INFLUÊNCIA DO PROCESSO DE ESCAVAÇÃO DE SUBSOLOS NA MEDIDA DO NSPT DOS SOLOS DE GOIÂNIA/GO

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2 UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS ESCOLA DE ENGENHARIA CIVIL CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL INFLUÊNCIA DO PROCESSO DE ESCAVAÇÃO DE SUBSOLOS NA MEDIDA DO NSPT DOS SOLOS DE GOIÂNIA/GO CARLOS HENRIQUE ALVES MARTINS LEANDER VENÂNCIO TEIXEIRA DA SILVA GOIÂNIA 2015

3 CARLOS HENRIQUE ALVES MARTINS LEANDER VENÂNCIO TEIXEIRA DA SILVA INFLUÊNCIA DO PROCESSO DE ESCAVAÇÃO DE SUBSOLOS NA MEDIDA DO NSPT DOS SOLOS DE GOIÂNIA/GO Monografia apresentada na disciplina Trabalho de Conclusão de Curso II do Curso de Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal de Goiás. Orientador: Prof. Dr. Maurício Martines Sales. GOIÂNIA 2015

4 CARLOS HENRIQUE ALVES MARTINS LEANDER VENÂNCIO TEIXEIRA DA SILVA INFLUÊNCIA DO PROCESSO DE ESCAVAÇÃO DE SUBSOLOS NA MEDIDA DO NSPT DOS SOLOS DE GOIÂNIA/GO Monografia apresentada na disciplina Trabalho de Conclusão de Curso II do Curso de Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal de Goiás. Aprovada em / /. Prof. Dr. Maurício Martines Sales EECA (Presidente) Universidade Federal de Goiás Prof. Dra. Márcia Maria dos Anjos Mascarenha EECA (Examinadora) Universidade Federal de Goiás EngªCivil Ms. Cintia (Examinadora) Engeserv- Engenharia e Consultoria Industrial Atesto que as revisões solicitadas foram feitas: Orientador Em: / /

5 AGRADECIMENTOS Agradecemos primeiramente a Deus que nos concedeu sabedoria para desenvolver esse trabalho final e a todos os docentes da Escola de Engenharia Civil e Ambiental da UFG que compartilhou conosco seus conhecimentos e habilidades, especialmente ao professor Maurício Martines Sales pela paciência e suporte essencial para concretização deste estudo. Também agradecemos as empresas de sondagens e projetos de fundação que gentilmente nos concedeu informações e materiais necessários para o desenvolvimento do trabalho. Família e amigos obrigado pelo apoio. Obrigado a todos!

6 RESUMO A verticalização das grandes cidades concentra uma grande quantidade de pessoas num mesmo edifício, com isso a demanda de vagas de garagem também cresce. Limitados por lotes cada vez menores, a alternativa é aproveitar o terreno com a escavação de subsolos. No entanto, o processo de escavação altera o estado de tensões e a capacidade de carga do solo, porém muitos projetistas não consideram o tal efeito e isso pode prejudicar o desempenho da edificação. Do ensaio SPT é que se obtêm o NSPT e esse índice pode ser correlacionado com a resistência do solo. O ensaio por sua vez apresenta vários fatores que podem interferir na medida do índice, como por exemplo, fatores ligados aos equipamentos, procedimentos e condições do solo. Diante disso, o objetivo é estudar a influência da escavação na medida do NSPT através da comparação de laudos de sondagens entre duas campanhas (antes e após a escavação). Para isso foi necessário a obtenção dos laudos em obras que realizaram as duas campanhas para depois proceder-se as análises. As análises foram feitas por obra encontrada e divididas em: comparações dos resultados entre as duas campanhas de sondagens, comparações de laudos de sondagens de furos próximos entre duas campanhas e por zonas de profundidade preestabelecidas. Conforme o esperado ocorreu à redução no número de golpes, após a escavação dos subsolos, já que o corte provoca um alívio de tensões nas camadas inferiores e a consequência disso é a diminuição da capacidade de carga do solo. Porém, não foi possível estabelecer um índice de redução que possa ser aplicado a todos os solos típicos da região, o caráter heterogêneo do solo e os fatores que intervém no ensaio implicam que a análise deve ser feita por obra. Palavras chave: Escavação de subsolos, ensaio SPT, NSPT, alívio de tensões, redução.

7 LISTA DE FIGURAS Figura Detalhe do amostrador tipo Raymond Figura Equipamentos de execução de sondagens SPT Figura Trado helicoidal utilizado no avanço da perfuração até o N.A Figura Execução da Sondagem SPT Figura Sugestão de distribuição de furos de sondagem Figura Exemplo de laudo de sondagem Figura Diagrama de resistência à penetração em função da cravação do amostrador Figura Variação do "NSPT" com a profundidade Figura Variação do "NSPT" com a profundidade relativa Figura Figura Obtenção do NSPT médio, na primeira campanha de sondagens, para cada metro ensaiado Valores de NSPT para três furos de sondagem e a média entre eles após a escavação de 3,20 m Figura Comparação entre as duas campanhas de sondagens Figura Intervalo de redução do NSPT após a escavação Figura Primeira campanha de sondagens... 44

8 Figura Segunda campanha de sondagens Figura Comparação entre as médias das duas campanhas de sondagens SPT Figura Sondagem SPT antes da escavação Figura Sondagem SPT após escavação de 7,0 m de subsolo Figura Comparação entre as duas campanhas de sondagens Figura Resultados das sondagens realizadas antes da escavação Figura Comparação entre as médias das sondagens SPT antes e após a escavação. 48 Figura Valores de NSPT da primeira campanha de sondagens Figura Sondagens SPT realizadas após a escavação Figura Comparação entre as campanhas de sondagens Figura Resultados da primeira campanha de sondagens Figura Sondagens SPT após a escavação de 6,0 m de subsolo Figura Comparação entre as médias das duas campanhas de sondagens SPT Figura Sondagens SPT antes da escavação Figura Segunda campanha de sondagens Figura Comparação entre as médias das duas campanhas de sondagens SPT Figura Resultados da primeira campanha de sondagens Figura Valores da segunda campanha de sondagens Figura Comparação das médias entre as duas campanhas de sondagens... 56

9 Figura Valores da segunda campanha de sondagens Figura Comparação entre as duas campanhas de sondagem Figura Locação dos furos de sondagem na obra Figura Comparação dos valores de NSPT entre dois furos próximos Figura Locação dos furos de sondagem Figura Comparação dos valores de NSPT obtidos por três empresas distintas Figura Apresentação dos resultados da Zona 1 (H) Figura Resultados obtidos na Zona 2 (2H) Figura Apresentação dos resultados alcançados na Zona 3 (> 2H)... 63

10 LISTA DE TABELAS Tabela Classificação dos solos quanto à compacidade e consistência Tabela Alguns fatores associados aos equipamentos e procedimentos que influencia no NSPT Tabela Fatores ligados ao solo e sua influência no NSPT Tabela Comparações entre os valores de NSPT e de quc obtidos pelas correlações assim como os erros cometidos Tabela Obtenção do índice R por Zona de profundidade Tabela Coordenadas geográficas das obras estudadas Tabela Relação das empresas que executaram os ensaios SPT em cada campanha de sondagem... 42

11 LISTA DE ABREVIATURAS ABNT- Associação Brasileira de Normas Técnicas Denatran- Departamento Nacional de Trânsito NSPT- Índice de Resistência à penetração SPT- Standard Penetration Test ASTM- Americam Society for Testing and Materials

12 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA SONDAGEM DE SIMPLES RECONHECIMENTO DO SOLO ENSAIO SPT Breve história do SPT Execução do ensaio Equipamentos utilizados Procedimentos de execução Critérios de Parada Definição dos furos de sondagens Apresentação dos resultados RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO DO SOLO - NSPT Fatores que interferem nos resultados do ensaio INTERFERÊNCIA DAS ESCAVAÇÕES NA MEDIDA DA RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO DO SOLO (NSPT) Alívio de tensões no solo devido à perfuração do furo de sondagem no ensaio SPT Comparação dos valores de NSPT, em solos arenosos, antes e depois de proceder às escavações METODOLOGIA DE PESQUISA RESULTADOS E DISCUSSÕES COMPARAÇÕES ENTRE AS DUAS CAMPANHAS DE SONDAGENS Obra Obra Obra

13 4.1.4 Obra Obra Obra Obra Obra COMPARAÇÃO DE FUROS PRÓXIMOS ENTRE DUAS CAMPANHAS DE SONDAGEM COMPARAÇÃO POR ZONA DE PROFUNDIDADE CONSIDERAÇÕES FINAIS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXO A- LAUDOS DE SONDAGEM SPT... 69

14 SUMÁRIO ANEXO A Figura A.1 - SPT 01_A_SP Figura A.2 - SPT 01_A_SP01 C Figura A.3 - SPT 01_A_SP Figura A.4 - SPT 01_A_SP Figura A.5 - SPT 01_A_SP Figura A.6 - SPT 01_A_SP Figura A.7 - SPT 01_D_SP Figura A.8 - SPT 01_D_SP Figura A.9 - SPT 01_D_SP Figura A.10 - SPT 01_D_SP Figura A.11 - SPT 02_A_SP Figura A.12 - SPT 02_A_SP Figura A.13 - SPT 02_D_SP Figura A.14 - SPT 02_D_SP Figura A.15 - SPT 02_D_SP Figura A.16 - SPT 03_A_SP Figura A.17 - SPT 03_A_SP Figura A.18 - SPT 03_A_SP02 C Figura A.19 - SPT 03_A_SP Figura A.20 - SPT 03_A_SP Figura A.21 - SPT 03_A_SP04 C Figura A.22 - SPT 03_A_SP Figura A.23 - SPT 03_A_SP06 C Figura A.24 - SPT 03_A_SP Figura A.25 - SPT 03_A_SP Figura A.26 - SPT 03_A_SP Figura A.27 - SPT 03_A_SP Figura A.28 - SPT 03_A_SP Figura A.29 - SPT 03_A_SP

15 Figura A.30 - SPT 03_D_SP01 (EMPRESA A) Figura A.31 - SPT 03_D_SP02 (EMPRESA A) Figura A.32 - SPT 03_D_SP03 (EMPRESA A) Figura A.33 - SPT 03_D_SP12 (EMPRESA B) Fi9gura A.34 - SPT 03_D_SP13 (EMPRESA B) Figura A.35 - SPT 03_D_SP14 (EMPRESA B) Figura A.36 - SPT 03_D_SP10 (EMPRESA B) Figura A.37 - SPT 04_A_SP Figura A.38 - SPT 04_A_SP Figura A.39 - SPT 04_D_SP Figura A.40 - SPT 04_D_SP Figura A.41 - SPT 05_A_SP Figura A.42 - SPT 05_A_SP Figura A.43 - SPT 05_A_SP Figura A.44 - SPT 05_D_SP Figura A.45 - SPT 05_D_SP Figura A.46 - SPT 06_A_SP Figura A.47 - SPT 06_A_SP Figura A.48 - SPT 06_A_SP Figura A.49 - SPT 06_D_SP Figura A.50 - SPT 06_D_SP Figura A.51 - SPT 07_A_SP Figura A.52 - SPT 07_A_SP01 C Figura A.53 - SPT 07_A_SP01 C Figura A.54 - SPT 07_A_SP Figura A.55 - SPT 07_A_SP02 C Figura A.56 - SPT 07_A_SP02 C Figura A.57 - SPT 07_D_SP Figura A.58 - SPT 07_D_SP01 C Figura A.59 - SPT 07_D_SP Figura A.60 - SPT 07_D_SP Figura A.61 - SPT 07_D_SP

16 Figura A.62 - SPT 08_A_SP Figura A.63 - SPT 08_D_SP Figura A.64 - SPT 08_D_SP

17 16 1. INTRODUÇÃO A expansão urbana, juntamente com a crescente valorização imobiliária dos terrenos, resulta na necessidade de um melhor aproveitamento da área do lote a ser construído. Com isso têmse aumentado o processo de verticalização nas cidades, com edifícios cada vez mais altos. Desse modo, são mais pessoas ocupando um mesmo espaço e surge também, a necessidade de vagas de garagem. Segundo o Denatran (2014), Goiânia possui veículos, média de 1,30 veículos por habitante. Então a tendência é aumentar cada vez mais o número de subsolos, nos edifícios, para suprir essa demanda de vagas de garagem. Para isso se faz necessário aprimorar os estudos no que tange o efeito das escavações, para execução dos subsolos, como uma possível redução da capacidade de carga do solo. A remoção do volume de terra causa um alívio de tensões geostáticas nas camadas inferiores do solo, já que a tensão varia em função da altura de solo sobre a camada e esse efeito pode reduzir a capacidade resistente da fundação. Acontece que normalmente as sondagens SPT são feitas apenas na fase de anteprojeto, ou seja, na cota do terreno não levando em consideração o processo de escavação de subsolos. Uma vez que o dimensionamento das fundações é realizado com base nos resultados das sondagens, o projeto que não leva em consideração o possível efeito da redução nas tensões do solo, após as escavações, poderá comprometer a estrutura da edificação. Como por exemplo, as fundações apresentarem recalques excessivos, o aparecimento de fissuras na estrutura e em casos extremos a ruptura da fundação. Dessa forma, o objetivo geral é analisar a influência das escavações dos subsolos na medida do índice de resistência à penetração do solo (NSPT), que é obtido a partir de sondagens SPT. Para isso é necessário reunir laudos de sondagens em obras que tenham tido duas campanhas (antes e depois da escavação de subsolos) e comparar os resultados encontrados. Então se faz necessário instigar a necessidade de uma segunda campanha de sondagens, após as escavações, e buscar uma relação que expressa uma possível redução do NSPT e consequentemente da capacidade de carga do solo entre a primeira e a segunda campanha de sondagens.

18 17 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Para analisar a influência da escavação de subsolos na medida do NSPT é necessária a abordagem de alguns assuntos para a compreensão da temática. Portanto, a revisão bibliográfica apresenta o ensaio em que se obtém o índice, os fatores que interferem no seu resultado e alguns estudos publicados sobre o tema. 2.1 SONDAGENS DE SIMPLES RECONHECIMENTO DO SOLO ENSAIO SPT Para a elaboração de um bom projeto geotécnico são realizados ensaios de reconhecimento do solo. Segundo Hachich et al. (1998) é necessário proceder-se à identificação e à classificação das diversas camadas componentes do substrato a ser analisado, assim como à avaliação de suas propriedades para aplicação em obras de engenharia. No Brasil, o ensaio mais difundido para o reconhecimento de subsolos é o Standard Penetration Test (SPT). Trata-se de um ensaio econômico, além da facilidade de execução e aplicação de seus resultados. Para Schnaid (2000), os custos variam, em geral, entre 0,2 e 0,5% de todo o custo global da obra, sendo que as informações geotécnicas obtidas são essenciais para que o projeto possa atrelar eficiência e economia. Embora utilizado para vários tipos de solo, o ensaio não é recomendado para solos moles, já que a estrutura dos grãos é sensível a energia empregada pelo ensaio Breve história do SPT A origem do ensaio SPT remonta por volta de 1902, e foi introduzido por Charles R. Gow, nos Estados Unidos. Até então, o método usado para fazer a identificação do solo baseava-se no recolhimento de detritos resultantes da perfuração com circulação de água, bem como através da abertura de poços de grande diâmetro e escavações em grande escala. Esses processos naturalmente provocam descaracterizações na estrutura natural do solo, conduzindo a uma pobre identificação do tipo de solo e de suas propriedades (CAVALCANTE, 2002). Então o novo processo introduzido propiciou a obtenção de amostras com mais qualidade e na profundidade desejada. Vale ressaltar que não se dispõem de registros da época relatando

19 18 como se efetuava a cravação do tubo, intervalo de cravação, altura de queda do martelo, contagem de golpes, dentre outros. De acordo com Fletcher (1965) e Mohr (1966 apud TEIXEIRA, 1977) essas verificações só se deram a partir da segunda metade da década de Segundo Odebrecht (2003), em 1927, Harry A. Mohr, gerente da The Gow Company, subsidiária da Raymond Concrete Pile e G.F.A Fletcher, desenvolveu um amostrador constituído por três partes (cabeça, corpo principal bipartido e sapata biselada). Conforme a Figura 2.1, o amostrador, universalmente usado ainda hoje, possui diâmetro externo de 51 mm e interno de 35 mm, denominado amostrador tipo Raymond. Figura 2.1 Detalhe do amostrador tipo Raymond. Fonte: Adaptado da NBR 6484 (ABNT, 2001).

20 19 Em 1948, foi publicado Soil Mechanics in Engineering Practice por Terzaghi e Peck. Em seu livro, os autores publicaram os procedimentos de execução da sondagem com perfuração por circulação de água. Foram apresentadas também, as primeiras correlações entre a resistência à penetração do solo e a compacidade das areias. A este procedimento foi dado o nome de Standard Peneration Test. A obra publicada por Terzaghi e Peck (1948) agregou valiosa contribuição à utilização mais sistemática e racional do SPT. Além de expor as primeiras correlações entre o índice de resistência à penetração do solo com propriedades importantes tais como compacidade, consistência e resistência, também apresentou importantes recomendações quanto aos equipamentos e os procedimentos de ensaio. Essas recomendações foram adotadas, quase que na sua integralidade, pelas normas elaboradas para o ensaio em todo o mundo, inclusive no Brasil. Destacam-se entre as recomendações feitas por Terzaghi e Peck (1948) a fixação de valores para a altura de queda e para o peso do martelo, para o intervalo de assentamento do amostrador e para seus diâmetros externo e interno, além da sistemática para medir o índice de resistência à penetração do solo (CARVALHO, 2012). Segundo Fletcher (1965 apud CAVALCANTE, 2002), Carvalho (2012) e Odebrecht (2003), em 1950 foram realizadas as primeiras tentativas de padronização do ensaio. Em 1954, James D. Parson propôs o registro do número de golpes para cada um dos três intervalos de 15,2 cm de penetração do amostrador, e a resistência seria dada pela menor soma de dois ou três intervalos. Já Terzaghi e Peck (1948), propunha que a resistência seria dada pelo número de golpes correspondente aos dois últimos intervalos de 15,2 cm. Em 1958 é publicada a primeira norma D T (ASTM, 1958) da Americam Society for Testing and Materials. Esta norma especifica a cravação do amostrador com o assentamento inicial de 152 mm, mas não define claramente o que é resistência à penetração, define somente que se registrem os golpes necessários a cravação dos segundo e terceiro segmentos de 152 mm. Já a norma D T (ASTM, 1963), que sucede a de 1958, define com clareza a resistência à penetração, como sendo a soma dos números de golpes para a cravação dos segundo e terceiro 152 mm. Em 1967 a D T (ASTM, 1967) passa ater status de norma definitiva (ODEBRECHT, 2003). O ensaio chega ao Brasil na década de 30, através do Engenheiro Odair Grillo, que após uma viagem aos Estados Unidos, para uma visita à Universidade de Harvard, trouxe consigo a nova técnica de medição da resistência do solo. Esse foi o primeiro ensaio introduzido no

21 20 Brasil, pois antes, segundo Teixeira (1977), as análises feitas nos solos baseavam-se apenas pelo contato tátil-visual. Apenas em 1943 os primeiros estudos e medições começaram a serem realizados. A partir daí o ensaio passou a ser desenvolvido em solo nacional, principalmente com a vinda do Engenheiro Mohr, que trabalhava na Gow Construction CO e havia ajudado a desenvolver o método. Uma parceria com a Geotécnica fez com que o amostrador trazido por Mohr passasse a ser utilizado em solo brasileiro. Mas a Geotécnica substituiu o amostrador, que foi chamado de amostrador Mohr - Geotécnica, pelo amostrador Raymond, que tinha um revestimento maior. Apesar da evolução do ensaio, ainda não se tinha normas que padronizassem a maneira de executar as sondagens. Em 1956 o professor Costa Nunes propõe despertar à atenção quanto à necessidade das empresas padronizarem seus ensaios. Gerber (1974) diz que ao se analisar as informações obtidas pelas sondagens deveria, também, estudar como a empresa executora do serviço realizava seus ensaios, chamando a atenção para a diversificação existente nos métodos de executar as inspeções. Com todo esse movimento para despertar os empresários sobre a importância da padronização, em 1974, é apresentada, pela primeira vez, uma proposta que visava criar um Método de Execução de Sondagem de Simples Reconhecimento dos Solos. Essa proposta foi anunciada no 5º Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos. O aparecimento de diversas especificações de execução de sondagem à percussão culminou na elaboração da norma MB-1211 (1979) Execução de Sondagem de Simples Reconhecimento dos Solos, que em 1980, foi renumerada em NBR-6484 (ABNT, 1980). A partir daí, a execução e os procedimentos passam a serem regulamentados e padronizados para a obtenção de resistência à penetração. Segundo Cavalcante (2002), a norma revisada NBR 6484 (ABNT, 2001) traz inovações como: especificações relativas à aparelhagem que não existiam nas edições anteriores, processos de avanço de perfuração, métodos para a observação do nível do lençol freático e observações sobre a apresentação formal dos resultados. Além disso, permite fazer classificações das camadas de solos em função dos valores de NSPT e prevê a utilização de dois tipos de martelo: o cilíndrico vazado e o prismático dotado de pino-guia.

22 21 Segundo Odebrecht (2003), a partir da década de 70 surgiu os primeiros trabalhos de determinação da energia transferida ao amostrador. Sendo que Palacios (1977), Schertmann e Palacios (1979), Kovacs et al. (1997, 1981, 1982), Kovacs (1979) tiveram destaque. Em suma, os estudos destacavam que diferenças consideráveis nos valores de NSPT, podem ser atribuídas aos tipos de equipamentos e sua conservação, forma de operação, tipo de martelo, forma de liberação do martelo, geometria do amostrador, uso do liner, etc. Belincanta (1985) foi um dos primeiros trabalhos sobre a medição de energia no SPT no Brasil. Esse trabalho foi uma dissertação de mestrado que teve como título "Energia Dinâmica no SPT - Resultados de uma Investigação Teórico Experimental". Mais tarde, Belincanta (1998) definiu quais os principais fatores que influenciavam nos resultados obtidos nas sondagens, ou seja, o que interferia nos índices de resistência à penetração do solo. Em resumo, a história de como o ensaio evoluiu pode ser dividida em quatro fases. A primeira de 1902 a 1920, início do ensaio. A segunda de 1927 a 1948, marca a chegada do ensaio ao Brasil e se encerra com o trabalho desenvolvido por Terzaghi e Peck (1948). A terceira fase é marcada pela busca de normatizar os ensaios. E a quarta fase, compreendida de 1977 até os dias de hoje, é determinada pelos esforços de pesquisadores que se propuseram a desenvolver estudos sobre a energia que é transmitida às hastes e ao amostrador (CAVALCANTE, 2002) Execução do ensaio Os procedimentos executivos, bem como os equipamentos e apresentação dos resultados do ensaio SPT, são normatizados, no Brasil, pela NBR 6484 (ABNT, 2001) Equipamentos utilizados A Figura 2.2 ilustra os equipamentos básicos utilizados no ensaio de SPT: a) Tripé de sondagem; b) Hastes; c) Revestimento; d) Amostrador - padrão tipo Raymond; e) Cabeça de bater; f) Martelo-padrão (65 kg); g) Trados (concha e helicoidal);

23 22 h) Trépano de lavagem; i) Motor (Bomba) para a circulação de água. Figura 2.2 Equipamentos de execução de sondagens SPT: (a) sondagens com avanço por lavagem e (b) por penetração dinâmica. Fonte: Adaptado de Welter (2014) Procedimentos de execução A sondagem SPT é executada em três etapas distintas, que são repetidas para cada metro de profundidade: a perfuração, ensaio de penetração e amostragem (CINTRA et al., 2008b apud LUKIANTCHUKI, 2012). Em cada ponto de sondagem, monta-se uma torre ou tripé, com altura em torno de 5 metros e um conjunto de roldanas e cordas, que auxiliará no manuseio da composição de hastes por força manual.

24 23 A etapa de perfuração consiste na abertura do furo onde será inserido o amostrador. A NBR 6484 (ABNT, 2001) preconiza que o furo de sondagem deve ser iniciado com emprego do trado-concha ou cavadeira manual até a profundidade de 1,0 m. Conforme mostra a Figura 2.3, nas operações subsequentes de perfuração deve ser utilizado o trado helicoidal até atingir o nível d água. Quando atingir o nível do lençol freático, a perfuração é feita pelo método de percussão com circulação de água, utilizando-se o trepano de lavagem como ferramenta de escavação. Figura Trado helicoidal utilizado no avanço da perfuração até o N.A. Fonte: Adaptado de Belincanta (1998). O ensaio de penetração é a etapa no qual é determinado o índice de resistência à penetração do solo (NSPT). Conforme ilustra a Figura 2.4, consiste na cravação do amostrador no solo, através da aplicação de golpes sucessivos de um martelo de 65 Kg caindo em queda livre a 75 cm. Os golpes são aplicados sucessivamente até que 45 cm do amostrador tenha cravado no solo. O NSPT corresponde ao número de golpes necessários para cravar os últimos 30 cm do amostrador no solo NBR 6484 (ABNT, 2001).

25 24 Figura 2.4 Execução da Sondagem SPT. Fonte: Adaptado da empresa de sondagem A. Após a cravação do amostrador no solo é realizada a etapa de amostragem. A cada metro, a partir do primeiro metro, devem ser colhidas amostras de solo, de dentro do amostrador e submetidas aos ensaios de caracterização do solo, bem como reconhecimento tátil-visual das camadas do material existente ao longo do perfil do terreno Critérios de Parada Em suma, o ensaio SPT é interrompido após alcançar camadas de solo com resistência suficientemente elevada (o impenetrável). Segundo a NBR 6484 (ABNT, 2001), o processo de perfuração por circulação de água, associado aos ensaios penetrométricos, deve ser utilizado até onde se obtiver, nesses ensaios, uma das seguintes condições: a) Quando, em 3 m sucessivos, se obtiver 30 golpes para penetração dos 15 cm iniciais do amostrador - padrão; b) Quando, em 4 m sucessivos, se obtiver 50 golpes para penetração dos 30 cm iniciais do amostrador - padrão;

26 25 c) Quando, em 5 m sucessivos, se obtiver 50 golpes para a penetração dos 45 cm do amostrador padrão. Admite-se também a paralisação da sondagem em solos de menor resistência à penetração desde que haja uma justificativa geotécnica ou solicitação do cliente, dependendo ainda do tipo de obra, das cargas a serem transmitidas às fundações e da natureza do subsolo Definição dos furos de Sondagens Sobre o número de sondagens, a NBR 8036 (ABNT, 1983) estabelece no mínimo um furo para cada 200 m 2 de área da projeção em planta do edifício, até m 2 de área. Entre m 2 e m 2 deve-se fazer uma sondagem para cada 400 m 2 que excederem m 2. Acima de m 2 o número de sondagens será fixado de acordo com o plano particular da construção. Em quaisquer circunstâncias o número mínimo de sondagens deve ser: a) Dois para área da projeção em planta do edifício até 200 m 2 ; b) Três para área entre 200 m 2 e 600 m 2. De acordo com a NBR 8036 (ABNT, 1983), a localização dos furos de sondagem deve: a) Na fase de estudos preliminares: ser distribuídos por toda a área; b) Na fase de projeto: ser localizado de acordo com critérios específicos que levem em conta pormenores estruturais; c) Quando mais que três: não devem ser localizados num mesmo alinhamento. A Figura 2.5 apresenta uma sugestão de locação dos furos em relação a área do terreno. Figura 2.5 Sugestão de distribuição de furos de sondagem. Fonte: Adaptado de Aguiar (2014).

27 Apresentação dos Resultados Conforme apresentado na Figura 2.6, as seguintes informações deverão ser inseridas no relatório de sondagem: (ODEBRECHT, 2003). 1. Local; 2. Cota do furo; 3. Data e hora do início e fim do furo; 4. Número do furo de sondagem; 5. Método de abertura do furo e dimensões do revestimento utilizado; 6. Dimensões e pesos das hastes utilizadas no ensaio; 7. Tipo do martelo e sistema de liberação em queda; 8. Altura de queda livre; 9. Profundidade do furo antes do início do ensaio; 10. Profundidade do revestimento; 11. Informações do nível d água do subsolo e do nível d água ou das lamas de estabilização no interior de cada furo de sondagem antes do início de cada ensaio; 12. A profundidade da penetração inicial e a profundidade entre os pontos de medida dos números de golpes; 13. Profundidade do início do avanço por lavagem; 14. Número de golpes; 15. A descrição do solo pelo sondador; 16. Observações concernentes a estabilidade da camada perfurada ou obstruções encontradas durante o ensaio, etc., que irão ajudar a interpretação dos resultados; 17. Resultados de calibração do equipamento se disponível.

28 27 Figura Exemplo de laudo de sondagem. Fonte: Laudo adaptado da empresa de sondagem SPT A. 2.2 RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO DO SOLO NSPT O ensaio de simples reconhecimento do solo (SPT) é usualmente utilizado para estimar a resistência à penetração do solo, através do índice NSPT, que representa a resistência à penetração dinâmica do amostrador no solo. Esse índice é usado diretamente em correlações empíricas ou semi-empíricas na determinação da capacidade de carga e recalque das fundações (LUKIANTCHUKI, 2012). Por exemplo, de forma empírica, calcula-se a capacidade de carga de uma fundação dividindo o NSPT das camadas de suporte por um fator

29 28 k que varia de acordo com o tipo de solo, com esse dado é possível dimensionar elementos de fundação. A Tabela 2.1 apresenta correlações empíricas, que permite uma estimativa da compacidade das areias e da consistência das argilas, a partir da resistência à penetração medida nas sondagens. Tabela 2.1- Classificação dos solos quanto à compacidade e consistência. Fonte: NBR 6484 (ABNT, 2001). Hvorslev (1949 apud CAVALCANTE, 2002) avaliou qualitativamente o que ocorre com a resistência à penetração durante a cravação do amostrador no solo. Na Figura 2.7 observam-se três fases distintas no diagrama. Segundo Cavalcante (2002), a primeira fase é caracterizada por um comportamento irregular à penetração que pode ser atribuído aos efeitos de perturbação no fundo do furo. A segunda fase caracteriza-se por um aumento de forma linear na resistência, sendo comandado pela resistência de ponta e pelo atrito externo e interno do amostrador. Essa fase se estende até uma profundidade denominada de segurança. Por último, a terceira fase caracteriza-se pela constância na resistência, provocada pelo preenchimento do amostrador com o solo e a formação do embuchamento, sendo que este mais o atrito externo do amostrador é quem governa a resistência à penetração nessa fase.

30 29 Figura 2.7 Diagrama de resistência à penetração em função da cravação do amostrador. Fonte: Adaptado de Hvorslev (1949 apud CAVALCANTE, 2002) Fatores que interferem nos resultados do ensaio Como todo ensaio, seja em campo ou em laboratório, a sondagem pelo método SPT sofre com fatores intervenientes que podem afetar o resultado final. Diversos estudos desenvolvidos (SCHMERTMANN; PALACIOS, 1979; BELINCANTA 1985, 1998; KOVACS, 1979, 1981; CAVALCANTE, 2002; ODEBRECHT, 2003; HOWIE et al., 2003; LOBO, 2009 dentre outros) procuraram identificar as influências que ocorrem na determinação do NSPT. Isto porque este índice é afetado diretamente pela variação da energia transmitida ao conjunto de hastes e ao amostrador. Assim, diversos fatores relacionados aos equipamentos e procedimentos implicam em distintas energias transferidas as hastes utilizadas na cravação do amostrador SPT, ocasionando resultados discrepantes (LUKIANTCHUKI, 2012).

31 30 Hvorslev (1949 apud CAVALCANTE, 2002) agrupa os fatores intervenientes em três grupos: aparelhagem, procedimentos e condições do solo. Cavalcante (2002) complementa citando fatores relacionados à natureza humana. Com base no estudo apresentado por Hvorslev (1949 apud CAVALCANTE, 2002) cita que os elementos básicos associados à aparelhagem são: martelo, hastes, revestimento do furo e amostrador. Quanto ao martelo, os principais fatores que podem influenciar os resultados são o peso e altura de queda. Com relação às hastes, os fatores mais importantes são os tipos de hastes e a composição, já a influência do revestimento se aplica ao diâmetro do amostrador. O amostrador por sua vez, influencia, dentre outros, quanto ao seu diâmetro, alargamento, rugosidade, forma e estado da sapata cortante. Fatores ligados aos procedimentos são: (CAVALCANTE, 2002). Profundidade do furo e do revestimento; Profundidade de penetração do amostrador. Com relação ao solo destacam-se fatores como: (CAVALCANTE, 2002). Resistência; Estado de tensão in-situ; Compacidade relativa ou consistência; Permeabilidade; Grau de saturação; Forma, distribuição e tamanho dos grãos (areias). Belincanta (1998) afirma que a má conservação dos equipamentos poderá influenciar no resultado do SPT, pela cabeça de bater, dispositivo de queda do martelo, uso de roldana móvel, tipo de martelo, estado de conservação da composição de hastes e processo de avanço do amostrador. Sendo assim, Décourt (1989) apresenta na Tabela 2.2 o resumo dos fatores associados aos equipamentos e procedimentos que podem influenciar no NSPT.

32 31 Tabela 2.2 Alguns fatores associados aos equipamentos e procedimentos que influencia no NSPT. Fonte: Adaptado de Décourt (1989 apud CAVALCANTE, 2002). Com relação aos fatores intervenientes ao NSPT associados às condições de solo, Cavalcante (2002) faz uma adaptação com base nos estudos de Skempton (1986), Décourt (1989) e Belincanta (1998), conforme apresentado na Tabela 2.3.

33 32 Tabela 2.3 Fatores ligados ao solo e sua influência no NSPT. Fonte: Adaptado de Skempton, 1986; Décourt, 1989; Belincanta (1998 apud CAVALCANTE, 2002). Décourt (1989), Cavalcante (2002) e Aoki e Cintra (2000a), estudaram os conceitos de eficiência do ensaio SPT, já que o ensaio não expressa resultados com 100% de eficiência. Segundo Neves (2004), tanto uma eficiência baixa quanto uma alta pode ser problema em se tratando de projetos de fundação. No caso de ensaios pouco eficientes, os resultados do NSPT expressam valores acima dos reais. Portanto, são necessários mais golpes para que o amostrador penetre no solo os últimos 30 cm. E isso ocorre porque a energia que chega ao amostrador é pequena. Então, esses resultados conduzem a projetos de fundação pouco seguros. O oposto é quando a energia transferida ao amostrador é grande, com isso são necessários poucos golpes para penetrar 30 cm no solo, reduzindo assim os valores do NSPT. Nesse caso, os projetos serão superdimensionados elevando o custo da obra. De acordo com Décourt (1989), a eficiência média brasileira está em torno de 72%, já pra Cavalcante (2002), varia em torno de 82%, para martelos do tipo Pinweight. O ideal seria a eficiência igual à média das praticadas no local onde será executado o projeto.

34 33 Segundo Lukiantchuki (2012), com a publicação de Aoki e Cintra (2000a), iniciou-se, no Brasil, uma nova vertente de estudos com base nos resultados do SPT, no qual é aplicado princípios de conservação de energia (Princípio de Hamilton) na interpretação dos dados do ensaio. Os autores afirmam que é preciso conhecer a quantidade de energia que atinge o topo do amostrador para uma interpretação correta dos resultados. Pesquisadores como Cavalcante, 2002; Odebrecht, 2003; Lobo, 2009; Aoki et al., 2007; Schnaid et al., 2009a; Lukiantchuki, 2012 e outros desenvolveram e desenvolvem trabalhos com essa abordagem. 2.3 INTERFERÊNCIA DAS ESCAVAÇÕES NA MEDIDA DA RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO DO SOLO (NSPT) Na bibliografia encontram-se alguns trabalhos que explanam os efeitos das escavações na resistência à penetração do solo. Gibbs & Holzt (1957 apud CAVALCANTE, 2002) foram os pioneiros em estudarem os efeitos de alívio de tensões, devido à perfuração, nos ensaios de sondagens SPT. Já Lacroix e Horn (1973) compararam os valores do NSPT, para areias finas e médias compactas, abaixo do N.A, antes e depois de realizarem escavações. Naime e Pio Fiori (2002), ao estudar as "Variáveis geológicas no comportamento das razões qc/n em Porto Alegre, RS - Brasil" avalia e mostra os resultados da influência de alguns fatores geológicos sobre os dados de investigação geotécnica pelo SPT e CPT. Dentre os fatores, cita-se o nível de tensões, cuja ampliação vertical ou horizontal tem a capacidade de aumentar a resistência do solo, consequentemente aumentando o índice NSPT Alívio de tensões no solo devido à perfuração do furo de sondagem no ensaio SPT Segundo Cavalcante (2002) o alívio de tensões no solo, na extremidade inferior do furo, relaciona-se tanto com a profundidade quanto ao diâmetro do furo. Para tal quanto mais um furo é alargado maior será o alívio de tensões na cota de assentamento do amostrador. O efeito disso é o alívio nas tensões verticais e também nas tensões horizontais, importante para solos arenosos. Para Skempton (1986) e Décourt (1989), esse efeito poderá ser desprezível em solos coesivos, porém em areias, pode haver forte redução na resistência à penetração. Liao e Whitman (1986 apud DÉCOURT1989) propõem uma correção para levar em consideração o efeito do alívio da tensão vertical efetiva (σvo):

35 34 N N V 0 0,5 (1) Onde N1 é a resistência à penetração (NSPT) corrigida para uma dada tensão vertical efetiva (KPa) e uma tensão de referência igual a 100 KPa. Cavalcante (2002) também acrescenta que quanto mais compacta for uma areia maior será sua resistência à penetração, porém, ao considerar a compacidade constante, a resistência aumentará com o acréscimo de tensão vertical efetiva. E chama atenção que este aspecto jamais deve ser desprezado, principalmente quando o SPT é realizado antes de uma escavação, face ao forte alívio de tensões nas cotas de assentamento das fundações Comparação dos valores de NSPT, em solos arenosos, antes e depois de proceder às escavações Segundo Décourt (2002), um dos estudos mais relevantes sobre a influência dos níveis de tensões nos valores de NSPT, foi à publicação de Lacroix e Horn (1973), destacando também, como referência obrigatória os trabalhos de Zolkov e Wiseman (1948). Lacroix e Horn (1973) compararam os valores de NSPT, para areias finas e médias compactas abaixo do N.A, antes e depois de realizadas as escavações. Os resultados foram apresentados conforme a Figura 2.8. Nota-se que para cada profundidade foram considerados os valores médios de NSPT das campanhas de sondagens. Após a remoção de 7,75 m de solo, uma segunda campanha foi realizada, contudo as profundidades são sempre relativas à superfície original do terreno.

36 35 Figura 2.8- Variação do "NSPT" com a profundidade. Fonte: Adaptado de Lacroix e Horn (1973). De acordo com Décourt (2002), na Figura 2.9, esses mesmos dados são apresentados relacionando-se os valores médios de NSPT de cada campanha a suas respectivas origens. Isto é, a origem da segunda campanha está a 7,75 m da origem da primeira que por sua vez é superfície do terreno. Nota-se que as duas retas passam a ser praticamente únicas, demonstrando que os valores de NSPT são fortemente influenciados pelos níveis de tensão. Figura Variação do "NSPT" com a profundidade relativa. Fonte: Adaptado de Lacroix e Horn (1973 apud DÉCOURT, 2002).

37 36 Para formular a situação descrita, os autores apresentaram a análise estatística dos dados, através da regressão representativa das sondagens analisadas conjuntamente: N = 10,82 +1,42z R² = 0, 994 (2) Onde z é a profundidade e N é o NSPT médio. Essa mesma análise também foi feita separadamente para cada campanha de sondagem. 1º Campanha de sondagem: N = 10, z R² = 0, 998 (3) 2º Campanha de sondagem*: N = 9,98 + 1,75z R² = 0, 999 (4) *Obtida após a escavação de 7,75 m. Vale ressaltar que para as três regressões, as profundidades foram sempre contadas a partir da cotareal do terreno a época da execução das sondagens. A título de exemplo, Décourt (2002) apresenta o caso de uma fundação direta para um edifício de 3 subsolos, resultando em 7,75 m de escavação. Considera-se também uma sapata quadrada de 3 m de lado. A profundidade representativa para a escolha do valor de NSPT é aproximadamente 0,7 B, abaixo da cota de apoio da sapata, onde B é a maior dimensão da base da sapata (DÉCOURT, 1999). Caso a sapata seja executada a 1,90 m abaixo da superfície do terreno, a profundidade representativa seria de 4,0 m abaixo da cota final de escavação. Nessas circunstâncias a equação mais adequada seria a Eq. 4, que dependeria de uma segunda campanha de sondagem, após a escavação. Assim para z = 4 m, teria: N = 9,88 + 1,75z N = 16,9 quc = 1926,6 kpa quc: Tensão de ruptura.

38 37 Mas na prática, as considerações da dependência do NSPT com a pressão ambiental são desprezadas. Neste caso, o valor característico do NSPT, corresponderia à profundidade de 11,75 m (7,75 + 1,90 + 2,10). E utilizando a Eq. 2, têm-se: N = 10,82 + 1,42z N = 27,5 quc = 3135 kpa E se fosse utilizada essa mesma equação, alterando apenas a profundidade de 11,75 m para 4,0 m (1,90 + 2,10), os resultados seriam: N = 16,5 quc = 1881 kpa Por fim, são apresentados na Tabela 2.4 a comparação, para as três situações, dos valores de NSPT e quc. Tabela Comparações entre os valores de NSPT e de q uc obtidos pelas correlações assim como os erros cometidos. Z (m) N quc(kpa) Erro (%) 4,0 16,9 1926,6 Zero 11,75 27,5 3135,0 +62,7 4,0 16,5 1881,0-2,4 Fonte: Adaptado de Lacroix e Horn (1973 apud DÉCOURT, 2002). Nota-se que desprezando o efeito das tensões geostáticas, o erro cometido na avaliação do NSPT seria de +62,7%, e consequentemente o de quc também. Tais análises são contra a segurança. Pode-se observar também que para a mesma equação de regressão, mas com a profundidade correta (4,0 m), o erro seria de apenas -2,4%, que é bem pequeno e está do lado da segurança.

39 38 3. METODOLOGIA DE PESQUISA Num primeiro momento, foi necessário procurar nas empresas que executam ensaios SPT, em Goiânia- GO, laudos de sondagens de obras que realizaram duas campanhas, antes e depois da escavação de subsolos. Depois, para cada obra encontrada, foram agrupados os laudos em campanha antes e após a escavação. Conforme apresentado na Figura 3.1, para cada campanha foi calculada a média dos índices NSPT, entre os furos, a cada metro de profundidade onde o ensaio foi realizado. Figura 3.1- Obtenção do NSPT médio, na primeira campanha de sondagens, para cada metro ensaiado. Fonte: Os autores. A primeira análise foi comparar os valores de NSPT médio entre as duas campanhas e verificar se, após a escavação, ocorreu redução no índice. Para isso foi plotado, para cada campanha, um gráfico da profundidade em função do NSPT com os índices de cada furo e sua respectiva média. Detalhe pra segunda campanha na qual toma-se como cota inicial do ensaio a profundidade escavada, conforme ilustra a Figura 3.2.

40 Profundidade (m) Profundidade (m) Influência do processo de escavação de subsolos na medida do NSPT dos solos de Goiânia-GO 39 Figura 3.2- Valores de NSPT para três furos de sondagem e a média entre eles após a escavação de 3,20 m. 0 Nspt SP 04 SP 05 Média da segunda campanha Fonte: Os autores. A Figura 3.3 ilustra a comparação entre as médias das duas campanhas, a profundidade de escavação e o nível do lençol freático medido nas sondagens. Figura 3.3- Comparação entre as duas campanhas de sondagens. 0 Nspt Média_ Antes Média_Depois N.A_antes N.T_depois (- 3,20 m) N.A_depois Fonte: Os autores.

41 40 Para uma mesma obra também foi investigado a ocorrência de furos próximos, entre as duas campanhas de sondagens, através da locação deles no terreno. Nos locais em que foram encontrados, a mesma análise anterior foi realizada entre eles. O último processo foi propor um possível índice de redução entre as duas campanhas de sondagens, para isso à análise foi divida por Zona e também realizada em cada obra. A Zona 1 (H) é igual a profundidade escavada, Zona 2 (2H) vai de uma profundidade de escavação H a 2H e Zona 3 (> 2H) são os NSPT médios situados abaixo de 2H. Desse modo, para cada metro do ensaio toma-se como referência o NSPT médio da segunda campanha de sondagem. Com isso busca-se no gráfico da primeira campanha, o NSPT médio correspondente à mesma cota da campanha de referência. Nos casos em que os valores não correspondam à mesma cota, é necessário fazer interpolação linear e obter o NSPT médio equivalente. De posse dos valores, foram propostos dois tipos de redução: D R A R NSPT D A (5) (6) Onde: R: Índice de redução; RNSPT: Redução do número de golpes; D: NSPT médio depois da escavação; A: NSPT médio antes da escavação. Conforme consta na Tabela 3.1, cada Zona vai apresentar um conjunto de índices R correspondente a cada NSPT médio contido no intervalo.

42 Redução (R) Influência do processo de escavação de subsolos na medida do NSPT dos solos de Goiânia-GO 41 Tabela 3.1- Obtenção do índice R por Zona de profundidade. ZONA 1 (H) NSPT_méd Prof (m) Antes Depois R (D/A) R NSPT (D-A) -7,3 15,3 14,0 0,91 1,3-8,3 16,3 18,5 1,13-2,2-9,3 19,3 18,0 0,93 1,3-10,3 19,7 16,0 0,81 3,7-11,3 24,3 15,0 0,62 9,3-12,3 29,0 14,5 0,50 14,5-13,3 25,3 14,5 0,57 10,8 RNSPT,méd 5,5 Fonte: Os autores. Nesse processo analisa-se da seguinte forma, se o R aproximar de 1 significa que o NSPT médio depois da escavação teve pouca redução, ao contrário, se aproximar de 0 a redução foi alta. Se R for maior 1, significa que o NSPT médio, naquela cota, aumentou depois da escavação e se R for igual a 1 não houve redução. Já a Figura 3.4, modo como será feita a análise de redução, apresenta apenas o limite máximo e mínimo de R e no centro do intervalo foi inserido o RNSPT, médio que é a média, em número de golpes, dos RNSPT de cada Zona. O RNSPT, médio negativo, representa redução no número de golpes e positivo o aumento do número naquela zona. 1 Figura 3.4- Intervalo de redução do NSPT após a escavação. 0,8 0,6 0,4 0,2 0 máx máx R R NSPT, médio NSPT, médio mín mín Obra 01 Obra 02 Fonte: Os autores.

43 42 O estudo foi feito em oito obras que realizaram as duas campanhas de sondagens, sendo que uma delas se localiza no município de Anápolis-GO. A Tabela 3.2 apresenta as coordenadas geográficas das obras estabelecidas a partir da combinação das latitudes e longitudes e o princípio utilizado é a graduação (graus, minutos e segundos). Tabela 3.2- Coordenadas geográficas das obras estudadas. OBRA COORDENADAS GEOGRÁFICAS 1 16º40'35.688"S 49º16'55.416"W 2 16º42'15.408"S 49º15'18.684"W 3 16º42'17.532"S 49º16'1.416"W 4 16º41'25.512"S 49º16'7.896"W 5 16º42'10.296"S 49º15'14.22"W 6 16º42'53.928"S 49º15'24.552"W 7 16º40'24.744"S 49º14'51.216"W 8 16º18'38.952"S 48º56'59.172"W Fonte: Os autores. Já a Tabela 3.3 aponta as empresas que realizaram as campanhas de sondagens nas obras analisadas. Tabela 3.3- Relação das empresas que executaram os ensaios SPT em cada campanha de sondagem. Obra 1º Campanha de sondagens 2º Campanha de sondagens Empresa A B C D E A B C D E Fonte: Os autores.

44 43 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES Os resultados obtidos serão apresentados e discutidos por obra estudada, também foram divididos conforme os tipos de análises: comparação entre as duas campanhas de sondagens, comparação de furos próximos entre as duas campanhas e comparação por zona de profundidade. 4.1 COMPARAÇÕES ENTRE AS DUAS CAMPANHAS DE SONDAGENS Nas figuras seguintes entendem-se como: SP: o furo de sondagem; Média: a média dos índices NSPT entre os furos; Média_antes: os valores de NSPT médio na primeira campanha de sondagem; Média_depois: os valores de NSPT médio na segunda campanha de sondagem; N.T_depois: a cota do terreno após a escavação de subsolos ou profundidade de escavação; N.A_antes: a cota do nível d água medido na primeira campanha de sondagens; N.A_depois: a cota do nível d água medido na segunda campanha de sondagens Obra 01 A Figura 4.1 ilustra os valores de NSPT obtidos em 3 furos de sondagens e a respectiva média entre os furos. Nota-se que para uma mesma cota há uma variabilidade nos resultados. Essa variabilidade pode ocorrer em função da característica do solo ou pelas interferências do próprio ensaio.

45 Profundidade (m) Profundidade (m) Influência do processo de escavação de subsolos na medida do NSPT dos solos de Goiânia-GO 44 Figura 4.1- Primeira campanha de sondagens Nspt SP 01 SP 02 SP 03 Média Fonte: Os autores. A Figura 4.2 apresenta os resultados das sondagens após a escavação do subsolo. Observa-se que até aproximadamente -15,0 m houve pouca variabilidade nos resultados seguindo uma tendência natural de aumento da resistência ao longo da profundidade. Figura 4.2- Segunda campanha de sondagens. 0 Nspt SP 04 SP 05 Média Fonte: Os autores.

46 Profundidade (m) Influência do processo de escavação de subsolos na medida do NSPT dos solos de Goiânia-GO 45 Já a Figura 4.3 mostra a comparação entre as médias dos índices NSPT obtidos antes e após o processo de escavação. Na segunda campanha, observa-se uma redução de aproximadamente sete golpes, do primeiro metro representativo para o ensaio, até a cota -14,5 m. A partir daí a redução é maior. Porém, quanto mais profundo, maiores são os fatores intervenientes do ensaio que podem influenciar na medida do NSPT. A oscilação do N.A segue dentro do esperado. O N.A_antes foi medido a -5,5 m de profundidade no mês de janeiro, período chuvoso. E na segunda campanha, mês de novembro que compreende o fim da estiagem, foi encontrado mais profundo, na cota -7,8 m. Figura 4.3- Comparação entre as médias das duas campanhas de sondagens SPT. 0 Nspt Média_ Antes Média_Depois N.A_antes (JAN) N.T_depois (- 3,20 m) N.A_depois (NOV) Fonte: Os autores Obra 02 Na Figura 4.4 nota- se que de -2,0 a -5,0 m houve uma variabilidade maior dos resultados e depois os valores se aproximaram e seguiram uma mesma tendência. A partir da cota -8,0 m foi encontrado um solo mais resistente com NSPT ultrapassando os 50 golpes e o ensaio foi interrompido.

47 Profundidade (m) Profundidade (m) Influência do processo de escavação de subsolos na medida do NSPT dos solos de Goiânia-GO 46 Figura 4.4- Sondagem SPT antes da escavação. 0 Nspt SP 01 SP 02 Média Fonte: Os autores. Na Figura 4.5 até -12,0 m os furos seguem uma mesma tendência de resistência, após essa cota os índices oscilam. Os resultados do furo SP 03 interferiram no aumento da média entre - 15,0 e -16,0 m ao encontrar um material mais resistente não percebido nos demais furos. Figura 4.5- Sondagem SPT após escavação de 7,0 m de subsolo. 0 Nspt SP 03 SP 04 SP 05 Média Fonte: Os autores.

48 Profundidade (m) Influência do processo de escavação de subsolos na medida do NSPT dos solos de Goiânia-GO 47 Como a profundidade escavada no terreno foi alta, espera-se um maior alívio de tensões geostáticas, portanto uma redução de golpes mais expressiva na segunda campanha de sondagens. Conforme já comentado, antes da escavação foi encontrado um solo muito resistente aos -8,0 m e o ensaio foi interrompido. Os laudos SP 01 e SP 02 classificam os materiais encontrados como uma argila muito compacta com fragmentos de rocha. Em contrapartida, nos ensaios da segunda campanha de sondagens não foram encontrados solos com fragmentos de rochas. Então, conforme apresenta a Figura 4.6 houve uma redução significativa do NSPT, mas com esses dados não pode-se afirmar que a redução foi devido a escavação, possivelmente pode ser atribuída a variabilidade do tipo de solo existente no terreno. Mais sondagens no local dariam pra analisar melhor este caso. Figura 4.6- Comparação entre as duas campanhas de sondagens. Nspt 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50, Média_antes Média_depois N.A_antes (OUT) N.T_depois (-7,0 m) N.A_depois (JUN) Fonte: Os autores Obra 03 A Figura 4.7 apresenta os valores de NSPT obtidos em 9 furos de sondagens. Nota-se, numa mesma cota, grande variabilidade de valores, mas em termos médios uma tendência crescente do NSPT ao longo da profundidade.

49 Profundidade (m) Profundidade (m) Influência do processo de escavação de subsolos na medida do NSPT dos solos de Goiânia-GO 48 Figura 4.7- Resultados das sondagens realizadas antes da escavação Nspt SP 01 SP 02 SP 03 SP 04 SP 05 SP 06 SP 08 SP 09 Média Fonte: Os autores. A Figura 4.8 compara os resultados médios de três campanhas de sondagens, sendo que uma empresa realizou a primeira campanha (B) e duas empresas (A e D) realizaram a segunda. Notam-se valores de NSPT discrepantes entre as empresas A e D, com uma redução de 5 a 10 golpes numa mesma cota, em todas as campanhas. Isso pode ser explicado pelos fatores que interferem no resultado do ensaio e o solo residual típico da região. Figura 4.8- Comparação entre as médias das sondagens SPT antes e após a escavação. 0 Nspt Média_antes (B) Média_depois (A) Média_depois (D) N.A_antes (OUT) N.T_depois (-6,0 m) N.A_depois (MAR) Fonte: Os autores

50 Profundidade (m) Influência do processo de escavação de subsolos na medida do NSPT dos solos de Goiânia-GO 49 Comparando as campanhas antes e após a escavação, percebe-se que os valores médio de NSPT das sondagens realizadas pela empresa D obteve uma redução de aproximadamente 8 golpes até -20,0 m, já o ensaio realizado pela empresa A teve resultados que oscilaram. Num determinado momento, o NSPT médio depois da escavação foi maior que o antes, mas, no geral, apresentaram valores menores que a primeira campanha de sondagem. Sobre o N.A, nota-se que foi necessário o rebaixamento do lençol freático para proceder a escavação Obra 04 A Figura 4.9 apresenta os valores de NSPT para dois furos de sondagens e sua respectiva média, onde se observam os valores com pouca variabilidade até -10,0 m. Figura 4.9- Valores de NSPT da primeira campanha de sondagens. 0 Nspt SP 01 SP 02 Média Fonte: Os autores. A Figura 4.10 ilustra os resultados das sondagens realizadas após as escavações de 5,90 m de subsolo. Observa-se que a resistência desse solo possui um comportamento oscilatório, porém seguindo uma tendência média de aumento da resistência ao longo da profundidade.

51 Profundidade (m) Profundidade (m) Influência do processo de escavação de subsolos na medida do NSPT dos solos de Goiânia-GO 50 Figura Sondagens SPT realizadas após a escavação Nspt SP 03 SP 04 Média Fonte: Os autores. Já a Figura 4.11 mostra a comparação dos valores de NSPT médio entre as duas campanhas de sondagens. Nota-se na cota -11,0 m uma descontinuidade na média da segunda campanha, mas que no geral o comportamento dos valores segue uma mesma tendência com redução média de 11 golpes até -15,0 m. Observa-se também que o terreno possui um N.A_depois baixo, natural pelo período em que foi realizado o ensaio. Antes da escavação, em abril, foi medido a -7,7 m. Após a escavação, em agosto, se encontrava a -12,6 m. Figura Comparação entre as campanhas de sondagens. 0 Nspt Média_antes Média_depois N.A_antes (ABR) N.T_depois (-5,90 m) N.A_depois (AGO) Fonte: Os autores.

52 Profundidade (m) Influência do processo de escavação de subsolos na medida do NSPT dos solos de Goiânia-GO Obra 05 Na Figura 4.12 observa-se uma variabilidade de valores NSPT numa mesma cota, mas seguindo um aumento de resistência esperado ao longo da profundidade. Nota-se que a partir de certa profundidade os valores se convergem, possivelmente nessa cota a camada resistente é comum em todo terreno. Figura Resultados da primeira campanha de sondagens Nspt SP 01 SP 02 SP 03 Média Fonte: Os autores. Percebe-se, na Figura 4.13, que o furo SP 04 de -8,0 a -13,0 m apresentou uma constância nos números de golpes e que o SP 05, no mesmo intervalo, teve uma redução no índice e na camada seguinte um acréscimo significativo no resultado.

53 Profundidade (m) Influência do processo de escavação de subsolos na medida do NSPT dos solos de Goiânia-GO 52 Figura Sondagens SPT após a escavação de 6,0 m de subsolo Nspt SP 04 Média SP 05 Fonte: Os autores. Com um corte de 6,0 m no solo esperava-se uma redução relevante na média dos resultados depois da escavação se comparada a antes. No entanto, conforme ilustra a Figura 4.14 isso não ocorreu. Também, nas primeiras camadas abaixo da cota de escavação, esperava-se uma redução ainda maior, já que o alívio de tensões é maior nessa região, e o que se observa é um aumento da média. A redução de fato ocorre apenas de -9,0 a -13,0 m, mas logo depois os golpes voltam a aumentar novamente. Portanto esse solo não apresentou um comportamento esperado. O N.A_antes foi medido a -3,36 m, no mês de junho, durante a execução da primeira campanha de sondagens. Nota-se que para executar a escavação foi necessário o rebaixamento do lençol freático já que a profundidade escavada foi de 6,0 m. No mês de agosto o N.A_depois foi medido na cota -8,0 m.

54 Profundidade (m) Profundidade (m) Influência do processo de escavação de subsolos na medida do NSPT dos solos de Goiânia-GO 53 Figura Comparação entre as médias das duas campanhas de sondagens SPT Nspt Média_antes Média_depois N.A_antes (JUN) N.T_depois (-6,0 m) N.A_depois (AGO) Fonte: Os autores Obra 06 Conforme ilustra a Figura 4.15, o solo apresenta certa continuidade até -4,30 m, após essa cota os resultados oscilam, mas tendem a aumentar a resistência ao longo da profundidade. Figura Sondagens SPT antes da escavação. 0 Nspt SP 01 SP 02 SP 03 Média Fonte: Os autores.

55 Profundidade (m) Influência do processo de escavação de subsolos na medida do NSPT dos solos de Goiânia-GO 54 A Figura 4.16 mostra os resultados das sondagens realizadas após a escavação de 4,0 m. Figura Segunda campanha de sondagens Nspt SP 04 SP 05 Média Fonte: Os autores. Já a Figura 4.17 ilustra a comparação entre a média dos índices NSPT obtidos antes e após a escavação do subsolo. Para todas as profundidades comparadas houve uma redução no número de golpes. Neste caso observa-se uma redução menor do índice no primeiro metro, um aumento de -7,0 a -11,0 m e depois as médias se convergem a um mesmo valor. Já era esperado o rebaixamento do N.A_depois, medido agosto, em relação ao N.A_antes, verificado no mês de maio.

56 Profundidade (m) Profundidade (m) Influência do processo de escavação de subsolos na medida do NSPT dos solos de Goiânia-GO 55 Figura Comparação entre as médias das duas campanhas de sondagens SPT Nspt Média_antes Média_depois N.A_antes (MAI) N.T_depois (-4,0 m) N.A_depois (AGO) Fonte: Os autores Obra 07 Apesar de que as duas campanhas de sondagens foram realizadas por empresas distintas, as Figuras 4.18 e 4.19 evidenciam que o solo possui um comportamento oscilatório de resistências a penetração. Figura Resultados da primeira campanha de sondagens. 0 Nspt SP 01 SP 02 Média Fonte: Os autores.

57 Profundidade (m) Profundidade (m) Influência do processo de escavação de subsolos na medida do NSPT dos solos de Goiânia-GO 56 Figura Valores da segunda campanha de sondagens Nspt SP 01 SP 02 SP 03 SP 04 Média Fonte: Os autores. Quando comparamos os resultados entre as duas campanhas, conforme apresentado na Figura 4.20, percebe-se claramente a redução do NSPT ao longo da profundidade do ensaio e uma aproximação das médias em -23,0 m. Figura Comparação das médias entre as duas campanhas de sondagens. 0 Nspt Média_antes Média_depois N.A_antes (ABR) N.T_depois (-3,70 m) N.A_depois (JUN) Fonte: Os autores.

58 Profundidade (m) Influência do processo de escavação de subsolos na medida do NSPT dos solos de Goiânia-GO Obra 08 Nessa obra analisada teve apenas um furo de sondagem na primeira campanha, então a comparação será feita entre os valores deste furo e a média dos resultados da segunda campanha conforme apresentado na Figura Figura Valores da segunda campanha de sondagens Nspt SP 01 SP 02 Média Fonte: Os autores. A Figura 4.22 ilustra a comparação dos resultados entre as duas campanhas. Nota-se que nessa obra a escavação não reduziu o NSPT. As duas médias seguem a mesma tendência e a oscilação é normal no ensaio.

59 Profundidade (m) Influência do processo de escavação de subsolos na medida do NSPT dos solos de Goiânia-GO 58 Figura Comparação entre as duas campanhas de sondagem. 0 Nspt Média_depois Média Depois N.A_antes N.T_depois (-3,63 m) N.A_depois Fonte: Os autores. Como já era esperado o N.A apresentou pouca variação no seu nível. A primeira medida foi realizada no mês de janeiro, na cota -6,4 m. Já a segunda campanha foi executada no mês de fevereiro e o N.A medido na cota -6,9 m. 4.2 COMPARAÇÃO DE FUROS PRÓXIMOS ENTRE DUAS CAMPANHAS DE SONDAGENS Quando se compara, numa mesma obra, furos de sondagem próximos, entre as duas campanhas, o comportamento dos resultados segue a mesma tendência já discutida. A Figura 4.24 ilustra a comparação dos valores entre dois furos locados na Obra 04, conforme apresentado na Figura O ensaio SPT no furo SP 01 foi realizado antes e o SP 03 depois da escavação do subsolo.

60 Profundidade (m) Influência do processo de escavação de subsolos na medida do NSPT dos solos de Goiânia-GO 59 Figura Locação dos furos de sondagem na obra. Fonte: Os autores. Como a escavação foi relativamente considerável, observa-se que influenciou na medida do NSPT após escavar o terreno. Apesar da oscilação de um ponto, nota-se claramente uma redução média de 10 golpes entre -7,0 e -13,0 m. Figura Comparação dos valores de NSPT entre dois furos próximos. 0 Nspt SP 01_antes SP 03_depois N.A_antes (ABR) N.T_depois (-5,90 m) N.A_depois (AGO) Fonte: Os autores.

61 60 A mesma análise foi realizada na Obra 03. A Figura 4.25 registra a locação dos furos na obra. Figura Locação dos furos de sondagem. Fonte: Os autores. A Figura 4.26 ilustra a comparação dos valores de NSPT em três furos, sendo um antes da escavação e dois depois. Nota-se que, neste caso, a sondagem realizada pela empresa A não apresentou redução no NSPT nos primeiros metros abaixo da cota de escavação, e sim um aumento. Ao contrário disso, a empresa D apresentou uma pequena redução próxima à cota, porém depois seus resultados aproximaram-se dos valores da primeira campanha de sondagens e só após a cota -11,0 passaram a ter uma redução maior. Nota-se que a partir de - 24,0 m os resultados dos ensaios se convergem a valores próximos, não sofrendo influência da escavação.

62 Profundidade (m) Influência do processo de escavação de subsolos na medida do NSPT dos solos de Goiânia-GO 61 Figura Comparação dos valores de NSPT obtidos por três empresas distintas Nspt SP 09_antes (B) SP 02_depois (A) SP 10_depois (D) N.A_antes (MAI) N.T_depois (-6,0 m) N.A_depois (MAR) Fonte: Os autores. 4.3 COMPARAÇÃO POR ZONA DE PROFUNDIDADE No geral, observa-se que numa mesma zona há uma grande variabilidade na redução entre as obras analisadas. Diante disso não é possível estabelecer um padrão de redução no NSPT após a escavação de subsolos. Porém, apesar da variabilidade, fica claro que a redução pode existir. A Figura 4.27 apresenta o resultado das análises realizadas na Zona 1. Nessa Zona esperavase que os intervalos ficassem mais próximos de zero, pois nessa região o alívio de tensões é maior, com isso esperava-se uma redução maior no NSPT após as escavações. Contudo notase que os limites se distanciam desse valor.

63 Redução (D/A) Influência do processo de escavação de subsolos na medida do NSPT dos solos de Goiânia-GO 62 Figura Apresentação dos resultados da Zona 1 (H). 1,8 1,6 1,62 1,4 1,2 1,13 1,13-2,40 1 0,8 0,6 0,4 0,82-5,10 0,33-1,80 0,77-4,90 0,59 0,58 0,94-6,90 0,34-5,50 0,50 0,87-9,30 0,57-4,90 0,40 0,39 0,62 0,2 0 Obra 01 Obra 02 Obra 03 A Obra 03 B Obra 04 Obra 05 Obra 06 Obra 07 Obra 08 Fonte: Os autores. As Obras 03, 05 e 08, por exemplo, apresentaram limites máximo maiores que 1, ou seja, o NSPT depois da escavação, em algumas cotas, foi maior que da primeira campanha. Mas apesar disso, todas as obras apresentaram uma redução média no número de golpes na Zona 1. No caso da Obra 02, os resultados encontrados não são confiáveis, seriam necessárias mais sondagens no local para analisar melhor o solo, diante disso sua análise foi descartada. Na Figura 4.28 nota-se que as Obras 05 e 08 apresentaram, na Zona 2, um aumento no NSPT na segunda campanha de sondagens, ou seja, a escavação não influenciou na medida do índice. Em contrapartida, as outras obras apresentaram redução no número de golpes. Na Obra 02 como o ensaio foi interrompido aos -8,0 m não foi possível proceder a análise.

64 Redução (D/A) Redução (D/A) Influência do processo de escavação de subsolos na medida do NSPT dos solos de Goiânia-GO 63 Figura Resultados obtidos na Zona 2 (2H). 2 1,8 1,9 1,6 1,4 1,2 +12,2 1,34 +4,50 1,18 1 0,8 0,6 0,4 0,74-8,50 0,58 0,57 1,05 0,95-8,60-8,70 0,53 0,54-21,40 0,39 1 0,92 0,88-12,50-7,10 0,46 0,44 0,2 0 Obra 01 Obra 02 Obra 03 A Obra 03 B Obra 04 Obra 05 Obra 06 Obra 07 Obra 08 Fonte: Os autores. Na Zona 03, conforme mostra a Figura 4.29, a escavação já não influencia tanto, porém mesmo assim as duas obras que realizaram o ensaio até essa profundidade ainda apresentaram redução significativa no NSPT. Entretanto a profundidade tem muita interferência na medida do NSPT, então não se pode atribuir essa redução somente a escavação. Figura Apresentação dos resultados alcançados na Zona 3 (> 2H). 0,9 0,8 0,7 0,6 0,74-16,40 0,79-18,50 0,5 0,4 0,45 0,51 0,3 0,2 0,1 0 Obra 01 Obra 02 Obra 03 A Obra 03 B Obra 04 Obra 05 Obra 06 Obra 07 Obra 08 Fonte: Os autores.

65 64 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS Com base no que foi apresentado, o ensaio SPT sofre com vários fatores que vão interferir na medida do NSPT, porque o índice é afetado diretamente pela energia que chega ao amostrador. Com isso fatores relacionados aos equipamentos utilizados e ao procedimento do ensaio vão implicar em distintas energias transferidas e apresentar resultados variáveis. Por sua vez, as condições do solo também influenciam no resultado, bem como sua heterogeneidade. Para uma mesma obra encontramos vários laudos com NSPT oscilando e esses fatores dificultaram a quem atribuir o fato. Em várias obras estudadas, também foi observado que empresas distintas realizaram os ensaios nas duas campanhas o que pode atribuir à variabilidade dos resultados em alguns casos. Também se deve destacar que poucas obras, na segunda campanha, locaram os furos de sondagens próximos aos da primeira. A proximidade é interessante porque a análise entre furos próximos é mais concisa. Outra consideração importante a se fazer é que poucas obras seguem a quantidade de furos de sondagens estabelecida pela NBR 8036 (ABNT, 1983) e a distribuição correta deles no terreno. Algumas análises ficaram comprometidas pelo número reduzido de furos. No entanto, fica claro que, na segunda campanha de sondagens, o processo de escavação de subsolos influencia na medida do NSPT e que cortes maiores tendem a influenciar mais. Porém, não é possível estabelecer um índice de redução que possa ser aplicado a todos os solos típicos da região. O caráter heterogêneo do solo e os fatores que intervém no ensaio implica que a análise deve ser feita individualmente por obra. Diante disso, recomenda-se para obras que vão realizar escavações de subsolos a utilizar os laudos de sondagens da primeira campanha apenas para o anteprojeto. No projeto básico utilizar os laudos da segunda campanha e considerar o efeito da escavação ao elaborar os projetos de fundação. Por fim, sugere-se que o banco de dados de laudos de sondagem seja alimentado para maior validade dos resultados.

66 65 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABNT- ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8036: Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios/ Procedimento. Rio de Janeiro, 1983, 3p. ABNT NBR 6484: Solo Sondagens de simples reconhecimentos com SPT / Método de ensaio. Rio de Janeiro, 2001, 17p. AGUIAR, J. A. C. Caracterização do Solo da Cidade de Santarém PA com Base no SPT. Bélem, Universidade Federal do Pará, Dissertação (Mestrado) - Mestrado Profissional e Processos Construtivos e Saneamento Urbano, 107p. AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM D : Penetration test and split-barrel sampling of soils, Philadelphia AOKI, N.; VELLOSO, D.A. An Approximated Method to estimate the Bearing Capacity of Piles, In: Proceedings of the V Pan-American Conference on Soil and Foundation Engineering, Vol. 5, Buenos Aires, AOKI, N.; CINTRA, J.C.A. The application of energy conservation Hamilton s principal to the determination of energy efficiency in SPT tests. In: VIINTERNATIONAL CONFERENCE ON THE APPLICATION OF THE STRESS-WAVETHEORY TO PILES, São Paulo, 2000a, Anais p BELINCANTA, A. Energia dinâmica no SPT Resultados de uma investigação teóricoexperimental. São Paulo, Dissertação (Mestrado) Escola Politécnica, Universidade de São Paulo. BELINCANTA, A.; CINTRA, J.C.A. Fatores Intervenientes em Variantes do Método ABNT para a execução do SPT: Solos e Rochas, São Paulo,Ago. 1998, n.21, p BELINCANTA, A. Avaliação de fatores intervenientes no índice de resistência à penetração do SPT. São Carlos, (Doctoral Thesis in) - Escola de Engenharia de São Carlos. BRASIL. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística IBGE. Informações sobre geografia física. Disponível em: < Acesso em 22 abr CARVALHO, I. S. Proposta para Certificação das Empresas de Sondagem à Percussão Tipo SPT. Cuiabá - MT, Dissertação (Mestrado em Programa Engenharia de Edificações e Ambiental), Faculdade de Arquitetura, Engenharia e Tecnologia - Universidade Federal de Mato Grosso, 94p. CAVALCANTE, E. H.; DANZIGER, F. A. B.; DANZIGER, B. R..O SPT e alguns desvios da norma praticados no Brasil. Sergipe (UFS), 2000.

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70 69 ANEXO A LAUDOS DE SONDAGEM SPT A legenda dos laudos segue o padrão a seguir: SPT OBRA_FASE (Antes ou Depois da escavação) _NÚMERO DO FURO Figura A.1 - SPT 01_A_SP01 Fonte: Adaptado da empresa C

71 70 Figura A.2 - SPT 01_A_SP01 C Fonte:Adaptado da empresa C

72 71 Laudo-3 - SPT 01_A_SP02 Fonte:Adaptado da empresa C

73 72 Figura A.4 - SPT 01_A_SP02 Fonte:Adaptado da empresa C