Departamento de Geociências

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 e volumétrica. Após as correcções, através dos valores de pressão-volume obtidos traça-se a curva pressiométrica e determinam-se por via gráfica as seguintes grandezas características:

•  Pressão inicial e volume inicial (P₀, V₀)
•  Pressão de Fluência e Volume de Fluência (P_F, V_F)
•  Pressão Limite e Volume Limite (P_L, V_L)
•  Módulo Pressiométrico de Ménard (E_PMT)

Pressão Inicial (P₀) e Volume Inicial (V₀)

A pressão inicial corresponde à pressão necessária para a sonda entrar em contacto com as paredes do furo, não devendo ser confundida com a tensão inicial horizontal. O ponto de coordenadas P₀, V₀ indica o início de um traço rectilíneo (fase de comportamento pseudo-elástico) da curva pressiométrica (Cestari,1990) (Figura 1).

Figura 1 – P₀ e V₀ indicam o início do comportamento pseudo-elástico

Pressão de Fluência (P_F) e Volume de Fluência (V_F)

A pressão de fluência corresponde ao ponto final da fase pseudo-elástica na curva pressiométrica, ou seja, ao início de rotura do solo (Figura 2). O valor de P_F é retirado da curva de fluência que é obtida no gráfico de variação de volume ocorrido entre as leituras de 30s e 60s versus a pressão aplicada (Figura 3).

Entre P₀ e P_F, encontra-se a fase pseudo-elástica. Isto deve-se ao facto de, nesta fase, as deformações serem quase totalmente recuperáveis, entre estes valores, as variações de volume ao longo de cada patamar são quase nulas (entre 0 e 1). Obtém-se uma deformação constante a uma carga constante.

Figura 2 – P_F e V_F indicam o início do comportamento plástico.

Figura 3 – Curva de fluência para determinar P₀ e P_F.

Pressão Limite (P_L) e Volume Limite (V_L)

A pressão limite é definida como a pressão alcançada para conseguir a expansão infinita de um cilindro. Como esta não pode ser alcançada durante o ensaio, é definida como a pressão alcançada quando o volume da cavidade tiver duas vezes o seu tamanho inicial (?V/V=1) (Briaud, 1992) (Figura 4). No entanto, frequentemente o valor desta pressão limite não é atingido, sendo a sua determinação realizada através de extrapolação (Bosch et al., 1997).

Numa cavidade que se expande, a pressão limite corresponde a uma deformação infinita (rotura), que pode ser determinada directamente através curva pressiométrica corrigida, como a abcissa da assimptota da curva na fase plástica (Figura 5).

Figura 4 – P_L e V_L na curva pressiométrica.

Figura 5 – Curva pressiométrica corrigida.

Quando necessário utiliza-se um gráfico em escala semi-logarítmica, relacionando o logaritmo do volume e a pressão. Com pelo menos três pontos da fase plástica traça-se uma recta, cujo prolongamento até à ordenada, equivale ao dobro do volume inicial da célula de medida, indicando o valor da pressão limite.

Segundo Cestari (1990), considerando uma escala logarítmica a expansão da cavidade é dada por:

log_e = ?V/V

Onde:

  ?V= incremento de volume da cavidade por efeito da expansão

•  V_s = volume inicial da sonda (à pressão atmosférica);
•  V₀= volume necessário para expandir a sonda até as paredes do furo.

  V= volume da cavidade (?V+ (V₀+V_i))

A pressão limite corresponde na curva pressiométrica ao valor onde ?V/V=1 e na prática é habitualmente calculada através de dois métodos:

•  Método de Ménard

    Por convenção a pressão limite (P_L) é aquela que corresponde ao volume limite (V_L) a partir do qual se atinge o dobro do volume inicial. Assim o volume limite é expresso por:

V_L=V_s+ 2V₀

•  Método da recta

?V/V = 1

    Traçando um gráfico com os valores corrigidos de pressão e volumes expressos em escala logarítmica (P x log_e (?V/V) ) obtém-se uma curva pressiométrica com um traço inicial curvilíneo e uma assímptota que tende para o valor log_e (?V/V)=1, ficando assim a conhecer-se a pressão limite.

A pressão limite efectiva (P_L') é um parâmetro relativo à resistência do solo e é definida, tendo em conta a tensão horizontal de repouso do solo e a pressão limite, segundo a equação seguinte:

P_L'= P_L - ?_h0

Módulo Pressiométrico de Ménard (E_PMT)

O módulo pressiométrico (E_PMT) traduz a deformabilidade do solo quando este é sujeito a carregamento. Caracteriza a fase pseudo-elástica do ensaio e é essencial para o cálculo de assentamentos em fundações.

Calcula-se através de valores da fase elástica da curva tensão-deformação corrigida e é dado pela equação:

E = 2 (1 + ?) V_m ((P_F - P₀)/(V_F - V₀))

Onde:

  ? = Coeficiente de Poisson

  V_m= volume médio da cavidade

  P₀ e P_F = pressão medida no início e final da fase elástica respectivamente

  V₀ e V_F= volume medido no início e final da fase elástica respectivamente

  V_s = volume da célula central de medida

Ménard (1975) recomenda que seja utilizado sempre um valor constante para o coeficiente de Poisson (?) igual a 0,33 para todos os tipos de solo no cálculo do módulo pressiométrico. Segundo Briaud (1992), para argilas este valor não é recomendado pois estas têm um comportamento não drenado. Adopta-se neste caso um valor de 0,50.

Segundo Rodrigues (2003), o valor do módulo pressiométrico é afectado por uma série de efeitos que condicionam a sua utilização quando comparados com o valor do módulo de Young (E), utilizado normalmente no dimensionamento de fundações, dos quais se podem destacar os seguintes:

  O módulo Pressiométrico de Ménard (E_PMT) é obtido num contexto de deformações variadas que podem englobar zonas fortemente plastificadas. É calculado em extensão, admitindo valores equivalentes em estados de tensão-compressão e extensão, o que normalmente não acontece na natureza. Por sua vez o valor é fortemente influenciado pelos inevitáveis efeitos perturbadores pela forma como é instalada a sonda na cavidade.

A existência destes efeitos impede que se proceda à avaliação directa de parâmetros mecânicos dos solos ensaiados, sendo normal a utilização de vias semi-empíricas de abordagem para determinação desses parâmetros. Amar et al. (1991) referem que o módulo de Ménard é afectado pela perturbação inerente ao processo de abertura da cavidade e pela resposta inelástica durante a expansão da cavidade, pelo que este parâmetro não deve ser considerado uma propriedade fundamental do solo, nem deverá ser utilizado directamente em soluções elásticas.

A Tabela 1 mostra os valores típicos de E_PMT e da sua relação com o P_L para vários tipos de solo:

Tabela 1 - Valores tipicos de E_PMT e P_L para diferentes tipos de solo