UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS DE SINOP FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGIAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL FUNDAÇÕES
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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS DE SINOP FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGIAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL FUNDAÇÕES Aula 02 Investigação do Subsolo Augusto Romanini Sinop - MT 2018/1
2 AULAS Aula 00 Apresentação / Introdução Parte I Introdução Aula 02 Investigação do subsolo Parte II Fundações superficiais Aula 04 Capacidade de carga do solo Parte III Fundações profundas Aula 08 Fundações Profundas Tipos Parte IV Tópicos complementares Aula 11 Tópicos complementares I Aula 01 Introdução ao estudo de fundações Aula 03 Rebaixamento do Lençol Freático Aula 05 Dimensionamento de blocos e sapatas Aula 06 Dimensionamento de tubulões Aula 07 Fundações Profundas - Introdução Aula 09 Fundações Profundas - Dimensionamento Aula 10 Escolha do tipo de fundações Aula 12 Tópicos complementares II 07/04/2018 FUNDAÇÕES 2
3 Pra evitar isso.. Precisamos sempre investigar? Sim! 3
4 Leitura Recomendada - A IMPORTÂNCIA DA INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO NO DIMENSIONAMENTO DE FUNDAÇÕES 4
5 Introdução Plano de Amostragem Amostras Deformadas Indeformadas Ensaios de Exploração de Subsolo SPT 5
6 Introdução Problema Solucionar Investigar Tomada de Decisão Estabilidade Rupturas Deformações Fluxo E muito outros Métodos de Cálculo Ensaios Campo Laboratório Análise Critérios Experiência 6
7 Introdução Problema Solucionar Investigar Tomada de Decisão 7
8 Introdução É sempre aconselhável a execução de sondagens, no sentido de reconhecer o subsolo e escolher a fundação adequada, fazendo com isso, a redução do custo das fundações. As sondagens representam, em média, apenas 0,05 à 0,005% do custo total da obra (Milito, 2012). Investigar Tomada de Decisão 8
9 Introdução Tomada de Decisão Fundação Superficial? 9
10 Introdução Tomada de Decisão Fundação Profunda? 10
11 Introdução Tomada de Decisão Ou encontrar um pequenino matacão? 11
12 Introdução Tomada de Decisão Ou encontrar um pequenino matacão? 12
13 Introdução 13
14 Plano de Amostragem Investigação do material abaixo da superfície terrestre ao longo de uma determinada profundidade. Esta profundidade é função do tipo de estudo realizado: 1. Jazidas para rodovias: 0,20 a 1,20 metros. ( ou mais) 2. Fundações para edifícios: 10 a 30 metros. ( ou mais) 3. Exploração de petróleo: pode ser mais de 1000 metros Quantos pontos fazer? Depende da importância ( da obra) e necessidade ( tomador de decisão) 14
15 Plano de Amostragem 15
16 Plano de Amostragem Para rodovias No eixo A cada 300 m 16
17 Plano de Amostragem Para barragens No eixo A cada m 17
18 Plano de Amostragem Para edificações ABNT NBR 8036: Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios Procedimento ( uma opção) 18
19 Plano de Amostragem Para edificações ABNT NBR 8036: Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios Procedimento ( uma opção) Para a área ser carregada I. Até 200 m² 2 furos II. 200 m² a 400 m² 3 furos III m² a 2400 m² 1 furo para cada 400 m² excedidos de 1200 m² (variável) IV. Acima de 2400 m² plano particular da construção V. Estudos de viabilidade mínimo de 3 sondagens e distância máxima de 100m 19
20 Plano de Amostragem Para edificações ABNT NBR 8036: Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios - Procedimento 20
21 Plano de Amostragem Objetivo Gerais Determinar a natureza do solo local e sua estratificação Obter amostras deformadas (almogadas) e indeformadas Determinar a profundidade e a natureza do leito rochoso, se e quando encontrado Realização de ensaios de campo SPT,Palheta,etc Observar as condições de drenagem Avaliar ou identificar situações especiais. Determinar a posição do nível de água. 21
22 Plano de Amostragem Objetivo Gerais 22
23 Plano de Amostragem Objetivo Gerais Para montar o plano de amostragem, pode-se analisar: Até a profundidade onde o solo não seja mais significativamente solicitado pelas cargas estruturais; Pontos de maior concentração de carga; Não executar pontos alinhados ; Não executar apenas um furo (variação de resistência e tipo de solo em área pequenas é comum). Locar e nivelar os pontos no terreno em relação a um nível de referência fixo e bem determinado de preferência único para toda a obra e fora do local desta, como, por exemplo, a guia de um passeio. Use a experiência (de todos) Analise relatórios Conheça a carta geotécnica 23
24 Plano de Amostragem 24
25 Plano de Amostragem Para edificações ABNT NBR 8036: Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios - Procedimento 25
26 Plano de Amostragem 26
27 Plano de Amostragem Objetivo Gerais Profundidade Insuficiente 27
28 Plano de Amostragem Objetivo Gerais Podem haver exceções área investigada. 28
29 Plano de Amostragem Objetivo Gerais 29
30 Plano de Amostragem Case prático 30
31 Plano de Amostragem Case prático 31
32 Plano de Amostragem Case prático 32
33 Plano de Amostragem Case prático 33
34 Plano de Amostragem Case prático Leia mais! 34
35 Plano de Amostragem Objetivo Gerais 35
36 Plano de Amostragem Y29uLWVuZ2VuaGFyaWEtY2l2aWx8Z3g6M2E2YmE4MTI5MDM1ZjY0 36
37 Plano de Amostragem Deformadas Porção representativa de solo desagregado Identificação Táctil visual, ensaios granulometria, compactação Coleta fácil e rápida: pá,enxadas Amostras Indeformadas Porção representativa do solo na sua estrutura original Determinar as características in situ Amostrador de parede fina 37
38 Plano de Amostragem Amostras Deformadas 38
39 Plano de Amostragem Amostras Deformadas 39
40 Plano de Amostragem Amostras Indeformadas 40
41 Plano de Amostragem Amostras Indeformadas 41
42 Plano de Amostragem Indeformadas Amostras Fonte: Flavio A. Crispim,
43 Plano de Amostragem Indeformadas Amostras Fonte: Flavio A. Crispim,
44 Plano de Amostragem Amostras Indeformadas Fonte: Flavio A. Crispim,
45 Plano de Amostragem Amostras Indeformadas Fonte: Flavio A. Crispim,
46 Plano de Amostragem Indeformadas Amostras Fonte: Flavio A. Crispim,
47 Ensaios de Exploração de Subsolo Para ensaios de laboratórios: Vantagens Condições de contorno bem definidas Condições de drenagem totalmente controladas Trajetórias de tensão bem definidas, impostas ou observadas (limitado) Deformação e velocidade de drenagem controlados. O solo e as características físicas identificadas. Desvantagens Em solos argilosos existe perturbação da amostra. Em solos granulares geralmente não é possível uma amostragem não deformada. O volume ensaiado é geralmente pequeno em relação as características da obra. 47
48 Ensaios de Exploração de Subsolo Para ensaios de campo: Vantagens Podem ser executados em muitos solos que não podem ser amostrados. Ensaio é realizado no ambiente natural. Um volume maior de solo é ensaiado em comparação com o laboratório Em alguns ensaios uma monitoração contínua do solo é possível. Desvantagens Condições de contorno geralmente mal definidas. Condições de drenagem geralmente mal definidas. Não uniformidade de tensões e deformações. Velocidades de deformação geralmente são maiores do que no laboratório e no campo. Grau de perturbação geralmente desconhecido 48
49 Ensaios de Exploração de Subsolo 49
50 Ensaios de Exploração de Subsolo Poços/Trincheiras Sondagens a trado Sondagens SPT Sondagens Rotativa Outros Ensaios 50
51 Ensaios de Exploração de Subsolo Poços/Trincheiras Os poços são escavações manuais, geralmente não escoradas, que até que se encontre o nível de água ou até onde for estável. Os poços permitem um exame do solo nas paredes e no fundo da escavação, e a retirada de amostras indeformadas. 51
52 Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens a trado As sondagens a trado são perfurações executados com um trados manuais. A profundidade também está limitada à profundidade do nível de água, e as amostras retiradas são deformadas. A norma para o procedimento é a NBR
53 Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens a trado 53
54 Ensaios de Exploração de Subsolo Amostrador SHELBY 54
55 Ensaios de Exploração de Subsolo Amostrador SHELBY 55
56 Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens Rotativa 56
57 Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT As sondagens a percussão são perfurações capazes de ultrapassar o nível de água e atravessar solos relativamente compactos ou duros. O furo é revestido se se apresentar instável, caso se apresente estável, a perfuração pode prosseguir sem revestimento, eventualmente adicionando um pouco de bentonita na água. O ensaio de penetração dinâmica (SPT) é normatizado pela NBR 6484; Existe uma adaptação chamada SPT-T onde se realização um ensaio de torque. 57
58 Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT Definição: Sondagem a percussão é um método de investigação de solo cujo avanço da perfuração por meio de trado ou de lavagem, sendo utilizada a cravação de um amostrador para a medida de índices de resistência à penetração, obtenção de amostras, determinação do nível d'água e execução de vários ensaios in situ. É possível, ainda, no final do ensaio à penetração, medir o torque para ruptura da amostra. 58
59 Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT Solo Variegado 59
60 Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT Vantagens: Capazes de ultrapassar e posicionar o nível d'água; O furo pode ser revestido se se apresentar instável; Determina o tipo de solo em suas profundidades de ocorrência e atravessa solos mais resistentes; Mede a resistência a penetração do solo; Baixo custo e fácil execução; Pode ser realizado em locais de difícil acesso 60
61 Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT 61
62 Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT Lista de componentes da aparelhagem padrão - NBR 6484:
63 Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT Instalar o equipamento Furo inicial 63
64 Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT Instalar o amostrador Posicionar o martelo 64
65 Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT Marcar os 45 cm 15/15/15 cm 65
66 Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT Iniciar o golpeamento 66
67 Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT Coletar amostra 67
68 Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT Coletar amostra 68
69 Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT Coletar amostra Tal procedimento é repetido até que o amostrador penetre 45 cm do solo. A soma do número de golpes necessários para a penetração do amostrador nos últimos 30 cm é o que dará o índice de resistência do solo na profundidade ensaiada. Nas operações subsequentes de perfuração, intercaladas às operações de amostragem, deve-se utilizar o trado cavadeira ou o helicoidal até se atingir o nível d água ou até que o avanço seja inferior a 5 cm após 10 minutos de operação. Nestes casos e passa-se ao método de perfuração por circulação de água (lavagem). Na perfuração por lavagem utiliza-se um trépano como ferramenta de escavação e a remoção do material é feita pela bomba d água motorizada. 69
70 Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT 70
71 Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT Trépano 71
72 Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT 72
73 Ensaios de Exploração de Subsolo Sondagens SPT 73
74 Ensaios de Exploração de Subsolo 74
75 Ensaios de Exploração de Subsolo 75
76 Ensaios de Exploração de Subsolo Ensaios de Laboratório 76
77 Ensaios de Exploração de Subsolo 77
78 Ensaios de Exploração de Subsolo 78
79 Ensaios de Exploração de Subsolo 79
80 Ensaios de Exploração de Subsolo Fonte: Assis e Benatti, 2014 Solo N-SPT Designação < 4 Fofa 5-8 Pouco compacta Areia e silte arenoso 9-18 Medianamente compacta Compacta > 40 Muito compacta < 2 Muito mole 3-5 Mole Argila e silte argiloso 6-10 Média Rija >19 Dura 80
81 Ensaios de Exploração de Subsolo Interessante: 81
82 Ensaios de Exploração de Subsolo Interessante: 82
83 Ensaios de Exploração de Subsolo Interessante: 83
84 Ensaios de Exploração de Subsolo Outros Ensaios: Vane Test Envolve a medição in situ da força torcional requerida para causa a ruptura por cisalhamento de uma superfície cilíndrica por meio de uma palheta em forma de hélice. A informação obtida pode ser utilizada para se obter a resistência não drenada do solo (Su). Utilizado em solos moles. O método consiste em se introduzir em solo argiloso uma hélice com quatro lâminas rotacionando-se a mesma e registrando-se o torque e a rotação induzida. 84
85 Ensaios de Exploração de Subsolo Outros Ensaios: Vane Test 85
86 Ensaios de Exploração de Subsolo Outros Ensaios: CPT e CPTU Dentre os equipamentos de ensaios in situ o ensaio penetrométrico (CPT) e o piêzocone (CPTU) são os mais versáteis. Existe ainda o Cone Sísmico (SCPT) que permite a determinação do módulo cisalhante e do coeficiente de Poisson. No ensaio um cone é cravado no terreno a uma velocidade constante e medições contínuas de resistência de ponta, atrito lateral são feitas. Se o CPTU for utilizado a pressão neutra também é medida. 86
87 Ensaios de Exploração de Subsolo Outros Ensaios: CPT e CPTU 87
88 Ensaios de Exploração de Subsolo Outros Ensaios: CPT e CPTU 88
89 Ensaios de Exploração de Subsolo Outros Ensaios: CPT e CPTU 89
90 Ensaios de Exploração de Subsolo Outros Ensaios: CPT e CPTU 90
91 Ensaios de Exploração de Subsolo O conhecimento das condições do subsolo é fundamental para projetos de qualquer obra. O custo envolvido com a investigação no Brasil é da ordem de 0,2 a 0,5% do custo total da obra. (Budhu,2012) A programação das investigações é tão importante quanto a própria campanha de ensaios. O fator de segurança e custos de uma obra estão associados e dependem do detalhamento e interpretação das investigações. 91
92 Ensaios de Exploração de Subsolo 92
93 REFERÊNCIAS CAPUTO, H.P. Mecânica dos solos e suas aplicações - Volumes I, II, III. DAS, B.M. Fundamentos de engenharia geotécnica. 7ª ed. Cengage Learning, 632 p., PINTO, C.S. Curso básico de mecânica dos solos. 3ª Ed. Oficina de Textos, 356 p.,
94 Obrigado pela atenção. Perguntas? 94
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