terça-feira, 13 de dezembro de 2016

SONDAGEM SPT

ESTRUTURA

1. OBJETIVO
2. INTRODUÇÃO TEÓRICA
3. METODOLOGIA
4. EXEMPLO DE ADAPTAÇÃO
5. BIBLIOGRAFIA

1. OBJETIVO

Este trabalho tem como objetivo agregar conhecimentos sobre o Ensaio SPT, visto que este ensaio é o tipo de investigação de subsolo mais utilizado no Brasil. 
Conhecer a eficiência do sistema de ensaio é fundamental na interpretação do ensaio SPT para posterior aplicação nos métodos de previsão de capacidade de carga de fundações, e também em outras aplicações em obras geotécnicas. 
A determinação das propriedades do subsolo de instalação das fundações de uma estrutura pode ser feita por meio de ensaios de laboratório ou por ensaios de campo. No entanto, na prática das construções, os ensaios de campo são mais empregados, ficando a investigação laboratorial restrita a uma minoria de casos especiais. 
Na medida em que o solo é o meio que suporta as cargas provenientes da estrutura, a sua identificação e a caracterização de seu comportamento são essenciais para solução de qualquer problema.

2. INTRODUÇÃO TEÓRICA

Sondagem SPT também conhecido como sondagem à percussão ou sondagem de simples reconhecimento, é um processo de exploração e reconhecimento do solo, usado normalmente para solos granulares, solos coesivos e rochas brancas; largamente utilizado na engenharia civil para se obter subsídios que irão definir o tipo e o dimensionamento das fundações que servirão de base para uma edificação. A sigla SPT tem origem no inglês (standard penetration test) e significa ensaio de penetração padrão.

Equipamentos utilizados nesse ensaio:
· Amostrador;
· Hastes;
· Martelo;
· Torre ou Tripé de Sondagem;
· Cabeça de Bater;
· Conjunto de Perfuração;

As principais informações obtidas com esse tipo de ensaio são:
· A identificação das diferentes camadas de solo que compõem o subsolo;
· A classificação dos solos de cada camada;
· O nível do Lençol freático; e
· A capacidade de carga do solo em várias profundidades.

Sondagem à percussão com torque – SPT-T

A medida do torque, quando solicitada, é efetuada ao término de cada ensaio   de   penetração (SPT). Cravado os 45 cm do amostrador padrão, conforme NBR 6484, retira-se a cabeça de bater e acopla-se o adaptador de torque, então verifica-se a medida de torque máximo e torque residual, através de um torquímetro, devidamente calibrado, medidos em Kgf.m.

3. METODOLOGIA

Equipamento para ensaio de percussão e medição do SPT de subsolo.

O ensaio consiste em fazer uma perfuração vertical com diâmetro normal 2,5" (63,5mm). A profundidade varia com o tipo de obra e o tipo de terreno, ficando em geral entre 10 a 20 m. Enquanto não se encontra água, o avanço da perfuração é feita, em geral, com um trado espiral (helicoidal).
O avanço com trado é feito até atingir o nível de água ou então algum material resistente. Daí em diante, a perfuração continua com o uso de trépano e circulação de água, processo denominado de “lavagem”. O trépano é uma ferramenta da largura do furo e com terminação em bisel cortante, usado para desagregar o material do fundo do furo.
O trépano vai sendo cravado no fundo do furo por repetidas quedas da coluna de perfuração (trépano e hastes). O martelo cai de uma altura de 30 cm, e a queda é seguida por um pequeno movimento de rotação, acionado manualmente da superfície, com uma cruzeta acoplada ao topo da coluna de perfuração. Injeta-se água sob pressão pelos canais existentes nas hastes, esta água circula pelo furo arrastando os detritos de perfuração até a superfície. Para evitar o desmoronamento das paredes nas zonas em que o solo apresenta-se pouco coeso é instalado um revestimento metálico de proteção (tubos de revestimento).
A sondagem prossegue assim até a profundidade especificada pelo projetista (que se baseia na norma), ou então até que a percussão atinja material duro como, por exemplo, rocha, matacões, seixos ou cascalhos de diâmetro grande.
 Durante a perfuração, a cada metro de avanço é feito um ensaio de cravação do amostrador no fundo do furo, para medir a resistência do solo e coletar amostras. Esse ensaio, denominado ensaio de penetração ou ensaio SPT, é feito com equipamento e procedimento padronizados no mundo todo, para permitir a correlação de seu resultado com a experiência consolidada de muitos estudos feitos no Brasil e no exterior.

Amostrador padrão para ensaio SPT.

O amostrador é cravado através do impacto de uma massa metálica de 65 kg caindo em queda livre de 75 cm de altura. O resultado do teste SPT será a quantidade de golpes necessários para fazer penetrar os últimos 30 cm do amostrador no fundo do furo. Se o solo for muito mole, anota-se a penetração do amostrador, em centímetros, quando a massa é simplesmente apoiada sobre o ressalto. A medida correspondente à penetração obtida por simples apoio, ou zero golpes, pode ser expressiva em solos moles. Na penetração por batida da massa conta-se o número de golpes aplicados, para cada 15 cm de penetração do amostrador.
As diretrizes para a execução de sondagens são regidas pela NBR 6484, "Execução de Sondagens de simples reconhecimento", a qual recomenda que, em cada teste, deve ser feita a penetração total dos 45 cm do amostrador ou até que a penetração seja inferior a 5 cm para cada 10 golpes sucessivos. A cada ensaio de SPT prossegue-se a perfuração (com o trado ou o trépano) até a profundidade do novo ensaio.
No Brasil, as empresas de sondagem estão adquirindo equipamentos com sistema hidráulico e movidos por motor a combustão, para execução do ensaio SPT, cujo amostrador é cravado no terreno por meio de martelo mecânico. 
O processo de perfuração, por trado ou lavagem, associado aos ensaios penetrométricos, será realizado até onde se obtiver nesses ensaios uma das seguintes condições:
·        Quando em 3 m sucessivos se obtiver índices de penetração maiores do que 45/15;
·        Quando em 4 m sucessivos forem obtidos índices de penetração entre 45/15 e 45/30;
·   Quando, em 5 m sucessivos, forem obtidos índices de penetração entre 45/30 e 45/45 (número de golpes/espaço penetrado pelo amostrador).
Caso a penetração seja nula dentro da precisão da medida na seqüência de 5 impactos do martelo o ensaio será interrompido, não havendo necessidade de obedecer o critério estabelecido acima.
Entretanto, ocorrendo essa situação antes de 8,00 m, a sondagem será deslocada até o máximo de quatro vezes em posições diametralmente opostas, distantes 2,00 m da sondagem inicial. 
Na sondagem a percussão, são coletadas amostras obtidas pelo amostrador e aquelas retiradas nos avanços dos furos entre um e outro ensaio de SPT, por trado ou lavagem. As amostras retiradas do amostrador devem ser acondicionadas em frascos herméticos para a manutenção da umidade natural e das suas estruturas geológicas. 
As amostras de trado devem ser acondicionadas em sacos plásticos ou ordenadas nas próprias caixas de amostragem. As amostras retiradas por sedimentação da água de lavagem ou de circulação também devem ser guardadas. Elas são constituídas principalmente pela fração arenosa do solo original, pois os finos geralmente são levados pela água de circulação da sondagem.

     4. EXEMPLO DE ADAPTAÇÃO

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.
O índice SPT foi definido por Terzaghi-Peck, que nos diz que o índice de resistência à penetração (SPT) é a soma do número de golpes necessários à penetração no solo, dos 30 cm finais do amostrador. Despreza-se portanto o número de golpes correspondentes à cravação dos 15 cm iniciais do amostrador. 
Ainda que o ensaio de resistência à penetração não possa ser considerado como um método preciso de investigação, os valores de SPT obtidos dão uma indicação preliminar bastante útil da consistência (solos argilosos) ou estado de compacidade (solos arenosos) das camadas do solo investigadas. Veja a tabela:

Índices de resistência à penetração e respectivas designações
Solo
Índice de Resistência á Penetração
Designação


Areias e siltes arenosos
<= 4
Fofo
5 - 10
Pouco compacto
11 - 30
Medianamente compacto
31 - 50
Compacto
> 50
Muito compacto


Areias e siltes argilosos
<= 2
Muito mole
3 - 4
Mole
5 - 8
Média
9 - 15
Rija
16 - 30
Muito rija
> 30
dura

A NBR 8036/83 (Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios) estabelece os números de perfurações a serem feitas, em função do tamanho do edifício, conforme segue:
·          No mínimo uma perfuração para cada 200m² de área da projeção em planta do edifício, até 1.200m² de área;
·      Entre 1.200 m² e 2.400m² fazer uma perfuração para cada 400 m² que excederem aos 1.200 m2 iniciais;
·           cima de 2.400m² o número de sondagens será fixado de acordo com o plano particular da construção.
Em quaisquer circunstâncias o número mínimo de sondagens deve ser de 2 para a área da projeção em planta do edifício até 200m², e três para área entre 200m² e 400m².
A escolha do tipo de fundação é feita analisando os perfis das sondagens, cortes longitudinais do subsolo que passam pelos pontos sondados. A pressão admissível a ser transmitida por uma fundação direta ao solo depende da importância da obra e também da experiência acumulada na região, podendo ser estabelecida em função de índice correlacionado com a consistência ou compacidade das diversas camadas do subsolo.
O quadro abaixo apresenta uma correlação do mesmo tipo para solos coesivos, igualmente estabelecida por Terzaghi-Peck. Esta correlação entre o índice de resistência à penetração e a resistência à compressão simples é ainda menos precisa que a anterior e tem também caráter indicativo.

Relação entre tensão admissível e número de golpes (SPT)
Tipo de solo
Consistência
SPT
Tensão admissível (Kg/cm²)


Argila
Muito mole
< 2
< 0,25
Mole
2 a 4
0,25 a 0,5
Média
4 a 8
0,5 a 1,0
Rija
8 a 15
1 a 2
Muito rija
16 a 30
2 a 4
Dura
> 30
maior que 4


Areia
Fofa
<= 4
< 1
Pouco compacta
5 a 10
1 a 2
Medianamente compacta
11 a 30
2 a 4
Compacta
31 a 50
4 a 6
Muito compacta
> 50
> 6

Além das tabelas acima, é possível estimar a carga admissível em um solo mediante a fórmula abaixo:


Assim, por exemplo, um solo com índice SPT de 20 teria uma tensão admissível de 3,47 Kg/cm/² e outro com SPT 16 teria uma tensão admissível de 3 Kg/cm/². Mas devemos ressaltar que estes valores, tanto das tabelas quanto da fórmula acima, são muito genéricos e imprecisos. Só mesmo uma análise criteriosa da sondagem por um técnico especializado pode determinar com precisão o melhor valor para a resistência do solo.
Isto porque além do tipo de solo e sua resistência SPT, o projetista deve levar em conta outros fatores inerentes às fundações -- forma, dimensões e profundidade -- e ao terreno que servirá de apoio, analisando a profundidade, nível d'água e possibilidade de recalques, além da existência de camadas mais fracas abaixo da cota de nível prevista para assentar as fundações.
Os dados colhidos na sondagem são mostrados na forma de perfil individual do furo, ou seja, um desenho que traduz o perfil geológico do subsolo na posição sondada, baseado na descrição dos “testemunhos”, aquelas amostras colhidas durante a perfuração. A descrição dos testemunhos é feita a cada manobra e inclui:
·       Classificação litológica – Cor, tonalidade e dados sobre formação geológica, mineralogia, textura e tipo dos materiais.
·         Estado de alteração das rochas – Trata-se de um fator que faz variar extraordinariamente suas características. As descrições do grau de alteração das rochas, embora muito informativas, são até certo ponto subjetivas por se basearem normalmente na opinião do autor da classificação.
·        Grau de fraturamento – Uma das maneiras de avaliar o grau de fraturamento da rocha é através do número de fragmentos por metro, obtido dividindo-se o número de fragmentos recuperados em cada manobra pelo comprimento da manobra. 

     5. BIBLIOGRAFIA

WIKIPÉDIA. Sondagem SPT. Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/Sondagem_SPT> Acesso em: 06 junho 2016.

ABNT (NBR 6484). Solo - Sondagens de simples reconhecimento com SPT - Método de ensaio. Disponível em: <http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/16538/material/SPT-Metodo_de_Ensaio_NBR_6484.pdf> Acesso em: 06 junho 2016.

IBDA – Fórum da Construção. Tipos de solo e investigação do subsolo: entenda o ensaio a percussão e seu famoso índice SPT. Disponível em: <http://www.forumdaconstrucao.com.br/conteudo.php?a=9&Cod=126> Acesso em: 07 junho 2016.

ABNT (NBR 8036). Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios. Disponível em: <http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/16538/material/NBR%208036%20-%20Programa%C3%A7%C3%A3o%20de%20sondagens.pdf> Acesso em: 07 junho 2016.

PARANÁ FUNDAÇÕES LTDA. Serviços de fundações, Projetos, Estaqueamento e Sondagens SPT. Disponível em: <http://docslide.com.br/documents/trabalho-sondagens-paulo-roberto-2.html> Acesso em: 08 junho 2016.

CAPÍTULO 2. Investigações Geotécnicas e de Campo. Disponível em: <http://www.lmsp.ufc.br/arquivos/graduacao/fundacao/apostila/02.pdf> Acesso em: 08 junho 2016.

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