AULA 04 MÉTODOS DE EXPLORAÇÃO

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1 AULA 04 MÉTODOS DE EXPLORAÇÃO 1

2 FUNDAMENTOS DE MECÂNICA DOS SOLOS MÉTODOS DE EXPLORAÇÃO MÉTODOS DE EXPLORAÇÃO - Reconhecimento do subsolo: projeto seguro, econômico e viável; - Solos ou rochas como materiais de construção (barragens, aterros, etc.): conhecer as jazidas; - Programa de investigação: conforme o tipo de obras (barragem x residência). 2

3 FUNDAMENTOS DE MECÂNICA DOS SOLOS MÉTODOS DE EXPLORAÇÃO Informações básicas necessárias: a) Determinação da extensão, profundidade, espessura, descrição do solo; b) Profundidade da superfície da rocha e sua classificação; c) Água no subsolo? Variação de nível? d) Coleta de amostras indeformadas: propriedades mecânicas do solo (compressibilidade, permeabilidade e resistência ao cisalhamento). 3

4 FUNDAMENTOs DE MECÂNICA DOS SOLOS PROSPECÇÃO 6.1 Prospecção Definição: fornece características do subsolo de acordo, dividindo-se em: a) Preliminar: fornece dados que permitam a localização das estruturas principais do projeto, estimando custos e definindo a viabilidade técnica e econômica da obra. Áreas de empréstimos devem ser investigadas, bem como o volume determinado para cada uma delas (retirada de amostras). Existência de mapas geológicos? 4

5 FUNDAMENTOS DE MECÂNICA DOS SOLOS PROSPECÇÃO b) Complementar: preenche-se as lacunas da prospecção anterior, com investigações adicionais retirada de amostras de grande diâmetro, ensaios in situ e abertura de poços ou túneis. c) Localizada: realizada sempre que uma particular estrutura não puder ser adequadamente projetada ou o comportamento do solo não puder ser avaliado de forma acertada com as informações obtidas anteriormente. 5

6 FUNDAMENTOS DE MECÂNICA DOS SOLOS SONDAGENS E ENSAIOS 7 SONDAGENS E ENSAIOS - Desconhecimento do solo: grandes erros, gastos desnecessários. - Obra x Terreno: tipo de sondagens e ensaios que serão escolhidos. - Prospecção geotécnica: conjunto de operações destinadas a determinar a natureza, disposição, conformação e outras características de um terreno onde se vai realizar determinada obra. Seus métodos classificam-se em: indiretos, semidiretos e diretos. 6

7 FUNDAMENTOS DE MECÂNICA DOS SOLOS SONDAGENS E ENSAIOS 7.1 Métodos indiretos - Definição: analisa-se a medida da resistividade elétrica ou da velocidade de propagação de ondas elásticas (ondas sonoras); - Vantagem: a) rapidez e economia, informações numa zona mais ampla; b) detecção de singularidades do terreno: importante no estudo preliminar do projeto de grandes obras (aterros, pontes, barragens, etc.). 7

8 FUNDAMENTOS DE MECÂNICA DOS SOLOS SONDAGENS E ENSAIOS c) redução da execução de outros ensaios, facilitando o planejamento e a localização de furos de sondagens (redução de custo); - Não são retiradas amostras nem fornecidas indicações quanto aos tipos de solos abrangidos pelos ensaios; - Indicação: determinar a profundidade da camada rochosa ou localizar irregularidades no subsolo criadas por materiais em contato de características bem diferentes que só poderiam ser detectadas por outros processos de prospecção a um custo muito maior. - Ressalva: existência e a localização do nível d água prejuízo com a interpretação dos resultados; 8

9 FUNDAMENTOS DE MECÂNICA DOS SOLOS SONDAGENS E ENSAIOS - Mais usados: ensaio de resistividade elétrica e o sísmico. - Resistividade: mede a resistividade elétrica que um material apresenta à passagem de uma corrente elétrica. As diferenças de resistividade indicam condições diferentes do subsolo. Camada densa e menor teor de umidade Valor da resistividade - Sísmico: baseado no princípio de que a velocidade de propagação de uma onda é maior em um meio mais denso. Aplicação recente em camadas pouco profundas, sendo utilizado há muito tempo na exploração de petróleo. Necessidade de mão de obra qualificada e com experiência na interpretação dos resultados. 9

10 FUNDAMENTOS DE MECÂNICA DOS SOLOS SONDAGENS E ENSAIOS 7.2 Métodos semidiretos - Definição: características do terreno sem a coleta de amostras informações sobre a natureza dos solos; - Objetivo: facilitar a coleta de amostras de alguns solos (areias puras ou submersas e argilas sensíveis de consistência muito mole); - Vantagem: executado in situ (configuração geológica do terreno) evita choques e vibrações do transporte e as influencias das distorções e tensões durante a amostragem. Ex: Vane-test ou Palheta; Ensaio de penetração de cone; Ensaio pressiométricos. Vane-test ou Palheta 10

11 Ensaio de Penetração do Cone Penetrômetro Holandês, década de 40. Cones e caixa de dados Equipamento para cravação de ponteira CPT-u, capacidade de cravação de até 20tf Fonte:

12 Ensaio de Penetração do Cone Fonte:

13 7.3 Métodos diretos - Definição: observação direta do solo e obtenção de amostras. - Reconhecimento do solo: amostras "furos" no terreno (deformadas - exame visual táctil e ensaios de caracterização); - Coleta de amostras indeformadas: teor de umidade, resistência ao cisalhamento e compressibilidade. - Delimitação entre as camadas, nível do lençol freático e consistência das argilas e compacidade das areias. - Envolvem os principais métodos de investigação. OBS: Os exames de prospecção oferecem apenas visão pontual do subsolo. 13

14 7.3.1.Poços, trincheiras e galerias de inspeção - Objetivo: escavação do subsolo (manual ou mecânica), expondo-o e permitindo observação visual; pode-se coletar amostras indeformadas. - Poço: escavação vertical (seção circular ou quadrada) observação das camadas de solos e rochas e coleta de amostras. - Trincheiras: menor profundidade e de seção contínua horizontal. Limitação: rochas ou solos muito consistentes. Fonte: Google Imagens 14

15 7.4 Equipamentos de sondagem Trado - Amostras deformadas; - Reconhecimento da estratigrafia em pequenas profundidades (2 m); - Emendas nas hastes do trado: 5 a 6 m - serviço é demorado; - Diâmetro pequeno: 2 a 4 (5 a 10 cm). Fonte: Google Imagens 15

16

17 SPT - Standard Penetration Test (Teste padrão de penetração) - Sondagem à percussão ou sondagem de simples reconhecimento; - Método mais usado no Brasil, conhecido como Ensaio Penetrométrico; - Cilindro amostrador: cravado com martelo de 65 kg caindo 75 cm; - N: nº de golpes - 3 trechos: 15 cm - Resistência à penetração (NSPT): golpes aplicados nos 30cm finais; - Possibilidade de ensaios de infiltração para medir a permeabilidade; - Condições ideais: penetração de 40 m; - Nega: limitação por golpes (penetração <5 cm em 10 golpes consecutivos); -Equiparado a torquímetro: resistência de atrito; - NBR

18 Fonte: Google Imagens

19

20 SPT - Continuação - Vantagem: amostras em profundidades consideráveis, equipamentos fáceis de se encontrar em todo o País; - Desvantagem: não recomendável para solos moles (energia aplicada alta); fórmulas empíricas que não consideram a complexidade do solo; uso de motor e água; dependência de energia e de água; mobilização e instalação difícil e demorada. 20

21 Classificação dos solos em função do valor do SPT (compacidade dos solos grossos ou consistência dos finos): SOLO SPT DESIGNAÇÃO Areia e silte arenoso < > 40 Argila e silte argiloso < > 19 Fofa Pouco compacta Medianamente compacta Compacta Muito compacta Muito mole Mole Média Rija Dura

22 Informações que devem ser apresentadas: - Resultados em forma de relatório e anexos; - Dados sobre o local, tipo de obra, descrição sumária dos equipamentos, etc; -Planta de localização dos furos e do RN adotado; - Perfis individuais dos furos; - Número do furo de sondagem; - Cota da boca do furo; - Data de início e término da sondagem; - Posição das amostras colhidas e das não recuperadas; - Profundidade das transições entre camadas e do fim do furo; - Índices de resistência à penetração (SPT); - Identificação, classificação e convenção gráfica das amostras segundo a NBR 6502/60; - Posição do N.A. e data de observação. 22

23 Quantidade de furos x Área da edificação Os furos devem ser distribuídos no terreno, de modo a não distância superior a 25 m entre eles. 23

24 Além da tabela acima, pode-se estimar a carga admissível em um solo mediante a fórmula Onde: N é o índice SPT. N/5 Assim, se um solo com índice SPT de 20 teria uma tensão admissível de 4,0 Kg/cm/², e outro com SPT 15, teria uma tensão admissível de 3,0 Kg/cm/².

25 Exemplos de Boletim de Sondagem Fonte: Google Imagens

26 Fonte: Google Imagens

27 ( ) S O N D A G E M AMOSTRADOR - øe = 2" AMOSTRADOR - øi = 1 3/8 Boletins de Sondagem COTAS SPT m 0 MARTELO - 65 kg QUEDA - 75 cm Estaca Pré Moldada Areia fina e média, argilosa, com pedregulhos, fofa, cinza. N.A Areia fina e média, argilosa, com pedregulhos, fofa, cinza e amarela Argila arenosa, com pedregulhos, dura, cinza, vermelha e amarela, variegada Argila arenosa, com pedregulhos, dura, cinza (*) 10.55

28 ( ) Boletins de Sondagem COTAS m SPT 0 0, S O N D A G E M AMOSTRADOR - øe = 2" AMOSTRADOR - øi = 1 3/8 MARTELO - 65 kg QUEDA - 75 cm 1.50 PISO DE CONCRETO. Areia fina e média, siltosa, com pedregulhos e restos de alvenaria, vermelha. (ATERRO) Areia fina e média, siltosa, fofa, vermelha. 2 / 45 3 Estaca Franki 2 N.A Areia fina e média, siltosa, fofa, cinza / Areia fina e média, argilosa, pouco compacta, cinza e amarela Argila arenosa, com pedregulhos e concreções, rija e dura, cinza, vermelha e amarela, variegada Argila arenosa, com pedregulhos, rija, cinza, vermelha e amarela, variegada Argila arenosa, com pedregulhos e concreções, média e cinza, vermelha e amarela, variegada. 45 / (*) 13.69

29 ( ) Boletins de Sondagem S O N D A G E M AMOSTRADOR - øe = 2" AMOSTRADOR - øi = 1 3/8 MARTELO - 65 kg QUEDA - 75 cm SPT 6 COTAS m 1 0, Areia fina e média, pouco siltosa, com resto de alvenaria, pouco compacta, cinza. (ATERRO) N.A Areia fina, pouco siltosa, pouco compacta a compacta, cinza. Estaca Raiz Areia fina e média, pouco siltosa, medianamente compacta e compacta, cinza / Argila arenosa, com pedregulhos, rija e dura, cinza, vermelha e amarela, variegada

30 ( ) PERCUSSÃO S P T S O N D A G E M Boletins de Sondagem AMOSTRADOR - øe = 2" AMOSTRADOR - øi = 1 3/8 SPT COTAS m MARTELO - 65 kg QUEDA - 75 cm PROF. 0 Estaca Metálica Areia fina e média, siltosa, pouco compacta, vermelha Areia fina e média, pouco argilosa, com pedregulhos, pouco compacta, cinza, vermelha e amarela, variegada / 8 7 COM CONCREÇÕES Areia fina e média, muito siltosa, com pedregulhos, medianamente compacta a muito compacta, cinza, vermelha e amarela, variegada. 45 / N.A Areia fina e média, muito siltosa, com pedregulhos, medianamente compacta a muito compacta, cnza clara. 45 / 8 14% - 0% 40 SPT Arenito, muito alterado, laterizado, consolidado, extremamente fraturado. Areia fina e média, pouco argilosa, com pedregulhos e concreções, compacta, cinza clara

31 ( ) Boletins de Sondagem SPT 2 2 COTAS m 1 2 S O N D A G E M AMOSTRADOR - øe = 2" AMOSTRADOR - øi = 1 3/8 MARTELO - 65 kg QUEDA - 75 cm 0, PISO DE CONCRETO. Areia fina e média, pouco siltosa, fofa, cinza. (ATERRO) 2 3 Estaca Hélice Contínua Areia fina e média, pouco siltosa, fofa e pouco compacta, vermelha N.A Areia fina e média, siltosa, medianamente compacta, cinza e amarela Areia fina e média, muito siltosa, com pedregulhos, fofa e pouco compacta, cinza clara Areia fina e média, pouco argilosa, com pedregulhos, fofa e pouco compacta, cinza e amarela. 4 / / Areia fina e média, siltosa, com pedregulhos, fofa e pouco compacta, cinza COM LENTES DE ARGILA Areia fina e média, argilosa, com pedregulhos e concreções, compacta, cinza, vermelha e amarela, variegada Areia fina e média, argilosa, com pedregulhos, muito compacta, cinza e amarela

32 CPT Cone Penetration Test - Cone mecânico e dados obtidos por cartão digital acoplável ao notebook; - Cravação estática lenta do cone: dados a cada 20 cm (penetrômetro hidráulico); - Contrapeso de várias toneladas: ancoragem do equipamento. - Vantagens: vários parâmetros e equipamento sofisticado. - Desvantagens: alto custo (equipamentos importados e mão-de-obra especializada) e necessidade de fácil acesso aos locais. Fonte: Google Imagens 32

33 DPL - Dynamic Probe Light - Penetrômetro Dinâmico Leve ou DPL NILSSON: portátil, caracteriza a estratigrafia do solo, nível de água e resistência do solo (estudos geotécnicos e dimensionamentos de fundações); - Para qualquer tipo de terreno, fácil de mobilizar e operar; - Velocidade de cravação de 60m por dia e cravação de até 12m; - Indicado para solos moles. Fonte: Google Imagens 33

34 Ensaio de palheta ou Vane Test - Melhor equipamento para resistência ao cisalhamento no campo e ensaio de taludes; - Forma automatizada, motor elétrico e coleta computadorizada dos dados no campo; - Vantagens: Fácil mobilização, cravada por CPT ou DPL NILSSON; - Desvantagens: muitas falhas nos equipamentos manuais e alto custo no equipamento automático (maior segurança). Fonte: Google Imagens 34

35 Dilatômetro - DMT - Forma de pequena cortadeira cravada no solo; - Nível desejável: expansão de membrana. por pressão de gás; - Mede-se a pressão por manômetro e o DMT mede a deflexão; - Fornecimento de parâmetros de deformação; - Exclusividade: fornece o K0 (cálculo do empuxo horizontal). Fonte: Google Imagens 35

36 8 SONDAGENS ROTATIVAS E MISTAS - Obras de porte grande, mineradoras, petrolíferas, etc. - Avança em solos alterados e rocha. - Denominação: sondagem mista - junto com SPT. - Ensaio importante e eficaz: exploração de subsuperfície - extração de amostras das rochas de grandes profundidades. - Determinação dos tipos de rochas, de seus contatos e dos elementos estruturais presentes (xistosidade, falhas, fraturas, dobras, etc.). - Importante: determinar o estado da rocha, grau de fraturamento e de alteração ou decomposição. 36

37 37

38 - Grau de fraturamento: número de fraturas por metro linear em sondagens ou mesmo em paredes de escavação ao longo de uma dada direção. É qualquer descontinuidade do maciço rochoso. Estado da rocha Número de fraturas por metro Ocasionalmente fraturada 1 Pouco fraturada 1 5 Medianamente fraturada 6 10 Muito fraturada Extremamente fraturada 20 Em fragmentos Torrões ou pedaços de diversos tamanhos caoticamente dispostos 38

39 Outros equipamentos de sondagem - Fornecer informações da camada superficial: não interessa a geotecnia. - Penetrógrafo: resistência da camada superficial do solo até 80 cm de profundidade. Usado na agricultura para medir a resistência do solo a ser penetrado por raízes. - Penetrômetro: se assemelha ao penetrógrafo e trabalha na mesma faixa. Equipado com manômetro para facilitar a leitura.. 39

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