Go No Ensaio CPTU

4/14/2009

1

INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA:ENSAIO DE PIEZOCONE (CPTU)

visão geral sobre o ensaio e as suas aplicações

Auxiliar na elaboração do projeto geotecnicoPara isso devem-se responder questões sobre estratigrafia, resistência e deformabilidade das camadas do subsolo atingidas pelo carregamento externoSolo - perguntas relevantes: sob carregamento externo;

Finalidade da investigação geotecnica:

1) quanto resiste ? 2) quanto irá se deformar ? 3) quanto demorará a estabilização ?

Materiais geotécnicos

Permeabilidade dos solos têm forte influência nas três questões acima (é a propriedade fisica com mais ordens de variação no universo ! 10+1 cm/seg a 10-8 cm/seg)Argilas (baixa permeabilidade) – areias (alta permeabilidade)permeabilidade)Argilas (baixa resistência) – areias (alta resistência)A estratigrafia joga um papel fundamental na absorção e distribuição das tensões aplicadas pela fundação ao terreno

permeabilidade dos diferentes tipos de solo

Características principais do ensaio

Piezocone: Uma ferramenta capaz de fornecer de maneira precisa detalhes sobre perfil de terreno (espessura, tipo de solo) e da permeabilidade das camadas.Não coleta amostras, porém permite definir o comportamento do material sob carregamento

Sonda CPTU

qt

u2u1

4/14/2009

2

Diferentes tipos de sondas Equipamento terrestre de cravação

Equipamento de cravação off-shoreVANTAGENS

- Penetração rápida (20mm/s);- Perfil estratigráfico contínuo;- Alta precisão e repetibilidade;- Processamento automático dos dados;-Possibilidade de execução um-operador;

R d d- Redução dos custos;

- Impossibilidade de coleta de amostras;- Necessidade de operador treinado;- Equipamento e suporte técnico relativamente complexo;

LIMITAÇÕES

quando é realizado o ensaio de CPTU (ou SPT)?quando é realizado o ensaio de CPTU (ou SPT)?

-4

-3

-2

-1

0

[m]

0 1000

q t [kPa]

0 200

U, u o [kPa]

0 4 8

Rf [%]

0 5 10 15 20

N SPT Classificação do material

-4

-3

-2

-1

0

Aterro

Sedimento argilosoorgânico plástico,

muito mole

Aterro

Sedimento argiloso, orgânicode

[ m

1/4

-12

-11

-10

-9

-8

-7

-6

-5

Prof

undi

dade

-12

-11

-10

-9

-8

-7

-6

-5U

uo

muito mole

Sedimento argilosoorgânico plástico, média a rija

Sedimento arenoso compacto

NSPT = 1/45

orgânico plástico,

muito mole

Sed. arg., médio a rijo

Sedimento arenoso

compacto

Prof

undi

dad

]

1/45U

u0

Normatização do ensaio

1930: surge o ensaio CPT na Holanda;1950: Brasil;Padronização1979 ASTM1979: ASTM;1977/1989: ISSMFE;1991: ABNT MB – 3.406;

4/14/2009

3

Ensaio de CPTU

qc - resistência à penetração da ponteira cônica;areias ~ alto valor de qc

il b i l d

Grandezas medidasGrandezas medidas DIRETAMENTEDIRETAMENTE

argilas ~ baixo valor de qcfs - corresponde ao atrito lateral;U2 - medida de poro-pressão na base da ponta

areias ~ baixo valor de U2argilas ~ alto valor de U2

Ensaio de CPTU

qt = resistência real mobilizada no ensaio (sem efeitodas poro-pressões desiguais da geometria do cone)

GrandezasGrandezas DERIVADAS DERIVADAS das medidasdas medidas DIRETASDIRETAS

Rf = fs / qc, razão de atrito, primeiro parâmetro derivadodos medidos no ensaio;

Bq = parâmetro de poro-pressão;

MEDIDAS & CORREÇÕES

Resistência a penetração

Poro pressõesu2 – base;

qt = resistência do cone corrigidaqc = resistência medida no cone a = área (=AN/AT),

p ç

( ) 2.1 uaqq ct −+=

MEDIDAS & CORREÇÕESAtrito Lateral

l

st

l

sbst A

AuAAuff 32 +−=

ft = atrito lateral corrigidofs = atrito lateral medidoA A á d b d l d i

)()( 2

vot

oq q

uuBσ−−

=c

sf q

fR =

Asb, Ast = áreas de base e topo da luva de atritoAl = área lateral da luva de atrito

Parâmetro de Poro Pressão Razão de Atrito Lateral

Bq !!!!

Parâmetro de Poro Pressão

)()( 2 o

q quUBσ−

=)( votq σ−

Relaciona excesso de poro-pressões comresistência do material – permite identificar tipo de solo (C/S) lembrar slide anterior

Perfil tipico do ensaio – papel de Bq

BR101 – Santa Catarina

4/14/2009

4

Classificação do solo: passo intermediário para a definição das propriedades relevantes do solo

Aplicações dos resultados de ensaio para obtenção de dados geotecnicos

a) avaliar a estratigrafia do solo e identificar o tipo do solo;b) predizer parâmetros da engenharia para projetos geotécnicos;c) fornecer estimativa direta do desempenho da fundação.

CPTU CPT

Perfil do Solo Alto alto

História de Tensões baixo Moderado

Propriedades Mecanicas moderado a alto alto (argila)moderado (outro geomateial)

Parâmetros de adensamento - alto

Nivel de Água - alto

Economia no custo de investigação alto alto

Propriedades relevantes de cada tipo de solo para projeto de fundações

Solos Coesivos (argilas)•Resistência não drenada (Su),•História de tensões (OCR)

ChGoOCRSu −−−

•Ângulo de atrito (φ)•Densidade relativa (Dr)•Rigidez (Go)

História de tensões (OCR)•Rigidez (Go)•Coef. de adensamento (Ch),

Solos Granulares (areias)

GoDr −−φ

Propriedades dos solos através do CPTUSolos Coesivos

Resistência ao Cisalhamento não drenado é o parâmetro USUAL de projeto

• Combinações Teóricas e Empíricas

voucc SNq σ+= Nc= fator do cone teórico(e g Yu and Mitchell 1998; Yu 2004)voucc SNq σ (e.g. Yu and Mitchell, 1998; Yu, 2004)

Su = resistência não drenada σvo = pressão vertical no local = ∑ γ zNc = determinado localmente por calibração – ensaio de palheta

valor tipico entre 10 e 15

PROPRIEDADES DE SOLOSSolos Coesivos

Resistência ao Cisalhamento não drenado

vouktt SNq σ+=

Nkt = fator empírico entre 12 e 18 σvo = tensão vertical totalσvo tensão vertical total


(Schofield & Wroth, 1962; Ladd e outros., 1977)

História de Tensões OCR – pré adensamento do solo

Λ= OCRSS

ncvou

vou

]'/[]'/[

σσ

• Estado Crítico da Mecânica dos Solos

Λ= parâmetro do estado crítico

SOCRu

voσ ', ,= 0 23 0 8 (Jamiolkowski at al., 1985)

mSu '22,0 σ= (Mesri, 1975)

4/14/2009

5


História de Tensões

Λ

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −+

=/1

'2

195.112

vo

c UqM

OCRσ

• Teoria da expansão da cavidade e na teoria crítica do estado

M=1.2 (corresponde a φ’=30) Λ=0.75 (Mayne, 2000)u2 = poro pressão base

Mayne (1991)

⎦⎣ ⎠⎝ vo

• OCR diretamente dos dados do piezocone

)(305.0'votp q σσ −=

23.0' ))((65.0 −−= pvotp Iq σσ

Ip = indice de plasticidade

Chen & Mayne, 1996

PROPRIEDADES DE SOLOSSolos CoesivosRigidez Go – fundações submetidas a carregamento dinâmico• correlação empírica

)()()1(24000 5.0'4.2 kPaeG voo σ−+= Shybuya et al (1997)

• Para os projetos preliminares, pode-se estimar Go diretamente do qc ou qt

130.1695.0406 −= oco eqG

)(50 voto qG σ−= Watabe et al (2004)

Mayne & Rix (1993)

PROPRIEDADES DE SOLOSSolos CoesivosRigidez – deformações elásticas

Eu = n Su

• Estimativa direta

M = 8,25 (qt - σv0)

Indice de rigidez Eu25/Su em função de OCR Duncan & Buchignani, (1976)


Coeficiente de adensamento – definição do tempo para estabilização de recalques em argila

h

IRtc

T2

* =

R = raio do piezoconet = tempo de dissipação (adotado t50%)Ir = índice de rigidez (= G/Su)G = modulo de cisalhamento do solo

Grau de adensamento Posição da pedra porosarIR

Fator tempo T* (Houlsby & Teh, 1988)

tIRT

C rh

2∗

=

Grau de adensamento Posição da pedra porosa

(%) Base cone

(u2)

20 0.038

30 0.078

40 0.142

50 0.245

60 0.439

70 0.804

80 1.6


Coeficiente de Consolidação

Exemplo típico de um ensaio de dissipação utilizado para ilustrar o procedimento para o calculo de Ch

PROPRIEDADES DE SOLOSSolos Granulares

Resistência ao Cisalhamento

)'tan63.7exp(194.0' φσ

==vo

cq

qN

[ ])/log(38010arctan' 'q σφ += [ ])/log(38.01.0arctan votq σφ +=

Mayne, 2006

4/14/2009

6

PROPRIEDADES DE SOLOSSolos Granulares

Densidade Relativa

(Robertson & Campanella, 1983)

Previsão de densidade relativa através de qc

(Lancellotta,1985)

PROPRIEDADES DE SOLOSSolos GranularesRigidez

NOVOS EQUIPAMENTOSCone Sísmico - Go

Medidas do Ensaio

Exemplo de usoMolhes do porto do Rio Grande



4/14/2009

7


Bibliografia sobre o assunto

Go No Ensaio CPTU

Documents

Transcript of Go No Ensaio CPTU