Curso de Sondagem a Percussão - Apostilas - Engenharia Ambiental , Notas de estudo de Sociedade e Meio Ambiente

Baixe Curso de Sondagem a Percussão - Apostilas - Engenharia Ambiental e outras Notas de estudo em PDF para Sociedade e Meio Ambiente, somente na Docsity! CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO Fundamentos - Interpretação Aplicações Práticas ABPv - Maio / 2002 ABPv Assessoria de Engenharia CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 2 ÍNDICE Página 1 - Importância dos estudos geotécnicos em uma obra de engenharia 04 2 - As sondagens 07 3 - Síntese do histórico da sondagem à percussão e do índice de resistência a penetração 11 4 - Planejamento das sondagens 14 5 - Sondagem à percussão de simples reconhecimento 18 6 - Ensaio SPT-T-Medição de torque em sondagem de simples reconhecimento 24 7 - Amostradores especiais para coleta de amostras indeformadas em solos 27 argilosos e em solos arenosos 8 - Qualidade das amostras indeformadas, ensaios "in situ" e de laboratório 31 9 - Classificação, caracterização e interpretação dos resultados das sondagens 33 10 - Apresentação dos resultados das sondagens 38 11 - Relevância da interface do programa de sondagens e projeto de fundação 40 12 – Bibliografia 47 ANEXO 49 APÊNDICE 68 CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 5 1 - IMPORTÂNCIA DOS ESTUDOS GEOTÉCNICOS EM UMA OBRA DE ENGENHARIA: Como será visto, as sondagens são investigações do subsolo ou do subleito (em estradas) que, como a Topografia, precedem o desenvolvimento de qualquer projeto e podem ser necessárias no transcorrer da obra, ou posteriormente a ela. Ainda como será visto, estas investigações podem ser executadas por diversos processos. Destes processos o nosso curso se prende, exclusivamente, ao processo mais freqüente nas obras de construção civil - Sondagem à Percussão - como é chamada correntemente. São aplicadas necessariamente em: 1 - Projetos de prédios e residências de um pavimento; 2 - Projetos de estradas; 3 - Projetos de barragens; 4 - Projetos de fundações de diversas naturezas; 5 - Projetos portuários. A topografia, como sabemos, estabelece os limites e a conformação das áreas, as cotas e as orientações geográficas. Conforme será visto, a prospecção do solo permite conhecer: ! O tipo de terreno (rochoso, arenoso, argiloso, etc); ! As camadas constituintes do solo; ! A resistência destas camadas; ! O nível do lençol freático. O conhecimento destas características permitirá definir o tipo de fundação e a cota de implantação da mesma. Em projetos de estradas, a investigação destas características é tão importante, que pode determinar um traçado mais longo pela análise custo/benefício. Assim, é preciso lembrar, ainda, que o custo de uma obra poderá ser efetivamente minimizado, se bem programado e bem estudada a prospecção do terreno. O que se diz para a construção civil se pode dizer para a exploração de jazidas minerais e outras obras que envolvam conhecimento do terreno. Ainda, como será visto, as prospecções podem ser efetuadas por diversos processos e, dentre os existentes, é importante a escolha levando-se em conta: o tempo de realização, a precisão das respostas e os custos. Outro fato que não pode ser esquecido: para se obter uma resposta confiável, nunca ser executada uma única prospecção, a não ser em situações particulares, como aquela de implantação de torres de telefonia ou de energia elétrica. Os métodos tradicionais de prospecção serão apresentados em nosso curso, com destaque para as sondagens a percussão. Gostaria de enfatizar o que venho pregando ultimamente em engenharia: Em sondagens, fundações e estruturas importa mais a qualidade que os custos. CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 6 São de difícil recuperação os insucessos nestas fases. Os profissionais (engenheiros, arquitetos, geólogos e outros) se prendem basicamente a uma das três funções: ! Projetistas; ! Construtores; ! Gerenciadores. As sondagens são fundamentais para os projetistas de fundações, entretanto os construtores, frequüentemente, levando em conta as informações de sondagem, por ocasião da obra, se vêem na necessidade de solicitar reformulação do projeto. Os gerenciadores fazem parte da discussão desta situação. Nesta situação três informações são importantes: As cotas de bocas de furo, o RN e o N.A, e a natureza do subsolo. Aconteceu na construção da sede da A.B.O (Associação Brasileira de Odontologia), onde o N.A apontado pela sondagem se apresentou acima do indicado. Outra situação, estacas cravadas com comprimento previsto na sondagem, que ultrapassaram o comprimento projetado, porque não foi levado em conta o R.N. indicado na sondagem. Outra situação: além do pequeno número de sondagens indicado, também não foram considerados os deslocamentos executados na sondagem. A surpresa se apresentou na execução das fundações, pois, apesar do perfil dos furos apresentar um solo contínuo até a nega, certas áreas apresentaram blocos de concreto, ou matacões. A complementação das sondagens à percussão pode ser feita com: sondagens rotativas, sondagem por eletroresistividade ou sondagem por sísmica de refração. CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 7 2 - AS SONDAGENS CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 10 2.2.6 – Sondagens Mistas São aquelas executadas por sondagem à percussão, em todos os tipos de terreno, penetráveis por este processo e por meio de sondagem rotativa, onde for inoperante o sistema à percussão, face a impenetrabilidade no terreno prospectado. Os dois métodos são utilizados alternadamente, de acordo com a natureza do terreno atravessado, até ser atingida a cota do estudo e/ou critérios estabelecidos em especificação para sua paralisação. Sua execução é recomendada, dentre outras em: ! Terrenos com presença de blocos de rocha e de matacões; ! Área de tálus (matacões erráticos em maciços terrosos); ! Área de concreções lateríticas; ! Área de rejeito de pedreira; ! Área de bota fora, etc... 2.2.7 – Sísmica de Refração Esta prospecção se faz objetivando conhecer: ! Espessuras e naturezas das camadas de solos sobre o embasamento rochoso; ! Natureza, estado de sanidade e aspectos estruturais do embasamento; ! Contato entre diferentes tipos de rochas; ! Ninhos de blocos ou matacões mergulhados na capa de solo (tálus); ! Capacidade de carga aproximada do solo; ! Definição dos materiais em 1ª, 2ª e 3ª categorias (terraplenagem); ! Identificação das camadas de materiais cascalhosos; ! Presença de água subterrânea; ! Presença de grandes espaços vazios nas rochas (fendas e / ou cavernas), principalmente em áreas cársticas (calcáreos ou rochas calcíferas). Apesar da grande diversificação de respostas, este processo (sísmica de refração) não dispensa o auxílio de outros tipos de sondagem, e propicia a redução do número de investigações mecânicas, com a sua realização. 2.2.8 – Eletroresistividade: É um método de investigação de campo que auxilia muito na definição do perfil geológico do terreno, identificando os diferentes tipos de solo e rocha. Muito empregado na definição ou mapeamento do lençol freático existente nas camadas permeáveis de alguns solos e rochas. A variação no valor da resistividade de solos e/ou rochas depende de: ! Porosidade; ! Forma dos grãos; CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 11 ! Estrutura do sub-estrato rochoso; ! Salinidade da água. 3 - SÍNTESE DO HISTÓRICO DA SONDAGEM À PERCUSSÃO E DO ÍNDICE DA RESISTÊNCIA A PENETRAÇÃO CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 12 3 - SÍNTESE DO HISTÓRICO DA SONDAGEM À PERCUSSÃO E DO ÍNDICE DE RESISTENCIA A PENETRAÇÃO 3.1 – No final da década de trinta (1938), inicia-se a fabricação do primeiro equipamento de sondagem à percussão do país, na oficina mecânica do recém criado (1934) Instituto de Pesquisas Tecnológicas, IPT, anexo à USP. O equipamento foi confeccionado com base no projeto e nas especificações trazidas dos USA, pelo então chefe do serviço de solos e fundações do IPT, Engº Odair Grillo. O processo de sondagem executado com o equipamento fabricado, era o de percussão com circulação d'água, realizado através de dois tubos. Um tubo de aço de duas polegadas de diâmetro, e outro tubo galvanizado de uma polegada de diâmetro, dotado de ponta cortante. A água era injetada pelo tubo galvanizado. O avanço do furo era feito pela ponta cortante e o material cortado, carregado para superfície pela água, que subia entre este tubo e o revestimento, e depositado num tanque. Para identificar o tipo de terreno atravessado pela sondagem foi projetado um amostrador de cilindro bipartido, que era conectado às hastes e introduzido através do tubo de revestimento, todas as vezes que se notava mudança, tanto no material (subsolo sondado) como na coloração d’água. Para se quantificar a consistência ou a compacidade do solo, recorreu-se à medição do número de golpes de um peso de 60 Kg, caindo de uma altura de 75cm, necessários para cravação de 30cm de amostrador no solo. Este número de golpes foi correlacionado pelo uso corrente do método, com a compacidade dos solos arenosos ou com a consistência dos solos argilosos. A utilização deste número que foi chamado de resistência a penetração e era usado para a previsão das pressões admissíveis em sapatas de fundação direta, levou a exigência da padronização deste ensaio. Foi realizado estudo estatístico pelo prof. Ruy da Silva Leme, e passou-se a adotar nas sondagens à percussão com lavagem, o amostrador padrão tipo IPT. 3.2 – Em 1944, engenheiros da empresa Geotécnica, desenvolveram e adotaram um novo tipo de amostrador que ficou conhecido comercialmente por Mohr-Geotécnica, cujas dimensões eram diferentes do amostrador padronizado pelo IPT. E para este tipo de amostrador, o número N de resistência a penetração toma dois significados: N ipt e N mg. 3.3 – Em 1948, com a publicação Terzaghi e Peck de “ Soil Mechanics in Engineering Practice”, um terceiro método veio a ser conhecido internacionalmente como o “standard peneration test”, e com ele um outro número de N spt. O amostrador padronizado por Terzaghi-Peck é utilizado pelo DNER, trazido dos USA pelo Engº Galileu Antenor Araújo, onde consta do “Catálogo de Equipamentos e de Material para o Conjunto de Sondagem de Reconhecimento do Subsolo”, datado de 1957. Todos os projetos de obras de artes especiais (pontes e viadutos), bem como as obras de arte correntes do DNER (bueiros, galerias) , passaram a ser elaborados com base nos resultados deste equipamento padronizado, do qual era parte o barrilete “tipo Raymond” de 34,9mm e 50,8mm de diâmetros interno e externo, respectivamente. CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 15 4 - PLANEJAMENTO DAS SONDAGENS Qualquer execução de uma obra requer um planejamento prévio para a definição do tipo de serviço a ser realizado. Este conhecimento prévio possibilitará a melhor escolha do tipo ou dos tipos de sondagens, que poderão ser utilizados para a avaliação da subsuperfície. O conhecimento inicia-se através de uma inspeção no local, onde deverá ser observado o seguinte: ! Natureza do terreno – tipo de solo, ocorrência de afloramento de rocha, presença de blocos ou matacões, proximidade de rio, linhas de drenagem; ! Morfologia do terreno – terreno plano, suavemente ondulado, ondulado, terreno íngreme, encosta natural (talude de corte), área de aterro; ! Presença ou vestígio d’água ou umidade; ! Finalidade da sondagem para uma adequada interação entre a futura obra e o meio ambiente, tanto em superfície como subsuperfície; ! Sondagem em terreno firme ou dentro de um espelho d’água (mar, rio, lago); ! Número de furos definido por norma, especificação ou solicitação do cliente, na contratação da sondagem; ! Profundidade do furo, variável com o tipo de obra, sendo também objeto de norma, especificação ou solicitação do cliente; ! Local da sondagem, também amarrado ao tipo de obra; ! Tipo de prospecção é também escolhido durante o planejamento, em função da realidade do terreno onde as sondagens serão executadas; ! Posição dos furos e previsão de possíveis deslocamentos devido à presença de blocos ou matacões. 4.1 - NÚMERO DE SONDAGENS: A NBR 8036 - Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios - 1983, estabelece: No item 4.1.1.2 “As sondagens devem ser, no mínimo, de uma para cada 200m2 de área da projeção em planta do edifício, até 1.200m2 de área. Entre 1.200m2 e 2.400m2 deve-se fazer uma sondagem para cada 400m2 que excederem 1.200m2 . Acima de 2.400m2 o número de sondagens será fixado de acordo com o plano particular da construção. Em quaisquer circunstâncias o número mínimo de sondagens deve ser: a) Dois para área da projeção em planta do edifício até 200m2 ; b) Três para área entre 200m2 e 400m2 . CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 16 4.2 - POSIÇÃO DOS FUROS: A NBR 8036 no item 4.1.1.4 "As sondagens devem ser indicadas em planta e obedecer as seguintes regras gerais: a) Na fase de estudos preliminares ou de planejamento do empreendimento, as sondagens devem ser distribuídas em toda a área da edificação; na fase de projeto executivo pode-se localizar as sondagens de acordo com critérios específicos que levem em conta pormenores estruturais; b) Quando o número de sondagens for superior a três, elas não devem ser distribuídas ao longo de um mesmo alinhamento; c) Para fundações, as sondagens devem ser feitas tanto mais próximas quanto possíveis das mesmas. 4.3 - PROFUNDIDADE DAS SONDAGENS A NBR 8036 , no item 4.1.2.2 "As sondagens devem ser levadas até a profundidade onde o solo não seja mais significativamente solicitado pelas cargas estruturais, fixando- se como critério, aquela profundidade onde o acréscimo de pressão no solo, devido às cargas estruturais aplicadas, for menor do que 10% da pressão geostática efetiva". Em anexo, gráfico para estimativa da profundidade, apresentado na norma citada. A norma NBR 6884 - 2001, também estabelece critérios de paralisações, os quais serão abordados a seguir. A paralisação da sondagem obedece a critérios pré-estabelecidos entre o cliente e o executor adotando-se: a) Critérios estabelecidos na Norma NBR-6884 / 2001 usando-se a resistência à penetração em ensaios SPT sucessivos, como por exemplo: ! Em 3m sucessivos, se obtiver índices de penetração de 30/15 iniciais; ! Em 4m sucessivos, se obtiver índices de penetração 50/30 iniciais; ! Em 5m sucessivos, se obtiver índices de penetração com valor de 50/45 do amostrador padrão. b) Ao se atingir uma profundidade pré-determinada, caso tenha sido ultrapassada, por exemplo, uma camada de argila orgânica, já previamente conhecida. c) Quando atingida determinada profundidade, desde que a consistência (no caso de argila) ou a compacidade (no caso de areia) obtida no ensaio SPT tenha alcançado um valor de resistência a penetração pré-estabelecido. CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 17 d) Nega de trépano de lavagem, que caracteriza a condição de impenetrável ao método de sondagem a percussão, com o uso do ensaio SPT, alternado com o método de avanço por lavagem. Usualmente considera-se que ocorreu a nega do trépano de lavagem se durante 30 minutos de execução da lavagem, operação que consiste na elevação da composição de lavagem em cerca 0,30m do fundo do furo, e de sua queda, que deve ser acompanhada de movimento de rotação imprimido manualmente pelo operador, constata-se uma das situações abaixo descritas: ! Durante os 30 minutos do ensaio e da anotação em separado dos avanços obtidos, para cada 10 minutos, forem conseguidos avanços inferiores a 5,0 cm, para o total tempo de lavagem, isto é, 30 minutos; ! Quando após a realização de quatro ensaios consecutivos (SPT), não for alcançada a profundidade completa de execução do ensaio penetrométrico, isto é, 0,45m, e a cota do ensaio penetrométrico seguinte seja atingida por lavagem; ! Para o caso específico de projetos geotécnicos na construção de edifícios, deve ser consultada a NBR 8036 / JUN – 1983, cujo gráfico para a estimativa da profundidade das sondagens na área da futura edificação é mostrado em anexo. 4.4 - CUSTO DAS SONDAGENS Qualquer investigação de subsolo terá um custo maior ou menor em função do terreno, bem como da obra a ser executada. As sondagens mais dispendiosas são aquelas que não são realizadas. A não realização de sondagens, seguramente vai acarretar aumento de custos e riscos de ruína para a futura obra. Segundo dados divulgados pela Associação Brasileira de Geologia de Engenharia e Ambiental, após a realização do 1º Workshop sobre seguros de engenharia promovido pela ABGE em 2001, no país, o custo das investigações geotécnicas fica abaixo de 1% do valor total das obras civis, enquanto que em outros países essa percentagem varia de 1 a 3%. O preço para execução das sondagens, de um modo geral, é definido por: 1 - Mobilização e Desmobilização de equipe e equipamentos; 2 - Custo de metro linear perfurado (sondagem mecânica); 3 - Custo de bases (extensões) ou caminhamentos (sondagem geofísica); 4 - Instalação por furo; 5 - Execução de plataformas em encostas; 6 - Execução de plataformas ou flutuantes em espelhos d'água. No planejamento das sondagens também deve ser considerado o tempo gasto na sua execução, bem como a época de sua realização, se durante o projeto ou a obra, algumas áreas, face às dificuldades de acesso, só possibilitem a execução das sondagens durante a execução da obra. CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 20 Nota: Na maioria das execuções de sondagem à percussão para obra de engenharia, se usa, no máximo, 35,00m de haste de 1”. ! Amostrador padrão bipartido longitudinalmente, tipo Raymond com 2” de diâmetro externo e 1 3/8” de diâmetro interno, figura em anexo; ! Cruzeta de lavagem com entrada de 3/4” e saída de 1”; ! Lâmina de lavagem de 2” x 1/4”, soldada em tubo de aço, sem costura, com 1” de diâmetro interno e 4mm de espessura mínima de parede, com 0,5m de comprimento, com rosca comum para ser adaptada a tubo de 1”; ! Cruzeta de lavagem (tubo de 2 1/2” x 3” x 0,30m), com rosca especial para descarga d’água, com luva para tubo de aço, sem costura, para pressão, de 2” de diâmetro interno, soldada a 0,05m da rosca; ! Balde interno para tubo de 2”, para esgotar água do furo; ! Bomba de areia de sucção para tubo de 2”; ! Trado concha de 4” de diâmetro, com rosca comum, para adaptar em tubo de 1” (figura em anexo); ! Trado helicoidal de 2” de diâmetro, com rosca comum, para adaptar em tubo de 1” (figura em anexo); ! Braçadeira para sacar tubo de diâmetro externo, em chapa de 3/4”, com 3” de largura e 0,70m de comprimento; ! Ferramenta para sacar tubo de guia; ! Chave de grifa de 24”; ! Chave de grifa de 18”; ! Chave de alçar; ! Tenaz com corrente para tubo de 2 1/2” até 4” (tipo jacaré); ! Cabo de aço de 3/8" com 20,0m; ! Escova de aço; ! Sacos plásticos pequenos (± 20cm) para amostra individual; ! Saco plástico grande (± 40cm) para coleção de amostra do furo; ! Etiquetas gomadas para identificação da amostra (furo, nº amostra, penetração); ! Balde metálico com capacidade para 20 litros; ! Recipiente com capacidade de 20 litros para transporte de gasolina; ! Recipiente com capacidade de 10 litros para transporte de óleo lubrificante; ! Jogo de chave de boca de 1/4” até 1 1/2”; ! Trena de 20m; ! Metro de madeira, de balcão; ! Mangueira de borracha transparente com 20m, para nivelamento. 5.2 – EXECUÇÃO: A execução dos serviços de sondagem à percussão inicia-se pelo posicionamento da torre (tripé) num ponto locado e nivelado em relação a um RN fixo e bem determinado no terreno, ou num ponto pré-determinado num espelho d’água. O posicionamento da torre de sondagem em terra firme é realizado, com o levantamento e o nivelamento da torre (tripé) sobre a superfície do terreno, tendo-se o cuidado de que as pernas de apoio estejam firmemente assentadas. CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 21 O processo de perfuração é iniciado através de trado ou cavadeira, até a profundidade de 1,00m. O material coletado através do trado ou da cavadeira, deve ser identificado, como amostra inicial de trado, e colocado em saco plástico apropriado. O ensaio de penetração SPT é iniciado, com a descida das hastes, por dentro do furo, acopladas ao amostrador padrão, que é posicionado no fundo do furo. A cabeça de bater é conectada no topo da haste, o peso batente será apoiado sobre ela devendo ser anotada uma eventual penetração do amostrador no terreno. O ensaio de penetração SPT – Standard Penetration Test consiste na cravação dinâmica de 45cm do barrilete amostrador padrão tipo Raymond, no solo. O topo do tubo de revestimento de 2 1/2” de diâmetro é usado como nível de referência, e na haste de perfuração marca-se de forma visível (com giz), um segmento de 0,45m, dividido em três segmentos iguais de 0,15m cada um. O peso batente de 65Kg é levantado por meio de cabo de aço e sarilho, até a altura de 0,75m, marcada na haste guia do peso. Deve-se observar que os eixos longitudinais do peso batente e a composição de cravação do amostrador, estejam rigorosamente coincidentes e verticalizados. A queda do peso batente deve ser totalmente livre, por gravidade, para ser evitada perda de energia de cravação por atrito, principalmente, quando for utilizado equipamento mecanizado, o qual deve ser dotado de dispositivo disparador que garanta a queda totalmente livre do peso. Procede-se a cravação do amostrador, através da queda livre do peso de 65Kg a uma altura de 0,75m, anotando-se separadamente o número de golpes necessários para a cravação de cada segmento de 0,15m. De acordo como definido por Terzaghi-Peck (Soil Mechanics in Engineering Practice), e normalizado pela NBR 6484, o índice de resistência a penetração, é a soma do número de golpes necessários a cravação no solo dos 0,30m finais do amostrador. Após a realização do ensaio de penetração, a composição da sondagem, composta pelas hastes e barrilete, será retirada do subsolo através de manobra com auxílio da torre, cabeça de alçar hastes, cabo de aço, sarilho e chaves. O amostrador bipartido é aberto para retirada da amostra, tendo-se o cuidado de anotar uma possível mudança de material, na amostra coletada. Uma parte representativa da amostra é colocada em saco plástico próprio, etiquetado, principalmente a parte relativa ao bico do amostrador. Na etiqueta gomada utilizada deve constar o número do furo, o número da amostra, a profundidade e os números de golpes, relativos a cada segmento de 0,15m. Após a execução do primeiro ensaio SPT em terreno firme, a perfuração do subsolo é prosseguida, através do uso de trado até que o mesmo se torne inoperante, ou o nível d’água (N.A) seja encontrado. A partir daí, a sondagem é realizada com a utilização do processo de perfuração por circulação d’água, no qual, usa-se o trépano de lavagem como ferramenta para escavação do subsolo. O material escavado pela ação do trépano acoplado às hastes, é removido por meio de circulação d’água impulsionada pelo conjunto moto-bomba. CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 22 Se as paredes do furo durante a sua perfuração tornarem-se instáveis, isto é, o furo tendendo a fechar, o revestimento de 2 1/2” deve se descido através de sua cravação dinâmica com o uso do peso batente, até onde se fizer necessário, para evitar o fechamento da perfuração. O revestimento deve ficar posicionado sempre acima da cota de realização do ensaio SPT, de 0,50m. Somente, em casos de fluência do solo para o interior do furo, será admitido deixá-lo a mesma profundidade do fundo do furo. Em alguns casos pode-se usar a lama bentonítica para revestir as paredes do furo, sendo a mesma, previamente preparada, 12:00h antes de uma utilização. A lama bentonítica não poderá ser usada em sondagem à percussão que também se pretenda instalar medidor de nível d'água subterrâneo ou piezômetro. A sondagem prossegue com a cravação dinâmica do amostrador, isto é, realização do ensaio SPT, a cada metro, sendo utilizado como método de avanço da sondagem a circulação d’água por lavagem, entre duas penetrações sucessivas, portanto, para cada 0,45m penetrados no terreno, serão lavados 0,55m para se atingir a nova cota de penetração. Na sondagem executada dentro d’água, inicialmente o tripé é instalado sobre o flutuante ou plataforma, posicionado e poitado, e o revestimento é descido até o fundo do espelho d’água, sendo o mesmo, a partir daí, cravado no terreno, usando-se os mesmos critérios utilizados em terra firme. O índice de resistência a penetração SPT, quando realizado de acordo a Norma NBR - 6484, apresenta valores, que dão uma indicação bastante útil, para a determinação da consistência nos estratos argilosos sondados, ou da compacidade nos estratos arenosos. Entretanto, o índice de resistência à penetração, pode apresentar resultados incorretos, uma vez que, uma série de fatores pode influenciar os valores obtidos. De maneira geral, estes fatores podem estar associados ao equipamento e/ou a própria execução da sondagem. Dentre os fatores mais preponderantes associados ao equipamento incluem-se: ! O amostrador tipo Raymond utilizado não obedece à forma e às dimensões exigidas pela norma, em relação ao estado de conservação, principalmente quanto a sua extremidade cortante (bico); ! O estado de conservação das hastes ou o uso de hastes fora de padrão em relação ao tamanho ou ao peso; ! O martelo (peso batente) não ter o peso correto (65Kg). Quanto aos fatores mais freqüentes associados à execução da sondagem destacam-se: ! O tripé mal assentado enverga-se, desloca-se lateralmente ou uma das pernas afunda, o que pode comprometer a simetria das hastes e do peso batente; ! Variação na energia de cravação, devido a incorreção na altura de queda do martelo (0,75m), ou atrito no cabo de sustentação do peso, quando no levantamento do peso; ! O processo de avanço da sondagem, acima e abaixo do nível d’água subterrânea (inclusive a manutenção ou não do “NA”), quando do avanço da sondagem, em cota abaixo de sua ocorrência; ! O furo não estar totalmente limpo, o que provoca sedimentação de material no seu interior, notadamente, quando se trata de material pedregulhoso; CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 25 6 – ENSAIO SPT–T - MEDIÇÃO DE TORQUE EM SONDAGEM À PERCUSSÃO: O ensaio SPT – T (SPT-Torque) foi desenvolvido recentemente, a partir de uma idéia original de SMT Ranzini (1995), e consiste na medida após a cravação do barrilete amostrador padrão Raymond, do momento de torção do referido amostrador, conforme Ranzini, UR Alonso e L. Décourt, publicada no número 511 da revista “Engenharia” de S. Paulo. 6.1 – EQUIPAMENTO BÁSICO: Constituído pelo equipamento completo de sondagem à percussão de simples reconhecimento, acrescido de: 6.1.1 – Torquímetro: ferramenta mecanizada de controle manual para medição de torque. A capacidade mínima do torquímetro deve ser de 50 Kgf x m. Entretanto, recomenda-se o torquímetro com capacidade de 80 Kgf x m, preferencialmente com ponteiro de arraste. 6.1.2 – Chave soquete: ferramenta de encaixe sextavado utilizado para atarraxar e desatarraxar pinos ou porcas. 6.1.3 – Disco centralizador: disco de aço carbono especial, com diâmetro externo de 3”, e furo central de 1 1/4”, cujo objetivo é manter a composição das hastes de 1” da sondagem à percussão centralizada em relação ao tubo de revestimento de 2 1/2”. A face inferior do disco tem um sulco de 4mm de largura por 4mm de profundidade, com diâmetro de 2 1/2” para encaixe do tubo guia ou revestimento, de 2 1/2”. 6.1.4 – Pino adaptador: constituído de aço, na forma de um tarugo sextavado com diâmetro de 1 1/4” e rosca BSP de 1” numa das suas extremidades. 6.2 – A MEDIDA DO TORQUE: O Torque é efetuado, conforme seqüência abaixo, após a realização de cada ensaio SPT, de acordo com a NBR-6484: Após cravado o amostrador Raymond padrão, retira-se a cabeça de bater, e coloca-se o disco centralizador até o mesmo ficar apoiado no tubo guia e rosquea-se na mesma luva, onde estava anteriormente a cabeça de bater, o pino adaptador. A chave soquete de medida é encaixada perfeitamente no pino sextavado, e acopla-se ao torquímetro, a chave soquete. O operador inicia o movimento de rotação do conjunto de hastes de 1”, usando o torquímetro como braço de alavanca, tendo o cuidado de manter o mesmo na horizontal, não forçando o encaixe do torquímetro com a chave soquete, e desta com o pino sextavado, isto é, o conjunto está perfeitamente encaixado, e o torquímetro na horizontal. Um observador bem posicionado lê no instrumento de leitura do torquímetro, o valor máximo obtido na operação de torque e avisa ao operador que interrompa a rotação após ter sido alcançada aquela leitura máxima. CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 26 Às vezes, é anotado também, o valor residual após o torque máximo. As anotações devem ser feitas no próprio boletim de sondagem, em coluna própria, ao lado da que contém o SPT. A operação é realizada, a cada metro, sendo observada a capacidade do torquímetro. 6.3 – O ÍNDICE DE TORQUE (TR): É a relação existente entre o valor do torque, medido em Kgf x m, pelo valor N do SPT (T/N). O estabelecimento de correlações estatísticas entre o valor do torque (T), medido em Kgf x m, e o valor de resistência à penetração N, permite uma nova classificação de solos, que desempenha um papel fundamental na estrutura destes solos. 6.4 – INTERPRETAÇÃO DO SPT – T: A partir do conhecimento das propriedades e parâmetros geotécnicos, dos solos da bacia sedimentar terciária do estado de S. Paulo, os autores admitiram que, a relação T/N é aproximadamente 1,2. A partir daí, Décourt (1996) propôs que se definisse a equivalência entre o SPT e o SPT-T, como sendo o valor do torque T (Kgf x m) dividido por 1,2, tendo por base o conceito de N equivalente (Neq.) Entretanto, deve-se frisar que, a sua utilização deverá ser feita com muita cautela. As comprovações existentes estão muito longe de se constituir numa prova definitiva de ampla aplicabilidade, a partir da premissa estabelecida, para os solos da BST SP (Bacia Sedimentar Terciária de S. Paulo). Outra forma de interpretar e de utilizar os valores do torque, seria, através de correlações diretas "entre o atrito unitário de estacas e o atrito unitário amostrador-solo", Alonso, U.R . "Correlações entre o atrito lateral medido com o torque e o SPT", dezembro 1994, segundo Fundações - Teoria e Prática - ABNT / ABEF, 2ª edição. CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 27 7 - AMOSTRADORES ESPECIAIS PARA COLETA DE AMOSTRAS INDEFORMADAS EM SOLOS ARGILOSOS E EM SOLOS ARENOSOS CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 30 7.2.1 - Amostrador de pistão estacionário Osterbeg: Consiste de um amostrador de pistão estacionário, conforme figura anexa, utilizado para coleta de amostras em: ! Solos argilosos orgânicos de consistência mole; ! Solos silte-argilosos de consistência mole; ! Solos arenosos ou silte-arenosos, de compacidade fofa à medianamente compacta. O amostrador é formado por um tubo de parede fina, interno a um outro tubo, coroado por uma cabeça, que recebe a pressão hidráulica utilizada para a cravação do tubo de parede fina no solo. No interior do corpo do amostrador existe um êmbolo que permanece estacionário durante toda a operação de cravação do amostrador. Quando o tubo interno estiver completamente preenchido pela amostra de solo, que corresponde ao término do curso da cabeça, executa-se, na coluna das hastes, uma torção para cortar a base da amostra. A seguir, o conjunto de hastes e de barrilete, é retirado, com todo cuidado. As válvulas de esfera aliviam toda a pressão durante a subida do conjunto e provocam um vácuo, que permite reter a amostra coletada no tubo interno. A obtenção das amostras indeformadas, seja através de amostradores especiais, seja através de blocos em poços escavados, permitem a realização de ensaios em laboratório de solos, onde as características naturais dessas amostras são consideradas como praticamente preservadas. CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 31 8 - QUALIDADE DAS AMOSTRAS INDEFORMADAS, ENSAIOS "IN SITU" E DE LABORATÓRIO CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 32 8 - QUALIDADE DAS AMOSTRAS INDEFORMADAS, ENSAIOS "IN SITU" E DE LABORATÓRIO: As amostras indeformadas, coletadas com amostradores especiais, ou obtidas através de blocos moldados "in situ" permitem realizar ensaios de granulometria com sedimentação, cisalhamento direto, adensamento, triaxial ou ainda ensaio de difração por raio-x e lâmina petrográfica. O ensaio de granulometria com sedimentação permite identificar a fração fina e coloidal do solo. O ensaio de adensamento tem como objetivo a deteminação experimental das características do solo, que interessem à determinação dos recalques provocados pelo adensamento, isto é, sua compressibilidade quando submetidos a uma carga em função do tempo. A resistência ao cisalhamento pode ser obtida através de cisalhamento direto, compressão triaxial e compressão simples. Estes ensaios permitem conhecer a resistência de um solo ao cisalhamento, isto é, a propriedade de suportar cargas e conservar a estabilidade. Os ensaios de difração por raio-x e lâmina petrográfica permitem identificar a composição mineralógica e as propriedades associadas à mineralogia, como por exemplo a expansibilidade. Por mais cuidados que recebam em suas extrações, as amostras indeformadas, ainda apresentam a inevitável limitação, representada pela descompressão que experimentam, ao serem retiradas de sua posição natural. Daí, a importância de ensaios "in situ", como, por exemplo, o ensaio de penetração estática ou Diepsondering, (ensaio CPT), hoje modificado e denominado de ensaio piezocone - ensaio CPTU, e também realizado na versão de ensaio de cone elétrico. Ainda, quanto a ensaios "in situ", podemos relacionar o Vane-Test, conhecido como ensaio de palheta e os ensaios pressiométricos, realizados através de placas (carregamento) ou sondas pressiométricas, como por exemplo o pressiômetro do tipo Menard. Considerando os objetivos do curso, não serão detalhados os ensaios "in situ" realizados sobre solos argilosos ou arenosos, bem como os de laboratório. No estado atual da técnica de coleta de amostras, seja através de amostradores especiais (citado no item 7) ou de blocos indeformados, ou por aparamento com o uso de cilíndricos e anéis biselados, no fundo de cavas em solo de qualquer natureza, a extração da amostra exigirá a introdução de ferramenta (barrilete, cilindro, anéis biselados, etc...) que provoca alterações nas condições de tensão na vizinhança, onde a amostra está sendo tirada. No entanto, a amostra contida no amostrador, não está submetida aos mesmos esforços que possui no seu estado natural, bem como, durante a sua extração no laboratório, seja de barrilete ou de bloco indeformado, também produzirá outra variação de esforços. Dessa maneira, as variações de tensões são inevitáveis, especialmente, quando da determinação por ensaio triaxial da pressão neutra na amostra de solo. CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 35 Os solos residuais são usualmente classificados em: ! Residuais jovens - onde é visível a olho nu a estrutura original da rocha matriz, inclusive a presença de veios intrusivos, xistosidade, fissuras, sendo às vezes, classificados como saprolito, tendo aspecto heterogêneo; ! Residuais maduros - onde é visível algum vestígio da estrutura original da rocha matriz e têm aspecto bastante homogêneo. Os solos transportados são aqueles que sofreram algum tipo de transporte mecânico provocado por água de chuva ou de rio ou do mar, por gravidade, por vento ou por geleira. Os solos coluvionares são formados por ação da gravidade, associados à morfologia íngreme. O talus é um tipo especial de solo coluvial, associado às escarpas da serra do mar. Os solos aluvionares são formados por ação das águas de chuvas e/ou fluviais, associados, quase sempre, a relevo ondulado ou de baixada. Os solos sedimentares eólicos, constituem os depósitos recentes de dunas, formados principalmente por areias finas. Os solos de origem marinha geralmente exibem conchas, com granulometria variando de areia à argila. Ocorrem, ainda, os solos orgânicos de origem sedimentar, que apresentam como características principais: alta plasticidade, odor característico, e a cor variando de cinza escura à preta. Existem também os depósitos de geleira que constituem os til e drífts, de pequena ocorrência no país. Eles são caracterizados por uma granulometria totalmente descontínua, aberta, onde ocorrem desde matacões até sedimentos finos, dentro de um mesmo estrato ou camada. Finalizando, temos os solos lateríticos, que por transformações pedogenéticas, tanto podem ocorrer em camadas de solos residuais ou transportadas. Os solos lateríticos têm sua fração argila, constituída predominantemente de minerais cauliníticos, e apresentam elevada concentração de ferro e alumínio, sob a forma de óxidos e hidróxidos, dando, caracteristicamente, uma peculiar coloração avermelhada. Estão associados a clima quente, com regime de precipitação pluviométrica, variando de moderada a intensa. Quanto a composição mineralógica, em áreas de rocha cristalina (granito / gnaisse), passível de identificação em uma classificação táctil visual temos, principalmente, o quartzo, o feldspato e a mica. A partícula de quartzo é inerte, não está sujeita a alteração química, sofrendo modificações na sua forma geométrica, variando desde a arestada até a arredondada, devido ao transporte. A partícula de feldspato está sujeita a alteração química, se apresentando sob a forma de caulim. As micas biotita (mica preta) e moscovita (mica branca), sob a forma de palhetas, vão caracterizar, principalmente, os solos de comportamento siltoso. A cor também pode ajudar na caracterização de um solo. Os solos orgânicos apresentam cor preta ou cinza escura. Os solos de coloração cinza clara estão, quase sempre, associados à presença d'água ou a variação do lençol freático. Os solos avermelhados estão, na sua maioria, associados a leterização. Os solos residuais, que apresentam uma coloração variada, (mosqueada) são, comumente, classificados como cor variegada. CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 36 9.2 - INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS DAS SONDAGENS: A interpretação dos resultados obtidos nas sondagens à percussão, está associada, principalmente : ! Ao sítio onde estão localizadas as sondagens; ! Ao tipo de morfologia ocorrente (terreno plano, ondulado, escarpado); ! À natureza das rochas e dos solos, principalmente, quanto a sua gênese; e se o solo é de origem sedimentar ou residual; ! À espessura das diversas camadas de solo obtidas nos perfis individuais; ! À resistência ao ensaio de penetração obtido durante a realização das sondagens, nas diferentes camadas de solos detectadas; ! À confecção da seção transversal geológico-geotécnico, das subsuperfície do terreno, levando em consideração o SPT, o N.A, a ocorrência de possíveis lentes compressíveis; ! À identificação de parte de um maciço de terra, susceptível a escorregamento, através de perfis longitudinais / transversais. Torna-se necessário lembrar que, toda interpretação, além da experiência do técnico responsável pela sua elaboração, apresenta, inevitavelmente, uma dose de subjetividade. A interpretação das formas de jazimento das camadas do subsolo, tende a se aproximar, cada vez mais, da sua realidade, quando o fator subjetividade diminui devido à qualidade, e à eficiência fornecidos pela sondagem, associada à interpretação correta (fig. 9 a fig. 11, anexas) A qualidade e a eficiência das sondagens estão associadas à observância das normas de sondagens, tanto no que se reporta ao equipamento e seu estado de conservação, quanto à realização das sondagens, por sondador devidamente treinado para a sua execução. Estudos realizados no Brasil sobre a eficiência do SPT, em comparação com outros países, e principalmente nos Estados Unidos, Decourt - "The Standard Penetration Test- State of the Art Report " XII ICMFE, Rio de Janeiro, 1989 ", quando o mesmo é executado de acordo com a NBR 6484, sua eficiência é em média 72%. Atualmente há nos Estados Unidos uma variedade enorme de equipamentos de sondagem à percussão, para a realização de ensaio SPT, com eficiência variando, de um mínimo, de cerca de 40%, e um máximo de 95%. Esta interpretação deve ser realizada, preferencialmente, por um geólogo de engenharia ou um engenheiro geotécnico, e objetiva fornecer elementos confiáveis, como por exemplo: ! Ao projetista e/ou calculista de uma fundação, dados concretos para que ele possa definir a taxa de fundação e a sua cota de assentamento; ! Em estudos de viabilidade técnica, ou em projeto executivo para construção de: estradas, ferrovias, linhas de transmissão, emboques de túneis, dutos enterrados, etc. Identificando a melhor diretriz, as características geotécnicas dos terrenos, os materiais de construção, a estabilidade de taludes, etc... ! No complexo de uma barragem, em todas as suas fases de projeto e execução: fundação, cortes, taludes naturais e artificiais, instalação de instrumentação, etc. CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 37 Os vários tipos de solos ocorrentes numa sondagem à percussão podem caracterizar: ! A gênese deste solo, se sedimentar ou residual, quando associado, principalmente, à forma do grão, a sua mineralogia e a sua morfologia. Solo coluvial (sedimentar) ocorrente em área de rocha gnáissica apresenta grãos de quartzo ou de feldspato, angulosos ou arredondado, imerso em solo argilo- arenoso ou areno-argiloso, com diâmetro igual ou maior que, cerca de 3,00cm, em topografia íngreme, ondulada ou suavemente ondulada. ! Nos solos residuais é possível identificar a presença da textura da rocha matriz, e o índice de penetração (SPT), quase sempre crescente com a profundidade. ! A presença de matacão é caracterizada por impenetrabilidade brusca ou repentina, quando comparada com a impenetrabilidade ou nega de sondagem, para outros furos, já concluídos na área. Quando ocorre em profundidade menor que 5,00m, recomenda-se deslocar o furo para tentar ultrapassar o bloco ou matacão, ou passar a utilizar o método de sondagem rotativa. Sondagem à percussão realizada sem uso de lavagem, principalmente em área de aterro, e com penetração contínua, pode caracterizar uma possível superfície de ruptura do aterro. A cota correta de ocorrência do nível d'água subterrâneo e a sua variação devem ser rotineiras, observadas e medidas, tendo-se em vista as futuras escavações e/ou fundações. Em solos expansivo-argilosos e em solos colapsíveis de qualquer natureza, a sua correta determinação, pode evitar danos graves à futura obra. CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 40 11 - RELEVÂNCIA DA INTERFACE DO PROGRAMA DE SONDAGENS E PROJETOS DE FUNDAÇÕES CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 41 11 - Relevância da interface do programa de sondagens e projetos de fundações: 11.1 - Estudo da Aplicação de Resultado das Sondagens na Escolha do Tipo de Fundação: As sondagens para reconhecimento do subsolo, pelo processo simples de percussão, poderão oferecer elementos que permitirão definir e, até mesmo, dimensionar uma fundação. Os ensaios de penetração simples não podem substituir, em todas as aplicações, os ensaios de laboratório efetuados sobre amostras indeformadas. Contudo, na falta destes, os ensaios de penetração oferecem dados extremamente úteis, e disparam, certamente, o processo de avaliação e comprovação da escolha do tipo de fundação de uma construção. É válido afirmar que com os dados fornecidos pelas sondagens, como os índices de resistência à penetração e camadas subjacentes do subsolo, caracterizadas pelas suas classificações, podemos obter uma correlação, que permita uma análise positiva, não apenas do tipo de fundação, mas também o seu comprimento, pelo estudo da interação solo e elemento enterrado. Na medida do possível, organizamos o nosso raciocínio, caracterizando os solos como granulares e coesivos. Os índices de penetração, que são apresentados nas páginas dos relatórios de sondagens, já permitem uma primeira correlação entre o tipo de camada de solo e os valores de resistência à penetração. QUADRO l Por outro lado, as informações contidas nos relatórios de sondagens permitem, com a classificação das camadas e os índices de resistência a penetração, a avaliação próxima da realidade dos valores tais como: o ângulo de atrito interno, a coesão, a resistência à compressão, a compressibilidade, o peso específico, a densidade. Solo Denominação SPT Fofa ≤ 4 Pouco compacta 5 a 8 Medianamente compacta 9 a 18 Compacta 19 a 41 Muito compacta > 41 Compacidade de areias e siltes arenosos Rocha > 80 Muito mole < 2 Mole 2 a 5 Média 6 a 10 Rija 11 a 19 Consistência de argila e siltes argiloso Dura > 19 CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 42 Finalmente, cabe aqui, reafirmar, que é bastante comum o uso de tabelas práticas que relacionam o tipo de solo, e o índice da resistência, com os valores já mencionados no estudo do subsolo, para o projeto de fundações. Vale dizer que, uma campanha de sondagens é o agente definidor de todo o processo de avaliação, de previsão, de comprovação e de cálculo das fundações rasas ou profundas dentro da construção civil. 11.2 – Comentários: Os resultados obtidos por uma campanha de furos de sondagens podem definir as fundações rasas ou profundas da obra em construção. As fundações rasas são executadas em geral na forma de sapatas, blocos de apoio direto, tubulões curtos e pequenos radiers. As fundações profundas são representadas pela execução de estacas (premoldadas, escavadas, moldadas no local, trilhos, perfis, etc), tubulões e estacas escavadas de grande seção transversal (circulares ou barretes). As correlações obtidas, através dos furos de sondagens, permitem o estudo dos seguintes aspectos relativos ao projeto e à execução das fundações. ! Quanto às fundações rasas: a) tipo de sapata ou bloco; b) taxa de assentamento no contato com o solo; c) cota de assentamento ou profundidade da peça; d) avaliação de recalques. ! Quanto às fundações profundas (estacas em geral): a) tipo de estaca - valor da carga admissível - previsão de comprimento de cada elemento; b) estaca em solo coesivo; c) estaca em solo granular; d) efeito de grupo de estacas; e) atrito lateral negativo; f) cargas horizontais e cargas laterais nas estacas; g) adensamento ou recalques. 11.3 - Os resultados das sondagens aplicadas às fundações rasas: A definição de uma sapata é feita basicamente pelo valor da capacidade de carga do solo subjacente à esta peça. Esta capacidade de carga pode ser feita pela expressão: __ N = 1,3 CNc + 0,3 ال DN ال + ال HN g CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 45 PR = carga de ruptura PP = A . rp PP = parcela de carga revestida pelo solo sob a ponta da estaca (carga de ponta) PL = U. A1 . re PL = parcela de carga revestida pelo solo ao longo do fuste da estaca (carga de atrito lateral) U = perímetro de seção transversal da estaca A = área da projeção da ponta da estaca A1 = Trecho onde se admite atrito lateral unitário constante r l rp = resistência unitária distribuída na ponta rl = atrito lateral unitário constante Convêm esclarecer que, para atender a condição de segurança à ruptura, verifica-se que a carga admissível Padm estará compreendida entre: O < Padm ≤ PR 2 onde: PR = PP + PL PR = carga ruptura do solo PP = parcela de ponta PL = parcela de atrito lateral Nota-se, claramente, que a previsão da carga admissível é baseada em dados disponíveis do solo informados pelo relatório de sondagens. Pelo método dos professores engenheiros Nelson Aoki e Dirceu Velloso, temos: rp = qc e rl = fs F1 F2 onde: qc = resistência de ponta medida no CPT fs = atrito lateral unitário na camisa de atrito F1 e F2 são valores que dependem do tipo de estaca. Em geral F2 = 2F1 sendo que: ! F1 = 2,5 para estacas tipo Franki, ! F1 = 1,75 para estacas pré fabricados ! F1 = 3,00 para estacas escavadas CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 46 O valor de fs = α . qc pode ser calculado pelo parâmetro α da tabela proposta Aoki - Velloso, sendo qc = K.SPT,onde SPT é retirado do ensaio de sondagem e K da mesma tabela dos autores do método. TABELA MÉTODO AOKI - VELLOSO Solo Código α (%) K (MPa) areia 100 1,0 1,00 areia siltosa 120 2,0 0,80 areia silto arenosa 123 2,4 0,70 areia argilosa 130 3,0 0,60 areia argilo siltosa 132 2,8 0,40 silte 200 3,0 0,40 silte arenoso 210 2,2 0,55 silte areno argiloso 213 2,8 0,45 silte argiloso 230 3,4 0,23 silte argilo arenoso 231 3,0 0,25 argila 300 6,0 0,20 argila arenosa 310 2,4 0,35 argila arenosa siltosa 312 2,8 0,30 argila siltosa 320 4,0 0,22 argila silto arenosa 321 3,0 0,33 CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 47 12 - BIBLIOGRAFIA CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 50 SUMÁRIO Figura 1 - Equipamentos de Sondagens À Percussão Figura 2 – Trados Manuais Figura 3 – Detalhamento do Equipamento de Sondagem Gráfico 1 – Estimativa de Profundidade Fotos – 1 A 3: Martelo de Cravação e Amostrador Padrão Fotos – 4 E 5: SPT-T Disco Para Cravação e Pino Adaptador Figura 4 – Amostrador de Solos Tipo SPT Figura 5 – Amostrador de Parede Fina Figura 6 - Amostrador de Pistão Estacionário Figura 7 – Amostrador Osterberg Figura 8 – Estrutura Falhada Figura 9 – Estrutura Complexa Dobrada Figura 10 – Estrutura Simples Dobrada/Inclinada Figura 11 – Formulário de Campo Figura 12 – Boletim de Sondagem SPT Figura 13 – Boletim de Sondagem SPT-T Figura 14 – Perfil Longitudinal do Solo CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 51 Figura 1 – Equipamento de Sondagem à Percussão Figura 1 – Equipamento de Sondagem à Percussão CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 52 Trados Manuais Vantagens: Processo mais simples, rápido e econômico para as investigações preliminares das condições geológicas superficiais. Utilização: Amostras amolgadas em pesquisas de jazidas. Determinação do nível d’água. Mudança de camadas. Avanço da perfuração para ensaio de penetração. Equipamentos: Haste de ferro ou meio aço (1/2” ou 3/4") com rosca e luvas nas extremidades – extensões de 1, 2 e 3 metros. Barra para rotação e luva em T. Brocas – podem ser do tipo concha, helicoidal ou torcida com diâmetros de 2 ½, 4 ou 6”. Chaves de grifa, sacos e vidros para amostras. CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 55 Gráfico 1 – Estimativa da Profundidade CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 56 Fotos – Equipamentos de Sondagem CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 57 Fotos – Equipamentos de Sondagem CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 60 Figura 6 – Amostrador de pistão estacionário (Segundo Hvorslev) CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 61 Figura 7 – Amostrador Osterberg CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 62 Figura 8 – Estrutura Falhada CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 65 Figura 11 – Formulário de Campo CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 66 Figura 12 – Boletim de Sondagem CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 67 Figura 13 – Sondagem de Simples Reconhecimento com Leitura de Torque (SPT-T) CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 70 1 - Taxa de Tensão Admissível nos Solos: Vários autores têm procurado relacionar o número N do SPT com a tensão admissível dos solos. Apresentaram fórmulas empíricas com base nas relações entre o número N, o tipo de fundação, a largura e a profundidade de assentamento. Meyerhoff estabelece na expressão (1) a seguinte relação para os solos tipicamente arenosos e uma fundação superficial: qa = 3,3NB (1 + D ) 1 em t/m2 , (1) B 20 onde: qa = tensão admissível do solo; N = número de golpes dos 30cm finais do SPT; B = menor dimensão da fundação em metros; D = profundidade da fundação em metros Atendendo a critérios de deformação e, limitando os recalques em 2,54cm, Terzaghi recomenda determinar, em caso de areias secas, a taxa admissível pelas expressões (2), (3) e (4). Se B ≤ 1,30m: qa = N (Kg/cm2 ) 8 (2) Se B ≥ 1,30m: qa = N (1 + 1 )2 x 1 (Kg/cm2 ) (3) 3,3 x B 12 aproximadamente qa = N (Kg/cm2 ) (4) 10 CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 71 (Estes valores podem ser obtidos no ábaco da figura 1). No caso de argilas a tensão admissível pode ser obtida pela expressão (5) qa = 1,33N (1 + 0,3 B ) t/m2 L (5) sendo L e B as dimensões da fundação em metros CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 72 Tabela 1 Correlações entre taxa admissível e o SPT Amostrador Tipo Taxa admissível Kg/cm2 SPT N 5 A relação N (Kg/cm2 ), tem-se mostrado muito aplicável nas fundações superficiais, para os 5 solos acima do nível de água, cujas sondagens foram executadas à percussão, com perfuração a trado. Nos solos abaixo do nível de água, nas fundações superficiais, principalmente em areias, os valores obtidos pela relação da tabela acima devem reduzir de cinqüenta por cento (50%). Quando as sondagens são executadas por circulação de água, em solos acima do nível de água, o índice de resistência à penetração é inferior aquele obtido por sondagens a trado, sem a circulação de água. O fato deve-se à interferência de jato de água na estrutura do solo em perfuração. Assim, é de se esperar, uma sensível redução do número de golpes nos 30cm iniciais e finais, em comparação aos obtidos por perfuração a trado. O valor da taxa admissível obtida pela relação da Tabela 1. Se a sondagem for executada com circulação de água, é menor que o valor real do solo natural. Estudando vários resultados de sondagens a trado e com circulação de água, verificamos que a diferença é cerca de 15%. O seu valor cresce e diminui, com o crescimento e diminuição do número de golpes dos 30 cm iniciais, em relação aos 30 cm finais. Sugerimos que, em solos acima do nível de água, cujas sondagens foram executadas com circulação de água, a sua taxa admissível seja obtida pela expressão (6). (*) qa = 1 (N + N' ) (Kg/cm2 ) amostrador SPT (6) 5 N onde: N = número de golpes dos 30 cm finais N' = número de golpes dos 30 cm iniciais CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 75 muito rija dura 16 – 30 > 30 2,0 – 4,0 > 4,0 TABELA Nº 3 Argila nº golpes – SPT Tensões Admissíveis – (Kg/cm2) Sapata Quadrada Sapata Contínua muito mole mole média rija muito rija dura ≤ 2 3 – 4 5 – 8 9 – 15 16 – 30 > 30 < 0,30 0,33 – 0,60 0,60 – 1,20 1,20 – 2,40 2,40 – 4,80 > 4,80 < 0,22 0,22 – 0,45 0,45 – 0,90 0,90 – 1,80 1,80 – 3,60 > 3,60 TABELA Nº 4 Areia Nº de golpes SPT Tensão Admissível Kg/cm2 fofa pouca compacta medianamente compacta compacta muito compacta ≤ 4 5 – 10 11 – 30 31 – 50 > 50 < 1,0 1,0 – 2,0 2,0 – 4,0 4,0 – 6,0 > 6,0 CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 76 TENSÕES ADMISSÍVEIS Classe Material Carga admissível (Kg/cm2 ) 1 Rocha viva não laminada, granito diorito, gnaisse, etc 100 2 Rochas laminadas com xisto 35 3 Folhelho 10 4 Depósitos de fragmentos de rocha que não folhelho 10 5 Piçarra 10 6 Pedregulho-misturas compactas areia e pedregulho 5 7 Pedregulhos - misturas fofas areia Pedregulho – areia grossa compacta 4 8 Areia grossa fofa - areia fina compacta 3 9 Areia fina fofa 1 10 Argila dura 6 11 Argila rija 4 12 Argila mole 1 13 Pó de rocha, outros depósitos não classificados A critério do diretor de obras CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP 77 Pedregulho ou Areia Grossa: Até 25 golpes 5 Kg/cm2 30 golpes 7 Kg/cm2 Areias médias: 8 golpes 1 Kg/cm2 15 golpes 1,5 Kg/cm2 25 golpes 3,0 Kg/cm2 30 golpes 5,0 Kg/cm2 Areias Finas: 4 golpes 0,3 Kg/cm2 8 golpes 0,5 Kg/cm2 15 golpes 1,0 Kg/cm2 25 golpes 2,5 Kg/cm2 30 golpes 2,5 Kg/cm2 Siltes: 8 golpes 0,3 Kg/cm2 15 golpes 0,6 Kg/cm2 25 golpes 2,0 Kg/cm2 30 golpes 2,6 Kg/cm2 Argilas Puras: 4 golpes 0,3 Kg/cm2 8 golpes 0,5 Kg/cm2 15 golpes 0,9 Kg/cm2 25 golpes 1,8 Kg/cm2 30 golpes 3,6 Kg/cm2 Mistura de areia com argila: 4 golpes 0,3 Kg/cm2 8 golpes 0,5 Kg/cm2 15 golpes 1,0 Kg/cm2 25 golpes 2,0 Kg/cm2 30 golpes 4,0 Kg/cm2 Argilas arenosas coesivas: 8 golpes 1,2 Kg/cm2 15 golpes 2,0 Kg/cm2 25 golpes 3,0 Kg/cm2 30 golpes 5,0 Kg/cm2 • Livro: Curso de Fundações - Sigmundo Golombeck