OS ENSAIOS DE CAMPO E DE LABORATÓRIO PARA A DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA NÃO DRENADA DOS SOLOS

INTODUÇÃO

Em obras de engenharia, especificamente no que diz respeito a geotecnia, o devido reconhecimento do solo, tanto em superfície como em profundidade, é de suma importância para a garantida de segurança e sucesso do empreendimento no projeto, na execução e por toda sua vida útil (COSTA, 2012).

A aplicação de um carregamento (esforço) externo na superfície, ou a própria geometria da superfície da massa de solo, colabora para o surgimento de tensões tangenciais (cisalhante), que podem chegar a valores próximos ao valor de tensão cisalhante máxima que o solo pode suportar, sem que ocorra a concreta ruptura do material. É justamente a determinação da resistência aos esforços de cisalhamento nos solos que constitui um dos pontos fundamentais de toda a mecânica dos solos. Uma verificação correta deste conceito é um fator indispensável para qualquer análise de estabilidade de obras civis.

Para se conhecer bem o solo são necessários vários estudos e ensaios, tanto de campo como de laboratório, com o objetivo de se identificar os parâmetros do solo, tais como ângulo de atrito, coesão, resistência ao cisalhamento, tensão de pré-adensamento, coeficiente de compressão, limite de liquidez, limite de plasticidade, granulometria; bem como suas características físicas, como a umidade, peso especifico, grau de saturação e índice de vazios.

Quando o local de execução da obra é um solo arenoso, é comum a predominância de ensaios drenados, uma vez que as areias apresentam elevada permeabilidade. Já em solos argilosos essa análise precisa ser definida, isto é, a condição critica a qual o solo está submetido. Para isso é preciso avaliar o tempo de carregamento e o tempo de dissipação em função da permeabilidade. O comportamento drenado da argila acontece durante a dissipação dos excessos de poro-pressão, enquanto o não drenado ocorre imediatamente após o carregamento, no momento em que nenhum excesso de poro-pressão foi dissipado (GERSCOVICH, 2014).

O comportamento não drenado da argila necessita de mais atenção uma vez que a ocorre a perda de resistência do solo devido à baixa permeabilidade, além da ocorrência de recalque de adensamento ao longo do tempo. Desta forma, trona-se necessário dispor dos parâmetros de resistência não drenada da argila execução de projetos geotécnicos. A obtenção desses paramentos, por meio de ensaios de campo, como o ensaio com piezocone e a palheta, e por ensaios de laboratórios, como o ensaio triaxial consolidado e não drenado (CU) e não consolidado e não drenado (UU), é o que será tratado neste trabalho.

OBJETIVOS

Estudo da obtenção dos parâmetros de resistência não drenada de solos por meios de ensaios de campo e de laboratório, bem como a comparação dos efetivos resultados obtidos através dos ensaios de piesocone, plalheta e triaxial (CU e UU).

ENSAIOS DE CAMPO

A execução de ensaios “in situ” são capazes reproduzir resultados mais próximos as características reais do solo, uma vez que a retirada de amostras indeformadas implica, mesmo diante de todos os cuidados tomados, em possíveis deformações da amostra. Dentre os ensaios de campo para a determinação dos paramentos de resistência dos solos mais empregados no Brasil citam-se o ensaio de piezocone (CPTU) e o ensaio de palheta ou Vane Shear Tent (MARANGON, 2009).

piezocone

Conhecido como CPTU (Piezocon Penetration Test), o ensaio de Piezocone tem sido uma importante ferramenta de prospecção geotécnica. Seus resultados podem ser utilizados para a determinação estratigráfica de perfis de solos, bem como para a determinação de propriedades dos materiais prospectados, particularmente em depósitos de argilas moles, e a previsão da capacidade de fundações.

Considerado um ensaio bastante simples, consiste na cravação de uma ponteira cônica (60° de ápice) no terreno, a uma velocidade constante de cerca 20 mm/s. geralmente a seção transversal do cone é de 10 cm², podendo atingir 5 cm² ou menos em condições especiais, ou 15 cm² ou mais para equipamentos mais robustos, com maior capacidade de carga (SCHNAID e ODEBRECHT, 2012).

A haste com ponta cônica possui sensores instalados em seu interior (Figura 1), a fim de que seja medida a resistência de ponta, o atrito lateral e a poro-pressão. Através dessas medidas é possível classificar o solo por meio do cálculo do coeficiente de atrito. Outros parâmetros geotécnicos podem ser estimados na realização deste ensaio, no caso de areias podem ser citados: a densidade relativa, a tensão horizontal “in-situ”, o ângulo de atrito efetivo, o módulo de Young, o módulo endométrico e o módulo cisalhante máximo. No que diz respeito às argilas, citam-se: os parâmetros de resistência não drenada, a relação de pré-adensamento, a sensibilidade, o coeficiente de empuxo no repouso, os parâmetros efetivos, o módulo de Yuong, o módulo endométrico, o módulo cisalhante máximo, o coeficiente de adensamento e a permeabilidade (UFBA, 2016).

A Figura 1 traz a ilustração de uma haste com ponta cônica e as indicações dos sensores.

Figura 1 – Haste cônica (UFBA, 2016)

O valor da resistência não drenada para solos argilosos neste ensaio, para cada resistência de ponta medida ao longo da profundidade é calculado através da correlação apresentada na Equação 1:

Su= (q_t- σ_v0)/〖Nk〗_t

Equação 1

Onde:

q_t é a resistência de ponta;

σ_v0 é a tensão vertical total de campo;

〖Nk〗_t é a estimativa da capacidade de carga.

A estimativa da capacidade de carga pode ser obtida por meio da aplicação da teoria do equilíbrio limite ou pelo método de trajetória de deformações, e seu valor geralmente varia entre 10 e 20.

De uma forma mais simples, pode-se relacionar a medida de resistência de ponta do cone com a resistência não drenada, medida por maios de ensaios de palheta (descrito a seguir), possibilitando a determinação direta dos fatores de cone. Essa correlação está apresentada na Figura 2.

Figura 2 – Correlação com os valores obtidos através do ensaio de palheta (Schnaid e Odebrech, 2012).

A principal vantagem do ensaio piezocone, em relação ao