2.7 ENSAIO DE PLACA

Segundo Teixeira & Godoy (1998), o Ensaio de Placa se constitui na realidade em um ensaio em modelo reduzido de uma sapata. Ele teve origem antes das conceituações da Mecânica dos Solos, aplicada empiricamente na tentativa de obtenção de informações sobre o comportamento da relação entre as tensões e as deformações dos solos de fundação.

Para aplicação deste método, Velloso & Lopes (1996) cita que é importante verificar a existência de camadas compressíveis em profundidades que não sejam solicitadas pela placa, pois os valores das tensões obtidas no Ensaio de Placa não poderão ser utilizados para se estimar a tensão admissível da fundação, uma vez que o bulbo de tensões desta última é às vezes maior que o produzido pela placa (Figura 2.16).

Segundo a NBR 6122 da ABNT (1996), é necessária uma análise cuidadosa sobre os resultados obtidos com o Ensaio de Placa, considerando as relações de comportamento entre a placa e a fundação real, bem como as características das camadas de solo influenciadas pela placa e pela fundação.

areia argila mole

areia

Placa Sapata

Figura 2.16 – Cuidados na interpretação dos ensaios de placa: diferentes bulbos de pressão (VELLOSO & LOPES, 1996)

Alonso (1983) infere que os valores de tensões aplicadas e os respectivos deslocamentos verticais permitem lançar em gráfico uma curva representativa da relação entre as tensões e os recalques do solo submetido ao Ensaio de Placa.

A tensão de ruptura do solo pode ser estimada levando-se em consideração as seguintes hipóteses: ensaios em solos resistentes, os quais apresentam tensão de ruptura bem definida (ruptura geral), por exemplo argilas rijas ou areias compactas e ensaios em solos de baixa resistência, os quais não apresentam definição da tensão de ruptura (ruptura local), por exemplo: argilas moles ou areias fofas (Figura 2.17).

R ecal que (mm ) Tensão (MPa) a) Ruptura geral local Ruptura R Tensão σ Reca lq ue b)

Figura 2.17 - (a) relação entre as tensões e os recalques; (b) modelo ou curva representativa da relação entre a tensão versus recalque para ruptura local e geral

Segundo Velloso & Lopes (1996), os tipos de Ensaio de Placa são os seguintes:

a) Quanto à localização (Figura 2.18a):

- na superfície;

- em cavas;

- em furos.

b) Quanto ao tipo de placa (Figura 2.18b):

- placa convencional;

- placa-parafuso (“screw-plate).

c) Quanto ao modo de carregamento (Figura 2.18c):

- carga controlada;

- carga incrementada mantida por períodos de tempo preestabelecidos ou até a quase estabilização;

- carga cíclica com diferentes padrões de reciclagem.

De acordo com a Norma Brasileira para Projeto e Execução de Fundações (NBR 6122, 1996), o Ensaio de Placa representa um dos critérios para determinação da tensão admissível de fundações diretas. O ensaio pode ser realizado empregando-se uma placa rígida de aço com diâmetro Φ = 80 cm, a qual é submetida a ação de cargas por meio de um macaco hidráulico que reage contra um sistema apropriado (cargueira, tirantes ou outro) (Figura 2.19).

Segundo Barata (1984), o Ensaio de Placa foi utilizado primeiramente em 1948 para avaliar a capacidade dos pavimentos dos Aeroportos de Sarnia e Ottawa, no Canadá. Sua referência de método de ensaio corresponde à norma ASTM D 1196-04, a qual o define como a realização de ensaios de carga estática sobre placa em subleitos e camadas do pavimento, tanto no estado natural quanto compactados, e fornece dados que podem ser utilizados em projetos e avaliação de pavimentos rígidos e flexíveis (aeroportos e rodovias).

Com este procedimento, é possível determinar o módulo de reação (K) das diversas camadas de solo do pavimento, por meio da aplicação de uma tensão sobre a placa, de onde surge uma deformação. Entretanto, a sua realização apresenta um custo relativamente elevado, e muitas vezes só é indicado para avaliar a capacidade de suporte mecânico de subleitos para o dimensionamento de pavimentos rígidos.

Segundo Hough (1969), o Ensaio de Placa é uma prática comum para se determinar a espessura de um pavimento rígido (dimensionamento), requerido por uma dada carga de roda, com o auxílio de equações desenvolvidas por H. M. Westergaard. As equações de Westergaard relacionam a capacidade máxima de tensão de fadiga no concreto para a trilha de roda e algumas características de sua estrutura, que é o raio de rigidez relativo. O valor deste último termo depende da capacidade de suporte do subleito como indicativo do módulo de reação do subleito (módulo do subleito – símbolo “K”). O módulo do subleito deve ser definido em termos gerais como o declive do diagrama carga-recalque construído com os dados extraídos dos Ensaios de Placa (BERTI, 2005:16).

O módulo de reação “k” do subleito, para fins rodoviários, é obtido por meio de um conjunto de equipamentos, tais como: placa circular de aço, cilindro hidráulico para transmissão das cargas à placa, bomba hidráulica para geração de pressão e instrumentos para medir as cargas e os recalques da placa (Manômetros e extensômetros).

na superfície

em cavas em furos

revestido ou não ocupação parcial

ou total do fundo do furo

a)

placa convencional placa parafuso ("screw-plate") b) Q W t Q W t Q W t c)

Figura 2.18 - Tipos de Ensaio de Placa quanto a: a) Localização, b) Tipo de placa e c) Modo de carregamento (VELLOSO & LOPES, 1996)

Carga de reação (areia, ferro, etc)

1 2 3 4 5 a) 4 3 2 1 T irantes 1 V iga de referência 2 D eflectôm etro (0,01 m m ) 3 V iga de reação 4 M acaco hidráulico 5 P laca ( = 80 cm ) 5 b)

Figura 2.19 - a) Reação através da caixa carregada e b) Sistemas de tirantes (Fonte: SOUZA, 2007)

Segundo Torres (2006), “[...] o módulo de reação do subleito (K) se define como a pressão necessária transmitida a uma placa para produzir no solo uma deformação pré-fixada”. Alcântara e Lucena (1991) afirmam que “[...] o módulo de reação do subleito é um coeficiente de recalque do solo empregado no dimensionamento de pavimentos de concreto de cimento Portland, de acordo com a teoria de Westergaard”.

Por utilizar aparelhos de grandes dimensões e uma área de ensaio de certa forma ampla, o Ensaio de Placa carrega o solo quase que da mesma forma como na prática, ou seja, procura simular as condições reais.

CAPÍTULO 3