante tratar as mesmas com cuidado, para que representem com segurança o solo investigado.
Quando as amostras não são tratadas de maneira adequada, como preconiza a norma NBR 9603 e as boas práticas da engenharia, as investigações são inúteis.
O primeiro cuidado é no momento da escavação. O solo coletado para a amostra deve ser depositado sobre lona e embaixo de sombra. Isso evita a contaminação com solo da superfície e também grande perda de umidade.
SONDAGEM A TRADO MECANICO
O trados mecanizado é o processo de fundação profunda mais barato em relação aos custos relacionados a perfuração e a quantidade de concreto.
É uma opção muito utilizada nos canteiros de obra pois é um processo limpo que não produz lama, é fácil de ser transportado e mobilizado dentro da obra, requer um número pequeno de operadores e é de execução relativamente rápida.
Além disso, a realização da sondagem por trado mecânico se caracteriza pela não produção de vibrações durante a perfuração e a perfuração em solos de resistência elevada.
Fonte: http://engenhariaconcreta.com/sondagem-a-trado-processo-executivo-e-detalhes-essenciais/
Figura 6- Execução de sondagem com trado mecânico 
VANTAGENS E DESVANTAGENS
VANTAGENS
Preço e agilidade;
Quantidade em volume das amostras coletadas, que é o suficiente para a realização de ensaios de caracterização e compactação;
A mão de obra não precisa de especialização para a utilização do equipamento.
DESVANTAGENS
Esse tipo de sondagem não pode ser usado como base para a realização de projetos de fundação;
Não é possível obter o índice de resistência do solo (SPT);
A amostra coletada não permanece com sua estrutura preservada,
Sondagem Rotativa: Principais características
A sondagem rotativa é um tipo de investigação geotécnica destinada a solos que são impenetráveis ao SPT, como por exemplo, as rochas. Este ensaio é fundamental para a caracterização de perfis rochosos.
Quando executada juntamente com o SPT é chamada de uma sondagem mista. Neste caso o SPT é utilizado até a camada onde consegue executar a penetração, em seguida, é utilizado a sondagem rotativa.
A perfuração deste tipo de sondagem consiste em uma perfuração motorizada. A perfuração é realizada com um barrilete com coroa diamantada, este barrilete é rotacionado e pressionado simultaneamente contra o solo que está sendoperfurado.
O custo para a execução de sondagens rotativas é muito superior ao custo de uma investigação SPT convencional. O que faz com que este recurso seja utilizado somente em último caso.
É um serviço essencial para grandes obras, onde as fundações serão apoiadas ou ancoradas no maciço rochoso. A execução das sondagens rotativas é uma exigência para projetos de barragens e eólicos, além de ser um requisito básico para a mineração.
Vantagens E DESVANTAGENS de utilizar a sondagem rotativa
vantagens da utilização deste tipo de sondagem são:
Permite a classificação e caracterização de perfis rochosos;
O ensaio penetra grandes profundidades;
Pode ser executado com ângulo de inclinação;
Permite a execução do ensaio de perda de água em maciços rochosos;
Permite a retirada de amostras da rocha durante toda a perfuração;
Executado com equipamentos de fácil utilização.
DESVANTAGENS:
CUSTO ELEVADO
NECESSIDADE DE REALIZACAO POR PROFISSIONAIS QUALIFICADOS
Resultado obtidos com este tipo de sondagem
Por ser uma sondagem específica para a avaliação de maciços rochosos é possível fazer inúmeras análises com as amostras coletadas.
As amostras coletadas são chamadas de testemunhos. Os testemunhos são armazenados em caixas de madeira devidamente imunizadas. No exterior de cada caixa de testemunhos devem ser indicadas as informações básicas, como o número do furo, obra, localização e número da caixa.
As principais informações apresentadas em um boletim de sondagem são:
Classificação litológica da rocha;
Estado de alteração da rocha;
Grau de fraturamento;
RQD – Rock Quality Designation, ou recuperação modificada.
RQD é um dos índices mais utilizadas na qualificação dos maciços rochosos. Ele qualifica o maciço rochoso em relação aos testemunhos obtidos durante a sondagem. É um índice que mede a porcentagem de recuperação da sondagem considerando pedaços de testemunhos com pelo menos 10 cm.
FONTE: http://techne17.pini.com.br/engenharia-civil/83/artigo285301-1.aspx
Figura 7- Execução de sondagem rotativa 
ENSAIO DE CONE – CPT – CONE PENETRATION TEST 
“O ensaio consiste basicamente na cravação a velocidade lenta e de um cone mecânico ou elétrico que armazena em um computador os dados a cada 20 cm. medindo-se a resistência encontrada na ponta e a resistência por atrito lateral.” 
Dados fornecidos: resistência de ponta, atrito lateral e poro pressão; 
Ábacos → A razão entre o atrito lateral e a resistência de ponta pode ser usada para determinar o tipo de solo atravessado;
Associado a investigação para melhor caracterização do solo atravessado .
Quais os resultados: fornece a resistência de ponta (qc), a resistência do atrito lateral (fs) e a correlação entre os dois (Fr, medida em %) que permitem a identificação do tipo de solo. Os aparelhos são em geral equipados com piezocone e assim podem ser denominados CPTu, que viabiliza ensaio da poro pressão (u2) - pedra porosa localizada na base do cone - e dissipação. O cone utilizado apresenta luva de atrito de 150 cm2 de área com 36 mm de diâmetro e ponta cônica com ângulo de 60º e 10 cm2 de área. 
Método de execução: 
Equipamento
Deve-se colocar o equipamento hidráulico no canteiro. É necessário espaço, pois o mesmo estará acoplado a um caminhão. O cone que será cravado no solo pode ter uma ponteira elétrica ou mecânica.
2. Posicionamento da ponteira de cravação
Deve ser posicionado de maneira vertical. O eixo das composição dos tubos externos deve coincidir com o da aplicação de esforços.
3. Execução
Com a ponteira já cravada no solo, a taxa de penetração atingirá uma profundidade de 2 cm por segundo. O sistema captura os índices.
4. Número de registros
O valor referente a cada componente de resistência de interesse deve ser registrado, no mínimo, a cada 20 cm de avanço da ponteira.
5. Medida de profundidade
Deve ser observada a profundidade em que se encontra a ponteira a cada novo registro.
6. Resultado
Deve-se apresentar todos os dados do que foi executado durante o ensaio. O relatório deve conter: descrição dos trabalhos, descrição da aparelhagem, apresentação do resultado de aferição do sistema de medição dos esforços, planta de locação detalhada dos pontos detalhados em escala e contendo dados planialtimétricos e gráfico dos valores de componentes de resistência em função da profundidade, em escala apropriada: para ensaio cone (resistência de ponta), para ensaio de cone-atrito (resistência de ponta e atrito lateral local)
FONTE: http://techne17.pini.com.br/engenharia-civil/83/artigo285301-1.aspx
VANTAGENS E DESVANTAGENS
Vantagem: 
CPT ou CPT(u) fornece parâmetros mais precisos que o SPT,por exemplo.
Desvantagem: 
necessita de mão-de-obra especializada e dificuldade para transportar o equipamento em regiões de difícil acesso. 
Figura 8- passo a passo da execução de cone penetration test 
DPL (Penetrômetro Dinâmico Ligeiro
Como é feito: o ensaio é feito usando um martelo de 10 kgf que cai de 50 cm, gerando uma energia de 50 J. A energia usada para o DPL é quase 10 vezes menor em comparação do SPT (488 J)
Quais os resultados: existem - com a mesma forma da ponteira, mas em maior escala e com maior energia - os ensaios DPM (Penetrômetro Dinâmico Médio), DPH (Penetrômetro Dinâmico Pesado) e DPSH (Penetração Dinâmica Super Pesada), mas o DPL é o mais indicado para uso em fórmulas de resistência.
Permite medir resistência de ponta e atrito lateral da ponteira em até 12 m de profundidade. A ponteira tem maior diâmetro do que as hastes, 36 mm contra 22 mm.
Vantagem: o DPL Nilsson é um dos equipamentos mais fáceis de mobilizar e instalar. Detecta com boa sensibilidade e acuração camadas delgadas de solo que podem funcionar como plano deslizante. 
Desvantagem: limitações de profundidade (12 m) e resistência (10 MPa -cone 10 cm² CPT ou DPL)
Preço: instalação e transporte a partir de R$ 200 e R$ 45/metro perfurado
Imagem 9- execução de sondagem com penetrômetro
ENSAIO DE PALHETA (VANE TEST)
Ensaio de palheta (Vane Test)
Como é feito: determina a resistência não-drenada do solo in situ. Uma palheta de seção cruciforme é cravada em argilas saturadas, de consistência mole, e é submetida ao torque necessário para cisalhar o solo por rotação. 
Vantagens: exigências precisas na execução, pois os equipamentos manuais dão margem a muitos tipos de falhas.
Desvantagens: o custo é alto.
IMAGEM 10- EXECUÇÃO DE SONDAGEM COM O MÉTODO VANE TEST