- SERVIÇOS GEOTÉCNICOS
Investigações geo-ambientais podem ser feitas para avaliação de avaliação de riscos baseadas em eventuais contaminações no subsolo.
Contamos com equipes e equipamentos aptos a trabalharem em condições extremas, sempre com total segurança
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- ENSAIOS CPTu
- DETALHES DO ENSAIO
CPTu - DETALHES DO ENSAIO
Nesta página colocamos mais detalhes do ensaio CPTu, bem como recomendação de bibliografia e outros conteúdos sobre o ensaio.
- INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS
O que são os ensaios CPTu?
O ensaio de Piezocone (CPTu) caracteriza-se como uma das melhores e mais utilizadas ferramentas de investigações geotécnicas e geoambientais disponíveis no mundo.
Além da rapidez e praticidade do ensaio, este equipamento tem uso compatível com variadas condições geológicas, permitindo identificação estratigráfica de forma quase instantânea, além de estimar diversos parâmetros geotécnicos de resistência e deformabilidade das camadas de solo ensaiadas.
Neste texto, falaremos de forma simplificada e razoavelmente superficial sobre os procedimentos do ensaio e seus resultados. Em razão da complexidade desta ferramenta, no final deste artigo indicamos bibliografia, manuais e outras referências para maior aprofundamento no assunto.
Breve histórico
O Ensaio CPTu deriva do ensaio de penetração de cone (CPT – Cone Penetration Test), que foi desenvolvido na Holanda na década de 40. O ensaio evoluiu, sensores eletrônicos foram incorporados incluindo um transdutor de poropressão “U”, consolidando o ensaio CPTu.
No Brasil, os ensaios CPT vem sendo realizados desde a década de 50 e os ensaios CPTu tornaram-se bastante populares nas últimas duas décadas, sendo largamente utilizados nas indústrias da construção civil e mineração.
Descrição do ensaio
O ensaio de CPTu consiste na cravação de um cone instrumentado no solo, em velocidade constante de 2cm / segundo. Esta cravação costuma ser realizada por perfuratrizes hidráulicas que se auto-ancoram no terreno (para oferecer resistência e possibilitar a cravação estática do cone).
Durante a penetração do cone, a cada centímetro, são realizadas de forma contínua leituras em seus três sensores:
- qc – resistência de ponta
- fs – resistência ao atrito lateral
- U2 – media de poro pressão
À partir dessas leituras é possível traçar o perfil estratigráfico do comportamento granulométrico das camadas do solo, além de estabelecer, por meio de correlações, informações geotécnicas sobre as propriedades do solo ensaiado.
No vídeo abaixo, detalhamos a obtenção das leituras qc, fs e U2 . Também indicamos como essas leituras podem fornecer informações sobre o comportamento granulométrico dos solos ensaiados.
Nesta animação mostramos o comportamento granulométrico obtido pelas fórmulas de Robertson & Campanella (1986). Importante ressaltar que existem outras formas dessa interpretação, inclusive dos mesmos autores.
Ponteira CPTu - Dimensões e configurações das ponteiras
A ponteira CPTu usualmente é dimensionada com 10cm² ou 15cm² de área de ponta. Estas são as medidas regulamentadas e comerciais mas eventualmente podem ser fabricadas ponteiras menores (geralmente para ensaios de laboratório) ou maiores (para situações especiais).
Ponteira CPTu - Calibração e sensibilidade dos sensores
Com relação aos seus sensores, estes podem ser configurados de fábrica para serem mais ou menos sensíveis.
Quando um sensor é calibrado para pressões menores, ele será mais preciso em leituras pequenas, mas irá descalibrar caso ultrapasse a faixa de esforços para a qual foi dimensionado, por exemplo caso encontre solos mais resistentes.
Um cone dimensionado para pressões maiores não descalibrará em solos mais resistentes mas terá menor precisão de leitura em solos muito moles, por exemplo rejeitos.
A faixa de trabalho de cada sensor pode ser identificada no certificado de calibração da ponteira, documento cuja análise é fundamental nas campanhas com este tipo de ensaio.
Sensor de leitura da poro-pressão (u)
A poro-pressão nos ensaios CPTu usualmente é lida pelo sensor U2. Este sensor está instalado logo atrás da parte cônica do cone, conforme figura abaixo.
Eventualmente esse sensor pode estar localizado nas posições U1 (na ponta do cone) ou U3 (atrás da luva de atrito), conforme ilustração. Estas posições para este sensor são pouco usuais.
descalibrará em solos mais resistentes mas terá menor precisão de leitura em solos muito moles, por exemplo rejeitos.
A faixa de trabalho de cada sensor pode ser identificada no certificado de calibração da ponteira, documento cuja análise é fundamental nas campanhas com este tipo de ensaio.
Leituras de U2 - Solos arenosos x Solos argilosos
Quando o cone é cravado, as partículas de solo e de água deslocam-se em razão da movimentação do solo causada por esta penetração.
Em solos arenosos, permeáveis, a água é “expulsa” de forma quase instantânea. Em razão disso, essa cravação gera pouca ou nenhuma sobre-pressão (pressão adicional à hidrostática).
Em solos argilosos, de baixa permeabilidade, a cravação do cone pode gerar sobre-pressões altas e cuja dissipação completa pode levar algumas horas.
No vídeo abaixo ilustramos as diferenças entre as leituras de U2 em solos arenosos e argilosos.
Ensaios de dissipação em solos argilosos
Durante a realização dos ensaios CPTu, é possível “estacionar” a ponteira em determinada profundidade e aguardar a dissipação do excesso de poropressão gerado pela cravação do cone.
A dissipação deste excesso de poropressão pode ter algumas finalidades, sendo as principais a obtenção de características de permeabilidade do solo, para entendimento do comportamento de adensamento da camada ensaiada ou, especialmente em camadas arenosas, para avaliação do nível hidrostático do ponto ensaiado.
Para o estudo das características de permeabilidade do solo, usualmente, aguarda-se o tempo necessário para dissipação de 50% da sobre-pressão e com este valor calcula-se o coeficiente de permeabilidade Ch.
No vídeo abaixo ilustramos a realização de um ensaio de dissipação em solo de baixa permeabilidade.
Ensaios de dissipação para obtenção do nível hidrostático
Para a estimativa do nível hidrostático, basicamente realizam-se alguns ensaios de dissipação em camadas mais permeáveis, arenosas (para a dissipação completa ser rápida), obtendo assim pontos do nível hidrostático. Com alguns pontos é possível estimar a reta resultante da pressão hidrostática.
No vídeo abaixo mostramos a realização de ensaios de dissipação para a estimativa do nível hidrostático do ponto ensaiado.
Exemplos de resultados
Os resultados dos ensaios CPTu são apresentados em forma de gráficos. Inicialmente apresentam-se os resultados lidos, ou seja, os valores dos sensores de ponta (qc), atrito lateral (fs) e poropressão (U2).
Adicionalmente, podem ser apresentados resultados de parâmetros geotécnicos interpretados à partir das leituras desses três sensores. À segur apresentamos exemplo de resultados de ensaios CPTu, incluindo ensaios de dissipação e diversos parâmetros geotécnicos interpretados.
Serviços Geotécnicos
As investigações geotécnicas e geo-ambientais revelam as características e propriedades do subsolo e seus diversos estratos.
Consultoria Geotécnica
Contamos com time de engenheiros geotécnicos e projetistas capacitados a compor projetos e dirigir tecnicamente a execução de obras geotécnicas de fundações, contenções e terraplenagem.
Equipamentos
A Damasco Penna opera frota de perfuratrizes modernas, seguras e eficientes, capazes de realizar diversos tipos de ensaios, amostragens e perfurações.
