Investigação geotécnica

Transcrição

1 Investigação geotécnica Técnicas atuais de ensaios de campo Eng. Antônio Sérgio Damasco Penna

2 RESUMO Sondagem a percussão SPT Dilatômetro de Marchetti DMT Ensaio de penetração de cone estático com medidas de pressões neutras CPTU Ensaio de palheta Vane Test VST Pressiômetro de Ménard PMT Parâmetros geotécnicos Interação solo x estrutura

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4 Publicado em 2009 SPT CPTu DMT VST PMT

5 1)Atlanta USA )Porto-Portugal )Taipei Taiwan )Recife Brasil 2012

6 Ensaios de campo X Ensaios de laboratório LABORATÓRIO : poucas amostras, pouca representatividade do todo, mas são mais precisos; CAMPO : são menos precisos, mas amostragem é quase integral, todas as camadas são reconhecidas; CONCLUSÃO : Hoje em dia o maior uso e o maior desenvolvimento das técnicas, está nos ensaios de campo.

7 UTILIZAÇÃO SPT reconhecimento inicial, camadas, amostras, nível d água, compacidade, consistência; CPTu camadas,resistência,deformabilidade, tempo de adensamento; DMT camadas, resistência, deformabilidade; VST resistência, sensibilidade; PMT resistência e deformabilidade

8 SONDAGEM A PERCUSSÃO SPT NBR ABNT

9 HISTÓRICO DA SONDAGEM A PERCUSSÃO SPT 1902 Charles R. Gow início da coleta de amostra seca, com tubo cravado; 1927 Raymond Concrete Pile Company, amostrador de 3 partes (cabeça, corpo e sapata); 1944 IPT no Brasil, início do uso sistemático; 1958 Primeira Norma ASTM Designation D T atual D Primeira Norma da ABNT 2001 Norma atual ABNT NBR 6484 de fev. de 2001

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14 QUANTIDADE DE SONDAGENS ABNT-NBR-8036 de junho de 1983 Programação de sondagens de simples reconhecimentos dos solos para fundações de edifícios Quantidade e profundidade das sondagens, para o reconhecimento de um terreno.

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16 MEDIÇÃO DE TORQUE EM SONDAGENS criado em 1988 Prof. Dr. Stélvio M. T. Ranzini; informação adicional importante; grandeza física, em unidade de Kgf x m; medida por instrumento de precisão.

17 Torquímetro de ponteiro para determinação do atrito entre o solo e o amostrador.

18 REPRESENTATIVIDADE DO ENSAIO SPT Considerada, pela norma brasileira de fundações, NBR-6122 da ABNT indispensável em qualquer porte de obra. A amplitude de informações de uma sondagem é muito grande: a) coleta de amostras a cada metro de profundidade, permitindo a classificação táctil e visual dos materiais atingidos; b) identificação do início e fim de cada camada de solo, pela observação do material aderido ao trado ou pela observação da água de lavagem; c) avaliação da profundidade do lençol freático e de eventual artesianismo ou lençol empoleirado; d) avaliação da consistência ou compacidade das argilas ou das areias, respectivamente, pelo número de golpes SPT, necessários para a cravação do amostrador padrão.

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21 ABNT Simples reconhecimento

22 CONCLUSÃO SONDAGEM SPT É um procedimento excelente para o primeiro reconhecimento geotécnico de um terreno.

23 ENSAIO DE PENETRAÇÃO DE CONE ESTÁTICO COM MEDIDA DE PRESSÃO NEUTRA CPTu NORMA ABNT NBR 12069

24 HISTÓRICO DO ENSAIO CPT Holanda Barentsen cria o sistema; Holanda Begemann 1950 consolida o uso e cria a luva de atrito lateral; Brasil - de 1950; Estacas Franki inicia o uso no final da década Noruega Janbu 1974 cria o piezocone CPTu ensaio com medidas de pressões neutras; Brasil ABNT 1991 Solo Ensaio de Penetração de cone in-situ CPT não menciona leitura de pressões neutras

25 Cone eletrônico

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27 Norma ABNT 1)Não menciona as leituras de pressões neutras; 2)Em ensaios especiais de campo a evolução é muito rápida e o desejável é usar normas internacionais, como Eurocode e ASTM.

28 Referência em ensaios CPTu Publicado em 1997

29 Piezocone OUTROS NOMES CPT Ensaio de cone Ensaio de penetração estática (EPC) Deep sounding

30 Simpósio internacional 240 participantes 40 países Só ensaios de cone Huntington Beach USA Maio

31 CONE ELETRÔNICO - Atual

32 Depth (meters) Resultados de um ensaio CPTu q t (MPa) f s (kpa) u b (kpa) f s u b q t

33 Detalhe da pedra porosa de medida de pressões neutras

34 SATURAÇÃO DAS PEDRAS POROSAS

35 Medidas a cada 1,0 cm 100 informações de cada parâmetro, por metro São 3 parâmetros, portanto são 300 informações por metro As informações são apresentadas em unidades de pressões (Kpa) Resistência de ponta e resistência de atrito lateral (a proporção entre as duas é a razão de atrito ) Pressão neutra desenvolvida no processo de perfuração

36 Equipamento de cravação

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38 Cone mecânico

39 Cone de Begmann com luva de atrito (mecânico)

40 Estratigrafia

41 Região litorânea Espírito Santo

42 Região litorânea Espírito Santo

43 Região litorânea Espírito Santo

44 Região litorânea Espírito Santo

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46 Resistência ao cisalhamento dos solos Solos grossos - Areias Comportamento drenado Critério de Mohr - Coulomb Solos finos - Argilas Comportamento não drenado Critério de Tresca

47 Solos grossos - Areias Ângulo de atrito

48 Solos finos - Argilas Coesão em condição não drenada

49 (CPTu não é piezômetro) Teste de dissipação de sobrepressão neutra (Nos ensaios in-situ as heterogeneidades estão presentes)

50 SPT CPTu

51 CONCLUSÃO ENSAIO CPTu É um procedimento excelente para complementar o reconhecimento estratigráfico do terreno e medir propriedades de resistência, deformabilidade e de tempo de adensamento.

52 Ensaio com o dilatômetro de Marchetti DMT

53 EQUIPAMENTO Detalhe lâmina Unidade de controle

54 HISTÓRICO Desenvolvido em 1975 pelo Prof. Silvano Marchetti (Roma Itália) Atualmente em uso em 40 países

55 NORMAS INTERNACIONAIS ASTM Standard Test Method for Performing the Flat Plate Dilatometer Test - D Eurocode 7 - Geotechnical Design - Part 3 - Design assisted by field testing - Section 9 - Flat Dilatometer Test (DMT) Não há norma brasileira!

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58 Simpósio Internacional Comemorativo de 30 anos Ensaio DMT Washington USA 2006

59 E Q U I P A M E N T O

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63 DETALHES DA LÂMINA E DA FIXAÇÃO DA MEMBRANA

64 Passagem da mangueira

65 Pressões "P0" e "P1" (Kgf/cm2) Pressões "P0" e "P1" (Kgf/cm2) ÍNDICE DO MATERIAL (Id) I d P Nos solos argilosos, a pressão P 1 é apenas um pouco maior do que a pressão P 0, enquanto nos solos arenosos, essa diferença é bem maior. P 1 O P μ 0 0 SOLOS FINOS SOLOS GROSSOS P1 P1 P0 P0 Profundidade (m) Profundidade (m) Resultados: baixos valores de Id Resultados: altos valores de Id

66 I d P P 1 O P μ 0 0 Índice ligado aos vazios e à compressibilidade Identifica o comportamento granulométrico É um adimensional Difere do SPT, que é absoluto e não se usa interpretar como proporção do estado de tensões Argilas sensíveis e turfas VALORES DO ÍNDICE DO MATERIAL I d 0,1 0,35 0,60 0,90 1,20 1,80 3,30 10 Argilas Argilas Siltes Siltes Siltes Areias Areias puras siltosas argilosos puros arenosos siltosas puras ARGILAS SILTES AREIAS TIPO DE SOLO COM BASE NA OBSERVAÇÃO DO COMPORTAMENTO

67 GUARULHOS/SP

68 MÓDULO DILATOMÉTRICO (Ed) Esse índice E d, é obtido diretamente das leituras P 0 e P 1 De acordo com a teoria da elasticidade: 2 1 μ 2 D σ E π onde D é o diâmetro da membrana e é a diferença de pressão aplicada (P 1 - P 0 ) Para = 1,10 mm; D = 6,0 cm; = P 1 P 0 (Kgf/cm 2 ) e definindo como módulo dilatométrico E E d a proporção E d 2 1, resulta: 0,11 E d 6,0 34,7(P (P 1 1 P P 0 ) 0 ) 1 E d 0,64 O parâmetro Ed representa uma proporção elástica, ou seja, exprime a relação entre o módulo de elasticidade do solo (E) e o coeficiente de Poisson do solo ( ). E E d 2 1

69 Classificação Compacidade Consistência Peso específico

70 Profundidade (m) K d ÍNDICE DE TENSÃO HORIZONTAL (Kd) Po σ' VO μ 0 Representa a própria definição de Ko A introdução da lâmina altera o repouso Identificação do histórico de tensões Em solos sobreadensados Kd > 2,3 Índice normalizado com a tensão efetiva Parâmetro Kd na faixa de solos normalmente adensados (entre 1,8 e 2,3) Índice de tensão horizontal "Kd" Solos normalmente adensados

71 BAIRRO DA MOÓCA SÃO PAULO/SP SP-02

72 ALEMOA SANTOS/SP

73 CORRELAÇÕES Muito estudadas no mundo todo; Sempre buscam a relação com os ensaios de laboratório; O critério recomendado é entender como índices e usar diretamente em projetos.

74 STANDARD SPT Standard Penetration Test (diferente em cada lugar do mundo); Ensaios especiais (CPTu, DMT, VST e PMT) seguem um mesmo padrão internacional; A execução dos ensaios especiais independe do operador.

75 Ensaio com o pressiômetro de Ménard PMT (não há norma brasileira)

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77 HISTÓRICO Desenvolvido por Louis Ménard na França em 1955 Em 1963 L. Ménard publica a aplicação direta ao cálculo da capacidade de carga e recalques de fundações

78 Norma ASTM

79 Eurocode

80 O ensaio PMT é rotina na França A experiência acumulada na França é muito grande Publicação de 1978

81 Jean-Louis Briaud Texas A&M University Publicado em 1992 Concentra o conhecimento internacional sobre o assunto

82 Publicação de 1995

83 1.Perfuração com circulação de água interna ao revestimento 2.Remoção da ferramenta de perfuração 3.Limpeza interna 4.Introdução do pressiômetro 5.Execução do ensaio

84 Pressiômetro O processo de perfuração com rotativa é o que permite atingir os solos mais fortes

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86 A base teórica de análise é a teoria de expansão de uma cavidade cilíndrica

87 Pressiômetro O único ensaio que mede deformação e resistência limite

88 Perfuração com tubo fendido (lanterna chinesa) Os ensaios são executados a partir do fundo do furo

89 O módulo pressiométrico é determinado com base na inclinação do trecho linear da curva; A pressão limite é determinada quando a cavidade espandida atinge o dobro do volume da sonda.

90 Valores típicos de pressão limite e módulo pressiométrico

91 ENSAIO DE PALHETA IN-SITU VANE - TEST VST NORMA ABNT MB

92 HISTÓRICO Desenvolvido na Suécia em 1919 No Brasil é executado desde 1949 Em 1989 foi publicada a norma brasileira da ABNT

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95 EQUIPAMENTO ANTIGO Mecânico (manual) ABNT MB 3122 Em ensaios especiais de campo a evolução é muito rápida e o desejável é usar normas internacionais, como Eurocode e ASTM.

96 Simpósio internacional Tampa USA

97 Equipamento atual - eletrônico

98 Equipamento atual - eletrônico

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103 Resultado típico

104 Resultados típicos

105 SENSIBILIDADE (Skempton & Northey)

106 Sensibilidade das argilas

107 Os solos mais estudados do Brasil Argilas terciárias de São Paulo Argilas moles do Rio de Janeiro Argilas marinhas de Santos E as areias????????????????????? Só com os ensaios de campo!

108 PARÂMETROS GEOTÉCNICOS

109 PARÂMETROS GEOTÉCNICOS Resistência Deformabilidade Histórico de tensões Sensibilidade Tempo de adensamento

110 ENSAIOS DE CAMPO Resistência...CPTu, DMT, VST, PMT Deformabilidade DMT, PMT Histórico de tensões...dmt Sensibilidade..VST Tempo de adensamento..cptu

111 Resistência ao cisalhamento dos solos Solos grossos - Areias Comportamento drenado Critério de Mohr - Coulomb Solos finos - Argilas Comportamento não drenado Critério de Tresca

112 Envoltória completa Coesão e ângulo de atrito Só com ensaios de laboratório Misturar coesão de ensaio rápido com ângulo de atrito de ensaio lento é muito errado!!!

113 Simpósio DMT Washington 2006

114 INTERAÇÃO SOLO X ESTRUTURA

115 Deformação é o condicionante fundamental em fundações O ensaio de maior representatividade nas avaliações é o DMT A expectativa de se conseguir simular a interação do solo com a estrutura é com o ensaio DMT

116 Exemplo de um edifício no Morumbi

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121 540 B KN C SHADED AREA CORRESPONDS TO EQUIVALENT FOOT B KN KN KN KN 3410 KN D A KN KN KN D KN KN KN KN KN KN B C B Sapata fictícia de cálculo

122 Recalque (mm) 31/8/ /7/ /6/ /5/ /4/ /3/ /2/ /1/ /12/ /11/ /10/ /9/ /8/ EDILAR - CONTROLE DE RECALQUES Rua Domingos Lopes Silva Período P19 P21 P23 P32 P34 COB Legenda CM 27 Situação na Leitura inicia Concretagem Fechamento de paredes /10/ /11/ /12/ /02/ /03/ /04/ /05/ /06/06 - nota: houve um T 1S 2S

123 Recalque (mm) 31/8/ /7/ /6/ /5/ /4/ /3/ /2/ /1/ /12/ /11/ /10/ /9/ /8/ EDILAR - CONTROLE DE RECALQUES Rua Domingos Lopes Silva Período P1 P3 P5 P7 P10 P12 COB Legenda CM 27 Situação na Leitu Concretagem Fechamento de p /10/ /11/ /12/ /02/ /03/ /04/ /05/ /06/06 - nota: h T 1S 2S

124 B B RECALQUES FINAIS PREVISTOS A P mm C.M.=39.95 P1-19.5mm C.M.=44.72 C.M.=43.07 P mm C.M.=68.15 P3-23.3mm C.M.=38.93 P mm C.M.=85.71 P12-9,57mm C.M.=68.15 A P mm C.M.=29.42 P23-16,50mm C.M.=48.12 P mm C.M.=52.47 P mm C.M.=27.77

125 Recalques (mm) RECALQUES FINAIS PREVISTOS Secção longitudinal P7 P SECÇÃO "A-A" 8.00 P23 P1 P19 P34 P Distância em metros

126 MEDIÇÃO COM 78,0% DA CARGA TOTAL P7-12.3mm C.M.=35.90 P1-20.5mm C.M.=33.60 C.M.=35.80 P mm C.M.=34.80 P3-17.2mm C.M.=30.00 P mm C.M.=70.20 P12-7.2mm C.M.=59.4 P mm C.M.=21.40 P mm C.M.=43.40 P32-8.5mm C.M.=45.20 P mm C.M.=20.70

127 MÉDIA DOS RECALQUES MEDIDOS X PORCENTAGEM DO CARREGAMENTO % 12.07% 19% 27,5% 40% 49% 61% 72.5% 75.5% 78% 100% Carregamento Média dos recalques (mm)

128 Recalque (mm) EVOLUÇÃO DOS RECALQUES Recalques edifíco Morumbi 0,0-5,0-10,0-15,0-20,0 P1 P3 P5 P7 P10 P12 P19 P21 P23 P32 P34-25,0 0,00% 10,00% 20,00% 30,00% 40,00% 50,00% 60,00% 70,00% 80,00% Porcentagem carregada

129 Recalques (mm) MEDIÇÃO COM 78,0% DA CARGA TOTAL P7 P P21 P23 P1 P19 P34 P P12 P SECÇÃO "A-A" Distância em metros

130 Recalques (mm) EVOLUÇÃO DOS RECALQUES E COMPARAÇÃO COM A PREVISÃO 0.00 P7 P21 P23 P1 P19 P34 P3 P10 P12 P % /10/05 18/11/05 21/12/05 01/02/06 02/03/06 06/04/06 PREVISÃO 18/05/06 20/06/06 03/08/ % 19.00% 27.50% 40.00% 49.00% 61.00% PREVISÃO 72.50% 75.5% 78% ESCALA H=1:200 Distância em metros ESCALA V=1:0.2

131 OBRIGADO BOM FUTEBOL!!