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SONDAGEM SPT PARA FINS CONSTRUTIVOS: UM ESTUDO DE CASO NO BAIRRO DE OFICINAS EM PONTA GROSSA PR

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CENTRO DE ENSINO SUPERIOR DOS CAMPOS GERAIS – CESCAGE

http://www.cescage.edu.br/publicacoes/technoeng

ISSN: 2178-3586 / 21ª Edição / Jan – Jul de 2020

SONDAGEM SPT PARA FINS CONSTRUTIVOS: UM ESTUDO DE CASO NO BAIRRO DE OFICINAS EM PONTA GROSSA – PR

SPT PROBES FOR CONSTRUCTIVE PURPOSES: A CASE STUDY IN THE NEIGHBORHOOD OF WORKSHOPS IN PONTA GROSSA - PR

Cleidson Morgenster ¹; Douglas Artur Sinegoski ²; Ingrid Aparecida Gomes ³; Samuel Ricardo Gaioski 4

1Centro de Ensino Superior dos Campos Gerais – CESCAGE. Curso de Engenharia Civil, Ponta Grossa – PR – Brasil. E-mail: cleidson.morgenster@hotmail.com.

2Centro de Ensino Superior dos Campos Gerais – CESCAGE. Curso de Engenharia Civil, Ponta Grossa – PR – Brasil. E-mail: sinegoski@gmail.com.

3Centro de Ensino Superior dos Campos Gerais – CESCAGE. Curso de Engenharia Civil, Ponta Grossa – PR – Brasil. E-mail: ingrid.gomes.icp@gmail.com.

4Centro de Ensino Superior dos Campos Gerais – CESCAGE. Curso de Engenharia Civil, Ponta Grossa – PR – Brasil. E-mail: samuel.gaioski@cescage.edu.br.

RESUMO: Na construção civil, as condições gerais de um subsolo não podem ser compreendidas sem, pelo menos, um estudo básico da geologia local. É de suma importância a exploração do subsolo para conhecimento da textura, resistência, forma, composição e continuidade das camadas dos solos. Partindo de uma compreensão clara dos materiais consistentes, os resultados se tornam mais coerentes com a realidade local. Neste sentido, a sondagem SPT visa caracterizar o solo que servirá como parte de um elemento de fundação de determinada edificação. A metodologia deste trabalho consistiu em um estudo de caso, o qual é um método qualitativo que tem como objetivo aprofundar uma unidade individual para fornecer as devidas respostas aos pesquisadores, pois não há como ter total controle sobre o fenômeno baseado apenas na experiência. Para tanto, foi realizada uma sondagem SPT em um terreno no bairro de Oficinas, em Ponta Grossa (PR). Através dos resultados obtidos na sondagem, realizada para fins construtivos, foi feita uma análise dos parâmetros do solo, sugerindo assim, a partir dos dados fornecidos, algumas alternativas de fundações para a etapa do processo de execução da fundação voltada ao respectivo projeto desenvolvido exclusivamente ao terreno relacionado. Conclui-se com esta pesquisa que a sondagem SPT é um dos processos de suma importância para a Engenharia Civil, pois é com base nesse levantamento que os tipos de fundações são definidos. Somente, por meio dessa sondagem, é possível conhecer de forma mais específica as características do solo onde a obra será edificada, evitando, dessa forma, problemas técnicos e financeiros na construção.

Palavras-chave: Sondagem, SPT, Fundação, Construção Civil.

ABSTRACT: In civil construction, the general conditions of a subsoil cannot be understood without, at least, a basic study of local geology. It is of utmost importance to explore the subsoil for knowledge of the texture, resistance, shape, composition and continuity of the soil layers. Starting from a clear understanding of consistent materials,

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the results become more consistent with the local reality. In this sense, the SPT survey aims to characterize the soil that will serve as part of a foundation element of a given building. The methodology of this work consisted of a case study, which is a qualitative method that aims to deepen an individual unit to provide the researchers with the appropriate answers, as there is no way to have total control over the phenomenon based only on experience. To this end, an SPT survey was carried out on a site in the Oficinas neighborhood, in Ponta Grossa (PR). Through the results obtained in the survey, carried out for constructive purposes, an analysis of the soil parameters was made, thus suggesting, based on the data provided, some alternative foundations for the stage of the foundation execution process focused on the respective project developed exclusively for the related terrain. It is concluded with this research that the SPT survey is one of the most important processes for Civil Engineering, because it is based on this survey that the types of foundations are defined. Only by means of this survey is it possible to know more specifically the characteristics of the soil where the work will be built, thus avoiding technical and financial problems in construction. Keywords: Polling, SPT, Foundation, Construction.

INTRODUÇÃO

No setor da Construção Civil conhecer o subsolo existente em um terreno é fundamental para se calcular a movimentação do solo e para a escolha das fundações. Nem sempre é uma tarefa fácil, por isso se faz o “ensaio de simples reconhecimento de solo à percussão SPT”. Dessa forma, é preciso (ou possível) definir os tipos e as características desses solos e relacioná-las com as futuras fundações a serem executadas na obra para se chegar à conclusão de qual seria a mais adequada.

Os solos, conforme Caputo (2003), são quaisquer reunião de partículas minerais soltas, ou fracamente unidas, formada pela decomposição de rochas por ação do intemperismo, com o espaço vazio entre as partículas ocupado por água e/ou ar. O tamanho e a forma das partículas de solos podem sofrer modificações e as partículas são geralmente classificadas em faixas de tamanhos.

Segundo a NBR (ABNT 6502/1995), solo é um material proveniente da decomposição das rochas pela ação de agentes físicos ou químicos, podendo ou não conter matéria orgânica. Esta Norma Técnica apresenta a classificação granulométrica dos solos, onde matacão é um fragmento de rocha, transportado ou não, comumente arredondado por intemperismo ou abrasão, com uma dimensão compreendida entre 200 mm e 1 m; areia é um material não coesivo e não plástico formado por minerais ou partículas de rochas com diâmetros compreendidos entre 0,06 mm e 2,0 mm; silte é o material que apresenta baixa ou nenhuma plasticidade, exibindo pouca resistência na condição seca e é formado por partículas com diâmetros compreendidos entre 0,002 mm e 0,06 mm; e, por fim, a argila é o material de granulação mais fina, constituída por partículas com dimensões menores que 0,002 mm, apresentando coesão e plasticidade.

Os tipos de solo são fatores determinantes em fundações pertencentes a estruturas existentes e em edificações a serem construídas em certo local. O trabalho de análise do solo procura entender o substrato para aplicar esse entendimento de maneira segura aos empreendimentos.

Na construção civil, as condições gerais de um subsolo de determinada região não podem ser compreendidas sem, pelo menos, um pequeno estudo da geologia

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local. É de suma importância a exploração do subsolo para conhecimento da forma, composição e continuidade das camadas dos solos. Partindo de uma compreensão clara dos materiais consistentes, os resultados se tornam mais coerentes com a realidade local.

Alguns solos formados em ambientes secos, denominados solos porosos (porosidade provocada pela solubilização de compostos pela água da chuva), apresentam deformações volumétricas acentuadas quando encharcados. Esse fenômeno de colapsibilidade ocorre quando a solubilização provoca alteração estrutural por modificação do material ligante ou até mesmo dissolução dele. Já outros solos tropicais apresentam situação inversa, onde, em contato com a água se expandem. Esses se originam de rochas sedimentares de argilito (ORTIGÃO, 2007).

Um solo é considerado saturado quando 100% dos seus índices de vazios estão preenchidos por água. Para as areias, a umidade não tem muita importância, diferente do que ocorre com as argilas. O agrônomo Atterberg definiu limites do estado sólido das argilas para contração, plasticidades e liquidez, dados correspondentes à transição de sólidos para líquidos. Os solos apresentam grandes dificuldades no tratamento de tensão-deformação devido a não linearidade acentuada e à plastificação a partir de certa deformação (ORTIGÃO, 2007 apud ATTERBERG, 1911).

Para Botelho (2017), a água precipitada é a grande formadora dos poços freáticos e responsável pelo aumento da vazão dos rios depois de escoarem ou infiltrarem no solo. Contudo, parte dessa água infiltrada fica próxima à superfície, no máximo dez metros de profundidade, sendo possível a execução de algum tipo de bombeamento.

Referindo-se às fundações, as cargas de qualquer estrutura são descarregadas no solo através da sua fundação. O uso e detalhes de uma construção podem ser decididos somente com o conhecimento da mecânica dos solos. Podem ser citadas como obras que necessitam de um conhecimento mais aprofundado a contenção, os muros de arrimo e cortinas de pontes, estruturas de drenagem, túneis, dutos e projetos de pavimentos flexíveis ou rígidos, sendo que os pavimentos flexíveis dependem mais dos solos profundos para transmitir as cargas do tráfego (PINTO, 2016).

Neste sentido, a sondagem do solo é importante para se conhecer o terreno e sua capacidade de receber as cargas necessárias oriundas de uma fundação, evitando problemas como colapsos e recalques em obras de construção civil. O nível da água, se existente no terreno, também pode ser determinado. A sondagem do solo, ao mesmo tempo, permite escolher o melhor tipo de fundação a ser realizada.

Na Engenharia Civil, segundo Lambe (1973), o engenheiro deve trabalhar sempre com previsões, identificando os pontos críticos à segurança, funcionalidade e economia do projeto. Deve-se compatibilizar a sofisticação do método escolhido com a qualidade dos dados obtidos. O aumento na sofisticação do método utilizado frente a dados de baixa qualidade pode resultar numa previsão pior que uma previsão obtida por meio de um método mais simples.

De acordo com F. Ottman – G. Lahuec (apud LIMA, 1979, p.6), deve-se ter sempre em mente que as sondagens mais caras são aquelas que não foram feitas. Da mesma forma, sabe-se que apenas um tipo de ensaio geotécnico ou sondagem pode não fornecer dados suficientes para a solução da fundação ou serviço em solo a ser executado, pois a informação solicitada nem sempre é a informação necessária pelo fato de não ter sido obtida de maneira suficiente devido à viabilidade econômica, em muitos casos.

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Nesse âmbito, é de suma importância conhecer o subsolo utilizando processos de sondagem, sendo o principal e mais utilizado atualmente o processo SPT (Standard Penetration Test), Figura 1. Tal processo, além de ser o mais popular, também é considerado a ferramenta mais econômica de investigação do solo, tendo por finalidade a exploração por perfuração e amostragem do solo para estabelecer medidas do índice de resistência à penetração (NSPT), identificar a densidade de solos granulares e a consistência de solos coesivos.

Figura 1: Etapas na execução de sondagem a percussão: (a) avanço da sondagem por desagregação e lavagem; (b) ensaio de penetração dinâmica (SPT).

Fonte: Fundações (2011).

As normas regulamentadoras (NBRs) que prescrevem o método de execução de sondagens de simples reconhecimento do subsolo, conhecidas como à percussão, são: NBR 6484/2001 - Solo - Sondagens de simples reconhecimento com SPT - Método de ensaio; NBR 8036/1983 - Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios - procedimento, que fixa condições exigíveis na programação das sondagens de simples reconhecimento dos solos, destinadas a estudo de reconhecimento do terreno para construção de edifícios. A NBR 6484/2001 apresentou inovações quanto às especificações dos equipamentos do processo de perfuração e métodos de observação dos resultados do nível de água, além de permitir a classificação dos solos em função dos valores de NSPT e da utilização de dois tipos de martelo: o prismático com pino-guia e o cilíndrico vazado (NEVES, 2004).

A sondagem do subsolo executada pelo processo SPT fornece subsídios indispensáveis para escolher o tipo de fundação. O projeto de fundações é uma etapa importante de qualquer construção, de todos os portes. Afinal, é sobre a fundação que

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se repousa todo o peso da obra.

As fundações são elementos estruturais caracterizados por distribuírem as cargas no solo sem provocar danos na estrutura da edificação e no terreno. Para delimitar o tipo de fundação, são necessários vários estudos e o principal deles é o estudo para conhecer o solo em que se está trabalhando (CAPUTO, 2003). Segundo Velloso (2012), um dos principais cuidados de um projetista de fundações deve ser o emprego da terminologia correta. As fundações são convencionalmente separadas em dois grandes grupos: a) fundações superficiais (diretas ou rasas); e b) fundações profundas.

A NBR 6122 (ABNT, 2019) cita em seu item 3.28 que fundações rasas (Figura 2) são definidas pela transmissão de carga ao terreno devido às tensões distribuídas sob a base da fundação e a profundidade de assentamento, em relação ao terreno adjacente à fundação, é inferior a duas vezes a menor dimensão da fundação. Quanto aos tipos de fundações superficiais, estas se dividem em bloco, sapata, grelha e radier.

Figura 2: Exemplo de fundação rasa.

Fonte: Fundações (2011).

Referindo-se às fundações profundas (Figura 3), segundo a NBR 6122 (ABNT, 2019) a definição está apresentada no item 3.27, conforme transcrito abaixo:

[...] fundação profunda: elemento de fundação que transmite a carga ao terreno ou pela base (resistência de ponta) ou por sua superfície lateral (resistência de fuste) ou por uma combinação das duas, sendo sua ponta ou base apoiada em uma profundidade superior a oito vezes a sua menor dimensão em planta e no mínimo 3,0m; quando não for atingido o limite de oito vezes, a denominação é justificada. Neste tipo de fundação incluem-se as estacadas e os tubulões (NBR 6122, 2019).

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Figura 3: Exemplo de fundação profunda.

Fonte: Fundações (2011).

As definições de estacas e tubulões estão descritas nos itens 3.8 e 3.9 da NBR 6122 (ABNT, 2019), de acordo com a transcrição a seguir:

Item 3.8 – estaca: elemento de fundação profunda executado inteiramente por equipamentos ou ferramentas, sem que, em qualquer fase de sua execução, haja descida de pessoas. Os materiais empregados podem ser: madeira, aço, concreto pré-moldado, concreto moldado in loco ou pela combinação dos anteriores.

Item 3.9 – tubulão: elemento de fundação profunda, escavado no terreno em que, pelo menos na sua etapa final, há descida de pessoas, que se faz necessária para executar o alargamento de base ou pelo menos a limpeza do fundo da escavação, uma vez que neste tipo de fundação as cargas são transmitidas preponderantemente pela ponta.

Velloso (2012) relata que as fundações em estacas podem ser classificadas conforme diferentes critérios. De acordo com o material, são classificadas em estacas de madeira, de concreto, de aço, mistas e pelo processo executivo, sendo separadas por estacas de deslocamento, onde estariam as estacas cravadas e as de substituição, que seriam as estacas inseridas após a remoção do solo.

Os critérios adotados para escolher o tipo de estaca a ser utilizada em uma determinada obra dependem dos esforços nas fundações (nível de cargas nos pilares), as características do subsolo, características da vizinhança (tipo e profundidade das fundações predominantes, sensibilidade a vibrações e danos pré-existentes) e características da obra (acesso de equipamentos, custo dos equipamentos e limitação de altura e espaço para instalar o equipamento) (HACHICH et al., 1998).

Toda fundação sofre deslocamentos devido às cargas que são depositadas no solo, podendo essas cargas levar até ao colapso ou apenas fissuras na estrutura, ou seja, vai depender da magnitude da força. Dos deslocamentos sofridos, os que mais preocupam são os deslocamentos ocorridos verticalmente e os recalques da estrutura. Dentre todos os deslocamentos, os mais avaliados são os recalques máximos. Para o procedimento usual de cálculo é necessário conhecimento dos deslocamentos admissíveis, aqueles que não prejudicam a utilização da obra (ARAUJO et al., 2016).

Portanto, esta pesquisa tem por objetivo analisar os parâmetros de determinado solo, obtido através da sondagem SPT executada em um terreno no

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bairro de Oficinas, na cidade de Ponta Grossa (PR), para fins construtivos, e definir as melhores alternativas de fundações na etapa do processo de execução da fundação destinada ao respectivo projeto desenvolvido exclusivamente para o terreno.

MATERIAIS E MÉTODOS

A metodologia adotada para o desenvolvimento desta pesquisa baseia-se em um estudo de caso, o qual busca descrever e analisar uma situação ou um problema único provido de diversas variáveis a serem investigadas. Depois de cumprida a investigação de todas as variáveis, é possível compilar os resultados obtidos para a formulação de conclusões sobre o tema estudado. Desse modo, a utilidade do estudo de caso é mais clara em situações onde se quer empregar um exemplo real para explicar um fenômeno descrito na teoria ou quando se quer compreender as causas de algo, por exemplo (LUKOSEVICIUS E GUIMARÃES, 2018).

Para o desenvolvimento prático desta pesquisa, adotou-se o método de sondagem SPT. De forma sucinta, o ensaio consiste na cravação dinâmica de um amostrador padrão mediante golpes de um peso (martelo) padronizado de 65 Kg, caindo de uma altura de 75 cm sobre a composição de perfuração, a qual é composta por tubos de aço de 1” de diâmetro nominal interno (hastes de composição para perfuração). O amostrador é acoplado nessa composição ficando ao fundo do furo e o ensaio é realizado em cada metro de profundidade exata (1,00 m/ 2,00 m/ .../ 10,00 m e assim sucessivamente). O solo recolhido no amostrador é acondicionado para análise tátil-visual.

Entre as profundidades de final de ensaio (o qual não é o final do furo, pois não se atinge ainda a rocha matriz e sim apenas o final da penetração do amostrador) e próximo metro de ensaio é necessário avançar com trado manual helicoidal ou espiral até ocorrer o encontro do nível de água ou até o solo se tornar muito resistente, não sendo possível o avanço com o trado manual.

A partir desse momento, o avanço é feito perante a circulação de água, usando uma ponta cortante acoplada, denominada de trépano ou peça de lavagem, pelo qual é injetada água no fundo do furo, com o uso de um conjunto motobomba, para desagregar os solos e remove-los durante a circulação de água (lavagem). Essa água de lavagem sobe entre essas hastes de perfuração e os tubos de revestimento de 2 ½” de diâmetro nominal interno. Ao subir, a água carrega consigo o material escavado, o qual é depositado no fundo de um recipiente (tanque), na superfície do terreno. A identificação desse material carreado é desconsiderada, exceto nos metros de ensaio onde não ocorreu a retenção de amostra no amostrador.

Os solos que costumam não ficar retidos no corpo do amostrador são os solos extremamente moles ou solos que se desagregam, como é o caso de alguns tipos de areia. Há também o caso de solos extremamente resistentes, havendo pouca penetração do amostrador na cota de ensaio.

Junto ao método de sondagem, é utilizada a planta de situação dos furos (Figura 4), oriundo do processo realizado em determinado terreno do bairro de Oficinas (Figura 5), da cidade de Ponta Grossa (PR), o laudo de sondagem do solo no terreno e a revisão da literatura abordando de maneira qualitativa as normas NBR 8036/1983 e NBR 6484/2001.

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Fonte: Gaioski Sondagens e Perfurações.

Figura 5: Área do local em estudo situado na Rua Roberto Auer 155, Oficinas, Ponta Grossa/PR.

Fonte: Google Maps.

No presente laudo de sondagem, são fornecidas informações sobre os tipos de solos encontrados, sua respectiva resistência em termos de índices NSPT e a profundidade do nível de água. Utilizando o croqui de localização dos furos (Figura 4) os quatro furos foram executados no terreno, porém o furo a ser estudado é intitulado de SP01, o qual atingiu a profundidade total de dezessete metros e vinte e cinco centímetro lineares perfurados.

Figura 6: Pontos especificados para a realização dos furos e o processo de sondagem no ponto SP01.

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Fonte: Gaioski Sondagens e Perfurações

O critério definido na escolha do ponto SP01 partiu dos projetos estrutural/arquitetônico (Figura 7), os quais demonstram o pilar ou área onde há o maior carregamento.

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Figura 7: Representação do projeto estrutural com detalhe do pilar mais carregado.

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Por fim, foi empregado os métodos semi-empíricos de Aoki e Velloso (1975), Decourt e Quaresma (1978) e Teixeira (1996), sendo esses métodos os mais adotados na engenharia de fundações brasileira para o cálculo da capacidade de carga e carga admissível das estacas (Quadro 1). As diferenças entre esses métodos semi-empíricos estão na maneira como são determinadas a resistência de ponta (Np) e a

resistência por atrito lateral (NL).

Quadro 1: Comparação entre os valores utilizados de NSPT para cada método.

Aoki e Velloso (1975)

Np = Índice NSPT na cota de apoio da ponta da estaca;

NL = Índice NSPT médio na camada de solo de espessura ΔL;

Decourt e Quaresma

(1978)

Np = Valor médio do NSPT na base da estaca, obtido a partir de 3 valores: o da ponta, imediatamente anterior e posterior;

NL = Índice NSPT médio ao longo do fuste da estaca;

Teixeira (1996)

Np = Valor médio do NSPT medido no intervalo de 4 diâmetros

acima da ponta da estaca e 1 diâmetro abaixo;

NL = Índice NSPT médio ao longo do fuste da estaca; Fonte: Revista Eletrônica de Engenharia Civil (2014)

Quanto à execução do ensaio SPT, o processo foi realizado no dia 27 de abril de 2020. A primeira sondagem no ponto intitulado de SP01 foi iniciada usando um trado manual, pois nessa área estará o pilar de maior carregamento (P36).

A perfuração executada, após se tornar muito resistente para se avançar por trado manual, teve o auxílio da circulação de água e o revestimento de tubos com o diâmetro nominal de 2 ½”. As extrações das amostras foram efetuadas após a cravação do amostrador padrão (Terzagui Peck) de 1 3/8” e 2” de diâmetro interno e externo, respectivamente. A avaliação da resistência à penetração do amostrador é expressa pela somatória do número de golpes necessários à cravação de 30 cm finais do amostrador no subsolo, ocasionada pela queda livre de um peso de 65 Kg a uma altura de 75 cm. A relação de número de golpes na penetração foi obtida marcando-se o número de golpes do peso mencionado para cravar 45 cm dividido em 3 segmentos de 15 cm.

No caso de solos muito resistentes à penetração dos 45 cm do barrilete amostrador, a indicação do número de golpes é feita de forma que o numerador indica o número de golpes e o denominador indica a penetração obtida em centímetros. O mesmo vale para solos pouco resistentes cuja penetração pode ultrapassar a parcial de 15 cm com apenas um golpe.

A primeira perfuração utilizando o trado manual tipo espiral atingiu o primeiro metro de ensaio (1,00 m de profundidade). Em seguida, com a ajuda do tripé e martelo, houve a penetração de 52 cm do amostrador padrão, superando os 45 cm estipulados pela norma ABNT NBR 6484/2001. A maior profundidade atingida pelo amostrador

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padrão se deu pelo fato do solo ser composto de argila mole, totalizando a profundidade de 1,52 m ao ser realizada a soma com o primeiro metro executado a trado manual espiral. O processo foi recorrente até os 6,00 m de profundidade, onde a penetração atingiu 46 cm do amostrador (6,46 m de profundidade total atingida). Na sequência não foi mais possível avançar com o trado manual, passando-se, portanto, ao avanço da sondagem mediante o uso de circulação de água, intercalando-se com os ensaios SPT´s.

A sondagem foi dada por encerrada aos 17,25 m de profundidade, em que, depois de 3 (três) golpes do martelo sobre o amostrador, houve a penetração dos 15 cm da primeira parcial e a penetração de apenas 10 cm na segunda parcial, após 16 golpes do amostrador, não ocorrendo mais avanço da sondagem na lavagem por trépano (lavagem por tempo), o que indicou a suposta presença de fragmento de rocha, matacão ou rocha mãe (Figura 8).

Figura 8: Representação da sondagem realizada no ponto SP01.

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A diferença do número de golpes e penetração deve-se ao tipo de material rochoso presente no local. Conforme está representado na Figura 8, aos 17,25 m o amostrador atingiu um material mais resistente. Considerando os 15 primeiros centímetros de penetração, com 3 golpes o amostrador penetrou no solo, entretanto, em seguida, encostou-se em um material mais resistente, provavelmente um matacão intemperizado, penetrando somente 10 cm após 16 golpes, finalizando assim o processo da sondagem. Da superfície até o final do furo, onde se encerrou a sondagem, foi encontrado material característico de argila mole e silte areno argiloso com resquícios da rocha matriz.

Portanto, a sondagem tornou-se impenetrável à percussão e lavagem por trépano aos 17,25 m de profundidade, conforme item 6.4.3.3 da norma ABNT NBR 6484/2001, transcrito abaixo:

“6.4.3.3 A sondagem deve ser dada por encerrada quando, no ensaio de avanço da perfuração por circulação de água, forem obtidos avanços inferiores a 50 mm em cada período de 10 min ou quando, após a realização de quatro ensaios consecutivos, não for alcançada a profundidade de execução do SPT” (ABNT NBR 6884/ 2001).

Na seção a seguir, são apresentados e discutidos os resultados obtidos da sondagem SPT realizada, apresentando uma proposta de fundação para o determinado tipo de solo encontrado a partir do laudo de sondagem.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

No local onde foi realizado o ensaio SPT, o resultado da sondagem referente ao furo intitulado de SP01 (Figura 9) demonstra no primeiro metro de profundidade a argila silto arenosa como tipo de solo. Na profundidade de 2 a 4 m, o tipo de solo alterou para argila siltosa, pouco arenosa. De 4 a 15 m de profundidade, os materiais coletados apontaram a argila silto arenosa, havendo uma pequena variação nas resistências. Na transição entre 15 m até a profundidade de 16 m, o solo exibiu uma grande resistência, apresentando como material o silte areno argiloso. Na transição entre 16 e 17 m ocorreu a presença de solo residual de alteração de rocha, composto de areia silto argilosa, pedregulhos e rochas.

Apenas na profundidade de 17,25 m foi detectada a presença de rocha, tornando-se impenetrável à percussão. O nível de água foi detectado na profundidade de 10,8 m.

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Figura 9: Sondagem de reconhecimento do solo no ponto SP01.

Fonte: Gaioski Sondagens e Perfurações

Conforme a Tabela 1, onde é representado os estados de compacidade e de consistência (NBR ABNT 6484-2001) e os tipos de solos juntamente com os NSPTs apresentados no resultado da sondagem retratado na Figura 9, é possível classificar os padrões de solos citados anteriormente.

Tabela 1: Estados de compacidade e de consistência do solo.

Solo Índice de resistência à penetração N Designação Areias e siltes arenosos ≤4 Fofa(o) 5 a 8 Pouco compacta(o) 9 a 18 Medianamente compacta(o) 19 a 40 Compacta(o) >40 Muito compacta(o) Argilas e siltes argilosos ≤2 Muito mole 3 a 5 Mole 6 a 10 Média(o) 11 a 19 Rija(o) >19 Dura(o) Fonte: NBR (ABNT 6484:2001).

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Utilizando assim a referida Tabela 2, a argila silto arenosa presente no primeiro metro de profundidade da sondagem de reconhecimento do solo, retratada na Figura 9, é classificada como mole, pois o NSPT apresentou o valor 3. A argila siltosa, na profundidade de 2 a 4 m, classifica-se da mesma forma como de consistência mole, apresentando um NSPT de 3. A argila silto arenosa, na profundidade de 4 a 15 m, demonstra um NSPT que varia entre 6 a 10, sendo esse tipo de solo classificado como de consistência média. Finalmente, o silte areno argiloso na profundidade de 16 m é considerado duro ou compacto pelo fato do seu NSPT estar compreendido entre 19 e 40.

A amostra coletada pelo amostrador na transição em 16 e 17 m até os 17,25 m são compostos de solo residual de alteração de rocha, composto de areia silto argilosa, pedregulhos e rochas. Devido à essa grande variação dos tipos de solos, a amostra não recebe designação de compacidade.

Ao obter essas informações do solo, o próximo passo é verificar no projeto estrutural o(s) pilar(es) com maior carga concentrada da futura edificação. Como é sabido, o projeto estrutural de uma edificação é realizado por um engenheiro civil devidamente habilitado após a execução do projeto arquitetônico.

De acordo com os dados retirados do projeto estrutural desenvolvido para o terreno em questão, nesse caso um sobrado, observa-se a carga do pilar P36 (Tabela 2), o qual recebe a maior carga (19,9 toneladas).

Tabela 2: Valores do pilar P36.

Pilar Nome Seção (cm) X (cm) Y (cm) Carga Máx. (tf) Carga Mín.(tf) Mx (Kgf.m) My (Kgf.m) Fx (tf) Fy (tf) P36 14x50 9.85 207.18 19.9 16.4 0 0 0.1 0.7

Fonte: Gaioski Sondagens e Perfurações

Estando definida a classificação dos tipos de solos e o(s) valor(es) de carregamento do(s) pilar(es), é possível determinar algumas opções de fundações a serem adotadas no terreno, sem se esquecer dos critérios para a escolha do tipo de estaca citados anteriormente.

Como a futura obra é considerada de baixa carga concentrada ou residência padrão normal (R1-N), em consonância com a NBR (ABNT 12721/2005), as opções para esse tipo de edificação podem ser a estaca pré-moldada ou estaca escavada a trado manual ou a trado mecânico usando um trator.

A estaca pré-moldada se enquadra como opção pelo fato das tensões de cravação serem inferiores à tensão característica do concreto, ou seja, como os tipos de solos em sua totalidade no furo SP01 são moles e médios, não haverá muita resistência do solo durante a penetração da estaca. Entretanto, para adotar esse tipo de estaca, é preciso antes de tudo realizar um estudo de impacto de vizinhança, uma vez que o processo de cravação produz alta vibração. No caso em questão, por existirem diversas edificações ao redor, inclusive um condomínio vertical nos fundos do terreno, essa opção não é a mais adequada, pois a alta vibração resultante do impacto do martelo pode produzir trincas e fissuras nas edificações vizinhas.

Referindo-se à estaca escavada a trado manual ou a trado mecânico como segunda opção, essas estacas são geralmente executadas empregando o trado manual até a profundidade máxima de cinco a seis metros e com o trado mecânico movido a trator em profundidades superiores a seis metros. Comparando a estaca escavada à estaca pré-moldada, não há vibração na escavação, o que não afeta as

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edificações ao redor do terreno. Outras vantagens são a rapidez do processo de escavação ao optar pelo trado mecânico e o custo, pois as estacas cravadas, além de ser necessária a aquisição das estacas em fabricantes especializados, a cravação depende de maquinário específico, maquinário esse robusto que torna a hora/máquina mais onerosa pelo fato de ser imprescindível transportar o equipamento até o terreno e movimentá-lo durante o processo de cravamento das estacas, prolongando assim a etapa da fundação.

A profundidade, diâmetro e quantidade de estacas no pilar mais carregado podem ser sugeridos empregando os métodos semi-empíricos de Aoki e Velloso, Decourt e Quaresma e Teixeira por meio de uma rotina computacional de cálculo para capacidade de carga em estacas (Figura 10).

Figura 10: Rotina computacional demonstrando a etapa de inserção dos dados da sondagem e do nível de água.

Fonte: Autoria própria (2020).

De acordo com a Figura 9, as informações contidas no laudo SPT pertencente ao furo SP01 podem ser transferidas para a rotina computacional (Figura 10). Na primeira coluna dos dados de entrada pode-se definir a profundidade da estaca, inserindo, nas próximas duas colunas, o NSPT e os tipos de solos. Na quarta coluna (N.A.), o dado a ser inserido é a profundidade do nível de água, nesse caso 11 metros. A seguir, na Figura 11, o próximo passo é escolher o tipo de estaca (pré-moldada ou (pré-moldada in loco). No estudo em questão, a estaca escolhida é (pré-moldada

in loco, do tipo escavada, e o diâmetro inicial escolhido foi 25 cm. A cota de apoio

inicialmente escolhida foi de 7 m, pois nessa profundidade é possível empregar o trator com trado mecânico sem maiores dificuldades.

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Figura 11: Dados da estaca.

Fonte: Autoria própria (2020).

Depois de inseridos os principais dados, é possível observar as cargas admissíveis e a média das cargas em KN (Quilonewton) a cada metro na Figura 12.

Figura 12: Média da capacidade de carga admissível no pilar P36.

Fonte: Autoria própria (2020).

Nota-se assim que na profundidade de 7 m a média da carga admissível atingiu o valor aproximado de 58,22 KN ou 5,8 toneladas. Dessa forma, comparando a carga admissível da Figura 12 frente à carga admissível do pilar mais carregado pertencente ao projeto estrutural, o qual demonstra o valor de 19,9 toneladas, é possível sugerir um bloco detentor de 4 estacas escavadas de 25 cm de diâmetro cada uma, com profundidades de 7 m, suportando uma carga total de 23,2 toneladas, valor esse superior ao valor exigido pelo projeto estrutural.

O exemplo demonstrado é apenas um dos inúmeros resultados capazes de serem produzidos com os dados coletados. Caso o engenheiro queira uma estaca de profundidade inferior ou superior a 7 m, basta alterar os dados na rotina computacional, sugerindo novos valores à cota de apoio e diâmetro da estaca.

Vale ressaltar que todas as etapas mencionadas são válidas do mesmo modo para edificações com alta concentração de carga (multifamiliar NBR 12721/2005), devendo ser avaliado o diâmetro e a altura da estaca bem como o tipo de fundação mais indicada.

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referenciados anteriormente em uma residência multifamiliar detentora de pavimento térreo e três pavimentos (PP-B). Como a estaca escavada a trado mecânico possui um limite de profundidade ocasionada pela própria configuração do equipamento, sugere-se a esse padrão de residência a fundação do tipo hélice contínua por também ser escavada e apresentar as mesmas vantagens das estacas escavas a trado, ou seja, ausência de vibração intensiva na escavação, rapidez no processo de escavação e menor custo frente à fundação que utiliza estacas cravadas.

Para o pilar mais carregado, infere-se a denominação de PF e um valor fictício de 700KN ou 70 toneladas de carregamento. Para a estaca, propõe-se um diâmetro inicial de 60 cm por 16 m de profundidade na cota de apoio. Na Figura 13 é ilustrada novamente a rotina computacional de cálculo para capacidade de carga em estacas, especificamente na etapa de inserção dos dados de entrada onde é possível visualizar o tipo de estaca, seu diâmetro e cota de apoio estipulados anteriormente.

Figura 13: Dados lançados para a estaca referente a uma residência multifamiliar de 4 pavimentos.

Fonte: Autoria própria (2020).

Inseridos esses valores nos dados da estaca, constata-se na Figura 14 que uma estaca de 60 cm de diâmetro por 16 m de profundidade é capaz de suportar uma carga, em média, de 1.012,42 KN ou 101,2 toneladas, sendo necessário um bloco com 1 estaca escavada pelo método de hélice contínua para atender satisfatoriamente a carga proposta de 700 KN ou 70 toneladas.

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Fonte: Autoria própria (2020).

A rotina computacional para o cálculo da capacidade de carga em estacas utilizada no presente artigo pode ser obtida em sítios eletrônicos de forma gratuita ou paga. Deixa-se esclarecido que o exemplo da residência multifamiliar de 4 pavimentos (PP-B) foi executada de forma genérica. Também, deve-se deixar elucidado que não foi realizado o estudo de recalques para este artigo, nem capacidade de cargas envolvendo grupo de estacas e estudo de recalques a grupo de estacas. Foi desenvolvida somente uma sondagem cujo resultado foi utilizado para o cálculo de capacidade admissível de uma estaca isolada. Da mesma forma, a altura e a carga do bloco de fundação da estaca não estão sendo consideradas, o que pode afetar a profundidade útil da estaca, ficando esses dois últimos estudos citados como sugestões para próximos artigos ou trabalhos de conclusão de curso.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Porquanto é do conhecimento no estado da arte, é praticamente impossível ter um conhecimento "completo" ou empírico do subsolo existente no terreno apto a receber uma edificação, sem realizar uma sondagem. Torna-se praticamente impossível determinar os tipos de solos e ajustar o projeto às suas características. Estando o engenheiro com o ensaio SPT em mãos, é possível verificar a resistência do solo e, principalmente, o nível de água para, assim, definir o tipo de fundação e executar os cálculos de distribuição de carga sem ultrapassar a tensão admissível do solo, alcançando, dessa maneira, a otimização entre o solo e a fundação que se busca, evitando, acima de tudo, os principais problemas de patologia relacionados, como os recalques e fissuras. Outra função do laudo SPT é verificar a existência de variantes e comprovar se os resultados de capacidade de carga se confirmam.

Quanto ao ensaio SPT no ponto SP01, objeto do presente estudo, verificou-se a grande predominância de solo do tipo argila silte arenosa, com NSPT baixo nos

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primeiros metros até os 15 m de profundidade, e nível de água estabilizado em cerca de 10,8 m de profundidade. Assim sendo, chega-se à conclusão de que o tipo de solo indicado possui baixa resistência, havendo a necessidade de uma fundação profunda para se conseguir uma resistência de ponta e de fuste ideal a fim de atender ao projeto estrutural.

Outro objetivo deste trabalho é dar um ponto de partida ou norte para engenheiros recém-formados ou engenheiros que não tenham experiência na área de fundações, ajudando assim, por meio das ferramentas apresentadas, na definição do tipo de fundação que melhor se adeque ao seu projeto e terreno.

Por fim, conclui-se neste artigo a necessidade e importância de realizar o reconhecimento dos tipos de solos através do ensaio SPT para, em conjunto com o projeto estrutural, fornecer opções de fundações aptas a se adaptarem à realidade do terreno e, principalmente, que facilitem a execução da obra, não se esquecendo do impacto na vizinhança, pois, conforme F. Ottman – G. Lahuec (apud LIMA, 1979), deve-se ter sempre em mente que as sondagens mais caras são aquelas que não foram feitas.

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