Investigações Geotécnicas e de Campo: Métodos e Importância

CAPÍTULO 2 INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS E DE CAMPO 21 INTRODUÇÃO O conhecimento das condições de subsolo em um determinado local é uma condição fundamental para a elaboração de projetos de fundações e de obras de contenção seguros e econômicos No Brasil estimase que o custo envolvido na realização das sondagens de reconhecimento varie normalmente de 02 a 05 do custo total da obra Schaid 2000 Nesta apostila serão descritos apenas alguns dos métodos para investigação geotécnica mais empregados destacandose os métodos de sondagem de simples reconhecimento poços escavações a trado ou por circulação dágua e as sondagens rotativas e os ensaios de campo SPT Cone e o ensaio de Palheta necessários para a previsão das propriedades geotécnicas dos maciços de solo As informações obtidas por meio dos métodos de investigação geotécnica são fundamentais para a elaboração de projetos geotécnicos seguros e econômicos sendo a escolha do tipo de investigação função de vários fatores como por exemplo a natureza dos carregamentos atuantes as características do subsolo e as propriedades a serem medidas A importância das investigações geotécnicas podese refletir nos fatores de segurança intrínsecos das obras de engenharia A adoção de fatores de segurança é uma prática corrente objetivando compatibilizar os métodos de dimensionamento com as incertezas decorrentes das hipóteses simplificadoras adotadas nos cálculos estimativas das cargas de projeto e previsões a respeito das propriedades geomecânicas dos solos Os resultados apresentados na Tabela 21 mostram os efeitos econômicos em obras em função dos níveis de investigação adotados Tabela 21 Influência da qualidade da investigação nos fatores de segurança Wright 1977 apud Schaid 2000 Tipo de estrutura Investigação precária Investigação normal Investigação precisa Monumental 35 23 17 Permanente 28 19 15 Temporária 23 17 14 Esta filosofia da diminuição dos fatores de segurança com o aumento das investigações geotécnicas está também prevista na norma brasileira de fundações a NBR 612296 que recomenda que os fatores de segurança a serem aplicados nos parâmetros geotécnicos empregados no dimensionamento de fundações e obras de contenção devem ser função do nível de investigação adotado conforme apresentado na Tabela 22 Tabela 22 Fatores de segurança propostos pela NBR 6122 Parâmetro In situ1 Laboratório Correlação2 Tangente do ângulo de atrito 12 13 14 Coesão estabilidade e empuxo de terra 13 14 15 Coesão capacidade de carga de fundações 14 15 16 22 PROGRAMAÇÃO DAS SONDAGENS A programação de sondagens deve satisfazer às exigências mínimas que garantam o conhecimento das condições do subsolo O número de sondagens e sua localização em planta dependem do tipo da estrutura e das características específicas do subsolo sendo normalizadas pela NBR 8036 1 CPT Palheta e Pressiômetro 2 SPT e Dilatômetro 13 Segundo a NBR 8036 deve ser realizada no mínimo uma sondagem para cada 200 m² de área da projeção do edifício em planta até 1200 m² Para áreas entre 1200 m² e 2400 m² deve ser feita uma sondagem para cada 400 m² que excederem 1200 m² Acima de 2400 m² deve ser estabelecido um critério para o estabelecimento do número de sondagens em funções das características próprias da obra Além disto a norma recomenda que sob quaisquer circunstâncias devam ser realizadas no mínimo duas sondagens para área inferior a 200 m² e três para área entre 200 m² e 400 m² Os furos devem ser realizados de forma a cobrir toda a área da construção que esteja sob carregamento devendo ser conduzidos de acordo com as condições geológicas locais até as profundidades de assentamento das fundações ou de influência dos bulbos de tensões produzidos pelas mesmas 23 POÇOS OU TRINCHEIRAS PARA RETIRADA DE AMOSTRAS Os poços são perfurações feitas com pás e picaretas em solos coesivos acima do nível dágua permitindo o exame visual das paredes da escavação com obtenção de amostras deformadas e indeformadas A NBR 960486 especifica os procedimentos para a execução de poços e trincheiras de inspeção em solos para a retirada das amostras deformadas e indeformadas A Figura 21 mostra esquematicamente a escavação de um poço para a retirada de uma amostra indeformada O procedimento consiste em realizar a escavação com seção transversal de no mínimo 10 m de lado seção quadrada ou 12 m seção circular até a profundidade que se deseja obter a amostra evitandose o pisoteamento do solo quando se estiver a 01 m da profundidade desejada A partir desta profundidade deve ser realizada a talhagem lateral do bloco na dimensão prevista em geral um cubo de 20 a 30 cm de lado Depois de obtido o bloco aplicase no mesmo uma camada de parafina para evitar a perda de umidade por evaporação caso a amostra deva ser ensaiada em laboratório Em seguida procedese o condicionamento da amostra parafinada dentro de uma caixa de madeira cujas dimensões devem ser maiores que a dimensão do bloco sendo este espaço preenchido geralmente com serragem de madeira A principal limitação deste método de reconhecimento é a limitação da profundidade escavada em função das características dos materiais e da posição do lençol freático 10 12 m BLOCO RETIRADO INDEFORMADO Figura 21 Poço ou trincheira para retirada de amostras de solo 14 24 SONDAGENS DE SIMPLES RECONHECIMENTO ESCAVAÇÕES A TRADO Estes tipos de escavações são efetuadas com trados tipo cavadeira ou helicoidal Figura 22 ou com equipamentos mecânicos em solos coesivos acima do nível dágua para reconhecimento rápido e econômico das condições geológicas superficiais O método é empregado principalmente no levantamento de jazidas com obtenção de amostras indeformadas para ensaios geotécnicos À exceção das areias limpas quando secas a maior parte dos solos acima do lençol freático permite aprofundar os furos de sondagem até 40 ou 60 metros sem a necessidade de qualquer revestimento para sustentar as paredes do furo e evitar o seu desmoronamento Para maiores profundidades ou para perfurações abaixo do lençol freático tornase necessário a utilização de técnicas mais eficientes para evitar o desmoronamento do furo Isto pode ser feito por técnicas de perfuração com circulação dágua Figura 22 Tipos de trado 25 SONDAGENS DE SIMPLES RECONHECIMENTO ESCAVAÇÃO POR CIRCULAÇÃO DÁGUA As sondagens de simples reconhecimento por meio de escavações por circulação dágua são empregadas normalmente em situações onde as escavações por trado manual não são possíveis como por exemplo solos arenosos perfurações a elevadas profundidades presença do lençol dágua etc Geralmente são associadas ao ensaio de penetração padrão SPT descrito adiante 251 DESCRIÇÃO DO EQUIPAMENTO O equipamento utilizado nas sondagens de simples reconhecimento por meio de escavações por circulação dágua é constituído basicamente por Tripé com sarrilho roldana e cabo Figura 23 Tubos de revestimento com diâmetro interno de 2 ½ 3 4 ou 6 Hastes de aço roscável com diâmetros interno e externo de 25 mm e 337 mm respectivamente apresentado 323 kgm Conjunto motorbomba para circulação de água na perfuração 15 Trépano constituído por peça de aço biselada para o avanço por lavagem Figura 24 Trados para perfuração inicial Figura 23 Equipamento para realização das sondagens de simples reconhecimento por meio da execução de escavação por circulação de água 16 Figura 24 Trépano para perfuração 252 REALIZAÇÃO DO ENSAIO Para a execução das sondagens com escavação por circulação dágua são realizados os seguintes procedimentos a Limpeza do terreno abertura de sulcos para desvio de águas da chuva e construção de plataforma se necessária b Marcação dos furos piqueteamento c A sondagem inicia com o trado concha até onde possível passando a utilizar trado helicoidal até o nível freático ou até atingir o impenetrável ao trado avanço do trado helicoidal inferior a 5 centímetros em 10 minutos de perfuração d A sondagem passa então a utilizar o avanço por percussão com circulação dágua lavagem onde é utilizado o trépano como ferramenta de escavação sendo necessário obrigatoriamente a utilização de revestimento e O sistema de circulação de água deve ser mantido a 30 cm do fundo do furo devendo se realizar movimentos de rotação ao hasteamento durante a ação do trépano f Detritos pesados não carreados com a circulação de água devem ser retirados com bombabalde baldinho g Durante a operação de perfuração devem ser anotadas as profundidades das transições de camadas detectadas por exame tátilvisual e da mudança de coloração dos materiais trazidos à boca do furo pelo trado helicoidal ou pela água de lavagem g Deve ser registrado o nível freático e a presença de artesianismo surgente ou não surgente h Os níveis dágua estático e dinâmico devem ser registrados diariamente durante a execução da sondagem e no dia seguinte ao término i A sondagem deve encerrar nos seguintes casos Quando atingir a profundidade especificada na programação dos serviços Quando ocorrer a condição de impenetrabilidade Quando prevista a continuidade da sondagem por rotativa j Fechamento do furo 26 ENSAIO DE PENETRAÇÃO PADRÃO ENSAIO SPT O SPT Standard Penetration Test é reconhecidamente a mais popular rotineira e econômica ferramenta de investigação geotécnica em praticamente todo o mundo sendo empregado tanto para a definição da estratigrafia como em métodos rotineiros de projetos de fundações diretas e profundas especialmente no Brasil 17 As vantagens deste ensaio com relação aos demais são simplicidade do equipamento baixo custo e a obtenção de um valor numérico que pode ser relacionado com metodologias empíricas de projeto 261 DESCRIÇÃO DO EQUIPAMENTO O ensaio SPT é realizado normalmente simultaneamente com as sondagens de simples reconhecimento em que a escavação é realizada por circulação dágua Sendo assim além dos equipamentos descritos anteriormente são ainda necessários os seguintes componentes Martelo cilíndrico ou prismático com ou sem coxim de madeira para cravação das hastes e tubos de revestimento pesando 65 kg Figura 25 Amostradorpadrão bipartido dotado de dois orifícios laterais para saída de água e ar com diâmetros interno e externo de 349 mm e 508 mm respectivamente Figura 26 também conhecido como amostrador do tipo Raymond Figura 25 Martelo com guia e coxim de madeira 18 Figura 26 Amostradorpadrão Raymond 262 REALIZAÇÃO DO ENSAIO A normalização do ensaio SPT foi feita em 1958 pela ASTM American Society for Testing and Materials sendo comum em todo o mundo o emprego de procedimentos não padronizados e equipamentos diferentes do padrão internacional No Brasil este ensaio possui normalização própria a NBR 64841980 O procedimento de ensaio consiste na cravação do amostradorpadrão no fundo da escavação revestida ou não realizada por meio de quedas sucessivas do martelo de 65 kg caindo de uma altura de 75 cm conforme mostrado na Figura 27 O valor do NSPT índice de resistência à penetração é o número de golpes necessário para fazer o amostrador penetrar 30 cm após uma cravação inicial de 15 cm A cravação do amostrador é interrompida e o ensaio de penetração suspenso quando se obtiver penetração inferior a 5 cm após 10 golpes consecutivos ou quando o número de golpes ultrapassar 50 num mesmo ensaio caracterizandose assim a impenetrabilidade no ensaio SPT 19 Figura 27 Tripé empregado na execução do ensaio SPT Durante a realização do ensaio de penetração também devem ser coletadas amostras de solo conforme recomendado pela NBR 6484 Segundo esta norma as amostras dos solos devem ser coletadas pelo amostradorpadrão a cada metro de perfuração a partir do primeiro metro de profundidade ou quando houver mudança de material procedendose também à medida da resistência à penetração As principais variações existentes no ensaio SPT ao redor do mundo estão relacionadas com os seguintes fatores Técnicas de escavação o Perfuração revestida ou não o Uso de bentonita o Revestimento cravado além do limite da cravação o Ensaio executado dentro da região revestida etc Características do equipamento o Peso do martelo o Utilização ou não de cepo de madeira o Peso e rigidez das hastes o Perda de energia nos acoplamentos das hastes o Integridade da sapata cortante etc Condições do subsolo o Índice de vazios cuja redução aumenta a resistência à penetração o Tamanho médio das partículas o Coeficientes de uniformidade dos solos solos uniformes apresentam menor resistência à penetração o Poropressões solos finos densos dilatam aumentando a resistência à penetração enquanto solos fofos podem se liquefazer durante o ensaio o Cimentação das partículas que aumenta a resistência à penetração o Etc 20 263 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS PERFIL GEOTÉCNICO Os elementos obtidos nas sondagens são apresentados em desenho denominado de perfil geotécnico o qual é elaborado para cada furo de sondagem executado Figura 28 ou em seções do subsolo conforme for o caso devendo conter Nome da empresa executora do interessado e o visto do engenheiro ou geólogo responsável Diâmetro do tubo de revestimento e do amostrador Número do furo de sondagem Cota da boca do furo Posição das amostras coletadas As profundidades em relação à boca do furo da transição entre camadas e do fim da perfuração Os índices de resistência à penetração calculados como a soma de golpes aplicados durante os últimos 30 cm de cravação do amostrador Indicação dos solos amostrados Posição do nível dágua encontrado e a data de observação Descrição gráfica dos solos que compões as diferentes camadas do subsolo conforme recomendação da NBR 65021995 Data de início e fim da sondagem Indicação dos processos de perfuração empregados TH trado helicoidal CA circulação dágua e dos respectivos trechos bem como as posições sucessivas do tubo de revestimento As sondagens devem ser representadas na escala de 1100 a não ser para sondagens muito profundas quando se pode utilizar escala menor O perfil geotécnico obtido na sondagem é parte integrante do relatório de sondagem acompanhado também pela locação dos furos de sondagem na área investigada 21 Figura 28 Exemplo de perfil individual de sondagem 264 ALGUMAS APLICAÇÕES DO ENSAIO SPT O ensaio SPT tem sido usado para muitas aplicações desde a amostragem para identificação dos diferentes horizontes de solo previsão da tensão admissível de fundações diretas em solos granulares até correlações com outras propriedades geotécnicas A primeira aplicação atribuída ao SPT consiste na simples determinação do perfil do subsolo como já exemplificado anteriormente por meio da comparação das amostras obtidas no amostrador padrão com as medidas de resistência à penetração O sistema de classificação apresentado na Tabela 23 amplamente utilizado no Brasil e recomendado pela NBR 72501982 é baseado em medidas de resistência à penetração Tabela 23 Classificação de solos NBR 72501982 Solo Índice de resistência à penetração Designação Areia e silte arenoso 4 58 918 1940 40 Fofa Pouco compacta Medianamente compacta Compacta Muito Compacta Argila e silte argiloso 2 35 610 1119 19 Muito mole Mole Média Rija Dura O SPT pode também ser utilizado na prática da engenharia para obtenção de parâmetros a serem adotados na análise de problemas geotécnicos fundações obras de contenção barragens etc Várias são as correlações existentes mas lembrandose sempre das limitações da sua utilização Densidade relativa de solos granulares Gibbs e Holtz 1957 apud Schnaid 2000 2 1 16 0 23 VO SPT r N D σ Onde Dr densidade relativa σvo tensão efetiva de repouso em kPa NSPT número de golpes obtido no ensaio SPT Ângulo de atrito várias são as correlações para a previsão do ângulo de atrito dos solos a partir dos ensaios SPT dentre elas o de Mello 1971 apud Schnaid 2000 149 Drtanφ 0712 Onde φ ângulo de atrito efetivo do solo o Godoy 1983 apud Cintra et al 2003 φ 28º 04N o Teixeira 1996 apud Cintra et al 2003 23 φ 15 20 N Peso específico de solos argilosos Godoy 1972 apud Cintra et al 2003 Tabela 24 Peso específico de solos argilosos N golpes Consistência Peso específico kNm³ 2 Muito mole 13 3 5 Mole 15 6 10 Média 17 11 19 Rija 19 20 Dura 21 Peso específico de solos arenosos Godoy 1972 apud Cintra et al 2003 Tabela 25 Peso específico de solos arenosos Peso específico kNm³ N golpes Consistência Seca Ùmida Saturada 5 Fofa 16 18 19 5 8 Pouco compacta 16 18 19 9 18 Medianamente compacta 17 19 20 19 40 Compacta 18 20 21 40 Muito Compacta 18 20 21 Coesão de argilas Alonso 1983 Tabela 26 Coesão de argilas N golpes Consistência Coesão kPa 2 Muito mole 10 2 4 Mole 10 25 4 8 Média 25 50 8 15 Rija 50 100 15 30 Muito Rija 100 200 30 Dura 200 Módulo de elasticidade dos solos Stroud 1989 apud Schnaid 2000 N60 E 1 a 2 MPa Onde E módulo de elasticidade para solos normalmente adensados N60 número de golpes com correção da energia de cravação considerandose que seja transmitida ao amostrador 60 da energia teórica produzida pelo impacto do martelo Resistência nãodrenada de argilas préadensadas Stroud 1989 apud Schnaid 2000 N Su 4 a 6 MPa 24 Onde Su resistência não drenada das argilas préadensadas embora este autor não recomenda a utilização de correlações para solos moles Coeficiente de variação volumétrica de solos préadensados Stroud e Butler 1975 apud Schnaid 2000 mv 450N60 m²MN Onde mv coeficiente de variação volumétrica Módulo de elasticidade nãodrenado de solos préadensados Stroud e Butler 1975 apud Schnaid 2000 N Eu 1 MPa Onde Eu módulo de elasticidade nãodrenado Resistência à compressão de rochas brandas σc 10 N60 kPa Onde σc resistência à compressão para rochas brandas Várias são as correlações empregadas na previsão das tensões e recalques admissíveis em fundações diretas cálculo de capacidade de carga em fundações profundas etc Estas correlações serão apresentadas posteriormente nos tópicos específicos Vale salientar que o uso de qualquer correlação para a estimativa de parâmetros geotécnicos deve ser condicionada a situações semelhantes às que as mesmas foram obtidas 27 SONDAGEM ROTATIVA Consiste no uso de um conjunto motomecanizado projetado para a obtenção de amostras contínuas de materiais rochosos através de ação perfurante dada por forças de penetração e rotação São normalmente empregadas quando a sondagem de simples reconhecimento atinge estrato rochoso matacões ou solos impenetráveis à percussão Os principais objetivos de uma sondagem rotativa é a obtenção de amostras conhecidas como testemunhos de sondagem e a abertura de furos para a realização de ensaios de outros ensaios perda dágua etc Tabela 27 Diâmetro das perfurações rotativas nomenclatura Nomenclatura Diâmetro Padrão Métrico Padrão DCDMA Furo mm Testemunho mm EX 3771 2146 AX 4800 3010 BX 5994 4204 NX 7564 5473 86 mm 8602 7200 HX 9923 7620 25 271 DESCRIÇÃO DO EQUIPAMENTO O equipamento utilizado para a realização das rodagens rotativas mostrado na Figura 29 é composto por a Sonda rotativa de acionamento manual mecânico ou hidráulico Motor diesel gasolina ou elétrico Guincho Cabeçote de perfuração b Hastes tubos de 15 a 60 metros de comprimento ligados por niples usados para transmitir movimentos de rotação e perfuração à ferramenta de corte e conduzir água para a refrigeração e limpeza do furo c Barriletes tubos destinados a receber o testemunho podendo ser dos seguintes tipos Simples o testemunho é sujeito à ação erosiva do fluído de circulação empregado em rochas brandas de excelente qualidade Duplorígido constituídos por dois tubos com mesmo sentido de rotação entre os quais circula o fluído empregado em rochas de boa qualidade Duplolivre o tubo interno é estacionário sendo empregado quando se pretende recuperar o material de enchimento das descontinuidades das rochas Tubo interno removível o tubo interno é retirado de dentro da coluna de perfuração permitindo alta recuperação do material perfurado d Coroas elementos de corte constituídos por Matriz elemento de fixação dos diamantes Corpo ligação da coroa com os elementos superiores Saídas dágua espaço para saída da água de refrigeração Diamantes industriais cravados ou impregnados e Revestimentos para estabilização dos furos quando necessário f Sistema de circulação de água formado por conjunto motorbomba tanque e mangueiras destinado à refrigeração da coroa expulsão dos detritos e adicional estabilização das paredes por pressão hidrostática g Caixas de testemunhos 26 Figura 29 Equipamentos para sondagem rotativa 272 REALIZAÇÃO DA SONDAGEM E APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS Depois de instalado o equipamento no local a ser realizado o furo iniciase a manobra que consiste em ciclos sucessivos de corte e retirada dos testemunhos O comprimento da manobra é função do comprimento do barrilete e da qualidade do material prospectado Ao final de cada manobra o barrilete é retirado do furo e os testemunhos obtidos são cuidadosamente removidos e dispostos na caixa de testemunho A obtenção dos testemunhos permite a classificação do tipo de material prospectado e a determinação de um índice de qualidade denominado como RQD Rock Quality Designation calculado como barrilete cm l l RQD 10 100 Onde l10cm comprimento dos fragmentos recuperados com comprimento maior que 10 cm lbarrilete comprimento total do barrilete empregado 27 O RQD apresentado em muitos perfis de sondagem como recuperação permite a avaliação da qualidade da rocha conforme apresentado na Tabela 28 As sondagens rotativas podem também ser realizadas como continuação das sondagens a percussão quando nestas for atingido o impenetrável sendo neste caso apresentado no perfil geotécnico do furo além do número de golpes a percussão o RQD ou recuperação e a descrição da rocha Neste caso a sondagem é dita mista e o perfil geotécnico é apresentado conforme mostrado na Figura 210 Tabela 28 Classificação da qualidade das rochas RQD Qualidade do maciço rochoso 0 25 Muito fraco 25 50 Fraco 50 75 Regular 75 90 Bom 90 100 Excelente 28 Figura 210 Furo de sondagem mista 29 28 ENSAIO DE CONE CPT E PIEZOCONE CPTU Os ensaios de cone e piezocone cone com medição de poropressões vêm se caracterizando internacionalmente como uma das mais poderosas ferramentas de prospecção geotécnica Os resultados obtidos no ensaio podem ser utilizados para a determinação da estratigrafia do subsolo das propriedades geomecânicas dos seus materiais constituintes e para a previsão da capacidade de carga das fundações As primeiras referências à utilização do ensaio de cone remontam à década de 1930 na Holanda sendo no Brasil utilizado desde a década de 1950 Dentre as principais vantagens do ensaio podese citar Registro contínuo da resistência à penetração Descrição detalhada da estratigrafia do subsolo Obtenção de parâmetros de projeto Eliminação de qualquer influência do operador nas medidas realizadas no ensaio De uma forma geral os equipamentos para a realização do ensaio de cone podem ser divididos em três categorias em função da metodologia empregada e dos esforços medidos sendo eles Cone mecânico a medida dos esforços de cravação é feita na superfície do terreno Cone elétrico a medida dos esforços de cravação é feita diretamente na ponteira por meio do emprego de células de carga elétricas Piezocone além das medidas realizadas no ensaio de cone permite a monitoração contínua das poropressões u durante o processo de cravação 281 DESCRIÇÃO DO EQUIPAMENTO Os equipamentos necessários para a realização do ensaio de cone ou piezocone são Dispositivo de cravação que pode ser manual Figura 211 ou mecânico Figura 212 Elementos de sondagem tubos hastes e o cone Cone dispositivo composto de duas partes uma ponta cônica com ângulo de vértice de 60º ligada a uma luva com seção transversal de 10 cm² apresentando o seu material constituinte uma rugosidade máxima de 0001 mm Figura 213 Dispositivos para medição dos esforços manômetros piezômetros CPTU anéis dinamométricos células de carga etc 30 Figura 211 Equipamento para cravação manual no ensaio de cone Figura 212 Equipamento de cravação mecânico para o ensaio de cone Figura 213 Cone 282 REALIZAÇÃO DO ENSAIO E APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS O ensaio de cone é atualmente normalizado por várias instituições como por exemplo pela ASTM 1979 pela ISSMFE 1977 1989 e também pela ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas no Método Brasileiro MB34061991 31 O princípio do ensaio é bastante simples consistindo na cravação no terreno da ponteira cônica 60º de ápice a uma velocidade constante de 20 mms As medidas realizadas durante a cravação da ponteira são Resistência de ponta qc Resistência lateral fs Poropressões geradas u no caso de piezocone A vantagem da utilização do piezocone consiste na possibilidade de correção da resistência total mobilizada durante o processo de cravação a partir do conhecimento das poropressões geradas Os resultados dos ensaios de cone são apresentados conforme mostrado na Figura 214 onde as medidas de qc fs e o valor de Rf são apresentados em função da profundidade O parâmetro Rf denominado de razão de atrito é calculado por meio da seguinte expressão c s f q f R Figura 214 Resultados típicos obtidos no ensaio de cone 283 APLICAÇÃO DOS RESULTADOS Várias são as aplicações dos resultados obtidos no ensaio de cone dentre eles 32 Determinação da estratigrafia do subsolo Begeman 1965 apud Schaind 2000 Tabela 29 Classificação dos solos por meio do ensaio de cone Begeman 1965 Tipo de solo Rf Areia fina a grossa 12 16 Areia siltosa 16 22 Areia siltoargilosa 22 40 Argila 40 Resistência ao cisalhamento nãodrenada de argilas Su kt vo t u N q S σ Onde σvo tensão efetiva do solo no repouso Nkt fator de capacidade de carga obtido através de simples aplicação das teorias de equilíbrio limite Determinação da tensão de préadensamento de argilas Chen e Mayne 1996 apud Schnaid 2000 0 53 2 u qt vm σ Onde σvm tensão de préadensamento Coeficiente de empuxo no repouso de argilas k0 o Mayne e Kulhawy 1982 apud Schnaid 2000 k0 1 sen φ 0 φ σ σ sen v vm Onde φ ângulo de atrito efetivo o Mayne e Kulhawy 1990 apud Schnaid 2000 1 0 0 0 10 v v tq k σ σ σvo tensão efetiva do solo no repouso σvo tensão total do solo no repouso Densidade relativa em areias Dr 98 66log10 0 v c q σ Módulo de deformabilidade para 25 da tensão desviadora máxima em areias Baldi et al 1981 apud Schnaid 2000 E25 15 qc 33 29 ENSAIO DE PALHETA VANE TEST O ensaio de palheta é tradicionalmente empregado na determinação da resistência ao cisalhamento nãodrenada Su de depósitos de argilas moles assumindo a hipótese de ruptura cilíndrica do solo durante a realização do ensaio Foi desenvolvido na Suécia em 1919 por John Olsson sendo introduzido no Brasil em 1949 pelo Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo IPT e Geotécnica SA do Rio de Janeiro Em 1989 o ensaio foi normalizado pela ABNT como NBR 10905 Ensaio de Palheta in situ 291 DESCRIÇÃO DO EQUIPAMENTO O ensaio utiliza uma palheta de seção cruciforme que cravada em argilas saturadas de consistência mole a rija é submetida ao torque necessário para cisalhar o solo por rotação em condições nãodrenadas Desta forma podese observar que é necessário o conhecimento prévio do solo onde será realizado o ensaio não só para avaliar a sua aplicabilidade como par posterior interpretação dos resultados obtidos Detalhes do equipamento são ilustrados na Figura 215 e as principais características e procedimentos de ensaios são descritos a seguir a A palheta é constituída de 4 aletas Figura 216 fabricadas em aço de alta resistência com diâmetro de 65 mm e altura de 130 mm admitindose palhetas menores quando o ensaio for realizado em argilas rijas b A haste a ser empregada deve ser capaz de suportar os torques aplicados tendo também como objetivo levar a palheta até o local de ensaio na profundidade desejada É normalmente protegida por tubo que é mantido estacionário durante a realização do ensaio devendo ser preenchido com graxa o espaço anelar entre a haste e o tubo de proteção para se evitar ingresso de solo e reduzir eventuais atritos mecânicos c Equipamento de aplicação e medição do torque projetado para imprimir uma rotação ao conjunto hastepalheta de 6 06 ºmin constituído por um mecanismo de coroa e pinhão acionado por manivela conforme ilustrado na Figura 217 Os problemas associados a atritos internos no equipamento podem ser eliminados com o uso de uma palheta instrumentada eletricamente com uma célula de torque próxima à palheta 34 Figura 215 Equipamento para realização do ensaio de palheta Figura 216 Palhetas empregadas no ensaio 35 a Manual b Automático Figura 217 Aplicação e medição do torque 292 REALIZAÇÃO DO ENSAIO E APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS O ensaio de palheta pode ser realizado de duas formas diferentes a Ensaios tipo A sem perfuração prévia apresentam resultados de melhor qualidade sendo utilizados em solos de baixa consistência onde é possível sua cravação estática a partir do nível do terreno b Ensaios tipo B com perfuração prévia realizados em escavações previamente realizadas e em geral revestidas sendo mais susceptíveis de erros devido a atritos mecânicos e translação da palheta A realização do ensaio é feita com a introdução da palheta no interior do solo na profundidade de ensaio sendo então feito a aplicação e medição do torque O tempo máximo permitido entre a colocação da palheta no furo e o início de sua rotação é de 5 minutos Para determinar a resistência amolgada imediatamente após a aplicação do torque máximo são realizadas dez revoluções completas da palheta e refeito o ensaio A resistência não drenada obtida a partir do torque medido é calculada como Su 3 86 0 D TMÁX π Onde TMÁX máximo torque aplicado D diâmetro da palheta Os resultados obtidos no ensaio de palheta realizados em várias profundidades podem ser apresentados em um perfil conforme apresentado na Figura 218 36 Figura 218 Resultados do ensaio de palheta 210 EXERCÍCIOS 1 Elabore uma tabela que indique o número de sondagens a serem realizadas em uma determinada construção em função da área de projeção horizontal desta construção para valores da área entre 100 m² e 2600 m² 2 Considere os furos SM01 e SM02 apresentados no Anexo 1 Esboce o perfil geotécnico da região entre estes dois furos e estime a coesão ângulo de atrito e o peso específico das camadas existentes 3 Para uma determinada obra foram realizados dois grupos de furos de sondagem apresentados no Anexo 1 Primeiro grupo furos SM01 a SM07 Segundo grupo furos SM08 a SM 13 4 Escolha um dos grupos e esboce em papel milimetrado o perfil geotécnico do terreno indicando as suas camadas e estime os seus valores de coesão ângulo de atrito e peso específico 37