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INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO
Wendell José Soares dos Santos
E-mail: wendell.santos@professores.unifavip.edu.br
 


Disciplina:	Fundações	
Introdução
Investigação do subsolo
Objetivo geral:
Conhecimento, utilizando técnicas disponíveis, do solo e/ou
rocha que será utilizado como material de construção ou
fundação onde serão construídas as obras de engenharia.
Obtenção dos parâmetros e características dos solos e/ou
rochas sob as diversas condições que a obra de engenharia
pode ser submetida durante sua vida útil.
Um programa de investigação deve fornecer características e
parâmetros necessários para construção e segurança.
Investigação do subsolo
Objetivos específicos:
SOLO - Determinar extensão, profundidade e espessura de cada
camada de solo, e descrição do solo: compacidade (solo granular) e
consistência (solo coesivo).
ROCHA - Determinar profundidade da superfície da rocha,
classificação, extensão, profundidade e espessura de cada extrato
rochoso, direção das camadas, espaçamento de juntas, planos de
acamamento, presença de falhas e o estado de alteração e
decomposição.
ÁGUA - Informações sobre ocorrência de água no subsolo:
profundidade do lençol freático e suas variações e lençóis
artesianos.
COLETA DE AMOSTRAS INDEFORMADAS: quantificar propriedades
mecânicas do solo (compressibilidade, permeabilidade e resistência
ao cisalhamento).
OBS.: Em muito casos nem todas essas informações são necessárias
e, em outros, valores estimativos serão suficientes.
Etapas de um programa de
investigação
Conhecer as principais características dos solos
Sondagens à percussão
Investigação
preliminar
Esclarecer as feições mais relevantes do solo
Mais sondagens a percussão, sondagens
mistas, retiradas de amostras indeformadas.
Investigação
Complementar
Confirmar as condições de projeto
Dificuldade de executar o tipo de fundação
prevista
Investigação na
fase de construção
Etapas de um programa de
investigação
PARA DEFINIR O PROGRAMA
Planta do terreno
Informações geológica-geotécnica
sobre a área
Dados da estrutura a construir e das
edificações vizinhas
Normas e código de obra municipal
Número de Furo de sondagens Número de Furo de sondagens
Em quaisquer circunstâncias o número mínimo de sondagens
devem ser:
a) Dois para área de projeção em planta do edifício até 200 m²
b) Três para área entre 200 m² e 400 m².
NBR 8036
Localização dos furos de
sondagem
As sondagens devem ser localizadas em planta e obedecer às
seguintes regras gerais:
a) na fase de estudos preliminares ou de
planejamento do empreendimento, as sondagens
devem ser igualmente distribuídas em toda a
área;
b) na fase de projeto podem-se localizar as
sondagens de acordo com critério específico que
leve em conta pormenores estruturais;
c) Se o número de sondagens for superior a três, elas
não devem ser distribuídas ao longo de um
mesmo alinhamento.
Localização dos furos de
sondagem
Profundidade das sondagens -
Recomendações
CRITÉRIO 1: A profundidade da sondagem depende das cargas e das
dimensões da edificação, como apresentado na relação a seguir:
Onde:
H = profundidade da sondagem
C = coeficiente que depende da carga média da
edificação sobre o solo, isto é, o peso da
construção dividida pela área de sua projeção
(tf/m²)
B = largura maior do retângulo de menor área que
envolva a construção.
FONTE: Rabello, Yopaman (2011), pág 39
H = C x B
CRITÉRIO NBR 8036:
Onde:
q= pressão média sobre
o terreno;
= peso específico
médio do solo;
M= 0,1;
B = menor dimensão do
retângulo da edificação;
L = maior dimensão do
retângulo da edificação;
D = profundidade de
sondagem
Métodos de
prospecção geotécnica
Métodos de prospecção
geotécnica
Classificação dos métodos:
Métodos indiretos: a determinação das propriedades das
camadas do subsolo é feita indireta pela medida, seja da sua
resistividade elétrica ou da velocidade de propagação de
ondas elásticas.
Métodos semidiretos: fornecem informações sobre as
características do terreno, sem contudo possibilitarem a coleta
de amostras ou informações sobre a natureza do solo, a não
ser por correlações indiretas.
Métodos diretos: consistem em qualquer conjunto de
operações destinadas a observar diretamente o solo ou obter
amostras ao longo de uma perfuração.
Métodos de prospecção
geotécnica
Classificação dos métodos:
MÉTODOS DE
INVESTIGAÇÃO
PENETRAÇÃO NO
SOLO
RETIRADAS DE
AMOSTRAS
INDIRETO NÃO NÃO
SEMI-DIRETO SIM NÃO
DIRETO SIM SIM
Métodos de prospecção
geotécnica
Os principais processos de investigação do subsolo para
fins de projetos de fundações de estruturas são:
Em casos excepcionais são usados os ensaios de palheta (vane
test) e o dilatômetro (DMT).
TIPO MÉTODO NORMA
Poço de inspeção DIRETO NBR 9604
Sondagem a trado DIRETO NBR 9603
Sondagem à
percussão com SPT
DIRETO NBR 6484
Sondagens Rotativas DIRETO DNER PRO 102/97
Ensaio de Cone (CPT) SEMI-DIRETO NBR 12069
Poço de inspeção
Permitem examinar solo e
parede da escavação.
Obtenção de amostras
indeformadas tipo bloco e
Avançam até encontrar o
nível ou até onde
for estável.
Grande número de
correlações entre
parâmetros e custo
acessível.
Sondagem a trado
Classificação táctil-visual das
camadas atravessadas
Retirada de amostra amolgada
Definição de Perfil geotécnico
Profundidade do NA;
Auxiliar na abertura do furo para
execução de outros tipos de
sondagens ou na instalação de
equipamentos.
Sondagem a trado
Critérios de parada:
Quando existir a profundidade
especificada na programação;
Quando ocorrerem desmoronamentos
sucessivos
Quando o avanço for inferior a 50mm
em 10 min de operação
Ensaio de penetração dinâmica
SPT
Ensaio de penetração dinâmica
SPT
Procedimento
1. Fazer o furo até 1 metro de profundidade utilizando o trado
concha com diâmetro adequado (normalmente 2 ;
2. Introduzir o conjunto (amostrador + haste de percussão+
cabeça de bater) no furo;
3. Cravar o amostrador padrão 45 cm abaixo do fundo do furo,
em três seguimentos de 15 cm; utilizando o martelo padrão
de 65 kg caindo livremente de uma altura de 75cm;
Ensaio de penetração dinâmica
SPT
Procedimento
4. Anotar o número de golpes necessários para cravação de
cada segmento de 15cm;
5. Retirar o amostrador e recolher a amostra retida,
acondicioná-la em recipiente adequado com respectiva
etiqueta a qual deve conter os seguintes dados: local,
número do furo, profundidade da amostra, número da
amostra, classificação expedita, sondador, data;
6. Aprofundar o furo, através do trado concha ou através de
lavagem por circulação com cravação de revestimento
ou ainda através de lavagem por circulação de lama
bentonítica, até a profundidade do novo ensaio
penetrométrico;
Ensaio de penetração dinâmica
SPT
Ensaio de penetração dinâmica
SPT
Relatório de Sondagem SPT
1. Estratificação das camadas;
2. Profundidade do NA;
3. Resistência a penetração golpes/cm (30 cm final), ou NSPT.
Relatório de Sondagem SPT
Critérios de paralização antes dos 45 cm
Utilização do trépano de lavagem
Relatório de Sondagem SPT Relatório de Sondagem SPT
Critérios de parada
Correlações do ensaio SPT Sondagem rotativa
São usadas quando se chega a uma camada
de rocha ou quando no curso de uma
perfuração se encontra solo de alta
resistência (blocos ou matacões de natureza
rochosa).
Tem por finalidade obter testemunhos
(amostra da rocha) e identificar
descontinuidades do maciço rochoso.
Sondagem rotativa
Operação: Consiste basicamente na realização de manobras
consecutivas de rotação (cabeçote de perfuração) e forçar
para baixo (sistema hidráulico) avanço)
Coroa de Widia - Para
rochas brandas
Coroa de Diamante -
Para rochas de média
a alta dureza
Sondagem rotativa
Testemunhos de sondagem
rotativa
As brocas apresentam
diâmetros entre 30 mm e 76
mm, recebendo as seguintes
dominações:
XRT (30 mm)
EX (38 mm)
AX (48 mm)
BX (60 mm)
NX (76 mm)
Índice de qualidade da rocha -
RQD
RQD - Designação da Qualidade da Rocha (Rock Quality
Designation)
Este parâmetro indica a porcentagem de rocha recuperada em
pedaços de rocha intactos iguais ou maiores que 10 cm em um
determinado trecho perfurado.
Toma-se um comprimento 200 cm (2 m), e avaliado o
comprimento somado dos pedaços iguais ou acima de 10
cm. A porcentagem dessa razão nos indica o RQD.
Comprimento total corpo de prova cilindrico = 200 cm.
comprimento de partes do corpo de prova > 10 cm
Comprimento total do corpo de prova
RQD = x 100%
Índice de qualidade da rocha -
RQD
L = 38 cm
L = 17 cm
L = 0
nenhuma parte > 10 cm.
L = 20 cm
L = 35 cm
L = 0
não recuperado
Quebra pela amostragem
Comprimento total corpo de prova cilindrico = 200 cm.
comprimento de partes do corpo de prova > 10 cm
Comprimento total do corpo de prova
RQD = x 100%
Qualidade do
maciço
RQD (%)
A. Muito Ruim 0-25
B. Ruim 25-50
C. Razoável 50-75
D. Bom 75-90
E. Ótimo 90-100
RQD = 200 x 100% = 55%
Índice de qualidade da rocha -
RQD
Apresentação dos
resultados
Ensaio CPT (cone penetration test)
1. Como no ensaio de SPT o CPT é um ensaio
de penetração, porém enquanto o de SPT é
dinâmico, o de CPT é estático
2. O ensaio consiste em fazer a cravação de um
cone de área de 10 cm² e ângulo de 60° a
uma velocidade de 2 cm/s, armazenando,
em um computador, os dados a cada 20 cm
3. O ensaio consegue medir a resistência de
ponta (qc) e lateral (fs) , temos células de
carga
4. Não temos a retirada de amostras do solo e
o tipo de solo é obtido por correlações.
Ensaio CPT (cone penetration test)
RESISTÊNCIA
LATERAL
RESISTÊNCIA
DE PONTA
Ensaio CPT (cone penetration test) Ensaio CPT (cone penetration test)
Figura Relação entre a
razão de atrito, resistência
de ponta do cone e tipo de
solo. Robertson e
Campanella (1983)
Ensaio CPT (cone penetration test)
Figura Relação entre a
razão de atrito, resistência
de ponta do cone e tipo de
solo. Robertson e
Campanella (1983)
Ensaio CPT x Sondagem SPT
CRITÉRIO CPT SPT
FREQUÊNCIA DE MEDIÇÕES > 5 medições/m 1 medição/m
GRANDEZA MEDIDA TENSÃO Golpes/30cm
SISTEMA DE AQUISIÇÃO DE
DADOS
Eletrônico/Wi-fi Prancheta
CUSTO ALTO BAIXO
OBRAS COMUNS PORTOS, AEROPORTOS etc EDF. RESIDENCIAIS
Causas de problemas com
fundações
1. AUSÊNCIA DE INVESTIGAÇÕES
80% dos casos de mau desempenho de obras pequenas
e médias.
2. INVESTIGAÇÃO INSUFICIENTE
Número insuficiente de sondagens (área extensa ou
subsolo variado)
Profundidade de investigação insuficiente;
Propriedade de comportamento não determinada por
necessitar de ensaios especiais
Situações com grande variação de propriedades
Causas de problemas com
fundações
INVESTIGAÇÃO INSUFICIENTE
Causas de problemas com
fundações
PROFUNDIDADE INSUFICIENTE
Causas de problemas com
fundações
3. INVESTIGAÇÃO COM FALHA
Erro na localização do local
Procedimentos indevidos ou ensaio não padronizado
Equipamento com defeito ou fora de especificação
Procedimentos fraudulentos
Ensaios de campo-laboratório representatividade
4. INTERPRETAÇÃO INADEQUADA DOS DADOS
Adoção de valores não representativos ou ausência de
identificação de problemas podem provocar
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Investigação do Subsolo para Fundações

  • 1. INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO Wendell José Soares dos Santos E-mail: wendell.santos@professores.unifavip.edu.br     Disciplina: Fundações Introdução Investigação do subsolo Objetivo geral: Conhecimento, utilizando técnicas disponíveis, do solo e/ou rocha que será utilizado como material de construção ou fundação onde serão construídas as obras de engenharia. Obtenção dos parâmetros e características dos solos e/ou rochas sob as diversas condições que a obra de engenharia pode ser submetida durante sua vida útil. Um programa de investigação deve fornecer características e parâmetros necessários para construção e segurança. Investigação do subsolo Objetivos específicos: SOLO - Determinar extensão, profundidade e espessura de cada camada de solo, e descrição do solo: compacidade (solo granular) e consistência (solo coesivo). ROCHA - Determinar profundidade da superfície da rocha, classificação, extensão, profundidade e espessura de cada extrato rochoso, direção das camadas, espaçamento de juntas, planos de acamamento, presença de falhas e o estado de alteração e decomposição. ÁGUA - Informações sobre ocorrência de água no subsolo: profundidade do lençol freático e suas variações e lençóis artesianos. COLETA DE AMOSTRAS INDEFORMADAS: quantificar propriedades mecânicas do solo (compressibilidade, permeabilidade e resistência ao cisalhamento). OBS.: Em muito casos nem todas essas informações são necessárias e, em outros, valores estimativos serão suficientes.
  • 2. Etapas de um programa de investigação Conhecer as principais características dos solos Sondagens à percussão Investigação preliminar Esclarecer as feições mais relevantes do solo Mais sondagens a percussão, sondagens mistas, retiradas de amostras indeformadas. Investigação Complementar Confirmar as condições de projeto Dificuldade de executar o tipo de fundação prevista Investigação na fase de construção Etapas de um programa de investigação PARA DEFINIR O PROGRAMA Planta do terreno Informações geológica-geotécnica sobre a área Dados da estrutura a construir e das edificações vizinhas Normas e código de obra municipal Número de Furo de sondagens Número de Furo de sondagens Em quaisquer circunstâncias o número mínimo de sondagens devem ser: a) Dois para área de projeção em planta do edifício até 200 m² b) Três para área entre 200 m² e 400 m². NBR 8036
  • 3. Localização dos furos de sondagem As sondagens devem ser localizadas em planta e obedecer às seguintes regras gerais: a) na fase de estudos preliminares ou de planejamento do empreendimento, as sondagens devem ser igualmente distribuídas em toda a área; b) na fase de projeto podem-se localizar as sondagens de acordo com critério específico que leve em conta pormenores estruturais; c) Se o número de sondagens for superior a três, elas não devem ser distribuídas ao longo de um mesmo alinhamento. Localização dos furos de sondagem Profundidade das sondagens - Recomendações CRITÉRIO 1: A profundidade da sondagem depende das cargas e das dimensões da edificação, como apresentado na relação a seguir: Onde: H = profundidade da sondagem C = coeficiente que depende da carga média da edificação sobre o solo, isto é, o peso da construção dividida pela área de sua projeção (tf/m²) B = largura maior do retângulo de menor área que envolva a construção. FONTE: Rabello, Yopaman (2011), pág 39 H = C x B CRITÉRIO NBR 8036: Onde: q= pressão média sobre o terreno; = peso específico médio do solo; M= 0,1; B = menor dimensão do retângulo da edificação; L = maior dimensão do retângulo da edificação; D = profundidade de sondagem
  • 4. Métodos de prospecção geotécnica Métodos de prospecção geotécnica Classificação dos métodos: Métodos indiretos: a determinação das propriedades das camadas do subsolo é feita indireta pela medida, seja da sua resistividade elétrica ou da velocidade de propagação de ondas elásticas. Métodos semidiretos: fornecem informações sobre as características do terreno, sem contudo possibilitarem a coleta de amostras ou informações sobre a natureza do solo, a não ser por correlações indiretas. Métodos diretos: consistem em qualquer conjunto de operações destinadas a observar diretamente o solo ou obter amostras ao longo de uma perfuração. Métodos de prospecção geotécnica Classificação dos métodos: MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO PENETRAÇÃO NO SOLO RETIRADAS DE AMOSTRAS INDIRETO NÃO NÃO SEMI-DIRETO SIM NÃO DIRETO SIM SIM Métodos de prospecção geotécnica Os principais processos de investigação do subsolo para fins de projetos de fundações de estruturas são: Em casos excepcionais são usados os ensaios de palheta (vane test) e o dilatômetro (DMT). TIPO MÉTODO NORMA Poço de inspeção DIRETO NBR 9604 Sondagem a trado DIRETO NBR 9603 Sondagem à percussão com SPT DIRETO NBR 6484 Sondagens Rotativas DIRETO DNER PRO 102/97 Ensaio de Cone (CPT) SEMI-DIRETO NBR 12069
  • 5. Poço de inspeção Permitem examinar solo e parede da escavação. Obtenção de amostras indeformadas tipo bloco e Avançam até encontrar o nível ou até onde for estável. Grande número de correlações entre parâmetros e custo acessível. Sondagem a trado Classificação táctil-visual das camadas atravessadas Retirada de amostra amolgada Definição de Perfil geotécnico Profundidade do NA; Auxiliar na abertura do furo para execução de outros tipos de sondagens ou na instalação de equipamentos. Sondagem a trado Critérios de parada: Quando existir a profundidade especificada na programação; Quando ocorrerem desmoronamentos sucessivos Quando o avanço for inferior a 50mm em 10 min de operação Ensaio de penetração dinâmica SPT
  • 6. Ensaio de penetração dinâmica SPT Procedimento 1. Fazer o furo até 1 metro de profundidade utilizando o trado concha com diâmetro adequado (normalmente 2 ; 2. Introduzir o conjunto (amostrador + haste de percussão+ cabeça de bater) no furo; 3. Cravar o amostrador padrão 45 cm abaixo do fundo do furo, em três seguimentos de 15 cm; utilizando o martelo padrão de 65 kg caindo livremente de uma altura de 75cm; Ensaio de penetração dinâmica SPT Procedimento 4. Anotar o número de golpes necessários para cravação de cada segmento de 15cm; 5. Retirar o amostrador e recolher a amostra retida, acondicioná-la em recipiente adequado com respectiva etiqueta a qual deve conter os seguintes dados: local, número do furo, profundidade da amostra, número da amostra, classificação expedita, sondador, data; 6. Aprofundar o furo, através do trado concha ou através de lavagem por circulação com cravação de revestimento ou ainda através de lavagem por circulação de lama bentonítica, até a profundidade do novo ensaio penetrométrico; Ensaio de penetração dinâmica SPT Ensaio de penetração dinâmica SPT
  • 7. Relatório de Sondagem SPT 1. Estratificação das camadas; 2. Profundidade do NA; 3. Resistência a penetração golpes/cm (30 cm final), ou NSPT. Relatório de Sondagem SPT Critérios de paralização antes dos 45 cm Utilização do trépano de lavagem Relatório de Sondagem SPT Relatório de Sondagem SPT Critérios de parada
  • 8. Correlações do ensaio SPT Sondagem rotativa São usadas quando se chega a uma camada de rocha ou quando no curso de uma perfuração se encontra solo de alta resistência (blocos ou matacões de natureza rochosa). Tem por finalidade obter testemunhos (amostra da rocha) e identificar descontinuidades do maciço rochoso. Sondagem rotativa Operação: Consiste basicamente na realização de manobras consecutivas de rotação (cabeçote de perfuração) e forçar para baixo (sistema hidráulico) avanço) Coroa de Widia - Para rochas brandas Coroa de Diamante - Para rochas de média a alta dureza Sondagem rotativa
  • 9. Testemunhos de sondagem rotativa As brocas apresentam diâmetros entre 30 mm e 76 mm, recebendo as seguintes dominações: XRT (30 mm) EX (38 mm) AX (48 mm) BX (60 mm) NX (76 mm) Índice de qualidade da rocha - RQD RQD - Designação da Qualidade da Rocha (Rock Quality Designation) Este parâmetro indica a porcentagem de rocha recuperada em pedaços de rocha intactos iguais ou maiores que 10 cm em um determinado trecho perfurado. Toma-se um comprimento 200 cm (2 m), e avaliado o comprimento somado dos pedaços iguais ou acima de 10 cm. A porcentagem dessa razão nos indica o RQD. Comprimento total corpo de prova cilindrico = 200 cm. comprimento de partes do corpo de prova > 10 cm Comprimento total do corpo de prova RQD = x 100% Índice de qualidade da rocha - RQD L = 38 cm L = 17 cm L = 0 nenhuma parte > 10 cm. L = 20 cm L = 35 cm L = 0 não recuperado Quebra pela amostragem Comprimento total corpo de prova cilindrico = 200 cm. comprimento de partes do corpo de prova > 10 cm Comprimento total do corpo de prova RQD = x 100% Qualidade do maciço RQD (%) A. Muito Ruim 0-25 B. Ruim 25-50 C. Razoável 50-75 D. Bom 75-90 E. Ótimo 90-100 RQD = 200 x 100% = 55% Índice de qualidade da rocha - RQD Apresentação dos resultados
  • 10. Ensaio CPT (cone penetration test) 1. Como no ensaio de SPT o CPT é um ensaio de penetração, porém enquanto o de SPT é dinâmico, o de CPT é estático 2. O ensaio consiste em fazer a cravação de um cone de área de 10 cm² e ângulo de 60° a uma velocidade de 2 cm/s, armazenando, em um computador, os dados a cada 20 cm 3. O ensaio consegue medir a resistência de ponta (qc) e lateral (fs) , temos células de carga 4. Não temos a retirada de amostras do solo e o tipo de solo é obtido por correlações. Ensaio CPT (cone penetration test) RESISTÊNCIA LATERAL RESISTÊNCIA DE PONTA Ensaio CPT (cone penetration test) Ensaio CPT (cone penetration test) Figura Relação entre a razão de atrito, resistência de ponta do cone e tipo de solo. Robertson e Campanella (1983)
  • 11. Ensaio CPT (cone penetration test) Figura Relação entre a razão de atrito, resistência de ponta do cone e tipo de solo. Robertson e Campanella (1983) Ensaio CPT x Sondagem SPT CRITÉRIO CPT SPT FREQUÊNCIA DE MEDIÇÕES > 5 medições/m 1 medição/m GRANDEZA MEDIDA TENSÃO Golpes/30cm SISTEMA DE AQUISIÇÃO DE DADOS Eletrônico/Wi-fi Prancheta CUSTO ALTO BAIXO OBRAS COMUNS PORTOS, AEROPORTOS etc EDF. RESIDENCIAIS Causas de problemas com fundações 1. AUSÊNCIA DE INVESTIGAÇÕES 80% dos casos de mau desempenho de obras pequenas e médias. 2. INVESTIGAÇÃO INSUFICIENTE Número insuficiente de sondagens (área extensa ou subsolo variado) Profundidade de investigação insuficiente; Propriedade de comportamento não determinada por necessitar de ensaios especiais Situações com grande variação de propriedades Causas de problemas com fundações INVESTIGAÇÃO INSUFICIENTE
  • 12. Causas de problemas com fundações PROFUNDIDADE INSUFICIENTE Causas de problemas com fundações 3. INVESTIGAÇÃO COM FALHA Erro na localização do local Procedimentos indevidos ou ensaio não padronizado Equipamento com defeito ou fora de especificação Procedimentos fraudulentos Ensaios de campo-laboratório representatividade 4. INTERPRETAÇÃO INADEQUADA DOS DADOS Adoção de valores não representativos ou ausência de identificação de problemas podem provocar desempenho inadequado Dúvidas?