ENSAIOS DE CAMPO e suas aplicações à Engenharia de Fundações

Transcrição

1 ENSAIOS DE CAMPO e suas aplicações à Engenharia de Fundações P R O F. E D G A R O D E B R E C H T U D E S C J O I N V I L L E G E O F O R M A E N G E N H A R I A L T D A

2 Ensaios de Campo Introdução Tipos de investigação geotécnica Aplicação para Fundações Determinação de Parâmetros Exemplo - Fundações de aterro sobre solos moles Exemplo - Fundações diretas sapatas Exemplo - Fundações profundas efeito Thebotarioff Referências Bibliográficas

3 Ensaios de Campo Um projeto de fundações passa por: Previsão ou obtenção das cargas; Adoção de um perfil ou modelo do subsolo; Interpretação destes elementos a luz do conhecimento já estabelecido; Deve-se observar nesta etapa: Que o solo, sendo produto da natureza, apresenta grande variabilidade em ocorrência e nas propriedades; (Milititsky et al 2005 Patologia das Fundações).

4 Ensaios de Campo Sondagem Investigação Geotécnica

5 Ensaios de Campo Avaliação de desempenho; Monitoramento Investigação geotécnica Reavaliação da investigação Escolha do tipo de equipamento Tipo do solo X Tipo de obra Areia, Silte ou Argila Geologia Formação e História de tensões (OCR) Drenado ou Não drenado Projeto X Obra Escolha de um método de interpretação dos ensaios: Analítico, empírico ou numérico. Definição dos Parâmetros Geotécnicos Modelo de Interpretação Análise dos resultados; Definição de um perfil geotécnico; Na

6 Ensaios de Campo

7 Profundidade ENSAIOS DE CAMPO Resistência Água Argila Silte Silte Arenoso Qual a estratigrafia? Qual a resistência do solo? (ângulo de atrito e coesão) Qual a posição do Na? Quanto vai deformar? (módulo de Elasticidade) Quanto tempo demora para estabilizar? Qual a permeabilidade do solo? Qual a capacidade de carga de uma estaca? (dimensionamento)

8 ENSAIOS DE CAMPO

9 ENSAIOS DE CAMPO

10 ENSAIOS DE CAMPO P o (kn/m 2 ) P 1 (kn/m 2 ) Interpretação empírica

11 ENSAIOS DE CAMPO N SPT Número Introdução do conceito de energia na interpretação do N SPT - (J) Teoria de Cap.Carga

12 ENSAIOS DE CAMPO Martelo automático; Haste AW; Furo revestido??? Energia????

13 ENSAIOS DE CAMPO q t (kn/m 2 ) - f s (kn/m 2 ) u 2 (kn/m 2 ) G o (kn/m 2 ) q ult = s u N c + σ vo N q Teoria de expansão de cavidade esférica - Modelos

14 G o = ρ Vs 2 = massa específica = /g Voltagem (mv) 0,1 0,09 0,08 0,07 0,06 V s = Velocidade cisalhante t Geofone 1 Geofone 2 t1 t2 V s = l t l 0,05 0,04 1,26 1,27 1,28 1,29 1,3 1,31 1,32 1,33 1,34 Tempo (seg)

15 ENSAIOS DE CAMPO Rodução do Módulo, G/Gmax or E/Emax Jardine et al Resistência Mobilizada, t/t max or q/q max NC S.L.B. Sand OC S.L.B. Sand Hamaoka Sand Hamaoka Sand Toyoura Sand e=0.67 Toyoura Sand e=0.83 Ham River Sand Ticino Sand Kentucky Clayey Sand Kaolin Kiyohoro Silty Sand Pisa Caly Fujinomori Clay Pietrafitta Caly Thanet Caly London Caly Redução do Módulo, G/Gmax or E/Emax Vallericca Clay 0.0 G Fahey, 1998 t 1 t o G o Resistência Mobilizada, t/t max or q/q max g = 1 g = 0.6 g = 0.4 g = 0.3 g = 0.2 g g 0,3 ± 0,1 para solos bem comportados (não cimentados, não estruturados, não sensíveis) E o = 2(1 + ν) G o G = G o 0, 4 E = 2, 6 G o 0, 4 E = ν G ν = 0, 3 E = G o Robertson & Cabal, 2009

16 ENSAIOS DE CAMPO Teoria de expansão de cavidade cilíndrica Modelos analíticos e numéricos

17 ENSAIOS DE CAMPO s u (kn/m 2 ) Solução analítica - Modelos matemáticos

18 ENSAIOS DE CAMPO Fundações Ruptura Segurança adequada ao colapso do solo de fundação (ruptura estado limite último) Recalque Deformações aceitáveis sob as condições de trabalho (recalques estado limite de utilização)

19 ENSAIOS DE CAMPO Métodos Diretos Medidas do SPT, CPT, DMT, Vane são utilizados diretamente na previsão do comportamento de fundações: previsão de capacidade de carga ( adm ou Q adm ) e, estimativa de recalques ( ). Métodos Indiretos Medidas do SPT, CPT, DMT, Vane são utilizados para determinar propriedades de comportamento dos solos: ângulo de atrito ( ), resistência ao cisalhamento não drenada (s u ); Permeabilidade (k, c v ); Módulo (E, M, vm )

20 ENSAIOS DE CAMPO Métodos Diretos São utilizados na previsão do comportamento de fundações e fundamentados em métodos estatísticos, de simples aplicação, mas devem ser validado através de experiência local. Métodos Indiretos São utilizados na previsão do comportamento de fundações e fundamentados métodos de equilíbrio limite e teoria da elasticidade e, portanto deve-se ter em mente as hipótese e simplificações de cada método.

21 ENSAIOS DE CAMPO A conjugação de diferentes métodos e ensaios de campo & laboratório, usados de forma racional, conjugados com experiência prévia com o material constituem prática adequada e segura (Milititsky et al 2005 Patologia das Fundações). Ilha de Investigação

22 ENSAIOS DE CAMPO Exemplo de aplicação Fundação de Aterro Rodoviário sobre Solos Moles Investigação Estratigrafia Parâmetros de resistência análise de estabilidade (ruptura) Parâmetros de deformação análise de recalques Ensaios CPTU; DMT; Vane; Adensamento

23 ENSAIOS DE CAMPO Exemplo de aplicação Estratigrafia Classificação Argila Orgânica Argila Misturas de siltes Misturas de areia Areia Areia com pedregulho Ic Ic>3,22 2,82<Ic<3,22 2,54<Ic<2,82 1,90<Ic<2,52 1,25<Ic<1,90 Ic<1,25 Perfil Tubarão - SC

24 ENSAIOS DE CAMPO Exemplo de aplicação Estratigrafia Perfil Tubarão - SC

25 ENSAIOS DE CAMPO Exemplo de aplicação

26 ENSAIOS DE CAMPO Exemplo de aplicação s U CPTU = q t σ vo N kt s U DMT = 0,22 σ vo 0,5 k D 1,25 Análise de estabilidade Ruptura

27 ENSAIOS DE CAMPO Exemplo de aplicação OCR CPTU = α q t σ vo σ vo OCR DMT = β k D 1,17 = 0,22 (Schnaid & Odebrecht 2012) = 0,22 (Lunne, Lacasse & Rad, 1989) OCR Vane = γ S U σ vo = 3,8 (Mayne & Mitchell 1988) Estimativa de deformação Recalques

28 ENSAIOS DE CAMPO Exemplo de aplicação c h = T r 2 t 50% I r c h NA = RR CR c h(piezocone) u 2 max. u equi. c v NA = h v k h c h (NA) t 50 =800s Estimativa do tempo de adensamento

29 ENSAIOS DE CAMPO Exemplo de aplicação c h = T r 2 I r = 0,254 1, t c h NA = 1 5 c h(piezocone) c v NA = 2 1 c h(na) k( cm s) = t 50(sec) 1,25

30 ENSAIOS DE CAMPO Exemplo de aplicação Fundação de Aterro Rodoviário sobre Solos Moles Investigação Estratigrafia Bem definida com os ensaios Parâmetros de resistência Perfil de s u com a profundidade Parâmetros de deformação OCR e c h Geogrelha Estabilidade do talude Geodreno

31 Exemplo de aplicação Fundação Direta N SPT =10 3MPa Perfil São Francisco do Sul - SC

32 Exemplo de aplicação Fundação Direta Estimativa de parâmetros φ = 17, log(q t1 ) q t1 = q t σ atm / σ vo σ atm Kulhawy & Mayne (1990)

33 Exemplo de aplicação Fundação Direta Estimativa de parâmetros N (SPT,1)en = 10 N 60 Er 0,60 Er 0,80 (Brasil) N 60 N N SPT SPT 1,33 N 60 = 10 1,33 = 13,3

34 Exemplo de aplicação Fundação Direta Método Indireto rup N cn q N N c c S e c tg ( N q tg qn 2 1.5( N (45 / 2) 1)cot g( ) q q S q 1 2 1) tg( ) B N S Para: B =1,5m; t = 17 kpa; c = 0; S q = 1,2 e S = 0,8 σ rup =724 kpa adm = 241 kpa

35 Exemplo de aplicação Fundação Direta Método Direto Tensão admissível CPT Teixeira & Godoy (1996) σ adm = q c 15 = 3MPa 15 = 0,2MPa Tensão admissível CPT Mayne (2009) σ adm = q c σ vo h s s B = 3, 034 0,58 0,02 1,5 = 0,172MPa Tensão admissível SPT Teixeira & Godoy (1996) σ adm = 0,02 N SPT = 0,02 10 = 0,2MPa

36 Exemplo de aplicação Fundação Direta Método Indireto ρ = 1 μ2 E Estimativa de recalques σ B I = 1 0, ,20 1,5 0,95 = 0,025m σ z = q r z ρ = σ v M z = 0,013m

37 ENSAIOS DE CAMPO Exemplo de aplicação Perfil Garopaba - SC

38 ENSAIOS DE CAMPO Exemplo de aplicação qc (MPa) fs (KPa) Rf (%) '(graus) Su (kpa) R&C (1983) -5-6 Profundidade (m) Profundidade (m) Profundidade (m) Profundidade (m) D&M (1975) Profundidade (m) Perfil -22 Garopaba - SC

39 Fundação Profunda Métodos Indiretos Determinação de ou s u como apresentado; Cálculo com base na teoria da Mecânica dos Solos; Métodos Diretos Método de Decourt & Quaresma (1978) Método de Aoki & Veloso (1975) Método da UFRGS (Lobo et al., 2009) Energia = Trabalho = F d Força f(capacidade de carga)

40 ENSAIOS DE CAMPO

41 Permeabilidade Coeficiente de Permeabilidade - k(cm/s) 1.E-01 1.E-02 1.E-03 1.E-04 1.E-05 1.E-06 1.E-07 1.E-08 k h Pedregulho e Areias Areias 1 ( cm / s) 251t 50 ( seg) Areias siltosas e Siltes arenoso Silte ,25 u 2 Argil a t 50 (s) Parez & Fauriel, 1988; Leroueil & Jamiolkowski, 1991

42 Exemplo de aplicação 0 qt (KPa) k(cm/s) 1.00E E E E Profundidade (m) Profundidade (m)

43 Estratigrafia A importância da estratigrafia na definição do perfil Geotécnico e avaliação dos Parâmetros e premissas de projetos.

44 Estratigrafia Argila Silte Areia

45 Vane Test Coleta de Amostra u 0

46 Referências Bibliografias www. Greggdrilling.com

47 Referências Bibliografias Lunne, Robertson e Powell (1997) Fernando Schnaid, 2008

48 Referências Bibliografias Muito Obrigado