Soil Analysis by means of SPT Drilling via Case Study
REGISTRO DOI:10.69849/revistaft/th102411112319
Saturnino, Manoelito Wagner Pereira1.
Angelim, Libni Feijó2
Cabus, Luma Beatriz de Siqueira Fontes3
RESUMO
Este trabalho apresenta um estudo de um caso real de um edifício residencial em construção, em que, foi apresentado relatório técnico de sondagem á percussão ensaio SPT(Standard Penetration Test) , análise e verificação dos resultados do perfil individual de sondagem .aonde foram usados na execução da sondagem os trados concha de 2” e 1/2”, Para medir a resistência do terreno á percussão e, para extração das amostras, foi utilizado o amostrador 2” e 1 3/8” de diâmetro externo e interno, respectivamente, o qual era cravado no terreno por meio de sucessivos golpes de um martelo de 65 kg, com altura de queda livre de 75 cm. Tendo discernimento desses indicadores, foram utilizados dois furos de SPT na área a ser construída que se encontra no município de Afogados da Ingazeira – PE. Toda a interpretação dos resultados obtidos pela sondagem SPT possibilitou ao projetista responsável pelo projeto de fundação uma escolha mais adequada em função do subsolo, ou seja, em função das características encontradas em seu perfil. No relatório de sondagem verificou-se nos dois furos, furo impenetrável na rocha ou matacão na profundidade de 2,40 m para o SP 01 e 1,87 m para o SP 02 sem condições de prosseguir
PALAVRAS-CHAVE: Sondagem SPT, Projeto de fundação. Fundação.
ABSTRACT
This work presents a study of a real case of a residential building under construction, in which a technical report was presented to the percussion survey, SPT (Standard Penetration Test), analysis and verification of the results of the individual drilling profile. where the 2″ and 1/2″ bucket augers were used in the execution of the drilling, to measure the resistance of the ground to percussion and, for sample extraction, a sampler of 2″ and 1 3/8″ external and internal diameter, respectively, was used, which was driven into the ground by means of successive blows of a 65 kg hammer, with a free fall height of 75 cm. Having discernment of these indicators, two SPT boreholes were used in the area to be built, which is located in the municipality of Afogados da Ingazeira – PE. All the interpretation of the results obtained by the SPT survey allowed the designer responsible for the foundation project to make a more appropriate choice depending on the subsoil, that is, according to the characteristics found in its profile. In the drilling report, it was found in the two boreholes, impenetrable holes in the rock or bush at a depth of 2.40 m for SP 01 and 1.87 m for SP 02 without conditions to proceed KEYWORDS: SPT survey, Foundation design. Foundation.
INTRODUÇÃO
Segundo SENA (2016), Fundações são elementos da estrutura de uma construção as quais são responsáveis pela sua sustentação, ou seja, pela transmissão das cargas da estrutura ao terreno onde se apoia. Trata-se de uma parte da construção civil aonde se exige conhecimento, vivência e responsabilidade.
A escolha de uma fundação adequada não se limita ao estudo da estrutura que será construída, mas perpassa de forma essencial pelo solo, necessitando de uma investigação de sua camada superficial e do subsolo. Envolvendo ainda o conhecimento a respeito das obras circunvizinhas e dos arredores, uma vez que, a fundação de uma determinada construção pode exercer influência em outras construções (SENA, 2016).
O contexto estrutural de um estabelecimento em geral é composto por infraestrutura e superestrutura. A infraestrutura, ou fundação, é a parte de uma estrutura composta por diversos elementos estruturais, geralmente construídos abaixo do nível final do terreno, os quais são os responsáveis por transmitir ao solo de todas as ações que operam na edificação.
Alonso (2009) destaca que, as fundações em geral são projetadas para resistir os esforços das cargas oriundas da edificação, as quais impõe 3 condições primordiais para o seu bom funcionamento, segurança, funcionalidade e durabilidade. A segurança, deve atender os critérios do estado limite último (ELU) quando seu uso é interrompido por razão de um colapso na estrutura, a funcionalidade, propõe evitar a fissuração e o recalque do solo,fazendo com que a estrutura cumpra o seu papel para o qual foi projetada e a durabilidade, garante a edificação ativa ao longo da sua vida útil de projeto, que deve ser no mínimo 50 anos, exigido pela norma NBR 6118 (ABNT, 2023), .
Conforme Joppert Junior (2007), a fundação não representa o elemento estrutural
mais caro da obra, seu custo está entre 3% e 7% da estimativa de gastos totais com o imóvel.
A escolha, que pode ser considerada um diagnóstico na obra, não é intuitiva como se pode imaginar, e faz importante o conhecimento acerca do assunto.
REFERENCIAL TEÓRICO
Fundações são elementos estruturais que tem a função de transmitir as ações (cargas) atuantes na estrutura à camada resistente do solo.
Os elementos estruturais de fundações devem apresentar resistência adequada para suportar as tensões geradas pelos esforços solicitantes da estrutura. Eles devem também transferir e distribuir com segurança as ações (cargas) da superestrutura ao solo, para que não cause recalques diferenciais que prejudiquem ao sistema estrutural nem a própria ruptura do solo (ALVA, 2007).
Conforme a NBR 6122 (ABNT, 2022), as fundações são de dois tipos: 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 3,0 m; quando não for atingido o limite de oito vezes, a denominação é justificada. Neste tipo de fundação incluem-se as estacas e os tubulões” e fundação rasa (direta ou superficial)
“elemento de fundação cuja base está assentada em profundidade inferior a duas vezes a menor dimensão da fundação, recebendo aí as tensões distribuídas que equilibram a carga aplicada; para esta definição adota-se a menor profundidade, caso esta não seja constante em todo o perímetro da fundação”.
Toda construção inicia-se pela fundação, a qual receberá todas as ações que irão reagir na esstrutura. Uma fundação é mal projetada quando: “Houver definido o tipo errado de fundação para as características geológicas do solo, ou o subdimensionamento resultado de uma investigação do subsolo inadequada ou ainda devido à deficiência de um projeto estrutural, e a falta de capacidade técnica (empirismo) são as principais causas dos problemas relacionados ao projeto” e se for mal executada, dentre os quais os erros na locação das fundações em campo, falhas de instalação, deficiência na qualidade dos materiais empregados, e também o empirismo, podem ocasionar gastos excessivos por parte do construtor ou morador.
Sondagem de simples reconhecimento com SPT
Neste estudo de caso foi analisado a metodologia da sondagem SPT, a mesma é a mais utilizada nas obras. Equivale a uma investigação de simples reconhecimento de solo, que tem por objetivo determinar os tipos de solo, índice de resistência a penetração e caso houver o nível de água, é utilizada na maioria das obras na engenharia.
Sua aparelhagem consiste em torre com roldana, tubos de revestimentos, cravação, trado concha ou helicoidal, amostrador, martelo padronizado, cabeças de bateria, medidor de nível de água, recipientes para amostragem e diversas ferramentas para o procedimento da aparelhagem.
Seu processo de perfuração seguirá a planta de localização dos furos, em seguida eleva-se o tripé com roldanas, no processo de cravação é usado o martelo padronizado que é elevado a uma altura de 75 centímetros, os resultados encontrados correspondem às quantidades de golpes para penetração do amostrador em seus últimos 30 centímetros, todo esse processo indicará o índice de resistência do solo.
De acordo com a NBR 6122 (ABNT, 2022), o procedimento de sondagem a percussão é vital para o andamento de uma obra, tendo seu método norteado pela NBR 6484 (ABNT, 2020):
Este método consiste na perfuração e cravação dinâmica de amostrador-padrão, a cada metro, resultando na determinação do tipo de solo e de um índice de resistência, bem como na observação do nível da água dentro do furo de sondagem (NBR 6484 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS,
2020, p.2)
Toda amostra retirada deverá conter sua identificação com nome da obra, data da coleta, nome do local, número do furo e intervalo de profundidade da amostra. Deverá ser armazenado em sombra e com ventilação.
Segundo NBR 6502 (ABNT, 2022), o solo em sua forma normal quando coletado conservará suas características.
Não há um padrão de sondagem nas obras, pois cada sondagem dependerá do tipo de obra a ser executada, ocasionando inúmeros modelos de investigação de solo. É recomendado iniciar com o trado concha ou escavadeira manual até 1,0 m de profundidade, logo após instala-se o equipamento de sondagem SPT. Caso o processo de investigação obtenha todas as informações necessárias do solo o processo está concluído.
Caso contrário serão feitas outras alternativas de sondagem.
A perfuração do solo para SPT normalmente é processo simples, que na maioria das vezes será feita com um trado manual, um tripé, um martelo de 65kg, haste e amostrador.
É importante mencionar que no decorrer da sondagem todo o processo de perfuração terá de ser anotado, assim todas as camadas de solos existentes terão de ser apontadas no caderno de campo.
Assim, logo após todo o processo de locação de equipamentos e perfuração do solo, a sondagem SPT concluirá uma amostragem de solo, que permitirá analisar com mais detalhe a patologia do solo da obra. A descrição dos parâmetros obtidos no ensaio deverá ser feita por um profissional com registro no CREA sendo ele um engenheiro de minas ou geólogo, que irá assegurar uma margem de segurança, garantindo que o engenheiro construa uma fundação e a sua cota de assentamento.
No decorrer da técnica de sondagem de solo, haverá circunstâncias de erro de sondagem podendo acarretar sérios problemas no canteiro de obra, neste caso será feito a primeira sondagem que chegou-se até o impenetrável, a segunda parou-se em um matacão, igualmente a terceira também foi paralisada no matacão.
Podemos dizer que a obra é executada sobre matacões de rocha, observando um problema patológico de fundações em maciços rochosos, caracterizando a necessidade dos números mínimos de furos em um ensaio a ser feito como mostra a NBR 8036 (ABNT, 1983):
As sondagens devem ser, no mínimo, de uma para cada 200 m² de área da projeção em planta do edifício, até 1200 m² de área. Entre 1200 m² e 2400 m² deve-se fazer uma sondagem para cada 400 m² que excederem de 1200 m². Acima de 2400 m² o número de sondagens deve ser fixado de acordo com o plano particular da construção. Em quaisquer circunstâncias o número mínimo de sondagens deve ser:
- dois para área da projeção em planta do edifício até 200 m²;
- três para área entre 200 m² e 400 m². ( NBR 8036 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS,
1983, p.1).
Caso não seja feito tal processo, o investimento da obra poderá ultrapassar o planejado e o projeto estrutural poderá ser superdimensionado, dando condições para colocar a estrutura em colapso.
A tabela 1 está ilustrando o número mínimo de sondagens a serem feitos, respeitando as dimensões mínimas das áreas
Tabela 1 – Quantidade de furos (por projeção em m² a construir)
| ÁREA (m²) | NÚMERO DE FUROS |
| ≤ 200 | 2 |
| 200 – 400 | 3 |
| 400-600 | 3 |
| 600-800 | 4 |
| 800-1000 | 5 |
| 1000-1200 | 6 |
| 1200-1600 | 7 |
| 1600-2000 | 8 |
| 2000-2400 | 9 |
| > 2400 | A critério do engenheiro de fundação |
Fonte: Autores
A transparência de informação entre o arquiteto e o engenheiro civil é de fundamental importância para uma boa solução construtiva da obra.
MATERIAIS E MÉTODOS
A área de estudo se caracteriza em um terreno de 240 metros quadrados, na cidade de Afogados da Ingazeira, Bairro Centro – PE, sua taxa de ocupação é de 73,9%, a área do pavimento semi-enterrado é de 65,68 metros quadrados, área do pavimento térreo é de 177,36 metros quadrados, primeiro andar segundo e terceiro andares com 187,32 metros quadrados, área de máquinas com 18,50 metros quadrados, totalizando uma área total de 823,50metros quadrados a serem edificadas.
Após o reconhecimento da área construída do projeto, verificou-se a quantidade de furos conforme prescreve a NBR 8036 (ABNT, 1983), e aplicou-se o modelo de sondagem de simples reconhecimento SPT, o qual se enquadra os métodos diretos de investigação, definidos pela observação direta do solo através da coleta de amostra, conforme NBR 6484 (ABNT, 2020).
Na região de Afogados da Ingazeira – PE, há vários tipos de solos com variações de resistência e tensões. Quanto ao nível do lençol freático, geralmente é profundo sem apresentar problemas para as fundações.
Com a concepção do projeto arquitetônico executada, e a conclusão dos resultados de sondagem SPT finalizada, o engenheiro civil poderá fazer as devidas interpretações dos resultados, dando o início para o desenvolvimento do projeto estruturalde fundações, tomando forma os princípios estruturais da obra.
Nessa etapa foi levado em consideração o pré dimensionamento das vigas, lajes, pilares, análise da interpretação da sondagem, nível de água, entre outros. Após a analisar os fatores mencionados, descartando os erros passíveis, chegou-se à conclusão que o bloco de fundação com quatro brocas de 25 mm de diâmetro, onde tais brocas irão descer até o impenetrável, seria o mais adequada para obra.
Na figura 1 pode-se verificar o projeto de fundação mencionado e na figura 02 a compatibilização do projeto arquitetônico com o projeto estrutural de fundação.
Figura 1: Planta estrutural fundação
Fonte: Autor do projeto fundação Libni Angelim Feijó
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A relevância desse trabalho está na verificação do solo para análise do projeto
estrutural, possibilitando que o engenheiro responsável possa definir o mais adequado tipo de fundação para a obra, tornando o projeto financeiramente mais econômico e diminuindo também o prazo de execução.
O acompanhamento dos serviços de sondagem foi norteada pelos princípios da NBR 6484 (ABNT, 2020), onde fez o uso de todos os procedimentos de execução, obtendo assim uma amostragem de cada camada de solo.
Figura 3: Registro da execução do ensaio de sondagem á percussão SPT 01 em Afogados da Ingazeira- PE.
Fonte: Eng.Civil Itamar Gonçalves da Costa
Figura 4: Registro da execução do ensaio de sondagem á percussão SPT 02 em Afogados da Ingazeira- PE
.
Fonte: Fonte: Eng.Civil Itamar Gonçalves da Costa
Foram analisados os dados quantitativos da sondagem do primeiro e segundo furos, onde os números de golpes por penetração estão mencionados no parágrafo abaixo.
A interpretação dos resultados do laudo de sondagem mostrou que não foi encontrado o nível de água (N.A) conforme figura 05:
16/07/2021 16/07/2021
Fonte: Autores (2024)
A classificação das camadas encontradas no subsolo da sondagem a percussão (SP) 01 foram de argila amarronzada e plástica, com profundidade de 0 a 0.64 metros, o resultado encontrado nessa textura indicou um aterro de entulho.
Entre as profundidades de 0,64 metros a 1,10 metros, foi caracterizada uma argila
siltosa cor marrom muito rija, seu número de golpes por penetração variou entre 6 e 16, que resultou um solo com resistência mediana.
E por fim, entre as profundidades 1,10 metros e 2,40 metros, observou-se uma alteração de rocha arenosa cor amarelo, variegado muito compacto, seu número de golpes por penetração variou entre 22 e 30 , que resultou um solo com boa resistência.
Na investigação do subsolo da sondagem a percussão (SP) 02 a textura do solo foi de aterro de argila arenosa cor marrom escuro entre as profundidades de 0,0 metros e 0,45 metros, foi verificado um solo sem resistência.
Entre as profundidades de 0,45 metros e 0,80 metros, a textura do solo encontrada foi
de argila siltosa cor cinza, foi observado um solo com resistência mediana, seu número de golpes variou entre 13 e 19 .
E por fim, entre as profundidades 0,80 metros e 1,87 metros, observou-se observou-
se uma alteração de rocha arenosa cor amarelo, variegado muito compacto. foi observado um solo com boa a ótima resistência , seu número de golpes foi de 30.
Na perspectiva das fundações superficiais, a tabela 02 pode nos indicar a resistência
do solo conforme o número de golpes:
Tabela 3 – Número de golpes x Resistência de solo
| Número de golpes | Resistência |
| < 10 golpes | solo com baixa resistência |
| entre 11 e 20 golpes | solo com resistência mediana |
| entre 21 e 30 golpes | solo com boa resistência |
| >30 golpes | solo com ótima resistência |
Fonte: Autores(2024)
Todos os resultados obtidos na sondagem de solo foram descritos no perfil individual de sondagem SPT, conforme as figuras 5 e 6.
Figura 5 – Perfil individual de sondagem SPT 01
Fonte: Eng.Civil Itamar Gonçalves da Costa (2021)
Figura 6 – Perfil individual de sondagem SPT 02
Fonte: Eng.Civil Itamar Gonçalves da Costa (2021)
As posições dos furos foram determinados conforme recomendação da NBR 8036/2020, como área < 200 metros, fez o uso de dois furos, onde o primeiro furo se localiza próximo de 8,15 metros da frente do terreno para o fundo do terreno e o segundo se localiza próximo de 15 metros da frente do terreno para o fundo do terreno, conforme figura 8:
Figura 8: Planta locação de furos
Fonte: Eng.Civil Itamar Gonçalves da Costa (2021)
Com objetivo de efetuar um projeto de fundação simples e seguro, foram feitos ensaios de sondagem SPT, dessa maneira chegou-se a conclusão que para a fundação o tipo mais adequado e econômico, seria a sapata isolada.
CONCLUSÃO
No ramo da engenharia seja qual for o projeto que envolva fundações, será sempre
fundamental a utilização de investigação do solo.
Além disso a sondagem de simples reconhecimento com SPT é um instrumento de serviço que mostra-se satisfatório, por ser um serviço de baixo custo e apresentar um número enorme de dados, onde eles facilitarão as operações de serviços no empreendimento, além de auxiliar o engenheiro responsável para que ele tenha subsídios onde ele possa dimensionar a fundação mais apropriada e barata para o empreendimento.
A sondagem SPT traz uma forma simples e objetiva em seus resultados, de maneira que os projetos acompanhados pelo SPT tornam-se eficientes, obtendo ganhos de serviços e diminuindo a margem de erro.
Concluímos portanto neste trabalho, que, foi possível mensurar os processos que caracterizaram uma sondagem a percussão através de um estudo de caso, o seu processo de execução, os motivos que podem gerar erros na interpretação dos resultados coletados, os números mínimos de furos por área, o valor preciso de uma análise de dados para que o engenheiro possa dar seu parecer e a descrição do solo estudado.
É oportuno destacar-se o valor da normalização dos métodos e equipamentos abordados pela NBR 6484(ABNT, 2020), gerando para as empresas qualificadas um processo de serviço único mostrado ao cliente.
O projeto possui uma abordagem qualitativa e quantitativa, pois há uma análise numérica de cálculos referente ao projeto de sondagem SPT, mencionou-se os resultados de interpretações teóricas sobre a confecção do projeto arquitetônico e o acompanhamento da obra.
REFERÊNCIAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9603: Sondagem a trado procedimento. Rio de Janeiro. 2015.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6122: Projeto e execução de fundações. Rio de Janeiro. 2009.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6484: Solo, Sondagens de simples reconhecimento com SPT – Método de ensaio. Rio de Janeiro.2020.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6502: Rochas e Solos –
Amostra Indeformada. Rio de Janeiro.2022.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8036. Programação de sondagem de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios. Rio de Janeiro. 1983.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7250. Identificação e
descrição de amostras de solo obtidas em sondagens de simples reconhecimento dos solos. Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro, 1982.
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https://orcid.org/0000-0002-3685-4687 Eng. Civil, Professor Msc., IFPE, Afogados da Ingazeira, Pernambuco, Brasil1
https://orcid.org/0009-0000-3359-9839Eng. Civil, Esp. Estruturas, Afogados da Ingazeira, Pernambuco, Brasil2
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