O teste de penetração de um cone elétrico e uma piezocone

RESUMO

O ensaio de penetração do cone elétrico e do piezocone pertence a um grupo de ensaios de campo, cuja utilização vem sendo cada vez mais utilizada no Brasil. O avanço na área eletrônica e na informática ajudou muito na utilização de equipamentos mais apropriados, menores, mais robustos e mais econômicos, possibilitando a invenção de diversos sensores para ser utilizado nesta ferramenta de investigação. Com mais vantagens, o CPTU se mostra eficiente se comparado ao SPT, porém se mostra complexo exigindo treinamento por parte de quem for operar o sistema.

Palavras-chave: Ensaio Piezocone, Vantagens do Ensaio CPTU, Procedimentos de Ensaio de Cone

INTRODUÇÃO

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 medições de propriedades de comportamento.

A realização de ensaios em laboratório para obtenção de parâmetros de projeto apresenta como principal vantagem o controle das condições do ensaio, permitindo a realização de uma série de simulações.

Os ensaios CPT e CPTU caracterizam-se 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 de capacidade de carga de fundação.

No Brasil, o ensaio de cone vem sendo empregado desde o final da década de 1950. A experiência brasileira limitava-se a um número relativamente restrito de casos. Hoje o ensaio é executado comercialmente por diversas empresas estabelecidas no Brasil e na América do Sul.

O ensaio de penetração de cone pertence a um grupo de ensaios de campo, cuja utilização vem sendo cada vez mais difundida (Schmertmann, 1978; De Ruiter, 1981; Meigh, 1987; Robertson & Campanella, 1988). As primeiras versões do ensaio de penetração de cone foram desenvolvidas pelas Ferrovias Estatais da Suécia, em 1917. Na forma como é conhecido hoje, este ensaio foi introduzido em 1934, na Holanda. Esta é a razão pela qual o ensaio é também denominado ensaio de cone holandês (Meigh, 1987). O piezocone é uma ferramenta consagrada para a descrição contínua do perfil geotécnico, incluindo a definição do nível d’água e a estimativa de parâmetros mecânicos dos solos.

Chrismer & Li (1997) adaptaram um piezocone para a aplicação em infra estrutura ferroviária, permitindo atravessar a camada de lastro e caracterizar as camadas que ocorrem sob a via permanente.

O uso dessas ferramentas permite, com rapidez e confiabilidade, a caracterização e classificação das camadas dos solos que compõem as bases de rodovias ferrovias e aeroportos, com a vantagem de não necessitar da obtenção direta de amostras.

OBJETIVOS

• Apresentar o ensaio de cone CPT e CPTu;

• Apresentar as vantagens em relação a outros ensaios;

• Mostrar quais dados se obtem com este ensaio

METODOLOGIA

O principio de ensaio de cone é bastante simples consistindo da cravação, no terreno de uma ponteira cônica a uma velocidade constante de 2cm/s. Os procedimentos de ensaio são padronizados, os equipamentos, porém podem ser classificados em três categorias: cone mecânico, caracterizado pela medida na superfície, via transferência mecânica das hastes, dos esforços necessários para cravar a ponta cônica “qc” (resistência da ponta) e do atrito lateral “fs” (atrito lateral); cone elétrico, adaptação de células de carga instrumentadas eletricamente permite a medida de “qc” e “fs” diretamente na ponteira; e piezocone, que além das medidas elétricas de “qc” (resistência da ponta) e “fs” (atrito lateral), permite a contínua monitoração das pressões neutras “u” (poro pressão), geradas durante o processo de cravação.

Figura 1 - Corte esquemático tipico de um piezocone (Lunne et al., 1986).

Equipamentos de Cravação

Consiste de uma estrutura de reação sobre a qual é montado um sistema de aplicação de cargas. Normalmente utilizam sistemas hidráulicos, sendo o pistão acionado por uma bomba hidráulica acoplada a um motor a combustão ou elétrico.

Essas estruturas podem ser utilizadas tanto em terra como em água.

Sistema em Terra

O conjunto pode ser montado sobre sistemas como: caminhões, tratores sobre rodas ou sobre esteiras. A capacidade desses sistemas normalmente varia entre 5 e 20 toneladas, existem sistema especiais cuja carga de reação é de 40 tonelada. A reação dos esforços de cravação é obtida pelo próprio peso do equipamento e/ou pela fixação ao solo de hélices de ancoragem, de forma automática ou manual. A escolha do sistema mais adequado depende principalmente das condições de acessibilidade e das características do solo a ser prospectado.

Figura 2 – Equipamento terrestre de cravação

Sistema em Água

Existem inúmeras configurações de sistema de cravação para execução de sondagens sob lâmina d’água. Esses sistemas diferem entre si especialmente em função da profundidade em que se encontra o leito marinho, podendo-se utilizar plataformas autoelevatórias, embarcações dedicadas ou sistemas submergíveis. No Brasil usa-se com menos frequência os sistemas mecanizados, pois utiliza-se os sistemas submergíveis operado com o auxilio de mergulhadores em condições executáveis de ate 30 m de lâmina d’água.

Figura 3 – Plataforma para cravação em água Figura 4 – Piezocone Submarino

Tipos de ponteira

Existem vários tipos de ponteiras apesar de serem aparentemente idênticas, possuem varias configurações quanto a sua dimensão (área de ponta), configuração interna ( tipo de células de carga), e externa (posição do elemento poroso), sistema de alimentação e transmissão