Trabalho de Conclusão de Curso. Rubens

Trabalho de Conclusão de Curso. Rubens

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Monografia apresentada à Universidade Federal Rural do Semi-Árido–UFERSA, Departamento de Ciências Exatas e Naturais para a obtenção do título de Bacharel em Ciência e Tecnologia.

Orientador: Prof. Dr. Sc. Marcelo Tavares Gurgel – UFERSA

Monografia apresentada à Universidade Federal Rural do Semi-Árido–UFERSA, Campus Mossoró para a obtenção do título de Bacharel em Ciência e Tecnologia.

_ Prof. Dr.Marcelo Tavares Gurgel–UFERSA Presidente

Prof.Lucas Ramos da Costa–UFERSA Primeiro Membro

Prof.Sílvio Roberto FernandesSoares da Costa–UFERSA Segundo Membro

A Deusprimeiramente por me conceber essa oportunidade. Aosmeus pais,por sempre acreditarem nas minhas ações e jamais deixarem de me incentivar.

4 AGRADECIMENTOS

Primeiramenteagradeço a Deus por está presente em minha caminhada, me permitindoobter forças para superarcada obstáculoe ser um vitorioso.

AmeupaiJoão Manoel RibeiroeaminhamãeMariade Fátima Tomaz Ribeiroque sempreestiveram ao meu lado e se dedicaram a mim para que eu melhor pudessedesenvolver minha personalidade e aptidões.

AmeuirmãoRaul Manuel Ribeiro que sempre esteve me apoiando e me ajudando em minhas necessidades e atividades acadêmicas, por sempre teracreditado em mim e na minha capacidade.

A meus colegas e amigos da faculdade pelo convívio desses três anos e pelo o apoionosmomentosdifíceis.Aosmeus amigos Caio Siebra, GideoneMaia, que durante todo esse tempo me fizeram ser um estudante e pesquisador de maior afinco eresponsabilidade, pela paciênciae, pela ajuda nos trabalhos da faculdade.

AoEng.AgrônomoLucas RamosdaCostaeMe. Sílvio RobertoFernandes Soares poraceitaremparticipar dabanca,e pelo apoio e esclarecimento no desenvolvimento do trabalho.

A meu orientador Prof. Dr. Sc. Marcelo Tavares Gurgel pela sua disponibilidade e orientação para que este trabalho pudesse ser concretizado.

“Não importa quanto a vida possa ser ruim, sempre existe algo que você pode fazer, e triunfar. Enquanto há vida, há esperança”.

( Stephen Hawking)

À medida que aumenta a demanda e as necessidades de se fazer obras verticais, maiores e/ou mais sofisticadas, o setor da Construção Civil se aprimora utilizando conhecimentos estruturais e geotécnicos para garantir uma boa viabilidade técnica e econômica ao projeto solo-estrutura.Estudos prévios para reconhecimentodas propriedadesdo solo são essenciais, a fim de se evitar problemas comuns como percolação de água na estrutura, má drenagem e geralmente recalquesque podemsurgir no solocausandorebaixamento da edificação. Nesse contexto,este trabalho temo objetivoavaliar os principais estudos geotécnicos realizadosna elaboração dos projetos de Construção Civil em obras da Universidade Federal Rural do Semi-Árido na cidade de Mossoró-RN. Este estudo foirealizado entreos meses deoutubro de 2014 ejaneiro de 2015,e consistiu na coleta de dados através de artigos, documentos e normas, uma vez que nesse períodoforam realizadas visitas às empresas responsáveis pelas obras na Instituição com aplicação dequestionários para fazerumcomparativo com a literatura.Verificou-sea escassez de dados referentes à tipologia do solo existente na cidade de Mossoró-RN. Constatou-se a não ocorrênciade sondagens de investigação do solo em algumas obras na Instituição( UFERSA )

, sendo apenas justificada pelo fator “experiência” de construções anteriores.

PALAVRASCHAVE:Solos,Geotecnia, Sondagem a Percussão.

As demand increases and the needs to make vertical, larger and more sophisticatedworks, the Civil Construction sector is improved using structural and geotechnical knowledge to ensure good technical and economic feasibility to the soil-structure design. Previous studies for recognition of soil properties are essential in order to avoidcommon problems like percolation of water into the structure, poor drainage and generally settlements that may arise in the soil causing lowering of the building. In this context,this study aims to evaluate the main geotechnical studies madein developing Construction projects in the works of the Federal Rural University of the Semi-Arid in the city of Mossoro-RN. This study was conducted between the months of October 2014 and January 2015 and consisted of the collection of data through articles , documents and standards , since this period , visits were made to companies carrying out the work in the institution with questionnaires for make a comparison with the literature . It was verified the lack of data on the soil type in the city of Mossoro-RN. It was found to non-occurrence of soil research probing in some works in the institution ( UFERSA )

, and only justified by the factor "experience" of previous constructions.

KEYWORDS: Soils, Geotechnical, Percussion Probing.

CPRMServiço Geológico do Brasil
DNERDepartamento Nacional de Estradas e Rodagens
EMBRAPAEmpresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária
IDEMAInstitutode Defesa do Meio Ambiente
NBRNorma Regulamentadora Brasileira
RNRio Grande do Norte
SPTSondagem de Simples Penetração
SRSondagem Rotativa

ABNTAssociação Brasileira de Normas Técnicas UFERSA Universidade Federal Rural do Semi-Árido

Figura 1–Equipamentos da Sondagem ( SPT)

23
Figura 2–Mapas dos solos encontrados em Mossoró-RN29
Gráfico 1–Efetivação de estudo geológico na UFERSA em Mossoró-RN39
Gráfico 2 – Detecção de problemas41
Gráfico 3 – Utilização do Método SPT42
Gráfico 4–Tipo de Solo encontrado "in situ"43
1 INTRODUÇÃO15
2 REVISÃO DE LITERATURA17
2.1 GEOTECNIA17

SUMÁRIO 2.2IMPORTÂNCIA DO ESTUDO DO SOLO PARA A CONSTRUÇÃO CIVIL17

INDISPENSÁVEIS À CONSTRUÇÃO CIVIL18
2.3.1 Exploração do subsolo19
2.3.2 Sondagem, penetração e amostragem19

2.3PRINCIPAIS MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO

2.3.3Sondagem de Simples Penetração ( SPT)

21
24
2.3.5 Amostragem segundo a NBR-648425
2.3.6Determinação do nível d'água segundo NBR-648426
2.4 DEFINIÇÃO E ORIGEM DO SOLO26
2.5 TIPOS DE SOLOS27
2.5.1 Solo Arenoso27
2.5.2 Solo Siltoso28
2.5.3 Solo Argiloso28
2.6PRINCIPAIS SOLOS ENCONTRADOS EM MOSSORÓ-RN28
2.6.1 Argissolo29
2.6.2 Planossolo30
2.6.3 Latossolo30

2.7ÍNDICES FÍSICOS DO SOLO ENSENCIAIS PARA CONSTRUÇÃO CIVIL 31

2.7.1 Granulometria31
2.7.2 Índice de resistência a penetração32
2.7.5 Índice de vazios34
2.7.6 Porosidade35
2.7.7 Teor de umidade35
COMPORTAMENTO SOLO-ESTRUTURA35
3 METODOLOGIA37
3.1 PROCEDIMENTO DE PESQUISA37
3.2 PESQUISA QUALI-QUANTITATIVA37
3.3 LEVANTAMENTO DE DADOS37
4 RESULTADO E DISCUSSÃO39
4.1 EFETIVAÇÂO DO ESTUDO GEOTÉCNICO39
4.2 ENCARGO PELA INVESTIGAÇÃO DO SOLO40
4.3POSSÍVEIS PROBLEMAS ENCONTRADOS NO SOLO40
4.4 MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO EMPREGADOS41
4.5TIPO DE SOLO ENCONTRADO “IN SITU”43
4.6 IMPORTÂNCIA DO ESTUDO GEOTÉCNICO4
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS46
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS47

2.8RECALQUE COMO PRINCIPAL FATOR QUE AFETA O

15 1 INTRODUÇÃO

Atualmente na cidade de Mossoró tem-se verificado um grande potencial na expansão da Construção Civil em virtude do crescimento populacional e econômico da região ( MOSSOROENSE, 2014 )

. Por sua vez é formidável a presença de estruturas de maior qualidade que se ajustem as exigências técnicas e geológicas, visto que na elaboração de projetos civis se torna indispensável fazer o reconhecimento e análise das propriedades físicas do solo por este servir de base para as construções verticais.

A Universidade Federal Rural do Semi-Árido ( UFERSA ) acompanha esse avanço de perto à medida que surge a necessidade de se construir blocos para comportar os novos cursos, dando assim novos ares a instituição. Nesse tipo de obrasinicialmentedevem serrecolhidas informaçõessobre otipodeestrutura a ser construída e seu uso futuro, logo em seguida através de uma investigação detalhada das condições do subsolo, determina-se a natureza do solo local, sua estrutura e estratificação real para assim fazer o melhor dimensionamento da obra.

O solo deve ser avaliado por meio de ensaios, pois esse material sujeito a compactação, sofrida pelo carregamento da obra, apresentará uma resistência e comportamento característico. Ao se determinar propriedades mecânicas do solo o engenheiro geotécnico e estrutural poderá estimar a melhor fundação que irá transferir a carga ao solo sem sobrecarregá-lo, evitando rupturas por cisalhamentono solo,bem comorecalque( rebaixamento da obra devido ao adensamentodo solosob suafundação)

A preocupação com a segurança das obras prediais no setor da construção civil na cidade de Mossoró-RN mostra-se cada vez maior tanto no âmbito privado quanto no público, ou seja, concebe-se ao projeto a aplicação do conhecimento geotécnico. Muito embora o tipo de solo do local escolhido e o tamanho da obra possam ser conhecidos facilitando a escolha da fundação a ser implantada, faz-se necessário que o engenheiro projetista siga todos os procedimentos preliminares de investigação do solo outorgando confiabilidade à obra, o que muitas vezes não ocorre.

Vale destacar que o tamanho da obra é o fator que mais influencia utilização ou não de sondagens como é o caso de obras pequenas, das quais vale a experiência do engenheiro responsável para estabelecer até onde deve ir a escavação, a fim de ser colocada a fundação direta. Já em obra de maior porte se faznecessáriaapresençadestaanálisemais profunda do solo(

. Pois o esforço gerado pela carga sobre o solo pode fazer a obra sofrer danos irreparáveis como recalques diferenciados, infiltrações devido o mau rebaixamento do lençol freático local e rachaduras comprometendo sua durabilidade proporcionando risco a acidentes desastrosos.

Em todo e qualquer projeto de construção civil deve ser elaborado o melhor planejamento possível mediante a capacidade de carga do solo avaliada em sondagem para garantir segurança e realizar o melhor orçamento possível interligando, estabilidade, segurança e economia.Oprocedimento mais utilizado para reconhecimento do soloconsistena sondagemàpercussãoqueirá fornecer índices de resistência a penetração, localização do lençol freático e perfil do solo, averiguando comportamento deste ao receber tensões e esforços.

O reconhecimento do subsolo e sua exploração adequada permitem não só encontrar o melhor solo para se atribuir determinada obra, mas também a projeção da fundação da obra àquele solo. E são as análises de campo, feitas a sondagem a percussão, ou senecessário,cálculosemlaboratóriocomosdados e amostras obtidos dos solos que fornecerá parâmetros do solo permitindo tornar a obra

A cidade de Mossoró-RN, especificamente observada através de obras na

UFERSA, demonstra ainda grande precariedade em estudos geotécnicos do solo, principalmente quando setratamde obras de menos pavimentos como obras de até quatro andares.

Portanto, na finalidade de chamar a atenção das empresas de construção civil para a temática abordada, o trabalho propõe conhecimentos, ressalvas e recomendaçõessobre a melhor aplicaçãodosmétodos de investigação do solo que relacione custo-benefício. E em suma, solidificar a ideia do estudo preliminar do solo no mercado, alertando-as sobre a precipitação que é erguer uma estrutura, por menor que seja sem tomar acuidade das propriedades do solo trabalhado.

17 2REVISÃO DE LITERATURA

2.1 GEOTECNIA

Éindispensável à Ciência de Engenharia a obtenção do conhecimento e estudo minucioso da mecânica dos solos, tanto em tensões aplicadas, como nas fundações, e suas peculiaridades físicas, quanto o escoamento de água nos vazios relacionado ao lençol freático. Assim constituir um ramo da engenharia, chamado deEngenharia Geotécnica, arte que se aprimora por atentaras características que constituema mecânica dos solos, não se restringindo apenas a propriedades do solo, mas também justificar o seu comportamento e apresentar soluções a reais para osproblemas solo-obra ( PINTO, 2006)

. 2.2IMPORTÂNCIA DO ESTUDO DO SOLO PARA A CONSTRUÇÃO CIVIL

Todas as obras de Engenharia Civil são executadas sobre o terreno e inevitavelmente exige a contribuição do solo de forma arequerer que o seu comportamento seja devidamente considerado, já que este é a base que sustenta

Portanto, é de extrema importância paraescolha da solução mais adequada emdeterminadas condições deprojetonortear-se não sópor fatores técnicos e econômicos, mas também por situações mais complexas de solo e carga, e suas características em uma determinada região,especificamente para a relação solo estrutura.

O solo pode ser aplicado com outras funções no campo da construçãocivil, além de servir de suporte para obrasao receber a carga das estruturas através das fundações,comopor exemplo,o caso da utilizaçãodesse componente em barragens de terra, taludes, aterros, na pavimentaçãoentre outros campos e até mesmo como constituinte de aglomerantes.

Desse modo, engenheiros geotécnicos e estruturais ao realizarem projetos devem possuirconhecimento das propriedades,comportamentoe capacidade de carga dos solos,garantindo segurança e evitando riscos de acidentes já quesolo apresenta características diversificadas e não existe uma “receita de bolo” para determinar qual tipo de estrutura deveráser utilizada devido a complexidade de

18 situações a serem analisadas, como origem, distribuição do tamanho dos grãos, permeabilidadee capacidade de carga dentre os principais fatores( Das, 2013 )

Como o solo não possui uma classificação simplificada, os procedimentos de sondagem tornam-se imprescindíveis tanto para escolha do tipo de fundação e seu dimensionamento, quanto para determinação de acidentes, tais como existência de água, de matacões e de vazios que possam vir influenciar o processo construtivo

, o reconhecimento do tipo de solo é complicado, uma vez que os solos são misturados, não sendo possível encontrá-los em uma classificação que atenda 100% de argila ou 100% de areia; dessa forma as denominações mais adequadas são: “argila silto-arenosa”, “silte argiloso”, “areia argilosa” e similares.

As características do solo são de grande importância para a construção civil, pois é partir dessa informação que é elaborado o projeto estrutural de uma edificação. A investigação do substrato tem significância quanto ao custo da obra,

podendo chegar até 25% do valor( SILVA & COSTA, 2010)

No subsolo, a água em certo nível de profundidade pode subir por capilaridade,podendoinfiltrar-se na edificação,gerando problemas. Há casos, porém, em que o solo pode estar com os poros não completamente preenchidos, o que constitui o chamado solo não saturado.Dessa forma se faz necessária habilidade geotécnica para reconhecer o solotrabalhado e se fazer o rebaixamento do lençol freático e impermeabilização da estrutura evitando-se os riscos(

Martins,

. A escolha do tipo de fundação deve considerar a ordem crescente de complexidade ecustos. Segundo Brito ( 1987 apudSILVA & COSTA, 2010)

, fundações bem projetadas e corretamentedimensionadas correspondem de 3% a 10%do custo de uma edificação; entretanto, a situação contrária acarreta um acréscimo de 5 a 10% no custo total do empreendimento.

2.3PRINCIPAIS MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO INDISPENSÁVEIS À CONSTRUÇÃO CIVIL

Os depósitos de solo naturais não são homogêneos, elásticos nem isotrópicos. Em alguns lugares,a estratificação existente nos depósitos de solo pode variar emdistâncias horizontais, mesmo pequenas.É importante tomar conhecimento da estratificação real do solo, obtendo resultados por meio de ensaios e observações feitas em condições similares durante a construção. Dessa formaparaamaioria das médias e/ou grandesestruturas, faz-se necessária a investigaçãoadequada do subsolo ( DAS, 2012)

2.3.1 Exploração do subsolo

A exploraçãodo subsoloprocedidapor sondagem para solucionar problemasna obra,deve levar em conta, características do terreno, experiências, práticas locais e custoscompreendendoalguns requisitosmínimos, segundo Mello, são eles:

Determinar a natureza do solo encontradoe sua estratificaçãoao longo da perfuração.

Determinação das condições de compacidade ( caso das areias) consistência ( caso das argilas)

, em condições

Determinação da espessura das camadas que constituem o subsolo atéa profundidade pesquisada.

Observar as condições de drenagem do local e para o local.

Colheita de informações completas sobre a ocorrência de água em lençol freático.

Realizar alguns ensaios de campo in situ, tais como ensaio de permeabilidade e ensaio depenetração dinâmica ( SPT )

2.3.2Sondagem, penetração e amostragem.

Para a realização do processo de exploração primeiramentefaz-se a coleta de informações sobre o tipo de estrutura a ser construída e previsão das cargas, bem como dascondições do subsolo, pois pode haver uma considerávelredução de gastos se o engenheiro geotécnicotiver acesso a mapas geológicos ou manuais de solos já existentes. Ao ser feito o reconhecimento e inspeção do local quanto a vegetação, natureza de drenagem e estratificação do subsolo, é promulgada a investigação detalhada por meio das sondagens emvárias profundidades (

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