Metodologia dos ensaios de compressibilidade

Foram executados ensaios de adensamento em corpos de prova coletados através de tubos Shelby 4” com o objetivo de se avaliar o histórico de tensões dos solos de fundação da área de estudos. No oedômetro convencional, apesar da liberdade de dissipação de excessos de poros-pressão nas duas faces, é evidenciado um extenso tempo na execução de ensaios. Desta forma, foi proposto neste trabalho, além de ensaios oedométricos convencionais, a realização de ensaios com índice de deformação controlada (CRS).

O Laboratório de Mecânica dos Solos da UFSC possui à disposição dos pesquisadores os equipamentos para a realização dos ensaios oedométricos convencional e com índice de deformação controlada. Contudo, foi diagnosticada a necessidade de atualização da instrumentação destes equipamentos, pois os mesmos estavam desativados ou com sistemas desatualizados. Os procedimentos metodológicos de instrumentação foram descritos no item 3.2.

145mm

Stubs

Corpo de Prova Recobrimento com ouro

a) Ensaios executados em oedométrico convencional

O ensaio oedométrico convencional do Laboratório de Mecânica dos Solos da UFSC, em analogia à metodologia desenvolvida por Terzaghi, envolve a quantificação das deformações dos solos e do tempo que estas demoram a ocorrer. O equipamento foi produzido em Evanston, nos Estados Unidos da América, pela Soiltest Engineering Test Equipament. Foi proposta uma instrumentação para realização da aquisição dos dados de ensaio, que está descrita no item 3.2.1.

Os parâmetros de compressibilidade iniciais dos solos da área de estudo foram obtidos de acordo com a NBR12007 utilizando-se as amostras SHp201, SHp202, SHp204 e SHp502. Aplicaram-se aos corpos de prova um total de até 8 diferentes estágios de carregamento vertical e 4 estágios de descarregamento, com pressões aplicadas de até 640kPa. Os corpos de prova possuíam diâmetro de 85mm, resultando em uma área de 56.98cm² e altura inicial de 26,1mm. Ou seja, o diâmetro é representativamente maior que a altura.

Calcularam-se os valores da pressão de pré-adensamento, o coeficiente de adensamento, os coeficientes das curvas de compressibilidade, o coeficiente de permeabilidade, entre outros dados. O objetivo consistiu na comparação direta destes dados com os dados obtidos no ensaio de adensamento com índice de deformação controlada (CRS).

b) Ensaios executados em oedométrico CRS

Após o término dos ensaios convencionais, iniciaram-se os ensaios de adensamento com velocidade de deformação controlada. Para tal foi utilizando uma célula oedométrica desenvolvida no Laboratório de Mecânica dos Solos da UFSC, acoplada a uma prensa com capacidade de 10 toneladas, desenvolvida em Slough, na Inglaterra, pela Wykeham Farrance Eng. Ltd. Esta prensa possui capacidade para aplicar velocidades de avanço e retrocesso da ordem de 0,00008mm/min. até 4mm/min., o que tornou possível a aplicação de diferentes índices de deformação (Figura 34).

Figura 34 – Equipamento oedométrico CRS da UFSC.

Os corpos de prova de um mesmo grupo de amostra foram ensaiados utilizando-se três índices de deformações diferentes. Este procedimento foi adotado, pois a velocidade de ensaio é uma variável na determinação dos parâmetros de compressibilidade do ensaio CRS, e se concluiu que seria necessário avaliar a influência deste parâmetro. O índice de deformação inicial de cada ensaio foi estimado baseando-se nas características dos grupos de amostras, entre elas o limite de liquidez, conforme Tabela 4. Posteriormente, foram utilizados índices de deformações diferentes, menores e maiores que o inicial.

De acordo com as recomendações de Head (1985), o qual sugeriu a aplicação de uma pressão vertical inicial de 5kPa para amostras mais resistentes e 2,5kPa para amostras mais sensíveis, foram aplicadas pressões verticais iniciais de 5kPa para acoplar o top-cap à amostra, e se desconsideram possíveis deformações. Este procedimento não comprometeu a confiabilidade dos parâmetros dos ensaios, uma vez que estas pressões foram muito inferiores às pressões de pré-adensamento das amostras.

Sabendo-se que nos ensaios de adensamento com índice de deformação controlada ocorre a saturação por contrapressão do corpo de prova, o procedimento padrão seria aplicação de pequenos acréscimos de pressões no interior da célula oedométrica, de forma que o valor da pressão de água no interior do corpo de prova excedesse os 100kPa, e o

Célula oedométrica (UFSC)

ar ocluso fosse solubilizado à água, conforme ilustra o gráfico da Figura 35.

Figura 35 – Gráfico ilustrativo da saturação no ensaio de CRS.

Porém, foi proposta a saturação dos corpos de prova dos ensaios de adensamento CRS, aplicando acréscimos de pressões na face drenada (ud) e mantendo uma diferença constante entre a face ud e a face uu da

ordem de 5kPa. Partiu-se do princípio de que esta diferença constante de pressões não afetaria os parâmetros do ensaio, pois em momento algum seria superior à pressão aplicada pelo top-cap (5kPa) na fase seguinte. O objetivo deste procedimento, ilustrado através da Figura 36, consistiu em se obter uma relação entre os acréscimos necessários para se manter a diferença de 5kPa entre face drenada e não-drenada, e a velocidade necessária para se gerar excessos de poro-pressão superiores a 3% e inferiores a 20%, conforme recomenda Head (1985).

uu face não-drenada face drenada ud t [min] u u ,u d [ k Pa] uu, ud > 100kPa

Figura 36 – Proposta de procedimento de saturação no ensaio de CRS.

A finalização destes ensaios permitiu a comparação entre os parâmetros de compressibilidade e as curvas de compressibilidade obtidas pelos dois diferentes métodos descritos, porém com princípios semelhantes.