tema1 - prospecção geotécnica

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PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA DO SUBSOLO Qualquer projeto de engenharia, por menor que seja, requer o conhecimento adequado das características e propriedades dos solos onde a obra irá ser implantada. Na prática, os depósitos de solo naturais não são homogêneos. Em alguns locais, a estratificação dos depósitos de solo pode variar muito dentro de curtas distâncias (15 a 30 m). As sondagens não só identificam o sub-solo mas também servem como referência para a escolha do tipo de fundação mais adequada à obra.

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Page 1: Tema1 - Prospecção Geotécnica

PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA DO SUBSOLO

Qualquer projeto de engenharia, por menor que seja, requer o conhecimento adequado das características e propriedades dos solos onde a obra irá ser implantada.

Na prática, os depósitos de solo naturais não são homogêneos. Em alguns locais, a estratificação dos depósitos de solo pode variar muito dentro de curtas distâncias (15 a 30 m).

As sondagens não só identificam o sub-solo mas também servem como referência para a escolha do tipo de fundação mais adequada à obra.

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FATORES INICIAIS A CONSIDERAR

Condições geológicas da área a estudar;

Condições físicas da área de estudo (acesso, drenagem, vegetação);

Tipo de estrutura a ser suportada ou de obra a ser realizada no local.

Informações sobre estruturas vizinhas que possam ser afetadas pela obra.

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OBJETIVOS

a) Determinação da profundidade e espessura de cada camada e sua extensão na direção horiozontal;

b) Determinação da natureza do solo com sua descrição e indicação da compacidade/consistência;

c) Profundidade da superfície da rocha e suas características;

d) Informações sobre a ocorrência de água no solo – profundidade do lençol freático e suas variações;

e) Obtenção de amostras para medir as propriedades de engenharia dos solos e das rochas.

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ETAPAS DE INVESTIGAÇÃO

1. Estudos de Reconhecimento;

Abrangem investigações geológicas do local em estudo, levantamentos aerofotogramétricos, mapas, etc..

2. Estudos para Anteprojeto

  Estudos realizados em locais definidos a partir da etapa anterior, permitem a escolha de soluções técnicas e o dimensionamento de estruturas de fundações.

3. Estudos para o Projeto Executivo

4. Investigação durante a construção

Page 5: Tema1 - Prospecção Geotécnica

Estudos Preliminares e Planejamento

O número de sondagens e a sua localização em planta dependem do tipo da estrutura, de suas características especiais e das condições geotécnicas do subsolo.

O número de sondagens deve ser suficiente para fornecer um quadro, o melhor possível, da provável variação das camadas do subsolo do local em estudo.

Page 6: Tema1 - Prospecção Geotécnica

De acordo com o estabelecido na Norma NBR 8036 a investigação do subsolo deve ser feita através furos escolhidos e distribuídos na área em estudo, dependendo da área a ser ocupada pela construção, isto é, por sua projeção.

Um furo para cada 200 m2 até 1200 m2;

Um furo adicional para cada 400 m2 para área entre 1200 e 2400 m2 ;

Acima de 2400 m2 o número de sondagens deve ser fixado de acordo com o plano particular da construção.

Page 7: Tema1 - Prospecção Geotécnica

Em quaisquer circunstâncias o número mínimo de sondagens deve ser:

a) dois para área da projeção em planta do edifício até 200 m2;

b) três para área entre 200 m2 e 400 m2.

Nos casos em que não houver ainda disposição em planta dos edifícios, como nos estudos de viabilidade ou de escolha de local, o número de sondagens deve ser fixado de forma que a distância máxima entre elas seja de 100 m, com um mínimo de três sondagens.

Page 8: Tema1 - Prospecção Geotécnica

Profundidade das sondagens

A profundidade a ser explorada pelas sondagens de simples reconhecimento, para efeito do projeto geotécnico, é função do tipo de edifício, das características particulares de sua estrutura, de suas dimensões em planta, da forma da área carregada e das condições geotécnicas e topográficas locais.

A experiência do engenheiro responsável pelos estudos é importante na análise da profundidade necessária aos mesmos.

Page 9: Tema1 - Prospecção Geotécnica

A exploração deve ser levada a profundidades tais que incluam todas as camadas impróprias ou que sejam questionáveis como apoio de fundações, de tal forma que não venham a prejudicar a estabilidade e o comportamento estrutural ou funcional do edifício.

As sondagens devem atingir 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, devida às cargas estruturais aplicadas, for menor do que 10% da pressão geostática efetiva. (NBR 8036)

Page 10: Tema1 - Prospecção Geotécnica

As sondagens devem ser localizadas em planta eobedecer às seguintes regras gerais:

a) na fase de estudos preliminares ou de planejamentodo empreendimento, as sondagens devem ser igualmente distribuídas em toda a área; na fase de projeto podem-se localizar as sondagens de acordo com critério específico que leve 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.

Page 11: Tema1 - Prospecção Geotécnica

MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO

 

1.Métodos Indiretos:

São aqueles em que a determinação das propriedades das camadas do subsolo é feita indiretamente pela medida de um parâmetro geofísico.

a) Resistividade Elétrica;

b) Método Sísmico.

 2. Métodos Diretos:

São aqueles que utilizam amostras dos materiais existentes no subsolo.

Page 12: Tema1 - Prospecção Geotécnica

Métodos Diretos de Prospecção

 I. Manuais

Poços;

Trincheiras;

Trado manual;

 II. Mecânicos

Sondagem à percussão com lavagem;

Sondagem rotativa;

Sondagem especial com extração de amostras indeformadas.

Page 13: Tema1 - Prospecção Geotécnica

POÇOS DE SONDAGEM

 

Permitem o exame das camadas do subsolo ao longo de suas paredes, e a retirada de amostras deformadas ou indeformadas (blocos).

A profundidade da investigação é limitada pela presença do nível d’água ou desmoronamento das paredes.

Com diâmetro mínimo de 60 cm, permitem um exame visual das camadas do subsolo e de suas características, bem como a retirada de amostras indeformadas na forma de blocos.

Page 14: Tema1 - Prospecção Geotécnica

Bloco de amostra indeformada

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TRINCHEIRAS

São valas escavadas manual ou mecanicamente. Permitem um exame visual e contínuo do subsolo, ao longo, por exemplo da seção de uma barragem ou de áreas de empréstimo.

Permitem a coleta de amostras deformadas e indeformadas. Muito empregadas em escavações em taludes.

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Poço e Trincheira de sondagem

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SONDAGEM À TRADO

Constituem o meio mais simples, rápido e econômico para as investigações preliminares do subsolo.

Neste método a perfuração é executada manualmente com o auxílio de trados (tipo concha ou helicoidal).

Por meio de sua execução pode-se obter a posição do nível d’água (NA) e coletar-se amostras para ensaios geotécnicos, bem como para estudos geológicos.

Seu avanço é limitado pelo NA ou pelo excesso de resistência de solos contendo camadas de pedregulhos ou areias muito compactas.

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TIPOS DE TRADOS PARA SONDAGENS

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Uso do trado em sondagens.

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Uso de trado motorizado

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MÉTODOS MECÂNICOS DE SONDAGEM

SONDAGEM À PERCUSSÃO COM LAVAGEM (SPT)

BASEADO NA NORMA NBR 6484/2001 O ENSAIO TEM OS SEGUINTES OBJETIVOS:

1.DETERMINAR OS TIPOS DE SOLOS EM SUAS RESPECTIVAS PROFUNDIDADES DE OCORRÊNCIA;

2.DETERMINAR A POSIÇÃO DO NÍVEL D´ÁGUA;

3.OBTER OS ÍNDICES DE RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO (NSPT) A CADA METRO DE PROFUNDIDADE.

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SEQÜÊNCIA EXECUTIVA PARA O SPT

1. Locação do furo com determinação de uma cota de referência (RN);

2. Execução do furo, inicialmente com o trado, posteriormente por meio de lavagem à percussão;

3. Ensaio de penetração, determinação do número N, com retirada de amostra;

4. Determinação da posição do nível d’água;

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EQUIPAMENTO SPT

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SONDAGEM À PERCUSSÃO: ESCAVAÇÃO E SPT

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SPT – EXECUÇÃO DO FURO

Exame táctil-visual do solo escavado

Page 27: Tema1 - Prospecção Geotécnica

SPT – EXECUÇÃO DO FURO

Exame táctil-visual do solo escavado

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ESQUEMA DA CRAVAÇÃO DO AMOSTRADOR SPT

Page 29: Tema1 - Prospecção Geotécnica

ESQUEMA DE REALIZAÇÃO DO ENSAIO SPT

Page 30: Tema1 - Prospecção Geotécnica

RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO - NSPT

Número de golpes para 30cm finais de penetração

15cm

15cm

15cm

30cm

Solo perturbado

NSPT : Número de golpes necessários para cravar os últimos 30cm do amostrador no solo.

Page 31: Tema1 - Prospecção Geotécnica

SPT – STANDARD PENETRATION TEST

SISTEMA DE LEVANTAMENTO

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SPT – Levantamento Manual do Martelo

Page 33: Tema1 - Prospecção Geotécnica

SPT – Tipos de Martelos

Martelo com gatilho disparador (Furnas Centrais Elétricas)

Page 34: Tema1 - Prospecção Geotécnica

SPT – STANDARD PENETRATION TEST

CABEÇA DE BATER

TIPOS DE CABEÇA DE BATER

Page 35: Tema1 - Prospecção Geotécnica

SPT – STANDARD PENETRATION TEST

TRÉPANO PARA PERFURAÇÃO CABEÇA DE BATER E LUVA (CONEXÃO)

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SPT – EXECUÇÃO DO FURO

Amostrador bi-partido

Amostrador desmontado

Amostrador sendo enroscado na haste

Page 37: Tema1 - Prospecção Geotécnica

RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO - NSPT

NO de golpesPROFUNDIDADE

(m)

15cm iniciais

15cm intermediári

os

15cm finais

1 – 1,45 2 4 7

2 - 2,45 3 5 9

3 – 3,45 4 7 12

4 – 4,45 2 2 4

5 – 5,45 3 7 10

Page 38: Tema1 - Prospecção Geotécnica

Perfil Individual de Sondagem à Percussão

Page 39: Tema1 - Prospecção Geotécnica

APLICAÇÕES DO SPT

Identificação do tipo de solo (compacidade e consistência)

Previsão da capacidade de carga de fundações superficiais e profundas

adm = k . NSPT

Previsão de recalques de fundações

rmáx = f(adm, B)

Correlações com diversas propriedades dos solos

Page 40: Tema1 - Prospecção Geotécnica

CORRELAÇÕES NA NORMA 6484/2001

Page 41: Tema1 - Prospecção Geotécnica

Relação entre tensão admissível e número de golpes (SPT)

Tipo de solo Consistência SPTTensão

admissível (Kg/cm²)

Argila

Muito mole < 2 < 0,25

Mole 2 a 4 0,25 a 0,5

Média 4 a 8 0,5 a 1,0

Rija 8 a 15 1 a 2

Muito rija 16 a 30 2 a 4

Dura > 30 maior que 4

Areia

Fofa <= 4 < 1

Pouco compacta

5 a 10 1 a 2

Medianamente compacta

11 a 30 2 a 4

Compacta 31 a 50 4 a 6

Muito compacta > 50 > 6

Page 42: Tema1 - Prospecção Geotécnica

SONDAGENS ROTATIVAS

São empregadas na perfuração de rochas, matacões e solos de alta resistência. Tem como principal objetivo a obtenção de testemunhos (amostras de rochas) para identificação das descontinuidades do maciço rochoso, mas permite ainda a realização de ensaios “in situ”, como por exemplo o ensaio de perda d’água ou infiltração.

Page 43: Tema1 - Prospecção Geotécnica

Profa. Andrea Sell Dyminski

Page 44: Tema1 - Prospecção Geotécnica

Realização de Sondagem Rotativa

Page 45: Tema1 - Prospecção Geotécnica

Detalhes da sonda rotativa e ponteiras de corte.

Page 46: Tema1 - Prospecção Geotécnica

Tipos de ponteiras utilizadas em sondas rotativas.

Amostras (testemunhos)

Profa. Andrea Sell Dyminski

Page 47: Tema1 - Prospecção Geotécnica

SONDAGENS ESPECIAIS

Ensaio de Penetração de Cone

Os ensaios de cone com medida de poropressão são utilizados para a determinação estratigráfica de perfis de solos, avaliação de propriedades dos materiais investigados e previsão da capacidade de carga de fundações.

No Brasil sua metodologia é normatizada pela NBR 12069/91 - Solo - Ensaio de penetração de cone in situ (CPT).

Page 48: Tema1 - Prospecção Geotécnica

PROCEDIMENTO

O ensaio de cone é bastante simples, consistindo na cravação no terreno de uma ponteira cônica (60° de ápice) a uma velocidade constante de 20 mm/s. A seção transversal do cone é de 10 cm2 e a área da luva de atrito lateral é de 150 cm2.

O equipamento de cravação possui uma estrutura de reação e um sistema de aplicação de carga. A penetração é obtida através do acionamento contínuo de hastes com comprimento de 1 m, mediante a operação de um pistão hidráulico.

Page 49: Tema1 - Prospecção Geotécnica

Aspectos do Cone de Penetração

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Profa. Andrea Sell Dyminski

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REFERÊNCIAS NORMATIVAS

NBR 8036 (1983) – Programação de sondagens de simples reconhecimento de solos para fundações de edifícios – Procedimento;

NBR 6484 (2001) – Sondagens de simples reconhecimento com SPT – Método de ensaio;

NBR 12069/91 - Solo - Ensaio de penetração de cone in situ (CPT).

NBR 6502 (1995) – Terminologia de solos e Rochas;

NBR 13441 (1995) – Rochas e solos – Simbologia.