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Identificação de Solos
Existem quatro formas diferentes de descrever a estratigrafia do solo: interpretação visual direta dos parâmetros CPT / CPTU, diagramas baseados nos parâmetros CPT / CPTU, a aplicação de uma equação numérica e abordagem probabilística. O mais utilizado é o segundo, enquanto, que o terceiro dá a possibilidade de utilizar um valor numérico na identificação que pode ser introduzido nas fórmulas de parâmetros geotécnicos, de um modo semelhante ao ID (DMT). O primeiro e o último apenas mostram um nível mais baixo de eficiência, não tendo grande interesse. A primeira tentativa de estabelecer a classificação usando um diagrama foi resolvido para o cone mecânico com manga de fricção por Begemann (1965), e que a metodologia foi seguida pela comunidade internacional até à altura em que a medição de pressão de poros foi introduzida nos equipamentos, cones eléctricos. Douglas e Olsen (1981), após um estudo exaustivo sobre o tema, confirmou uma tendência já existente para a ponta cone de alta resistências e de atrito lateral baixa desenvolvido em solos arenosos, enquanto o contrário pode ser desenhado em solos finos grãos.
Fig.1 - Classificação CPTu (Douglas & Olsen, 1981)
Robertson et al. (1986) complementaram e melhoraram este diagrama, introduzindo a influência poro pressão em cone resistência de ponta, que deu origem a uma resistência de ponta corrigida (qt), razão de atrito normalizada lateral (Fr) e o parâmetro de pressão neutra (Bq), definido como se segue:
a) qt = qc (1-a);
b) Bq = (u2 – u0) / (qt-?v0);
c) Fr = fs / (qt-?v0);
Onde u2 e u0 são, respectivamente, a pressão de poros ao nível da ponta e poro pressão in-situ, ?v0 a tensão vertical in-situ, qc a resistência de ponta e fs o atrito lateral.
Fig.2 - Classificação CPTu (Robertson et al. 1986)
No final dos anos 80, Robertson (1990) propôs a substituição da resistência cone corrigido qt , Pela resistência do cone normalizada (QT) definido pela equação abaixo, a alteração do diagrama anteriormente para o apresentado na Figura 2:
QT = (qt-?v0) / ?'v0
Jefferies e Davies (1993) introduziram um Índice de classificação numérica (Ic), combinando os três parâmetros normalizados (Qt , Pe. e Bq) na equação seguinte:
Ic = {(3 – log[QT (1-Bq)]2 + (1.5+1.3*log Fr)2}0.5
Fig.3 - Classificação CPTu (Robertson et al. 1986)
Parâmetros de Solos
Tensões verticais Tensões horizontais
?v0 =?'v0 + U ?'h0 =?'v0 x K0
?'v0 = ??solo x Z (m) K0 =?'h0 / ?'v0
?n = ??água x H (m) *K - coeficiente de impulso horizontal em repouso
Destas equações resulta, o coeficiente de sobre-consolidação:
OCR = ?'p/?'v0
Em solos argilosos:
Tensões verticais de pré-consolidação
?'p = 0.33 x (qt - ?v0) [Demers & Leroueil, 2002; Mayne, 1995] OCR = K [(qt - ?v0) / ?´v0] [Powell & Uglow, 1988]
?'p = 0.53 x (u2 - u0) [Chen & Mayne, (1996)] OCR = 2 [(qt - u2) / ?´v0 ((1,95xM)-1)]1,33
?'p = 0.60 x (qt - u2) [Mayne, 1995] - Perspectiva teórica M=((6xsin?')/(3-sin?')) [Mayne, 1991]
M-factor de estado crítico
Em solos arenosos:
OCR = 5.04 x K01.54 [Mayne, 1992]
ø - ângulo de atrito efectivo; [Mayne & Campanella, 2005]
Todos os solos:
?'p = 0.101 x Patm0.102 x G00.478 x ?'v00.42 [Mayne & Brown, 2003]
K0 = (1 - sin?') x OCRsin?'
Parâmetros de Resistência
1.Coesão não drenada, Cu
Os intervalos de valores que seguem a seguir são meramente indicativos. Deve ser feita calibração no ensaio de referência para determinar o valor ideal no estudo (com auxilio a outros ensaios).
Aproximação teórica:
qc = (Nc x Cu) + ?v0
Aproximação empírica:
Cu = [(qc - ?v0)/ Nk] Aproximação mais comum
Cu = [(qc - ?v0)/ Nkt]
Cu = [(qt - u2)/ Nke]
Cu = [(u2 - u0)/ N?u]
2.Ângulo de atrito efectivo, ?´
?' = 17.6º + 11.0º x log (qt1)
qt1 = (qt/Patm)/(?'v0/Patm)0.5
[Kullhawy & Mayne, 1990]
?' (º) = 20.5º x Bq0.121 x [0.256 + (0.336xBq) + log Qt]
Bq = (U2-U0)/(qt-?v0) e Qt = (qt-?v0)/?'v0
[Mayne & Campanella, 2005]
Aplicável só em solos sedimentares (areias limpas)
Parâmetros de Deformabilidade
Como parâmetros de deformabilidade tem-se o módulo de Young (E) e módulo distorcional (G0).
Com existência de módulo sísmico, consegue-se determinar G0, com grande rigor. Ao contrário de quando não se aplica o módulo sísmico, os valores de G0 são definidos através de métodos empíricos.
1.Existência de módulo sísmico
Módulo distorcional : G0 = ?t x Vs2
G0 = 1.634 x (qc)0.25 x (?'v0)0.375
Pela teoria da elasticidade é possível relacionar G0 e E
E0 = 2 x G0 x (1 + ?)
1.Sem módulo sísmico
Em areias limpas não cimentadas predominantemente siliciosas
M0 = 4 x qc; para qc<10 MPa;
M0 = (2 x qc) + 20; para 10 M0 = 120 MPa; para qc < 50 MPa;