O solo e as rochas fazem parte de
quase todas as obras de engenharia civil, como material de fundação, material
de aterros, escavações, barragens, túneis... em seu estado natural ou como
materiais de construção. Para garantir obras seguras e econômicas e atender às
orientações normativas é de extrema importância o conhecimento das suas
características. Para isso, existem diversos ensaios de laboratório e campo que
auxiliam no conhecimento das propriedades de interesse no dimensionamento
geotécnico. A seguir são apresentados alguns exemplos de ensaios e situações de
projeto onde eles são necessários:
O primeiro passo para qualquer dimensionamento geotécnico é o conhecimento dos perfis geológico-geotécnicos dos pontos de análise. Para isso, são realizadas sondagens a percussão e ou sondagens mistas para definição das camadas de materiais representativas de cada local.
Imagem: Ensaio CBR (California Bearing Ratio) – Índice de suporte para dimensionamento de pavimentos. - Suporte Solos
Nas verificações de estabilidade de taludes é necessário conhecer os parâmetros de resistência das camadas de materiais envolvidos nas superfícies de ruptura críticas. Para análise de estabilidade de encostas, usa-se como referência a ABNT NBR 11982:2009 – Estabilidade de Encostas, que estabelece que devem ser realizados ensaios de cisalhamento ou triaxiais para definição dos parâmetros de resistência das camadas de materiais identificadas nos perfis geológico-geotécnicos, devendo ser no mínimo 12 corpos de prova para cada camada de interesse, estes corpos de prova devem ser moldados a partir de 3 ou 4 blocos indeformados retirados das camadas do subsolo. Esta norma indica como deve ser realizada a análise estatística dos resultados dos ensaios, quando maior a quantidade de ensaios, melhores são os parâmetros de resistência obtidos, resultando em obras mais econômicas. É possível simular no laboratório a saturação do terreno, saturando os corpos de prova, fazendo portanto ensaios de cisalhamento inundados. A maioria dos solos perdem coesão quando saturados, além de ficarem mais pesados, isso justifica porque ocorrem mais rupturas de taludes ou deslizamentos quando chove muito ou durante muito tempo. Assim, nas camadas superficiais dos perfis geológico-geotécnicos, é recomendado fazer ensaios de corpos de prova saturados. Com os parâmetros de resistência dos materiais saturados é possível determinar o fator de segurança dos taludes quando encharcados, podendo evitar problemas futuros nas obras, ou verificar a situação de taludes naturais atuais e o risco envolvido durante as chuvas constantes cada vez mais comuns.
Imagem: Ensaio de Piezocone (CPTu) – Caracterização contínua do solo e medida de poropressão.. - Suporte Solos
Nas verificações de estabilidade e recalques de aterros sobre solos moles, usa-se como referência a NORMA DNIT 381/2022 – PRO – Projeto de aterros sobre solos moles para obras viárias – Procedimento, esta norma estabelece a quantidade mínima de ensaios e os tipos de ensaios que devem ser realizados para caracterização dos depósitos de solos moles. Assim, para caracterizar um depósito são necessários ensaios de laboratório (granulometria com sedimentação, limites de liquidez e plasticidade, adensamento, ensaios triaxiais etc) em amostras deformadas ou indeformadas, a depender do tipo de ensaio. Para conhecer os parâmetros necessários para cálculo de recalque (coeficiente de compressão, coeficiente de recompressão, tensão de pré-adensamento, coeficiente de adensamento de laboratório (cv), por exemplo, as amostras utilizadas para realização do ensaio de adensamento devem ser indeformadas. A coleta de amostras indeformadas em solo mole é realizada com amostrador do tipo Shelby. Para obtenção da resistência não drenada da argila mole (Su), e outras características dos depósitos de argilas moles são necessários também ensaios de campo, tais como os ensaios de palheta (vane Test) e ensaios de piezocone (CPTu), entre outros.
Imagem: Ensaio de Adensamento (Oedométrico) – Caracterização do comportamento compressivo de solos moles. - Suporte Solos
Imagem: Ensaio Triaxial – Determinação dos parâmetros de resistência e comportamento do solo sob carga. - Suporte Solos
Para dimensionamento de pavimento é necessário conhecer as características do subleito da pavimentação e a estrutura do pavimento existente que estará em contato com o pavimento novo. Assim, são necessários ensaios tais como sondagens a trado com coleta de material para realização de ensaios de laboratório, poços de inspeção, peso específico e umidade natural, CBR (California Bearing Ratio, chamado também de Índice de Suporte California, ISC), ensaio de compactação, classificação MCT, granulometria com sedimentação, limites de Atterberg (limite de liquidez e limite de plasticidade).
Imagem: Limites de Atterberg (Limites de Liquidez) – Avaliação da plasticidade e consistência do solo. - Suporte Solos
Para dimensionamento de
fundações é necessário o conhecimento do subsolo na região de influência da
fundação, dentro do bulbo de tensões em caso de fundações diretas e ao longo do
fuste e alguns metros abaixo da ponta em fundações em estacas. Assim, num
primeiro momento são necessárias sondagens a percussão e/ou mistas para
definição do perfil geológico-geotécnico na região de influência da fundação. A
depender do tipo de fundação escolhida, podem ser necessários ensaios
adicionais tais como ensaios de cisalhamento ou triaxiais para definição dos
parâmetros de resistência dos materiais dentro do bulbo de tensões, em
fundações diretas. Estes parâmetros são utilizados no cálculo da capacidade de
carga dos solos utilizando por exemplo a formulação de Terzaghi (1943) e as que
vieram depois (Hansen (1970), Vesic (1974) etc). Em caso de estacas em rocha,
as metodologias de cálculo dos comprimentos de embutimento das estacas na rocha
demandam o conhecimento da resistência à compressão simples da rocha. Para
realização deste ensaio podem ser utilizadas as amostras de rocha obtidas nas
sondagens mistas. As amostras são guardadas aqui na Suporte por 60 dias, então
se a fundação for estaca embutida em rocha aproveita para solicitar o ensaio
enquanto as amostras ainda estão guardadas. Isso evita o custo e tempo de
mobilização para voltar ao local colher novos testemunhos de rocha. Em caso de
fundações em solo mole, ilhas de investigação com sondagem a percussão, ensaio
de palheta (Vane Test), CPTu (ensaio de piezocone) podem ser necessários.
Na tabela a seguir são resumidas algumas análises realizadas nos projetos rodoviários e os ensaios que são necessários para obtenção dos parâmetros que são necessários:
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