Sondagem. Introdução. Solos

Transcrição

1 Sondagem Introdução O reconhecimento do solo sobre o qual uma obra estará apoiada é de suma importância para a escolha e o correto dimensionamento das fundações. Sendo assim é necessária a investigação do subsolo do terreno por meio de sondagens que tem por finalidade determinar a disposição, a espessura das camadas, a resistência do solo, a existência de lençol freático, entre outros fatores que subsidiarão a escolha das fundações a serem empregadas. Ao final desta aula, você será capaz de: entender que o solo tem papel preponderante no tipo de apoio que será construído e que para conhecer os vários tipos de solo e suas resistências são necessários ensaios e o mapeamento do perfil de sondagem; avaliar um perfil de sondagem e identificar na teoria qual é a apropriada em função do tipo de solo e da carga; conhecer as normas técnicas que especificam os procedimentos de execução. Solos Segundo Yazigi (2003, p. 46), os solos são materiais constituintes essenciais da crosta terrestre provenientes da decomposição in situ das rochas pelos diversos agentes geológicos, ou pela sedimentação não consolidada dos grãos elementares constituintes das rochas, com adição eventual de partículas fibrosas de material carbonoso e matéria orgânica no estado coloidal. Os solos são identificados por meio da composição granulométrica, textura, plasticidade, consistência ou compacidade, formato dos grãos, cor, etc. Na tabela a seguir é apresentada a designação dos solos de acordo com o diâmetro das partículas e suas principais características. Figura 1 - Tipos de solo e suas características Fonte: Elaborado pelo autor com base na NBR 6502 (ABNT, 1995),

2 Solos arenosos não apresentam coesão e nem plasticidade. Quanto à textura, as areias podem ser classificadas como grossas (diâmetro máximo entre 0,60 e 2,00 mm), médias (diâmetro máximo entre 0,20 e 0,60 mm) e finas (diâmetro máximo entre 0,06 e 0,20 mm). Quanto à compacidade, podem ser fofas, pouco compactas, medianamente compactas, compactas e muito compactas. No que tange ao formato dos grãos, apresentam grãos angulosos, sub-angulosos, sub-arredondados, arredondados e esféricos. FIQUE ATENTO A compacidade se refere ao estado de concentração dos grãos de um solo não coesivo em um dado volume. Qualitativamente, é avaliada pela dificuldade de escavação ou de penetração de um instrumento de sondagem. As argilas são solos de granulação fina que apresentam coesão e plasticidade. Com relação à plasticidade, podem ser gordas (muito plásticas) ou magras (pouco plásticas). Quanto à consistência, os solos argilosos podem ser subdivididos em: muito moles, moles, médios, rijos e duros. A textura é avaliada por meio da distribuição granulométrica, sendo usual o emprego do ensaio de sedimentação. A designação dos solos é feita em função da fração granulométrica predominante, seguida dos adjetivos referentes às demais frações que influenciam em seu comportamento. EXEMPLO Um solo classificado como areia fina, argilosa, compacta, é aquele onde há predominância de areia fina seguida da presença de argila, e que não há silte, ou no qual sua presença é irrelevante. Note que a característica do solo foi expressada em termos de compacidade, pois se trata de um solo predominantemente arenoso. Outra característica importante na identificação dos solos é a cor. Segundo a NBR 6484 (ABNT, 2001), embora subjetiva, devem ser utilizadas as designações branco, cinza, preto, marrom, amarelo, vermelho, roxo, azul e verde, admitindo-se os complementos claro ou escuro, para indicar a cor do solo. Podem ser utilizadas no máximo duas designações de cores para tal finalidade. Solos que apresentam mais de duas cores são identificados como variegados. Investigação do subsolo Em qualquer obra de Engenharia Civil é imprescindível o conhecimento do subsolo sobre o qual esta será apoiada. É preciso investigar a disposição, natureza e espessura das camadas do subsolo, a resistência, o nível de água, da rocha-sã, entre outras características. Segundo Caputo (1996), os principais métodos de exploração do subsolo podem ser assim agrupados: com retirada de amostras: poços de exploração e sondagens; - 2 -

3 ensaios in loco: auscultação, ensaio de bombeamento, ensaio da palheta (Vane test), medida da pressão neutra, prova de carga, medida de recalque e ensaios geofísicos. SAIBA MAIS Quer aprender mais sobre métodos de investigação do subsolo? Consulte o capítulo 14 do livro Mecânica dos solos e suas aplicações, de Homero Pinto Caputo, Editora LTC, Uma descrição detalhada dos métodos de exploração do subsolo foge ao escopo deste trabalho. Assim, será dada ênfase ao ensaio de sondagem à percussão, que é o mais empregado na prospecção de solos para obras de Engenharia. Sondagem à percussão A sondagem de reconhecimento ou à percussão é iniciada por um furo feito por trado cavadeira, até que o solo comece a desmoronar, quando, então é empregado o trado helicoidal ou espiral. Uma representação dos trados é apresentada na figura abaixo. Segundo Caputo (1996), a sondagem por trado é útil quando se deseja conhecer o solo a pequena profundidade, como no caso de obras de pavimentação

4 Figura 2 - Representação dos trados (a) cavadeira e (b) espiral ou helicoidal Fonte: Caputo, 1996, p Quando se encontra o lençol freático, adota-se o método de percussão com circulação de água, apresentado esquematicamente na figura a seguir

5 Figura 3 - Equipamento para escavação com circulação de água Fonte: Caputo, 1996, p A sondagem à percussão consiste em introduzir um tubo no solo, mediante golpes de uma massa, com peso e altura de quedas constantes, registrando-se o número de golpes necessário para a penetração. O método possui dupla função: colher amostras e medir a resistência à penetração do solo. A sondagem à percussão é um procedimento de ensaio econômico, rápido e aplicável à maioria dos solos, exceto pedregulhos (CAPUTO, 1996). O ensaio de sondagem à percussão deve ser executado conforme o procedimento da NBR 6484 (ABNT, 2001), que é aqui resumido. Inicia-se pela abertura do furo, que pode ser executada com trado manual ou por circulação de água. A profundidade do furo deve ser de 55 cm, sendo os 45 cm restantes utilizados no ensaio de penetração, conforme apresentado esquematicamente na figura a seguir

6 Figura 4 - Representação do procedimento de abertura de furo e amostragem para sondagem à percussão Fonte: Elaborado pelo autor, A amostragem e a medição da resistência à penetração são feitas simultaneamente. A cravação é feita por um martelo de 65 kg que fica em queda livre de 75 cm. Os primeiros 15 cm de penetração não são considerados para a determinação da resistência à penetração, pois o solo pode estar alterado por conta do processo de perfuração. Somente são considerados os golpes aplicados para cravar os 30 cm finais, anotando-se separadamente à cada 15 cm. O índice de resistência à penetração (N) é obtido pelo número de golpes necessários para cravar os 30 cm finais, ou seja, soma-se os valores obtidos em cada etapa de 15 cm. Supondo que em um ensaio foram obtidos os seguintes valores: 4/15; 6/15 e 5/15, o índice N é igual a 11 (6+5 = 11). FIQUE ATENTO A nomenclatura X/15 não indica uma fração, pois o número 15 representa a profundidade de penetração do amostrador, que, via de regra, é 15 cm em cada etapa. Em alguns casos, esta pode ser maior ou menor, portanto, a indicação deve ser efetuada sempre. A NBR 6484 (ABNT, 2001) fornece uma tabela que correlaciona o índice N com a consistência e a compacidade dos solos, sendo transcrita na tabela abaixo

7 Figura 5 - Estados de compacidade e de consistência Fonte: NBR 6484, 2001, p. 17. A NBR 8036 (ABNT, 1983) estabelece que devem ser realizadas no mínimo, duas sondagens para edificações com área de projeção em planta de até 200 m² e três para áreas entre 200 e 400 m². Para áreas entre 400 m² e 1200 m², deve ser acrescida uma sondagem a cada 200 m². Para áreas entre 1200 m² e 2400 m², deve-se fazer uma sondagem para cada 400 m² que excederem de 1200 m². Para áreas de projeção em planta superiores a 2400 m², o número de sondagens deve ser fixado pelo projetista. Os furos de sondagem deverão ser distribuídos de modo a cobrir toda área do terreno. Deve-se evitar que estejam no mesmo alinhamento e a distância entre eles deve ser de 15 a 25 m. Recomenda-se ainda que os furos sejam locados próximos aos limites da área do terreno. Na figura abaixo é apresentada um esquema de como locar os pontos de sondagem em lotes urbanos. Figura 6 - Representação de locação dos pontos de sondagem em lotes urbanos Fonte: Elaborado pelo autor,

8 Com relação à profundidade da sondagem, a NBR 6484 (ABNT, 2001) recomenda que a esta seja encerrada quando: em 3 m sucessivos, se obtiver 30 golpes para penetração dos 15 cm iniciais; ou, em 4 m sucessivos, se obtiver 50 golpes para penetração dos 30 cm iniciais; ou, em 5 m sucessivos, se obtiver 50 golpes para a penetração dos 45 cm do amostrador-padrão. Admite-se a paralisação da sondagem sem a ocorrência de um dos critérios especificados na NBR 6484 (ABNT, 2001), em função do tipo de obra, das cargas a serem transmitidas às fundações e da natureza do subsolo. Capacidade resistente do solo A capacidade de carga do solo é dada pela pressão aplicada que causa a sua ruptura. Adotando um coeficiente de segurança adequado (entre 2 e 3), obtém-se a pressão admissível do solo. Segundo Yazigi (2003), quando não há dúvidas sobre as características do solo, obtidas por sondagem, pode-se considerar as pressões admissíveis apresentadas na tabela a seguir para o dimensionamento de fundações. Figura 7 - Pressões admissíveis dos solos Fonte: Elaborado pelo autor, adaptado de Yazigi, 2003, p Neste tema procurou-se fornecer uma visão geral sobre as características dos solos, sobre os métodos de investigação do subsolo e acerca do ensaio de sondagem à percussão, que é amplamente empregado para a exploração do solo para fins de obras de Engenharia. Fechamento Nesta aula, você teve a oportunidade de: compreender de que modo os solos são classificados em função de suas características; conhecer os métodos de ensaios empregados na sondagem do solo e os procedimentos normativos que devem sem empregados nas sondagens de simples reconhecimento

9 Referências ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS ABNT. NBR 6484: Solo - Sondagens de simples reconhecimento com SPT - Método de ensaio. Rio de Janeiro, NBR 6502: Rochas e solos. Rio de Janeiro, NBR 8036: Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios. Rio de Janeiro, CAPUTO, H. P. Mecânica dos solos e suas aplicações: fundamentos. Rio de Janeiro: LTC, YAZIGI, W. A técnica de edificar. São Paulo: Pini,