As decisões que um engenheiro civil toma são fundamentais para o sucesso da construção. Dessa forma, conhecer as novidades do mercado e utilizar técnicas para fomentar a segurança, o desempenho, a redução de custos e a otimização do projeto é fundamental.
Na área geotécnica, a principal decisão está relacionada à definição da resistência ao cisalhamento dos solos, que depende, basicamente, de dois parâmetros: coesão e ângulo de atrito.
Esses dados são obtidos por meio de ensaios de cisalhamento. Contudo, em muitas obras, é possível relacionar o valor do índice de resistência a penetração (NSPT) da sondagem a percussão com esses parâmetros de resistência.
As investigações geotécnicas fornecem dados relevantes para o dimensionamento das contenções e das fundações de uma edificação. Apenas com a análise criteriosa do tipo do solo, da estratigrafia, da posição do nível de água e do NSPT é possível tomar decisões acertivas sobre a obra.
O que é o teste de penetração?
O teste de penetração (Standard Penetration Test — SPT) é um ensaio feito nas sondagens a percussão. Ele consiste na queda livre de um martelo padronizado de 650 N (65 kgf) de uma altura de 75cm em um conjunto amostrador.
A partir disso, são documentados os números de golpes necessários para a cravação do amostrador padrão em trechos consecutivos de 15cm. Após cada ensaio, é retirada uma amostra do solo para ser classificada posteriormente em laboratório.
Os valores representativos da cravação dos 30cm finais do conjunto amostrador no solo representam o NSPT. Esse índice é amplamente utilizado pelos engenheiros geotécnicos para relacionar os parâmetros de resistência do solo.
O que são correlações de NSPT?
Ao analisar os resultados da sondagem a percussão, o engenheiro entende o comportamento do solo e suas características. As correlações de NSPT são comparações e relações dos valores obtidos nos ensaios de campo com sua expectativa de comportamento.
As principais correlações têm o objetivo de relacionar o NSPT com os indicadores de resistência ao cisalhamento. Veja, a seguir, as mais importantes delas.
Coesão
É a parcela de resistência ao cisalhamento do solo, que resulta da atração físico-química entre as partículas ou de sua cimentação. Ela só existe em partículas pequenas e finas, e a presença de água no solo afeta diretamente seu comportamento. Veja como a coesão varia em relação ao NSPT:
Argila | SPT | Coesão (kN/m²) |
Muito mole | < 2 | < 10 |
Mole | 2 a 4 | 10 a 25 |
Média | 4 a 8 | 25 a 50 |
Rija | 8 a 15 | 50 a 100 |
Muito rija | 15 a 30 | 100 a 200 |
Dura | > 30 | > 200 |
Ângulo de atrito
O ângulo de atrito está relacionado aos solos granulares. Ele representa o valor do ângulo máximo para que ocorra deslizamento entre as partículas de solo. Entenda como os ângulos se correlacionam com o NSPT:
Areia | Densidade relativa | SPT | Ângulo de Atrito (º) |
Fofa | < 0,20 | < 4 | < 30 |
Pouco compacta | 0,2 a 0,4 | 4 a 10 | 30 a 35 |
Medianamente compacta | 0,4 a 0,6 | 10 a 30 | 35 a 40 |
Compacta | 0,6 a 0,8 | 30 a 50 | 40 a 45 |
Muito compacta | 0,8 | > 50 | > 45 |
Peso específico
É uma característica dos sólidos que representa a relação entre o peso das partículas e seu volume. Acompanhe como esses valores correlacionam-se com o NSPT:
Solos arenosos
NSPT | > 4 | 4 – 10 | 10 – 30 | 30 – 50 | > 50 |
४ (t/m³) | >1,5 | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 1,8 |
Solos argilosos
NSPT | > 2 | 2 – 4 | 4 – 8 | 8 – 15 | 15 – 30 | > 30 |
४ (t/m³) | – | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 1,8 | 1,8 |
Rupturas local e geral
Entender o comportamento do solo durante sua ruptura é fundamental para o dimensionamento de um projeto de fundações. Existem dois comportamentos distintos para um solo que está prestes a se romper. Na ruptura global, não há deformações significativas a partir do acréscimo de carga. Dessa forma, há um plano de ruptura bem definido.
Já a ruptura local acontece quando o solo apresenta deformações à medida que há aumento de carga, o que dificulta a percepção do plano de ruptura. É preciso ter em mente que esses dois conceitos ajudam a entender a tensão admissível do solo, já que ela representa o esforço máximo que o terreno pode aguentar.
Um solo que tem um plano de ruptura bem definido, por exemplo, tem fatores de carga mais arrojados — o que não acontece em um solo com ruptura local. Esses valores estão relacionados ao ângulo de atrito do solo.
Ruptura geral
Φ (º) | Nc | Nq | N४ |
0 | 5,7 | 1,0 | 0,0 |
5 | 7,3 | 1,6 | 0,5 |
10 | 9,6 | 2,7 | 1,2 |
15 | 12,9 | 4,4 | 2,5 |
20 | 17,7 | 7,4 | 5 |
25 | 25,1 | 12,7 | 9,7 |
30 | 37,2 | 22,5 | 19,7 |
34 | 52,6 | 36,5 | 35,0 |
35 | 57,8 | 41,4 | 42,4 |
40 | 95,7 | 81,3 | 100,4 |
Ruptura local
Φ (º) | Nc | Nq | N४ |
0 | 5,7 | 1,0 | 0,0 |
5 | 6,7 | 1,4 | 0,2 |
10 | 8,0 | 1,9 | 0,5 |
15 | 9,7 | 2,7 | 0,9 |
20 | 11,8 | 3,9 | 1,7 |
25 | 14,8 | 5,6 | 3,2 |
30 | 19,0 | 8,3 | 5,7 |
34 | 23,7 | 11,7 | 9,0 |
35 | 25,2 | 12,6 | 10,1 |
40 | 34,9 | 20,5 | 18,8 |
Tensão de ruptura
Com todos esses dados em mãos, é possível calcular a tensão de ruptura do solo (?r). Ela é dada pela fórmula de Terzaghi:
?r = c*Nc*Sc + 0,5*४*B*Ny*Sy + q*Nq*Sq
Onde:
?r = capacidade de carga ou tensão de ruptura do solo;
c = coesão efetiva;
४ = peso específico do solo;
q = tensão efetiva do solo na cota de apoio.
Fique atento também aos fatores de forma:
Forma da sapata | Sc | Sq | S४ |
Corrida | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Quadrada | 1,3 | 1,0 | 0,8 |
Circular | 1,3 | 1,0 | 0,6 |
É fundamental ter profissionais especializados na interpretação de sondagens para que as correlações de NSPT sejam feitas com qualidade e segurança. Isso permite que o dimensionamento do projeto aconteça corretamente, de forma a otimizar os investimentos financeiros e garantir a execução eficiente das obras.
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APL Engenharia
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