369) A Importância das Sondagens de Solos com Ênfase na Sondagem a Percussão SPT

Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais – PUC Minas

Pós Graduação (M. Eng.) Engenharia em Geotecnia - Trabalho de Conclusão de Curso

Novembro -  2019, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brasi

A Importância das Sondagens de Solos com Ênfase na Sondagem a Percussão SPT

Fernanda Teixeira Vianna de Mello - Pontífica Universidade Católica de Minas Gerais - PUC-MINAS, Belo Horizonte, Brasil, fernandavianna95@yahoo.com.br

Luiz Antônio Naresi Júnior - Professor da Pontífica Universidade Católica de Minas Gerais - PUC-MINAS, Belo Horizonte, Brasil, naresi@progeo.com.br

RESUMO: O presente artigo tem como objetivo apresentar a importância de se realizar a sondagem do solo antes de iniciar qualquer projeto. A sondagem do solo realizada de forma correta garante benefícios para as edificações, segurança e agilidade da obra, além de contribuir para redução das possíveis patologias e custos. De todos os fatores que envolvem um determinado projeto, deve-se conter especialmente a realização de sondagens, esse artigo abordará os métodos de sondagens mais utilizados atualmente, dando ênfase ao mais aplicado no Brasil, o método de sondagem a percussão simples (SPT) Standard Penetration Test, também conhecido como sondagem à percussão ou sondagem de simples reconhecimento. Este método é mais utilizado pela sua facilidade de execução e custo inferior, comparado as outros métodos. A sondagem é fundamental, pois é a partir dela que obtemos as informações necessárias do solo, detre as principais informações obtidas por esse processo estão a determinação do tipo de solo, o nível do lençol freático, as camadas do solo e a resistência dessas camadas. Será feita uma análise do seu método de execução, de pontos importantes a se observar, do boletim de medição que é gerado e do custo, que é considerado relativamente baixo, tendo em vista os benefícios que a sondagem agrega a um projeto.

PALAVRAS-CHAVE: Sondagem a percussão, Simples reconhecimento, SPT, Solos.

1    INTRODUÇÃO

De acordo com a Associação Brasileira de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica, o primeiro passo de um processo construtivo é a sondagem do solo, que é um procedimento técnico vital em qualquer obra.

  A sondagem é realizada em busca de analisar a natureza do solo no qual está inserido dentro daquele local e sua estratificação, análise da profundidade e natureza do leito rochoso, além de verificar as formas de drenagem do local e posição do lençol freático. Esses dados são acrescentados com a coleta de amostras de solo para a realização de ensaios: como permeabilidade, comportamento ao receber água, resistência as tensões, entre outros ensaios de mecânica do solo e geotecnia.

  Segundo Filho (2016), a sondagem de solo nada mais é do que o estudo do solo e quais as suas características. Isso define se o mesmo pode ser utilizado para construção ou não, a partir do estudo é que se avaliam os riscos financeiros e os técnicos para então garantir a segurança da obra com o conhecimento do solo, as espessuras das camadas do mesmo, sua resistência e ainda a provável localização dos lençóis freáticos quando existem. Este estudo auxilia as empresas para uma construção adequada, além de evitar possíveis acidentes, como já noticiadas por diversas vezes nos meios midiáticos.

  Conforme os autores Consoli; Milititsky e Schnaid (2005), um dos problemas mais frequentes que causam patologias de fundações é a falta da investigação dos subsolos no qual será levantada a edificação. A análise, verificação e a distinção mais minuciosa do solo e seu desenvolvimento são essenciais à solução de qualquer problema de fundação.

  Vale ressaltar também que, a escolha do tipo de fundação parte do engenheiro projetista que se baseia nas informações geotécnicas, as quais devem fornecer dados a respeito do terreno.

  A estratégia mais utilizada para investigação geotécnica do subsolo das fundações dos edifícios é o de sondagem de percussão sobre a circulação de água, acompanhado pelo ensaio normalizado de penetração (SPT) ou sondagem de simples reconhecimento do solo de acordo com ABNT 1983. Através da sondagem de percussão, é possível determinar um perfil com descrição das camadas do solo e a resistência oferecida por elas à penetração de um amostrador normalizado. Pode fornecer, ainda, a profundidade do nível de água estático. Com esses dados é possível que se crie estratégias que viabilizam a obra e garantam a segurança da mesma e sua qualidade.

2    DESENVOLVIMENTO

2.1 Sondagem

O termo sondagem deriva da palavra sondar, que se define como sendo, pesquisar, explorar, investigar. A sondagem trás uma coleta de informações sobre algo que necessitamos descobrir, no caso de sondagem de solo, informações como o tipo de solo e suas respectivas características.

  Conforme abordado por Filho (2016), a sondagem permite obter informações sobre:

• Determinação dos tipos de solo que ocorrem, no subsolo, até a profundidade interesse do projeto;

• Determinação das condições de compacidade (areias) ou consistência (argilas) em que ocorrem os diversos tipos de solo;

• Determinação da espessura das camadas constituintes do subsolo e avaliação da orientação dos planos (superfícies) que as separam;

• Informação completa sobre a ocorrência de água no subsolo. 

  A sondagem baseia-se em classificações geotécnicas para a classificação do solo. O objetivo de se caracterizar e classificar os solos em geologia de engenharia é o de poder prever os seus comportamentos, mecânico e hidráulico, em obras de engenharia, mineração e meio ambiente, conhecendo-se, ao mesmo tempo, as suas formas de ocorrência e a geometria das camadas nos locais em estudo.

  Aliadas aos ensaios expeditos e de laboratório, as sondagens permitem elaborar de forma bastante complexa, mapas e seções apresentando os grupos de solos classificados quanto à gênese e ao comportamento geotécnico esperado.

2.2 Tipos de Sondagens

Existem no mercado diversos modelos de sondagens que derivam de acordo com a quantidade de informações oferecidas, equipamentos necessários para sua utilização, qualificação da mão de obra para seu manuseio, limitações do próprio equipamento e os diferenciais entre os valores de serviço de cada modelo. De acordo com Filho (2016), os diferentes tipos de sondagem são:

• Sondagem por poços de inspeção: uma escavação vertical que permite o acesso ao interior do terreno para verificação direta in situ do material, sua estrutura e composição.

• Sondagem a Trado: consiste em uma perfuração de pequeno diâmetro (3'') para coleta de amostras de solos, verificação das diferentes camadas de solo e nível do lençol freático. Entretanto nesta perfuração não ocorre a determinação do índice de resistência a penetração NSPT.

• Sondagem SPT (Standard Penetration Test): mais famoso ensaio de sondagem do Brasil e do mundo devido baixo custo e por ser uma sondagem de simples reconhecimento dos dados.

• Sondagem Rotativa: usada quando alcançado uma camada de rocha ou solo de alta resistência, blocos ou matacões. Pode ser usada também para solos quando a investigação do solo é pormenorizada.

• Sondagem mista: usada quando há uma cobertura de material terroso (solo) sobre o maciço rochoso no local onde será executada a sondagem rotativa.

• Sondagem de cone (CPT), sondagem de Piezocone (CPTU): CPT é uma das sondagens mais avançadas tecnologicamente que se encontra no mercado. Ela trabalha em conjunto uma parte mecânica de penetração da sonda e uma parte elétrica onde são apresentados valores de resistência do solo na ponta do cone, atrito lateral. No entanto, a CPTU avança pouco mais e apresenta valores de pressão intersticial da água.

• Sondagem cone sísmico (SCPT/SCPTU): uma técnica mais aprimorada da sondagem de cone onde são incorporados a sonda geofones ou aceleradores.

2.3 Sondagem SPT (Standard Penetration Test)

Conforme Silva (2007), esse tipo de sondagem foi inserida no Brasil desde 1939 através da seção de Solos e Fundações do Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo (IPT).

  A sondagem a percussão pode ser conhecida como “Simples reconhecimento” ou “Sondagem SPT”. A termologia vem dos termos ingleses “Standard Penetration Test”, ou seja, “Teste de Penetração Padrão”. Processo esse muito utilizado pra conhecer os sub-solos e fornece informações necessárias e indispensáveis através de um estudo daquele local. A realização do teste é de suma importância no ramo da Construção Civil.

  O ensaio SPT se dá pela perfuração e cravação dinâmica de um amostrador padrão a cada metro de solo, resultando na determinação dos tipos de solo, em suas respectivas profundidades, além do índice de resistência à penetração a cada metro e a posição do nível do lençol freático.

Figura 1. Sondagem a percussão. TECNOSOLO (2019).

  A Norma Brasileira que regulamenta a execução do ensaio SPT é a NBR 6.484/01 – Execução de Sondagens de Simpoles Reconhecimento de Solos. Esta NBR prescreve o método correto de execução da sondagem à percussão (SPT).

2.3.1  Metodologia de execução do SPT

A sondagem deve ser iniciada após a limpeza da área, de forma que a execução de toda operação seja feita sem obstáculos. Deve-se prever também a abertura de uma vala ao redor da sonda, para desviar as águas no caso de chuva.

  A sondagem de solo à percussão consiste basicamente na penetração de um amostrador padrão no solo através da queda livre de um peso. Para iniciar a sondagem monta-se um tripé e através de uma roldana e de um cabo, o peso é orientado sobre o amostrador e solto em queda livre. ARAÚJO, C.M.S.D. et al. (2016).

Figura 2. Esquemático da sondagem a percussão. CAMPOS (2018).

  O ensaio inicia-se com a sondagem a trado do terreno a partir da superfície de instalação do equipamento até 1 metro de profundidade com o trado concha ou escavador manual, onde se recolhe uma amostra dessa parte inicial.

  A partir de 2 metros de perfuração inicia-se a sondagem à percussão com o amostrador padrão fixado no conjunto de hastes do aparelho. Um martelo de 65 kg é erguido a uma altura de 75 cm com a ajuda de uma corda de sisal caindo em queda livre sobre o amostrador padrão. Este procedimento é repetido até que o amostrador penetre 45 cm no solo. A cada 15 cm conta-se o número de golpes do martelo para atingir tal profundidade, e o valor do NSPT (Índice de Resistência a Penetração) é a soma do número de golpes necessários para penetrar o amostrador nos últimos 30 cm de solo.

Figura 3. Perfil da sondagem a percussão. CONSTRUFÁCIL RJ (2019).

  O furo de uma sondagem deve ser deslocado sempre que atingir alguma interferência em uma profundidade igual ou inferior a 8 metros ou quando atingir uma profundidade que não condiz com o solicitado.

  Ao final da sondagem, geralmente é colocado junto ao local do furo, um marco de concreto com comprimento mínimo de 50 cm, exposto 10 cm acima do terreno, com as seguintes informações:

·         Deniminação do furo;

·         Cota da boca do furo (se fornecida);

·         Profundidade.

2.3.2  Pontos de atenção

Caso o lençol freático seja atingido ou o avanço do trado espiral for inferior a 50 mm em 10 minutos de operação contínua e, nos casos de solos aderentes ao trado, passa-se para o método de percussão com circulação de água (lavagem). Para tanto, é obrigatória a cravação do revestimento.

  Segundo Araújo at al. (2016), quando o avanço do furo se fizer por lavagem, deve-se erguer o sistema de circulação d’água (o que equivale a elevar o tripé) da altura de aproximadamente 0,3 metros e durante sua queda, deve ser manualmente imprimido um movimento de rotação na coluna de hastes.

  Durante as operações de perfuração, se a parede do furo apresentar instabilidade, também é obrigatório, para amostragens subsequentes, a descida do tubo de revestimento até onde se fizer necessário, alternadamente com a operação de perfuração, de tal modo que a boca inferior do revestimento nunca fique a mais de 1 metro do fundo do furo e nem menos de 10 centímetros, no momento de cravar o barrilete amostrador. ARAÚJO, C.M.S.D. et al. (2016).

  A profundidade deverá ser anotada caso a sondagem atingir o nível freático. Quando ocorrer artesianismo não surgente, deverá ser registrado o nível estático e no caso de artesianismo surgente, além do nível estático, deverá ser medida a vazão e o respectivo nível dinâmico.

  O número mínimo de sondagens deve ser de duas perfurações para áreas de até 200 m² de projeção em planta, três para área entre 200 m² e 400 m² e para os casos em que não houver ainda disposição em planta, como nos estudos de viabilidade de construção ou de escolha do local, o número de sondagens deve ser fixado de forma que a distância máxima entre elas seja de 100 metros, com um número mínimo de três sondagens.

  A profundidade a ser explorada pelas sondagens depende do tipo de construção, das características da sua estrutura, e das condições geotécnicas e topográficas do local, garantindo que não venham prejudicar a estabilidade e o comportamento estrutural e funcional da mesma. (SCARABEL, 2012).

2.3.3  Até quando a sondagem deve ser executada?

A sondagem à percussão será dada por terminada nos seguintes casos:

• Quando atingir a profundidade especificada na programação dos serviços;

• Quando no ensaio de lavagem por tempo, atingir o impenetrável ao SPT. Isto ocorro quando forem obtidos avanços inferiores a 5 cm em três períodos consecutivos de 10 minutos;

• Quando tiver prevista a sua continuação pelo processo rotativo e for atingida penetração inferior a 5 cm durante 10 golpes consecutivos, não se computando os 5 primeiros golpes do teste, ou quando o valor do SPT ultrapassa 50 em um mesmo ensaio. Nestas condições, o terreno será considerado impenetrável ao SPT e deverá ser anotado o número de golpes e a respectiva penetração.

2.3.4  Amostragem

A amostragem e o ensaio de penetração são considerados finalidades da sondagem à percussão. As amostras devem ser representativas do material atravessado e livres de contaminação. (DEINFRA, 1994).

  A amostragem permite saber que tipo de solo foi encontrado em cada local e a profundidade, além de possibilitar análises mais detalhadas em laboratório e fazer estudos mais aprofundados de forma a entender melhor o seu comportamento. Elas devem ser colhidas a cada metro de perfuração ou sempre que as características do solo se alterarem.

  Segundo a IN (Instrução Normativa) 06/94 do DEINFRA (Departamento Estadual de Infraestrutura de Santa Catarina), as amostras obtidas pelas sondagens podem ser de barrilete amostrador, de lavagem, de baldinho e amostras com trado. O material deve ser recolhido e guardado em sacos plásticos resistentes e, além disso, devem ter uma etiqueta na parte externa e outra na parte interna da embalagem, de modo que não haja perda da identificação.

2.3.5  Boletim de Sondagem

O boletim de campo de uma sondagem é um documento muito importante, pois ele traz todas as ocorrências de uma sondagem que posteriormente serão avaliadas pelo responsável técnico do projeto. É a partir desse documento que verifica-se a tensão do solo naquele ponto, onde os projetos de engenharia são eleborados.

  O fato do boletim apresentar muitas informações importantes faz com que a responsabilidade na execução do ensaio aumente, de forma que a sondagem seja feita da melhor maneira possível, com técnica e qualidade, eliminando qualquer possibilidade de erro. Os dados obtidos no boletim servirão de base para todos os estudos e conclusões futuras.

Figura 4. Exemplo de boletim de televisamento de furo. ARAÚJO, C.M.S.D. et al. (2016).

  O televisamento de furo pode ser feito em furos de sondagem a percussão ou em furos rotopercussivos. O televisamento aproveita o furo realizado em uma sondagem a fim de apresentar uma visão geológica das paredes do mesmo.

2.3.6  Custo da Sondagem SPT

A sondagem de simples reconhecimento, ou sondagem SPT é o método mais utilizado no Brasil, isto pela sua facilidade de execução e custo inferior, comparado as outros métodos.

  De acordo com Ottman Lahuec (Dragages et Geologie), “todas as sondagens são caras, mas as mais caras são aquelas que não foram feitas”. O custo com sondagens variam de 0,5 a 1% do custo total de uma obra, sendo assim, quanto maior o projeto, menor o custo relativo.

3    CONSIDERAÇÕES FINAIS E CONCLUSÃO

No ramo da engenharia não há como desenvolver projetos de fundações e de geotecnia, no geral, sem investigações de campo. A sondagem é uma ferramenta importantíssima, pois fornece grande quantidade de dados e condições de melhores soluções para os projetos de engenharia.

Conforme mensionado, as sondagens caras são aquelas que não foram feitas, isto acontece pois a falta de informação aumenta o custo de uma obra por demandar mais tempo de execução e, também, pela necessidade de solucionar problemas que não haviam sido previstos anteriormente. Além disso, a falta de informação, muitas vezes, pode comprometer a segurança de uma obra.

Com base neste trabalho foi possível entender sobre o que é sondagem, quais os tipos disponíveis no mercado e identificar as principais características da sondagem mais utilizada no Brasil, a sondagem a percussão SPT. O SPT é bastante utilizado pela sua simplicidade de execução e custo relativamente baixo, não deixando de ser suficientemente eficiente nas obtenções de parâmetros necessários e informações para elaboração de projetos.

Desta forma, é possível concluir que em projetos de engenharia, economia de dinheiro e de tempo para realizações de sondagens e investigações de solo, geram maiores custos finais, assim como atrasos no empreendimento.

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus por ter me dado perseverança e força para superar as dificuldades encontradas ao longo do caminho. Sem Ele nada seria possível.

Aos meus familiares e amigos, pelo amor, incentivo e apoio em todos os momentos.

Ao orientador Prof. Luiz Antônio Naresi Junior, pelos ensinamentos, pelo suporte e orientação para este estudo.

  E a Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, seu corpo docente, direção e administração, que fizeram parte dessa trajetória.

REFERÊNCIAS

ARAÚJO, C. M. S. D.; PORTO, M.; JUNIOR, L. A. N.; SILVA, A. G. D. (2016) Especificações e Procedimentos de Sondagem à Percussão de Simples Reconhecimento - SPT, Revista Fundações e Obras Geotécnicas, Ano 6, Nº 68.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6484: Execução de Sondagens de Simples reconhecimento dos Solos. Rio de Janeiro. 1980.

CAMPOS, Arq. Iberê M. Artigo: Tipos de solo e investigação do subsolo: entende o ensaio a percussão e famoso índice SPT. Disponível: <http://www.forumdaconstrucao.com.br/conteudo.php?a=9&Cod=126> Acesso em 27 de out. 2019.

FILHO, W. D. C. (2016) Notas de aula de Mecânica dos Solos. Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, graduação em engenharia civil.

MILITITSKY, J., CONSOLI, N. C., & SCHNAID, F. Patologia das Fundações. São Paulo: Oficina de Texto, 2005.

SANTA CATARINA. (1994) Instrução Normativa para Execução de Sondagem à Percussão. Departamento Estadual de Infraestrutura, IN 06/94.

SCARABEL, D. (2012) Estudo da aplicação da NBR 6.484/01 por construtoras de Campo Mourão e Região. Monografia (Graduação em Tecnologia de Materiais de Construção Civil) Universidade Tecnológica do Paraná, Campo Mourão, PR.

SILVA, C. P. L. D. (2007) Cartografia geotécnica de grande escala. Estudo de caso Brasília - Área tombada pela Unesco. Dissertação (Mestrado em  Geotecnia) Departamento de engenharia Civil e Ambiental. Universidade de Brasília, Brasília, DF.

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