Interpretação racional do ensaio DPL

Abstract

As propriedades geomecânicas do solo são dados imprescindíveis na elaboração e execução de um projeto de engenharia geotécnica. Para isso, diversos métodos são comumente utilizados na prática tais como o ensaio à percussão (SPT) e o ensaio de cone (CPT), entre outros. Cada tipo de equipamento vai apresentar vantagens e desvantagens em função da geologia, das condições de acesso e área de montagem e trabalho. O Penetrômetro Dinâmico Leve modificado por Nilsson (2001), com medida de torque, é um equipamento leve e simples que apresenta grande mobilidade, permitindo realizar ensaios em regiões de difícil acesso, como relevo acidentado, florestas e áreas inundadas. Esse equipamento é pouco difundido no Brasil e a interpretação dos seus resultados é feita através do índice N10 que fornece uma ideia da resistência do solo, assim como o NSPT faz com o SPT. Este trabalho procurou interpretar racionalmente os resultados do DPL aplicando os mesmos conceitos de energia e propagação de onda unidimensional de tensão, hoje amplamente usados para interpretar o SPT. Foi investigada a influência da geometria de ponta no atrito mobilizado, constatando que pode-se substituir a ponteira de 90° do DPL por uma com 60° de ápice, como as usadas no CPT. É proposto uma nova formula relacionando o torque medido no DPL com o atrito lateral da ponteira, considerando as contribuições da luva cilíndrica e da ponta cônica. Ensaios de campo mostraram que esta fórmula proposta contabiliza mais adequadamente o atrito lateral, especialmente quando se usa a medida do torque residual e não a do torque máximo, além de que o peso do sistema DPL tem influência nas medidas de torques máximo e residual. Foi desenvolvida uma haste instrumentada com célula de carga e acelerômetros, com o objetivo de medir os sinais de força e aceleração durante a propagação de onda de tensão no topo da composição das hastes, através de um sistema de aquisição digital de dados. Os sinais obtidos em um ensaio de campo, realizado em conjunto com ensaios CPT, foram tratados através do próprio programa de aquisição de dados e de software desenvolvido para esta finalidade. A partir dos sinais de força e aceleração medidos foram determinadas as quantidades de energia transmitidas às hastes pela queda do martelo, determinando as perdas de energia na cravação da ponteira no solo. Verificou-se que a relação entre a energia potencial do sistema e a energia medida EFV é constante a partir de certa profundidade. Foram determinadas as forças dinâmicas mobilizadas na cravação a partir dos sinais de força e do deslocamento permanente médio da ponteira, e também através da aplicação do método CASE aos sinais de F e Zv. A partir da força dinâmica calculada, e dos atritos laterais calculados através da formula proposta, usando as medidas de torque máximo e residual, foi possível utilizar o ábaco de Robertson et al. (1986) para classificar o solo ensaiado até a profundidade de 12m, obtendo grande correspondência com os resultados apresentados na classificação através dos resultados do CPT elétrico.

Geotechnical properties of soil are given essential in the preparation and execution of a geotechnical engineering design. For this, several methods are commonly used in practice such as percussion test (SPT) and cone test (CPT), among others. Each type of equipment will have advantages and disadvantages depending on the geology, the conditions of access and mounting area and work. The Dynamic Light Penetrometer modified by Nilsson (2001), to measure torque, is a lightweight and simple tool that exhibits high mobility, allowing perform tests in areas of difficult access, such as rugged terrain, forests and wetlands. This equipment is not yet widespread in Brazil and the interpretation of results is done via the N10 index that provides an idea of the strength of the soil, as well as the NSPT makes the SPT. This study sought to rationally interpret the DPL results of applying the same concepts of energy and one-dimensional wave propagation of tension, now widely used to interpret the SPT. The influence of the tip geometry the mobilized friction was investigated, noting that one may substitute the tip 90 of the DPL by a 60 ° apex, as used in CPT. It is proposed a new formula relating the torque measured in DPL with the lateral friction of the tip, considering the contributions of the cylindrical sleeve and the conical tip. Field trials have shown that this accounts for proposed formula more suitably the lateral friction, especially when using the measurement of the residual torque, and not the maximum torque, and the weight of the DPL system has an influence on the measurements of maximum and residual torques. An instrumented with load cell rod and accelerometers, for the purpose of measuring the force and acceleration signals during stress wave propagation at the top of the stems of the composition via a digital acquisition system data has been developed. The signals obtained in a field test, carried out in conjunction with CPT trials were treated by own data acquisition software and software developed for this purpose. From the signs of strength and measured acceleration were determined amounts of energy transmitted to the rods by the hammer fall, causing energy losses in crimping the ferrule on the ground. It was found that the relationship between the potential energy of the system and the energy measure EFV is constant at a certain depth. We determined the dynamic forces mobilized in the piling from the force signals and the average displacement of the permanent ferrule, and also by applying the method to CASE signals F and Zv. From the calculated dynamic force, and the calculated lateral friction through the proposed formula, using the maximum and residual torque measurements, it was possible to use the abacus Robertson et al. (1986) tested for classifying the soil to a depth of 12m, achieving great correspondence with the results shown in sorting through the results of electric CPT.