Sondagem rotativa e mista: qual profundidade é necessária para investigar a rocha?

A profundidade da sondagem rotativa ou mista deve ser definida pela informação que o projeto precisa obter. Encontrar rocha é uma etapa da investigação: ainda pode ser necessário esclarecer sua continuidade, suas descontinuidades e o comportamento dos materiais que receberão as cargas da fundação.

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Para orientar essa decisão, é preciso relacionar o modelo geológico-geotécnico, a geometria da fundação, as cargas e a região do subsolo significativamente solicitada. Neste artigo, apresentamos um procedimento de cálculo por profundidade e explicamos como utilizar seus resultados na programação da investigação.

Vídeo: como definir a profundidade da sondagem rotativa e mista

Até onde investigar o solo e a rocha antes de projetar uma fundação? Neste resumo em vídeo, explicamos como as cargas da edificação, o acréscimo de tensões no subsolo e as características do maciço rochoso orientam a profundidade da investigação geotécnica.

Entenda também por que encontrar rocha não determina, sozinho, o encerramento da sondagem e como relacionar a investigação à fundação prevista.

1. Profundidade da sondagem e embutimento da estaca são medidas diferentes

A profundidade de investigação não deve ser confundida com a profundidade final da fundação ou com o comprimento de embutimento em rocha.

Medida	O que representa
Profundidade total da sondagem	Distância investigada a partir da referência do furo.
Profundidade do topo rochoso	Posição em que a investigação identifica a transição para material rochoso.
Trecho investigado em rocha	Extensão perfurada e caracterizada no material rochoso.
Embutimento da fundação	Comprimento da estaca inserido no maciço, definido pelo projeto.
Região de influência das cargas	Volume de terreno em que o carregamento pode produzir efeitos relevantes para o desempenho.

Uma sondagem que termina na provável ponta da estaca, por exemplo, pode deixar sem caracterização materiais abaixo dela. A suficiência dessa investigação depende da solução prevista e do modelo de transferência de cargas.

Essa distinção complementa o artigo sobre embutimento de estaca raiz em rocha.

2. Quando usar sondagem rotativa ou mista?

A sondagem mista associa a investigação dos solos, usualmente com ensaios SPT, à perfuração rotativa dos trechos que exigem caracterização de material rochoso. A rotativa permite recuperar testemunhos e examinar características do maciço que não são descritas apenas pelo índice de resistência à penetração.

Esses métodos ganham importância quando há suspeita de matacões, transição solo-rocha, fundações embutidas em rocha ou dúvidas sobre o material encontrado no limite do SPT.

A escolha deve responder à necessidade da obra. O artigo sondagem SPT ou sondagem rotativa: qual sua obra realmente precisa? apresenta essa comparação.

3. O que define a profundidade da investigação geotécnica?

A programação deve partir das perguntas do projeto. Para uma fundação em rocha, elas podem incluir:

• Qual é a posição do topo rochoso e como ela varia entre os apoios?
• O material encontrado é um maciço contínuo ou uma ocorrência isolada?
• Há zonas alteradas, fraturas, intercalações ou cavidades relevantes?
• Quais materiais estarão abaixo do apoio ou do embutimento previsto?
• Até onde as cargas podem influenciar o comportamento do terreno?
• A resolução da campanha permite compreender a variabilidade da área?

A profundidade e a distribuição dos furos precisam ser avaliadas em conjunto. Um furo profundo pode esclarecer a sequência em uma posição e ainda deixar dúvidas importantes entre apoios distantes.

Conheça também o conteúdo sobre quantidade e distribuição dos furos de sondagem.

4. Acréscimo de tensões no subsolo e profundidade da sondagem

As cargas transmitidas pela fundação produzem acréscimos de tensão que se distribuem no terreno. A região solicitada depende da intensidade do carregamento, das dimensões da área carregada e da forma como os esforços chegam ao subsolo.

Por isso, uma pressão menor aplicada sobre uma área extensa pode influenciar profundidades relevantes. Comparar apenas a carga total ou a pressão de contato, isoladamente, não descreve toda a distribuição das tensões.

A NBR 8036 apresenta, no item 4.1.2.2, a referência de investigar até que o acréscimo de pressão provocado pela estrutura fique abaixo de 10% da pressão geostática efetiva. O item 4.1.2.3 oferece um ábaco como guia de estimativa, utilizando pressão média, dimensões em planta e peso específico do terreno.

A comparação é com a tensão efetiva inicial do terreno na profundidade analisada. Não se trata de procurar onde o acréscimo corresponde a 10% da pressão aplicada na superfície.

4.1. Identificar corretamente as referências de profundidade

Convém distinguir duas coordenadas:

• H: profundidade medida a partir da superfície de referência do terreno.
• z: distância vertical abaixo do plano de aplicação do carregamento adotado no cálculo.

Se esse plano estiver a uma profundidade D0, então:

z = H − D0

Essa distinção evita calcular o peso das camadas ou o espalhamento das tensões a partir de referências incompatíveis.

4.2. Calcular a tensão geostática efetiva inicial

Na posição de interesse, somam-se os pesos das camadas sobrejacentes e subtrai-se a pressão neutra inicial:

σ’v0(H) = (γ1 × h1) + (γ2 × h2) + … − u0(H)

Na fórmula:

• σ’v0: tensão geostática efetiva inicial.
• γ1, γ2 e seguintes: pesos específicos totais das camadas.
• h1, h2 e seguintes: espessuras das respectivas camadas acima do ponto analisado.
• u0: pressão neutra inicial.

Abaixo do nível d’água, em condição hidrostática, também se pode trabalhar com os pesos específicos submersos das camadas saturadas.

Nesse caso:

Peso específico submerso = peso específico saturado − peso específico da água

4.3. Estimar o acréscimo de tensão pela solução de Boussinesq

Como procedimento complementar ao ábaco normativo, pode-se utilizar a solução de Boussinesq integrada sobre uma área carregada. Trata-se de uma idealização de meio elástico, homogêneo e isotrópico; sua adequação ao terreno deve ser avaliada.

Para um retângulo de dimensões B × L submetido à pressão uniforme q, o acréscimo de tensão sob seu centro é:

Δσv(z) = q × Iz

A pressão aplicada é calculada por:

q = N / (B × L)

Nessas expressões:

• Δσv: acréscimo de tensão vertical na profundidade analisada.
• N: carga vertical considerada.
• B e L: dimensões da área carregada.
• q: pressão uniformemente distribuída.
• Iz: fator de influência.
• z: distância vertical abaixo do plano de aplicação da carga.

Para o ponto situado sob o centro do retângulo, o fator de influência pode ser calculado pelas etapas seguintes.

Primeiro:

m = B / (2 × z)

n = L / (2 × z)

R = √(1 + m² + n²)

Em seguida, definem-se duas variáveis auxiliares, A e C:

A = (m × n) / R

C = 1 / (1 + m²) + 1 / (1 + n²)

O fator de influência será:

Iz = (2 / π) × [arctan(A) + A × C]

Nessas expressões, π corresponde aproximadamente a 3,14159265, e a função arctan deve retornar o ângulo em radianos.

Para carregamentos irregulares ou vários apoios, podem ser somadas as contribuições nas posições relevantes, utilizando soluções compatíveis com cada área e ponto analisado.

O carregamento deve representar as condições de serviço e as etapas pertinentes. Quando houver escavação, aterro ou alteração do nível d’água, seus efeitos precisam ser incorporados ao modelo.

4.4. Comparar os resultados ao longo da profundidade

Em cada posição, calcula-se a relação entre o acréscimo de tensão e a tensão efetiva inicial:

r(H) = Δσv(H) / σ’v0(H)

Para expressar o resultado em porcentagem:

Relação percentual = r(H) × 100

Uma tabela com profundidade, acréscimo de tensão, tensão efetiva inicial e relação percentual permite localizar o intervalo em que o resultado fica abaixo de 10%.

Os intervalos de cálculo devem ser refinados junto às interfaces relevantes e ao limite procurado.

É importante distinguir o acréscimo de tensão total do acréscimo de tensão efetiva. Δσv representa a tensão vertical total adicional causada pelo carregamento. Sua transformação em acréscimo de tensão efetiva depende também da resposta da água e da drenagem.

A comparação apresentada não substitui uma análise de adensamento ou recalques.

5. Exemplo de cálculo da profundidade de influência

Considere o seguinte exemplo hipotético, com pressão aplicada na superfície, de modo que H = z:

Parâmetro	Valor adotado
Menor dimensão da área carregada — B	10 m
Maior dimensão da área carregada — L	20 m
Pressão uniforme — q	150 kPa
Carga vertical equivalente — N	30.000 kN
Profundidade do nível d’água	5 m
Peso específico total acima da água	18 kN/m³
Peso específico saturado abaixo da água	20 kN/m³
Peso específico aproximado da água	10 kN/m³
Peso específico submerso abaixo da água	10 kN/m³

Considera-se condição hidrostática.

Para profundidades superiores a 5 m, a tensão efetiva inicial é:

σ’v0(H) = (18 × 5) + [10 × (H − 5)]

Por exemplo, a 20 m:

σ’v0(20) = (18 × 5) + [10 × (20 − 5)]

σ’v0(20) = 90 + 150 = 240 kPa

Aplicando a solução de Boussinesq sob o centro da área carregada, obtêm-se:

Profundidade	Acréscimo de tensão — Δσv	Tensão efetiva inicial — σ’v0	Relação
5 m	119,96 kPa	90 kPa	133,3%
10 m	72,11 kPa	140 kPa	51,5%
15 m	43,93 kPa	190 kPa	23,1%
20 m	28,52 kPa	240 kPa	11,9%
22 m	24,42 kPa	260 kPa	9,4%
25 m	19,68 kPa	290 kPa	6,8%

A 20 m, a relação ainda está acima de 10%:

Relação percentual = (28,52 / 240) × 100 = aproximadamente 11,9%

A 22 m, a relação já está abaixo desse limite:

Relação percentual = (24,42 / 260) × 100 = aproximadamente 9,4%

Refinando os intervalos de cálculo, verifica-se que o limite de 10% é atravessado aproximadamente a 21,5 m.

Sob essas hipóteses, esse resultado oferece uma referência para a profundidade de investigação associada à distribuição das tensões.

O exemplo não estabelece que toda sondagem deva atingir 21,5 m. A estimativa depende das entradas e da idealização adotada. A programação final deve incluir a avaliação das camadas e ocorrências que possam afetar o desempenho.

6. Como aplicar o raciocínio a estacas e grupos de fundações?

O exemplo anterior representa carregamento uniforme na superfície. Em estacas, as cargas são transmitidas ao longo do fuste e pela ponta; a interação entre elementos também influencia o comportamento do grupo.

Portanto, aplicar toda a carga do edifício na superfície, ou concentrá-la integralmente na ponta sem justificativa, pode produzir um modelo incompatível com a fundação prevista.

O projetista deve selecionar uma representação adequada da transferência de cargas e avaliar os pontos relevantes.

Para o procedimento de estimativa da NBR 8036, o item 4.1.2.9 utiliza a provável ponta das estacas ou a base dos tubulões como referência da profundidade.

Essa orientação não equivale a afirmar que toda carga de uma estaca seja transmitida exclusivamente pela ponta.

A avaliação pode exigir investigação abaixo do apoio previsto e análise conjunta do grupo, especialmente quando houver suspeita de materiais mais deformáveis em profundidade.

7. Encontrar rocha permite encerrar a investigação?

A decisão depende da finalidade da campanha e das condições verificadas. Em um perfil rochoso, interessa compreender o maciço que participará do desempenho, incluindo:

• Continuidade do horizonte rochoso.
• Grau de alteração.
• Fraturamento.
• Preenchimento das descontinuidades.
• Eventuais intercalações de materiais diferentes.
• Ocorrências que possam afetar o apoio ou o embutimento da fundação.

Os testemunhos permitem examinar essas características em cada furo. Sua interpretação precisa ser correlacionada às demais informações da área e à qualidade da amostragem.

O RQD e a recuperação são indicadores úteis, mas não devem ser convertidos, isoladamente, em capacidade de carga ou autorização de encerramento.

Veja como essa leitura se conecta ao projeto no artigo sobre testemunhos de sondagem rotativa e fundações em rocha.

A norma de programação contempla condições de interrupção e situações que demandam verificar a camada impenetrável. A aplicação depende dessas condições e do objetivo da investigação; uma metragem repetida de outra obra não define, sozinha, a suficiência da campanha atual.

Quando descontinuidades, cavidades ou grandes contrastes entre materiais dominam o comportamento, a distribuição elástica de tensões também precisa ser revista ou complementada.

O cálculo e a investigação devem ser compatíveis com o terreno real.

8. Como transformar essa análise em um escopo de sondagem?

Uma programação tecnicamente útil deve registrar as premissas conhecidas e as dúvidas que serão esclarecidas. Para solicitar uma proposta, reúna:

• Localização e implantação do empreendimento.
• Levantamento topográfico, referências de nível e previsão de cortes ou aterros.
• Sondagens e informações geológicas anteriores.
• Planta de cargas e solução de fundação em estudo, quando disponíveis.
• Objetivos, posições e profundidades inicialmente previstas para os furos.
• Condições de acesso, água, plataforma e liberação das frentes.
• Critérios para avaliar ocorrências que exijam rever o escopo.

As profundidades preliminares ajudam a orçar e planejar. Durante a investigação, novas informações podem justificar aprofundamentos, furos adicionais ou ajustes de posição, com registro técnico e alinhamento do escopo.

A análise comercial pode ser aprofundada no artigo sobre como contratar uma empresa de sondagem geotécnica.

9. Perguntas frequentes sobre profundidade da sondagem rotativa e mista

Existe uma profundidade fixa para toda sondagem rotativa?

A profundidade precisa atender à finalidade da campanha, considerando o terreno, o carregamento e a fundação prevista. Um valor usado em outra obra não substitui essa avaliação.

A profundidade calculada define automaticamente o final do furo?

O resultado é uma referência de planejamento. A decisão deve incluir as condições geológicas, as informações efetivamente obtidas e os critérios aplicáveis ao empreendimento.

O cálculo de tensões pode substituir a sondagem?

O cálculo depende de hipóteses sobre o terreno e o carregamento. A investigação fornece informações para verificar essas hipóteses e atualizar o modelo.

A sondagem precisa ultrapassar a ponta prevista da estaca?

Conforme o projeto e o modelo geotécnico, pode ser necessário caracterizar os materiais abaixo da ponta. Encerrar exatamente nessa cota pode deixar uma dúvida relevante sem resposta.

Boa recuperação de testemunhos garante uma fundação adequada?

A recuperação ajuda a avaliar a amostragem e a interpretar o perfil. O projeto também depende das características do maciço, dos esforços, da geometria e dos mecanismos de transferência de carga.

Investigar mais metros sempre melhora a campanha?

O aprofundamento deve responder a uma necessidade técnica. Em determinados casos, investigar outra posição ou obter parâmetros complementares pode esclarecer mais do que aprofundar um único furo.

10. Profundidade suficiente exige cálculo e interpretação do terreno

A sondagem rotativa e mista deve fornecer informação compatível com as decisões do projeto. A análise do acréscimo de tensões oferece um caminho quantitativo para orientar a profundidade, mas precisa ser relacionada à estratigrafia, ao maciço rochoso e à transferência das cargas.

A campanha adequada investiga a região relevante para o desempenho e esclarece as incertezas que podem alterar a solução de fundação.

Sobre a APL Engenharia e sua direção técnica

A APL Engenharia, sediada em Montes Claros/MG, atua em investigações geotécnicas, fundações profundas e fornecimento de concreto usinado em Montes Claros. Executa sondagens SPT, mistas e rotativas, relacionando as informações do subsolo às necessidades do projeto e às condições de execução.

Seu fundador e responsável técnico, Edgar Antunes Pereira Filho, é engenheiro civil especialista em Engenharia Geotécnica e em Estruturas de Fundações e Concreto. Atuou por oito anos na docência de graduação e pós-graduação, lecionando Mecânica dos Solos e Fundações. Sua trajetória inclui atuação na Pitágoras, Funorte e Faculdades Santo Agostinho, além de orientação de trabalhos acadêmicos sobre parâmetros geotécnicos, tecnologias de fundações e estabilidade de taludes. Essa experiência aproxima o conhecimento acadêmico das decisões de engenharia em campo.

Para avaliar uma campanha de sondagem mista ou rotativa, fale com a APL Engenharia pelo WhatsApp. Conheça também nosso conteúdo sobre locação de perfuratrizes para linhas de transmissão.