Antes de iniciar as calibrações é necessário saturar o sistema, ou seja, é essencial proceder à eliminação do ar no circuito da água. Etapa na qual se abre a válvula terminal da sonda (sem a desenroscar totalmente) e a válvula 9 (na unidade de controlo) a 0,25 bar para provocar a saída de água. Nesta etapa com a saída de água deve-se elevar esta zona terminal da sonda, para se tirar partido das diferentes densidades da água e ar, para que o ar saia mais facilmente. Quando se deixa de ter interrupções de saída de água é porque saíram as bolhas todas de ar. Aperta-se bem a válvula terminal e abre-se o sistema (válvula 9) para recuperar a água que ainda estava na sonda. No final desta operação tem de se repor o nível de água na escala volumétrica, para compensar a água perdida.
Os procedimentos, para as calibrações, consistem na execução de patamares de pressão, com um diferencia de -1,0 bar entra a célula central e as de guarda, com a sonda à superfície – calibração da sonda (condição não confinada – Figura 1) e dentro de um tubo de aço indeformável com diâmetro ligeiramente superior ao da sonda, para a calibração ser executada o mais rapidamente possível – calibração do sistema (condição confinada – Figura 2). As calibrações são realizadas de forma a compensar os efeitos das perdas de volume e de pressão, respectivamente e têm o objectivo de traçar a curva de calibração (Figura 3).
Para a calibração da sonda faz-se normalmente 6 patamares de pressão, até aos 1,5 bar e serve para calibrar a resistência da membrana. No entanto a pressão máxima depende do tipo de membrana exterior e com o volume máximo que o equipamento suporta, ou seja, nesta calibração e em todo o ensaio não se deve deixar esvaziar por completo a água que se observa na escala volumétrica. Os patamares são feitos, normalmente de 0,25 bar em 0,25 bar (0,0; 0,25; 0,50; 1,00; 1,25; 1,50).
Quanto à calibração do sistema são feitos patamares de pressão, sendo nesta situação os mais largos, pois o objectivo é obter os últimos 4 a 5 pontos do ramo rectilíneo da curva com grandes pressões (após a membrana estabilizar contra as paredes do tubo).
Figura 1 - Calibração da sonda (não confinada).
Figura 2 - Calibração da sonda (confinada).
A Figura 3 apresenta curvas típicas de calibração obtidas com o pressiómetroMénard. O volume Vc e a pressão Pc(pressão obtida através da calibração para perda de pressão) devem ser subtraídos aos valores lidos na unidade de controlo:
Figura 3 - Curvas de calibração da perda de volume e pressão (ASTM D4719-1987)
Pelo que:
Onde:
a = coeficiente de compressibilidade do sistema (?V/?P) em cm3/kPa;
Pm = pressão lida no manómetro da unidade de controlo.
Os dados obtidos do ensaio pressiométrico de Ménard precisam de correcção devido às perdas de volume e pressão. Este processo é constituído essencialmente por três tipos de correcções:
- Pressiómétrica;
- Hidrostática;
- Volumétrica.
Assim apenas os resultados corrigidos são representativos do comportamento do solo, e é com eles que são calculados os parâmetros.
Para além das calibrações apresentadas anteriormente, sempre que um ensaio é executado a determinada profundidade, as pressões lidas no manómetro devem ser acrescidas da carga devida ao peso da coluna de água compreendida entre a superfície livre do reservatório de água na unidade de controlo e o ponto médio da sonda pressiométrica (Figura 4).
Figura 4 - Correcção da altura piezométrica (Rodrigues, 2003).
A pressão real da sonda deve ser expressa por:
Onde:
P= Pressão aplicada ao solo;
Pm = Pressão lida no manómetro da unidade de controlo;
Pi = pressão hidrostática;
Pc= pressão obtida através da calibração por perda de pressão.
A pressão hidrostática é devida à diferença entre a altura do manómetro na unidade de controlo e a meia altura da célula central de medida e é dada por (Baguelin et al. 1978):
Onde:
?w = peso específico da água (9,8 KPa);
?h = (z + a) altura entre o manómetro e o meio da célula de medida.
Para a correcção do volume utiliza-se a expressão:
Onde:
V= volume aplicado à sonda;
Vm= volume lido no volumímetro da unidade de controlo;
Vc= volume devido às perdas de compressibilidade do sistema.
Os registos corrigidos permitem obter diagramas tensão-deformação que permitem determinar as características mecânicas do solo e posteriormente efectuar o dimensionamento de fundações. A curva pressiométrica (Figura 5), correspondente à projecção do volume injectado ao fim de 60s em função da pressão aplicada, onde é possível observar as diversas fases do ensaio:
• Fase OA – Fase de adaptação da sonda às paredes do furo, teoricamente relacionada com o estado de tensões insitu, corresponde às condições de repouso do solo.
• Fase AB – Fase pseudo-elástica da qual se obtém o módulo pressiométrico de Ménard (EPMT) calculado a partir do declive da recta que melhor se ajusta nesta fase. Teoricamente admite-se que as tensões no ponto A são as mesmas do que as do solo em repouso e antes da execução do furo, embora com algumas condicionantes. Neste ponto é definida a pressão inicial P0 e o tamanho inicial da cavidade é dado por Vi= V0+Vc onde V0 é a ordenada no ponto A e Vc o volume inicial da sonda. O ponto B indica o valor da pressão de fluência PF e marca o final da fase elástica do solo.
• Fase BC - Fase plástica, o solo começa a deformar-se consideravelmente até atingir a rotura, a curva começa a ter uma assímptota na direcção vertical, definida pela pressão limite (PL) do solo.
Figura 5 - Curva pressiométrica ideal do ensaio Ménard (Sandroni e Brandt, 1983).
