Ensaio Dilatométrico (DMT)

Questão

1:

Cite e comente sobre os parâmetros de um solo que são

determinados/medidos por meio do ensaio Dilatométrico Plano (DMT) e sobre as diversas correlações normalmente normalmente empregadas com o ensaio DMT. Resposta:

Com o ensaio DMT é possível obter basicamente quatro índices básicos. Esses parâmetros são resultados de formulações baseadas nos valores de pressões corrigidas cor rigidas  ,  , e  , como podem ser verificados a seguir:

a) Índice de material   Este índice está intimamente relacionado com o tipo de solo e se restringe a faixa de aplicação de correlações empíricas. Certamente é controlado pelo tamanho dos grãos e pela rigidez do material. Em geral, o índice  proporciona um perfil representativo do solo e, em solos “normais” (areia e argila) uma descrição razoável do mesmo. Deve-se ter em mente que o  não é resultado de uma analise granulométrica, e sim um parâmetro que reflete um comportamento comportamento mecânico, mecânico, possivelmente possivelmente algum a lgum tipo de índice de rigidez (Marchetti et al., 2001). Observa-se que quanto maior a pressão  , maior a resistência que o solo oferece a expansão da membrana. Como as argilas são mais deformáveis do que as areias, para a expansão da membrana dentro de uma argila é preciso menor menor pressão de gás para para se obter o mesmo mesmo deslocamento deslocamento (1,1mm).

 

     

Sendo  variando da seguinte seguinte forma: Argilas 0,1    0,6 Siltes 0,6    1,8 Areias   1,8 b) Índice de tensão tensão horizontal, horizontal,  O índice  pode ser considerado como um Ko amplificado ou modificado pela penetração. O perfil de  é similar, na forma, ao perfil de OCR; portanto,  é geralmente útil para entender um depósito, fornecendo luz sobre possíveis efeitos no solo não relacionados a mudanças nas pressões geostáticas, e a sua história de tensões. Devido às distorções provocadas pela penetração, o solo imediatamente adjacente à

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lâmina do dilatômetro está em um estado amolgado. Por essa razão, , normalmente excede a pressão lateral in situ. De qualquer modo, nem , nem  proporcionam uma medida exata da pressão lateral de terra antes da inserção. Entretanto,  aumenta em resposta aos efeitos, sobre o solo, do aumento da tensão de pré-adensamento, da cimentação, do inter-travamento de partículas, da densidade, do carregamento cíclico, do intemperismo e das vibrações. O parâmetro   está relacionado com algumas propriedades do solo, como a densidade relativa e o potencial de liquefação em areias, o coeficiente de pressão lateral de terra,  , o módulo tangente a compressão confinada (M) e a coesão não-drenada em argilas (Su). Essas correlações podem ser explicadas, considerando-se o comportamento comportamento do solo a penetração do Dilatômetro. Assim que a lâmina avança, ela corta o solo, induzindo-o a uma deformação relativamente uniforme (por exemplo, em comparação com o CPT) e da pequena magnitude em um grande volume de solo faceando a lâmina. A magnitude de  , então é influenciada não só pelo solo amolgado próximo a lâmina, mas também pela pressão e pelas propriedades do solo em torno desta zona. Por exemplo, solos pré-adensados exibirão valores elevados de , por causa da expansão do solo durante a penetração, enquanto solos normalmente adensados, ou seja, solos compressíveis apresentarão decréscimo de volume durante a penetração, levando a um valor menor de  (Schmertmann, 1988).

 

    

Onde:  - Poropressão;   - Tensão vertical efetiva;

  ≈ 2 e constantes com a profundidade – depósitos depósitos normalmente adensados adensados (NC);   ≈ 3 - 4 e constantes com a profundidade - argilas NC, envelhecidas ou cimentadas; e   ≥ 2 valores que não decrescem com a profundidade – argilas argilas pré-adensadas (OC).

c) Módulo dilatométrico,  O parâmetro  é um módulo de deformabilidade obtido a partir da diferença



do Dilatômetro é formado por dois semi-espaços elásticos. Considerando a teoria da elasticidade (Gravesen, 1960) e tendo a lâmina como plano de simetria, a expansão da membrana pode ser modelada como o carregamento flexível de uma área circular, conforme a solução matemática que segue:

 

Onde

     



(   ) 

( ) 

é o módulo dilatométrico  sendo sendo calculado calculado por:     (   )

Marchetti (1997) afirmou que o símbolo símbolo  não deve evocar afinidade especial com o modulo de Young E, e que  não é utilizável sozinho, especialmente porque ele não tem informações da história de tensões, devendo ser usado somente em combinação com  e  . d) Índice de poro-pressão da água, 

   ( ) 

   (    ) 

           

Lutenegger (1988) e Schmertmann (1988) propuseram respectivamente, os seguintes índices de poro-pressões da água obtida via DMT,  , conforme segue: O valor de  pode se mostrar útil em argilas e siltes saturados, nos quais os valores elevados indicam uma estrutura sensível e contrativa, tipicamente associada a argilas genuínas ou puras, normalmente adensadas e, ou, muito sensíveis. Os valores baixos de  podem indicar estrutura menos sensível, como a de uma argila pré-adensada. É



adensados, por causa de tensões efetivas parasíticas, resultando numa redução da sensibilidade de  aos efeitos do pré-adensamento. O índice  pode mostrar-se menos útil em areias, considerando que o excesso de poro-pressão da água seria muito pequeno e  se aproximaria de zero (Schmertmann, (Schmertmann, 1988). Além dos parâmetros acima obtidos diretamente através do ensaio, os parâmetros de resistência e deformabilidade do solo podem ser calculados através do ensaio dilatométrico utilizando-se correlações empíricas propostas por diversos autores. Lutenegger (1988) apresenta algumas correlações entre os índices do dilatômetro e os parâmetros geotécnicos, geotécnicos, tais como resistência resistência não drenada, drenada,  , módulo de compressibilidade, entre outros. A tabela abaixo mostra os parâmetros do solo, os índices do dilatômetro com os quais se correlacionam e as respectivas referências. referências. Tabela 1. Correlações entre as propriedades do solo e parâmetros do DMT. Fonte: Schmertmann (1988) traduzido por Jardim (1998)

Questão 2: Comente sobre as

importâncias desses desses parâmetros e dessas correlações correlações para

a elaboração de um projeto geotécnico de fundações. Resposta:



da compressibilidade e a avaliação do histórico de tensões já aplicadas ao solo via parâmetros Id, Ed e Kd respectivamen respectivamente. te. Essas informações informações são essenciais essenciais a maioria das obras geotécnicas usuais, dentre essas pode-se destacar os projetos de fundações, que utilizam as correlações feitas com os parâmetros obtidos via ensaio DMT para cálculos de dimensi d imensionamento. onamento. Em projetos geotécnicos de fundações os parâmetros diretos podem ser usados em correlações para estimar a tensão admissível do solo como propôs Ménard (1975), que segundo Moura (2007) é um u m dos métodos que apresenta estimativas mais coerentes de  . Outra aplicação dada é nas estimativas de recalque propostas por Ménard e Rousseaud (1962) que calcula o recalque total da fundação através de uma expressão dependente do módulo dilatométrico (Ed) e outros parâmetros específicos de projeto. Em uma estaca carregada, há a necessidade de se prever a variação do módulo de reação horizontal com a profundidade, e com o ensaio é possível correlacionar o índice de tensão horizontal (Kd) com o coeficiente de empuxo em repouso (Ko) como propôs Marchetti Marchetti (1980) e outros (Tabela (Tabela 1). Além das informações acima, os projetos de fundações podem usar informações acerca do histórico de tensões t ensões das camadas camadas do solo (OCR), ( OCR), obtidas através da correlação com o índice de tensão horizontal (Kd) como propôs Marchetti (1980); informação essa que se torna importante para avaliar o comportamento do material perante a solicitação aplicada pela fundação (controle das deformações do solo durante o carregamento). carregamento). Para projetos que envolvam solos finos, é possível obter a estimativa da resistência não drenada através de correlações com a tensão vertical efetiva ( ’v) e o índice de tensão horizontal (Kd), e assim estabelecer o fator de segurança (FS) do projeto geotécnico quanto ao acréscimo das tensões, assim como, definir os níveis de reforços horizontais necessários para se garantir tais acréscimos acrésci mos das tensões, como mostrou Ladd et al. al. (1977), Mesri (1975) e Marchetti (1980). Por fim, o módulo oedométrico (M), obtido via correlação com o módulo dilatométrico (Ed), pode ser associado à permeabilidade (condutividade hidráulica) do subsolo, permitindo assim a estimativa da relação tensão x deformação e o comportamento do mesmo ao longo do tempo. Segundo Schnaid (2000) é possível utilizar as medidas do DMT para a estimativa de parâmetros de fluxo, módulo de



Sendo assim, conclui-se que uso do DMT, pode apresentar apresentar em algumas condições, a fonte de informações necessárias para uma decisão relativa à solução de uma fundação que venha proporcionar substancial economia, principalmente quando ocorre uma mudança de solução, originalmente concebida em fundação profunda, por estacas, para uma solução em fundação direta, por sapatas. A precisão das informações, a forma de obtenção dos dados no campo, que é quase contínua ao longo da profundidade, aliada à rapidez e ao baixo custo desses desses ensaios (da ordem do dobro ao triplo de uma sondagem à percussão) comparando-se com o número de informações obtidas, representam uma alternativa cujo uso tende a se intensificar em nosso meio técnico. Questão 3:

Determine os valores das pressões P0 e P1 (a partir dos dados de campo –

leituras A e B e das calibrações ∆A e ∆B), dos pesos específicos (empregando as

correlações entre  e  – ANEXO A), das poro-pressões, das tensões geoestáticas efetivas. Questão 4:

Determine os parâmetros intermediários  ,  e  e as respectivas

classificações das camadas a cada profundidade, a partir dos limites entre as três categorias de solos: Argilas para  <0,6, Siltes para 0,6<  <1,8 e Areias para  >1,8. Questão 5: Imprima a planilha dos dados dos itens 3 e 4. (ANEXO B)

Questão 6:

Plote os gráficos individuais para os parâmetros parâmetros intermediários  ,  e  ,

com os valores da tabela do item 4, identificando em cada gráfico a posição do nível d’água N.A. (ANEXO C)

Ensaio Dilatométrico (DMT)

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