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Métodos de Investigação Geológica -geologia aplicada.
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YAN OLIVEIRA CABRAL
MTODOS DE INVESTIGAO GEOLGICA E GEOTCNICA
PALMAS 2013
YAN OLIVEIRA CABRAL
MTODOS DE INVESTIGAO GEOLGICA E GEOTCNICA
Trabalho apresentado como requisito parcial de nota para a componente curricular de Geologia Aplicada a Obras Civis, turma 0535, do curso de bacharelado em Engenharia Civil do Centro Universitrio Luterano de Palmas sob orientao da Prof Roberta Mara de Oliveira.
PALMAS 2013
A informao solicitada nem sempre a informao necessria. A informao necessria nem sempre pode ser obtida. A informao obtida nem sempre suficiente. A informao suficiente nem sempre economicamente vivel. (FERNANDO SCHNAID, 2000)
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 Instrumentos para o sensoriamento remoto ...................................... 8
Figura 2 - Sensoriamento Remoto - Lago UHE Lajeado .................................... 8
Figura 3 Fotografias areas do solo ................................................................ 9
Figura 4 Relao entre relevo e permeabilidade ........................................... 10
Figura 5 Sistemas de drenagem ................................................................... 10
Figura 6 Formas de eroso ........................................................................... 11
Figura 7 Vegetao em uma rea de Palmas TO ...................................... 11
Figura 8 Tonalidades de um ambiente geolgico .......................................... 12
Figura 9 Localizao dos furos no terreno .................................................... 14
Figura 10 Planta de localizao dos furos de sondagem .............................. 14
Figura 11 Grfico para estimativa da profundidade ....................................... 15
Figura 12 Tipos comuns de trado .................................................................. 16
Figura 13 Equipamentos que compes o SPT .............................................. 17
Figura 14 Execuo do SPT .......................................................................... 18
Figura 15 Amostrador .................................................................................... 19
Figura 16 Amostras de solo ........................................................................... 20
Figura 17 Modelo de laudo de sondagem 1 .................................................. 21
Figura 18 Modelo de laudo de sondagem 2 .................................................. 22
Figura 19 Modelo de laudo de sondagem 3 .................................................. 23
Figura 20 Componentes do equipamento de sondagem rotativa .................. 25
Figura 21 Execuo de sondagem rotativa ................................................... 26
Figura 22 Representao esquemtica da sonda de piezocone ................... 28
Figura 23 Obra do Metr do Rio de Janeiro .................................................. 32
Figura 24 Auditrio Ibirapuera ....................................................................... 33
Figura 25 Assembleia Legislativa de So Paulo ........................................... 33
Figura 26 Trecho de rodovia em Juiz de Fora ............................................... 34
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 Nmero mnimo de furos para sondagem ...................................... 13
Tabela 2 Relao entre compacidade das areias e o nmero de golpes ...... 23
Tabela 3 Relao entre consistncia das argilas e o nmero de golpes ....... 24
Tabela 4 Custos de sondagem. ..................................................................... 30
Tabela 5 Composio unitria dos servios de sondagem ........................... 31
Tabela 6 Custo de Servios de Sondagem ................................................... 32
SUMRIO
INTRODUO ................................................................................................... 6
1 MTODOS DE INVESTIGAO GEOLGICA ................................. 7
1.1 MTODOS INDIRETOS .................................................................... 7
1.1.1 Sensoriamento Remoto ..................................................................... 7
1.1.2 Aerofotogeologia ............................................................................... 8
1.1.3 Elementos analisados ....................................................................... 9
1.1.3.1 Formas de relevo ............................................................................... 9
1.1.3.2 Sistemas de drenagem .................................................................... 10
1.1.3.3 Formas de eroso ........................................................................... 11
1.1.3.4 Vegetao ....................................................................................... 11
1.1.3.5 Tonalidades ..................................................................................... 12
1.2 MTODOS DIRETOS ..................................................................... 12
1.2.1 Sondagem ....................................................................................... 13
1.2.2 Locao dos furos de sondagem ..................................................... 14
1.2.3 Mtodos de Investigao Manuais .................................................. 16
1.2.3.1 Poos e trincheiras de Inspeo ...................................................... 16
1.2.3.2 Sondagem a Trado .......................................................................... 16
1.2.4 Sondagem a percusso SPT ........................................................ 17
1.2.4.1 Encerramento da Sondagem ........................................................... 19
1.2.4.2 Amostragem .................................................................................... 19
1.2.4.3 Resultados....................................................................................... 20
1.2.5 Sondagens rotativas ........................................................................ 24
1.2.6 Sondagens mistas ........................................................................... 26
1.2.7 Ensaios de Piezocone ..................................................................... 27
1.3 MTODOS GEOFSICOS ............................................................... 28
1.3.1 Mtodos ssmicos ............................................................................ 28
1.3.2 Mtodos geoeltricos ...................................................................... 29
2 CUSTOS DE SONDAGEM .............................................................. 29
3 EXEMPLO DE OBRAS .................................................................... 32
REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................. 35
6
INTRODUO
O uso do solo para atividade humana seja na agricultura, engenharia
civil, minerao ou em qualquer outra esfera cientfica no pode ser realizado
basicamente por meios empricos, mais que isso preciso conhecer a fundo as
caractersticas da superfcie e subsuperfcie terrestre a fim de tornar vivel e
correto todos os procedimentos a se realizarem sob e sobre ela.
Essa necessidade, que por muito tempo era apenas curiosidade, ajudou
e impulsionou o homem a criar tcnicas e metodologias que possibilitassem a
compreenso dos fenmenos geolgicos de formao e composio da crosta
terrestre. Esses artifcios de investigao desenvolveram-se ao longo dos anos
e chegaram hoje aos chamados mtodos de investigao geolgica que
consistem em tcnicas mais avanadas de reconhecimento do solo.
Tais procedimentos permitem ao gelogo e aos profissionais
correlacionados a esta rea avaliar o corpo espacialmente delimitado presentes
em funo de dados existentes de reconhecimento geolgico e outros mtodos
de contato direto com o macio de terra. Tendo em mos o conhecimento das
caractersticas fsicas, qumicas e biologias a respeito da crosta terrestre torna-
se possvel o desenvolvimento de tecnologias apropriadas para cada tipo de
solo a fim de utiliz-los corretamente para atividade humana.
Este trabalho trar nas pginas seguintes um breve referencial dos
mtodos de investigao utilizados atualmente, bem como a descrio dos
mesmos e algumas analogias quanto ao seu emprego na engenharia civil em
especial.
7
1 MTODOS DE INVESTIGAO GEOLGICA
Os mtodos de investigao geolgica consistem em procedimentos que
visam decifrar as caractersticas principais do solo quanto aos parmetros
fsicos, qumicos e biolgicos para dessa forma possibilitar o seu uso e
ocupao.
Basicamente o estudo da crosta atravs de determinadas metodologias
objetiva-se a delimitar espacialmente os corpos terrestres e determinar suas
caractersticas e propriedades geomecnicas atravs de um conjunto de
processos de investigao aplicado num local para o conhecimento das
unidades geolgicas.
A geologia divide os mtodos de investigao geolgica em dois tipos:
direto e indireto. Ambos so aplicveis na verificao da superfcie e
subsuperfcie.
1.1 MTODOS INDIRETOS
So mtodos que no permitem o acesso ao material investigado, seja
in situ ou em amostras, utilizando-se de meios indiretos para a delimitao e
caracterizao da unidade geolgica.
Como j dito no h contato com o solo. Nesse mtodo o solo
analisado visualmente atravs de imagens por sensoriamento remoto e fotos
areas.
1.1.1 Sensoriamento Remoto
O sensoriamento remoto resume-se as imagens obtidas por satlites e
por operaes com radar executadas pelo exrcito. Na definio de Avery e
Berlin (1992) e Menezes (2001) uma tcnica para obter informaes sobre
objetos atravs de dados coletados por instrumentos que no estejam em
contato fsico como os objetos investigados. Enfim o sensoriamento remoto o
conjunto de tcnicas que possibilita a obteno de informaes sobre alvos na
superfcie terrestre, atravs do registro da interao da radiao
eletromagntica com a superfcie, realizado por sensores distantes, ou
8
remotos. Geralmente estes sensores esto presentes em plataformas orbitais
ou satlites (ver figura 1). A NASA uma das maiores captadoras de imagens
recebidas por seus satlites. No Brasil, o principal rgo que atua nesta rea
o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE. A figura 2 traz uma imagem
obtida por sensoriamento remoto do lago formado no rio Tocantins na regio de
Palmas.
Figura 1 Instrumentos para o sensoriamento remoto
Fonte: SERAFIM e SOUSA,2011
Figura 2 - Sensoriamento Remoto - Lago UHE Lajeado
Fonte: LABGEO, 2010
1.1.2 Aerofotogeologia
Consiste no estudo geolgico e geotcnico da superfcie do terreno por
meio de fotografias areas. So utilizados avies portando cmeras especiais
que registram, por meio de fotografias, o relevo visto do espao areo (ver
figura 3). Este mtodo delimita as ocorrncias de tipo de solo, rochas e
estruturas baseados na vegetao, hidrografia e relevo. indispensvel no
estudo geolgico de campo a fim de coletar amostras e delimitar os tipos de
solos e rochas mapeados nas fotografias areas e ainda avaliar a presena de
falhas e dobras.
9
Figura 3 Fotografias areas do solo
Fonte: UFRGS, 2006
muito utilizado quando se deseja elaborar projetos de rodovias,
ferrovias, barragens, depsitos de emprstimo de material, loteamentos,
depsitos de gua, delimitao de bacias hidrogrficas e plancies de
inundao.
1.1.3 Elementos analisados
Dentre as informaes analisadas nos mtodos indiretos, so
ponderadas principalmente as formas de relevo, os sistemas naturais de
drenagem, as formas de eroso do solo, a vegetao existente e as
tonalidades obtidas nas imagens.
1.1.3.1 Formas de relevo
Em fotos areas o relevo no pode ser caracterizado de imediato por se
tratar de uma imagem plana tirada de um ponto perpendicular em relao ao
solo, mas analisando os contornos gerados na imagem e as sombras das
rvores e mais ainda do prprio relevo possvel identificar e caracterizar
esses elementos. Lembrando que neste caso tambm so utilizadas imagens
obtidas a partir de outro ngulo para se ter maiores informaes a respeito.
Em resumo a forma do relevo indicar a permeabilidade do solo, j que
a ao da gua sobre o macio de terra um agente de intemperismo e
dependendo do quanto penetra ou no no solo definir a forma dos relevos
(ver figura 4). Os solos permeveis e porosos possuem pouca gua de
enxurrada fazendo com que haja a formao de taludes mais inclinados. J nos
10
solos impermeveis ocorre o contrrio, como h acmulo de gua em sua
superfcie ocorrem as enxurradas e estas provocam eroses e taludes suaves.
Figura 4 Relao entre relevo e permeabilidade
Fonte: ZNGANO, 2006
1.1.3.2 Sistemas de drenagem
Os sistemas de drenagem so compostos pelos canais de eroso,
arroios e rios. Existe uma forte relao entre este sistema e o tipo de rocha. A
concentrao de muitos cursos de gua indicam solos midos, o alinhamento
deles ou mudana brusca de direo da drenagem indicam a presena de
falhas, etc. Os sistemas mais comuns de drenagem (ver figura 5) so os
dentrticos que ocorrem em solos homogneos; os retangulares; os paralelos
que indicam a presena de plano de fraquezas das rochas e falhas geolgicas;
e os radiais e anelares que ocorrem em regies montanhosas.
a) Sistema dentrtico
c) Sistema retangular
b) Sistema paralelo
d) Sistema radial
e) Sistema anelar
Figura 5 Sistemas de drenagem Fonte: Google Earth, ZNGANO,2006
11
1.1.3.3 Formas de eroso
Os sistemas de eroso determinaro se os solos so argilosos ou
arenosos de acordo a forma da eroso que pode ser basicamente em U e V no
sentido longitudinal e transversal. A primeira configurao indica solos
argilosos e a segunda implica na presena de solos arenosos. Veja a imagem a
seguir.
a) Eroso em forma de V Solos arenosos
b) Eroso em forma de U Solos argilosos
Figura 6 Formas de eroso Fonte: www.sos-itacare.org, 2012
1.1.3.4 Vegetao
A vegetao tambm um fator importante no mtodo de investigao
indireta porque d indcios da profundidade do lenol fretico e, para o caso da
agricultura, indica se um solo frtil ou no.
Figura 7 Vegetao em uma rea de Palmas TO
Fonte: Google Earth, 2013.
Nas analises das imagens areas a vegetao pode ser densa,
apontado que h presena de solos argilosos e/ou lenol fretico superficial;
12
rala, advertindo sobre a existncia de solos arenosos e/ou lenol fretico
profundo; e desmatada, que nesse caso pode ser difcil identificar o solo (ver
figura 7).
1.1.3.5 Tonalidades
As tonalidades do ambiente na imagem podem ser claras ou escuras,
como mostra a figura 8, e indicam respectivamente solos arenosos e lenol
fretico profundo, solos argilosos e lenol fretico raso. Elas podem revelar
ainda os nveis de enchentes devido a cor escura das argilas depositadas nas
plancies de inundao.
Figura 8 Tonalidades de um ambiente geolgico
Fonte: UFRGS, 2006
1.2 MTODOS DIRETOS
Os processos de investigao das camadas de solo por meio direto
aquele em que h contato com o material investigado, seja in situ ou atravs
da coleta de amostras que variam de quantidade de acordo com os dados que
se deseja obter.
A investigao por este mtodo, chamada de sondagem, realizada por
instrumentos manuais ou mecnicos de percusso e rotao. Objetiva-se
basicamente a determinar a extenso, profundidade e espessuras das
camadas do subsolo at a cota desejada e deste solo abstrair informaes a
cerca das caractersticas deste material, tais como compacidade ou
consistncia, cor e outras caractersticas perceptveis e as propriedades
mecnicas e hidrulicas; profundidade do nvel do lenol fretico; e
13
informaes sobre a profundidade da superfcie rochosa bem como sua
classificao, estado de alterao e variaes.
1.2.1 Sondagem
Sondagem o termo utilizado para as investigaes geolgicas
concretizadas atravs do contato direto com o solo. Para realiz-la preciso
saber de antemo qual o tipo de estrutura a ser executada no local. Quanto a
estas, costuma-se dividi-las em trs categorias:
1. Estruturas de interao com o solo adjacente: tneis, condutos
enterrados e muros de arrimo;
2. Estruturas que, alm da interao citada anteriormente, necessitam das
propriedades dos materiais utilizados para sua execuo: aterros
rodovirios, barragens de terra e enrocamento etc.;
3. Estruturas naturais de solo: taludes, encostas naturais etc.;
Dessa diviso possvel determinar o nmero de sondagens a ser
realizado. Este quantitativo mensurado de acordo a tipologia da estrutura e
do solo de forma que seja suficiente para fornecer um quadro da variao das
camadas do subsolo estudado.
A NBR 8036/83 Programao de sondagens de simples reconhecimento
dos solos para fundaes de edifcios dispe o nmero de furos tal qual a
rea de projeo da construo de acordo a tabela 1, abaixo.
Tabela 1 Nmero mnimo de furos para sondagem
rea de projeo da construo (m) Nmero mnimo de furos
200 2
200 a 600 3
600 a 800 4
800 a 1000 5
1000 a 1200 6
1200 a 1600 7
1600 a 2000 8
2000 a 2400 9
2400 A critrio
Fonte: OLIVEIRA, 2013
14
1.2.2 Locao dos furos de sondagem
Os pontos de acesso ao solo so significativamente importantes para
obter-se uma sondagem mais precisa quanto ao efeito da estrutura sobre o
solo. Dessa maneira os furos devem cobrir toda a rea carregada com uma
distancia entre si de no mnimo 30 metros e indicar os pontos de referencia do
terreno, conforme mostra as figura 9 e 10, respectivamente, a seguir.
Figura 9 Localizao dos furos no terreno
Fonte: OLIVEIRA, 2013.
Figura 10 Planta de localizao dos furos de sondagem
Fonte: BRASECOL
15
Observe na imagem que para o terreno ter uma rea carregada, os furos
devem estar distribudos na diagonal. Se eles estiverem alinhados vertical ou
horizontalmente o solo pode no ser corretamente caracterizado na sondagem.
Quanto sua profundidade a NBR 8036 menciona que devem
estacionar onde o solo no seja significativamente solicitado pelas cargas
estruturais, tendo como critrio a profundidade onde o acrscimo de presso
no solo seja menor que 10% da presso geosttica efetiva, estabelecendo
como guia para esta estimativa a figura 11.
Figura 11 Grfico para estimativa da profundidade
Fonte: ABNT-NBR 8036/83
Em suma os furos de sondagem devem localizar-se nos pontos onde
sero feitas as fundaes e percorrerem uma profundidade acordada s
especificidades da estrutura, bem como dimenses em planta e forma da rea
carregada e das condies geotcnicas e topogrficas do terreno. O resultado
da sondagem determinar o tipo de fundao para a estrutura a ser realizada.
16
1.2.3 Mtodos de Investigao Manuais
Consistem em mtodos realizados manualmente. Este modelo
utilizado principalmente quando se deseja retirar amostras indeformadas de
solo, mas tambm para aberturas de valas, poos e trincheiras. As ferramentas
comumente utilizadas so as cavadeiras, ps e enxadas.
1.2.3.1 Poos e trincheiras de Inspeo
Tanto os poos quanto as trincheiras podem ser feitos mecnica e
manualmente. Os poos tm, em geral, 1,0 m de lado atravessando as
camadas de solo, mas tem a profundidade limitada pela presena de gua. As
trincheiras so escavaes na forma de valeta que permitem uma ampla
visualizao do perfil do solo e retirada de grandes volumes de amostras
indeformadas. Para estes dois tipos de escavao deve-se ter cuidado quanto
instabilizao das paredes, quedas de pessoas e animais.
1.2.3.2 Sondagem a Trado
Tipo de sondagem realizada manual ou mecanicamente com o auxlio de
uma broca chamada trado, cuja tipologia varia de acordo o solo analisado (ver
figura 12), acoplada a hastes de ao de de polegadas e a um t para
imprimir o movimento giratrio (UNICAMP).
Figura 12 Tipos comuns de trado
Fonte: Oliveira, 2013.
17
Este mtodo permite a obteno de muitas amostras em um perodo
curto de tempo. Em condies ideais alcana nveis de profundidade de 25 a
30 m. Quando encontra rochas alteradas linhas de seixo, gua subterrnea e
outros obstculos este mtodo deixa de ser eficiente.
1.2.4 Sondagem a percusso SPT
A sondagem percusso pelo Teste de Penetrao Padro SPT o
processo de investigao geotcnica mais difundido na construo civil, por
apresentar vantagens tcnico-econmicas em relao aos demais, e ser de
fcil execuo.
Destina prospeco de solos e objetiva caracterizar as camadas
constituintes do subsolo. Permite amostrar pequenas quantidades de solos
deformadas pelo amostrador (OLIVEIRA, 2013). O mtodo normatizado pela
NBR 6484/80 Execuo de sondagens de simples reconhecimento dos solos
e consiste essencialmente em operaes alternadas de perfurao e
amostragem. A perfurao pode ser feita com circulao de gua ou trado. As
ferramentas necessrias para o teste de penetrao padro esto descritas na
figura 13.
Figura 13 Equipamentos que compes o SPT
Fonte: MACDO, 2013.
5
a) Visitar o local da obra, detectando a eventual existncia de alagados, afloramento de rochas etc.;
b) Visitar obras em andamento nas proximidades, verificando as solues adotadas;
c) Fazer sondagem a trado (broca) com dimetro de 2 ou 4, recolhendo amostras das camadas do solo at atingir a camada resistente;
d) Mandar fazer sondagem geotcnica.
3 SONDAGEM - EQUIPAMENTOS DE SONDAGEM
Dependendo do tipo solo, a sondagem dever utilizar o melhor processo que
fornea indicaes precisas, sem deixar margem de dvida para interpretao e
que permitam resultados conclusivos, indicando claramente a soluo a adotar.
A sondagem mais executada em solos penetrveis a sondagem geotcnica a percusso, de simples reconhecimento, executada com a cravao de um barrilete amostrador, pea tubular metlica robusta, oca, de ponta bizelada, que penetrando no solo, retira amostras seqentes, que so analisadas visualmente e em laboratrio para a classificao do solo e determina o SPT (Standard Penet rat ion Test ), que o registro da somatria do nmero de golpes para vencer os dois ltimos teros de cada metro, para a penetrao de 15 cm. Nas prximas figuras so mostrados um esquema do equipamento de sondagem geotcnica de percusso, a planta de locao dos furos e um laudo de sondagem.
1-conjunto motor-bomba
2-reservatrio de gua3-trip tubos met licos4-roldana
5-tubo-guia 50 mm
6-engate
7-guincho
8-peso padro 60 kg9-cabea de cravao
1 2
3
4
5
6
9
8
7
Equipamento de sondagem a percusso
18
Para a realizao do experimento preciso inicialmente limpar a
superfcie do terreno retirando as camadas de solo com matria orgnica. O
ensaio SPT realizado contando o nmero de golpes necessrios cravao
de parte de um amostrador no solo realizada pela queda livre de um martelo de
massa igual a 65 Kg e altura de queda de 75 cm. Sua execuo consiste em
repetidos processos de abertura de furos e ensaio de penetrao a cada metro
de solo sondado (ver figura 14). Desta forma, em cada metro faz-se a abertura
do furo com um comprimento de 55 cm utilizando um trado manual ou atravs
de jato de gua, e o restante dos 45 cm, dividido em trs camadas de 15 cm,
utilizado para a realizao do ensaio de penetrao. As informaes que
podem ser obtidas nesse ensaio so: identificao das camadas de solo,
classificao dos solos de cada camada, o nvel do lenol fretico e a
capacidade de carga do solo nas profundidades percorridas no ensaio.
a) Execuo de sondagem sem circulao de gua, mas com elevao mecanizada do martelo.
b) Execuo de sondagem com circulao de gua e iamento manual do martelo.
Figura 14 Execuo do SPT Fonte: www.engenhariacivil.com, 2013
19
1.2.4.1 Encerramento da Sondagem
MACDO (2013) diz que o processo de penetrao no solo deve-se
encerrar quando se atingir a profundidade desejada ou obtiver uma das
seguintes condies:
a) quando, em m sucessivos, se o tiver golpes para penetra o dos
15 cm iniciais do amostrador padro;
b) quando, em m sucessivos, se o tiver golpes para penetra o dos
30 cm iniciais do amostrador padro;
c) quando,em 5 sucessivos,se obtiver 50 golpes para a penetra o dos
45cm do amostrador padro;
ependendo do tipo de o ra, das cargas a serem transmitidas s
funda es e da natureza do su solo, admite-se a paralisa o da sondagem em
solos de menor resist ncia penetra o do que aquela discriminada
anteriormente, desde que haja uma justificativa geotcnica ou solicita o do
cliente.
1.2.4.2 Amostragem
Dentro do amostrador ficam as camadas de solo que foram submetidas
percusso. Estas so as amostras que sero encaminhadas ao laboratrio
para anlise e determinao dos ndices fsicos (ver figura 15).
Figura 15 Amostrador Fonte: Simpsio Latino Americano de Investigao geolgica para Grandes Obras, 2010.
20
O procedimento de amostragem no ensaio SPT est descrito na NBR
6484/80 Execuo de sondagens de simples reconhecimento do solo. A
norma diz que deve ser colhida uma amostra de solo retirada do trado durante
a perfurao e outra a cada metro penetrado por meio do amostrador padro;
as amostras colhidas devem ser imediatamente acondicionadas em recipientes
hermticos e de dimenses mnimas tais que permitam receber um cilindro de
60 mm (ver figura 16). Esses recipientes devem constar o nmero do trabalho,
local da obra, nmero da sondagem, amostra e golpes do ensaio e a
profundidade da amostra; as amostras devem ser colocadas em caixas ou
sacos protegidos do sol e chuva e ficar disponveis no laboratrio por 30 dias.
Figura 16 Amostras de solo
Fonte: www.portalsaofrancisco.com.br
1.2.4.3 Resultados
Os resultados devem ser apresentados em relatrios, numerados,
datados e assinados por responsvel tcnico pelo trabalho perante o Conselho
Regional de Engenharia. Esses relatrios so chamados no mercado de laudo
de sondagem e contm os dados descritos em 1.1.2.4 e podem ser de vrios
modelos como se pode observar nas figuras 17, 18 e 19. E desse modo o
projetista tem condies de dimensionar, fazendo correlaes s proposies
de Terzagui (considerado o pai da mecnica dos solos e engenharia
geotcnica), referentes ao comportamento de cada tipo de solo e a NBR
7250/82 (enumeradas mais adiante nas tabelas 2e 3), as estruturas que o local
de interesse poder suportar. Portanto este laudo imprescindvel.
21
Figura 17 Modelo de laudo de sondagem 1
Fonte: Tcnica Engenharia, 2010.
22
Figura 18 Modelo de laudo de sondagem 2
Fonte: SFC, 2009
23
Figura 19 Modelo de laudo de sondagem 3
Fonte: OLIVEIRA, 2013.
Do laudo tm-se relaes obtidas pelas proposies de Terzagui que
so fundamentais para o dimensionamento de fundaes. Atravs deste
possvel determinar a coeso das partculas do solo, ngulo de atrito,
resistncia percusso, tenso admissvel do solo, compacidade das areias,
consistncia das argilas, dentre outros. Essas duas ltimas esto resumidas
nas tabelas 2 e 3, respectivamente.
Tabela 2 Relao entre compacidade das areias e o nmero de golpes
Nspt Compacidade
0 a 4 Muito fofa
4 a 8 Fofa
9 a 18 Medianamente compacta
18 a 40 Compacta
40 Muito compacta
Fonte: NBR 7250/82
24
Tabela 3 Relao entre consistncia das argilas e o nmero de golpes
Nspt Consistncia
2 Muito mole
3 a 5 Mole
6 a 10 Medianamente consistente
11 a 19 Rija
19 Dura
Fonte: NBR 7250/82
1.2.5 Sondagens rotativas
A sondagem rotativa aquela realizada por processo mecanizado de
rotao de brocas ou sondas que penetram o solo. Seu objetivo obter
testemunhos para o reconhecimento onde no possvel a avaliao do
subsolo atravs das sondagens a trado ou percusso, ou seja, em locais com
presena de afloramentos rochosos e mataces. Atravs desse mtodo pode-
se indicar o tipo de rocha, grau de alterao, fraturamento, coerncia,
xistosidade, porcentagem de recuperao, alm do ndice de qualidade da
rocha.
Para entender como se executa este mtodo de investigao preciso
antes descrever os equipamentos que compe o ensaio (ver figura 20), que
so basicamente sonda (Motor, Guincho e Cabeote de Perfurao), hastes de
perfurao, barriletes (Simples, Duplo-Rgido, Duplo-Giratrio e Especiais
Ferramentas de corte (Coroas compostas por: Matriz de Ao, Corpo da Coroa,
Sadas de gua e Diamantes), conjugado motor-bomba (Sistema de circulao
de gua: Refrigerao, expulso de fragmentos e diminuio da frico), tubos
de revestimento.
25
Figura 20 Componentes do equipamento de sondagem rotativa
Fonte: OLIVEIRA, 2013.
Assim a sondagem rotativa consiste basicamente na realizao de
manobras consecutivas, isto , a sonda imprime s hastes os movimentos
rotativos e de avano na direo do furo e estas os transferem ao barrilete
provido de coroa. A figura 21 mostra um equipamento que faz este tipo de
sondagem, que pode ser feita inclusive em rios.
26
Figura 21 Execuo de sondagem rotativa Fonte: Sete Engenharia.
O comprimento mximo de cada manobra determinado pelo
comprimento do barrilete, que em geral de 1,5 a 3,0 m. Terminada a
manobra, o barrilete alado do furo e os testemunhos so cuidadosamente
retirados e colocados em caixas especiais com separao e obedecendo
ordem de avano da perfurao.
No boletim de campo da sondagem so anotadas as profundidades do
incio e trmino das manobras e o comprimento de testemunhos recuperados
medidos, na caixa aps a arrumao cuidadosa e alm disso, o tipo de sonda,
os dimetros de revestimento usados nos diferentes comprimentos da
perfurao, o nmero de fragmentos em cada manobra, natureza do terreno
atravessado (litologia, fraturas, zonas alteradas, etc.), nvel dgua no incio e
no final da sondagem.
1.2.6 Sondagens mistas
Entende-se por sondagem mista aquela que executada percusso
em todos os tipos de terreno penetrveis por esse processo, e executada por
meio de sonda rotativa nos materiais impenetrveis percusso. Os dois
mtodos so alternados, de acordo com natureza das camadas, at ser
atingido o limite da sondagem necessrio do estudo em questo. Recomenda-
se sua execuo em terrenos com a presena de blocos de rocha, mataces,
lascas, etc., sobrejacentes a camada de solo. O conhecimento prvio das
condies geolgicas do local poder recomendar desde o incio a proviso de
27
um equipamento de sondagem mista, propiciando a execuo do
reconhecimento em menor prazo e com menos custo.
O equipamento consiste na combinao de equipamentos tradicionais
de sondagem percusso e rotativa. Entretanto, o equipamento de percusso
dever ser provido de tubos de revestimento de grande dimetro (mnimo a
6), a fim de permitir maior alcance para a perfura o.
1.2.7 Ensaios de Piezocone
O ensaio de piezocone, segundo SCHNAID (2000), vm se
caracterizando internacionalmente como uma das mais importantes
ferramentas de prospeco geotcnica. Resultados podem ser utilizados para
determinao estratigrfica de perfis de solos, propriedades dos materiais
prospectados, particularmente em depsitos de argilas moles, e previso da
capacidade de carga de fundaes.
Seu uso recomendado principalmente em depsitos de solos
compressveis e de baixa resistncia. A preciso do equipamento possibilita
estimativas realistas das propriedades do solo. Esta aplicao de ponta se d
justamente nos solos cujas outras metodologias de ensaio mostram-se
inadequadas.
De acordo a empresa de engenharia geotcnica Damasco Penna, a
sondagem de piezocone consiste na cravao de uma ponteira cnica a
velocidade constante de 2 cm/s. A cravao feita com o auxlio de
penetrmetro hidrulico e hastes metlicas padronizadas. Durante a cravao,
a cada centmetro o cone efetua trs leituras por meio de sensores: resistncia
de ponta (qc); resistncia ao atrito lateral (fs); presses neutras (u2). As
informaes so transmitidas em tempo real superfcie e processadas por
meio de computador. A figura 22 esquematiza este equipamento de sondagem.
28
Figura 22 Representao esquemtica da sonda de piezocone Fonte: DAVIS e CAMPANELLA, 1995, apud MIO e GIACHETI, 2007. Adaptado pelo autor
1.3 MTODOS GEOFSICOS
1.3.1 Mtodos ssmicos
So os mais empregados por refletirem as propriedades mecnicas das
rochas e facilitam a interpretao e correlao com dados de sondagens
diretas. Incluem investigaes do tipo: ssmica de reflexo; crosshole;
tomografia ssmica; e a mais empregada ssmica de refrao;.
Neste ltimo a velocidade das ondas elsticas emanadas de uma batida
(peso caindo de aproximadamente um metro de altura) na superfcie do terreno
varia com a rigidez do meio em que se propagam. Como exemplo pode-se
citar:
em solos, v = 2 a 1 m/s
em arenitos randos, v = 2 a m/s
em granitos duros, v = 6 m/s
29
Determinando-se a velocidade de propagao das ondas elsticas em
cada uma das camadas de um subsolo, pode-se conhecer os materiais
constituintes e as espessuras das camadas.
1.3.2 Mtodos geoeltricos
Esse mtodo utiliza a eletrorresistividade (sondagem eltrica vertical e
caminhamento eltrico); Potencial espontneo; Condutividade (VLF); Radar de
penetrao (GPR).
O mtodo da eletrorresistividade referencia-se a resistncia passagem
da corrente eltrica atravs dos solos e das rochas, que varia:
com o teor de ons livres contidos nos poros dos solos e nos poros e/ou
fendas das rochas;
e com o teor de gua contido nos poros dos solos e nos poros e/ou
fendas das rochas;
Os minerais por decomposio liberam ons . Quanto mais decomposto
for um solo ou uma rocha, maior o teor de ons livres nos poros e nas fendas e
, portanto, menor a resistncia passagem da corrente eltrica.
Quanto maior for o teor de gua nos poros e nas fendas, maior ser a
mobilidade dos ons livres presentes e menor a resistncia eltrica do solo ou
da rocha. Por esta razo, este mtodo muito empregado para determinar a
profundidade do nvel do lenol fretico, uma vez que h uma queda brusca da
resistncia eltrica quando a corrente eltrica comea a passar abaixo daquele
nvel.
A resistncia eltrica medida em ohms, mas quando medida em
ohms.m denomina-se resistividade eltrica, que vem a ser , portanto, a
resistncia por metro de percurso da corrente eltrica.
2 CUSTOS DE SONDAGEM
Os custos com investigao geolgica so relativamente baixos em
relao ao custo total do empreendimento: giram em torno de 0,5% a 1%.
30
O oramento total dos servios relativos sondagem depende de
diversos fatores intervenientes neste processo direta ou indiretamente. Assim a
sondagem depender to tipo de tcnica a ser utilizada, da mo de obra
necessria, do tamanho e especificidade da obra, da quantidade de furos a ser
realizada etc.
No h informaes precisas respeito do custo de sondagem, para
isso preciso solicitar oramento desta atividade a alguma empresa de
geotecnia etc. Em Palmas s h uma empresa de sondagem que a Tcnica
Engenharia. Ela realiza sondagens rotativas e percusso e para estimar os
custos destes a contratada estabelece seus preos de acordo com a rea de
projeo da edificao, o nmero de furos, a profundidade da sondagem e
localizao do empreendimento. As relaes dos custos esto expostas na
tabela 4.
Tabela 4 Custos de sondagem.
Tipo de Sondagem Custo por metro (R$/m) Preo do furo (R$) Excedente*
Rotativa 300 Ver profundidade do furo a combinar
percusso 34,00** 408,00 250***
* Mobilizao de pessoal e/ou equipamentos, custos com alimentao, etc. ** Valor referente a uma escavao de pelo menos 12 m de profundidade. *** Valor referente a mobilizao dentro de Palmas-TO.
Fonte: Tcnica Engenharia, 2013.
O Departamento Autnomo de Estradas de Rodagem do Rio Grande do
Sul (DAER) disponibiliza uma planilha oramentria com os custos de obras de
estradas, contendo os preos unitrios de servios de sondagem. Ento
tomemos como base para obras de infraestrutura o oramento elencado na
tabela 5 referente a obras de estrada em geral que no necessariamente
realizar todos os tipos de sondagens descritas na tabela.
31
Tabela 5 Composio unitria dos servios de sondagem
Item Descrio Und Preo (R$)
3 SONDAGEM
3.1 Sondagem Manual e Mista em Solo / Alterao de Rocha m 70,40
3.2 Sondagem com Retroescavadeira m 73,62
3.3 Sondagem a Percusso (SPT) com Lavagem m 84,96
3.4 Sondagem a Percusso (SPT) com Amostragem Contnua m 169,92
3.5 Sondagem Rotativa em Rocha Alterada d A (AWG) m 114,09
3.6 Sondagem Rotativa em Rocha Alterada d B (BWG) m 156,25
3.7 Sondagem Rotativa em Rocha Vulcnica d A (AWG) m 263,43
3.8 Sondagem Rotativa em Rocha Vulcnica d B (BWG) m 371,41
3.9 Sondagem Rotativa em Rocha Vulcnica d N (NWG) m 528,06
3.10 Sondagem Rotativa em Rocha Plutnica d A (AWG) m 649,91
3.11 Sondagem Rotativa em Rocha Plutnica d B (BWG) m 875,23
3.12 Sondagem Rotativa em Rocha Sedimentar d A (AWG) m 129,22
3.13 Sondagem Rotativa em Rocha Sedimentar d B (BWG) m 187,50
3.14 Sondagem Rotativa em Cascalho d A (AWG) m 553,77
3.15 Sondagem Rotativa em Cascalho d B (BWG) m 751,52
3.16 Sondagem com Instalao de Piezmetros m 661,31
3.17 Leitura de Piezmetro / Aferio Nvel D'gua vb 180,72
3.18 Mobilizao de Equipamentos Sondagem Rotativa e Percusso un 2.987,70
3.19 Mobilizao de Equipamentos Sondagem CPTU un 2.987,70
3.20 Mobilizao de Equipamentos Sondagem Rotativa e Percusso - Regio Metropolitana de Porto Alegre
un 1.793,38
3.21 Mobilizao de Equipamentos Sondagem CPTU - Regio Metropolitana de Porto Alegre
un 1.793,38
3.22 Instalao de Equipamentos Sondagem Rotativa e/ou Percusso e/ou CPTU - por Furo
un 123,32
3.23 Coleta de Amostra com Amostrador Tipo Shelby ens 273,80
3.24 Vane Test (Cisalhamento p/Toro) - in situ, exclusive Sondagem SPT
ens 273,80
3.25 Instalao do Flutuante no Furo com as seguintes caractersticas: 3 furos, profundidade lmina d'gua at 15m e largura do rio at 10 m
un a definir
3.26 Sondagem CPTU m a definir
3.27 Ensaio de Dissipao ens a definir
Fonte: DAER, 2011.
A tabela SINAPI1, que uma fonte confivel na recorrncia dos custos
de insumos e servios, no fornece preos referentes a realizao de
sondagem, mas apresenta o custo da mo de obra para a realizao deste
servio, dispostos na tabela 6.
1 Sistema Nacional de Pesquisa de Custos e ndices da Construo Civil. um sistema de
pesquisa mensal que informa os custos e ndices da construo civil e tem a CAIXA e o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica - IBGE como responsveis pela divulgao oficial dos resultados, manuteno, atualizao e aperfeioamento do cadastro de referncias tcnicas, mtodos de clculo e do controle de qualidade dos dados disponibilizados. Este sistema constitui ferramenta til para elaborao e anlise de oramentos, estimativas de custos, reajustamentos de contratos e planejamentos de investimentos.
32
Tabela 6 Custo de Servios de Sondagem
Cdigo Descrio Bsica Unidade Preo (R$)
243 Ajudante especializado em sondagem H 9,59 6175 Tcnico de Sondagem H 21,27
72733 Mobilizao e desmobilizao de equipamento de
sondagem percusso UN 433,88
72871 Mobilizao e instalao de 01 equipamento de
sondagem, distncia at 10 km. UN 181,35
72872 Mobilizao e instalao de 01 equipamento de
sondagem, distncia de 10 km at 20 km. UN 307,61
Fonte: Tabela SINAPI, CAIXA, 2013.
3 EXEMPLO DE OBRAS
Neste tpico sero citadas algumas obras em que foram realizadas
sondagens. Por questes de tica, segurana e competitividade as empresas
de investigao geolgica no divulgam dados tcnicos referentes s obras de
seus clientes. Por tanto os dados aqui apresentados no tangenciaro a
respeitos de informaes como tipo de solo, nmero de furos etc. ficaro
contidos apenas ao tipo de sondagem, nome e localizao da obra.
Sonda Oeste Sondagens e Geologia LTDA
Metr Trecho Sul da Linha 04 do Metr do Rio de Janeiro
Figura 23 Obra do Metr do Rio de Janeiro
Fonte: Sonda Oeste, 2013.
Cliente: CONSRCIO LINHA 4 SUL CL4S Localizao: Bairro de Ipanema e Leblon Rio de janeiro Escopo: Sondagens Geotcnicas Rotativas Mistas, com ensaios de SPT no trecho em solo.
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Ao Engenharia
Auditrio Ibirapuera So Paulo-SP
Tipo de sondagem: Sondagem Percusso
Figura 24 Auditrio Ibirapuera Fonte; Ao Engenharia, 2013.
Ao Engenharia
Ampliao Assembleia Legislativa So Paulo-SP
Tipo de sondagem: Sondagem Percusso
Figura 25 Assembleia Legislativa de So Paulo Fonte: Ao Engenharia
34
Geomecnica S. A. Tecnologia de solos, Rochas e Materiais.
Implantao de via com trecho em solo mole Juiz de Fora.
Figura 26 Trecho de rodovia em Juiz de Fora
Fonte: Geomecnica S.A., 2013.
Cliente: DNIT Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes
Localizao: Juiz de Fora Minas Gerais
Escopo: Sondagens trado para simples reconhecimento e sondagem
percusso para reconhecimento da estratigrafia e do impenetrvel.
35
REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS
ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS - ABNT. NBR 6484/80
Execuo de sondagens de simples reconhecimento dos solos Mtodo
de Ensaio Rio de Janeiro. Junho de 1980.
ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS - ABNT. NBR 8036/83
Programao de sondagens de simples reconhecimento dos solos para
fundaes de edifcios Procedimentos Rio de Janeiro. Junho de 1983.
ASSOCIAO BRASILEIRA DE PAVIMENTAO - ABPv Curso de
Sondagem Percusso de Simples Reconhecimento: Fundamentos,
interpretao e aplicaes prticas. Maio de 2012. Disponvel em:
http://www.ige.unicamp.br/site/aulas/155/Investiga%E7%F5es%20parte%201.p
pt. Data do acesso: 20/10/2013 s 17hs: 37min.
Pgina da web. http://sete.eng.br/sondagem-rotativa-ou-mista-1023-servico-
1040. Data do acesso: 26/10/2013 s 23hs: 42min.
Pgina da web.
http://www.petroleoeecologia.com.br/pdfs/MetodosdeInvestigacaoGeologica.pdf
. Data do acesso: 20/10/2013 s 16hs: 08min.
Pgina da web. http://www.transportes.ufba.br/Arquivos/ENG216/CAP3.pdf.
Data do acesso: 20/10/2013 s 16hs: 21min.
SCHNAID, Fernando. Ensaios de campo e suas aplicaes engenharia de
fundaes/ Fernando Schnaid So Paulo: Oficina de Textos, 2000.
ZNGANO, Andr. Investigaes Geolgicas. Universidade Federal do Rio
Grande do Sul. Disponvel em
http://www.lapes.ufrgs.br/discpl_grad/geologia2/material/area2_InvestigacaoGe
ologica_rlp.pdf. Data do acesso: 20/10/2013 s 16hs: 29min.