INTRODUÇÃO Embasamento teórico PROBLEMA CONHECIMENTO GEOTÉCNICO DO SUBSOLO SOLUÇÃO Prospecção Geotécnica Experiência acumulada Objetivos do programa de investigação geotécnica a) Determinação da extensão, profundidade e espessura das camadas do subsolo até uma determinada profundidade. Descrição do solo de cada camada, compacidade ou consistência, cor e outras características perceptíveis; b) Determinação da profundidade do nível do lençol freático, lençóis artesianos ou suspensos; c) Informações sobre a profundidade da superfície rochosa e sua classificação, estado de alteração e variações; d) Dados sobre propriedades mecânicas e hidráulicas dos solos ou rochas compressibilidade, resistência ao cisalhamento e permeabilidade. Na maioria dos casos os problemas de engenharia são resolvidos com base nas informações a) e b) SONDAGENS DE SIMPLES RECONHECIMENTO (NBR 6484/80) Escolha do método e amplitude da prospecção Finalidade e proporções da obra; Características do terreno; Experiências e práticas locais; Custo compatível com o valor da informação obtida Empiricamente 0,5 a 1% do custo da obra Informações insuficientes ou inadequadas superdimensionamento no projeto e orçamentos majorados
Etapas na investigação geotécnica a) Investigações de reconhecimento natureza das formações geológicas ( e pedológicas) locais e principais características do subsolo - Definição de áreas mais próprias para as obras; b) Explorações para anteprojetos e projeto básico escolha de soluções e dimensionamento; c) Explorações para projeto executivo informações complementares sobre o comportamento geotécnico dos materiais - Resolução de problemas específicos do projeto; d) Explorações durante a construção necessárias no caso de imprevistos na fase de construção. CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA MÉTODOS DIRETOS permitem a observação direta do subsolo ou através de amostras coletadas ao longo de uma perfuração ou a medição direta de propriedades in situ escavações, sondagens e ensaios de campo; MÉTODOS INDIRETOS as propriedades geotécnicas dos solos são estimadas indiretamente pela observação a distância ou pela medida de outras grandezas do solo sensoriamento remoto e ensaios geofísicos.
Métodos indiretos Sensoriamento Remoto - Fotos aéreas e imagens orbitais Técnicas de fotointerpretação: tonalidade e textura das imagens - tipos litológicos e solos; formas de relevo - tipos litológicos, características estruturais, susceptibilidade a erosão e escorregamentos, etc...; rede de drenagem - condicionantes estruturais e propriedades das formações geológicas; tipo de vegetação - unidades de solos e estruturas geológicas. Métodos geofísicos Permitem determinar a distribuição em profundidade de parâmetros físicos dos terrenos: velocidade de propagação de ondas acústicas, resistividade elétrica, contrastes de densidade e campo magnético da Terra guardam estreitas relações com algumas características geológico-geotécnicas do subsolo. Principais métodos geofísicos: Métodos geoelétricos eletrorresistividade (sondagem elétrica vertical e caminhamento elétrico); polarização induzida; potencial espontâneo; eletromagnéticos (EM - domínio do tempo, VLF - very low frequency, GPR - Ground Penetration Radar ou georadar) Métodos sísmicos refração; reflexão; crosshole e tomografia; perfilagem sísmica contínua, sonografia e ecobatimetria para áreas submersas. Métodos potenciais magnetometria; gravimetria Mais detalhes: ABGE (1998) - cáp. 11 e Maciel Filho (1994) - cáp. 6
Métodos diretos Poços, trincheiras e galerias de inspeção Escavações manuais ou por meio de escavadeiras com o objetivo de expor e permitir a direta observação visual do subsolo, com a possibilidade de coleta de amostras indeformadas. Poços escavação vertical de seção circular ou quadrada, com dimensões mínimas para permitir acesso de observador, para descrição das camadas de solos e rochas e coleta de amostras. A abertura em rochas é feita com furos de martelete ou explosivos; Trincheiras com menor profundidade em relação aos poços, permitem uma seção contínua horizontal; Galerias seções horizontais em subsuperfície. Limitadas a rochas ou solos muito consistentes. Normatização NBR 9604/86 - Abertura de poço trincheira de inspeção em solo, com retirada de amostras deformadas e indeformadas. Mais detalhes: ABGE (1999) - Manual de sondagens
Sondagens a trado Trado: concha métálica dupla ou espiral que ao perfurar o solo guarda em seu interior o material escavado. Processo simples rápido e econômico para investigações preliminares das camadas mais superficiais dos solos. Permite a obtenção de amostras deformadas ao longo da profundidade (de metro em metro). Muito empregado na prospecção de solos em obras rodoviárias, na determinação do nível d água e na perfuração inicial de sondagens mecânicas. Normatização: NBR 9603/88 - Sondagem a trado. Equipamento: hastes de ferro ou aço roscáveis (φ : 1/2 ou 3/4 e comp. de até 3 m), cruzeta para aplicação do torque e brocas (2, 3 ou 4 ). Trados manuais tipos: cavadeira, torcido, helicoidal, concha. Limitados a presença de pedregulhos, pedras ou matacões, para solos abaixo do NA e areias muito compactas. Pode se atingir até 15 m, dependendo da compacidade e consistência dos solos. Trados mecanizados (motor a gasolina) permitem furos de maior diâmetro, atingir maiores profundidades e atravessar solos mais compactos e mais rijos.
Sondagens a percussão com circulação d água (sondagens de simples reconhecimento) Método para investigação dos solos em que o terreno é perfurado através do golpeamento do fundo do furo com peças de aço cortantes. O processo de circulação de água facilita o corte e traz até a superfície o material desagregado. A ABNT padroniza a sondagem a trado até o NA, abaixo do NA a sondagem a percussão com circulação de água e em intervalos de profundidade a realização de amostragem e do ensaio de penetração SPT (Standard Penetration Test) NBR 6484/97 - solos - sondagens de simples reconhecimento com SPT; método de ensaio (1 o projeto de revisão da NBR 6484/80). O SPT, originário dos EUA, é o mais difundido método de prospecção geotécnica do Brasil. Número, locação e profundidade dos furos de sondagem NBR 8036/83 - Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios Número de furos f (área projetada da construção) Área de projeção da construção (m 2 ) Número mínimo de furos < 200 2 200 a 600 3 600 a 800 4 800 a 1000 5 1000 a 1200 6 1200 a 1600 7 1600 a 2000 8 2000 a 2400 9 > 2400 a critério
Locação dos furos devem cobrir toda a área carregada. A distância entre furos não deve ser superior a 30 metros. Exs: Profundidade dos furos deve considerar a profundidade provável das fundações e do bulbo de tensões gerados pela fundação prevista e as condições geológicas locais. Vantagens da sondagem SPT Custo relativamente baixo; Facilidade de execução e possibilidade de trabalho em locais de difícil acesso; Permite descrever o subsolo em profundidade e a coleta de amostras; Fornece um índice de resistência a penetração correlacionável com a compacidade ou a consistência dos solos; Possibilita a determinação do nível freático (com ressalvas). Equipamento Tripé com sarrilho, roldana e cabo; Tubos de revestimento: φint = 2 ½, 3, 4 ou 6 ; Hastes de aço roscável: φint= 25mm, φext= 33,7mm (3,23 kg/m) Martelo cilíndrico ou prismático com coxim de madeira para cravação das hastes e tubos de revestimento (peso = 65kg); Amostrador padrão bipartido, dotado de dois orifícios laterais para saída de água e ar: φint = 34,9mm e φext = 50,8mm; Conjunto motor-bomba para circulação de água na perfuração; Trépano (peça de aço biselada para o avanço por lavagem) Trados (para perfuração inicial)
Esquema da sondagem a percussão SPT Amostrador padrão SPT tipo Raymond de 50,8 mm Trépano Martelo de bater
Equipamento de sondagem à percussão com circulação de água
Procedimentos normatizados para a sondagem de simples reconhecimento Execução da sondagem a) Limpeza do terreno, abertura de sulcos para desvio de águas da chuva e construção de plataforma (se necessária); b) Marcação dos furos (piqueteamento); c) A sondagem inicia com o trado concha até onde possível, passando a utilizar trado helicoidal até o nível freático ou até atingido o impenetrável ao trado avanço do trado helicoidal inferior a 5 cm em 10 min de perfuração d) A sondagem passa a utilizar o avanço por percussão com circulação d água (lavagem) onde é utilizado o trépano como ferramenta de escavação. Crava-se obrigatoriamente o revestimento; e) O sistema de circulação de água deve ser mantido a 30 cm do fundo do furo. Deve ser ser imprimido movimento de rotação ao hasteamento durante a ação do trépano; f) Detritos pesados (não carreados com a circulação de água) devem ser retirados com bomba-balde (baldinho); g) São registradas as transições das camadas pela observação do material tradado ou trazido a superfície pela água de lavagem; g) Deve ser registrado o nível freático e a presença de artesianismo (surgente ou não surgente). Os níveis d água (estático e dinâmico) devem ser registrados diariamente durante a execução da sondagem e no dia seguinte ao término; h) A sondagem deve encerrar nos seguintes casos: quando atingir a profundidade especificada na programação dos serviços; quando ocorrer a condição de impenetrabilidade; quando prevista a continuidade da sondagem por rotativa. i) Fechamento do furo. Amostragem As amostras a serem obtidas são dos seguintes tipos (de metro em metro ou quando da mudança de material): Amostras do trado (+/- 500g) Amostras do amostrador padrão (+/- 200g - cilindros de solo) Amostras de lavagem (+/- 500g de material decantado) Amostras de baldinho (+/- 500g de material da bomba)
Ensaio de penetração SPT a) Deve ser executado a cada metro a partir de 1 m de profundidade b) O fundo do furo deve estar limpo. O tubo de revestimento (quando presente) deve permanecer a mais de 10 cm do fundo do furo; c) O ensaio consiste na penetração do amostrador padrão através do impacto de um martelo de 65 kg caindo de uma altura de 75 cm. O martelo deve possuir haste guia e ser dotado de um coxim de madeira. O martelo deve ser erguido manualmente por corda e polia; d) Apoiado a amostrador verticalmente no fundo do furo, o martelo é suavemente apoiado sobre a composição a penetração decorrente corresponderá a zero golpes; e) Não tendo ocorrido penetração igual ou maior que 45 cm com o procedimento anterior inicia-se a cravação do amostrador pela queda do martelo por 45 cm, anotando-se o número de golpes necessários para cravação de cada 15 cm; f) O índice de resistência a penetração obtido do ensaio (Nspt) consiste no número de golpes necessários para cravação dos 30 cm finais do amostrador; g) A cravação do amostrador é interrompida e o ensaio de penetração suspenso quando se obtiver penetração inferior a 5 cm após 10 golpes consecutivos ou quando o número de golpes ultrapassar a 50 num mesmo ensaio impenetrável ao SPT. Ensaio de avanço por lavagem (lavagem por tempo) a) Atingido o impenetrável ao SPT, havendo interesse no prosseguimento da sondagem por percussão, inicia-se o processo de avanço por lavagem para execução do ensaio de lavagem por tempo. São anotados os avanços obtidos a cada período de 10 min de lavagem; b) Quando, no mesmo ensaio de lavagem por tempo forem registrados avanços inferiores a 5 cm por 10 min, em três períodos consecutivos impenetrável ao trépano; c) Não é recomendada a adoção do critério de impenetrável ao trépano para término da sondagem quando está previsto continuidade por sondagem rotativa. Utiliza-se o critério de impenetrável ao SPT. Execução de ensaios de permeabilidade Nos furos de sondagem podem ser realizados ensaios para avaliação da permeabilidade dos solos, os principais são: ensaio de infiltração, ensaio de rebaixamento, ensaio de bombeamento e ensaio de recuperação.
Apresentação dos resultados da sondagem Os resultados das sondagens são apresentados em um documento chamado relatório de sondagem que contém: croqui do terreno com a localização dos furos; perfis individuais de cada furo; perfis longitudinais ao longo do alinhamento dos furos. São indicações indispensáveis em cada perfil individual: cotas em relação a um referencial; posições de amostragem; indicação do nível d água (durante a sondagem e após 24 hs); posição final do revestimento; indicação do Nspt ao longo da profundidade; resultados de ensaios de avanço por lavagem; resultados de ensaios de permeabilidade (se houverem); descrição das camadas tipo de solo, consistência ou compacidade, cor e demais características perceptíveis NBR 7250/82 - Identificação e descrição de amostras de solos obtidas em sondagens de simples reconhecimento dos solos; motivo de paralisação do furo.
Índice de resistência a penetração - Nspt A norma brasileira estabelece como índice de resistência a penetração N ou Nspt soma do n o de golpes necessários a penetração dos 30 cm finais do amostrador padrão no Standard Penetration Test. Em alguns casos o Nspt é apresentado de forma diferenciada: Quando todo amostrador penetra somente com o peso do martelo zero golpes; Quando o solo é tão pouco consistente ou compacto que ao primeiro golpe penetra mais do que os 45 cm do amostrador, indica-se associado a este golpe a profundidade penetrada. Ex: 1/58; Quando o solo é tão rijo ou compacto que não se consegue cravar todo o amostrador indica-se a razão golpes/profundidade. Ex: 30/15. A correlação básica do Nspt compacidade (areias e siltes arenosos) e consistência (argilas e siltes argilosos) NBR 7250/82. Nspt compacidade Nspt consistência 0 a 4 muito fofa < 2 muito mole 5 a 8 fofa 3 a 5 mole 9 a 18 compac. média 6 a 10 consist. média 18 a 40 compacta 11 a 19 rija > 40 muito compacta > 19 dura Maior emprego projeto de fundações: escolha do tipo de fundação e na correlação com a tensão admissível do solo. Outras correlações: Nspt x densidade relativa e Nspt x ângulo de atrito para areias; Nspt x resistência não drenada de argilas. Fatores que influenciam no valor do Nspt: Fatores ligados ao equipamento forma, dimensões e estado de conservação do amostrador; peso e estado de conservação das hastes; martelo de bater e superfície de impacto fora de especificação; diâmetro do tubo de revestimento. Fatores ligados a execução da sondagem variação na energia de cravação (altura do martelo, atrito); procedimento de avanço da sondagem; má limpeza do furo; furo de diâmetro insuficiente a passagem do amostrador; excesso de lavagem para cravação do revestimento; erro na contagem do número de golpes.
Novo ensaio SPTT além da resistência a penetração é medido o torque necessários ao giro da coluna de hastes e amostrador cravado melhor definição de parâmetros de resistência a partir do ensaio. Inovações equipamentos com sistema hidráulico e movidos por motor a combustão - cravação por martelo mecânico ainda foge às especificações normativas. Sondagens Rotativas Consiste no uso de um conjunto motomecanizado projetado para obtenção de amostras contínuas de materiais rochosos através de ação perfurante dada for forças de penetração e rotação. Empregadas quando a sondagem de simples reconhecimento atinge estrato rochoso, matacões ou solos impenetráveis a percussão. Obtenção de amostras testemunhos de sondagem Ensaios de permeabilidade in situ ensaios de perda d água Diâmetros das sondagens mais utilizados Sistemas: padrão DCDMA ou padrão métrico Nomenclatura Diâmetro (mm) padrão métrico padrão DCDMA furo testemunho - EW 37,71 21,46 - AW 48,00 30,10 - BW 59,94 42,04 - NW 75,64 54,73 86 mm 86,02 72,00 - HW 99,23 76,20 Equipamento Principais componentes sonda rotativa, bomba d água, hastes, barriletes, coroas e tubos de revestimento. Sonda rotativa manual, mecânica ou hidráulica motor diesel, a gasolina ou elétrico; guincho tambor onde á enrolado cabo de aço, dotado de embreagem e freio. Usado no manejo das hastes e revestimento e na remoção dos testemunhos; cabeçote de perfuração faz girar a coluna de perfuração e exerce pressão sobre a ferramenta de corte.
Hastes Tubos (1,5 a 6 m) ligados por niples. Transmite movimentos de rotação e penetração à ferramenta de corte. Conduz água para refrigeração e limpeza do furo. Barriletes Tubos destinados a receber o testemunho. Principais tipos: barrilete simples um único tubo. O testemunho é sujeito a ação erosiva do fluído de circulação. Uso: rochas brandas de excelente qualidade; barrilete duplo-rígido dois tubos que tem igual movimento de giro. O fluído circula entre os dois tubos. Uso: rochas de boa qualidade; barrilete duplo-livre dois tubos. O tubo interno é estacionário. Uso: quando se pretende recuperar também o material de preenchimento de fraturas; barrilete de tubo interno removível o tubo interno é retirado por dentro da coluna de perfuração (sem retira-la). Permite alta recuperação de material. Uso: sondagens especiais profundas. Coroas Componentes matriz de aço, corpo da coroa, saídas d água e diamantes (ou vídia) matriz elemento de fixação dos diamantes; corpo da coroa elemento de ligação da coroa com os elementos superiores; saídas d água espaços deixados na coroa para saída da água de refrigeração; diamantes (industriais) cravados ou impregnados na coroa. Para rochas brandas usam-se coroas de vídia (pastilhas de tungstênio impregnadas na matriz) Revestimentos Quando as paredes do furo são instáveis. Resistentes tubos de aço de parede fina; Sistema de circulação de água Composição conjunto motor bomba, tanque e mangueiras. Destinado a refrigeração da coroa, expulsão dos detritos e adicional estabilidade das paredes por pressão hidrostática.
Equipamento de sondagem rotativa Coroa (vídia) Caixa de testemunhos
Operação de sondagem A sonda é instalada sobre plataforma ancorada no terreno; O conjunto (hastes, barrilete e coroa) é acionado junto com o sistema de circulação d água. Operação de manobra ciclos sucessivos de corte e retirada dos testemunhos. O comprimento da manobra de perfuração é função do comprimento do barrilete (1,5 a 5 m) e da qualidade do material perfurado. Recomendação: comprimento da manobra > 95% do avanço. Ao final da manobra o barrilete é retirado do furo e os testemunhos cuidadosamente removidos; Os testemunhos são dispostos nas caixas de testemunhos e medidos após arrumação que recomponha a disposição no barrilete. Devem ser destacados trechos de baixa recuperação, trechos com água ou lama (rochas calcáreas e basálticas) e problemas com a operação do barrilete; Os furos quando não aproveitados como piezômetros devem ser totalmente preenchidos com calda de cimento e areia. Recuperação dos testemunhos Recuperação porcentagem do comprimento total de amostragem recuperada pelo testemunho f (fraturamento e alteração da rocha) recuperaçã o = comprimento de fragmentos recuperados comprimento total do barrilete RQD (Rock Quality Designation) (Deere, 1967) - barriletes duplos (φ > 76mm) RQD = comprimento de fragmentos recuperados > 10cm comprimento total do barrilete Qualificação do maciço rochoso em função do RQD: RQD (%) Qualidade do maciço rochoso 0-25 muito fraco 25-50 fraco 50-75 regular 75-90 bom 90-100 excelente
Apresentação dos resultados Registros sobre o tipo de sonda e diâmetros utilizados; Natureza dos terrenos perfurados; N o de fragmentos em cada testemunho; Perfil geológico; Descrição detalhada dos testemunhos: classificação litológica; estado de alteração da rocha; grau de fraturamento (n o de fraturas/metro). Ensaio de perda d água sob pressão Ensaio de permeabilidade para maciços rochosos realizado nos furos de sondagem rotativa. Água é injetada sob pressão num certo trecho do furo de sondagem medese a quantidade de água absorvida pelo maciço rochoso durante certo tempo a uma dada pressão de injeção. Equipamentos: bomba d água, hidrômetro, manômetros e transdutores de pressão, canalizações e mangueiras e obturadores de borracha Sondagem rotativa com amostragem integral Técnica consiste em inicialmente executar um furo de pequeno diâmetro, onde no seu interior é fixada uma haste com injeção de calda de cimento ou resina. Após o endurecimento do aglutinante o material é sobreperfurado num diâmetro maior. Finalidades determinação da disposição espacial de feições geológicas e melhoria na qualidade da amostragem. Emprego amostragem integral de materiais rochosos de baixa coerência e/ou bastante alterados.
Ensaios in situ (métodos semi-diretos) Ensaios realizados, em geral, nos furos de sondagem, destinados a medir diretamente propriedades específicas do solo. São considerados métodos semi-diretos de prospecção porque não há coleta de amostras. Em relação aos ensaios de laboratório são justificados quando: A amostragem é difícil ou inconveniente; Deseja-se minimizar perturbações e variações no estado de tensões devido ao processo de amostragem, transporte e manuseio das amostras; A configuração do subsolo (condições de contorno) tem muita influência na propriedade medida. Ensaios in situ mais conhecidos no Brasil: Ensaios de cone (cone estático, cone dinâmico, piezocone); Ensaio pressiométrico Ensaio de palheta ( vane test ) Ensaio de cone estático Ensaio de cone estático (ou CPT - cone penetration test, deep sounding ou cone holandês ou ainda ensaio penetrométrico) mede-se o esforço necessário para cravação no solo (resistência a penetração) de uma ponteira cônica solidária a um conjunto de hastes. Emprego: Investigação complementar a sondagem de simples reconhecimento com vistas a estimativa de parâmetros para projeto Medições: esforço total de cravação (Ft); Fl esforço isolado de cravação da ponta (Fp); por diferença o esforço de atrito lateral (Fl = Ft - Fp). Parâmetros: Fp Resistência de ponta (qc): qc = Fp/Ap Atrito lateral (fs): fs = Fl/Al Equipamento: Dispositivo de cravação manual ou mecânico (hidráulico), ancorado no terreno; Elemento de sondagem tubos, hastes e cone. O cone é caracterizado pelo ângulo do vértice e área da base (60 o e 10 cm 2 ); Dispositivos para medição dos esforços manômetros, anéis dinamométricos, sensores elétricos (células de carga) - cone elétrico
Dispositivo manual de cravação Cone holandês Cone de Begeman com luva de atrito Equipamento mecânico/hidráulico de cravação ensaio estático e dinâmico
Execução do ensaio (método convencional) a) Ancoragem do equipamento de cravação uso de tirantes; b) O cone é conduzido a profundidade desejada através de um furo de sondagem ou por cravação desde a superfície; c) Todo o conjunto é cravado o esforço total é medido; d) A seguir, por uma haste interna, somente a ponta é cravada o esforço de ponta é medido; e) O esforço por atrito lateral é dado pela diferença entre o esforço total e o esforço de ponta; f) A velocidade de penetração é constante da ordem de 1 cm/s. OBS: Cones dotados de camisa ou luva de atrito o esforço por atrito lateral é medido independentemente pelo deslocamento da camisa de atrito. Alguns sistemas penetrométricos permitem, após o ensaio, substituir a ponteira cônica por um amostrador. Apresentação e interpretação dos resultados Apresentação dos resultados variação de qc e fs com a profundidade; Identificação do tipo de solo: Tipo de solo Variação de qc e fs com a profundidade solos homogêneos qc cte e fs areia compacta qc e resist. total rapidamente argila de consist. média qc lentamente e resist. total rapidamente aterro solto qc e fs baixas solos com pedregulhos variações erráticas e bruscas de qc e fs Segundo Begeman (1965) desde ensaios com cone com camisa de atrito Tipo de solo fs/qc (%) areia fina a grossa 1,2-1,6 areia siltosa 1,6-2,2 areia silto-argilosa 2,2-4,0 argila > 4,0 Relações entre qc e o Nspt: (Costa Nunes) Tipo de solo qc/nspt argila a silte argiloso 3,5 argila arenosa e silto-arenosa 2,0 silte arenoso 3,5 areia argilosa 6,0 areia 10,0
Sofisticações Sistemas de cravação automotivos sistemas de deslocamento, cravação e medição acoplados a veículos adaptados. Sistemas de cravação estáticos e dinâmicos combinados Cone sísmico sistema de cone estático e de geofísica de sismicidade
Piezocone (CPTU) na ponteira cônica são instalados dispositivos de medição da pressão de água no subsolo. Emprego muito difundido para estimativa de parâmetros de resistência e avaliação da dissipação de poropressão em argilas moles. Existem sistemas com e sem cabos de transmissão de dados. Cone ambiental a ponteira cônica apresenta outros sensores: sensores de temperatura, de ph, de contaminantes específicos, etc... Uso crescente em geotecnia ambiental (monitoramento de áreas sujeitas a contaminações).
Ensaio pressiométrico Empregado na determinação in situ de características de deformabilidade e resistência dos solos. É executada uma prova de carga horizontal no solo através de uma sonda dilatável introduzida num furo de sondagem de mesmo diâmetro. A sonda é dilatada pela injeção d água sob pressão crescente. Equipamento Sonda composta de três células dilatáveis (uma central e duas extremas) que garantem uniformes tensões radiais. Diâmetros: 32 a 115 mm e comprimento total: 60 a 70 cm; Sistema de controle de pressões e volumes reservatório de CO 2, reguladores de pressão e manômetros; Tubulações Pressiômetro tipo Menard
Pressiômetro tipo Menard Execução do ensaio a) Perfuração até a profundidade de ensaio a trado, percussão ou por sonda autoperfurante; b) A sonda é posicionada e inflada sob pressão crescente até a pressão limite; c) A cada estágio de pressão são feitas leituras da variação de volume em intervalos de 15, 30 e 60 s da aplicação da pressão; d) O ensaio é encerrado quando é atingida a expansão limite da sonda.
Interpretação dos resultados Curva pressiométrica pressão x variação de volume para t= 60s (V60); Curva de fluência pressão x (V60 - V30). Fases da curva pressiométrica: 1 - Fase de equilíbrio pressão de repouso do terreno (Po) 2 - Fase elástica 3 - Fase pseudo-elástica Módulo Pressiométrico (Ep) 4 - Fase plástica da curva de fluência - pressão de fluência (Pf) 5 - Fase de equilíbrio limite deformações muito grandes tendendo a pressão limite (Pl) Correções: Calibração da sonda Correção piezométrica Parâmetros: Módulo pressiométrico (Ep) ν = coef. Poisson Vo = volume de repouso V = volume injetado P = Pm Pim + (correção piezométrica) Ep = 2 (1 + ν) (Vo + V) dp/dv = inclinação da curva pressiométrica na fase pseudo-elástica Pressão limite (Pl) abcissa da assíntota vertical da curva pressiométrica; Pressão de fluência (Pf) desde a curva de fluência; Pressão de repouso (Po) Correlações: Resistência não drenada: (Pl - Po) x Su Capacidade de carga: (Pl - Po) x q dp dv
Ensaio de palheta ( vane test ) Ensaio para avaliação da resistência não drenada de solos argilosos. Consiste na medida do torque necessário para girar uma cruzeta metálica cravada no solo em uma dada profundidade. Equipamento Palheta eixo de aço no qual são soldadas quatro aletas finas e retangulares; Hastes conjunto de hastes para alcançar a profundidade de ensaio; Dispositivo para aplicação de um momento de torção manual ou mecânico; Torquímetro dispositivo para medida do torque. Execução do ensaio a) Instalação da palheta na profundidade desejada pré-furo ou por cravação b) Execução do giro a velocidade constante; c) Medição do torque necessário a ruptura do solo. Cálculo do ensaio M Ml M M = Ml + 2 Mb D = Su ( π D H) 2 2 π D 2 D = Su ( ) ( ) 4 3 2 2 H D = Su ( π D ) ( ) 2 6 total b Su total = Mtotal 2 H π D ( 2 D ) 6 Principais hipóteses assumidas: Ensaio não drenado; Superfície de ruptura é um cilindro de mesmas dimensões da palheta Solo isotrópico e distribuição uniforme de tensões; Desprezado o amolgamento no entorno da palheta.
Vane test manual (Geonor) Vane test mecanizado e automatizado (Pagani) Vane test manual (Pagani) com torquímetro analógico
Amostragem Determinar a composição e estrutura dos materiais Obtenção de corpos de prova para ensaios de laboratório Classificação das amostras Não representativas Representativas Indeformadas Amostras deformadas Amostras sem a estrutura original do solo se prestam a caracterização do solo e para moldagem de corpos de prova compactados Amostras indeformadas Amostras onde são conservadas ao máximo a estrutura, densidade e teor de umidade originais do solo estudo do comportamento dos solos in situ. Viabilidade f (natureza do solo, profundidade de amostragem e nível d água) Solos de difícil amostragem solos pouco ou não coesivos, pedregulhosos e concrecionados Cuidados básicos essenciais: manipulação cuidadosa (moldagem e transporte) proteção à perda de umidade conservação em câmara úmida Amostras indeformadas em superfície Junto a superfície do terreno ou próximas a superfície de uma exploração acessível. cilindros ou anéis biselados blocos
Obtenção de cilindros cortantes e blocos
Amostras indeformadas em profundidade AMOSTRADORES: Amostrador de parede fina (Shelby) Tubo de latão ou aço inoxidável de espessura reduzida ligado a um cabeçote dotado de válvula para escape do ar e água. Introdução pressão estática a velocidade constante Selamento com parafina e cuidado com transporte Uso solos coesivos com consistência mole a média Diâmetros 2, 2½ e 3 para revestimento de 3 3, 4 e 5 para revestimentos de 6
Amostrador de pistão Êmbolo ou pistão que corre dentro do tubo de parede fina. Melhora bastante as condições de amostragem em argilas muito moles sucção provocada pelo pistão O pistão é suspenso e o tubo cravado em etapas Amostrador de pistão estacionário O pistão mantém-se estacionário (fixo ao revestimento) enquanto o tubo é cravado.
Amostrador tipo Osterberg Amostrador de pistão estacionário onde a amostragem é feita por um tubo interno cravado por pressão hidráulica enquanto o pistão mantém-se fixo. Particularmente indicado para argilas orgânicas moles, siltes argilosos e areias.
Amostrador Denison Acionado por uma sonda rotativa. Terceiro tubo interno que recebe amostra cortada por coros de vídia solidária ao tubo externo Indicado na amostragem de solos resistentes, os quais não é possível a cravação.
Qualidade das amostras Amostra indeformada?! - estado de tensões?! Mínimo de perda de umidade e com deformações volumétricas, escoamentos plásticos e distorções das camadas desprezíveis. Hvorslev (1969) técnicas e recomendações para emprego de amostradores de parede fina. Objetivos: eliminar, dentro de certos limites, as deformações no terreno; eliminar o atrito do terreno com o amostrador; eliminar o atrito da amostra com o interior do tubo. Índices de Hvorslev: Abertura interna relativa (I i ) Di Dp Ii = 100% Valores recomendados: 0,5 a 1 % Dp Coeficiente de área (I a ) 2 2 De Di Ia = 100% 2 Valores recomendados: 10 a 15% De ângulo do bisel = f(i a ) I a (%) Ângulo do bisel ( o ) 5 15 10 12 20 9 40 5 80 5 Coeficiente de comprimento da amostra (I e ) I e = Valores recomendados: 5 a 10 - solos não coesivos 10 a 20 - argilas Solos coesivos: I e = f (sensibilidade) L D Sensibilidade (S) I e S > 30 20 5 < S < 30 12 S < 5 10 i