VISITA A UMA OBRA DE SONDAGEM PARA DUPLICAÇÃO DE UMA RODOVIA

A importância de se fazer uma campanha de Sondagem para definição do projeto e escolha correta da contenção para casos de escorregamento de taludes em encostas íngremes ou escolha das fundações.

Eng. Luiz Antonio Naresi Júnior em uma de suas aulas explicando um perfil geológico geotécnico

Não cabe ao executor de sondagens definir a campanha de sondagem e o tipo da mesma inclusive os critérios de paralisação devem ser bem claros  definidos pelos calculistas embasados nas normas para que seja feita os pedidos de sondagem de preferênica pelos calculistas e consultores especialistas experimentados em fundações para minimizar os riscos de falhas .

Como foi reaprumado o Edifício Nuncio Malzoni

Neste próximo episódio do EngCast, teremos a participação do Eng. Carlos Maffei e da Engª. Heloisa Gonçalves, verdadeiros especialistas responsáveis por reabilitar os prédios de Santos que enfrentaram problemas em suas fundações há anos atrás. Junte-se a nós enquanto discutimos o caso mais recente do prédio da Praia Grande, que está enfrentando problemas em sua fundação, e explore mais sobre este tema crucial com esses experientes profissionais.

Durante esta conversa envolvente, Maffei e Heloisa compartilharão suas experiências, desafios e sucessos ao lidar com problemas estruturais em edifícios. Descubra os bastidores dessa jornada única e a expertise técnica destes profissionais altamete gabaritados nesta área.

Este episódio oferece uma oportunidade única para entender os detalhes e "insights valiosos" do trabalho desses engenheiros talentosos, trazendo à tona a importância de preservar e reabilitar edifícios com problemas estruturais. Não percam o EngCast, onde a experiência se encontra com a paixão pela engenharia e a resolução de desafios complexos.

O que são "Sondagens geológicas e geotécnicas" : 

As sondagens geológicas e geotécnicas são procedimentos de investigações diretas executadas para a caracterização do terreno onde deverá ser realizado um empreendimento.

Com o intuito de obter informações como espessuras, profundidades e também os indicadores de resistência das camadas de solos e rochas de interesse, as sondagens geológicas e geotécnicas servem também para obter os parâmetros físicos e mecânicos de solos e rochas.

Na mineração as sondagens geológicas e geotécnicas podem ser utilizadas para obter amostras e realizar a estimativa de jazidas minerais. 

As metodologias mais comuns de sondagens geológicas e geotécnicas são as sondagens a percussão, a trado e rotativas / rotativas mistas, podendo ser associadas a informações obtidas através de abertura de poços de inspeção e trincheiras.

• Sondagens a percussão (SP), 

• Sondagens a trado (ST),

•  Sondagens rotativas (SR),

•  Sondagens rotativas mistas (SM),

•  Poços de inspeção (PI)

•  Trincheiras (T); 

A escolha da melhor metodologia de sondagens geológicas e geotécnicas deve ser feita em função dos objetivos do projeto que será realizado. 

• Ferrovia;

• Rodovia;

• Prospecção para a Mineração;

• Pontes e Viadutos

• Estudo da pluma de material contaminante;

• Definir eixo de Barragem;

• Fundação de uma grande edifício;

• Metros e túneis

METODOLOGIAS DE SONDAGENS GEOLÓGICAS E GEOTÉCNICAS:

Sondagens Geológicas e Geotécnicas são aplicados na Mineração e na Engenharia Civil.  Dentre as metodologias de execução de Sondagens Geológicas e Geotécnicas, destacam-se:

Sondagem a Trado: tem por objetivo determinar o nível d’água e os tipos e espessuras dos solos encontrados.  São executadas com trado de diâmetro externo 4” ou 2 ½”, até ser encontrado o lençol freático, prosseguindo o quanto as paredes do furo permitirem abaixo do NA.  No Brasil, a sondagem a trado é normatizada pela norma ABNT NBR 9603:1988. são executadas com trado de diâmetro externo 4”, até ser encontrado o nível d’água, prosseguindo então com o método de perfuração por circulação de água (lavagem).

Sondagem a Percussão: tem por objetivo determinar os tipos de solo, suas profundidades de ocorrência e seus índices de resistência a penetração e a posição do nível d’água local. 

No Brasil, a sondagem a percussão é normatizada pela norma ABNT NBR 6484:2011.

Sondagem Rotativa: método de investigação de solos e rochas cuja perfuração é realizada através de um conjunto motomecanizado (sonda rotativa), projetado para a obtenção de amostras de materiais rochosos.  Para sua execução utilizam-se sondas rotativas, providas de hastes, coroa de corte e barrilete amostrador.  

Sondagem Mista: que se executa com equipamentos de percussão e os equipamentos mecanizados de sondagem rotativa, atravessando solo, matação, alteração e rocha alterada a rocha sã;

Para a elaboração de um projeto de contenção, precisa-se identificar as camadas do subsolo que porventura possam vir a participar dos estudos de estabilidade, assim como determinar suas características geológicas e geotécnicas.

CURSO PRESENCIAL- SONDAGEM ROTATIVA, PERCUSSÃO E DESCRIÇÃO DE TESTEMUNHO

Até mesmo poderemos descobrir interferências não desejáveis apesar do risco de se fazer a sondagem existe a probabilidade remota de durante a execução da sondagem poder pegar interferência até mesmo de uma rede elétrica não cadastrada naquele local, por isso até mesmo a locação da campanha dos furos de sondagem não deve ser feita por pessoa não capacitada e que além de tudo tenha além do que se ensina nas faculdades e se denomina responsabilidade técnica que se tenha o conhecimento prático de fato e de direito para poder aplicar o justo bom senso na campanha de sondagem acertava independente dos preceitos mínimos legais.

E ainda ter o discernimento do risco de orientar os trabalhadores da sondagem sob a possibilidade durante a execução da sondagem pode se achar uma interferência elétrica, de gás, etc .... que possa causar risco de choque elétrico, de acidente ao trabalhador.

Enfrentamos na execução das obras de fundação no Brasil este problema a qual chamamos de interferência subterrânea. 

Sempre o engenheiro de fundação acredita que nunca irá passar por problemas parecidos. 

Todo cuidado é pouco. 

Principalmente se não existir cadastro subterrâneo e houver rede elétrica de alta tensão !

Interferência subterrânea detectada durante a execução da perfuração da estaca hélice continua monitorada um risco em se tratando de rede elétrica de alta tensão

A importância das sondagens para determinar a espessura das camadas de solo um exemplo de mapeamento de sondagem macro nas camadas de solos 

Segundo a NBR 11682 (ABNT, 2009, p. 8), “podem ser utilizados quaisquer tipos de investigação que forneçam elementos confiáveis para a montagem do modelo de análise, tanto sob o ponto de vista geométrico como paramétrico”.

O grande objetivo das investigações é propiciar o reconhecimento da estratigrafia do local, possibilitando a montagem de perfil geotécnico que fará parte das análises de estabilidade, bem como identificar os parâmetros geotécnicos das camadas que comporão o perfil geotécnico e/ou orientar na sua definição.

A determinação dos parâmetros pode ser efetuada por meio de ensaios de campo e/ou ensaios de laboratório. É necessário que o projetista identifique quais parâmetros deverão ser obtidos na investigação geotécnica para que possa especificar os tipos de sondagens e ensaios que precisarão ser realizados.

A abrangência de uma campanha de investigação depende de fatores relacionados às características do meio físico, à complexidade da obra e aos riscos envolvidos, que, combinados, deverão determinar a estratégia adotada no projeto.

 Os golpes feitos através do peso içado e lançado pela corda crava um amostrador no terreno com poucas imperfeições, sendo que a desaceleração do martelo por causa do atrito, e o estado de conservação das hastes deve ser integro e em boas condições,  assim como comprimento e a homogeneidade delas. O uso ou supressão do coxim, excentricidade do martelo em relação às hastes, erros de anotações, alívio de tensões do solo devido à perfuração, presença de pedregulhos e seixos, intervalo de penetração, peso da cabeça de bater, condições do solo devem ser registrado.

Com o resultado das sondagens, fazemos correlações do Nspt com parâmetros de resistência dos solos, sendo que na prática da engenharia, o ensaio SPT é utilizado, em muitas obras, como a única investigação geotécnica para a determinação de parâmetros geotécnicos a serem adotados nos projetos.

No caso de encostas e sempre bom seguir com a sondagem mista e rotativa para passar através de matações e blocos e se possível buscar a rocha sã.

Salienta-se, nesse ponto, que a determinação de parâmetros de resistência com base em uma simples sondagem SPT é realizada por meio de correlações, que podem ser extrapoladas de forma não apropriada, não se aplicando a toda e qualquer situação.

Essa correlação do Nspt com parâmetros de resistência, na maioria dos casos, também é efetuada a partir de experiências prévias do projetista ou de conhecimentos históricos dentro de uma empresa que seja tradicional no mercado de sondagens, adquiridos em outras obras por terceiros e repassados através do conhecimento e do meio técnico.

Foto 1 - Furo de Sondagem Mista executado na crista do talude para pesquisa das seções e camadas geológico - geotécnicas 

Projetar casas, edifícios, edificações principalmente em encostas é uma tarefa delicada, que exige atenção especial, estudo, planejamento, visitas a campo, conhecimento da região e trabalho conjunto de arquitetos, e engenheiros civis com especialização em Engenharia Geotécnica e empresas consagradas nas áreas de mecânica dos solos, projeto de edificações, cálculo estrutural e consultorias especializadas em sondagem e serviços especializados em Geotecnia 

Perigos de uma má investigação geotécnica: ensaios geotécnicos

Neste breve artigo abordamos a importância da investigação geotécnica, bem como os perigos envolvidos pela má execução da mesma.

desenvolvimento de projetos de engenharia civil é indispensável o reconhecimento do perfil do solo local e de suas características geotécnicas, tanto para o uso em dimensionamento de fundações, como para sistemas de contenções provisórias e permanentes. 

Para a análise geotécnica, utiliza-se como método mais popular a sondagem SPT (Standard Penetration Test), um ensaio simples e usado em larga escala, que consiste na cravação vertical de um amostrador padrão, através de golpes de um martelo também padronizado. 

Esse ensaio permite conhecer parâmetros de resistência das diversas camadas do subsolo, bem como, através de uma avaliação tátil-visual, identificar o tipo do solo, como por exemplo, se o mesmo é arenoso, siltoso ou argiloso. Além disso, também é possível observar o nível do lençol freático. Entretanto, quando o projeto é de Contenções, ou seja, um projeto cujo objetivo é conter maciços de solo e suportar os esforços laterais exercidos por ele, é necessário avaliar outras características das diversas camadas de solo identificadas pela sondagem. 

Neste caso, avalia-se ainda a coesão entre as partículas do solo, o ângulo de atrito e o peso específico, que embora sejam parâmetros obtidos através de análises laboratoriais como ensaios de cisalhamento e de compressão triaxial, também podem ser correlacionados com os resultados obtidos no SPT através de tabelas e fórmulas já reconhecidas pela literatura. 

As propriedades mencionadas acima são de fundamental importância para o bom desenvolvimento de um projeto que envolva a interação do solo com a estrutura, como é o caso das contenções. A partir do levantamento dessas características, determina-se a principal força atuante em uma estrutura de contenção que é o empuxo, uma ação horizontal produzida pela força do maciço do solo sobre as obras com ele em contato. E através do qual, calcula-se uma estrutura capaz de resistir tais esforços, sem deformar ou comprometer a segurança das pessoas e dos bens. 

A designação de qualidade de rochas (RQD) é um índice amplamente utilizado em engenharia geotécnica e mecânica das rochas para caracterizar a qualidade de maciços rochosos. O RQD é um parâmetro essencial para a classificação de maciços rochosos, que é necessário para o projeto e construção de várias estruturas de engenharia, como túneis, barragens, minas e taludes.

https://lnkd.in/dCB6brXs 

Como funciona uma praça de sondagem

SONDAGENS NO MAR EM RIOS OU EM LÂMINAS D´ÁGUIA - COMO FAZER ?

Quando a necessidade de se fazer sondagens dispositivos auxiliares caríssimos devem ser levados em consideração como flutuantes dimensionados para suportar as sondas, plataformas off - shore adaptadas e ate mesmo recursos de cravação de camisas metálicas impedindo que o revestimento quebre com a variação da maré baixa e alta.

Sondagem com apoio de camisa metálica - EMBRAFE

Camisa metálica cravada para servir de plataforma para execução da sondagem 

EMBRAFE

Quando existe condição de mare alta e baixa que permita durante a maré baixa levar um apoio com uma plataforma transportada por uma pá carregadeira poderá ser feito.

Pá Carregadeira colocando a sonda na plataforma - Foto Naresi Porto do Pecém - São Gonçalo do Amarante - CE

Caixa de testemunho de sondagem mista do trecho em alteração de rocha no Porto do Pecém

Barrilete e coroa diamantada extraindo os testemunhos diâmetro BW

Eng. Naresi acompanhando a dureza da alteração de rocha junto ao sondador medindo e cronometrado o tempo de perfuração.

Montando o tripe de percussão para bater o SPT em areia quando a maré já esta alta.

Execução da sondagem mista próxima a praia do Pecém, solução para viabilizar a sondagem mista na praia devido a dificuldade de estai de flutuantes pelas ondas.

Detalhe da plataforma executada na praia durante a maré baixa.

Plataforma metálica montada na praia para confirmar a execução da sondagem do Porto do pecém, colocada com apoio de escavadeira

Sino posicionado na embarcação para transporte na região da sondagem

visão do sino para execução de sondagem subaquática 

No segmento imobiliário clássico, os serviços desse profissional são solicitados principalmente nas etapas iniciais da obra. É ele quem coordenará as atividades de investigação do solo, terraplanagem, escavações, contenções, projeto e execução de fundações, entre outros.

Análise de Estabilidade de Taludes

Para se realizar uma análise de estabilidade de taludes, a primeira coisa a se levantar são os dados do levantamento cadastral plani altimátrico.

A partir dos dados topográficos uma planta com seções e perfis e gerada onde é locado com o resultado das sondagens um perli geológico geotécnico.

Sondagens, com um número mínimo estabelecido pela nora (três, no caso da NBR11682) serão necessária para o traçado do perfil.

Propriedades físicas e mecâncias tais como  peso específico natural e saturado, parametros de resistência das camadas serão necessária para dados de entrada seja em laboratório ou obtidos pela vivência e hitórico das obras similares, obtidos em bibliografia consagrada ou vicência comprovada.

Identificando-se a rocha, pode ser necessário determinar suas orientações para a realização de análises em laboratório de rochas.

Após esses dados com modernos sistemas utilizando software do tipo Slide 2, GeoSlope, RS2, Rocplane, Swedge entre outros podem fazer estudos relevantes dos processos e métodos de estabilidade, direção e ruptura, definição de método de busca e das análises cinemáticas e de equilibrio limite.

Execução das sondagens mistas

Analise das caixas de sondagem mistas paras entendimentos correto das passagens da geologia local

Nas sondagens dos terrenos, o engenheiro geotécnico é responsável por identificar as camadas de solo da região, determinar suas propriedades mecânicas e geotécnicas - como a resistência e a deformabilidade, realizar a análise qualitativa dessas informações, estudar a hidrologia subterrânea e estabelecer as camadas seguras para apoio das fundações, entre outras atribuições.

Os projetos devem ser elaborados para construções nesse tipo de região considerando o clima, local, topografia e principalmente as condições do solo que só são bem entendidas com uma campainha de sondagens mistas bem definida e acertava, sendo necessário dependendo dos resultados iniciais uma complementação desta campanha e até mesmo ensaios de laboratório complementares para poder aquilatar corretamente os parâmetros geológicos e geotécnicos que é necessários para desenvolver não só um bom projeto bem com a escolha correta da solução de contenção que poderá ser de :

• Bioengenharia;

• Solo Grampeado Verde ;

• Cortinas Atirantadas;

• Definição do local mais apropriado para Barragens;

• Obras de arte, Pontes, Viadutos, túneis 

• Fundação de Edifícios;

O resultado da campanha de sondagem mista bem

elaborada define um perfil geológico-geotécnico mostrando as diversas camadas de solo, alteração de rocha, matacão e rocha sã bem como possíveis falhas geológicas não previsíveis de um determinado local onde tenha ocorrido evidência de trincas, rachaduras ou até mesmo escorregamentos de solo, queda de blocos ou as situações em conjunto, gerando de alguma forma algum sinistro que cause risco ao patrimônio e vidas humanas.

De posse da análise da visita do local, mas entendimento da geomorfologia local e análise da sondagem mista o engenheiro geotécnico elabora o perfol geológico geotécnico e interppreta a melhor solução geotécnia estudando as diversas possibilidades de estudos levando em cosnideração os resultados e fatores de seurançãs normativo que a norma define para vidas e patrimonio

Foto 2 - caixa de testemunhos de sondagem mista coletados após a execução de um furo de sondagem de cerca de 23,00 m de profundidade na crista de um talude

 Nela é de extremamente importante a pesquisa da existência da presença do lençol freático, considerando em quais camadas ele pode interferir, pois a água do lençol freático não só pode influenciar no acréscimo de peso molhado ao solo no cálculo de segurança na pior hipótese para estudos de talude e contenções existentes em geral como pode também funcionar como lubrificação entre camadas de matérias distintos solo/rocha funcionando como lubrificação podendo favorecer o deslizamento translacional entre as camadas sendo de enorme relevância no estudo Geotécnico. 

Foto 03 - “Log’s de sondagem” - Executados decorrente da classificação geológico - geotécnica em campo.

Considerando o que se pretende construir, unindo os resultados obtidos com os levantamentos topográficos, sondagens, programas de estabilidade e demais estudos geológico - geotécnicos inclusive meio ambiente, disponibiliza-se o referencial técnico/tecnológico para a realização do projeto e definição correta do estudo de viabilidade técnica e econômica e financeira para que se possa de uma maneira segura, a garantia da estabilidade e de um bom projeto de contenção que se tenha segurança pela atual legislação vigente garantindo um fator de segurança normativo geralmente entre 1,2 a 1,5 dependendo do risco específico avaliado pelo engenheiro geotécnico, para que possa ter segurança e conforto para execução do empreendimento de forma a que se tenha benefício técnico e financeiro com toda a segurança.

Como definir corretamente uma campanha de sondagem , tipos quantidades e localização :

Quando estamos estudando um talude, em geral temos de pesquisar os maciços de camadas geológicos-geotécnica que vulgarmente iremos atravessar, camada de vegetação, solo, alteração de rocha, matacões até atingirmos um maciço coerente geralmente objetivando uma rocha Sã, isso tanto serve para obras em taludes, pesquisa de barragens , terrenos onde se queira definir uma fundação.

Com objetivo de pesquisar patologias, definições de obras de contenção, análises de fatores de segurança normativos, para que se possa definir um projeto executivo coerente e de melhor qualidade a níveis econômicos x financeiros, viabilizando a execução ou correção de determinada patologia.

Para a determinação do número de furos de sondagem a serem executados o engenheiro civil Geotécnico deve inicialmente definir o tipo de serviço a ser executado (contenção, tratamento de fundação de Barragem, escolha do tipo de fundação a ser edificado, pesquisa de determinado Vazamento que possa vir a causar algum dano ambiental) e buscar correlacionar os resultados obtidos através de determinada campanha para conjugar as prescrições normativas e instruções de procedimento vigentes na atual legislação do Brasil.

Exemplo: Se os serviços forem pesquisas referentes a fundações de edifícios, a norma NBR 8036:1983 – Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios, preconiza os diversos parâmetros a serem seguidos. 

Caso os serviços sejam relativos a estabilização de taludes e encostas, pode-se encontrar diretrizes normativas na norma NBR 11682:2009 – Estabilidade de encostas e caso os serviços sejam relativos da obras de infraestrutura em estradas e/ou loteamentos deve-se adotar as indicações da instrução IPR 726 – Diretrizes Básicas para Elaboração de estudos e Projetos Rodoviários, Escopos Básicos/Instruções de Serviço ou a ISF 207 – Instrução de Serviços Ferroviários: Estudos Geotécnicos, ambas do DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes.

A escolha da campanha de sondagem em escorregamentos já ocorridos :

O projeto de estabilização de uma encosta tem de deixar muito claro a campanha de sondagens no local de escorregamento, a falta de informações representativas na região da massa rompida impede a execução de um projeto de contanção, tanto em termos de entendimento na formação do perfil geológico geotécnico quanto as investigações geológicas quanto em parâmetros de resistência ao cisalhamento tão importantes para a modelagem numérica do escorregamento e determinação do fator de segurança a ser utilizado.

Syncline - Departamento de Cajamarca, norte do Peru. / Créditos da foto:/ Wenbo Chen | @ Wenbo77 / https://twitter.com/Wenbo77/status/1236435138453442560

Matacão do Tipo bola de Pedra encontrado durante a escavação de subsolos em uma obra urbana

Figura: Processo de Caracterização Geotécnica.

Figura: Tipos de materiais considerados na caracterização geotécnica

Referências:

Coutinho, R. Q, Severo, R. N. F. Investigação Geotécnica para Projeto de Estabilidade de Encostas. ABMS – Associação Brasileira de Mecânica dos Solos, http://www.abms.com.br

A) Para obras de fundações de edifícios:

Análise em função de um terreno de área conhecida, sendo A a área de projeção da edificação em m².

• Se A ≤ 1200m², deve-se executar 1 (um) furo para cada 200m².

• Se 1200 < A ≤ 2400m², deve-se, além de 1 (um) furo para cada 200m², executar 1 (um) furo para cada 400m² que excedam os primeiros 1200m².

• Se A > 2400m², deve-se estabelecer um plano específico conforme projeto ou análise do projetista.

De toda forma o número mínimo de furos nunca deverá ser menor que:

• 2 (dois) furos para A < 200m².

• 3 (três) furos para 200 < A < 400m².

Para os casos em que não houver ainda a possibilidade de análise da planta do edifício (e mensuração do valor de A), o número de sondagens deve ser fixado de forma que a distância máxima entre os furos seja de 100m, com um número mínimo de 3 (três) furos.

Em relação a locação dos furos, a norma preconiza que caso estejam disponíveis os projetos estruturais e as referidas plantas de carga dos pilares, as sondagens deverão ser executadas baseando-se na localização dos elementos com maior carregamento, caso os estudos geotécnicos sejam executados em fase preliminar, onde o projeto não está disponível, ou ainda em fase de estudo de viabilidade e/ou planejamento do empreendimento, os furos deverão ser distribuídos igualmente em toda a área do terreno. 

A norma ressalta ainda que quando o número de furos for superior a três, estes não deverão estar dispostos em um mesmo alinhamento.

 

Figura 2 - Exemplo de distribuição dos furos de sondagem.

Figura 3 - Fundação feita sobre um matacão por um erro de sondagem. 

 Foto 05  - Matacões envolto a solo durante escavação do subsolo, risco de assentamento da base da fundação sobre o matacão caso ele esteja em inserido em solo mole, ocorre erro de interpretação durante a execução da fundação podendo ser interpretada como solo resistente sendo que na realidade dará uma falsa “nega” correndo risco de no futuro a fundação com a carga total da edificação sofrer recalque podendo até mesmo a estrutura da edificação entrar em colapso. 

A.1) Sondagens Profundas - Casos Especiais:

E quando temos casos especiais quando a sondagem e profunda e o nível de entendimento e complexabilidade do assunto envolve mecânica dos solos, geotécnica, calulo de fundações pesadas e a escolha correta de de fundações ao londo dos anos com a mudança de cargas e de edificações no entorno da vizinhança.

Figura 4 - Exemplo do que ocorre nos prédios na região de Santos - SP

Na maioria dos problema em fundações reside na ausência de uma campanha de sondagens correta bem definida e na interpretação da mecânica dos solos conjugada a um bom projetista de calculo estrutural estrutural que de preferencia entenda de cálculo e geotecnia. 

Os edifícios em Santos ficaram a prumo durante décadas e um dos principais problemas não foi a modalidade de fundação adotada à época (fundação direta) com a construção de edifícios mais baixos, com cargas de menos porte, mas também um fenômeno chamado de "bulbo de tensões", que é quando a tensão lateral exercida por um edifício construído paralelo ao edifício existente exerce uma tensão/força sobre as fundações antigas pelas quais estas não foram consideradas. No caso clássico do edifício Nuncio Malzone.

Figura 5 - Exemplo da formação do Bulbo de Tensões

 Fonte: http://joaofarias03.blogspot.com/2010/07/os-predios-tortos-de-santos.html

No caso das edificações da cidade de  Santos a maior dificuldade e mapear corretamente o perfil geológico-geotécnico ao longo do litoral e próximo da serra identificando e  mapeando corretamente a presença de argila marinha abaixo da areia que dependendo do tamanho e da carga dos prédios poderá ter de haver cálculos de deformação e recalque complexos para evitar qualquer tipo de recalque futuro ou controlável ao longo dos anos que seja economicamente viáveis para execução da edificação e da fundação que tornem a mesma segura. Temos muitos outros edifícios que se apoiam em sapatas e não apresentam problemas patológicos. A melhor solução é aquela que concilia segurança, qualidade e economia, portanto, saber projetar estudar e definir a escolha correta e uma coisa que além de uma equipe multidisciplinar de engenharia deve partir de uma campanha de sondagem extremamente bem definida e correta. 

Foto 06 - Exemplo de desaprumo

O solo de Santos é tido como o segundo pior tipo de solo para se projetar fundação do mundo, pela complexividade de fatores envolvidos, em primeiro lugar apenas o solo de fundação da Cidade do México. O solo de Santos - SP é formado geralmente de oito a 13 metros de camada de areia medianamente compacta, dependendo do local onde é feito a campanha de sondagem, seguido de 20 a 42 metros de uma camada de argila marinha, podendo depois ter outra faixa de areia ou não, e por último uma camada dura formada por alteração de rochas e rochas  que varia de 40 a 60 metros. 

Figura 6 - Exemplo do perfil geológico-geotécnico

 Fonte: http://joaofarias03.blogspot.com/2010/07/os-predios-tortos-de-santos.html

Para saber a resistência do solo é feito um relatório de sondagem mista com medida de SPT a cada metro e na parte de blocos de rocha sondagem rotativa onde se testemunha e recupera a camada de alteração ou rocha.

Retira-se uma amostra de cada camada, que é levada para um laboratório, onde se detecta o tipo de material que e ensaiado para se obter parâmetros com maior precisão para escolha correta da fundação a ser feita.

 Há dois tipos de fundações mais comuns executadas:

 A rasa (em que se utilizam sapatas), quando se tem um solo que suporta a carga dos pilares, geralmente para cargas m

ais leves e prédios menores de até 4 andares e a fundação profunda (onde geralmente se utilizam estacas cravadas ou ate mesmo escavadas) quando o solo é menos resistente ou se tenha o objetivo de não haver recalque de se atingir o nível de fundação mais firme e competente (rocha quando existir ou solo com SPT elevado acima de 40 golpes dependendo das cargas da fundação envolvida).

A.2) A importância da interpretação dos resultados da sondagem e a engenharia de estruturas

Foto - 07 - Exemplo de desaprumo ocorrido por diferença de camada de perfil geológico geotécnico próximo

solo ruim - Argila Orgânica - Cuidados Especiais no dimensionamento da fundação

Devido a falta de armadura, pressões realizadas pelas camadas de solo combinadas aos carregamentos da estrutura, 

romperam as estacas por flexo- compressão 

Exemplo de um perfil geológico geotécnico para execução de Pontes

B) Para obras de contenção de encostas:

C) Para obras de infraestrutura em estradas e/ou loteamentos:

Para obras de infraestrutura rodoviária ou ferroviária, deve-se basear a quantidade de sondagens a serem executadas na extensão do corte realizado para construção do empreendimento, segundo as instruções IPR 726 e IFS 207 do DNIT, pode-se resumir estas quantidades conforme a tabela abaixo:

D) Exemplos de perfis de sondagens para túneis

A importância de uma campanha de sondagens para túneis é fundamental para que se possa investigar os lados vulneráveis e falhas geológicas geotécnicas que permitam durante o projeto e execução da obra poder fazer uma escavação segura.

Exemplos de falhas geológicas identificadas

Exemplo de perfil geológico geotécnico de estudo de túnel

Eng. Luiz Antonio Naresi Júnior é engenheiro civil com ênfase na área de Saneamento, possui pós-graduação em Engenharia de Segurança do Trabalho, Analista Ambiental pela UFJF (Universidade Federal de Juiz de Fora), e em Engenharia Geotécnica pela UNICID (Universidade Cidade de São Paulo). É especialista em obras de Fundação Profunda, Contenções de Encosta, Obras de Artes Especiais, Projetos de Contenção, Infraestrutura Ferroviária e Rodoviária. Atualmente é sócio da ABMS (Associação Brasileira de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica), diretor do Clube de Engenharia de Juiz deFora (MG) desde 2005 até 2017, participa como voluntario pela ABMS como apoio a defesa civil de Belo Horizonte, Professor da Escalla Cursos para Mestre de Obras (CEJF / CREA/MG), consultor de fundação pesada e geotecnia, comercial e assessor da diretoria da Empresa  ProgeoEngenharia Ltda . 

Referências:

Referências:

NBR 8036:1983 – Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios, ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas.

NBR 11682:2009 – Estabilidade de encostas, ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas.

IPR 726 – Diretrizes Básicas para Elaboração de estudos e Projetos Rodoviários, Escopos Básicos/Instruções de Serviço, DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes.

ISF 207 – Instrução de Serviços Ferroviários: Estudos Geotécnicos, DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes.

Lan Consultoria - Eng. Luiz Antonio Naresi Júnior em www.naresi.com

Progeo Engenharia Ltda - www.progeo.com.br

Engo. Luiz Antonio Naresi Júnior com Prof. Dr. Carlos E. M. MAFFEI em recente congresso SEFE 8 em Belo Horizonte - MG.

Engo. Luiz Antonio Naresi Júnior com Prof. Dr. Carlos E. M. MAFFEI em recente congresso SEFE 9 em Belo Horizonte - MG.

Projeto de reaprumo do edifício Núncio Malzoni

      O Prof. Dr. Carlos E. M. Maffei, foi Professor Titular do Departamento de Estruturas e Fundações da Escola Politécnica da USP até 2011, quando aposentou-se compulsoriamente pela mesma instituição.

       Graduou-se em Engenharia Civil na Escola Politécnica da USP em 1963, tendo continuado a carreira acadêmica na própria Poli (onde obteve os títulos de Mestre, Doutor, Professor Livre Docente e Professor Titular), enquanto atuava no mercado profissional.

     Trabalhou até 1979 na Promon Engenharia onde ocupou o cargo de Superintendente da Área de Edificações e Obras Públicas, quando então foi contratado pela THEMAG Engenharia, onde trabalhou até 1982, chegando a Superintendente da Área de Transportes.

     Como responsável por projetos do Metrô de São Paulo e do Rio de Janeiro, especializou-se em obras enterradas, como túneis, valas e estações de Metrô.

     Já reconhecido no mercado como grande nome nas áreas de estruturas e interação solo-estrutura fundou em 1982 a C. E. M. Maffei Engenharia Ltda., onde atua até hoje.

    Graças ao seu perfil arrojado e profundo conhecimento, o Prof. Maffei é famoso por não fugir de desafios e projetar obras inéditas, tidas às vezes como impossíveis: “O fato de alguém não saber fazer determinada coisa não significa que ela não pode ser feita.”, diz.

GEOTECNIA E INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS

Uma das etapas mais importantes para atendimento da NBR 8044 – Projeto geotécnico é a etapa das investigações geotécnicas.

Esta etapa relaciona as atividades de campo e laboratório a serem realizadas no reconhecimento do subsolo, na classificação e na determinação dos parâmetros geomecânicos dos materiais e das camadas constituintes do solo.

As investigações, segundo a etapa de projeto e característica da obra compreendem um ou mais dos seguintes serviços:

Levantamento de dados sobre:

• 1. Cartografia

  2. Geologia, pedologia e geomorfologia

  3. Hidrologia e hidrografia

  4. Geotecnia

  5. Reconhecimento topográfico

  6. Reconhecimento geotécnico

  7. Prospecção geofísica

  8. Sondagens mecânicas

  9. Ensaios in situ

  10. Ensaios de laboratório

Levantamento de Dados

Todos os dados cartográficos, geológicos, hidrológicos e geotécnicos existentes devem ser pesquisados, analisados e selecionados segundo a sua aplicabilidade ao projeto.

1) Cartografia

Os dados cartográficos devem ser compatíveis em escala e precisão com o projeto. Mapa desde 1: 50000 a 1:100000 para estudos regionais. Para projetos específicos requerem-se plantas em escala de 1:2000 até 1:200.

2) Geologia

Devem ser levantados os dados existentes em mapeamento pedológicos, geológicos e geomorfológicos executados na área. Este elementos são importantes tanto na otimização da programação das sondagens como na interpretação final.

3) Hidrologia e hidrografia

Condicionante básico da maioria dos projetos geotécnicos, o lençol freático natural ou provado por obras existentes ou a serem executadas, de ser conhecimento em seu comportamento global.

Assim, devem ser procurados dados existentes sobre a pluviometria, regime dos rios, outros tipos de drenagem superficial e subterrânea, e comportamento do lençol, se possível com as suas variações sazonais.

4) Geotécnica

Todos os dados geotécnicos disponíveis devem ser tomados em consideração, analisados e utilizados na medida que couber.

Informações de técnicos experimentadas na área são importantes e devem ser coletadas sempre que possível.

5) Reconhecimento topográfico

Os dados cartográficos e topográficos existentes devem ser complementados por um reconhecimento topográfico de campo em grau de detalhamento compatível com o projeto. A geodésia, a aerofotografia e o sensoriamento devem ser utilizados na medida das necessidades.

6) Reconhecimento geotécnico

Os dados existentes devem ser complementados por um reconhecimento geotécnico de campo até alcançar um grau de detalhamento compatível com o projeto.

Campanha de investigação geotécnica

Como resultado destes estudos deve ser obtido um conjunto de dados que possibilitem, no mínimo a execução de:

 Mapa geotécnico

Seções geotécnicas

Classificação geotécnica dos materiais

Reconhecimento e amostragem para fins de caracterização de ocorrências de rocha susceptíveis de serem utilizadas como material de construção

Reconhecimento e amostragem para fins de caracterização de jazidas de pedregulho e areia susceptíveis de serem utilizados como material de construção

A partir da evolução dos resultados de sondagens e ensaios que forem sendo executados durante o projeto e construção, os elementos até então considerados devem ser revistos e atualizados.

7) Prospecção geofísica

Os métodos de prospecção geofísica permitem a obtenção, a curto prazo, de informações sobre o subsolo, servindo principalmente, como importante elemento de interpretação de dados entre sondagens, poços de inspeção ou afloramentos.

Investigação geofísica por eletrorresistividade

Os elementos obtidos por geofísica devem ser interpretados face aos resultados de sondagens ou  outras investigações diretas, não devendo ser utilizados isoladamente, a não ser em casos particulares, devido aos erros de interpretação a que podem levar.

8) Sondagens mecânicas e amostragem

As sondagens de simples reconhecimentos devem ser executados de acordo com a nbr 6484, enquanto que os outros tipos de sondagens devem ser executadas com equipamentos adequados as condições geológicas e utilizando-se a melhor pratica. 

O espaçamento entre sondagens e sua profundidade dependem da complexibilidade da geologia local, da importância da obra e da influencia das características do subsolo no comportamento da obra e vice-versa. No caso das fundações de edifício elas devem obedecer as prescrições da NBR 8036.

Independentemente dos tipos de sondagens executadas, as amostras devem ser classificadas e identificadas por profissional habilitado em geotécnica.

Tipos de Sondagens

Poços exploratório e trincheiras

São em geral de pequena profundidade, executados, comumente, acima do lençol d´água. Entretanto, é possível atingir profundidades apreciáveis com o auxílio eventual de escoramento e, se necessário, mediante rebaixamento do lençol freático.

Poço de inspeção para retirada de amostra indeformada

Os poços possibilitam um exame detalhado do perfil do subsolo e permitem obter blocos indeformados dos materiais existentes, assim como a realização de ensaio in situ, se for o caso.

Sondagens a trado

Estas sondagens são de baixo custo e comumente utilizadas em cubagem de jazidas de solo ou como informação de condições de fundação em casos especiais.

Geralmente só podem ser executadas acima do nível d´água. Fornecem amostra deformadas do solo e podem ser utilizadas para cravação de tubos amostradores como shelby, spt, etc.

Sondagens de simples reconhecimento – Sondagem a Percussão SPT

São destinadas essencialmente a determinação do perfil do subsolo, resistência a penetração dos materiais atravessados, obtenção de amostras deformadas dos mesmos e medida dos níveis d´água subterrânea de acordo com a NBR 6484.

Amostrador bi partido da sondagem a percussão SPT

Sondagens para extração de amostras pouco deformadas e indeformadas

Estas são destinadas a obtenção de amostras pouco deformadas de solos coesivos, de consistência mole a média, utilizando amostradores de parede fina (shelby) de diâmetro pouco inferior ao do tubo de revestimento da sondagem.

Amostrador tipo Shelby para amostras indeformadas

Para amostras indeformadas de solos coesivos de consistência média a rija, são necessários amostradores de diâmetro superior a 3”, o que exige a execução de sondagens de maior diâmetro.

A extração de amostras indeformadas por meio de sondagens requer o emprego de amostradores e técnicas especializadas e só devem ser executadas por especialistas.

No caso de solos duros ou contendo fragmentos de rocha, em que amostras não podem ser extraídas por amostrador de parede fina, deve ser empregados amostradores especiais (denison).

Dependendo do diâmetro da sondagem, a mesma pode ser utilizada para outros ensaios in situ como bombeamento, palhetas (vane test), etc.

Sondagens rotativas

São executadas em solo e rocha. Em solo permitem a extração de amostras pouco deformadas, indeformadas, ensaios de penetração, etc. Em rocha são executadas com recuperação de testemunhos.

O objetivo é em geral, determinar tipos de distribuições da litologia, estágios de alteração, estruturas (canais de dissolução, falhas, xistosidades, diacasses, estratificações), permeabilidade, etc.

9) Ensaios e medidas in situ.

Nestes ensaios o material é ensaiado no próprio locasl, sem necessidade de extração de amostra.

Quando não estiverem normatizados, a metodologia desses ensaios deve ser sucintamente apresentada junto aos respectivos resultados.

Piezômetros (PZ) e indicadores de nível d´água (INA)

Os instrumentos que permitem verificar o comportamento do lençol freático e de lençóis confinados, podem ser constituídos de tubos cravados no solo perfurados ou com ponta aberta, chamados indicadores de nível d´água (INA) ou piezômetros (PZ), de tipos comprovados, convenientemente distribuídos.

É indispensável que seja aguardada a estabilização do NA após a instalação, antes do início das leituras. Para solos permeáveis o período usual de 24 h é suficiente. Para solos pouco permeáveis deve-se aguardar prazo maior, não inferior a 48 h.

Ensaios de permeabilidade in situ

Estes ensaios permitem uma medida grosseira de permeabilidade através do bombeamento d´água para dentro ou para fora de um furo de sondagem.

A permeabilidade de um aquífero pode ser melhor determinada através de bombeamento em poços, de preferência totalmente penetrantes no aquífero que vai ser ensaiado.

Para que os dados obtidos sejam significativos é preciso que os poções sejam construídos e operados com técnica já comprovada em ensaios anteriores. Os cálculos devem ser feitos com o uso de fórmulas comprovadas.

Instrumentação para ensaio de permeabilidade in situ. Le Franc

O rebaixamento do nível produzido pelo bombeamento do poço é medido por uma série de indicadores de nível d´água localizados a várias distancias dos poços.

Este deve ter diâmetro adequado para permitir a instalação de uma bomba apta a assegurar o rebaixamento.

O poço deve ser bombeado a duas outras velocidades. O bombeamento em cada velocidade deve continuar ate que sejam obtidas condições estacionarias.

Com os resultados obtidos devem ser relatados a aparelhagem  e método utilizados no ensaio e a formula adotada nos cálculos.

Ensaios de perda d´água

São executados, geralmente em sondagens rotativas através de injeção de água sob pressão, para determinação de perda específica em l/min Pa ou permeabilidade equivalente em cm/s, do maciço. Com os resultados deve ser relatados os métodos de ensaios e a fórmula adotada para cálculo da permeabilidade equivalente.

Ensaio de penetração estática

São ensaios que se constituem na cravação de uma haste e cone no solo por meio de macaco hidráulico, medindo-se as forças necessárias para cravar o conjunto haste e cone de depois cone isoladamente.

São executados segundo especificações e regras bem conhecidas na literatura geotécnica. Os resultados devem ser relatados com a aparelhagem e método utilizado.

Ensaios de paleta – Vane Test

São ensaios que determinam a resistência ao cisalhamento de argilas moles e medias in situ, através da medida do momento de torção de quatro palhetas na extremidade de um ahaste, cravadas no solo, abaixo do tubo de revestimento de uma sondagem especialmente feita para o ensaio. Os ensaios devem ser executados segundo especificações e regras bem conhecidas na literatura geotécnica.

Prova de carga direta e sobre estacas

São ensaios que determinas as pressões admissíveis em fundações diretas, as cargas admissíveis em estacas de fundação, os coeficientes de recalque de estacas e os coeficientes de recalques do solo, para fins de calculo de fundação direta ou pavimentos.

Montagem do sistema de vigas de reação em uma prova de carga estática

Ensaios de laboratório em amostras de solo

10) Ensaios de Laboratório: 

Para o caso de amostras de solo em ensaios de laboratório podem ser os constantes nas NBRs: 6458, 6459, 6508, 7180, 7181, 7182 e 7183 e ainda os de:

Análise mineralógica

Análise microestrutural

Determinação da natureza e teor de matéria orgânica

Adensamento vertical e radial

Permeabilidade a carga constante e variável

Compressão simples

Compressão triaxial

Cisalhamento direto

Dependendo do tipo e vulto da obra, outros ensaios podem ser necessários e realizados. Em todos os casos de ensaios não normatizados, os resultados devem vir acompanhados da descrição ou referência do método e da aparelhagem utilizados.

Ensaios em laboratório e in situ em amostras de rocha

São ensaios que determinam as características de resistência, de deformabilidade ou o estado de tensão de maciços rochosos ou de amostras de rocha, sendo descritos na literatura corrente da mecânica das rochas.

Tais ensaios só devem ser escolhidos e efetuados sob a orientação de especialistas. Com os resultados destes ensaios devem sempre ser relatados os métodos e aparelhagem utilizados.

A execução de uma programação de ensaios deve levar em conta o tipo e vulto da obra a ser construída e o tipo de solicitações que ela irá impor ao maciço. Assim deve ser escolhido o método de ensaio que melhor e mais fielmente representar a resposta do material de fundação a ação da estrutura.

Ensaios in situ

É grande a gama de ensaios in situ que podem ser necessários a caracterização de um determinado maciço de fundação. Entre os mais correntes:

Ensaios de deformabilidade para determinação do comportamento tensão deformação do maciço

Ensaios de cisalhamento direto, para determinação das características de resistência de feições

Ensaios de injeção para determinação das características de injetabilidade da fundação

Ensaios de tensões virgens para avaliação do estado de tensão natural a que a fundação esta sujeita

Ensaios dinâmicos etc.

Ensaios de laboratório

Os ensaios efetuados em laboratório podem ser os de:

Determinação petrografias

Determinações de densidades

Absorção de água

Compressão simples

Cisalhamento direto

Compressão triaxial

Permeabilidade

Ciclagem

Resistência ao choque

Em todos os casos, os resultados devem vir acompanhados da descrição ou referência do método e aparelhagem utilizados.

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Luiz Antonio Naresi Júnior é engenheiro civil com ênfase na área de Saneamento, possui pós-graduação em Engenharia de Segurança do Trabalho, Analista Ambiental pela UFJF (Universidade Federal de Juiz de Fora), e em Engenharia Geotécnica pela UNICID (Universidade Cidade de São Paulo). É especialista em obras de Fundação Profunda, Contenções de Encosta, Obras de Artes Especiais, Projetos de Contenção, Infraestrutura Ferroviária e Rodoviária. Atualmente é sócio da ABMS (Associação Brasileira de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica),diretor do Clube de Engenharia de Juiz deFora (MG) desde 2005 até 2017, participa como voluntario pela ABMS como apoio a defesa civil de Belo Horizonte, Professor da Escalla Cursos para Mestre de Obras (CEJF / CREA/MG), consultor de fundação pesada e geotecnia, comercial e assessor da diretoria da Empresa  ProgeoEngenharia Ltda . 

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