O Método Borehole Test
Por: Samantha Steffens • 10/4/2017 • Trabalho acadêmico • 1.321 Palavras (6 Páginas) • 557 Visualizações
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UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA
BOREHOLE TEST
Palhoça/SC
2016
- INTRODUÇÃO
A fundação é o elemento estrutural destinado a suportar estruturas de qualquer tipo de obra de engenharia. É responsável pela estabilidade, segurança e conservação da estética. Para a escolha e dimensionamento do tipo de fundação a ser empregada em um projeto é imprescindível o conhecimento da resistência do solo, para isso são realizados ensaios, laboratoriais ou de campo, a fim de obter os parâmetros de resistência ao cisalhamento como coesão e ângulo de atrito.
Este trabalho tem por objetivo descrever o método Borehole Test, apresentar sua utilização prática e os parâmetros obtidos através da realização do ensaio.
- DESCRIÇÃO E METODOLOGIA
- DESCRIÇÃO
O uso do equipamento Borehole Shear Test para a análise in situ de parâmetros de resistência, mesmo não tão conhecido, vem sendo descoberto por vários pesquisadores e empresas devido à sua facilidade de utilização, rapidez de execução e baixa variabilidade dos resultados (LUTENEGGER e TIMUAN 1987).
O ensaio geotécnico consiste em inserir o equipamento, em um furo de sondagem pré-executado, aplicar pressão uniforme sobre a parede do furo que se expande. Deve-se causar a ruptura por cisalhamento do solo arrancando a sonda.
No Brasil, a Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) obteve o primeiro equipamento BST e com ele iniciou pesquisas, das quais uma foi publicada em parceria com o Laboratório de Mapeamento Geotécnico (LAMGEO).
- METODOLOGIA
Inicialmente é executado um furo no terreno a ser investigado, segundo Lutenegger (1987) o diâmetro do furo aceitável para a execução do ensaio deve ter de 69,9mm a 79,0mm. No caso de furos com diâmetros maiores que o diâmetro máximo, a sonda pode não ficar completamente aderida ao solo, comprometendo o resultado dos parâmetros obtidos.
Em seguida, coloca-se a sonda cisalhante e com a ajuda de um manômetro aplica-se a tensão normal desejada.
A etapa de consolidação vem logo após, a sonda se expande e comprime o solo, deve-se esperar um tempo que pode variar entre 5 e 15 minutos. Durante esse processo é necessário baixar a base pela haste.
Terminando a consolidação, a manivela da base é girada com uma velocidade de aproximadamente 2 voltas por segundo no sentido horário, aplicando a força de cisalhamento, até que o ponteiro do manômetro indique a tensão máxima de ruptura alcançada. Essa tensão pode ser visualizada de duas formas: por uma queda repentina da tensão cisalhante marcada pelo ponteiro no manômetro, na qual a tensão máxima é a maior tensão verificada no amostrador e por uma leitura constante da tensão cisalhante. Nessa segunda forma, para assegurar que não houve falha, continua-se rotacionando a manivela por cerca de 25 voltas.
Atingindo-se a tensão cisalhante máxima, deve-se girar a manivela no sentido inverso para que alivie a tensão aplicada na haste e a tensão cisalhante volte a ser zero.
O ensaio pode ser continuado de duas maneiras. Na primeira, a sonda cisalhante se mantém no mesmo lugar, e o solo continua sob atuação da tensão normal aplicada anteriormente, ou seja, é mantida a pressão manométrica na bomba de ar. Aplica-se então, o próximo estágio de tensão normal e repete-se o ensaio já descrito.
A outra maneira é executada inicialmente liberando a pressão normal, retirando e limpando a sonda, para então inseri-la novamente no furo, em uma posição de 100 mm acima ou abaixo da altura original, ou então, mantendo a mesma posição, porém com uma rotação de 90º da primeira etapa.
Com os dados coletados é possível montar o gráfico de tensão normal por tensão cisalhante, obtendo os valores de resistência.
- EQUIPAMENTOS E UTILIZAÇÃO
O Borehole Test é um equipamento, que pode ser utilizado em obras de construção em geral, que possibilita a obtenção dos parâmetros de resistência do solo com maior rapidez e facilidade que os métodos de laboratório. Já foi usado inclusive em uma investigação geotécnica das fundações da Sunshine Skyway Bridge, em ambiente marinho raso (HANDY et al. 1985) e também de forma satisfatória em investigações de estabilidade de encostas. (HAND 1986). Ele é formado por 3 principais peças, base para arrancamento, sonda cisalhante e bomba de ar.
A base para arrancamento consiste em um sistema de medição de força hidráulica, ela é colocada na superfície do solo em cima do furo e através de hastes transfere a força de cisalhamento do furo para a sonda.
A sonda cisalhante é a parte do equipamento que fica em contato direto com o solo. Ela é formada por um cilindro de fluido e placas de cisalhamento, necessárias para que haja aderência entre o solo e o metal, cujo tamanho e geometria dependem do tipo de solo a ser ensaiado.
No centro da sonda, acoplada com um manômetro, há uma bomba manual de ar que aplica a força normal as placas afim de transmitir a tensão normal ao solo.
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Figura 1 - Equipamento Borehole Shear Test
Fonte: Handy Geotechnical Instruments, Inc.
- PARÂMETROS OBTIDOS
O ensaio BST possibilita a obtenção do ângulo de atrito e coesão do solo ensaiado, podendo ainda fornecer histórico de tensões de cisalhamento e deslocamento de cisalhamento.
Para a obtenção dos resultados do teste leva-se aproximadamente uma hora, o que caracteriza como vantagem em relação ao ensaio tradicional, que geralmente leva dias.
Assim como no ensaio de Cisalhamento direto, o BST segue o critério de ruptura de Mohr Coulomb.
Mohr (1900): Critério de ruptura no qual os materiais rompem quando a tensão cisalhante(τ) num plano de ruptura atinge uma determinada função dependente da tensão normal aplicada no material.
A envoltória de Mohr-Coulomb é dada pela equação:
τ =c+σ.tgΦ | C – Coesão |
Φ – Ângulo de atrito interno |
Durante o ensaio são anotados os dados de tensão normal e tensão cisalhante, para posterior realização do gráfico o qual nos fornecerá os dados para obtenção dos coeficientes de resistência ao cisalhamento.
- CÁLCULOS A SEREM REALIZADOS
Os dados obtidos em campo devem possibilitar a construção de um gráfico de tensão cisalhante máxima versus tensão normal, que representará as envoltórias de ruptura.
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