CORRELAÇÕES DO NSPT COM PARÂMETROS GEOTÉCNICOS1 INTRODUÇÃO 2 REFERENCIAL TEÓRICO 2.1 INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO A investigação do subsolo deve ser feita de modo a que seja possível definir o perfil geotécnico do subsolo, o que inclui identificar as camadas, sua espessura e tipo de solo, a posição do nível d’água e seus parâmetros mecânicos e hidráulicos. Para essa finalidade pode-se utilizar tantos ensaios de campo como ensaios de laboratório. O procedimento ideal é utilizar um método de ensaio de campo que possibilite fazer a perfilagem do subsolo e a estimativa de parâmetros mecânicos de cada camada. A partir dessa investigação, se for necessário ao projeto, identifica-se as camadas críticas, para que sejam feitos ensaios específicos, no laboratório ou no próprio campo, para determinação dos parâmetros mecânicos de interesse. No Brasil, o programa preliminar é normal mente desenvolvido com base em ensaios SPT (ver ABNT NBR 6484/2001). O programa complementar depende das condições geotécnicas e estruturais do projeto, podendo envolver tanto ensaios de campo (cone, piezocone, pressi6metro, palheta, sísmica superficial etc.) como de laboratório (adensamento, triaxiais, cisalhamento direto, entre outros). Uma revisão destas técnicas e procedimentos e apresentada por Schnaid (2000) e Souza Pinto (2001). Assim, por exemplo, os solos de comportamento especial (colapsáveis, expansivos, em adensamento) podem ter sua ocorrência prevista ainda em fase preliminar, definido os ensaios especiais necessários a caracterização de seu comportamento e sua influência nas fundações. Ocorrências localizadas, como a presença de obras de mineração subterrânea (problema pouco comum no Brasil, mas presente em zonas de mineração intensa) ou zonas castiças, podem provocar subsidência ou problemas construtivos sensíveis 2. 2 SONDAGEM DE SIMPLES RECONHECIMENO À PERCUSSÃO – SPT A sondagem a percussão é um procedimento geotécnico de campo, capaz de amostrar o subsolo. Quando associada ao ensaio de penetração dinâmica (SPT), mede a resistência do solo ao longo da profundidade perfurada. Ao se realizar uma sondagem pretende-se conhecer: • O tipo de solo atravessado através da retirada de uma amostra deformada, a cada metro perfurado. • A resistência (N) oferecida pelo solo à cravação do amostrador padrão, a cada metro perfurado. • A posição do nível ou dos níveis d'água, quando encontrados durante a perfuração. No final da década de oitenta foi apresentado pela "International Society for Soil Mechanics and Foundation Engineering", ISSMFE, um documento intitulado "International Reference Test Proceduce", Décourt et al (1988) que trata, em linhas gerais, do procedimento recomendado para execução do ensaio SPT, as iniciais em inglês de "Standard Penetration Test". No Brasil, o ensaio está normalizado pela Associação Brasileira de Normas Técnicas através da Norma Brasileira (NBR 6484). 2. Anota-se. presente . O ângulo formado entre a força normal e a resultante das forças. sendo o máximo ângulo que a força cisalhante pode ter com a normal ao plano sem que haja deslizamento. Esta força também é proporcional à força normal ao plano. também. os materiais dos furos. COESÃO A resistência ao cisalhamento dos solos é devida essencialmente ao atrito entre os grãos. Mas a atração química entre partículas. portanto. extraem. A coesão real não pode ser confundida com a coesão aparente. 48h e 72h. a cada metro de perfuração. através da análise de estudos correlatos. caindo em queda livre de uma altura nominal de 0. em outro paralelamente a este. por exemplo). Essas sondagens. Nos grãos de areia a força de contato é maior expulsando a água da superfície e permitindo o contato diretamente entre os grãos. são aplicados diretamente sem parâmetros intermediários.3 PARÂMETROS GEOTÉCNICOS DO SOLO ÂNGULO DE ATRITO A resistência por atrito entre as partículas depende do coeficiente de atrito. Essas amostras são devidamente acondicionadas e transportadas ao laboratório para as classificações geológico-geotécnicas. na previsão de recalques e capacidade de carga de fundações. Anota-se. 2. ficando a água responsável pela transmissão das forças. o número de golpes necessários para a cravação de cada uma das três partes em que se divide essa porção de 45cm (15cm cada). a profundidade em que o nível d’água (NA) foi registrado e eventualmente a sua variação com 24h. esta força não é suficiente para expulsar a água adsorvida pelas partículas. São aplicados tantos golpes quantos necessários à cravação de 45cm do amostrador. tangencial e normal. Já nas argilas o número de partículas de solo é muito maior sendo menor a força entre os contatos.1 Procedimentos de ensaio O ensaio SPT consiste na cravação de um barrilete amostrador no solo através dos impactos sucessivos de um martelo de 65kg.2. é chamado de ângulo de atrito φ. Há uma diferença entre as forças transmitidas nos contatos entre grãos de areia e de argila. que é denominada coesão real. O valor da resistência à penetração (número Nspt) consiste na soma do número de golpes necessários à cravação das duas últimas partes finais do amostrador (30cm). A partir da superfície. e pode ser definida como a força tangencial necessária para ocorrer o deslizamento de um plano. independente da força normal. além de fornecerem as resistências e profundidades das camadas do subsolo. são colhidas amostras por meio do barrilete amostrador. são indicadas as características táctil-visuais dos materiais prospectados. permitem a determinação de importantes características geotécnicas do solo atravessado. separadamente. A utilização de resultados das sondagens SPT para execução de projetos abrange dois procedimentos: os métodos indiretos (onde se utiliza os Nspt na previsão de parâmetros geotécnicos) ou métodos diretos (onde os Nspt.75m. Dessa análise. origem e gênese dos solos. tem uma parcela de resistência significativa em determinados tipos de solos. presença de microestruturas e outras observações que subsidiarão os projetos de fundações e de estabilização de cortes e aterros. fofas. Os limites de classificação variam conforme o autor. definido pela expressão: FÓRMULA Com base neste índice. também conhecido como módulo de Young. de compacidade média. na medida em que o índice é maior. índice de vazios. estas propriedades não são função só da compacidade relativa. O módulo de elasticidade (E). 1948). DENSIDADE RELATIVA O estado em que se encontra uma areia pode ser expresso pelo seu índice de vazios. sendo comum considerar só três classes. as análises não lineares-elastoplásticas são complexas. correspondentes aos limites de 1/3 e 2/3 (Terzaghi e Peck. esta classificação de compacidade é conflitante com o significado destes mesmos termos (fofa e compacta) quando empregados pelos engenheiros de fundações. deformabilidade dos solos é definida pelos parâmetros básicos: o módulo de elasticidade (E) e o coeficiente de Poisson (ν). a compacidade é um fator importante. A figura X ilustra esta situação e sua fórmula é definida por: FÓRMULA DO MÓDULO DE ELASTICDADE PESO ESPECÍFICO . Este dado. É sabido que o solo não tem comportamento elástico linear. MÓDULO DE ELASTICIDADE OU MÓDULO DE YOUNG No âmbito da teoria da Elasticidade Linear. pouca informação fornece sobre o comportamento da areia. útil quando se comparam situações de uma mesma areia. e compacta a de baixa deformabilidade e grande resistência. Isso significa que os valores de E e ν não são constantes e que parte das deformações é irreversível (plástica).principalmente em solos argilosos úmidos não saturados. Terzaghi sugeriu o índice de Compacidade Relativa ou Densidade Relativa. isoladamente. Para estes. Ora. TABELA DE CLASSIFICAÇÃO TERZAGHI Em que pese o valor de se relacionar o estado natural com os seus valores extremos. Essa resistência desaparece à medida em que o solo vai sendo saturado. Pode-se simplificar o problema aproximando-se para trechos lineares na faixa de tensões em estudo desde que as deformações sejam pequenas e que o carregamento seja monotônico. entretanto. compactas e muito compactas. Entretanto. areia fofa é aquela que apresenta grande deformabilidade e pequena resistência. histórico de tensões e maneira de aplicação da tensão (LAMBE e WHITMAN. Para tal. determinada pela pressão capilar da água. 1969). estabelece a relação entre a tensão normal e a deformação proveniente dessa tensão em sua direção. mas também da distribuição granulométrica e do formato dos grãos. É necessário analisar o índice de vazios natural com os índices de vazios máximo e mínimo em que a areia pode se encontrar. Entretanto. As deformações causadas no solo dependem de sua composição. as areias são classificadas em muito fofas. se isto pudesse ocorrer sem que houvesse variação de volume. mais o peso do solo. água e ar. γn = peso específico natural. Deve-se reconhecer. Para sua determinação. A NBR 6122/2010 estipula que. Com o peso e o volume. que se acomodam formando uma estrutura. w = umidade do solo. que o solo é constituído de três fases: partículas sólidas. molda-se um cilindro do solo cujas dimensões conhecidas permitem calcular o volume.Segundo Pinto (2006). a umidade é calculada. inclusive por conta da variabilidade natural no maciço de solo. O volume restante costuma ser chamado de vazios. obtendo-se o volume por meio do peso imerso n’água. Ao considerar todos os elementos isolados de fundação direta de uma obra. secar em estufa a105°C até constância de peso e pesar novamente. O peso específico também pode ser determinado a partir de corpos irregulares. Expresso pelo símbolo γd. deve-se pesar o solo no seu estado natural. completando-se com água. TENSÃO ADMISSÍVEL Quando calculado a capacidade de carga (tensão de ruptura) de um elemento isolado de fundação direta. embora esteja ocupado por água ou ar. Não é determinado diretamente em laboratório. determina-se o peso total. Para tal. Deste peso calcula-se o volume de água que foi substituído pelo solo e que é o volume do solo. O peso total dividido pelo volume é o peso específico natural. tem-se o peso específico. mas calculado a partir do peso específico natural e da umidade. “dependendo das características geológicas e das dimensões do terreno. a capacidade de carga não será constante. O peso do picnômetro completado só com água. É expresso pelo símbolo γs. só parte do volume total é ocupado pelas partículas sólidas. pode ser necessário dividi-lo em regiões representativas que . o corpo deve ser previamente envolto por parafina. portanto. Tem-se diferentes valores de capacidade de carga e pode-se adotar o valor médio (tensão rup médio) como o valor representativo para a fundação. Define-se peso específico dos sólidos (ou dos grãos) como a relação entre o peso das partículas sólidas e o seu volume. A determinação da umidade. conforme a equação: γd = γn / (1+w) Onde: γd = peso específico aparente seco. É determinado em laboratório para cada solo num picnômetro e. Corresponde ao peso específico que o solo teria se viesse a ficar seco. Já o peso específico aparente seco é definido como a relação entre o peso dos sólidos e o volume total. menos o peso do picnômetro com solo e água. este corresponderá ao valor que provoca a ruptura do maciço de solo no qual está embutida a sapata ou tubulão. É expresso pelo símbolo γn. é o peso da água que foi substituída pelo solo. Pinto (2006) define peso específico natural como a relação entre o peso total do solo e seu volume total. num solo. Tendo-se o peso das duas fases. CORRELAÇÕES DO Nspt O SPT é utilizado com frequência na prática brasileira de engenharia para a obtenção de parâmetros constitutivos a serem adotados em projetos geotécnicos. vibrações etc. As proposições de Gibbs e Holtz (1957) e Skempton (1986) são usadas na estimativa de Dr.1. aplicada ao terreno pela fundação superficial ou pela base do tubulão. aos estados-limites últimos (ruptura) e de serviço (recalques. e no caso das proposições estabelecidas por De Mello (1971) e Bolton (1986). elas não são aplicadas diretamente ao valor de NSPT.28σ’υ0 + 27))½ Onde: σ’υ0 = tensão vertical efetiva do solo (KN/m²). é prática comum estabelecer correlações entre o NSPT e a densidade relativa (Dr) ou ângulo de atrito interno do solo (ɸ’). É sempre desejável comparar os valores de parâmetros estimados empiricamente por meio das medidas de Nspt com aqueles obtidos por meio de outros ensaios (de campo ou laboratório). Nesse caso. Obtida a tensão média de ruptura.) ”. No item 7. . em vez de um valor médio de capacidade de carga para a obra toda. para cada elemento de fundação isolado e para o conjunto”. A seguir serão apresentadas algumas correlações usuais na pratica da Engenharia a partir do Nspt com parâmetros geotécnicos.apresentem pequena variabilidade nas suas características geotécnicas”. bem como verificar sua compatibilidade na faixa de ocorrência em condições de subsolo similares. Para a densidade relativa: Dr = (NSPT/(0. Relação entre Nspt e Densidade Relativa Sabendo-se que o NSPT fornece uma medida de resistência. Esse é o conceito fundamental de tensão admissível ( ): FÓRMULA TENSÃO ADMISSÍVEL A NBR 6122/2010 define tensão admissível como sendo a “tensão adotada em projeto que. tem-se um valor médio para cada região representativa. atende com coeficientes de segurança predeterminados. se o projeto for feito considerando coeficiente de segurança global” e que esta tensão “deve obedecer simultaneamente aos estados-limites últimos (ELU) e de serviço (ELS).23σ’υ0 + 16))½ Dr = (NSPT/(0. ratifica que “a grandeza fundamental para o projeto de fundações diretas é a determinação da tensão admissível. mas usadas para converter as estimativas de Dr em ɸ’. precisa-se estabelecer que fração desse valor poderá atuar no solo com a segurança mínima à ruptura. (1978 apud SCHNAID. 2000). Dr = densidade relativa do solo.49 – Dr) tan φ’ = 0. Para converter Dr em φ’: (1.1 Relação entre Ângulo de Atrito Φ e Nspt As expressões usualmente adotadas na estimativa do ângulo de atrito interno foram propostas por Teixeira (1996) e Hatanaka e Uchida (1996): O valor de φ’ pode ainda ser estimado graficamente através da proposição de Peck et al. 2000) e Mitchell et al.3.NSTP = valor médio do SPT. . (1974 apud SCHNAID. como mostram as figuras X e X respectivamente.712 φ’ = 33 + {3 [Dr (10 – ln p’) – 1]} 2. Gráfico Nspt x Φ para diversas tensões verticais efetivas. O ângulo de atrito interno φ’ pode ser correlacionado com o Nspt de acordo com Décourt (1991 apud HACHICH et al. Mitchell e outros (1978) citado em Schnaid (2000).. Uma expressão simples baseada no SPT médio de uma camada foi apresentada por Kishida (citado em Poulos e Davis. 1980): (Nspt médio x 20) 0. 1998) pelo quadro X.50 + 15 (Schnaid e Milititsky. 2000). citado em Schnaid. 1995. . Relação entre Módulo de Elasticidade e Nspt .Nspt (kPa) Alonso (2010) apresenta correlações entre o valor de NSPT. Teixeira e Godoy (1996) sugerem a seguinte correlação com o índice de resistência a penetração Nspt: C = 10. Segundo Alonso (2010). as correlações podem ser utilizadas como primeira aproximação quando não se dispõem de ensaios de laboratório para obtenção dos valores de c. a partir dos estados de consistência e a coesão dos solos coesivos. conforme tabela.Relação entre Coesão e Nspt Para a estimativa do valor da coesão não drenada. quando não dispomos de resultados de laboratório. 1972).Nspt Onde: j e w são variáveis para cada tipo de solo de acordo com o quadro X. O quadro X apresenta essas correlações válidas para sapatas quadradas rígidas com recalques da ordem de 1% do seu lado. correção típica para o SPT brasileiro com 72% de eficiência. 1998) fazendo-se distinção entre três tipos de solo e reconhecendo-se a elevada não linearidade da variação de E com o nível de tensão e/ou deformação. Relação entre Peso Específico e Nspt Se não houver ensaios de laboratório..O módulo de Young ou módulo de elasticidade é um parâmetro mecânico que proporciona uma medida de rigidez do solo e pode ser correlacionado com o NSPT conforme Décourt (1995 apud HACHICH et al. Onde N 72. pode ser obtido a partir da equação: N72 = 10 + (NSPT – 10)/2 O módulo de elasticidade pode ainda ser obtido através do ensaio SPT. de acordo com a NBR 6484/2001 da ABNT. por sua vez. são dados em função do índice de resistência à penetração (Nspt). .w. pode-se adotar peso específico do solo a partir dos valores aproximados das tabelas X e X (GODOY. pela relação da equação: E = j. Os estados de consistência de solos finos e de compacidade de solos grossos. Nspt é o número de golpes necessários para penetração de 30 cm do amostrador. em função da consistência da argila e da compacidade da areia. respectivamente. da geometria do problema e da sensibilidade da estrutura a recalques. Os dados representam valores mínimos de tensão admissível e estão sujeitos a dispersões significativas.Nspt onde k depende do tipo de solo. dado o caráter generalista e empírico adotado na estimativa de k. As tensões admissíveis para solos coesivos são apresentadas na tabela X. Essa prática deve ser vista com restrições. apresentamse valores da magnitude das tensões admissíveis (σadm) do solo em função de Nspt para substratos granulares. Na tabela X. No entanto. entre outros fatores. . é preocupação dos autores fornecer um indicativo da magnitude das tensões admissíveis na forma de valores de referência para o nível de anteprojeto. cuja equação é representada por: σadm = K.Relação entre Tensão Admissível e Nspt Uma abordagem utilizada na rotina de projetos de fundações envolve a estimativa das tensões admissíveis do terreno.
Report "Correlação Do Nspt Com Parâmetros Geotécnicos"