Os Ensaios de Sondagem no Estudo de Solo

Os ensaios de estudo de solos devem ser realizadas tanto em obras de grande porte como de pequeno porte.

É comum que em obras de pequeno porte, como as edificações térreas, os ensaios geotécnicos não sejam realizados pelos responsáveis da obra sendo realizadas apenas avaliações visuais do solo.

Essa prática está errada!

Antes do início de qualquer obra, deve-se ser feito o estudo do solo através da sondagem de forma a garantir segurança e economia de materiais, evitando-se que trabalhos precisem de serem executados de novo, no futuro.

Através deste post, viemos mostrar os tipos mais comuns de ensaios no estudo de solo.

Ensaio de CPTU

Os ensaios de CPTU são os ensaios de penetração do cone com medida de poropressão, considerados internacionalmente como uma importante ferramenta de prospecção geotécnica.

No Brasil, o método é normatizado pela ABNT- NBR 12069/91 – Solo – Ensaio de penetração de cone in-situ (CPT).

O método do ensaio CPTU consiste em cravar no terreno uma ponteira cônica (60° de ângulo de abertura) a uma velocidade constante de 20 mm/s.

A penetração do cone é realizada com a utilização de um equipamento de cravação, devidamente ancorado no solo ou com peso de reação suficiente para a realização do ensaio.

As leituras dos ensaios são efetuadas a cada 2 cm de profundidade e as informações coletadas são as seguintes:

·         Resistência à penetração da ponta (qc);

·         Resistência por atrito lateral (fs);

·         Poropressão u2, utilizando-se um elemento poroso de bronze, localizado na base do cone;

O ensaio de CPT/CPTU pode fornecer, através de correlações, as seguintes características dos terrenos investigados:

·         Coeficiente de adensamento (Ch e Cv);

·         Resistência não drenada (Su);

·         Ângulo de atrito efetivo de areias (Ø’);

·         História de tensões (tensão de pré-adensamento, OCR);

·         Coeficiente de permeabilidade (K);

·         Módulo de deformação cisalhante (G0);

·         Coeficiente de deformabilidade (mv);

·         Estratigrafia.

Ensaio de Penetração SPT

SPT é a sigla de Standard Penetration Test, que significa Teste de Penetração Padrão, e é popularmente conhecido como sondagem à percussão.

Como o nome sugere, o princípio deste ensaio de sondagem é o choque (percussão) de um trado sobre o solo para a retirada de amostras.

O ensaio SPT consiste na medição do número de golpes necessários à penetração de um amostrador padrão,  sob a ação de um martelo padronizado em queda livre de uma altura de 75 cm.

O índice de resistência à penetração (N), correspondente ao número de golpes associados à penetração dos últimos 30 cm do amostrador padrão, juntamente com a amostra coletada no amostrador ou por outro processo, fornece apenas uma indicação qualitativa das propriedades e características do solo.

Este ensaio é padronizado pela ABNT através da NBR-6484

O ensaio de penetração padronizado, também denominado Standard Penetration Test (SPT), é um ensaio executado durante uma sondagem a percussão, com o propósito de obter índice de resistência à penetração do solo.

O ensaio de penetração deverá ser executado a cada metro, a partir de 1,0 m de profundidade da sondagem, as dimensões e detalhes construtivos do penetrômetro SPT deverão estar rigorosamente de acordo com o padrão.

O ensaio de penetração consiste na cravação do amostrador, através do impacto sob o solo, deverá ser anotado o número de golpes e a penetração em centímetros para a cravação de cada terço do barrilete, o valor da resistência à penetração consistirá no número de golpes necessários para a cravação dos 30,0 cm finais do barrilete.

A cravação do barrilete será interrompida quando se obtiver penetração inferior a 5,0 cm durante 10 golpes consecutivos, não se computando os cinco primeiros golpes do teste, ou quando o valor do SPT ultrapassar 50, num mesmo ensaio.

Nestas condições o terreno será considerado impenetrável ao SPT e deverão ser anotados os números de golpes e a penetração respectiva.

Atingidas as condições pré-definidas, os ensaios de penetração serão suspensos, sendo reiniciados quando, em qualquer profundidade, voltar a ocorrer material susceptível de ser submetido a esse tipo de ensaio.

Ensaio De Permeabilidade

O Ensaio de Permeabilidade in-situ é um dos ensaios utilizado para calcular a estimativa de vazão que infiltrará através das camadas de solo a serem estudadas.

Ou seja, ele permite conhecer quanto de água pode ser absorvido dependendo da espessura das camadas e do tipo de solo, o que é de fundamental importância para a construção de escavações, barragens, obras de drenagem, rebaixamento de aquíferos, adensamentos e etc.

Este ensaio, normatizado conforme o boletim da Associação Brasileira de Geologia de Engenharia e Ambiental, é realizado no próprio furo de sondagem, a partir de um tubo de revestimento.

Uma vez que as camadas do solo ensaiado estão saturadas (quando acima do nível d’água), inicia-se a leitura de absorção em intervalos de tempo variados.

O relatório gerado após esta análise apresenta o chamado Coeficiente de Permeabilidade K (cm/s), utilizado pelos calculistas para atestar a segurança do terreno e da obra.

Ensaio De Percolação

Uma vez definida a área in-situ, o reconhecimento das camadas de solo (áreas infiltrativas) e a verificação da presença do lençol freático, tem início o Ensaio de Percolação.

O ensaio de percolação, é um dos ensaios de sondagem, feito para calcular com precisão o dimensionamento de sistemas de tratamento de efluentes líquidos.

O ensaio é regulado pelo Anexo A da norma da ABNT 13969/1997.

O relatório final revela a taxa de percolação (min/m) e a taxa de aplicação diária (m3/m2.dia).

Ensaio Da Palheta – Vane Test

O Ensaio da palheta – Vane test é um dos ensaios de sondagem que consiste na medição do torque necessário para à rotação de um molinete ou uma palheta cravada no solo, sob velocidade constante.

Este ensaio tem como objetivo indicar o valor da resistência ao cisalhamento de materiais argilosos, sob condições não drenadas, é executado em geral no interior de furos de sondagens ou perfurações.

O ensaio da palheta in-situ – Vane Test fornece a resistência não drenada (Su) do solo in-situ.

O ensaio de sondagem é realizado através da cravação, no solo, de uma palheta de seção cruciforme que é rotacionada e submetida a um torque capaz de provocar o cisalhamento do solo.

É possível realizar este ensaio com dois tipos básicos de equipe e equipamento.

Tipo A – que não demanda perfuração prévia.

Neste caso, a palheta fica protegida dentro de uma sapata durante a cravação (sendo cravada no solo, para fora da sapata, apenas na cota de ensaio).

Tipo B – que realiza os ensaios com perfuração prévia.

Neste caso, a palheta é cravada dentro de um furo de sondagem previamente realizado.

Em ambos os casos são realizadas medições de torque para o solo indeformado e, depois, para o solo amolgado, determinando assim os valores de resistência não drenada (Cu) e não drenada amolgada (Cur).

O ensaio é normatizado pela ABNT – NBR- 10905/89.

Interpretação do ensaio

A resistência não drenada Su, em KPa obtida no ensaio, é demonstrada pela equação:

Cu=0,86  T/πD³

Onde:

T= torque máximo medido (kNm)

D = diâmetro da palheta (m)

Através de valores do torque e correspondente ângulos de rotação do molinete ou da palheta, pode-se determinar, via a utilização das equações de estática, a resistência ao cisalhamento não drenada (Su) dos solos coesivos.

Ensaio de Perda D’água Sob Pressão

O Ensaio de Perda D’água Sob Pressão é um dos ensaios feito com o equipamento de sonda rotativa para que se determine a condutividade hidráulica (H) dos maciços rochosos.

Ele é feito em trechos de comprimento pré-determinado, geralmente de 3 metros, que são isolados por meio de obturadores de borracha – o que possibilita medir a vazão da água absorvida nas fissuras do maciço, em intervalos iguais de tempo e em 5 estágios diferentes de pressão.

Esta pressão é controlada por manômetro e calculada em função da profundidade do trecho ensaiado.

Ela deve se manter constante durante as 10 leituras do hidrômetro e em cada estágio de pressurização.

Com base na análise dessas informações, é apresentada uma tabela com as pressões e vazões.

Ensaio Shelby

O ensaio tipo Shelby consiste na remoção de uma porção de solo exatamente como ela está disponível na natureza, in-situ, mantendo suas propriedades físicas originais.

O amostrador mais difundido na prática da engenharia geotécnica para este ensaio é o amostrador de pistão Shelby – razão pela qual o teste recebeu este nome.

O Ensaio Shelby possibilita estudos geotécnicos capazes de determinar as propriedades físicas do solo in-situ, como coeficientes de permeabilidade e de resistência ao cisalhamento.

O ensaio é normatizado pela ABNT NBR 9820/1997.

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