Trabalho de geologia: barragens e túneis

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UNIVERSIDADE REGIONAL INTEGRADA DO ALTO URUGUAI E DAS MISSÕES
PRÓ-REITORIA DE ENSINO, PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO CÂMPUS DE SANTO ÂNGELO
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
FERNANDA BRANDÃO WELTER
GUILHERME ODIVAM BACK
GUSTAVO MONTE CARDINAL
BARRAGENS E TÚNEIS: ETAPA 01
SANTO ÂNGELO-RS
10
2020
6
SUMÁRIO
1 DESENVOLVIMENTO ................................................................................................2
1.1 SONDAGEM ROTATIVA ........................................................................................2
1.1.1 CONCEITO .............................................................................................................2
1.1.2 APLICAÇÕES ........................................................................................................3
1.1.3 NORMAS PERTINENTES ....................................................................................3
1.1.4 ESTUDO DE CASO ...............................................................................................4
1.2 SONDAGEM SPT .....................................................................................................5
1.2.1 CONCEITO ............................................................................................................5
1.2.2 APLICAÇÕES ........................................................................................................6
1.2.3 NORMAS PERTINENTES ....................................................................................7
1.2.4 ESTUDO DE CASO ..............................................................................................7
1.3 SONDAGEM CPT /CPTu.........................................................................................8
1.3.1 CONCEITO............................................................................................................8
1.3.2 APLICAÇÕES........................................................................................................9
1.3.3 NORMAS PERTINENTES....................................................................................9
1.3.4 ESTUDO DE CASO .............................................................................................10
2 REFERÊNCIAS...........................................................................................................11
 
1.DESENVOLVIMENTO.
1.1Sondagem Rotativa.
1.1.1Conceito.
A sondagem rotativa consiste em um método de investigação geológico e geotécnico e reconhecimento de rochas e solos. A grande vantagem do ensaio de sondagem rotativa é a possibilidade de alcançar grandes profundidades. Trata-se do estudo mais completo disponível para Geologia da Engenharia, pois a equipe contratada retira, recupera e analisa o tipo de rocha, permitindo que se defina o tipo mais apropriado de fundação ou construção no terreno.
A sondagem Rotativa perfura com máquina motorizada (sonda), que rotaciona e aplica pressão ao barrilete que tem acoplado em sua extremidade uma coroa diamantada, a coroa aplica pressão sobre a rocha, perfurando-a. O conjunto de perfuração, formado por hastes, barrilete e coroa diamantada, deve ser refrigerado a água.
Figura 1. Sondagem Rotativa.
Antes do começo do ensaio de Sondagem Rotativa (SR), é primordial o início com a Sondagem a Percussão (SPT), que permanece até chegar nas rochas, logo após, coloca-se a SR, até tirar as amostras, que também é chamada de testemunho (WILSON, 1999, p. 22).
 
Figura 2. Amostras de Sondagem Rotativa.
Nessa etapa é necessário muito cuidado e equipamentos adequados para garantir a recuperação das amostras de rocha. A sonda deve estar perfeitamente nivelada ao terreno. Por fim, as amostras são levadas até o laboratório, onde são analisadas e classificadas conforme a petrografia geral por um geólogo, na petrografia é considerado alguns parâmetros, como o grau de alteração, coerência, faturamento e indicativo de qualidade de maciços rochosos, entre outros. Após as amostras serem finalizadas, é gerado um relatório com os resultados completos para serem analisados pelo Engenheiro.
1.1.2Aplicações.
A sondagem rotativa é utilizada é executada para:
· Coletar amostras do maciço rochoso a fim de caracterizar seu estado quanto ao grau de alteração e faturamento;
· Determinar profundidade do substrato rochoso;
· Definir se há presença de matacões;
· Implantação de fundações ou tirantes, assim como possibilitar a injeção de calda de cimento em fraturas;
· Instalação de poços de captação de água.
1.1.3Normas Pertinentes.
· NBR 6484: 2001 - Execução de Sondagens de simples reconhecimento dos solos - Métodos de ensaio;
· NBR 8036:1983 - Programação de sondagem de simples reconhecimentos dos solos para Fundações de Edifícios – Procedimento;
· NBR 9603: 1986 – Sondagem a trado;
· NBR 6502: 1995 - Rochas e Solos – Terminologia;
· NBR 13441:1995 - Rochas e Solos – Simbologia;
· BOLETIM 03 – ABGE: 1999 – Manual de Sondagens;
· BOLETIM 04 – ABGE: 1999 – Ensaios de Permeabilidade em Solos;
· DNER-PRO 102:1997 – Sondagem de reconhecimento pelo método rotativo;
1.1.4Estudo de caso.
Para esse estudo de caso, foi-se escolhido um trabalho de dissertação de mestrado de Roberto Franklin Carvalho. Trata-se da análise da eficiência da sondagem rotopercussiva na jazida de ferro de Serra Sul, Serra dos Carajás-Pará, comparando-a com a perfuração da sondagem rotativa. Os locais de sondagem foram divididos em Campanhas. 
	Na Campanha I foi realizado os furos na década de 70, quando fizeram um trabalho de mapeamento geológico e sondagem exploratória em toda Província Mineral de Carajás. Este trabalho resultou na delimitação dos locais de minério de fero na região do Carajás. Em 2006 foi realizada uma reamostragem a úmido, que gerou resultados químicos e granulométricos.
	Na Campanha II ocorreu a segunda sondagem entre 2003 e 2004, onde foram realizados 153 furos, perfazendo 37.014,30 metros perfurados.
	Na Campanha III foi realizada em 2005, contando com 166 furos e 30.750,30 metros perfurados. Esta campanha utilizou o teste padrão úmido para as análises.
	Logo após ter a posse dos relatórios, iniciou-se uma análise da taxa de penetração, que consiste em determinar o tempo gasto para perfurar 1 metro de cada litologia. Nesse tempo determinado, apenas é considerado o tempo em que a broca está funcionando, sem contar com o tempo de troca de equipamentos e acessórios.
	Foi-se descoberto que a taxa média de avanço da sondagem rotativa testemunhada representava uma redução de 82% em relação à taxa de avanço da sondagem retropercussiva. Também se concluiu que os custos de metragem da sonda retropercussiva é maior que a sondagem rotativa, visto que a primeira possui maior produtividade. Outro quesito que foi ressaltado é que apesar de ser pouco comum, acontece um entupimento da broca quando se atravessa argilas, fazendo que todo o ferramental seja retirado para limpeza.
	Por fim, o autor do estudo de mestrado observou que o método da sondagem rotativa se depende de algumas variáveis para o projeto, que devem ser bem analisadas, tais como a fase de adensamento de malha. Profundidade e o valor a se gastar.
1.2 Sondagem SPT
1.2.1Conceito
	A Sondagem à Percussão, comumente conhecida como Sondagem SPT, sigla derivada do inglês (Standard Penetration Test), é um processo de reconhecimento e exploração do solo que permite a determinação da estratigrafia do terreno, além da posição do nível de água e resistência dinâmica do solo.
	Devido ao seu custo relativamente baixo e sua facilidade de execução, é a forma de investigação geotécnica mais popular no ramo da engenharia.
	O ensaio é representado pela ABNT NBR 6484, que prescreve a metodologia correta para a execução da sondagem SPT, e que fornece como resultado o índice de resistência à penetração do solo, a descrição dos materiais perfurados, a espessura das camadas e o nível do lençol freático quando atingido.
	Depois de consideradas as características do terreno e um planejamento prévio do trabalho, serão determinadas a quantidadee posição dos pontos a serem sondados. O ensaio é realizado em ciclos de amostragem que se repetem a cada metro, seguida de escavação. Primeiramente, coleta-se a amostra zero a partir da superfície de instalação do equipamento, que seria a cota da boca do furo, perfurando-se o primeiro metro de solo. Posteriormente inicia-se o procedimento com o amostrador padrão fixado no conjunto de hastes do equipamento. Com o auxílio de uma corda de sisal, um martelo de 65kg é erguido a uma altura de 75cm e largado em queda livre sobre o amostrador. Esse procedimento é repetido até que o amostrador penetre 45cm no solo. O índice de resistência (Nspt) é dado pela soma do número de golpes necessários para a penetração do amostrador nos últimos 30cm.
 
Figura 3. Equipamento utilizado na Sondagem SPT. Figura 4. Sondagem SPT.
	Além disso, existe também o ensaio SPT-T, que consiste basicamente na execução normal do ensaio SPT, acrescida da medida de torque. Tal método é efetuado ao término de cada ensaio de Sondagem SPT, que quando cravado os 45cm do amostrador padrão, retira-se o martelo e acopla-se o adaptador de torque, que através de um torquímetro, verifica a medida de torque máximo e torque residual em Kgf/m.
	Os ensaios serão interrompidos quando o critério técnico adequado para determinada obra for atingido, ou quando atingir o impenetrável. As amostras de cada metro são coletadas e condicionadas em recipientes e analisadas por um geólogo. No relatório final constará a planta do local com a posição das sondagens indicando o perfil individual de cada seção do subsolo, resistência do solo a cada metro perfurado, o tipo e espessura do material, e posições dos níveis de água quando encontradas.
1.2.2 Aplicações
A sondagem à Percussão (SPT) é utilizada para:
· A coleta de amostras de solo para uma posterior caracterização táctil-visual em laboratório, através do barrilete amostrador padrão;
· Determinação do perfil geotécnico do local investigado;
· Determinação da existência e profundidade do lençol freático (nível d’água do subsolo);
· Determinação da resistência do solo;
· identificação das diferentes camadas de solo que compõem o subsolo.
· A classificação tátil visual dos solos de cada camada.
· A capacidade de carga do solo em várias profundidades.
· Medida de torque máximo e residual;
1.2.3 Normas Pertinentes
Conforme a ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas, as normas brasileiras relativas as Sondagens à Percussão (SPT), são as seguintes:
· NBR 6484:2001 – “Solo – Sondagens de simples reconhecimento com SPT – Método de ensaio”;
· NBR 6502: 1995 – “Rochas e solos – Terminologia“;
· NBR 7181:1984 – “Solo – Análise granulométrica – Método de ensaio”;
· NBR 8036:1983 – “Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios-procedimento”;
· NBR 13441:1995 – “Rochas e solos – Simbologia”.
1.2.4 Estudo de caso
O presente estudo de caso de uma residência de dois pavimentos em ambiente urbano fora realizado por Leandro de Lima Lopes sob orientação de Luana Ferreira Mendes. 
Neste projeto, fora analisado um terreno de 248,60m² na cidade de Três Pontas-MG, que uma vez reconhecida a área a ser construída do projeto, verificou-se, conforme as recomendações da NBR 8036/1983, a quantidade de furos e aplicou-se o modelo de sondagem simples, SPT.
O objetivo do trabalho está na verificação do solo para análise do projeto estrutura, possibilitando que o engenheiro responsável possa definir o tipo de fundação mais adequado para a obra, evitando assim, possíveis problemas futuros.
Na região estudada, há vários tipos de solos com variações de resistência e tensões, além da variação de metragem dos níveis de água encontrados no subsolo, ocasionando assim, processos estruturais distintos.
Foram analisados os dados quantitativos da sondagem do primeiro e segundo furo. No furo 1, a cota (m)-1,45: no primeiro trecho de 15cm foram 3 golpes, no segundo trecho, foram mais três golpes e no terceiro foram mais três. Sendo assim, exclui-se o número de golpes realizados no primeiro trecho e soma-se os valores do segundo e terceiro trecho, totalizando um índice SPT de 6. Este modelo de cálculo foi feito nos ensaios SPT 01 e SPT 02, chegando até o impenetrável de ambos os furos. 
A classificação das camadas encontradas no furo 01 foram de argila amarronzada e plástica, com profundidade de 0 a 0,5m, o que resultou em um solo com baixa resistência. Entre as profundidades de 1,45 a 5,45m, caracterizou-se uma argila siltosa alaranjada, plástica, média, e seu número de golpes variou entre 6 e 12, o que resultou um solo com resistência mediana. E por fim, entre as profundidades 6,45 a 8,15m, analisou-se uma areia siltosa amarelada, bastante compactada e com presença de areia média a grossa, seu número de golpes máximo foi de 15, o que indicou um solo com ótima resistência mediana. 
Já no SPT 02, a textura do solo foi de argila siltosa alaranjada, plástica média entre as profundidades 0,5 a 3,45m, o número de golpes variou de 7 a 10, o que verificou-se um solo de resistência mediana. Entre 4,45 a 9,15m, a textura do solo analisada foi de areia siltosa, mas com uma alteração de solo próximo a profundidade de 6,0m, caracterizando uma areia fina e média. O número de golpes até o impenetrável foi 10, caracterizando um solo com resistência mediana.
Com o objetivo de efetuar um projeto simples e seguro, chegou-se à conclusão que o tipo mais adequado de fundação seria o bloco de fundação com quatro brocas até o impenetrável do solo. Esse que receberá toda a carga dos pilares, que será distribuída ao solo através das brocas por resistência lateral, por ponta ou ambas.
1.3 SONDAGEM CPT /CPTu
1.3.1 Conceito
	O método de ensaio CPT consiste na utilização de um equipamento hidráulico para empurrar uma ponta do cone instrumentado para dentro do solo através de várias hastes. Ele mede continuamente a resistência necessária para penetrar no solo a uma velocidade constante de dois centímetros por segundo. A força total que atua sobre o cone é chamada de resistência de cone e verifica a qualidade de seu solo. A força que age sobre as hastes de sondagem fornece a fricção total. Medidas com um cone elétrico, equipado com uma luva de atrito, fornecem a resistência ao atrito lateral local (CPT-E).
 
Figura 3.1 e 3.2: Ensaios CPT
Quando o nível exato do lençol freático precisa ser monitorado, um piezômetro é instalado para coletar dados de pressão da água. A capacidade de pressão do equipamento de sondagem é fornecida pelo lastro de um caminhão ou por buchas para atingir uma reação extra.
1.3.2 Aplicações
	O ensaio CPT nos dá informações que nos possibilitam calcular os seguintes parâmetros geotécnicos:
· ângulo de atrito efetivo
· Coeficiente de adensamento 
· Capacidade de rolamento 
· Comportamento do assentamento de uma fundação
Esse conjunto detalhado de cálculos nos permite oferecer um relatório completo com as recomendações certas para garantir a adequação dos seus projetos de fundação.
1.3.3 Normas Pertinentes.
· MB 3406/ 1991 (ABNT, 1991) ;
· NBR 12069 MB 3406 - Solo - Ensaio de Penetracão de Cone in situ (CPT);
· NBR 13441:1995 - Rochas e Solos – Simbologia; 
· NBR 6484: 2001 - Execução de Sondagens de simples reconhecimento dos solos - Métodos de ensaio
· NBR 6502: 1995 - Rochas e Solos – Terminologia
· NBR 7181:1984 – “Solo – Análise granulométrica – Método de ensaio”;
1.3.4 Estudo de caso.
	 Com os atuais avanços tecnológicos os ensaios geotécnicos têm sido rigorosamente indicados pelos projetistas para investigação do subsolo. O ensaio Dilatômetro de Marchetti (DMT) vem sendo amplamente utilizado em todo mundo, com diferentes finalidades. Neste trabalho pioneiro com o DMT em Santa Catarina foram realizadas comparações entre os resultados obtidos no DMT (Dilatometer test) com resultados de ensaios SPT (Standard Penetration Test) e CPT (Cone Penetration Test), já usuais no meio geotécnico. O DMT foi realizado em cinco locais diferentesdo estado de Santa Catarina.Nas campanhas de sondagens foram realizados ensaios CPT e DMT e, quando disponível, foram obtidos laudos SPT próximos aos locais estudados. Num local existe um laudo de Sondagem Mista. As campanhas de sondagens foram realizadas nas cidades de Urussanga, Florianópolis, Tijucas e Antonio Carlos todas no Estado de Santa Catarina. Procurou-se com esta abrangência de solos analisar a consistência dos dados colhidos com a execução do Dilatômetro de Marchetti comparados com os resultados do Ensaio CPT e do Ensaio SPT. Este trabalho consiste na coleta, análise e interpretação dos dados obtidos com o ensaio DMT. Estes resultados são validados através de confrontações com resultados de ensaios SPT e CPT nos solos estudados. Ao final desta pesquisa conclui-se que o ensaio DMT é um ensaio promissor para pesquisa geotécnica em solos brasileiros, apresentando dados consistentes na avaliação de perfis estratigráficos e na busca de parâmetros geotécnicos dos solos. Busca-se introduzir comercialmente o ensaio DMT na rotina de prospecção geotécnica aliado ao ensaio CPT. A união em campo destes ensaios dispõe aos projetistas resultados mais completos, permitindo um maior entendimento das condições do maciço e assim, definir parâmetros geotécnicos mais adequados às condições impostas pelo projeto.
2.REFERÊNCIAS
PEREIRA, Caio. Tipos de Sondagem de Solo. Escola Engenharia, 2015. Disponível em: < https://www.escolaengenharia.com.br/tipos-de-sondagem/ >. Acesso em: 29 de outubro de 2020.
EMPRESA DE SONDAGEM GEOSITO. O que é Sondagem Rotativa?, 2019. Disponível em: < https://geositu.com.br/o-que-e-sondagem-rotativa/ >. Acesso em: 29 de outubro de 2020.
WILSON, S. I. Manual de sondagens. São Paulo: Associação Brasileira de Geologia de Engenharia, 1999, 4° edição, p.22.
SUPORTE. Sondagem Rotativa (SR) – O que é?, 2018. Disponível em: < http://www.suportesolos.com.br/blog/sondagem-rotativa-sr-o-que-e/94/>. Acesso em: 29 de outubro de 2020.
JS SONDAGENS. Sondagem Rotativa, 2018. Disponível em: < https://www.jssondagens.com.br/sondagem-rotativa.php/>. Acesso em: 30 de outubro de 2020.
APL ENGENHARIA. Execução de Sondagens Mistas e Rotativas, 2018. Disponível em: < https://www.apl.eng.br/geotecnia/execucao-de-sondagens-mistas-e-rotativas >Acesso em: 30 de outubro de 2020.
CARVALHO, Franklin de. Análise de Eficiência da Sondagem Rotopercussiva na Jazida de Ferro de Serra Sul, Serra dos Carajás - Pará. Belo Horizonte,2014, 134 f. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Ouro Perto. Escola de Minas. NUGEO.
ALIANÇA SONDAGENS. Sondagem a Percussão SPT E SPT-T, 2020, Disponível em: < http://www.aliancasondagens.com.br/sondagem >. Acesso em: 30 de outubro de 2020.
JS SONDAGENS. Sondagem SPT-T, 2018. Disponível em: < https://www.jssondagens.com.br/servico-01b.php>. Acesso em: 30 de outubro de 2020.
TORRES GEOTECNIA. Sondagem a Percussão (SPT), 2018. Disponível em: < http://www.torresgeotecnia.com.br/portfolio-view/sondagem-a-percussao-spt-2/>. Acesso em: 30 de outubro de 2020.
LOPES, Leandro de Lima. Análise de Solo por Meio de Sondagem SPT: estudo de caso de uma residência de dois pavimentos em ambiente urbano. Rio de Janeiro, 2020, 19f. Artigo – Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRJ).
Odebrecht, Edegar. Ensaios de Campo e suas aplicações à Engenharia de Fundações. Rio de Janeiro, 2012.
Schnaid, Fernando. Patologia das Fundações. Rio de Janeiro, 2015.
José Carlos A. Cintra. Fundações diretas – Projeto Geotécnico. São Paulo, 2011