ENSAIO PRESSIOMÉTRICO
5.1 Qualidade do ensaio
O pressiômetro, qualquer que seja o modo de inserção da sonda no terreno, é um ensaio que necessita de controle rigoroso de execução e de procedimentos cuidadosos de calibração.
5.1.1 Calibrações
O pressiômetro deve ser calibrado regularmente, antes e após a realização de cada programa de ensaios (p. ex., Clarke, 1995). Os procedimentos de calibração são realizados de forma a compensar os efeitos das perdas de pressão e volume, visando à correta medida do comportamento tensão-deformação do material ensaiado. As calibrações devem contemplar:
a] sistemas de medição: calibração periódica dos medidores de pressão e deslocamento (ou
variação volumétrica);
b] variações no sistema: expansão da tubulação que conecta o painel de controle à sonda,
existência de ar no sistema, compressibilidade do fluido pressurizado, perda de pressão no sistema;
c] resistência da sonda: rigidez própria da membrana e diminuição de espessura da membrana
causada pela expansão radial.
De acordo com a Norma Francesa P94-110/1989, a calibração tem início com a pressurização da sonda no interior de um tubo de aço de paredes espessas. A pressão é aplicada em incrementos, cada um dos quais sendo mantido durante 60 s, sendo o deslocamento monitorado com o objetivo de traçar uma curva pressão-deslocamento, chamada de curva de expansão. Uma curva desse tipo, obtida para o pressiômetro Ménard, é mostrada na Fig. 5.4, na qual é possível distinguir dois trechos de declividades diferentes. No primeiro, a sonda se expande até encostar nas paredes do tubo. A declividade do segundo trecho é o coeficiente de expansão da tubulação e do aparelho (a). Para a curva de expansão mostrada na figura, a = 0,0028 cm3/kN/m2.
Uma segunda calibração é realizada com o objetivo de corrigir as pressões em função da resistência própria da sonda. Procede-se a um ensaio de expansão ao ar com a sonda na posição vertical, fazendo coincidir a cota do centro da célula de medição com o manômetro de pressão. A curva pressão-deformação resultante (chamada de curva de calibração da membrana) é traçada e, a partir dela, pode-se obter a correção da pressão decorrente da resistência própria da membrana
para cada volume injetado (Fig. 5.5).
Os procedimentos de calibração devem ser adotados indistintamente para qualquer tipo de pressiômetro, respeitadas as características de medição de volume ou deslocamento da sonda. Nuñez et al. (1994) e Nuñez e Schnaid (1994) apresentam o detalhamento de cada um dos procedimentos de calibração exigidos para o pressiômetro tipo Ménard, técnica mais utilizada no Brasil.
É mandatório que a curva pressão-deslocamento utilizada na interpretação do ensaio corresponda à curva medida em campo corrigida simultaneamente pelas curvas de calibração do sistema e da membrana. Somente os resultados corrigidos podem produzir parâmetros representativos do comportamento do solo.
5.1.2 Ensaio em pré-furo
O ensaio pressiométrico é realizado aplicando-se pressões uniformes às paredes de um furo de sondagem, através de uma membrana flexível montada em uma sonda cilíndrica. Na Fig. 5.6
apresenta-se o resultado de uma curva pressiométrica típica, na qual são observadas as diversas fases essenciais do ensaio: (i) expansão da sonda até encostar nas paredes do furo de sondagem, (ii) deformações de cavidade em um trecho aproximadamente linear de comportamento pseudoelástico, (iii) ciclos de descarga e recarga, (iv) deformações crescentes até atingir a fase plástica, e (v) descarregamento completo da sonda. Modernamente, sugere-se monitorar a fase de descarregamento, considerada importante na determinação de propriedades do solo, uma vez que, no descarregamento, não há influência do amolgamento gerado pela inserção do equipamento no terreno (Hughes, 1982; Hughes; Robertson, 1985; Bellotti et al., 1986; Houlsby; Withers, 1988; Withers et al., 1989; Houlsby; Schnaid, 1994; Yu; Hermann; Boulanger, 2000; Schnaid, 2009).
FIG. 5.3 Pressiômetro (cortesia: Igeotest do Brasil)
Somente ensaios bem executados apresentam essas fases definidas, sendo os resultados passíveis de interpretação para a obtenção de parâmetros geotécnicos de interesse. Como o ensaio pressiométrico é particularmente atrativo para a obtenção in situ do módulo de deformabilidade
dos solos, os resultados são utilizados para determinar o módulo cisalhante na fase pseudoelástica (Gpm), nos ciclos de descarga-recarga (Gur) e na descarga (Gd). Em geral, a magnitude de Gpm é inferior a Gur e Gd, quer pelo amolgamento inicial do solo ao redor do furo de sondagem, quer pela magnitude das deformações cisalhantes impostas ao solo nos segmentos lineares.
FIG. 5.4 Calibração da sonda pressiométrica em tubo rígido
Vários pontos de interesse podem, ainda, ser identificados na Fig. 5.6, em particular a pressão inicial de cavidade (p0), que corresponde à tensão horizontal in situ (σho). É reconhecida a dificuldade de interpretação desse ponto no pressiômetro de Ménard, e sua identificação requer a adoção de critérios de natureza semiempírica (Mair; Wood, 1987; Clarke, 1995; Schnaid; Consoli; Mantaras, 1996). Ao final da fase plástica, determina-se a pressão limite de expansão (pl), utilizada na previsão dos parâmetros de resistência dos solos. O valor de pl raramente é bem identificado, independentemente do método de análise, isto é, seja através de métodos de extrapolação (Ghionna, 1981; Jézéquel, 1982; Manassero, 1989) ou do valor correspondente ao dobro do volume inicial de cavidade, conforme proposto originalmente por Ménard.
FIG. 5.6 Curva típica de um ensaio tipo Ménard
5.1.3 Ensaios autoperfurantes
A técnica autoperfurante objetiva minimizar os efeitos de perturbação gerados pela relaxação- reequilíbrio do solo existente nos ensaios tipo Ménard, devido à execução prévia do furo de sondagem. Como consequência, minimizam-se as dificuldades associadas à determinação da p0 e, portanto, da estimativa da tensão horizontal in situ (σho). Ademais, as deformações radiais são medidas diretamente no centro da sonda por meio de sensores instrumentados com strain
gauges, aumentando a resolução das medidas e, desse modo, a precisão no cálculo do valor do
módulo de deformabilidade do solo.
Um estudo dos efeitos de amolgamento do solo em ensaios autoperfurantes foi apresentado por Wroth (1982), no qual o autor discute as características necessárias à identificação de ensaios de boa qualidade. Para ilustrar aspectos relevantes de comportamento, apresenta-se na Fig. 5.7 o exemplo de um ensaio autoperfurante típico, realizado na Cidade de São Paulo (Abramento; Souza Pinto, 1998). Na figura, a pressão de cavidade é plotada em função da deformação circunferencial (εc), para os três braços instrumentados que monitoram os deslocamentos radiais no centro da sonda. No início da fase de expansão, a pressão cresce continuamente, sem deformações perceptíveis, até que iguale o valor da tensão horizontal in situ (σho). A partir desse ponto, o comportamento do solo torna-se fortemente não linear, exceto quando se realizam ciclos de descarga e carga executados para medir o módulo cisalhante (G).
FIG. 5.7 Curva típica de um ensaio pressiométrico autoperfurante (ciclos de descarga-recarga removidos para facilitar a visualização)
Fonte: Abramento e Souza Pinto (1998).