Fator , de Aoki (2013)

Para a determinação do fator , dado pela Equação 2.12, é preciso que sejam conhecidos os valores dos atritos desenvolvidos nas paredes interna e externa do amostrador. Aoki (2013), estabeleceu a unidade como valor mínimo, o que garante que o atrito na parede interna seja sempre maior que o atrito na parede externa. A obtenção do valor de foi abordada por Morais (2014), Zapata Galvis (2015) e Ferreira (2015), a partir de análises experimentais.

Fator por ensaios SPT-T a)

Morais (2014) buscou a obtenção do atrito lateral externo desenvolvido na interface solo-amostrador pela proposta de Ranzini (1988), que consiste na medida do esforço de torção aplicado ao topo da composição de hastes. A idealização de que essa medida fosse obtida após a etapa final de penetração do amostrador a

0 10 20 30 40 50 60 70 Aoki-Velloso Décourt-Quaresma Teixeira Cabral Aoki (2013) Alonso (SPT-T) Décourt (SPT-T) Capacidade de carga (tf)

PCE

cada metro, foi de Lutenegger & Kelley (1998). O ensaio SPT seguido da medição do torque é chamado de SPT-T. Morais (2014) registrou os valores de torques máximos alcançados ( ) e torques residuais ( ), estes últimos medidos nas duas voltas completas dadas pela rotação do sistema haste-amostrador após a obtenção de . Foi utilizada a Equação 2.16 (Ranzini, 1988; Ranzini, 1994) que assume que o atrito lateral é constante ao longo da superfície em que é desenvolvido.

(2. )

Com os valores de , a autora utilizou a Equação 2.14 para a obtenção dos valores de a cada profundidade.

Fator por ensaios de extração de amostras b)

Para avaliar o atrito entre o solo e o amostrador, Zapata Galvis (2015) desenvolveu um equipamento de extração de amostras Figura 2.9.

Figura 2.9 – Equipamento extrator de amostras (Zapata Galvis, 2015). Cilindro hidráulico Suporte Bomba Amostrador Célula de carga

O equipamento é composto por um suporte metálico, onde são posicionados o amostrador e um cilindro hidráulico, responsável por transmitir à amostra de solo no interior do amostrador a carga necessária para deslocá-la.

Ao ser acionada, a bomba começa a aplicar a força, que é medida e registrada ao longo do tempo por uma célula de carga. A força de cisalhamento interna apresenta um pico, equivalente ao momento em que o movimento da amostra se inicia. A esse pico corresponde o atrito interno da Figura 2.5. A determinação do fator foi feita pela solução por método iterativo das Equações 2.14 e 2.17 (Aoki, 2013).

(2. ) O procedimento descrito foi realizado a cada metro de profundidade do ensaio. Para isso, após a cravação, o amostrador foi retirado do solo e desacoplado do conjunto de hastes.

Fator por ensaios de arrancamento do amostrador c)

Ferreira (2015) estimou valores do fator a partir dos resultados de ensaios de arrancamento do amostrador realizados após a sua cravação. O autor não dispunha de cilindro hidráulico vazado, então usou um cilindro maciço, posicionado abaixo de uma viga de reação, para aplicar uma carga estática crescente de tração, transmitida ao sistema de hastes e amostrador (Figura 2.10).

Os arrancamentos aconteceram imediatamente após cada ensaio SPT, requisito adotado pelo autor para que fosse simulada a mesma condição não drenada do ensaio dinâmico.

A curva carga deslocamento típica do ensaio apresentou uma carga de ruptura ( , da qual descontado o peso das hastes ( ) e o peso do amostrador ( ), obteve-se o valor da resistência por atrito lateral externo ( , conforme a Equação 2.18.

Figura 2.10 – Ensaio de arrancamento do amostrador, adaptado de Ferreira (2015). O valor da tensão de atrito externo ( ) foi facilmente obtido pela Equação 2.19, divindo pela área da superfície externa do amostrador ( ). Quanto à tensão de atrito interno ( ), esta pôde ser determinada rearranjando a Equação 2.20 de Aoki (2013). O valor de foi dado pela Equação 2.21, que representa o equilíblio estático das foças verticais ( , , e ) envolvidas na Figura 2.5.

(2. ) (2. ) (2. ) Com esta rotina de cálculos, o autor determinou os valores do fator .

Valores encontrados na literatura d)

A tabela 2.1 resume os resultados encontrados por Morais (2014), Zapata Galvis (2015) e Ferreira (2015).

O perfil geotécnico do local estudado por Morais foi o mesmo da Figura 2.7. A autora observou a diminuição do fator com o aumento da fração de areia ao longo da profundidade do perfil investigado e constatou o crescimento do valor de à medida que ocorre o aumento da proporção de argila no solo. Em contrapartida, Ferreira (2015) observou a diminuição dos valores de à medida que a porcentagem de argila aumentava.

Zapata Galvis (2015) encontrou, para areia argilosa, resultados próximos à unidade, embora muitos dos valores tenham ficado abaixo do mínimo estabelecido por Aoki (2013). Os resultados vão de encontro à premissa de atritos internos sempre maiores que os externos.

Tabela 2.1 – Valores do fator encontrados na literatura.

Método e autor Faixa de

valores de

Média

de Tipo de solo Profundidade (m)

Nspt médio Ensaio SPT-T Morais (2014) 4,6 a 11,3 7,3 Argila arenosa 0 a 6 3,9 3,1 a 4,8 3,9 Argila silto-arenosa 6 a 9 6,7 1,2 a 2,2 1,6 Silte argilo-arenoso 9 a 18 11,2 1,6 a 2,2 1,9 Silte argilo-arenoso saturado 18 a 20 19,6 Ensaio de extração da amostra Zapata Galvis (2015) 0,7 a 2,9 1,4 Areia argilosa sedimentar 2 a 6 2,6 0,5 a 1,2 0,8 Areia argilosa residual 6 a 10 6,1 Ensaio de arrancamento do amostrador Ferreira (2015) 10,5 a 27,8 16,8 Pedregulho arenoso 2 11,0 2,4 a 3,3 2,6 Areia silto-argilosa 5 7,0 8,8 a 13,6 10,8 Areia siltosa 10 17,0

Ferreira (2015) investigou a relação do fator com outros parâmetros e encontrou um comportamento linear crescente com a razão entre o índice e a tensão efetiva vertical na profundidade do ensaio.

2.1.2. Cone penetration test (CPT e CPTu)

O ensaio de cone tem grande aplicabilidade na estimativa de parâmetros geotécnicos, determinação da estratigrafia do solo e na previsão de capacidade de carga de fundações. Desta forma, vem ganhando cada vez mais espaço nas investigações geotécnicas, o que reforça o crescimento do seu uso a nível internacional. Segundo Robertson (2013), este ensaio tem vantagens sobre outros métodos tradicionais de prospecção, como a rapidez na perfuração e na obtenção de resultados, além de gerar dados contínuos e ter forte base teórica.

O procedimento deste ensaio consiste na cravação de uma ponteira cônica a uma velocidade constante de 20 milímetros por segundo. Existem três categorias de equipamentos empregados em sua realização: cone mecânico, cone elétrico e piezocone. Este último é o equipamento mais completo: além de contar com a instrumentação elétrica para as medidas da resistência de ponta ( ) e do atrito lateral ( ), já vista no cone elétrico; é o único modelo cujas pressões neutras ( ) também são monitoradas (Schnaid & Odebrecht, 2012). Os ensaios que dispõem desta última medida são chamados de CPTu, enquanto os que medem apenas as duas anteriores recebem o nome de CPT.

É possível fazer uma analogia entre os ensaios SPT e CPT, em virtude de serem dois ensaios de penetração, apesar de apresentarem solicitações diferentes (dinâmica e estática, nesta ordem) e das diferenças entre as geometrias dos respectivos equipamentos penetrantes no solo. A Figura 2.11 mostra o equilíbrio das forças envolvidas nos dois ensaios, verificado por Schmertmann (1979), quando estudou o ensaio SPT sob o ponto de vista estático.

Pela metodologia de Aoki (2013), são obtidas as resistências de ponta ( ) e lateral ( ) a partir dos resultados de ensaios SPT. O autor afirmou que de acordo com seu método, quando medidos os embuchamentos, o SPT pode ser um substituto do CPT. Ferreira (2015) investigou a possibilidade de equivalência entre as resistências de ponta dos ensaios SPT e CPT, tentando correlacioná-las. O autor observou uma relação direta entre as medidas e concluiu que o uso desse tipo de correlação é mais adequado que o comumente utilizado, entre a resistência de ponta do ensaio do cone e o valor de .

Figura 2.11 – Equilíbrio estático de forças durante a carvação no ensaios SPT (a) e CPT (b) (Schmertmann, 1979).