Curso de Sondagem a Percussão

Curso de Sondagem a Percussão

(Parte 1 de 5)

Fundamentos - Interpretação Aplicações Práticas

ABPv - Maio / 2002 ABPv Asesoria de Engenharia

CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP

1 - Importância dos estudos geotécnicos em uma obra de engenharia04
2 - As sondagens07

PÆgina

penetração1
4 - Planejamento das sondagens14
5 - Sondagem à percussão de simples reconhecimento18
6 - Ensaio SPT-T-Medição de torque em sondagem de simples reconhecimento24
7 - Amostradores especiais para coleta de amostras indeformadas em solos27

3 - Síntese do histórico da sondagem à percussão e do índice de resistência a argilosos e em solos arenosos

8 - Qualidade das amostras indeformadas, ensaios "in situ" e de laboratório31
9 - Classificação, caracterização e interpretação dos resultados das sondagens3
10 - Apresentação dos resultados das sondagens38
1 - Relevância da interface do programa de sondagens e projeto de fundação40
12 – Bibliografia47
ANEXO49

APÊNDICE 68

CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP

O curso tem por objetivo fornecer conhecimentos sobre a norma de sondagem, os equipamentos, o método de execução e a interpretação dos resultados obtidos pela execução de sondagem à percussão para fins de engenharia.

CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP

1 - IMPORTÂNCIA DOS ESTUDOS

CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP

1 - IMPORTNCIA 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

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

2 - AS SONDAGENS

As sondagens são procedimentos de engenharia que têm por escopo a obtenção de informações de subsuperfície de uma área na terra, ou na água.

As modalidades atualmente mais empregadas no Brasil são mostradas no quadro abaixo:

Tipo de sondagem Sigla MØtodo Processo

Poço de inspeção PI direto mecânico Trincheira TR " " A Trado ST " " A Percussão SP " " Rotativa SR " " Mista SM " " Sísmica de refração rasa S indireto geofísico Eletroresistividade SE " "

O objetivo principal do curso é tratar principalmente das sondagens mecânicas, destacando a sondagem à percussão.

2.1 - OBJETIVOS DAS SONDAGENS: Os objetivos mais freqüentes são:

Determinação do perfil do terreno por meio de identificação dos solos e/ou rochas que formam as camadas ou estratos na subsuperfície (PI, TR, ST, SP, SR, SM, S, SE);

! Determinação da resistência das camadas, à cravação de um barrilete padrão, nos solos (SP, SM);

! Determinação do nível d’água (PI, ST, SP, SR, SM, SE);

! Determinação da cota de ocorrência do embasamento rochoso, tipo e grau de sanidade da rocha (SP, SM, S, SE);

! Existência de matacões nas camadas de solos (ST, SP, SM, S, SE);

! Cubagem de jazidas de solos e rochas (PI, ST, SR, SM, S, SE);

! Coleta de amostras (PI, TR, ST, SP, SR, SM).

2.2 - AS DIVERSAS SONDAGENS:

2.2.1 Poços de Inspeçªo:

Os poços de inspeção são executados em terrenos que permitam a sua escavação, sem escoramento, atingindo usualmente até 2,00m a 3,00m de profundidade.

CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP

Têm como objetivo o conhecimento do perfil do terreno, grau de compactação das camadas e coletas de amostras deformadas e indeformadas.

2.2.2 Trincheiras:

São valas longas com profundidade máxima de 2 metros, para uma investigação linear das primeiras camadas do terreno, em situações específicas.

As sondagens a trado são efetuadas com uma ferramenta chamada trado concha, com diâmetro de 75mm, 100mm e 150mm, podendo ser usados outros diâmetros. Outro tipo de trado usual é o helicoidal.

Estas sondagens são executadas em solos argilosos ou arenosos até atingir uma profundidade que é limitada pelo nível d’água ou natureza do terreno.

São utilizadas para coletas de amostras deformadas, identificação do perfil do terreno, determinação do N.A, como ferramenta auxiliar de outros tipos de sondagem e para a execução de furos em ensaios especiais, como permeabilidade e palheta (vanetest).

2.2.4 Sondagem à Percussªo:

Estas sondagens são as mais freqüentes na engenharia e usualmente executadas para:

! Perfil geológico das camadas do subsolo; ! Determinação da capacidade de carga das diferentes camadas do subsolo;

! Coleta de amostras das diversas camadas;

! Determinação do nível do lençol freático;

! Determinação da compacidade ou consistência das camadas do subsolo em solos arenosos ou argilosos, respectivamente, e também para a determinação de eventuais linhas de ruptura que possam ocorrer em subsuperfície.

2.2.5 Sondagens Rotativas

Estas sondagens são as mais freqüentes na engenharia e usualmente executadas para:

! A profundidade em que se encontra o embasamento rochoso; ! O tipo ou os tipos de rocha e seu estado de sanidade e fraturas;

! Para indicar a presença de matacões diferenciando-os do embasamento rochoso; ! Para implantação de uma fundação ou de tirantes;

! Para obtenção de poços para captação de águas;

! Para possibilitar injeção de cimento ou de outros materiais em fraturas que podem ocorrer nos maciços rochosos em profundidade.

CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP

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 Refraçªo

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

! Estrutura do sub-estrato rochoso; ! Salinidade da água.

3 - SÍNTESE DO HISTÓRICO DA

CURSO DE SONDAGEM À PERCUSSÃO DE SIMPLES RECONHECIMENTO CBR - ABPv - EXEMPLO - FUNDESP

3 - SNTESE DO HISTÓRICO DA SONDAGEM À PERCUSSO E DO NDICE DE RESISTENCIA A PENETRAO

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

3.4 – Durante os anos 60 foram realizados estudos, publicados artigos e teses sobre a correlação dos 3 tipos de amostradores, então em uso por entidades governamentais ou por firmas de sondagem atuando no país.

3.5 – A partir da década de 70, o grande volume de obras existentes no país proporcionou o aparecimento de diversas especificações de execução de sondagem à percussão, que resultaram na norma MB-1211, publicada em 1979, pela ABNT: “Execução de Sondagem de Simples Reconhecimento dos Solos”, que em 1980, foi renumerada em NBR-6484. Nela, o equipamento, o processo de sondagem, o amostrador e o peso de bater são padronizados para a obtenção de resistência a penetração “SPT”.

3.6 – O índice de resistência a penetração, conhecido internacionalmente como N spt , é um número que representa o valor da compacidade ou da consistência de um solo, obtido do ensaio de penetração que consiste na cravação dinâmica de 45cm do amostrador padrão no solo, sendo o número N SPT, o número de golpes necessários a cravação dos 30cm finais do amostrador.

3.7 - No XII Congresso Internacional de Mecânica dos Solos e Engenharia de Fundações (ISSMFE), realizado no Rio de Janeiro, em 1989, Luciano Décourt, foi co-relator especial sobre o ensaio SPT que, a partir de então, passou a ser chamado de "International Reference Test Procedure (IRTP).

(Parte 1 de 5)

Comentários