MSR AULA Nº 2

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AULA Nº 2
 INTRODUÇÃO AO DIMENSIONAMENTO DE FUNDAÇÃO COM USO DO CPT
    (Cone Penetration Test)
O presente trabalho tem objetivo principal de apresentar alguns conceitos básicos de CPT, um breve histórico dos ensaios de cone e orientações básicas para o dimensionamento de fundações.
O trabalho foi organizado através de tradução e compilação de diversos artigos, citados na bibliografia.
  1 - HISTÓRICO
O ensaio de cone conhecido como cone holandês, ou também chamado de ensaio de penetração estática, foi criado na década de 30, (cone mecânico) no laboratório de Mecânica dos Solos de Delft, na Holanda. Dois equipamentos foram desenvolvidos: o primeiro (Barentsen, 1936) com a finalidade de obter dados sobre a consistência dos depósitos aluviais existente na parte oeste da Holanda, para estudos de implantação de estradas; o segundo (Laboratory of soil Machanics, Delft, 1936) tinha o objetivo de obter dados para o projeto de fundação em estaca, mais especificadamente dados sobre camadas arenosas - subjacentes aos depósitos aluviais mencionadas anteriormente, onde se assentavam as estacas das construções Holandesas. (Caso dos nossos solos litorâneos).
É importante salientar, portanto, uma característica fundamental do ensaio, a de que desde o começo haviam diferentes objetivos quanto à sua utilização: - obtenção de parâmetros geotécnicos,(densidade, angulo de atrito interno e coesão) - correlação direta com o comportamento de estacas ( o cone representa a miniatura de uma estaca ) e um terceiro, - a classificação e estratigrafia dos solos incorporou-se aos dois primeiros, a partir sobretudo do trabalho clássico de Begemann ( 1965).
Posteriormente houve o desenvolvimento de piezocones(CPTU), que nada mais são do que cones com sensores eletro-eletrônicos para medir também a poro-pressão.
2 - ENSAIOS DE CPT (CONE PENETRATION TEST)
A Solo Sondagem e Construções Ltda, traz ao Brasil o que existe de mais moderno no mercado mundial . Trata-se de um cone mecânico com aquisição de dados através de cartão digital acoplável a microcomputador tipo notebook para o processamento de dados.
O ensaio CPT consiste na cravação estática lenta do cone com coleta de dados a cada 20 cm, cravado por um penetrômetro hidráulico.
O cone utilizado apresenta luva de atrito de 150 cm2 de área com 36 mm de diâmetro e ponta cônica com ângulo de 60º e 10 cm2 de área, atendendo às especificações das normas nacionais e internacionais ( NBR - 12069\ ISSMFE - 89).
O ensaio CPT consiste na medição da resistência do solo à penetração estática da ponta cônica (qc), o atrito lateral local ao longo da luva de atrito (fs), a relação de atrito, muito usada para classificação estratigráfica (Fr), e ainda nos casos de piezocones mede-se a poro-pressão que é a pressão neutra desenvolvida durante a penetração do cone.
	
	
3 - RECOMENDAÇÕES PARA PROJETO DE FUNDAÇÃO COM CPT
 3.1 - Engenharia de Fundações
Existem básicamente dois métodos principais para aplicação dos dados do CPT em projetos geotécnicos:
i. Uso dos dados do CPT para avaliação de parâmetros do solo; areias - o ângulo de atrito, a densidade relativa; argilas - resistência não drenada ao cisalhamento e módulo de elasticidade não-drenado.
ii. Uso direto da resistência de ponta do CPT para projeto de fundações (correlações).
Muitas das primeiras utilizações dos dados de CPT em projetos geotécnicos se realizaram através de aplicações diretas ao dimensionamento de estacas. Esta abordagem apresentava a vantagem de se basear na experiência de campo. Desta forma, tais métodos, quando aplicados a situações similares podem produzir resultados seguros. Nos anos recentes, os métodos de projeto baseados diretamente no CPT tem sido desenvolvidos com vista a outras aplicações , tais como fundações rasas e potencialidade de liquefação de solos arenosos. Os métodos diretos são particularmente vantajosos em solos granulares.
A avaliação dos parâmetros do solo pode ser útil para projeto em casos onde o nível de experiência seja baixo, sendo então indispensável uma análise mais acurada.
No Brasil muitos engenheiros geotécnicos têm desenvolvido experiência nos projetos de fundação com base na relação direta com dados de SPT ( Standard Penetration Test). Com o advento do CPT, muitos engenheiros sentiam-se mais confortáveis em converter os dados do CPT para os valores SPT, lançando mão então dos métodos de projeto existentes, baseados no SPT.
 3.2 - Fundações Diretas (Sapatas e Radiers)
 3.2.1 - Fundações Diretas sobre Areia
O critério de recalque, antes mesmo do critério de ruptura é que em geral norteia o projeto, exceto quando se trata de fundações estreitas ( < 1m) sobre areia fofa.
Uma rápida estimativa dos recalques de fundações diretas sobre areia pode ser obtida diretamente de qc através da relação empírica: (Meyerhof)
Onde:
S   recalque.
q   carregamento distribuido sobre a fundação.
B   menor dimensão da fundação direta.
qc  valor médio da resistência de ponta do cone, dentro do bulbo de pressões (1,5 a 2B)
A tensão admissível para o projeto de sapatas pode ser estimada com base nos valores de resistência de ponta qc (MPa), medidos no ensaio de penetração estática do cone:
	
	
qa   Tensão admissível.
Expressão válida para solos com qc > 1,5 MPa
O valor da tensão admissível estimada deverá ser limitada a 0,4 MPa.
O valor de qc será o médio estimado dentro da profundidade do bulbo de tensões da sapata ( 1,5 a 2,0 B ).
Não se adotará uma solução de fundação por sapatas no caso de solos porosos e/ou colapsíveis, cuja quebra de estrutura poderá levar a recalques consideráveis da fundação. Da mesma forma, a fundação direta não será apoiada sobre aterros em geral, os quais, freqüentemente, contêm matéria estranha como restos orgânicos, entulho, etc.
Pressupõem-se que abaixo da cota de apoio das sapatas, não ocorram solos com características inferiores às da camada de suporte. Na hipótese de ocorrer uma camada menos resistente, será necessário verificar se as tensões propagadas pelas sapatas ao topo da camada são compatíveis com a mesma.
  3.2.2 - Fundações Diretas sobre Argila
Os dois principais cálculos para fundações rasas em argilas estão relacionados à estabilidade e aos recalques. A estabilidade é avaliada para os cálculos de capacidade de carga utilizando-se como referencia a resistência da argila. O recalque é estimado a partir da compressibilidade da argila.
	
	
qa    Tensão admissível
Expressão válida para solos com qc > 1,5 Mpa.
O valor da tensão admissível estimada deverá ser limitada a 0,4 MPa.
O valor de qc será o médio estimado dentro da profundidade do bulbo de tensões da sapata (1,5 a 2,0 B).