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Piezocone resistivo (Foto: cortesia A. P. van den Berg)

No momento atual do contínuo desenvolvimento da Mecânica dos Solos e Engenharia de Fundações, observa-se uma melhora notável na diversidade e qualidade de ensaios de campo disponíveis para caracterização do subsolo e medição de propriedades de comportamento[…] [Entretanto] a interpretação dos resultados é complexa e imprecisa, devido tanto ao comportamento do solo como às condições de contorno do ensaio realizado.

Peter Wroth (1984)

Os ensaios de cone e piezocone, conhecidos pelas siglas CPT (cone penetration test) e CPTU (piezocone penetration test), respectivamente, caracterizam-se internacionalmente como uma das mais importantes ferramentas de prospecção geotécnica. Resultados de ensaios podem ser utilizados para a determinação estratigráfica de perfis de solos, a determinação de propriedades dos materiais prospectados, particularmente em depósitos de argilas moles, e a previsão da capacidade de carga de fundações.

As primeiras referências aos ensaios remontam à década de 1930 na Holanda (Barentsen, 1936; Boonstra, 1936), consolidando-se a partir da década de 1950 (p. ex., Begemann, 1965). Relatos detalhados do estado do conhecimento, enfocando aspectos diversos da prática de engenharia, podem ser encontrados em Jamiolkowski et al. (1985, 1988); Lunne e Powell (1992); Lunne, Robertson e Powell (1997); Meigh (1987); Robertson e Campanella (1988, 1989); Yu (2004); Schnaid (2009) e Mayne et al. (2009). Uma revisão extensiva da prática internacional é apresentada no livro de Lunne, Robertson e Powell (1997) – CPT in geotechnical practice. Além dessas publicações, existe uma conferência dedicada exclusivamente ao ensaio CPT, o Simpósio Internacional de Ensaios de Cone (realizado em 1995 e 2010), e outras conferências associadas ao tema de investigação: ESOPT I e II – Conferências Europeias de Ensaios de Penetração; ISOPT I – Conferência Internacional de Ensaios de Penetração; ISC – Simpósio Internacional de Caracterização do Subsolo (realizado em 1998, 2004, 2008 e 2012).

experiência brasileira limitava-se, porém, a um número relativamente restrito de casos, com a possível exceção de projetos de plataformas marítimas para prospecção de petróleo. Essa tendência foi revertida na década de 1990, em que se observou um crescente interesse comercial pelo ensaio de cone, impulsionado por experiências de pesquisas desenvolvidas nas universidades brasileiras, conforme descrito por Rocha Filho e Schnaid (1995), Quaresma et al. (1996) e Viana da Fonseca e Coutinho (2008). São inúmeros os exemplos de pesquisas, desenvolvimentos e relatos de casos que refletem a prática brasileira (Rocha Filho; Alencar, 1985; Soares et al., 1986a; Danziger; Schnaid, 2000; Rocha Filho; Sales, 1995; Almeida, 1996; Brugger et al., 1994; Coutinho; Oliveira, 1997; Danziger; Lunne, 1997; Schnaid et al., 1997; Soares; Schnaid; Bica, 1997; Coutinho; Oliveira; Danziger, 1993; Coutinho et al., 1998; Elis et al., 2004; Massad, 2009, 2010; Albuquerque; Carvalho; Fontaine, 2010; Almeida; Marques; Baroni, 2010; De Mio et al., 2010; Coutinho; Schnaid, 2010; Bedin; Schnaid; Costa Filho, 2010; entre outros). Hoje o ensaio é executado comercialmente por diversas empresas estabelecidas no Brasil e na América do Sul.

As dificuldades inerentes à comparação de resultados obtidos com diferentes equipamentos levaram à padronização do ensaio pela IRTP/ISSMFE (1977, 1988a), acompanhado de normas e códigos regionais e nacionais: no Brasil, NBR 12069/1991 (MB-3406) (ABNT, 1991); na Holanda, NEN5140/1996; na Europa, Eurocode 7, Parte 3, 1997; na França, NFP 94-113/1989; no Reino Unido, BS1377/1990; nos Estados Unidos, D5778/1995. Recomendações com relação a fatores como terminologia, dimensões, procedimentos, precisão de medidas e apresentação de resultados são referenciadas nessas normas.

3.1 Equipamentos e procedimentos

O princípio do ensaio de cone é bastante simples, consistindo da cravação, no terreno, de uma ponteira cônica (60° de ápice) a uma velocidade constante de 20 mm/s ± 5 mm/s. A seção transversal do cone é, em geral, de 10 cm2, podendo atingir 15 cm2 ou mais para equipamentos mais robustos, de maior capacidade de carga, e 5 cm2 ou menos para condições especiais. Os procedimentos de ensaio são padronizados; os equipamentos, porém, podem ser classificados em três categorias: (a) cone mecânico, caracterizado pela medida, na superfície, via transferência mecânica das hastes, dos esforços necessários para cravar a ponta cônica qc e do atrito lateral ƒs; (b) cone elétrico, cuja adaptação de células de carga instrumentadas eletricamente permite a medida de qc e ƒs diretamente na ponteira; e (c) piezocone, que, além das medidas elétricas de qc e ƒs, permite a contínua monitoração das pressões neutras u geradas durante o processo de cravação.

Um exemplo da geometria típica de um cone é mostrado na Fig. 3.1. O piezocone desmontado permite visualizar o elemento poroso, o transdutor de pressão e o conjunto de células de carga referente à ponta cônica e à luva de atrito.

É recomendável o uso de um gatilho automático que, posicionado entre a haste de cravação e o pistão hidráulico, fecha o circuito elétrico ao princípio da cravação e desencadeia o início das leituras. Assim, não há interferência do operador durante o processo de cravação.

Os principais atrativos do ensaio são o registro contínuo da resistência à penetração, fornecendo uma descrição detalhada da estratigrafia do subsolo, informação essencial à composição de custos de um projeto de fundações, e a eliminação da influência do operador nas medidas de ensaio (qc, ƒs, u).

Apresenta-se a seguir uma descrição dos equipamentos necessários à execução do ensaio, iniciando-se com as características dos equipamentos de cravação, o detalhamento das ponteiras e

do sistema de aquisição e registro dos dados, e alguns procedimentos básicos do ensaio. Em razão do avanço tecnológico registrados nos últimos anos no que se refere à aquisição, transmissão e registro dos dados, discutem-se, na sequência, somente os cones elétricos.

FIG. 3.1 Principais componentes do equipamento

3.1.1 Equipamento de cravação

O equipamento de cravação consiste de uma estrutura de reação sobre a qual é montado um sistema de aplicação de cargas. Em geral, utilizam-se sistemas hidráulicos para essa finalidade, sendo o pistão acionado por uma bomba hidráulica acoplada a um motor a combustão ou elétrico. Uma válvula reguladora de vazão possibilita o controle preciso da velocidade de cravação durante o ensaio. A penetração é obtida por meio da cravação contínua de hastes de comprimento de 1 m, seguida da retração do pistão hidráulico para o posicionamento de nova haste. Esses conjuntos podem ser tanto utilizados em terra (onshore) como em água (nearshore e offshore).