5 - Solos 2 - Aula 05 Ensaio de campo ensaio de palheta vane test

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Mecânica dos Solos 2
PROFESSORA: ANALICE FRANÇA LIMA AMORIM
AULA 5
Ensaios de campo ‐
Ensaio de palheta de campo – Vane test
Universidade Federal de Pernambuco
Centro de Tecnologia e Geociências (CTG)
Departamento de Engenharia Civil
MÉTODOS SEMI-DIRETOS
Os métodos semidiretos foram desenvolvidos devido a dificuldade na
execução de amostragem em alguns tipos de solos, como areias puras
ou submersas, e argilas sensíveis de consistência muito mole.
Têm a vantagem teórica de minimizar as perturbações causadas pela
variação do estado de tensões e distorções inevitáveis provocadas
durante o processo de amostragem além de evitar choques e vibrações
decorrentes do transporte e subseqüente manuseio das amostras.
Além disso, o efeito da configuração geológica do terreno está presente
nos ensaios in situ de modo que eles permitem uma medida mais
realística das propriedades físicas de uma formação.
Principais Ensaios realizados no Brasil:
a) Ensaio de Palheta (Vane Test)
b) Ensaio de Penetração Contínua (Deep Sounding) ou Ensaio de
Cone Holandês (Cone Penetration Test-CPT)
c) Ensaio Pressiométrico
ENSAIO DE PALHETA DE CAMPO – VANE TEST
Resistência não drenada (Su): quando se obtém a resistência do solo
argiloso sem dissipação da poro pressão. Construção de aterro sobre
solo mole.
MÉDIA DOS VALORES OBTIDOS NOS DIFERENTES ENSAIOS.
Introdução:
3 situações
Ativa: abaixo da 
área carregada 
– tensão vertical
Passiva: ao lado 
da área carregada 
– tensão 
horizontal
Cisalhamento simples 
– deslocamento é 
paralelo ao plano 
horizontal
ENSAIO DE PALHETA DE CAMPO – VANE TEST
Objetivos:
• Obter Su e St
• Estimativa do OCR
• Estimativa do K0
• Ensaio realizado apenas em argilas saturadas de
consistência mole a rija
Problemas práticos:
• Aterros e Fundações sobre Solos Médios / Moles
• Estabilidade de Encostas
Procedimento ABNT - NBR10905:
inserção no solo de uma palheta cruciforme, aplica-
se rotação a velocidade constante, medindo-se o
torque correspondente.
ENSAIO DE PALHETA DE CAMPO – VANE TEST
Fatores importantes nos resultados:
• Efeito da Inserção da Palheta
- Efeito de Amolgamento
- Efeito de Consolidação
• Efeito da Velocidade de Rotação da Palheta (6º/min)
- Ganho da resistência não drenada com o aumento da velocidade de
cisalhamento, resultante da viscosidade da água adsorvida nas partículas
de solo;
- Velocidade pode influenciar a drenagem da água, consequência em
maior resistência
• Anisotropia dos Solos quanto à Resistência ao Cisalhamento
• Efeito do Atrito
ENSAIO DE PALHETA DE CAMPO – VANE TEST
Equipamentos: Palheta: Constituída de 4 aletas, fabricadas
de aço de alta resistência com diâmetro de
65 mm e altura de 130 mm (altura = dobro
do diâmetro)
Haste: De aço e capaz de suportar os
torques aplicados e conduzir a palheta até
a profundidade do ensaio, é formada por
uma haste fina protegida por um tubo e o
espaço entre eles sendo preenchido por
graxa para evitar a entrada de solo
Equipamento para aplicação e medição do
torque: Projetado para aplicar uma rotação
ao conjunto haste/palheta de (6±0,6)º/min.
Onde as leituras são realizadas a cada
rotação de 2 graus para se determinar a
curva torque x rotação
ENSAIO DE PALHETA DE CAMPO – VANE TEST
Equipamentos:
ENSAIO DE PALHETA DE CAMPO – VANE TEST
Equipamento elétrico (Nascimento, 1998):
Procedimento:
• palheta de seção cruciforme
• cravada em argilas
saturadas, de consistência
mole a rija
• submetida ao torque
necessário para cisalhar o
solo por rotação, em
condições não drenadas.
• conhecimento prévio do solo.
• A rotação é de 6±0,6º /min.
ENSAIO DE PALHETA DE CAMPO – VANE TEST
Tipos de ensaios realizados:
•Ensaios Sem Penetração Prévia (TIPO A)
• Realizados em solos com baixa consistência, onde é possível a
cravação estática a partir do nível do terreno. Durante a cravação é
colocada uma proteção na base (tipo uma sapata) para proteger a
palheta e o tubo de proteção é mantido centralizado para redução de
atritos mecânicos;
•Ensaios com Penetração Prévia (TIPO B)
• Realizados no interior de perfuração prévia. É um ensaio mais
susceptível à erros devido ao atrito mecânico e translação da palheta.
A perfuração é feita previamente com um diâmetro de 75 mm e então
o ensaio é realizado.
ENSAIO DE PALHETA DE CAMPO – VANE TEST
Os ensaios realizados com equipamento tipo A apresentam resultados de
melhor qualidade. São utilizados em solos com baixa consistência, onde
é possível a cravação estática da palheta a partir do nível do terreno,
minimizando-se as perturbações do terreno, e o atrito do sistema.
Após a introdução da palheta no interior do solo, na profundidade de
ensaio, posiciona-se a unidade de torque e medição, zeram-se os
instrumentos e aplica-se imediatamente o torque com velocidade de
6o/minuto (MB 3122). O intervalo de tempo máximo admitido entre o fim da
cravação da palheta e o início da rotação na mesma é de cinco minutos.
Para determinação da resistência amolgada (Sur), imediatamente após a
aplicação do torque máximo são realizadas dez revoluções completas na
palheta e refeito o ensaio. O intervalo de tempo entre os dois ensaios
deve ser inferior a cinco minutos.
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Equipamentos (Classificação dos equipamentos ORTIGÃO e COLLET,
1986):
A NBR 10905 / 89 prevê os equipamentos TIPO A (similar (d) da figura) e TIPO B
(similar (a) da figura).
ENSAIO DE PALHETA DE CAMPO – VANE TEST
Procedimento executivo:
Avanço da profundidade através
de rosqueamento das hastes
(internas e externas).
Cravação estática da palheta,
ainda no interior da sapata de
proteção.
ENSAIO DE PALHETA DE CAMPO – VANE TEST
Procedimento executivo:
Cravação da palheta no solo, 0,5 m
além da sapata de proteção.
Mesa de torque fixada na haste
externa. Velocidade constante de
6º / min.
ENSAIO DE PALHETA DE CAMPO – VANE TEST
Procedimento executivo:
Aplicação do torque através de
manivela localizada na mesa de
torque
Unidade de leitura (SODIMEX ILT -
300). A leitura é feita de 30 em 30
seg.
ENSAIO DE PALHETA DE CAMPO – VANE TEST
Procedimento executivo:
Detalhe das peças de fixação e
retirada do equipamento.
Retirada do equipamento.
ENSAIO DE PALHETA DE CAMPO – VANE TEST
Mesa de torque e palheta:
ENSAIO DE PALHETA DE CAMPO – VANE TEST
Interpretação do ensaio:
Medidas Diretas: TORQUE e ROTAÇÃO aplicados à palheta
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Correção:
Correção de Atrito (onde necessário)
Podem ser utilizados para minimizar o atrito:
• Equipamento de palheta com sapata de proteção e tubo de
proteção da haste fina (atrito haste-solo);
• Utilização de célula de torque próximo a palheta (atrito interno do
equipamento);
ENSAIO DE PALHETA DE CAMPO – VANE TEST
Interpretação do ensaio:
3
max.
3
max.
U .D
0,86.T
.D7.
6.T
S  
Resistência Não Drenada:
• Quando a palheta gira no interior do solo, ela tende
a cortar o solo segundo um cilindro com dimensões
da palheta.
• Na superfície deste cilindro a resistência oferecida
ao torque é a resistência não drenada.
• Atingido o torque máximo, a resistência da argila é
obtida, igualando-se este valor ao momento
resistente do cilindro formado.
ENSAIO DE PALHETA DE CAMPO – VANE TEST
Interpretação do ensaio:
3
max.
3
max.
U .D
0,86.T
.D7.
6.T
S   U(Amolg.)
U(Indef.)
t S
S
S 
Resistência Não Drenada: Sensibilidade:



 
V0
Upalheta0,48
σ'
S
.22.IPOCR
Estimativa do OCR: Estimativa do K0:
V0
UV(amolg.)UV(indef.)
V0
3f
0 σ'
SS
σ'
σ'
K

MAYNE e MITCHEL (1988) AAS et al. (1986)
ENSAIO DE PALHETA DE CAMPO – VANE TEST
Exemplo: Perfil de Su
ArgilaMole de Recife (OLIVEIRA e COUTINHO, 2000; OLIVEIRA, 2000)
ENSAIO DE PALHETA DE CAMPO – VANE TEST
Resumo argilas brasileiras (COUTINHO et al., 2000).
Local  
SUpalheta
(kPa) 
IP (%) WN (%)
Recife‐PE (Clube Intern.) 35 – 55 33 – 70 45 – 100
Recife‐PE (SESI‐Ibura) 14 – 37 53 – 96 80 ‐ 150
Juturnaíba‐RJ (aterro experimental) 6 – 36 27 ‐ 100 46 ‐ 153
Juturnaíba‐RJ (Barragem‐Trechos II e V) 10 – 30 27 ‐ 100 46 ‐ 153
Juturnaíba‐RJ (Barragem‐Trecho III‐2) 5 ‐ 25 27 ‐ 100 46 ‐ 153
Sarapuí‐RJ 7 – 22 30 – 110 100 – 170
Porto Alegre‐RS 10 – 32 40 ‐ 80 50 ‐ 130
Barra da Tijuca‐RJ 6 – 30 120 ‐ 250 100 ‐ 500
Santos‐SP 8 ‐ 40 15 ‐ 90 90 – 140
Sergipe 12 ‐ 25 20 ‐ 70 40 ‐ 60
Análise de Su - Argilas brasileiras
ENSAIO DE PALHETA DE CAMPO – VANE TEST
Análise - St - Argilas brasileiras
Resumo argilas brasileiras (COUTINHO et al., 2000).
Local  Valor Médio  Variação 
Recife, PE (dois locais) ‐ 4,5 ‐ 15,8
Aracaju, SE  5,0 2 – 8
Juturnaíba, RJ (aterro experimental) 10 1 – 19
Juturnaíba, RJ (Barragem – Trechos II, V e III‐2) ‐ 4 ‐ 8
Santa Cruz, RJ  3,4 ‐
Sarapuí, RJ 4,4 2 – 8
Sepetiba, RJ 4,0 ‐
Barra da Tijuca, RJ  5,0 ‐
Santos, SP  ‐ 4 – 5
Cubatão, SP  ‐ 4 – 8
Florianópolis, SC  3,0 1 – 7
Porto Alegre, RS  4,5 2 – 8
Rio Grande, RS  2,5 ‐
ENSAIO DE PALHETA DE CAMPO – VANE TEST
Análise – Avaliação Su
Relação de Resistência (Su / ´p) vs. IP (SKEMPTON, 1957; MESRI, 1975)
com inclusão de alguns valores de argilas brasileiras.
ENSAIO DE PALHETA DE CAMPO – VANE TEST
Análise – Estimativa de OCR
Argila Mole de Recife (OLIVEIRA e COUTINHO, 2000; OLIVEIRA, 2000)
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Análise – Estimativa do K0
Argila Mole de Recife (OLIVEIRA e COUTINHO, 2000; OLIVEIRA, 2000)
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Correção de Su
Fatores de correção obtidos em retro-análises de aterros sob argila moles rompidos (Bello
2004; Coutinho & Bello 2004; Coutinho 2007; Sandroni 2006).
Para projetos de aterros é recomendada a correção de Su (obtida no ensaio 
de palheta de campo) segundo proposta de Bjerrum (1973).