UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS DE SINOP FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGIAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL GEOTECNIA I

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS DE SINOP FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGIAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL GEOTECNIA I Aula 12 Exploração do Subsolo Augusto Romanini Sinop - MT 2017/1

2 AULAS Aula 00 Apresentação / Introdução Aula 01 Origem do solo e tamanho das partículas Aula 03 Granulometria do Solo Aula 05 Classificação do solo Aula 06 Compactação do Solo Aula 08 Tensões no solo II Parte III Sucesso a Todos! Sempre! Aula 11 Água no Solo: Permeabilidade e Percolação Parte I Conhecendo o solo Aula 02 Índices Físicos do Solo Aula 04 Limites de Consistência Parte II Tensões no solo Aula 07 Tensões no solo Aula 09 Exemplos: Tensões Geostáticas Aula 10 Exemplo: Tensões de Carregamentos Externos Aula 12 Exploração do subsolo OS CONTEÚDOS SÃO COMPLEMENTARES. 2

3 Em laboratório Em campo 3

4 Introdução Plano de Amostragem Amostras Deformadas Indeformadas Ensaios de Exploração de Subsolo 4

5 Introdução Problema Solucionar Investigar Tomada de Decisão Estabilidade Rupturas Deformações Fluxo E muito outros Métodos de Cálculo Ensaios Campo Laboratório Análise Critérios Experiência 5

6 Introdução Problema Solucionar Investigar Tomada de Decisão 6

7 Introdução É sempre aconselhável a execução de sondagens, no sentido de reconhecer o subsolo e escolher a fundação adequada, fazendo com isso, a redução do custo das fundações. As sondagens representam, em média, apenas 0,05 à 0,005% do custo total da obra (Milito, 2012). Investigar Tomada de Decisão 7

8 Introdução Tomada de Decisão 8

9 Introdução Tomada de Decisão Fundação Superficial? 9

10 Introdução Tomada de Decisão Fundação Profunda? 10

11 Plano de Amostragem Investigação do material abaixo da superfície terrestre ao longo de uma determinada profundidade. Esta profundidade é função do tipo de estudo realizado: 1. Jazidas para rodovias: 0,20 a 1,20 metros. ( ou mais) 2. Fundações para edifícios: 10 a 30 metros. ( ou mais) 3. Exploração de petróleo: pode ser mais de 1000 metros Quantos pontos fazer? Depende da importância ( da obra) e necessidade ( tomador de decisão) 11

12 Plano de Amostragem 12

13 Plano de Amostragem Para rodovias No eixo A cada 300 m 13

14 Plano de Amostragem Para barragens No eixo A cada m 14

15 Plano de Amostragem Para edificações ABNT NBR 8036: Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios Procedimento ( uma opção) 15

16 Plano de Amostragem Para edificações ABNT NBR 8036: Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios Procedimento ( uma opção) Para a área ser carregada I. Até 200 m² 2 furos II. 200 m² a 400 m² 3 furos III m² a 2400 m² 1 furo para cada 400 m² excedidos de 1200 m² (variável) IV. Acima de 2400 m² plano particular da construção V. Estudos de viabilidade mínimo de 3 sondagens e distância máxima de 100m 16

17 Plano de Amostragem Para edificações ABNT NBR 8036: Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios - Procedimento 17

18 Plano de Amostragem Objetivo Gerais Determinar a natureza do solo local e sua estratificação Obter amostras deformadas (almogadas) e indeformadas Determinar a profundidade e a natureza do leito rochoso, se e quando encontrado Realização de ensaios de campo SPT,Palheta,etc Observar as condições de drenagem Avaliar ou identificar situações especiais. Determinar a posição do nível de água. 18

19 Plano de Amostragem Objetivo Gerais 19

20 Plano de Amostragem Objetivo Gerais Para montar o plano de amostragem, pode-se analisar: Até a profundidade onde o solo não seja mais significativamente solicitado pelas cargas estruturais; - Estimar pelo método da aula 7. Pontos de maior concentração de carga; Não executar pontos alinhados ; Não executar apenas um furo (variação de resistência e tipo de solo em área pequenas é comum). Locar e nivelar os pontos no terreno em relação a um nível de referência fixo e bem determinado de preferência único para toda a obra e fora do local desta, como, por exemplo, a guia de um passeio. Use a experiência (de todos) Analise relatórios Conheça a carta geotécnica 20

21 Plano de Amostragem Objetivo Gerais 21

22 Plano de Amostragem Objetivo Gerais Podem haver exceções área investigada. 22

23 Plano de Amostragem Objetivo Gerais Área extensas podem apresentar variações. 23

24 Plano de Amostragem Objetivo Gerais 24

25 Plano de Amostragem Deformadas Porção representativa de solo desagregado Identificação Táctil visual, ensaios granulometria, compactação Coleta fácil e rápida: pá,enxadas Amostras Indeformadas Porção representativa do solo na sua estrutura original Determinar as características in situ Amostrador de parede fina 25

26 Plano de Amostragem Amostras Deformadas 26

27 Plano de Amostragem Amostras Deformadas 27

28 Plano de Amostragem Amostras Indeformadas 28

29 Plano de Amostragem Amostras Indeformadas 29

30 Para ensaios de laboratórios: Vantagens Condições de contorno bem definidas Condições de drenagem totalmente controladas Trajetórias de tensão bem definidas, impostas ou observadas (limitado) Deformação e velocidade de drenagem controlados. O solo e as características físicas identificadas. Desvantagens Em solos argilosos existe perturbação da amostra. Em solos granulares geralmente não é possível uma amostragem não deformada. O volume ensaiado é geralmente pequeno em relação as características da obra. 30

31 Para ensaios de campo: Vantagens Podem ser executados em muitos solos que não podem ser amostrados. Ensaio é realizado no ambiente natural. Um volume maior de solo é ensaiado em comparação com o laboratório Em alguns ensaios uma monitoração contínua do solo é possível. Desvantagens Condições de contorno geralmente mal definidas. Condições de drenagem geralmente mal definidas. Não uniformidade de tensões e deformações. Velocidades de deformação geralmente são maiores do que no laboratório e no campo. Grau de perturbação geralmente desconhecido 31

32 Poços/Trincheiras Sondagens a trado Sondagens SPT Sondagens Rotativa Outros Ensaios 32

33 Poços/Trincheiras Os poços são escavações manuais, geralmente não escoradas, que até que se encontre o nível de água ou até onde for estável. Os poços permitem um exame do solo nas paredes e no fundo da escavação, e a retirada de amostras indeformadas. 33

34 Sondagens a trado As sondagens a trado são perfurações executados com um trados manuais. A profundidade também está limitada à profundidade do nível de água, e as amostras retiradas são deformadas. A norma para o procedimento é a NBR

35 Sondagens Rotativa 35

36 Sondagens SPT As sondagens a percussão são perfurações capazes de ultrapassar o nível de água e atravessar solos relativamente compactos ou duros. O furo é revestido se se apresentar instável, caso se apresente estável, a perfuração pode prosseguir sem revestimento, eventualmente adicionando um pouco de bentonita na água. O ensaio de penetração dinâmica (SPT) é normatizado pela NBR 6484; Existe uma adaptação chamada SPT-T onde se realização um ensaio de torque. 36

37 Sondagens SPT Definição: Sondagem a percussão é um método de investigação de solo cujo avanço da perfuração por meio de trado ou de lavagem, sendo utilizada a cravação de um amostrador para a medida de índices de resistência à penetração, obtenção de amostras, determinação do nível d'água e execução de vários ensaios in situ. É possível, ainda, no final do ensaio à penetração, medir o torque para ruptura da amostra. Solo Variegado 37

38 Sondagens SPT Vantagens: Capazes de ultrapassar e posicionar o nível d'água; O furo pode ser revestido se se apresentar instável; Determina o tipo de solo em suas profundidades de ocorrência e atravessa solos mais resistentes; Mede a resistência a penetração do solo; Baixo custo e fácil execução; Pode ser realizado em locais de difícil acesso 38

39 Sondagens SPT 39

40 Sondagens SPT Lista de componentes da aparelhagem padrão - NBR 6484:

41 Sondagens SPT Instalar o equipamento Furo inicial 41

42 Sondagens SPT Instalar o amostrador Posicionar o martelo 42

43 Sondagens SPT Marcar os 45 cm 15/15/15 cm 43

44 Sondagens SPT Iniciar o golpeamento 44

45 Sondagens SPT Coletar amostra 45

46 Sondagens SPT Coletar amostra 46

47 Sondagens SPT Coletar amostra Tal procedimento é repetido até que o amostrador penetre 45 cm do solo. A soma do número de golpes necessários para a penetração do amostrador nos últimos 30 cm é o que dará o índice de resistência do solo na profundidade ensaiada. Nas operações subsequentes de perfuração, intercaladas às operações de amostragem, deve-se utilizar o trado cavadeira ou o helicoidal até se atingir o nível d água ou até que o avanço seja inferior a 5 cm após 10 minutos de operação. Nestes casos e passa-se ao método de perfuração por circulação de água (lavagem). Na perfuração por lavagem utiliza-se um trépano como ferramenta de escavação e a remoção do material é feita pela bomba d água motorizada. 47

48 Sondagens SPT 48

49 Sondagens SPT Trépano 49

50 Sondagens SPT 50

51 Sondagens SPT 51

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54 Ensaios de Laboratório 54

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58 Fonte: Assis e Benatti, 2014 Solo N-SPT Designação < 4 Fofa 5-8 Pouco compacta Areia e silte arenoso 9-18 Medianamente compacta Compacta > 40 Muito compacta < 2 Muito mole 3-5 Mole Argila e silte argiloso 6-10 Média Rija >19 Dura 58

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60 Outros Ensaios: Vane Test Envolve a medição in situ da força torcional requerida para causa a ruptura por cisalhamento de uma superfície cilíndrica por meio de uma palheta em forma de hélice. A informação obtida pode ser utilizada para se obter a resistência não drenada do solo (Su). Utilizado em solos moles. O método consiste em se introduzir em solo argiloso uma hélice com quatro lâminas rotacionando-se a mesma e registrando-se o torque e a rotação induzida. 60

61 Outros Ensaios: Vane Test 61

62 Outros Ensaios: Vane Test 62

63 Outros Ensaios: CPT e CPTU Dentre os equipamentos de ensaios in situ o ensaio penetrométrico (CPT) e o piêzocone (CPTU) são os mais versáteis. Existe ainda o Cone Sísmico (SCPT) que permite a determinação do módulo cisalhante e do coeficiente de Poisson. No ensaio um cone é cravado no terreno a uma velocidade constante e medições contínuas de resistência de ponta, atrito lateral são feitas. Se o CPTU for utilizado a pressão neutra também é medida. 63

64 Outros Ensaios: CPT e CPTU 64

65 Outros Ensaios: CPT e CPTU 65

66 Outros Ensaios: CPT e CPTU 66

67 Outros Ensaios: CPT e CPTU 67

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69 REFERÊNCIAS CAPUTO, H.P. Mecânica dos solos e suas aplicações - Volumes I, II, III. DAS, B.M. Fundamentos de engenharia geotécnica. 7ª ed. Cengage Learning, 632 p., PINTO, C.S. Curso básico de mecânica dos solos. 3ª Ed. Oficina de Textos, 356 p.,

70 AULAS Aula 00 Apresentação / Introdução Aula 01 Origem do solo e tamanho das partículas Aula 03 Granulometria do Solo Aula 05 Classificação do solo Aula 06 Compactação do Solo Aula 08 Tensões no solo II Parte III Sucesso a Todos! Sempre! Aula 11 Água no Solo: Permeabilidade e Percolação Parte I Conhecendo o solo Aula 02 Índices Físicos do Solo Aula 04 Limites de Consistência Parte II Tensões no solo Aula 07 Tensões no solo Aula 09 Exemplos: Tensões Geostáticas Aula 10 Exemplo: Tensões de Carregamentos Externos Aula 12 Exploração do subsolo 70

71 AVALIAÇÃO 03/07/

72 Obrigado pela atenção. Perguntas? 72