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Ensaio SPT (Standard Penetration Test)- realizado na base de um furo de sondagem;
- consiste em cravar no terreno um amostrador com dimensões e energia de cravação normalizadas (pilão com 63,5 kg de massa e altura de queda de 760mm);
- realizado em três fases com penetrações de 15cm, respectivamente.
- devido à perturbação do terreno provocada pelos trabalhos de furação, desprezam-se os resultados obtidos na primeira fase;
- o número de pancadas necessárias para atingir a penetração de 30cm (segunda e terceira fase) define o valor de N (SPT).
Ensaio de penetração dinâmica SPT
Ensaio SPT (Standard Penetration Test)
-o ensaio é utilizado principalmente para a determinação das propriedades mecânicas dos solos arenosos.
- o ensaio é realizado geralmente de 1,5m a 1,5m (espaçamento entre 1 a 2m) ou quando se detectar alteração do tipo de formações atravessadas.
- ensaio expedito e pouco dispendioso e, por isso, é talvez o ensaio mais utilizado na prática para o reconhecimento das condições do terreno.
Ensaio de penetração dinâmica SPT
Factores correctivos:
(N1)60 = ERr/60 •λ• CN• N ...
ERr – eficiência
λ - factor de correcção do comprimento das varas
CN – factor de correcção da tensão efectiva de recobrimento(areias)
Ensaio de penetração dinâmica SPT
Factor correctivo relacionado com a energia de cravação (ERr/60):
- normalização: eficiência de 60% para o sistema de cravação (só 60% da energia potencial,produto da massa pela altura de queda do pilão, atinge o extremo inferior do equipamento).
- equipamentos com dispositivo de disparo automático do pilão: eficiência da ordem dos 60%;
- equipamentos com dispositivo de corda e roldana (mais antigos): eficiência reduz para valores da ordem dos 45%.
-Nota:45% / 60% = 0.75, logo:N=20 obtido num equipamento de corda e roldana é equivalente aN=15 num equipamento de disparo automático do pilão.
Ensaio de penetração dinâmica SPT
Factor correctivo relacionado com o comprimento das varas (EC7):
Comprimento total das varas (m) λ
3 – 4 0,75
4 – 6 0,85
6 – 10 0,95
> 10 1,0
Ensaio de penetração dinâmica SPT
Factor correctivo relacionado com a tensão efectiva de recobrimento (EC7):
Tipo de areia Compacidade relativa ID(%)
CN
Normalmenteconsolidadas
40 a 60 2/(1+σ’v)
60 a 80 3/(2+σ’v)
Sobreconsolidadas 1,7/(0,7+σ’v)
Nota: σ’v em kPa x 10-2, assim para uma tensão efectiva derecobrimento de 100kPa tem-se σ’v=1 e CN=1Não são recomendáveis valores de CN superiores a 2 (ou preferivelmente 1,5)
Ensaio de penetração dinâmica SPT
)materialb,a()ba(IN:)(Skempton vD →σ′+= 2601986
Exemplo:Terreno arenoso (NC) com γ=20kN/m3
Ensaio de penetração dinâmica SPTImportância dos factores correctivos
z [m] N60 (N1)60
4 10 0,75 x 200/(100+4x20) x 10 = 8,3
20 20 1,0 x 200/(100+20x20) x 20 = 8,0
Anexo F da parte 2 do EC7 - parâmetros derivados e métodos de cálculo
semi-empíricos baseados no Standard Penetration Test SPT.
Exemplo:N..., granulometria → areias: compacidade relativa, φ'
Método de cálculo de assentamentos em fundações superficiais
EC7. Correlações com carácter informativo
Penetrómetro dinâmico(Dynamic probing tests - DP)
- consiste em cravar no terreno um cone por acção de da queda livre de uma massa;- a resistência à penetração é definida como o número de pancadas necessárias para cravar o penetrómetrouma dada distância (10 ou 20 cm) - N10 ou N20;- é efectuado um registo contínuo e não existe recolha de amostra;
Penetrómetro dinâmico(Dynamic probing tests - DP)
Existem diferentes versões do ensaio em função da massa utilizada:- Dynamic probing light - DPL (m=10kg)- Dynamic probing medium - DPM (m=30kg)- Dynamic probing heavy - DPH (m=50kg)- Dynamic probing super heavy - DPSH (m=63,5kg)
Penetrómetro dinâmico(Dynamic probing tests - DP) EC7. Correlações com carácter informativo
Tipo de solo Granulometria ID [%] Ângulo deresistência ao corte efectivo
areia-cascalho,areia,
areia fina
mal graduado(CU<6)
15 - 35 (solta)35 - 65
(medianamente densa)
> 65 (densa)
30º
32,5º
35ºCascalho,
areia-cascalho,areia
bem graduado(6 ≤CU≤15)
15 - 35 (solta)35 - 65
(medianamente densa)
> 65 (densa)
30º
34º
38º
Areia mal graduada (CU < 3) acima do NFID = 0,15 + 0,260 log N10 (DPL)ID = 0,10 + 0,435 log N10 (DPH)Areia mal graduada (CU < 3) abaixo do NFID = 0,21 + 0,230 log N10 (DPL)ID = 0,23 + 0,380 log N10 (DPH)Areia/Cascalho bem graduado (CU > 6) acima do NFID = –0,14 + 0,550 log N10 (DPH).
Consistência de argilas
Consistência N (SPT) qu (kPa)
Muito mole < 2 < 30Mole 2 a 4 30 a 50
Média 4 a 8 50 a 100Dura 8 a 15 100 a 200
Muito dura 15 a 30 200 a 400Rija > 30 > 400
qu – resistência à compressão simplesO factor de correcção CN não é aplicável para os solos argilosos
Ensaio de penetração dinâmica SPT
Ensaios com cone penetrómetro (CPT/CPTU)
Os ensaios:CPT (cone penetration test)CPTU (piezocone com medição da pressão intersticial)
- são considerados internacionalmente como uma das mais importantesferramentas de prospecção geotécnica;
Princípio do ensaio:- cravação no terreno de uma ponteira cónica (60º de ângulo de abertura) a uma velocidade constante de 20mm/s.- a 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 de dissipação do excesso de pressão intersticial gerado durante a cravação do piezocone no solo podem ser interpretados para a obtenção do coeficiente de consolidação na direcção horizontal Ch.
Ensaios de penetração (CPT/CPTU)
Ensaio CPT
Resistência de ponta: qc [FL-2]
Resistência lateral: fs [FL-2]
Razão de atrito: Rf=fs/qc
Ensaio CPTU
Resistência de ponta corrigida: qt
qt = qc+ (1-a)•u ; a = AN/AC
Parâmetros adimensionais:
Bq , Qt , Fr
AC
ANu
Cone Sísmico (SCPT/SCPTU)
Vantagens:
rapidez de execução;
caracteriza a resistência de ponta e aresistência lateral;
caracteriza a estratigrafia.
Classificações com base no CPTU (Robertson, 1990)
1 – Solo fino sensível2 – Solos orgânicos – turfas3 – Argilas - argilas a argilas siltosas4 – Misturas siltosas - argilas siltosas a siltes argilosos5 – Misturas arenosas - siltes arenosos a areias siltosas
6 – Areias - areias siltosas a areias limpas7 – Areias a areias com cascalho8 – Areias a areias argilosas muito compactas (cimentadas)9 – Solos finos muito duros (fortemente sobreconsolidados)
Anexo C da parte 2 do EC7 - parâmetros derivados e métodos de cálculo semi-empíricos baseados no Cone Penetration Test CPT.
Exemplo:qc, fs, granulometria → areias: compacidade relativa, φ', Es
Métodos de cálculo para fundações superficiaisMétodos de cálculo para fundações por estacas
EC7. Correlações com carácter informativo
Correlação qc-cu
cu=(qc-σv0)/Nk (CPT)
cu=(qt-σv0)/Nkt (CPTU)
Os valores de Nk e Nkt variam, em geral, entre 10 e 20. Estes valores podem ser utilizados como valores de referência, mas édesejável determiná-los no local visando uma maior precisão na obtenção de cu.
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Correlação qc-NSPT
Os ensaios SPT e CPT são provavelmente os ensaios mais utilizados em todo o mundo.É desejável, por isso, estabelecer correlações entre as medidas dos dois ensaios.Existem diversas propostas de correlações do tipo qc-NSPT expressas em função da diâmetro “médio” das partículas (D50).Infelizmente, os dados do ensaio SPT utilizados nestas correlações não foram corrigidos tendo em conta a energia de cravação, as perdas de energia nas varas, etc.., o que pode explicar em parte a dispersão dos resultados como se mostra na figura.
Ensaio de corte rotativo
Caracterização de solos moles (N < 4, máx ≈7)
Secção A-A
Sup. rotura
Pás do molinete
Ensaio de corte rotativo
Hipóteses (EC7):
• comp. isotrópico - b=cuv/cuh=1
• dist. de tensões uniforme nas sup. 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 condiçõescu = 0.86 M / π D3 = 0.273 M / D3
O ensaio permite determinar a resistência não drenada de pico e residual dos solos argilosos
Admitindo as hipóteses de base do EC7 tem-se:
Na superfície lateralM1 = τ x Área lateral x braço = τ (π D H) D/2 = τ π D2 H/2
Nas superfícies do topo e da baseM2 = 2 τ (2 π r) r dr = τ 4 / 3 π R3
Atendendo a que H = 2D e τ = cu
M = M1 + M2 = cu D3 7/6 π, ou seja,
cu = (6/7 M) / (π D3) = (0.86 M) / (π D3)
Ensaio de corte rotativo
Factores correctivos
M
τ
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Ensaio de corte rotativo
Na avaliação da resistência não drenada de um solo argiloso há que ter em consideração diversos factores tais como:a tensão de consolidação, a trajectória de tensões, a anisotropia, a taxa de deformação, etc..
cu = μ cfv
Casos históricos de escorregamentos de taludes em terrenos argilosos proporcionaram dados importantes para estudos de retroanálise que permitiram estimar os valores do factor de correcção (μ) a aplicar àresistência não drenada obtida no ensaio de corte rotativo (cfv).
A parte 2 do EC7 apresenta, a título informativo, algumas propostas para o factor de correcção (μ) para argilas normalmente consolidadas eargilas sobreconsolidadas.
Pressão limite:pLM (pL)
Módulo Menard:EM
Ensaio pressiométrico 1) tipo Menard (em pré-furo)2) autoperfurador
EC7-part 3
Tipo de solo
Argila mole
Argila dura a muito dura
Argila rija
Areia soltaou silte
compressível
Siltecompacto
Areia ou cascalho
qc/pLM 1-2.5 2.5-3.5 3-4 1-1.53-4
3-5 5-12
Gaguelin et al. (1978)
Tipo de solo
Silte Areia Argila mole
Argila plástica
Marga Gesso
N60/pLM 32 21 26 18 23 6
N60/EM 2.6 2.9 2.3 1.6 1.9 0.7
Gonin et al. (1992)
Obs: Valores de pLM e EM em MPa
Anexos da parte 2 do EC7 (parâmetros derivados e métodos de cálculo semi-empíricos. Destacam-se os seguintes:• Anexo D – Cone Penetration Test (CPT)• Anexo E – Pressuremeter Test (PMT)• Anexo F – Standard Penetration Test (SPT)• Anexo G – Dynamic Probing Test (DP)• Anexo I – Field Vane Test (FVT)• Anexo K – Plate loading test (PLT)
EC7. Correlações com carácter informativo