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JUN./l 991 1 MB-3406

Solo - Ensaio de penetra@o de cone in situ (CPT)

M&odo de ensaio

Origem: Projeto .02:004.17-001/89 CB-02 - Cornit6 Brasileiro de Constru@io Civil CE-02:004.17 - Comiss&o de Estudo de Solos - Teste de penetra@o profunda quase est&ica de cone e cone-atrito MB-3406 - Soil - Cone penetration test (CPT) in situ - Method of test

Palavra-chave: Solo I 10 pAginas

SUMARIO

1 Objetivo 2 Document0 complementar 3 Defini+es 4 Aparelhagem 5 Execu@o do ensaio 6 Resultados ANEXO - Piguras

1 Objetlvo

Esta Norma prescreve o m&do para a determinagao da resistkrcia do solo a penetra@o estatica e continua ou incremental de uma ponteira padmnizada, caracterizada em componentes de resisthncia de ponta e de attito lateral local. 0 metodo fomece dados que permitem estimar propriedades dos solos e que s&o utillzados em projeto e construt@o de obras de terra e de fundag6es de estrutura.

Este ensaio 6 conhecido internacionalmente por Cone Penetration Test (CPT).

2 Documento complementar

Na aplica@o desta Norma 6 necessario consultar:

NB-93 - Rugosidade das superffcies - Procedimento

3 Definic#es

Para OS efeitos desta Norma s&o adotadas as definigoes de 3.1 a 3.13.

3.1 Cone

Ponta da ponteira em format0 &ico, sobre a qual o componente resist6ncia de ponta se desenvolve.

3.2 Hastes internar

Hastes que deslizam dentro dos tubos extemos para acionar a ponteira mednica.

I 0 ensaio consiste na cravagko no sofa, de forma continua ou incrementaf, a uma velocfdade padronizada de uma ponteira tarn% padro- nirada do tfpo cone ou cone atrfto, medindo-se sua rea@o continua ou descontfnuamente para se obter OS coqoonentes de resfst6ncfa de pontaedeatritolatsrallocal,Paraserealizeroensdo,h8~ dewnbqulpamentodecrav~devidamenteancoradooul~~ e uma composlg&o de tubos extemos de cravagfio, contend0 em sua extremidade uma das ponteiras padronizadas. As ponteiras pcdem ser me&kas ou el&rkas (ver Plguras 1 a4). As partes moveis de uma ponteira mec&tica s&o acionadas de forma incremental ou contfnua, atrav& de hastes internas aos tubos externos, send0 medkfa a wag&o necesskia a este adonamento atravk de c&la ef&rica ou hid&r- lica, instafada na extremidade superior da composi#o. A ponteira ef&rica 6 adonada pefa cravagb continua dos tubos externos, sendo a rea@o do solo sobre as partes sensfveis da ponteira mediia atravk de sensores el6tricos instalados internamente a eta. Diferengas ga forma geom6trica e no m&ado de crava@o de cada ponteira podem ser significativas em urn ou em ambos OS componentes de resist6ncia.

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3.3 Luve de etrito

Parte da ponteira cone-at&o sobre a qua1 o componente resistdncia de atriio lateral local se desenvolve.

3.4 Pontelra cone

Instrument0 na forma cilindrica corn uma ponta &ica projetacia para penetrar em solose fomecer 0 componente resistinciade ponta, desenvolvido durante sua penetragao (ver Figuras 1 e 3, do Anexo).

3.5 Ponteira cone-atrko

Pontha cone oom capacidade adiciinal de fomecer o componente resist&ciadeatrito lateral local, desenvolvido durante a penetra@o de sua luva de atrito (ver Figuras 2 e 4, do Anexo).

3.6 Ponteira cl&rka

Ponteira dotada de urn ou mais sensores eletricos para medir dentro da propria ponteira pelo msnos urn dos componentes de resistencia I penetragao (ver Figuras 3 e 4, do Anexo).

3.7 Ponteira mcchics

Ponteira telescopica, acionada por urn conjunto de hastes internas, atraves da qual B obtido pelo menos urn dos componentes de resi&ncia h penetragao (ver Figuras 1 e 2, do Anexo).

3.6 Ratio de atrlto (RJ

Raz&o entre a resist&tcii de atrito lateral local e a resist&is de ponta a mssma profundidade, expressa em porcentagem (R, = 100 fJqJ .

3.9 Componentes de resisthcla

3.9.1 Reslstincia de ponta ou de cone (qC)

Resist&&a & penetragao desenvolvida sobre o cone, igual a componente de forga vertical aplicada ao cone, dividida pela sua area projetada horizontalmente, sendo expressa em MPa.

3.9.2 Rsaht&lcia da l trito lateral local (f,)

Resist&cia a penetra@o desenvolvida sobre a luva de atriio, igual a componente de forga vertical aplicada a luva, dividida pelaareade suasupetffcie lateral, sendoexpressa em kPa.

3.10 Reslsthcla total (RJ

Resist&cia a penetra@o desenvolvida sobre o conjunto dos tubos externos e ponteira, &al afor

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ao avav continua ou incremental das hastes inter- nas, tubos extemos e/au ponteira, a uma velociiade de (20 t S)mm/s, por uma distkia superior ao comprimento de urn segment0 de tubo extemo.

4.1.7 Sl- de rea@o

0 desempenho apropriado do equipamento de crava@o requer urn sistemade rea@o estitico e estivel, que pode ser obtido atraves de lastreamento ou ancoragem no ter- reno.

Nota: 0 sic&ma de reaqho pode afetar 05 componentes de resis- t&da me&do& Esta influ&ia deve ser avaliada em cada case.

4.2 Pontclras mechicas

4.2.1 Ponteira cone

Deve ser fabricada tomando coma base as dimensdes apresentadas na Figura 1, do Anexo.

4.2.2 Ponteira cone-atrlto

Deve ser fabricada tomando coma base as dimensdes apresentadas na Figura 2, do Anexo.

Notas: a) As ponteiras me&r&as devem ser fabrkadas corn ap de tip0 e dureza rtecesshiw Q resistincia 80s esforws solicitantes e ao desgaste premature devido h abrasho do solo.

b) As ponteiras mechicas devem apresentar folgas adequadas entre as partes mheisque conduzam ao born funcionamento e evitem a entrada de par-hulas de solo no mecanismo de&ante.

c) A luva protetora de dihnetro reduzido que 6 fixada acima do cone tern a finalidade de minimizar a pos- sivel contaminac;io corn o solo do mecanismo desli- zante. Uma quantidade de atrito lateral pode se de- senvolver ao long0 dela, o qual se inclui na resis- thcia de ponta.

d) No bisel da extremidade inferior da luva de atrito se desenvotve resist&da do solo, o qual se in&i nos vatores de resisthcia medidos sobre esta luva. Este efeito 6 mais pronunciado nas areias.

4.3 Pontelras eI&rlcas

4.5.1 Pontelras cone e cone-atrlto

4.3.1.1 Devem ser fabricados tomando coma base as dimensdes apresentadas nas Figuras 3 e 4, do Anexo.

4.5.1.2 OS componentes de resisthncia de ponta e atriio la- teral local s80 medidos atrav& de sensores el&icos, de- vidamente instalados, e transmitidos ao sistema de registro de dados atraves de cabos eltjtricos introduzidos interna- mente aos tubos extemos.

4.3.2 Vedaqlo dos 8ensons el6tricoo

OS sensores el&icos devem estar devidamente protegkios da contaminaflo de pattlculas de solo e &gua (umidade), garantindo-se o seu born funcionamento.

Notas a) As ponteiras el6tricas devem ser fabricadas corn q de tipo e dureza necess&ios a resisthwia dos esfor- qce soficitantes e ao desgaste prematuro devido a abrasho do solo.

b) As ponteiras el6tricas devem apresentar folgas e ved@e~ adequadas entre suas partes de forma a condurir 0 seu born fundonamento.

c) As ponteiras elhtrii n&o devem ser sensiveis Q varla@o de temperatura nas condk#es de ensaio.

5 Execu@io do ensalo

5.1 Gencralidades

5.1 .l Aferlqio do slstema de mediM dos esforqos

0 sistema de medi@o dos esforps (c&~la hidrkka corn man&netms, c&ula eikica ou ponteira etitrica corn 0 res- peotivo slstema de aquisi#io de dados) dew ser aferido coma urn todo, no mWno, uma vez ao ano, e toda vez que se fizer necessdrio & garantia dos valores medidos. A aferi- ~$0 deve ser condu$da de forma a fomecer a acukia pa- ra, no minimo, t&is faixas de valores a que se destina o sis- tema. Devese tamtim determinar a parcela referente ao atrito em dlula hidtiulica e desvio de zero em todos OS cases.

5.1.2 Poslclonamento do equtpamento de crava@o

Deve ser posicionado de maneira agarantir averticalidade de aplicaqdo dos esforqos, corn toler&ncia m6xima de 1%. 0 eixo da composi@o dos tubos externos deve coincfdir corn o da aplica@o de esforps.

5.13 Velocidade de crava#o

A velocidade de crava@io de ponteira ou tubos extemos deve ser de (20 * S)mm/s.

5.1.4 Ntimero de registros

0 valor referente a cada componente de resist6ncia de interesse deve ser registrado, no mlnimo, a cada 2Ocm de ava&o da ponteira.

5.1 .S Medida de profundidade

Quandodoregistrodequalquercomponentede resist&cia de interesse, deve ser observada a profundidade em que se encontra a ponteira. A profundidade deve tambern ser verifiida toda vez que for acrescido urn novo segment0 de tubo extemo.

5.2 Pontelra me&ha, opereda lncrementalmente (operada descontlnuamente)

51.1 POntelra cone

0 ensaio deve ser executado coma segue:

a) avav a ponteira at6 a posi@o ou cota de interesse pela aplica@o de esfov estitico no top0 da com- posi@o de tubos externos;

b) aplicar esforgo estitico no topo da composi@o de hastes intemas, suficiente para ester&r &I velociiade de (20 2 5)mmls somente o cone da ponteira por uma distkia, no minima, igual a 35,Smm e, no mtiimo, n&o excedente a 71 mm;

c) observareregistraracomponentedefor~vertical, aplicada ao cone da ponteira;

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d) repetir estas opera@es sucessivamente, at6 a profundidade de interesse do ensaio.

5.2.2 Pontelra cone-atritc

0 ensaio deve ser executado coma segue:

a) avaw a ponteira at4 a posi@o ou rota de interesse pela aplica@o de esforgo estitico no topo da composi@o de tubos extemos;

b) aplicar esfoq e&&ii no topo da composi$io de hastes intemas, suficiente paraestender inicia~mante apenas o cone da ponteita por uma distincia de 35,5mm e a seguir 0 cone mais Iuva de atfito por mak 35,5mm, B velociade de (20 t S)mm/s;

c) observar e registrar as componentes de for$a vertical apiicadas, respectivamente, ao cone e luva de atrito;

d) repetir estas opera@es sucessivamente at6 a profundidade de interesse do ensaio.

Nota: Nas opera@es descrltas em 5.2.lb e 5.2.2b, OS tubas externos devem ser mantidos estacionirios.

5.3 Ponteira mechica, opcrada continuamcnte

B.S.1 Pontelra cone

0 ensaio deve ser executado coma segue:

a) aplicar simultaneamente e&Go estitico nos topos das composi@es de hastes internas e tubos extemos, de man&a a permitir o avav do conjunto (hastes internas, tubos externgs e ponteira) I velocidade de (20 * 5)mm/s;

b) o cone da ponteira deve manter-se estendido no mkimo 40mm, e no minim0 20mm, garantindo-se sua rea@o exclusivamsnte sobte as hastes internas;

c) observar e registrar a componente de forr;a aplicada ao cone da ponteira, no minimo, a cada 20cm de penetraeo ou continuamente, quando de regis- tradores continues;

d) interromper o ensaio, quando atingida a sua profundidade de interesse.

Nota: Deve ser avaliada a InfluOncia da deform@0 ei&ica das hastes internas quanta B conf~abiliiade dos vaiores medi- d~.Aavali~damagnitud4dadeformaOBoel~ticapode serf&a observando-se o deslocamento do topo da compo- si@o de hastes internas, mediante o alivio do m&imo es- few aplicado naquele in&ante.

5.4 Pontelra et6trica cone ou cone-atrito

0 ensaio deve ser executado coma segue:

a) fazer OS ajustes necess&ios B leitura zero ou initial;

b) aplicar esforcp nece.s.s&io ZI penetra@o do con- junto de tubos extemos e ponteira, A velocidade de (20 t 5)mm/s, e registrar os componentes de for$a vettical apliios B luva de atrito e/au cone continua- mente, ou, no minimo, a cada 20cm de avanGo;

c) interromper a cravacgo quando atingida a profun- didade de interesse do ensaio;

d) ap&aretiradadaponteira,enas mesmaswndii de temperatura initial, verifiir o ajuste initial. Ca- so f-1&0 satisfat&io, substituir a ponteira e/au sisterna de msdii por outm em boas condi@es e executar outro ensaio no local, observando-se 5.5.6.

5.5 Tircnicas especial8 c precauqhes

5.5.1 Redqfio de atrito ao longo do8 tubas extemos

Viindo reduzir o at&o ao long0 dos tubos externos quan- do da suacrava@o, podeae utikar.um segmento de tubo extemo especial corn salikAas met&as (redutor de atri- to). 0 redutor de atrito deve estar a uma distkia de, no minimo, 50 cm da base do cone (ponteira cone) ou da ex- tremidade superior da Iuva de atriio (ponteira cone-atrito).

5.5.2 Preven@o contra flex&o aclma da superfkie do terreno

Usar urn tubo guia devidamente acoplado 1 base do equi- pamento de crava@o, de didmetro interno, rigidez e com- primento adequados.

5.5.3 Dervio da ponteira

QuandoobsetvadoeventualdesviodaponteiraemrelaqSio B vertical, o ensaio deve ser paralisado, avaliando-se a va- lidade das medims efetuadas. Recomenda-se o emprego de ponteira el&rica corn inclin6metro para a execu@o de ensaio a partir de 25m de profundidade.

5.5.4 Desgaste da ponteira

Deve-se rejeitar a ponteira, ou parte dela, sempre que sua geometria ou rugosidade se encontrar fora dos requisitos propostos por esta Norma.

5.5.5 Interrupq3es

Paralisa@o por mais de IOmin, durante a execuflo do ensaio, deve ser considerada coma interrup@o.

55.6 Afastamento de furo de prospecqiio existente

Deve ser respeitado urn afastamento de garantia, recornen- darn&-se, no minimo, cinco vezes o di&netm da pmspec$o existente e no minim0 2m.

Nota: lndicar o afastamento e/au profundidade de furo de pros- pec@o existente para que as possiveis interferkdas se- jam consideradas na interpreta#o dos resultados obtidos.

5.5.7 Atrito nas hastee internas

Particulas de solo, corros8io e eventuais empenamentos podem aumentar o atrito entre hastes intemas e tubos ex- ternos, resultando em erros significativos nas medidas dos componentes de resist&&. Manter as hastes internas e tubos externos sempre limpos, lubrificados e revisados, assegurando sua boa funcionalidade.

5.5.8 Travamento da8 pontelras mecPnlca8

Particulas de solo entre as superficies deslizantes ou fle- x60 dos componentes podem emperrar as ponteitas me&i- cas telesc6picas. lnterrompero ensaio t&o logo isto ocorra.

Equipe Auditora

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6.5.9 Verificaqlo de cabos 016trico8, ponteiras el&rkas 8 ponteiras mecbicar

A funcionalidade da ponteira mednica ou integridade e veda@o do conjunto cabo ponteira et&ii deve ser veri- ficada antes e imediatamente ap6.s a realiza@o de cada ensaio.

5.5.10 Alinhamento do8 tubas extemos

0 atinhamento dos tubos extemos deve ser verifbado constantemente. 0 desvio mbximo permitido pare urn segment0 de 1 m 6 1 mm.

6 Rem&ados

6.1 Registro de campo

OS registros de campo devem ser feitos em formulariis apropriados, corn a devida clareza, contendo todos OS da- dos que caracterizem o ensaio executado e que devem constar do relatorio final.

6.2 Relatbrlo final

0 relatorio final deve canter:

a) descri@o sucinta dos trabalhos realizados, incluindo local, nome da executante e do interessado;

b) descri@o sucinte da aparelhagem (tip0 da ponteira, dimensdes de tubos e hastes, equipamento de crava@o, sistema de reacao, etc.) e do prccedimento adotado;

c) apresentaeo do resultado de aferi@o do sistema de medi@o dos esforcos, corn detalhes necesskios h interpretaH dos dados (ver 5.1,1);

d) planta de loca@o detalhada dos pontosde ensaio, em escala e contend0 dados planialtim&icos;

e) gr&fkos dos valoms dos componentes de resist&&r em fun@io da ptofundidade, em escala apropriada, coma segue:

- para ensaio cone, resist&cia de ponta (qJ;

- para ensaio cone-atrito, resistkia de ponta e atriio lateral local (q, e fJ.

Notas: a) Quando de interewe, no relatbrb final, podem ser apresentados tambkm OS gr&os de raz&o de atrito (Ft,) e/au rest&nda total (q em fury&o da profundidade.

b) Junto a cada g&co dew, sempre ser registrado:

- nome da empress executante e do Interessado;

- nlimero do en&o precedtdo pela sigla CPT;

- local;

- data de execug&o;

- dados planiatttm&icos;

- tipo da ponteira;

- velocidade e forma de cravag&o;

- profundidade a partir da qua1 foi utilizado o redutor de atrito;

- posiq40 do nivel dagua, quando disponivel;

- interrupqoes;

- ocorr8ncias (inclusive 5.5.6).

c) No dlculo do componente de resisthncia de ponta (qJ, para solos de baka resistkia e quando da uti- Cza@o de ponteira mec&nica, considerar o respective peso das hastes internas.

d) OS vatores de qc e f8 devem ser catculados consi- derando-se as dtmensdes reais da ponteira uttlizada.

IANEXO

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Fechada Sepdo transversal

ANEXO - Figuras 1,2,3,4

Fechada

Vista lateral

Unld.: mm

Estendida

Vista lateral /se+0 transversal

Figura 1 - Exemplo de uma pontelra cone, me&nice

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Fechada

Seg60 transversal Fechada

Vista lateral

Unid. : mm

e 25

0 32.5

Estendida

Vista laterai/segab transversal

Figura 2 - Exemplo de uma ponteira cone-atrito, mechlca

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27.3 c hc d 3486

1 - cone

2 - base cilindrica do cone

3 - an&s de veda@o e apoio

4 - c&la elhtrica de carga

5 - sensores elhtricos

6 - luva protetora

7 - conexao elkrica corn veda@o

8 - conexao para tubo externo

9 - cabo elhtrico

Figura 3 - Exemplo de uma ponteira cone, elhtrica

Unld.: mm

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27,s b hcSS4.6

1 - cone

2 - base cilindrica do cone

3 - an&s de vedasio e apoio

4 - &lula elhtrica de carga

5 - sensores elhtricos

6 - Iuva de atrito

7 - conextio etktrica corn veda@o

8 - conexao para tubo externo

9 - cabo el&rico

10 - vedac;&o

Figura 4 - Exemplo de uma ponteira concatrlto, el&rica

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