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SONDAGENS DE SIMPLES RECONHECIMENTO À PERCUSSÃO COM SPT PROCEDIMENTO EXECUTIVO

Sondagens à Percussão SPT

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Procedimento Executivo Sondagens à Percussão SPT

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SONDAGENS DE SIMPLES RECONHECIMENTO À PERCUSSÃO COM SPT

PROCEDIMENTO EXECUTIVO

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SONDAGENS À PERCUSSÃO COM SPT

ÍNDICE

Introdução..............................................................................................................

Vantagens..............................................................................................................

Boletim de Controle de Execução..........................................................................

Equipamento..........................................................................................................

Equipe....................................................................................................................

Mobilização............................................................................................................

Procedimento executivo.........................................................................................

Definição do Número de Sondagens............................................................Definição da Localização das Sondagens...................................................Processo de Perfuração...............................................................................Amostragem.................................................................................................Ensaio de Penetração Dinâmica..................................................................Critérios de Paralisação da Sondagem........................................................Ensaio de Avanço da Perfuração por Lavagem...........................................Observação do Nível D’Água Freático.........................................................

Estados de Compacidade e de Consistência........................................................

Perfil Individual de Sondagem...............................................................................

Outros serviços realizados pela TEC GEO...........................................................

Bibliografia............................................................................................................. 23

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exigeidentiser a

difundpene(SPT

caracatravperfutambenconpadro(Asso

e/ou profupene(50,8peso são aacom

INTRODUÇÃO

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A elaboração de projetos geotécnicos em geral, e de fundações em particular, um conhecimento adequado dos solos. É necessário proceder-se àficação e à classificação das diversas camadas componentes do substrato analisado, assim como à avaliação das suas propriedades de engenharia. A sondagem à percussão é o método para investigação de solos maisido no Brasil, capaz de amostrar o subsolo quando associada ao ensaio de

tração dinâmica. Esse ensaio, também denominado Standard Penetration Test), tem como propósito a obtenção de índices de resistência à penetração. Tais procedimentos de campo permitem o reconhecimento de importantesterísticas necessárias à elaboração de projetos geotécnicos: o tipo de soloessado por meio da retirada de uma amostra deformada, a cada metrorado; a resistência oferecida pelo solo à cravação do amostrador padrão,ém a cada metro perfurado; e a posição do nível ou dos níveis d’água, quandotrados durante a perfuração. Originário da América do Norte, o método énizado internacionalmente desde 1988, sendo normatizado pela ABNTciação Brasileira de Normas Técnicas) através da norma NBR 6484. As perfurações são executadas com avanço por trado cavadeira/helicoidalcirculação de água e coleta de amostras representativas a cada metro dendidade, simultânea com medida de resistência do solo. O ensaiotrométrico é efetuado com um amostrador padrão de 1 3/8” (34,9 mm) e 2” mm) de diâmetros interno e externo, respectivamente, cravado através de umde 65 kg em queda livre de 75 cm de altura. Os resultados obtidos no ensaiopresentados na forma de perfis geotécnicos, individuais, de cada sondagem,panhados de planta de localização dos furos e da referência de nível.

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TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Figura 01: Amostras de solo coletadas durante uma sondagem à percussão SPT.

O emprego das sondagens à percussão fornece as seguintes vantagensprincipais:

custo baixo; facilidade de execução e possibilidade de trabalho em locais de difícil

acesso; coleta de amostras do terreno, a diversas profundidades, possibilitando o

conhecimento da estratigrafia do mesmo; através da maior ou menor dificuldade oferecida pelo solo à penetração de

ferramenta padronizada, fornece indicações sobre a consistência oucompacidade dos solos investigados; determinação da profundidade de ocorrência do lençol freático.

VANTAGENS

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profundidade do revestimento; método de perfuração: trado cavadeira - TC, trado espiral - TE ou lavagem -

LV (circulação de água); perda d’água, quando houver; informações sobre a paralisação, se foi com o amostrador padrão ou se foi

por lavagem; indicação da penetração nos três estágios de 10’ (minutos), ao ser efetuada

por lavagem por tempo; indicação de deslocamento do furo e motivo; em paralisações por algum motivo diferente do determinado, indicações de

causa e de quem solicitou; nome e assinatura do sondador; nome e visto do encarregado.

BOLETIM DE CONTROLE DE EXECUÇÃO

O Boletim de Controle de Execução ou Relatório de Campo (figura 02),conforme NBR 6484, é um documento que deve ser preenchido para todos os furosde sondagens, registrando-se, no mínimo, os seguintes dados de execução:

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nome do cliente; local da obra; número do trabalho; data; número do furo; cota da boca do furo em relação a uma referência de nível (RN) fixa e bemdefinida; profundidade e espessura das camadas com descrição tátil-visual; nível d’água, com leitura estabilizada ao atingir o primeiro NA, eposteriormente leituras diárias, sempre no início das atividades;

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TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Figura 02: Boletim de Controle de Execução.

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O equipamento para a execução de uma sondagem à percussão (figura 03)é composto, em linhas gerais, dos seguintes elementos:

tripé equipado com sarilho, roldana e cabo; tubos de revestimento com diâmetro interno mínimo de 66,5 mm (diâmetro

nominal de 2 ½”); haste de aço para avanço, com diâmetro nominal interno de 25 mm

(diâmetro externo 33,7 mm e peso do tubo 2,97 kg/m). As hastes deverãoser retilíneas e dotadas de roscas em bom estado. Quando acopladas porluvas apertadas, devem formar um conjunto retilíneo; martelo para cravação das hastes de perfuração e dos tubos de

revestimento (peso de bater) consistindo de uma massa de 65 kg de ferro,da forma cilíndrica ou prismática. Encaixado na parte inferior do martelo,poderá haver um coxim de madeira dura; amostrador padrão de diâmetro externo de 50,8 mm e interno 34,9 mm. O

corpo do amostrador é bipartido. A cabeça tem dois orifícios laterais parasaída da água e ar e contém interiormente uma válvula constituída poresfera de aço inoxidável; conjunto motor-bomba para circulação de água no avanço da perfuração; trépano ou peça de lavagem constituído por peça de aço terminada em

bisel e dotada de duas saídas laterais para a água; trado concha com 100 mm de diâmetro e trado especial de diâmetro

mínimo de 56 mm e máximo de 62 mm; materiais acessórios e ferramentas gerais necessárias à operação da

aparelhagem.

EQUIPAMENTO

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TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Figura 03: Desenho esquemático do equipamento de sondagem à percussão SPT.

Fonte: Prospecção Geotécnica do Subsolo, p. 17 Lima, Maria José C. Porto A. de, Rio de Janeiro, 1979

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sondador ou do auxiliar.

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EQUIPE

O equipamento para a execução de uma sondagem à percussão deve seroperado por equipe de campo constituída de sondador, auxiliar de sondagem eajudante.

TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Figura 04: Funções e conhecimentos da equipe para execução de uma sondagem à percussão.

Manual de Especificações de Produtos e Procedimentos (3ª ed.), p. 14 (adaptado) ABEF - Associação Brasileira de Empresas de Engenharia de Fundações e Geotecnia

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FUNÇÕES CONHECIMENTOS

Deve ser treinado e aprovado no serviço pelo encarregado de sondagem e pelo engenheiro geotécnico responsável pelo serviço.

Deve saber ler e escrever, além de conhecer todo o equipamento, a operação e manutenção. SONDADOR

Deve saber fazer a descrição tátil visual das amostras de solo encontradas durante a sondagem - nos seus aspectos básicos -

quanto à granulometria, cor e origem.

AUXILIAR DE SONDAGEM

Deve conhecer todos os equipamentos e todas as operações do serviço.

Funcionário, ainda em fase de treinamento, não pertencendo necessariamente à equipe mínima.

AJUDANTE Auxilia nas várias etapas do serviço, seguindo orientação do

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TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Figura 05: Mobilização de equipamento de sondagem à percussão SPT.

MOBILIZAÇÃO

A mobilização e desmobilização da equipe e dos equipamentos paraexecução de uma sondagem à percussão são realizadas por caminhão comcapacidade de até 4 toneladas. Por ser equipamento leve, tais procedimentos sãorealizados manualmente pelos próprios funcionários, não despendendo muitotempo para sua montagem no canteiro de obras.

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1. DEFINIÇÃO DO NÚMERO DE SONDAGENS

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PROCEDIMENTO EXECUTIVO

O número de sondagens e a sua localização em planta dependem do tipoda estrutura, de suas características específicas e das condições geotécnicas dosubsolo. O número de sondagens deve ser suficiente para fornecer um quadro, omelhor possível, da provável variação das camadas do subsolo do local emestudo. As sondagens devem ser, no mínimo, de uma para cada 200 m² de área daprojeção em planta do edifício, até 1200 m² de área. Entre 1200 m² e 2400 m²deve-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 oplano particular da construção. No entanto, em quaisquer circunstâncias, o número mínimo de sondagensdeve ser:

dois para área de projeção em planta do edifício até 200 m²; três para área entre 200 m² e 400 m².

Nos casos em que não houver ainda disposição em planta dos edifícios,

como nos estudos de viabilidade ou de escolha de local, o número de sondagensdeve ser fixado de forma que a distância máxima entre elas seja de 100 m, comum mínimo de três sondagens.

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2. DEFINIÇÃO DA LOCALIZAÇÃO DAS SONDAGENS Para a execução das sondagens, determina-se, em planta, na área a serinvestigada, a posição dos pontos a serem sondados. As sondagens devemobedecer às seguintes regras gerais:

conhecendo-se a projeção em planta da edificação, as sondagensdevem ser igualmente distribuídas, próximas ao limite dessa área; na fase de estudos preliminares ou de planejamento do

empreendimento, as sondagens devem ser igualmente distribuídasem toda a área; na fase de projeto, pode-se localizar furos de sondagem,

complementares, de acordo com critério específico que leve emconta pormenores estruturais, tais como pontos com maiorconcentração de carga, etc.; as sondagens não devem ser distribuídas ao longo de um mesmo

alinhamento, de forma a permitir uma interpretação em diversosplanos de corte; salvo casos específicos, a distância entre os pontos de sondagem

devem variar entre 15 e 30 metros. Para a instalação do tripé e operações do equipamento de sondagem,

necessita-se de área com raio de dois a três metros. Assim, a localização deveser definida mantendo-se essa distância das divisas e de construções existentes.Em caso da constatação de inviabilidade do ponto locado, sua posição pode sercorrigida de forma a estar compatível com a situação do local. Definida a localização das sondagens, os pontos devem ser locados enivelados no terreno. O nivelamento deve ser feito em relação a um RN (nível dereferência) fixo e bem determinado, de preferência único para toda a obra e forado local desta, como, por exemplo, uma guia de passeio (meio-fio), a tampa deum poço de visita de serviços públicos (água, esgoto, energia elétrica, gás,telefone, etc.).

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TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda.Figura 06: Operação do equipamento pelo sondador.

3. PROCESSO DE PERFURAÇÃO

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Para se iniciar uma sondagem, monta-se sobre o terreno, na posição delocação do furo, o “tripé de sondagem”. No topo do tripé é instalada a roldana poronde passa um cabo de aço. Este conjunto, tripé, roldana e cabo de aço, auxiliaráno manuseio da composição de hastes e levantamento do ”martelo”. A perfuração é iniciada com o trado cavadeira até a profundidade de 1 (um)metro, instalando-se o primeiro segmento do tubo de revestimento. Nas operações subseqüentes de perfuração utiliza-se o trado espiral, atéque se torne inoperante ou até encontrar o nível d’água. Passa-se então aoprocesso de perfuração por circulação de água no qual, usando-se o trépano delavagem como ferramenta de escavação, a remoção do material escavado se fazpor meio da circulação de água realizada pela bomba d’água motorizada. Durante as operações de perfuração, caso a parede do furo se mostreinstável, procede-se a descida do tubo de revestimento até onde se fizernecessário, alternadamente com a operação de perfuração. O tubo derevestimentorevestimento deverá ficar no

mínimo a 0,50 m do fundo do furo,quando da operação deamostragem. Em sondagensprofundas, onde a descida e aposterior remoção dos tubos derevestimento for problemática,poderão ser empregadas lamas deestabilização em lugar do tubo derevestimento. Durante a operação deperfuração são anotadas asprofundidades das transições decamadas detectadas por exametáctil-visual e da mudança decoloração dos materiais trazidos àboca do furo pelo trado espiral oupela água de lavagem.

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4. AMOSTRAGEM Será coletada, para exame posterior, uma parte representativa do solocolhido pelo trado concha durante a perfuração até um metro de profundidade,essa identificada como amostra zero. Posteriormente, a cada metro de perfuração, a contar de um metro deprofundidade, são colhidas amostras dos solos por meio do amostrador padrão.Obtêm-se amostras cilíndricas, adequadas para a classificação, porém,evidentemente, comprimidas. Esse processo de extração de amostras oferece,entretanto, a vantagem de possibilitar a medida da consistência ou compacidadedo solo por meio de sua resistência à penetração no terreno, da qual se trataráadiante.

TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Figura 07: Coleta de amostras através do amostrador padrão.

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5. ENSAIO DE PENETRAÇÃO DINÂMICA (STANDARD PENETRATION TEST - SPT)

TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Figura 08: Marcação de trechos de 15 cm na haste de perfuração.

O amostrador padrão, conectado às hastes de perfuração, é descido nointerior do furo de sondagem e posicionado na profundidade atingida pelaperfuração. A seguir, a cabeça de bater é colocada no topo da haste, o marteloapoiado suavemente sobre a cabeça de bater e anotada a eventual penetraçãodo amostrador no solo.

Utilizando-se o topo do tubo de revestimento como referência, marca-se nahaste de perfuração, com giz, um segmento de 45 cm dividido em três trechosiguais de 15 cm.

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O ensaio de penetração consiste na cravação do amostrador no solo através de quedas sucessivas do martelo, erguido até a altura de 75 cm.Procede-se a cravação de 45 cm do amostrador, anotando-se, separadamente, o número de golpes necessários à cravação de cada 15 cm.

TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Figura 09: Ensaio de penetração dinâmica (Standard Penetration Test - SPT).

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retiraensaipostepercu

do pposiç

em qualquer dos três segmentos de 15 cm, o número de golpes

ultrapassar 30; um total de 50 golpes tiver sido aplicado durante toda a cravação; não se observar avanço do amostrador-padrão durante a aplicação de

cinco golpes sucessivos do martelo.

A cravação do amostrador-padrão é interrompida antes dos 45 cm depenetração sempre que ocorrer uma das seguintes situações:

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Não ocorrendo as situações de paralisação descritas durante o ensaio depenetração dinâmica, o processo de perfuração por lavagem, associado aosensaios penetrométricos, será utilizado até onde se obtiver, nesses ensaios, umadas seguintes condições:

quando, em 3 m sucessivos, se obtiver 30 golpes para penetraçãodos 15 cm iniciais do amostrador-padrão; quando, em 4 m sucessivos, se obtiver 50 golpes para penetração

dos 30 cm iniciais do amostrador-padrão; quando, em 5 m sucessivos, se obtiver 50 golpes para penetração

dos 45 cm do amostrador-padrão.

6. CRITÉRIOS DE PARALISAÇÃO DA SONDAGEM

Dependendo do tipo de obra, das cargas a serem transmitidas às

fundações e da natureza do subsolo, admite-se a paralisação da sondagem emsolos de menor resistência à penetração do que aquela discriminada acima,desde que haja uma justificativa geotécnica ou solicitação do cliente.

SONDAGENS À PERCUSSÃO COM SPT

Quando for atingida a condição descrita na terceira situação acima e após ada da composição com o amostrador, deve em seguida ser executado oo de avanço da perfuração por circulação de água, conforme será descritoriormente. Nesse caso, o furo é classificado como “impenetrável àssão”. Ocorrendo essa situação antes da profundidade estimada para atendimento

rojeto, a sondagem deve ser deslocada, no mínimo duas vezes paraões diametralmente opostas, a 2 m da sondagem inicial.

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TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Figura 10: Ensaio de avanço da perfuração por lavagem.

Quando for atingida a condição de impenetrável à percussão anteriormentedescrita, deverá a mesma ser confirmada pelo ensaio de avanço da perfuraçãopor lavagem.

Este ensaio consiste na execução da operação de perfuração porcirculação de água durante 30 minutos anotando-se os avanços do trépanoobtidos a cada período de 10 minutos.

A sondagem será dada por encerrada quando, no ensaio de avanço daperfuração por lavagem, forem obtidos avanços inferiores a 5 cm em cadaperíodo de 10 minutos ou quando, após a realização de 4 ensaios consecutivos,não for alcançada a profundidade de execução do ensaio penetrométricoseguinte.

7. ENSAIO DE AVANÇO DA PERFURAÇÃO POR LAVAGEM

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SONDAGENS À PERCUSSÃO COM SPT

Durante a execução da sondagem à percussão são efetuadas observaçõessobre o nível d’água, registrando-se a sua cota, a pressão que se encontra e ascondições de permeabilidade e drenagem das camadas atravessadas.

Quando se consegue levar a perfuração com trado helicoidal até aprofundidade de ocorrência do nível d’água, interrompe-se a perfuração nessaoportunidade e passa-se a observar a elevação do nível d’água no furo até suaestabilização, efetuando-se leituras a cada 5 minutos durante, no mínimo, 15minutos.

Nos casos onde ocorrem pressão de artesianismo no lençol freático, oufuga de água no furo, deverão ser anotadas as profundidades das ocorrências edo tubo de revestimento.

O nível d’água final da sondagem é determinado no término do furo, apósesgotamento do mesmo e após a retirada do tubo de revestimento e decorridas,no mínimo, 12 horas.

8. OBSERVAÇÃO DO NÍVEL D’ÁGUA FREÁTICO

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SILTE

A

SILTE

TEC GEO TFigura 11: T

NBR 6484 - ABNT - Ass

Tal como definido por Terzaghi-Peck (“Soil Mechanics in EngeneeringPractice”) o índice de resistência à penetração (SPT ou N - Standard PenetrationTest) é a soma do número de golpes necessários à penetração no solo dos 30 cmfinais do amostrador. Despreza-se, portanto, o número de golpescorrespondentes à cravação dos 15 cm iniciais do amostrador. Ainda que o ensaio de resistência à penetração não possa ser consideradocomo um método preciso de investigação, os valores de N obtidos dão umaindicação preliminar bastante útil da consistência (solos argilosos) ou estado decompacidade (solos arenosos) das camadas de solos investigadas. Na tabela abaixo constam as designações e valores estabelecidos pelaNBR 6484 na bibliografia citada e adotados no método proposto pela AssociaçãoBrasileira de Mecânica dos Solos (ABMS).

ESTADOS DE COMPACIDADE E DE CONSISTÊNCIA

SOLO ÍNDICE DE

RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO

DESIGNAÇÃO

≤ 4 Fofa (o) 5 a 8 Pouco compacta (o)

9 a 18 Medianamente compacta (o) 19 a 40 Compacta (o)

AREIAS E

S ARENOSOS

> 40 Muito compacta (o) ≤ 2 Muito mole

3 a 5 Mole 6 a 10 Média (o)

11 a 19 Rija (o)

RGILAS E

S ARGILOSOS

> 19 Dura (o)

écnicas em Geotecnia Ltda. abela dos estados de compacidade e de consistência. Sondagens de Simples Reconhecimento com SPT, p. 17 ociação Brasileira de Normas Técnicas, fev/2001

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TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Figuras 12 e 13: Croqui de Localização e Perfil Individual de Sondagem.

Com base nas anotações de campo e nas amostras colhidas prepara-se,para cada sondagem, um desenho (formato A4 da ABNT) contendo o perfilindividual da sondagem onde figuram as seqüências das camadas do subsolo,constando ainda cotas, posições onde foram recolhidas amostras, os níveisd’água subterrâneos, além das resistências à penetração, nas cotas em queforam observadas e expressas em golpes/cm. Do relatório sobre as sondagens deve constar um desenho com alocalização das sondagens em relação a pontos bem determinados do terreno,além da indicação do RN aos quais foram referidas as cotas dos pontossondados.

PERFIL INDIVIDUAL DE SONDAGEM

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OUTROS SERVIÇOS REALIZADOS PELA TEC GEO Estacas de concreto do tipo “Hélice Contínua Monitorada”.

- diâmetros de 300 a 800 mm até 24 m de profundidade

Estacas Metálicas do tipo “Trilho”, “Perfil”, “Tubo”, “Prancha”. Estacas “Pré-moldada de Concreto”.

- martelos de queda-livre de 2500 kg a 6500 kg - martelo hidráulico de 5000 kg

Estacas “Strauss”. - diâmetros 320 a 520 mm

Estacas “Trado Mecânico”. Estacas de “Madeira”.

Sondagens SPT-T. Sondagens Rotativas.

Tubulões escavados a céu aberto. Micro Estacas, Estacas Raiz. Contenções em Tirantes, Rip-rap. Estacas “Hollow Auger”.

Laudos Geotécnicos. Projetos de fundações. Projetos de contenções e terraplenagem. Projetos de drenagem superficial. Assessoria Técnica de execução de fundações.

Controle de recalques. Reforço de fundações. Poços de monitoramento do lençol freático. Medidores de nível d'água (Piezômetros). Ensaios de Permeabilidade. Ensaios de Perda d'água.

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Manual de Especificações de Produtos e Procedimentos ABEF

ABEF - Associação Brasileira de Empresas de Engenharia de Fundações e Geotecnia, São Paulo: Editora Pini Ltda., 3ª ed., nov/2004

Grupo A: Investigações Geotécnicas A03: Sondagem a Percussão, p. 7-30.

Fundações - Teoria e Prática

ABMS/ABEF, Vários autores, São Paulo: Editora Pini Ltda., 2ª ed., ago/1998 Capítulo 3: Investigações Geotécnicas

3.2 Sondagens de Simples Reconhecimento a Percussão, p. 119-121.

specção Geotécnica do Subsolo Pro

LIMA, Maria José C. Porto A. de, Rio de Janeiro, 1979 Capítulo 3: Métodos Diretos de Investigação do Subsolo 3.4 Sondagens à Percussão com Circulação de Água, p. 16-28.

BIBLIOGRAFIA

Acervo eletrônico TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda.

NBR 6484 - Sondagens de Simples Reconhecimento com SPT ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas, fev/2001

NBR 8036 - Programação de Sondagens de Simples Reconhec

imento dos Solos para Fundações de Edifícios ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas, jun/1983

Versão tec.spt.02 23

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Sustentando seus projetos em bases sólidas.

TÉCNICAS EM GEOTECNIA LTDA.

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