Estudo dos efeitos de escala em ensaios de penetração dinâmica

Abstract

A engenharia geotécnica brasileira é fortemente dependente dos resultados do ensaio SPT, sendo de fundamental importância aprimorar os métodos de investigação e elaboração de projetos nesta área. Embora bastante utilizado, o ensaio tem sido objeto freqüente de críticas, abrangendo tanto aspectos relacionados à dispersão de resultados, quanto à dependência do operador e diversidade de equipamentos e procedimentos. Devido a estas limitações, estudos de medição de energia têm sido desenvolvidos visando a padronização do ensaio, sendo inúmeras as contribuições nesta área. Para validar abordagens baseadas em conceitos de energia e dinâmica foram projetados, construídos e testados equipamentos de penetração dentro dos princípios de escala e similaridade com o objetivo de avaliar as semelhanças geométricas envolvidas no processo de cravação dinâmico. Os equipamentos foram projetados de acordo com uma análise dimensional, que objetiva estabelecer condições de semelhança física entre os ensaios considerando-se relações entre as áreas transversais dos amostradores correspondentes a 0,5, 1,5 e 2,0 vezes a área do amostrador padrão. A engenharia geotécnica brasileira é fortemente dependente dos resultados do ensaio SPT, sendo de fundamental importância aprimorar os métodos de investigação e elaboração de projetos nesta área. Embora bastante utilizado, o ensaio tem sido objeto freqüente de críticas, abrangendo tanto aspectos relacionados à dispersão de resultados, quanto à dependência do operador e diversidade de equipamentos e procedimentos. Devido a estas limitações, estudos de medição de energia têm sido desenvolvidos visando a padronização do ensaio, sendo inúmeras as contribuições nesta área. Para validar abordagens baseadas em conceitos de energia e dinâmica foram projetados, construídos e testados equipamentos de penetração dentro dos princípios de escala e similaridade com o objetivo de avaliar as semelhanças geométricas envolvidas no processo de cravação dinâmico. Os equipamentos foram projetados de acordo com uma análise dimensional, que objetiva estabelecer condições de semelhança física entre os ensaios considerando-se relações entre as áreas transversais dos amostradores correspondentes a 0,5, 1,5 e 2,0 vezes a área do amostrador padrão.

The Brazilian geotechnical practice is heavily dependent on SPT tests and for this reason it is fundamental the improvements of interpretation method throughout systematic research in this area. Although widely used, the test has been the object of frequent criticism, due to aspects related to scatter in test data, dependence of the operator and diversity of equipment and procedures. Because of these limitations, studies of measured energy have been developed to standardize the test are of ultimate importance and so are the methods of interpretation based on energy. To validate approaches based on the concepts of energy and dynamic, an equipment was constructed and tested following the principles of scale and similarity in an attempt of evaluating the geometrical similarities involved in the dynamic driving process. The equipment has been designed according to a dimensional analysis, which aims to establish conditions of physical similarity between the tests considered to be 0.5, 1.5 and 2.0 times the area of the standard sampler. The use of a numerical program developed by Lobo et al (2007) allowed numerical simulations to be carried out in order to predict the sampler penetration ρ, as well as the energy and dynamic force produced during penetration. Through experimental analysis performed, it was possible to test the different geometries, using open and closed samplers, and two different lifting mechanisms for lifting the hammer, using steel wire and sisal rope. Despite the scatter, the various equipments and procedures produce similar when the principles of scale and similarity have been considered. Scatter is attributed to soil heterogeneity, efficiency and other factors inherent to dynamic penetration testing. From the experimental program, it has been concluded that concepts of similarity applied to dynamic tests have great potential in the interpretation of SPT data, which opens up new alternatives to the empirical methods currently adopted in practice.