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Ensaios com o Dilatômetro de Marchetti (DMT)
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ÍNDICE
Página 1) Histórico ..................................................... ................................................................................. ..................................................... ......................... 03 2) Aplicações ....................................................................................................... 04 3) Equipamento Equipamento ....................................................... ................................................................................... ............................................. ................. 06 4) Leituras das pressões pressões do início início e do final da dilatação da membrana ...........
12
5) Resultados diretos ............................................................................... ............................................................................................. .............. 13 6) Avaliações dos parâmetros geotécnicos ...................................................... ........................................................... ..... 21 7) Bibliografia ..................................................... ................................................................................... .....................................................30 .......................30 8) Apresentações de resultados.............................................. resultados.......................................................................... ................................32 ....32
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1. HISTÓRICO O dilatômetro de Marchetti (DMT) é um equipamento desenvolvido com a finalidade de obter parâmetros geotécnicos de solos, em investigações de campo. Esse equipamento foi idealizado e desenvolvido em 1975 pelo engenheiro Silvano Marchetti, professor da Universidade L’Aquila, em Roma, na Itália. Foi patenteado em 1977, na Itália, e introduzido nos Estados Unidos pela empresa Schmertmann & Crapps Inc., Inc., onde ganhou destaque e reconhecimento internacional, estando, atualmente, em uso, em 40 países, conforme indicações no mapa – mundi abaixo.
A normalização dos procedimentos está estabelecida nos Estados Unidos pela ASTM “Standard Test Method for Performing the Flat Plate Dilatometer Test” D6635-01 e na Europa no Eurocode 7 - Geotechinical Design - Part 3 - “Design assisted by field testing” - Section 9 - “Flat Dilatometer Dil atometer Test (DMT)”. No Brasil, a Damasco Penna Engenheiros Associados S/C Ltda opera esse equipamento desde 1997, com muito sucesso na obtenção de parâmetros para análise de difíceis problemas geotécnicos.
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2. APLICAÇÕES O ensaio DMT representa um processo simples, rápido e muito econômico, de complementação e aprimoramento das investigações geotécnicas de campo. Em princípio, deve ser usado em locais onde já estejam disponíveis sondagens convencionais à percussão, padrão SPT (conforme Norma Brasileira da ABNT - NBR-6484). Seus resultados compreendem determinações diretas de índices específicos desse ensaio e permitem avaliações de parâmetros da Mecânica dos Solos, obtidos com base em correlações. Um grande predicado desse ensaio é sua absoluta padronização internacional , o que o torna absolutamente igual, em qualquer um dos 40 países que o utilizam, permitindo assim, um compartilhamento internacional, direto, da experiência obtida, o que não ocorre com o ensaio SPT, que enfrenta a dificuldade de padronização internacional, fruto das diferentes energias aplicadas. Para maior conhecimento do estado da arte internacional, recomendamos uma visita ao site do Profº Silvano Marchetti: www.marchetti-dmt.it. As principais aplicações desse ensaio, estão relacionadas ao seguintes problemas geotécnicos: •
previsão de recalque de fundação de edifício, aterro, tanque, piso etc;
•
avaliação do módulo de deformabilidade edométrica (de adensamento) dos solos;
•
avaliação da resistência de argilas saturadas, solicitadas em condições não drenadas (rápidas);
•
identificação estratigráfica do subsolo;
•
controle tecnológico da compactação de aterros;
•
detecção de superfícies de escorregamento em taludes instáveis;
•
avaliação das curvas “p x y” para análise de estaca sujeita a esforço transversal;
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•
identificação da potencialidade de liquefação de massas arenosas;
•
análise da capacidade de carga de fundação;
•
avaliação do coeficiente de adensamento (Cv) e de permeabilidade (K) de solos argilosos;
•
avaliação do ângulo de atrito da resistência drenada (lenta), de massas arenosas;
•
avaliação do histórico de tensões e do coeficiente de empuxo em repouso, de solos argilosos;
•
obtenção de parâmetro de reação do subleito, para o apoio de pisos industriais;
•
obtenção do coeficiente de recalque horizontal do terreno, para o projeto de parede diafragma atirantada;
•
obtenção de parâmetro para análises por elementos finitos e pelo programa PlaxisR.
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3. EQUIPAMENTO 3.1. Generalidades O princípio de funcionamento do “DMT” (Dilatômetro de Marchetti) consiste em aplicar pressões ao solo, através de uma membrana metálica de 6,0 cm de diâmetro, instalada na face lateral de uma lâmina muito delgada, produzida em aço inoxidável, de altíssima resistência. O ensaio compreende a aplicação de uma pressão na membrana, exercida pela introdução de gás nitrogênio extra seco, inserido nas costas dessa membrana, de maneira tal, que essa venha se expandir, contra o terreno, atingindo um valor máximo de deslocamento de 1,10 mm em seu centro, medindo-se, então, as pressões do início e do final dessa expansão, por meio de um par de manômetros, de alta precisão, disponíveis na central de leituras do equipamento, que é instalada na superfície do terreno. O gás nitrogênio, extra-seco, fica disponível na superfície, em cilindro blindado, de alta pressão, com limite superior de até 80 Kgf/cm2 (equivalente a cerca de 800 metros de coluna d’água), assegurado pelo uso de uma válvula reguladora de pressão. Uma fiação elétrica liga a membrana, instalada na lâmina do “DMT”, à unidade de controle, situada na superfície do terreno, permitindo a monitoração da expansão da membrana contra o solo. Aplicar uma pressão e medir a correspondente deformação ocorrida no solo, equivale a obter informações relativas ao comportamento “tensão X deformação” do solo, aspecto que está associado aos parâmetros fundamentais de resistência, deformabilidade, granulação e histórico de tensões geostáticas. Essas observações, do comportamento do solo, relativas às pressões “inicial” (pseudo repouso do terreno, no momento do início da expansão da membrana) e “final” (expansão completa da membrana, contra o terreno), permitem as determinações dos índices dilatométricos, e também as avaliações de numerosos parâmetros geotécnicos.
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3.2. Montagem esquemática
a membrana não é um dispositivo de medição, é apenas um interruptor, do tipo “ligadesliga”, então, a precisão dos resultados, é governada pela precisão dos manômetros, da unidade de controle, os quais ficam protegidos, na superfície e não entram em contato com o solo; • a membrana é apenas um separador passivo, entre o solo e o gás; • a lâmina, funciona simplesmente, como um interruptor, da campainha de sinal, dando informação ao operador, sobre a posição da membrana. •
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DETALHE DO EQUIPAMENTO (Unidade de controle e lâmina)
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3.3. Detalhes da lâmina
a lâmina, é produzida em aço inox, ou em liga especial, ainda mais resistente, podendo penetrar em terreno de alta compacidade, ou alta consistência; • em princípio, a lâmina do ensaio “DMT” pode avançar até as profundidades que são atingidas em sondagens à percussão; • a membrana, também é produzida em aço inox, extremamente fino, e fica presa à lâmina, por parafusos, aplicados sobre um anel vedante de borracha.Todos os equipamentos e peças de reposição são produzidos na Itália e distribuídos nos 40 países em que essa técnica é utilizada. •
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3.4. Detalhes da membrana
•
a campainha, da unidade de controle, na superfície, toca quando: a expansão da membrana < 0,05mm a expansão da membrana ≥ 1,10mm
• a campainha da unidade de controle, não toca, quando:
0,05 mm ≤ expansão < 1,10mm.
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DETALHES DA LÂMINA E DA FIXAÇÃO DA MEMBRANA
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4. LEITURAS DAS PRESSÕES DO INÍCIO E DO FINAL DA DILATAÇÃO DA MEMBRANA A rotina do ensaio, compreende avançar a lâmina no terreno, estaticamente, com o auxílio de um equipamento hidráulico, de penetração, que introduz um conjunto de hastes de aço, conduzindo, em sua extremidade, a lâmina do “DMT”, ligada à unidade de controle de superfície, por uma fiação elétrica disposta no interior de uma mangueira de gás nitrogênio extra seco. O avanço no terreno é feito em estágios, com intervalos de 20 cm, com o estacionamento da lâmina, na profundidade do ensaio, e com as realizações de duas leituras “A” e “B”, relativas, respectivamente, ao início da expansão da membrana contra o terreno (0,05 mm) e ao final de sua expansão (1,10 mm). Essas leituras, são corrigidas pelos valores “∆A” e “ ∆B”, relativos à resistência oferecida pela própria membrana, quando ao ar livre, respectivamente para o início (0,05 mm) e o final (1,10 mm) da expansão. Além dessas correções, alguma eventual correção do “zero da escala” (Zm) dos manômetros, é também considerada, permitindo as obtenções das pressões líquidas, “P1” e “P2”, indicadas adiante. Pressão “P1” • É a pressão líquida, necessária para expandir, contra o terreno, a membrana de 6,0 cm de diâmetro, no valor de 1,10 mm.
P1 = B − Zm − ∆B Pressão “P0” • É a pressão líquida, de reação do solo, contra a membrana, imediatamente antes de esta iniciar sua expansão, contra o terreno (ou seja, expansão nula = 0,00 mm).
P0 = 1,05 (A − Zm + ∆A) − 0,05 (B − Zm − ∆B)
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5. RESULTADOS DIRETOS 5.1. Generalidades O ensaio “DMT” permite a obtenção direta de 3 (três) índices classificados na descrição apresentada pelo Prof. Silvano Marchetti, como “intermediários”, uma vez que representam as bases, para as correlações que permitem as estimativas dos demais parâmetros, de interesse da engenharia geotécnica. Esses índices representam a grande potencialidade do ensaio e pode-se dizer, foram concebidos, pelo Prof. Silvano Marchetti, como fruto de muita observação, muita análise e cuidadosa interpretação dos resultados. A importância desses índices, é tão grande, que a rigor, e a nosso ver, deveriam ser classificados como “fundamentais”, pois fornecem todo o balizamento para interpretação dos resultados dos ensaios. No quadro adiante, estão apresentados, esses três índices. ÍNDICE Índice do material Módulo dilatométrico Índice de tensão horizontal
QUADRO RESUMO DOS RESULTADOS DIRETOS SÍMBOLO EXPRESSÃO DE CÁLCULO APLICAÇÃO DIRETA Identificação do Id P1 − P0 comportamento Id = PO − µ 0 granulométrico do solo (argilas, siltes e areias) Quantificação da Ed E d = 34,7 ⋅ (P1 − P0 ) Kgf/cm 2 compressibilidade do solo Avaliação do histórico Kd P − µ0 Kd = 0 de tensões, já aplicadas σ' v0 ao solo
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5.2. Índice do material (I d)
Id =
P1 − P0 PO − µ 0
Esse parâmetro intermediário “Id”, representa uma forma de identificar o comportamento do solo, baseada na amplitude da faixa de diferença entre as pressões “Po” e “P1”, em relação à condição de confinamento horizontal efetivo (P0 - µ0), ao qual o solo está submetido, “in-situ”. Nos solos argilosos, observa-se, na prática, que a pressão “P1” é apenas um pouco maior do que a pressão “P 0”, enquanto nos solos arenosos, essa diferença observada é bem maior. PROPORÇÕES ENTRE AS PRESSÕES DE INÍCIO DA EXPANSÃO DA MEMBRANA (P0) E DO FINAL DA EXPANSÃO (P1), EM SOLOS FINOS E EM SOLOS GRANULARES SOLOS FINOS SOLOS GROSSOS (argilas, argilas siltosas e siltes argilosos) (areias, areias siltosas e siltes arenosos) " 1 P " e ) " 2 0 m P / c " f s g e K õ ( s s e r P
P1 P0
Profundidade (m)
Os resultados serão “baixos” valores de “ID”
P1
" 1 P " e ) " 2 0 m P / c " f s g e K õ ( s s e r P
P0
Profundidade (m)
Os resultados serão “altos” valores de “ID”
Dessa forma, a proporção da diferença “P0 - P1”, em relação à pressão horizontal efetiva (σ’ho = Po - µo ), permite identificar o tipo de comportamento do terreno. Conforme se observa na tabela adiante, a amplitude desses valores, é muito grande, variando desde 0,1 até 10, o que permite classificar o comportamento granulométrico do solo ensaiado, a partir desse índice “Id”.
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VALORES DO ÍNDICE DO MATERIAL “Id” 0,1 0,35 0,60 0,90 1,20 1,80 3,30 10 Argilas Argilas Argilas Siltes Siltes Siltes Areias Areias sensíveis puras siltosas argilosos puros arenosos siltosas puras e turfas ARGILAS SILTES AREIAS TIPO DE SOLO COM BASE NA OBSERVAÇÃO DO COMPORTAMENTO O determinante dessas diferenças, entre as pressões (P1 - P0), necessárias para deformar o solo em 1,10 mm, na frente da lâmina, em proporção da tensão horizontal efetiva (σ’h0 = P0 - µ0 ), está ligado ao índice de vazios do solo e por conseqüência à sua compressibilidade, permitindo, dessa maneira, distinguir a granulação do solo, a partir da observação de seu comportamento. Daí a denominação “comportamento granulométrico”. É de se destacar ainda, na concepção desse índice, seu caráter de normalização adimensional, uma vez que a diferença de pressão (Ρ 1−Ρ 0) está apresentada como proporção da tensão horizontal efetiva (σh0 = Ρ 0−µ0). Esse tipo de resultado difere substancialmente do tradicional “número de golpes” (SPT), que é absoluto e não costuma ser interpretado, ou pelo menos não é apresentado, como uma proporção do estado de tensões “in - situ”.
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5.3 Módulo dilatométrico (Ed) Esse índice “Ed”, é obtido diretamente das leituras “P 0” e “P 1”, por uma aplicação da teoria da elasticidade, permitindo a determinação das características de compressibilidade do solo. De acordo com a teoria da elasticidade, no carregamento de uma área circular flexível, situada na superfície de um semi-espaço de módulo de elasticidade “E” e coeficiente de Poisson “µ”, confinada por uma parede rígida (lâmina), o deslocamento do centro dessa área circular será: 1− µ2 2 ⋅ • ρ = D ⋅ σ ⋅ π E (P1 • onde “D” é o diâmetro da membrana e “σ” é a diferença de pressão aplicada - P0) • Para ρ = 1,10 mm; D = 6,0 cm; σ = P1 – P0 (Kgf/cm2) e definindo como módulo dilatométrico “Ed” a proporção
E d
=
E
1 − µ 2
0,11 = 6,0 ⋅ (P1 − P0 ) ⋅
1 Ed
, resulta:
⋅ 0,64
E d = 34,7(P1 − P0 ) O parâmetro “Ed” representa uma “proporção elástica”, ou seja, exprime a relação entre o módulo de elasticidade do solo (E) e o coeficiente de Poisson do solo (µ). E d
=
E
1 − µ 2 Dessa forma, esse valor está diretamente ligado à compressibilidade do solo. Quanto maior o valor “Ed”, menos compressível é o solo.
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A definição desse índice “Ed” é direta, ou seja, é obtida em função das duas pressões “P0” e “P1” lidas no ensaio. Como o determinante desse índice é a diferença entre “P0” e “P1” (acréscimo de pressão necessário para deslocar o centro da membrana em 1,10 mm, após ter sido atingida a pressão horizontal de repouso “P0”), não há necessidade de normalizar esse valor ao estado de tensões. Esse índice “Ed”, ligado à compressibilidade do solo, permite, em associação com o índice “Id”, avaliações da consistência dos solos finos ou da compacidade dos solos grossos. Na figura adiante está apresentado um ábaco, originalmente desenvolvido por Marchetti e Crapps, no qual, a partir dos valores “Id” pode-se classificar o solo, em termos de comportamento granulométrico, e com base em “Ed”, pode-se avaliar a consistência ou a compacidade. Dessas avaliações, resulta, também , uma estimativa do peso específico do solo, que permite compor, ao longo de todo o perfil do terreno, investigado por essa técnica, uma avaliação das tensões geostáticas totais. A partir da observação da posição do lençol freático na ocasião, avaliada na sondagem à percussão, que deve ser sempre executada ao lado (a uma distância da ordem de 2,0 m), é possível transformar essas tensões geostáticas totais, em tensões geostáticas efetivas. Essa condição, de ter sempre uma avaliação do estado de tensões geostáticas efetivas iniciais, é fundamental em qualquer análise da Mecânica dos Solos.
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5.4 Índice de tensão horizontal (Kd) Esse índice “Kd” é obtido diretamente, a partir da leitura do início da expansão da membrana contra o terreno (P 0) e do conhecimento da coluna hidrostática em campo (µ0), apoiado na observação do N.A., após a retirada da composição de hastes ou melhor ainda, obtido de uma sondagem à percussão executada nas proximidades. l
σ VO = tensão vertical efetiva µ0 = tensão neutra anterior à inserção da lâmina
Kd =
Po − µ 0 σ' VO
Esse índice, relaciona a tensão total horizontal “in-situ” (Po) (transformada em tensão efetiva horizontal “in-situ” (σ’hO), pela subtração da pressão neutra “µo”), com a tensão vertical efetiva do peso da terra (σ’vo). Essa relação, é a própria definição do coeficiente de empuxo em repouso “K0 “(σ’hO / σ’VO), mas seu significado, deve ser entendido, apenas, como índice (ver item 6.3 adiante) e não como medida direta do coeficiente de empuxo em repouso “K0”, uma vez que a introdução da lâmina, no terreno, altera a condição do “verdadeiro repouso” do solo. Esse parâmetro, está associado, também, ao histórico de tensões já aplicadas ao solo e essa é, sua maior aplicação. As observações do Prof. Silvano Marchetti, indicaram que em solos normalmente adensados, o valor de “Kd” é constante com a profundidade e se situa, muito freqüentemente, entre os valores 1,8 e 2,3. Em solos sobreadensados, o valor “Kd” é superior a 2,3 e, como ocorre com a razão de sobreadensamento “RSA” (ou “overconsolidation ratio - OCR”), esse valor diminui com o crescer da profundidade, com a qual diminue o valor de “RSA”.
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Parâmetro “Kd” na faixa de solos normalmente adensados (entre 1,8 e 2,3) Índice de tensão horizontal "Kd" 0
2
4
6
8
10
12
0 2
Solos normalmente adensados
) 4 m ( e 6 d a d i 8 d n u 10 f o r P 12
14 16
1,8
2,3
Esse “adensamento” dos solos, evidenciado no parâmetro “Kd” é interessante, também, como ferramenta de controle tecnológico da compactação de aterros, com o estabelecimento de um valor mínimo de aceitação, para o parâmetro “Kd” , pode-se aceitar ou rejeitar a compactação de um aterro. Esse terceiro e último índice, completa o grupo de resultados diretos do ensaio “DMT”. Definido como proporção da pressão vertical efetiva, esse índice é normalizado em relação a esse valor, como convém para um valor a ser medido em diversas profundidades.
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6. AVALIAÇÕES DE PARÂMETROS GEOTÉCNICOS 6.1. Generalidades Nesses anos de utilização dos ensaios “DMT” (desde 1975), na prática da engenharia geotécnica e nas pesquisas acadêmicas, muitas correlações foram desenvolvidas, a partir dos resultados básicos dos ensaios (pressões “P1” e “P0”) e a partir dos índices característicos desse ensaio (Id, Ed e Kd). Essas correlações, permitem a aplicação dos resultados dos ensaios “DMT”, nos mais diversos campos da Mecânica dos Solos, fornecendo bases para as melhores análises , de inúmeros problemas geotécnicos. No quadro adiante, estão relacionados os parâmetros que podem ser avaliados, com base em correlações baseadas no ensaio DMT.
PROPRIEDADE
VARIÁVEIS
K0 (areias)
f(Kd,∅’) = f(A,σ’V,u0,qd) f(Kd) = f(A, σ’V,u0)
K0 (argilas)
FORMULAÇÃO REFERÊNCIA Empírica
Marchetti (1980)
Semi-empírica
Jamiolkowski et al. (1985) Jamiolkowski et al. (1985) e Marchetti (1980) Marchetti (1980)
∅’ (areia)
f(K0, σ’V,P)=f(A,σ’V,u0,qd)
Teórica
Su (Argila SA)
Empírica
pC’ (argila) E25 (areia)
f(Kd, σ’V) = f(A,σ’V,u0) f(p0) = f (A, u 0) f(Ed,Id) = f(A,B,U 0) f(Kd,∅’) = f(A,σ’V,u0,qd) f(Kd) = f(A, σ’V,u0) f(Ed) = f(A,B)
Empírica Semi-empírica
E (argila)
f(m, ν) = f(A,B,u0, ν)
Semi-empírica
Su (Argila NA) M = 1/mV pC’ (areias)
Empírica Semi-empírica Semi-empírica
Marchetti (1980) Marchetti (1980) Jamiolkowski et al. (1985) Marchetti (1980) Jamiolkowski et al. (1985) Marchetti (1980)
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6.2. Coeficiente de empuxo em repouso É evidente que não há como medir o “real” coeficiente de empuxo em repouso, no terreno, anterior à introdução da lâmina, pois apesar de muito delgada, algum pequeno distúrbio, é certo que ocorre, nesse processo de introdução da lâmina no terreno. Esse valor é descrito pela relação de pressões efetivas: K 0 =
σh ' σv '
Com base no valor do índice de tensão horizontal (K d), o Prof. Ing. Silvano Marchetti, desenvolveu uma correlação baseada na comparação com ensaios laboratoriais, que permite, em solos de I d < 1,2 (argilas, argilas siltosas e siltes), avaliar esse coeficiente pela seguinte expressão:
K d KO = 1,5
0,47
− 0,60
Essa expressão, conforme mencionado acima, só pode ser utilizada em solos de granulação fina, argilas puras, argilas siltosas e siltes puros (Id < 1,2). Em solos arenosos, o coeficiente de empuxo em repouso, avaliado a partir de ensaios dilatométricos, ainda não encontra expressão, que possa ser recomendada para uso de rotina.
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6.3. Histórico de tensões Para solos finos (argilas puras, argilas siltosas e siltes puros) (I d < 1,2), o Prof. Ing. Silvano Marchetti desenvolveu uma expressão que permite avaliar a razão de sobreadensamento “RSA” ou “OCR” (overconsolidation ratio) baseada no índice de tensão horizontal (Kd).
OCR = (0,50 ⋅ K d )1,56 Nessa expressão, considerando o valor Kd = 2,0, resultará RSA = OCR = 1,0 o que indicaria um solo normalmente adensado. Esse valor, Kd = 2,0 , está compreendido dentro da faixa de 1,8 a 2,3, mencionada nos valores de Kd (item 5.4 deste relatório), como representativa dos materiais normalmente adensados. Valores um pouco superiores a Kd = 2,0, podem indicar o fenômeno do envelhecimento ( “aging”) de argilas ligeiramente sobreadensadas, por esse processo. Valores muito superiores, indicam, de fato, um sobreadensamento por efeito de peso de terra ou por algum ressecamento temporário.
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6.4. Módulo edométrico (M) É a relação entre o acréscimo de tensão efetiva vertical (∆σ’v) e a deformação axial específica (∆εv) correspondente, em condição de compressão unidimensional (confinada, ou edométrica), obtida em ensaio no anel de adensamento, no laboratório. M=
∆σ' V ∆ε V
Quando se aplica um acréscimo de tensão efetiva vertical (∆σ’v), a um elemento de solo, que esteja confinado por um anel metálico, indeformável (ensaio edométrico), toda variação de volume, ocorre, exclusivamente, por efeito de redução de sua espessura, uma vez que a deformação transversal, está impedida. REPRESENTAÇÃO DO CONCEITO DO MÓDULO EDOMÉTRICO “M”
∆σ’V ∆H H
Hf
Onde: Hi = altura inicial do corpo de prova Hf = altura final do corpo de prova ∆H = variação da altura, devida à aplicaçao do acréscrimo de pressão efetiva ∆σ’v
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•
relação com a variação do índice de vazios “e” ∆Η =
∆e
1 + ei
⋅ Ηi
onde: ei = índice de vazios (inicial), anterior à aplicação do acréscimo de tensão vertical efetiva ∆σ’v ∆e = variação do índice de vazios, devida à aplicação de ∆σ’v •
relação de deformação axial específica ∆εv
∆ε v =
∆Η Ηi
=
∆e
1 + ei
∆εv =
acréscimo de deformação axial específica, do elemento de solo, devida à aplicação do acréscimo de tensão vertical efetiva (∆σ’v ). •
inicial “ei” e relação do módulo edométrico “M” com o índice de vazios com a variação do índice de vazios “∆e”
Μ=
∆σ v ' ∆ε v
∆ σ' v = ∆e
ou
Μ=
∆ σ'v (1 + ei ) ∆e
1 + ei Com os resultados obtidos nos ensaios com o dilatômetro de Marchetti (DMT), é possível avaliar o módulo edométrico (M), a partir da correlação com o módulo dilatométrico “Ed”. A observação dos resultados dos ensaios dilatométricos, comparados com ensaios de adensamento edométrico, demonstrou semelhança entre os valores de “M” e “Ed”.
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Como o valor de “M”, na curva de ensaio de adensamento, varia de ponto para ponto, essa correlação foi desenvolvida a partir do valor de ”M” , obtido como tangente à curva, no ponto correspondente à tensão vertical efetiva de peso de terra “insitu”. Na tabela adiante, essas expressões estão apresentadas, para obtenção do fator “RM” que permite avaliar “M” pela expressão:
M = RM ⋅ Ed TABELA RESUMO DAS EXPRESSÕES DA CORRELAÇÃO “M” EM FUNÇÃO DE “Id” E “Kd” TIPO DE SOLO VALORES DE “Id” FATOR DA PROPORÇÃO “RM” M RM = Ed argilas puras e Id ≤ 0,6 RM = 0,14 + 2,36 ⋅ log Kd argilas siltosas siltes argilosos 0,6 < Id < 3,0 RM = RM,O + (2,5 - RM,O) ⋅ log Kd siltes puros onde siltes arenosos e RM,O = 0,14 + 0,15 (Id - 0,6) areias siltosas areias puras Id ≥ 3 RM = 0,50 + 2 ⋅ log Kd CASOS ESPECIAIS Para Kd > 10 adotar RM = 0,32 ⋅ 2,18 ⋅ log Kd Para RM < 0,85 adotar RM = 0,85
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6.5. Módulo de elasticidade O módulo dilatométrico “ED” , está relacionado com o módulo de elasticidade “Ei “ determinado em ensaios triaxiais, como tangente no trecho inicial da curva “tensão X deformação” ou, também, como secante a 25% da resistência máxima “E25% “ .
3
σ -
1
σ
(σ 1 − σ 3 ) máx
(σ1-σ3)máx
4
Os fatores que relacionam o módulo “Ed” aos módulos “Ei” ou “E25%” , estão apresentados na tabela adiante: TIPO DE SOLO
Argila Areia normalmente adensada Areia sobreadensada
MÓDULO DE ELASTICIDADE Tangente inicial Secante a 25% da (Ei) resistência máxima (E25) Ei = 10 ⋅ Ed E25 = Ed Ei = 2 ⋅ Ed E25 = 3,5 ⋅ Ed
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6.6. Ângulo de atrito efetivo em solos granulares A partir do trabalho de Campanella e Robertson, o Prof.Silvano Marchetti, recomenda a seguinte expressão de cáculo, para a avaliação do ângulo de atrito efetivo ∅’. ∅’ =( 28
o
) + (14,6 ⋅ log Kd ) – (2,1o ⋅ log2 Kd )
Essa expressão deve ser usada, apenas, para a faixa de valores de Id > 1,8, que correspondente às areias siltosas e às areias puras.
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6.7 Coesão dos solos finos, em condições não drenadas A partir das expressões de Ladd et al. (1977) e de Mesri (1975) e com base na expressão da razão de sobreadensamento “OCR” , de Marchetti, indicada abaixo, OCR = (0,5 ⋅ Kd)1,56 O Prof. Ing. Silvano Marchetti , recomenda considerar, nos solos finos, (argilas puras, argilas siltosas e siltes puros) , de Id < 1,2 , a seguinte expressão: Cu = 0,22 ⋅ σvo’ ⋅ (0,5 ⋅ Kd)
,
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7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Para a elaboração deste relatório, consideramos as referências bibliográficas relacionadas adiante: ASTM Subcommittee D18.02. “Suggested Method for Performing the Flat Dilatometer Test”, Geotechnical Testing Journal, Vol. 9, N.2, June 1986, pp93-101. ASTM D6635-01. “Standard Test Method for Performing the Flat Plate Dilatometer”. American Society for Testing and Materials ASTM, 2001. CAMPANELLA, R.G.; Robertson, P.K.; Gillepsie, D.G. e Grieg, J. (1985) “Recent Developments in In-Situ Testing of Soils” Porc. 11th Int. Conf. On Soil Mechanics and Found. Engng., San Francisco, Vol. 2, 849-854. EUROCODE 7 (1997). Geotechinical Design - Part 3: Design assisted by field testing, Section 9: “Flat dilatometer Test (DMT) Final Draft, ENV 1997-3, Apr. 66-73, CENEuropean Committee for Stardardization. JAMIOLKOWSKI, B.M.; Ladd, C.C.; Jermaine, J.T. e Lancelotta, R. (1985) “New Developments in Field and Laboratory Testing Soils” XI ISCMFE, Vol. 1, San Francisco, CA, pp. 57-153. LACASSE, S. e Lunne, T. (1986). “Dilatometer Tests in Sand” Proc. In Situ 86’, ASCE Sepc. Conf. On “Use of In Situ Tests in Geotechn. Engineering”, Virginia Tech, Blacksburg, VA, June, ASCE Geotechnical Special Publ. No.6,686-699. LADD, C.C.; Foott, R.; Ishihara, K.; Sclosser, F. e Poulos, M. (1977) “Stress Deformation and Strength characteristics”. Proc. 9th Int. Conf. Soil Mechanics Foundation Engng, 3, Tóquio, 421-494. MARCHETTI, S. (1975). “A New In Situ Test for the measurement of horizontal soil deformability”. Proc. Conf. On In Situ Measurement of Soil Properties, ASCE, Special Conf., Raleigh, Vol. 2, 255-259, June. MARCHETTI, S. (1980). “In Situ Test by Flat Dilatometer”, in: J. Geotech. Engng. Div., 106, GT3, 299-321. MARCHETTI, S. e Crapps, D.K. (1981) “Flat Dilatometer Manual” Internal Report of GPE Inc. Distributed to Purchase of the DMT Equipament. MARCHETTI, S. (1985) “On field determination of K0 in sand” Proc. XI Internation Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, São Francisco.
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8. APRESENTAÇÕES DE RESULTADOS Em anexo, estão apresentados os resultados obtidos, sob a forma de tabelas e gráficos e também sob a forma de um desenho reproduzindo as sondagens a percussão, disponíveis, mais próximas dos ensaios “DMT”. Nas tabelas e gráficos, os resultados de cada ensaio estão apresentados com as seguintes informações: 8.1.Legenda (Legend) No primeiro quadro, no alto da folha, ao lado do número do ensaio, local e data, estão indicados: •
Z = profundidade abaixo da superfície do terreno.
•
P0, P1 e P2 = valores corrigidos das leituras A, B e C
•
Id = índice do material
•
Ed = módulo dilatométrico
•
Ud = índice de pressão neutra U d =
•
Gamma = peso específico do solo
•
Sigma’ = pressão efetiva de peso de terra
•
U0 = pressão neutra
P2 − U 0 P0 − U 0
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8.2. Parâmetros obtidos a partir de correlações (Interpreted parameters) símbolos:
No segundo quadro, no lado da folha, estão indicados os significados dos
•
Phi = limite inferior do valor seguro do ângulo de atrito do solo, em condições drenadas.
•
K0 = coeficiente de empuxo em repouso
•
M = módulo edométrico
•
Cu = coesão do solo fino, em condições não drenadas
•
OCR = razão de sobreadensamento (overconsolidation ratio)
