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Ensaios de Campo CorrelaçõesEnsaios de Campo. Correlações

Jaime A. Santos

Ensaio de penetração dinâmica SPT

O ensaio SPT (Standard Penetration Test) é realizado no interior de um furo desondagem e consiste em cravar no terreno um amostrador com dimensões e


sondagem e consiste em cravar no terreno um amostrador com dimensões eenergia de cravação normalizadas (pilão com 63,5 kg de massa e altura de quedade 760mm). O ensaio é realizado em duas fases com penetrações de 15cm e30cm, respectivamente. Devido à perturbação do terreno provocada pelostrabalhos de furação, despreza-se o resultado obtido na primeira fase. O númerode pancadas necessárias para atingir a penetração de 30cm na segunda fase (oude pancadas necessárias para atingir a penetração de 30cm na segunda fase (ousegunda e terceira fases – 15cm+15cm) define o valor do SPT (N).

O ensaio é realizado geralmente de 1,5m a 1,5m (espaçamento entre 1 a 2m) oug , , ( p ç )quando se detectar alteração do tipo de formações atravessadas.

O ensaio é utilizado principalmente para a caracterização de solos arenosos.

Trata-se de um ensaio expedito e pouco dispendioso e, por isso, é talvez o ensaiomais utilizado na prática para o reconhecimento das condições do terreno.

Ensaios de campo. Correlações 1

E i d t ã di â i SPTFactores correctivos:


(N1)60 = ERr/60 •λ• CN• N ...

ERr – eficiênciaERr eficiência

λ - factor de correcção do comprimento das varas p

CN – factor de correcção da tensão efectiva de recobrimento (areias)


E i d t ã di â i SPT

F t ti l i d i d ã (ER /60)


Factor correctivo relacionado com a energia de cravação (ERr/60):

Considerou-se para efeitos de normalização uma eficiência de 60% para o sistemade cra ação isto é só 60% da energia potencial (prod to da massa pela alt ra dede cravação, isto é, só 60% da energia potencial (produto da massa pela altura dequeda do pilão) atinge o extremo inferior do equipamento.

Os equipamentos com dispositivo de disparo automático do pilão apresentam umaOs equipamentos com dispositivo de disparo automático do pilão apresentam umaeficiência da ordem dos 60%, enquanto que os equipamentos mais antigos em queé necessário elevar e largar o martelo através de um dispositivo de corda e roldana,as perdas de energia são bastante superiores e a eficiência reduz para valores daas perdas de energia são bastante superiores e a eficiência reduz para valores daordem dos 45%.

(Nota: 45% / 60% = 0.75 – Assim, por exemplo, um resultado de N=20 obtido num(Nota: 45% / 60% 0.75 Assim, por exemplo, um resultado de N 20 obtido numequipamento de corda e roldana é equivalente a um resultado de N=15 numequipamento de disparo automático do pilão).



F t ti l i d i t d (EC7)


Factor correctivo relacionado com o comprimento das varas (EC7):

Comprimento total das varas (m) λComprimento total das varas (m) λ

3 – 4 0,75

4 6 0 854 – 6 0,85

6 – 10 0,95

> 10 1 0> 10 1,0



Factor correctivo relacionado com a tensão efectiva de recobrimento (EC7):


Factor correctivo relacionado com a tensão efectiva de recobrimento (EC7):

Tipo de areia Compacidade ID(%)

CNID(%)

Normalmenteconsolidadas

40 a 60 2/(1+σ’v)

60 a 80 3/(2+σ’ )60 a 80 3/(2+σ v)

Sobreconsolidadas 1,7/(0,7+σ’v)

Nota: σ’ em kPa x 10-2 assim para uma tensão efectiva deNota: σ v em kPa x 10 , assim para uma tensão efectiva derecobrimento de 100kPa tem-se σ’v=1 e CN=1Não são recomendáveis valores de CN superiores a 2 (oupreferivelmente 1 5)preferivelmente 1,5)

Existe na bibliografia uma outra proposta também muito conhecida (independenteda compacidade da areia): CN=(1/ σ’ )½ (Liao e Whitman 1985)


da compacidade da areia): CN (1/ σ v)½ (Liao e Whitman, 1985)


Consistência de argilas


Consistência N (SPT) qu (kPa)

M it l 2 30Muito mole < 2 < 30Mole 2 a 4 30 a 50

Médi 4 8 50 100Média 4 a 8 50 a 100Dura 8 a 15 100 a 200

M it d 15 30 200 400Muito dura 15 a 30 200 a 400Rija > 30 > 400

q resistência à compressão simplesqu – resistência à compressão simplesO factor de correcção CN não é aplicável aos solos argilosos


E i t ó t (CPT/CPTU)Ensaios com cone penetrómetro (CPT/CPTU)

Os ensaios CPT (Cone Penetration Test) e CPTU (piezocone com mediçãoda pressão intersticial) são considerados internacionalmente como uma dasmais importantes ferramentas de prospecção geotécnica.

O princípio do ensaio consiste na cravação no terreno de uma ponteiracónica (60º de ângulo de abertura) a uma velocidade constante de 20mm/s.A ã l d á d 10 2A secção transversal do cone apresenta uma área de 10cm2.

No ensaio CPT medem-se as resistência de ponta e lateral: qc e fs.

No ensaio CPTU mede-se ainda a pressão intersticial da água. Ensaios dedissipação do excesso de pressão intersticial gerado durante a cravação dopiezocone no solo podem ser interpretados para a obtenção do coeficientepiezocone no solo podem ser interpretados para a obtenção do coeficientede consolidação Ch (no direcção horizontal).


E i d t ã (CPT/CPTU)Ensaios de penetração (CPT/CPTU)

Ensaio CPTEnsaio CPT

Resistência de ponta: qc [FL-2]

Resistência lateral: f [FL 2]Resistência lateral: fs [FL-2]

Razão de atrito: Rf=fs/qc

Ensaio CPTU

Resistência de ponta corrigida:ANu Resistência de ponta corrigida:

qt

q = q + (1-a)•u ; a = AN/ACAC

u

qt = qc+ (1-a) u ; a = AN/AC

Parâmetros adimensionais:

B Q FEnsaios de campo. Correlações 8

Bq , Qt , Fr

Ensaios de penetração (CPT/CPTU)

Componentes do equipamentoSistema de cravação


Ensaio de penetração CPT

Robertson & Campanella (1983)

(Rf=fs/qc)

Classificação do tipo de soloExemplo de um ensaio CPT em solo sedimentar estratificado


E i d t ã CPTUEnsaio de penetração CPTUFr [%]

Ensaios de campo. Correlações 11Exemplo de um ensaio CPTU em solo sedimentar estratificado

Cl ifi õ b CPTUClassificações com base no CPTU


Cl ifi õ b CPTU (R b t 1990)Classificações com base no CPTU (Robertson, 1990)

1 – Solo fino sensível2 – Solos orgânicos – turfas

6 – Areias - areias siltosas a areias limpas7 – Areias a areias com cascalho2 – Solos orgânicos – turfas

3 – Argilas - argilas a argilas siltosas4 – Misturas siltosas - argilas siltosas a siltes argilosos5 – Misturas arenosas - siltes arenosos a areias siltosas

7 – Areias a areias com cascalho8 – Areias a areias argilosas muito compactas (cimentadas)9 – Solos finos muito duros (fortemente sobreconsolidados)


C l ãCorrelação qc-cu

cu=(qc-σv0)/Nk (CPT)

( )/N (CPTU)cu=(qt-σv0)/Nkt (CPTU)

Os valores de Nk e Nkt variam, em geral, entre 10 e 20 paraargilas normalmente consolidadas. Estes valores podem serutilizados como valores de referência, mas é desejáveldeterminá-los no local, visando uma maior precisão nab ã dobtenção de cu.


C l ã NCorrelação qc-NSPT

O i SPT CPT ã l t i iOs ensaios SPT e CPT são provavelmente os ensaios maisutilizados em todo o mundo. É desejável, por isso, estabelecercorrelações entre as medidas dos dois ensaios Existem diversascorrelações entre as medidas dos dois ensaios. Existem diversaspropostas de correlações do tipo qc-NSPT expressas em função dadiâmetro “médio” das partículas (D50).diâmetro médio das partículas (D50).

Infelizmente, é necessário reconhecer que os dados do ensaio SPTqutilizados nestas correlações não foram corrigidos tendo em conta aenergia de cravação, as perdas de energia nas varas, etc.., o quepode explicar em parte a dispersão dos resultados como se mostrana figura.


C l ã NCorrelação qc-NSPT

Nota: p =100kPa


Nota: pa=100kPa

Ensaio de corte rotativo(ensaio de molinete ou vane test)

O ensaio de corte rotativo é aplicado para a obtenção da resistênciaã d d d l il l ( N < 4)não drenada de solos argilosos moles (com NSPT < 4).

O ensaio é realizado geralmente no interior de um furo deO ensaio é realizado, geralmente, no interior de um furo desondagem. Atingida a profundidade pretendida as pás doequipamento (molinete) são cravadas no terreno e é aplicado umequipamento (molinete) são cravadas no terreno e é aplicado ummomento de torção.

O ensaio permite determinar a resistência não drenada de pico eresidual do solo.


Ensaio de corte rotativoEnsaio de corte rotativo

Sup. rotura

Pás do molinete

Secção A-Aç

Componentes do equipamento


Ensaio de corte rotativo interpretação do ensaioEnsaio de corte rotativo - interpretação do ensaio

Hipóteses (EC7):

i t ó i b / 1• comp. isotrópico - b=cuv/cuh=1

• dist. de tensões uniforme nas sup horizontais dos topos n=0sup. horizontais dos topos – n=0, τx/τx=R = (x/R)n

• altura das pás é igual ao dobro da largura – H = 2D

• mostra-se que nestas condições cu = 0.86 M / π D3 = 0.273 M / D3


Ensaio de corte rotativo interpretação do ensaio

Admitindo as hipóteses de base do EC7 tem-se: M

Ensaio de corte rotativo - interpretação do ensaio

Na superfície lateralM1 = τ x Área lateral x braço = τ (π D H) D/2 = τ π D2 H/2

M

M1 = τ x Área lateral x braço = τ (π D H) D/2 = τ π D2 H/2

Nas superfícies do topo e da base

∫τ

M2 = 2 ∫ τ (2 π r) r dr = τ 4 / 3 π R3

Atendendo a que H = 2D e τ = cu

M = M1 + M2 = c D3 7/6 π ou sejaM = M1 + M2 = cu D3 7/6 π, ou seja,

cu = (6/7 M) / (π D3) = (0.86 M) / (π D3)


E i d t t tiEnsaio de corte rotativo

É de salientar que na avaliação da resistência não drenada de umsolo argiloso há que ter em consideração diversos factores taiscomo: a tensão de consolidação, a trajectória de tensões, aanisotropia, a taxa de deformação, etc..

cu = μ cfv

C hi tó i d t d t l d tCasos históricos de escorregamentos de taludes em terrenosargilosos proporcionaram dados importantes para estudos deretroanálise que permitiram estimar os valores do factor de correcçãoretroanálise que permitiram estimar os valores do factor de correcção(μ) a aplicar à resistência não drenada obtida no ensaio de corterotativo (cfv). A parte 2 do EC7 apresenta, a título informativo,rotativo (cfv). A parte 2 do EC7 apresenta, a título informativo,algumas propostas para o factor de correcção (μ) para argilasnormalmente consolidadas e argilas sobreconsolidadas.


A ( á t i f ti ) d t 2 d EC7Anexos (com carácter informativo) da parte 2 do EC7

Anexos D – Cone Penetration Test (CPT)Anexos D – Cone Penetration Test (CPT)Anexos F – Standard Penetration Test (SPT)Anexo I – Field Vane Test (FVT)Anexo I Field Vane Test (FVT)Anexos K – Plate loading test (PLT)


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