Apostila Mecânica dos Solos I - USP

representa um esquema do pressiômetro de
Mernard.
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A célula é constituída de três elementos metálicos vazados, cujas paredes são vedadas por uma
membrana de borracha. Mediante um dispositivo de injeção de água, situado na superfície do terreno, a
Membrana é solicitada, expande-se, e pode atingir até o dobro de seu volume inicial. Os elementos das
extremidades, chamados, de elementos de guarda, são inflados com gás carbônico, a uma pressão igual ao
do elemento central, para reduzir o efeito do topo. O elemento central recebe um volume aproximado de
cerca de 700 a 750 cm3 de água. O efeito da aplicação da água na célula central produz uma pressão
radial nas paredes do furo. A carga é aplicada em estádios, e, para cada um, registra-se a deformação
correspondente. O processo desenvolve-se até a ruptura do solo.
Pode-se, a partir dos pares de valores pressão aplicada "versus" variação de volume, traçar um
gráfico tendo o aspecto da Figura 91, em que é possível perceber os seguintes trechos:
1. intervalo da curva em que há reposição das tensões atuantes, na abertura do furo;
2. fase pseudo-elástica;
3. fase plástica;
4. fase de equilibro limite.
QUADRO X – Variações de Resistência no Ensaio de Penetração Contínua
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O Atrito Lateral Diminui Atrito Lateral
Constante
O Atrito Lateral Aumenta
A Resistência
de Ponta
Diminui
- A ponta entra numa camada
de solo solto, arrastando o solo
sobrejacente arenoso ou de
argila mole.
- Efeito da anterior deslocação
de um bloco sólido
- A ponta entra numa argila
sensível, amostrando solo da
camada superior.
- Solo siltoso, pouco
compacto, reduzindo de
compacidade.
- Areias e seixos pouco
compactos.
A ponta penetra em um solo
menos compacto.
A Resistência
de Ponta
Constante
Solo arenoso relativamente
compacto, provocando a
formação de um bulbo cujas
linhas de deslizamento se viram
para a parte superior.
Turfas e siltes pouco
compactos, não
variando de
consistência e
compacidade.
- Argilas
- Areias compressíveis mas
não soltas (finas e
parcialmente saturadas).
A Resistência
de Ponta
Cresce
- Se moderadamente: idem
anterior.
- Se muito rapidamente: blocos
colididos pela ponta, o que
tende a criar um vazio, que se
preenche naturalmente, se o
solo for coesivo.
Turfas e siltes pouco
compactos, não
variando de
consistência e
compacidade.
- Solos aumentando de
compacidade (argilosos e
arenosos).
- Placas ou bulbos roçando a
haste.
- Bulbos cujas curvas de
deslizamento se orientam
para cima, na vizinhança do
tubo.
O módulo de elasticidade é obtido na fase pseudo-elástica da curva pela expressão:
dp
dvKE =
em que o quociente dv/dp expressa uma variação do volume da membrana com a pressão aplicada, e K e
uma constante que depende das dimensões da célula.
Com pressiômetros dotados de células normais, pode-se chegar a pressões de 45 kgf/cm2,
registrando um módulo de elasticidade da ordem de 104 Kgf/cm2.
O ensaio pressiométrico tem o inconveniente de medir a compressibilidade, somente segundo um
plano horizontal, mas, exatamente por isso, aparece como um bom equipamento, para medir as tensões
horizontais em repouso e logo o coeficiente K0.
6. Processos Diretos
Os métodos diretos de investigação permitem o reconhecimento do solo prospectado, mediante
analise de amostras provenientes de furos executados no terreno, por processos de perfuração expeditos.
As amostras deformadas fornecem subsídios para um exame visual-táctil das camadas, e sobre elas
podem-se executar ensaios de caracterização (teor de umidade, limites de consistência e granulometria).
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Há casos em que é necessária a coleta de amostras indeformadas, para obter-se informações seguras
sobre o teor de umidade, resistência ao cisalhamento e compressibilidade dos solos.
Pode-se obter, com os processos diretos, a delimitarão entre as camadas do subsolo, a posição do
nível do lençol freático e informações sobre a consistência das argilas e compacidade das areias. Nota-
se então, que as principais características esperadas de um programa de prospecção são alcançadas com
o uso destes processos. Há, em todos eles, o inconveniente de oferecer uma visão pontual do subsolo.
6.1 - Poços
Os poços são perfurados manualmente, com o auxílio de pás e picaretas. Para que haja facilidade
de escavação, o diâmetro mínimo deve ser da ordem de 60 cm. A profundidade atingida é limitada pela
presença do N.A. ou desmoronamento, quando então se faz necessário revestir o poço.
Os poços permitem um exame visual das camadas do subsolo e de suas características de
consistência e compacidade, por meio do perfil exposto em suas paredes. Permitem também a coleta de
amostras indeformadas, em forma de blocos.
6.2 - Trincheiras
As trincheiras são valas profundas, feitas mecanicamente com o auxilio de escavadeiras.
Permitem um exame visual continuo do subsolo, segundo uma direção e, tal como nos poços, podem-se
colher amostras indeformadas.
6.3 Sondagens a trado
O trado é um equipamento manual de perfuração. Compõe-se de uma barra de torção horizontal
conectada por uma luva I' a um conjunto de hastes de avanço, em cuja extremidade se acopla uma
Lavadeira ou uma broca, geralmente em espiral.
A prospecção por trado é de simples execução, rápida e econômica. No entanto, as informações
obtidas são apenas do tipo de solo, espessura de camada e posição do lençol freático. As amostras
colhidas são deformadas e situam-se acima do N.A..
Por ser um processo geralmente manual (existem equipamentos mecânicos) e certos tipos de
solos serem de perfuração difícil, o uso do equipamento tem suas limitações. É o caso de areias
compactas, argila dura e pedregulho. A profundidade atingida e da ordem dos 10 m. É bastante usado em
reconhecimento preliminar, principalmente de áreas de empréstimo.
6.4 Sondagens a Percussão ou de Simples Reconhecimento
6.4.1 - Introdução
O método de sondagem, à percussão, é o mais empregado no Brasil, principalmente em
prospecção do subsolo para fins de fundação.
Dentre as vantagens que apresenta, podem-se enumerar: o seu baixo custo, a simplicidade de
execução, a possibilidade de colher amostras, a determinação da posição do lençol freático e a obtenção
de informações de consistência e compacidade dos solos.
A sondagem executada por meio de uma perfuração no terreno, acompanhada da extração de
amostras, permite, em geral, a obtenção do perfil estratigráfico do subsolo.
6.4.2 - O Equipamento
O equipamento de sondagem, à percussão, é composto de um tripé equipado com roldana e
sarrilho que possibilita o manuseio de hastes metálicas ocas, em cujas extremidades se fixa um trépano
biselado ou um amostrador-padrão Figura 92.
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No processo de perfuração, as paredes de furo podem mostrar-se instáveis, havendo a necessidade
de revesti-Ias com tubos metálicos de diâmetro nominal superior ao da haste de cravação. Este tubo
metálico é denominado tubo de revestimento.
Na parte superior do conjunto haste-tubo de revestimento, há dispositivos de entrada e saída
d'água, conectada, por meio de mangueiras, a um reservatório e a um conjunto motor-bomba. Fazem
ainda parte do equipamento um martelo de cravação com peso padronizado (dotado, na base, de um
coxim de madeira), um mostrador de paredes grossas e trados-cavadeira e espiral.
6.4.3 Perfuração
A Perfuração é feita com um trado-cavadeira ate a profundidade do nível d'água ou até que seja
necessário o revestimento do furo, por causa da instabilidade de suas paredes. Embora existam em
diâmetros de 3", 4" e 6", é o -de 2” 1/2 que se usa com mais freqüência pelo fato de ser o mais econômico
e de fácil manuseio. A partir do ponto em que se introduz no furo o revestimento, a perfuração deve
prosseguir, com o uso de um trado espiral; a cota do N.A. será a profundidade limite desta técnica de
prospecção. Abaixo