Investigação geotécnica

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

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

Publicado em 2009 SPT CPTu DMT VST PMT

1)Atlanta USA 1998 2)Porto-Portugal 2004 3)Taipei Taiwan 2008 4)Recife Brasil 2012

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.

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

SONDAGEM A PERCUSSÃO SPT NBR-6484 - ABNT

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 1586-58T atual D 1586-99 1977 Primeira Norma da ABNT 2001 Norma atual ABNT NBR 6484 de fev. de 2001

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.

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.

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

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.

ABNT Simples reconhecimento

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

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

HISTÓRICO DO ENSAIO CPT Holanda Barentsen - 1932 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

Cone eletrônico

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.

Referência em ensaios CPTu Publicado em 1997

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

Simpósio internacional 240 participantes 40 países Só ensaios de cone Huntington Beach USA Maio - 2010

CONE ELETRÔNICO - Atual

Depth (meters) Resultados de um ensaio CPTu q t (MPa) f s (kpa) u b (kpa) 0 0 20 40 60 0 0 500 1000-200 0 200 400 600 800 0 4 4 4 8 8 8 f s 12 12 12 16 16 16 u b 20 20 20 24 24 24 q t 28 28 28

Detalhe da pedra porosa de medida de pressões neutras

SATURAÇÃO DAS PEDRAS POROSAS

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

Equipamento de cravação

Cone mecânico

Cone de Begmann com luva de atrito (mecânico)

Estratigrafia

Região litorânea Espírito Santo

Região litorânea Espírito Santo

Região litorânea Espírito Santo

Região litorânea Espírito Santo

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

Solos grossos - Areias Ângulo de atrito

Solos finos - Argilas Coesão em condição não drenada

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

SPT CPTu

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.

Ensaio com o dilatômetro de Marchetti DMT

EQUIPAMENTO Detalhe lâmina Unidade de controle

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

NORMAS INTERNACIONAIS ASTM Standard Test Method for Performing the Flat Plate Dilatometer Test - D6635-01 Eurocode 7 - Geotechnical Design - Part 3 - Design assisted by field testing - Section 9 - Flat Dilatometer Test (DMT) Não há norma brasileira!

Simpósio Internacional Comemorativo de 30 anos Ensaio DMT Washington USA 2006

E Q U I P A M E N T O

DETALHES DA LÂMINA E DA FIXAÇÃO DA MEMBRANA

Passagem da mangueira

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

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

GUARULHOS/SP

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

Classificação Compacidade Consistência Peso específico

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" 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 2 4 6 8 10 12 Solos normalmente adensados

BAIRRO DA MOÓCA SÃO PAULO/SP SP-02

ALEMOA SANTOS/SP

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.

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.

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

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

Norma ASTM

Eurocode

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

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

Publicação de 1995

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

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

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

Pressiômetro O único ensaio que mede deformação e resistência limite

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

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.

Valores típicos de pressão limite e módulo pressiométrico

ENSAIO DE PALHETA IN-SITU VANE - TEST VST NORMA ABNT MB - 3122

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

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.

Simpósio internacional Tampa USA - 1987

Equipamento atual - eletrônico

Equipamento atual - eletrônico

Resultado típico

Resultados típicos

SENSIBILIDADE (Skempton & Northey)

Sensibilidade das argilas

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!

PARÂMETROS GEOTÉCNICOS

PARÂMETROS GEOTÉCNICOS Resistência Deformabilidade Histórico de tensões Sensibilidade Tempo de adensamento

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

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

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!!!

Simpósio DMT Washington 2006

INTERAÇÃO SOLO X ESTRUTURA

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

Exemplo de um edifício no Morumbi

540 B 1780620 5230 KN C SHADED AREA CORRESPONDS TO EQUIVALENT FOOT B 400 385 4420 KN 395 940 1675 600 540 600 235 910 615 225 565 1675 600 5160 KN 400 380 4280 KN 19400 KN 3410 KN 330260 D A 19590 KN 34870 KN 34690 KN D 330 255 3300 KN 44110 KN 300 2970 KN 515800 795 400360 3850 KN 14830 KN 15090 KN B C B Sapata fictícia de cálculo

Recalque (mm) 31/8/2006 31/7/2006 30/6/2006 31/5/2006 30/4/2006 31/3/2006 28/2/2006 31/1/2006 31/12/2005 30/11/2005 31/10/2005 30/9/2005 31/8/2005 0-2 -4-6 -8-10 -12-14 -16-18 -20-22 EDILAR - CONTROLE DE RECALQUES Rua Domingos Lopes Silva Período P19 P21 P23 P32 P34 COB Legenda CM 27 Situação na Leitura inicia 26 25 Concretagem 24 23 Fechamento de paredes 22 21 13/10/05 20 19 18/11/05 18 17 21/12/05 16 15 01/02/06 14 13 02/03/06 12 11 06/04/06 10 9 18/05/06 8 7 20/06/06 - nota: houve um 6 5 4 3 2 1 T 1S 2S

Recalque (mm) 31/8/2006 31/7/2006 30/6/2006 31/5/2006 30/4/2006 31/3/2006 28/2/2006 31/1/2006 31/12/2005 30/11/2005 31/10/2005 30/9/2005 31/8/2005 0-2 -4-6 -8-10 -12-14 -16-18 -20-22 EDILAR - CONTROLE DE RECALQUES Rua Domingos Lopes Silva Período P1 P3 P5 P7 P10 P12 COB Legenda CM 27 Situação na Leitu 26 25 Concretagem 24 23 Fechamento de p 22 21 13/10/05 20 19 18/11/05 18 17 21/12/05 16 15 01/02/06 14 13 02/03/06 12 11 06/04/06 10 9 18/05/06 8 7 20/06/06 - nota: h 6 5 4 3 2 1 T 1S 2S

B B RECALQUES FINAIS PREVISTOS A P7-13.75mm C.M.=39.95 P1-19.5mm C.M.=44.72 C.M.=43.07 P19-30.00mm C.M.=68.15 P3-23.3mm C.M.=38.93 P10-17.0mm C.M.=85.71 P12-9,57mm C.M.=68.15 A P21-10.24mm C.M.=29.42 P23-16,50mm C.M.=48.12 P32-6.38mm C.M.=52.47 P34-23.10mm C.M.=27.77

Recalques (mm) RECALQUES FINAIS PREVISTOS Secção longitudinal 0.00-1.00-2.00-3.00-4.00-5.00-6.00-7.00-8.00-9.00-10.00-11.00-12.00-13.00-14.00-15.00-16.00-17.00-18.00-19.00-20.00-21.00-22.00-23.00-24.00-25.00-26.00-27.00-28.00-29.00-30.00 0.00 1 500 P7 P21 4.00 SECÇÃO "A-A" 8.00 P23 P1 P19 P34 P3 1 950 12.00 16.00 20.00 24.00 28.00 Distância em metros 32.00 36.00 40.00 44.00 1 500

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 P19-21.0mm C.M.=34.80 P3-17.2mm C.M.=30.00 P10-15.1mm C.M.=70.20 P12-7.2mm C.M.=59.4 P21-13.9mm C.M.=21.40 P23-17.4mm C.M.=43.40 P32-8.5mm C.M.=45.20 P34-20.7mm C.M.=20.70

MÉDIA DOS RECALQUES MEDIDOS X PORCENTAGEM DO CARREGAMENTO 0.00 3.45% 12.07% 19% 27,5% 40% 49% 61% 72.5% 75.5% 78% 100% Carregamento -5.00-10.00-15.00-20.00-25.00-30.00-35.00 Média dos recalques (mm)

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

Recalques (mm) MEDIÇÃO COM 78,0% DA CARGA TOTAL P7 P3 0.00 P21 P23 P1 P19 P34 P10-1.00-2.00-3.00-4.00-5.00-6.00-7.00-8.00-9.00-10.00-11.00-12.00-13.00-14.00-15.00-16.00-17.00-18.00-19.00-20.00 1 500 P12 P32 1 500 0.00 4.00 SECÇÃO "A-A" 8.00 12.00 16.00 20.00 24.00 Distância em metros 28.00 32.00 36.00 40.00 44.00

Recalques (mm) EVOLUÇÃO DOS RECALQUES E COMPARAÇÃO COM A PREVISÃO 0.00 P7 P21 P23 P1 P19 P34 P3 P10 P12 P32 3.45% -5.00-10.00-15.00 13/10/05 18/11/05 21/12/05 01/02/06 02/03/06 06/04/06 PREVISÃO 18/05/06 20/06/06 03/08/06 12.07% 19.00% 27.50% 40.00% 49.00% 61.00% PREVISÃO 72.50% 75.5% 78% -20.00-25.00-30.00-35.00 0.00 4.00 8.00 12.00 16.00 20.00 24.00 28.00 32.00 36.00 40.00 44.00 ESCALA H=1:200 Distância em metros ESCALA V=1:0.2

OBRIGADO BOM FUTEBOL!!