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  • Caracterizao do Comportamento de Materiais a partir do Ensaio Pressiomtrico

    Rita Raquel Rego Silva de Oliva

    Dissertao para obteno do Grau de Mestre em

    Engenharia Civil

    Jri

    Presidente: Prof. Doutor Jaime Alberto dos Santos

    Orientador: Prof. Doutor Alexandre da Luz Pinto

    Orientador: Prof. Doutor Pedro Fernando e Mota Guedes de Melo

    Vogal: Prof. Doutor Armando Manuel Sequeira Nunes Anto

    Dezembro de 2009

  • i

    AGRADECIMENTOS

    Ao Professor Pedro Guedes de Melo pelos ensinamentos, apoio e disponibilidade demonstrada ao

    longo da realizao deste trabalho, e pela motivao para a rea da Geotecnia transmitida ao

    longo do meu percurso acadmico.

    empresa Geotest pela disponibilizao de todos os resultados de ensaios pressiomtricos

    usados na execuo da aplicao prtica deste trabalho. Em especial, Eng. Ana Teresa

    Carvalho pelo apoio prestado na pesquisa de casos de obra adequados e pela oportunidade de

    assistir realizao de um ensaio, e, tambm, Eng. Mariana Ley Rosa pela disponibilizao de

    material bibliogrfico e interesse demonstrado.

    seco de Geotecnia do Departamento de Engenharia Civil do Instituto Superior Tcnico,

    nomeadamente ao Professor Jaime Santos, pelo apoio logstico ao longo do desenvolvimento

    deste trabalho.

    Aos meus pais pela compreenso, incentivo e apoio constantes.

    Ao Carlos por tudo.

  • ii

    RESUMO

    O presente trabalho tem como objectivos principais: estudar o ensaio pressiomtrico com

    o pressimetro de Mnard e explorar os seus resultados para a calibrao de um modelo de

    comportamento de um material.

    A descrio do pressimetro, da tcnica de execuo do ensaio e da anlise e aplicaes

    de resultados tem por base a pesquisa bibliogrfica efectuada. Ao longo do desenvolvimento deste

    trabalho discute-se a conformidade dos mtodos de abertura do furo e introduo da sonda no

    terreno, e tambm a validade dos resultados e parmetros obtidos do ensaio.

    O material escolhido para estudo o ocorrente nas formaes arenosas do Miocnico da

    regio de Lisboa. A calibrao de um modelo de comportamento para este material realizada

    pelo mtodo dos elementos finitos, escolhendo-se para o efeito o programa Plaxis. O modelo de

    comportamento escolhido o Hardening Soil, j incorporado no programa.

    O processo de obteno do modelo consiste numa anlise de sensibilidade dos vrios

    parmetros definidores do modelo e no ajuste progressivo s curvas pressiomtricas dos ensaios

    realizados nessas formaes.

    Os resultados obtidos so discutidos e apresentam-se as vantagens e limitaes deste

    mtodo de caracterizao de materiais a partir do ensaio pressiomtrico.

    Palavras-chave: Pressimetro de Mnard; caracterizao geotcnica; modelao numrica;

    Miocnico; Plaxis; Hardening Soil Model

  • iii

    ABSTRACT

    The current essay has two major objectives: to present a study about the Mnards

    pressuremeter test and to exploit its results in order to calibrate a soil model.

    The description of the pressuremeter, the test technique and the results analysis and

    applications is based on the extensive bibliographic research. In the course of this paper is

    discussed the suitability of the methods used in preboring operation and probe insertion in the

    ground, as well as, the validity of the parameters measured during the test.

    The chosen material for this study is the non-cohesive soil of the Miocene formations that

    occur in Lisbon region. The model of the mechanical behaviour of the soil is calibrated by the finite

    element method. The soil behaviour is simulated by the Hardening Soil Model, which is a model

    already assembled in the chosen software Plaxis.

    The calibration process consists in a sensitivity analysis of the main defining parameters of

    the model and the progressive adjustment to the pressuremeter curves obtained from the tests

    done in the studied formations.

    The results of this work are discussed and the advantages and limitations of this

    methodology for materials characterization are analysed.

    Key-words: Mnards pressuremeter; geotechnical characterization; numerical modelling;

    Miocene; Plaxis; Hardening Soil Model

  • iv

    ndice Geral

    AGRADECIMENTOS .......................................................................................................................................... i

    RESUMO............................................................................................................................................................ ii

    ABSTRACT ...................................................................................................................................................... .iii

    NDICE GERAL ................................................................................................................................................. iv

    NDICE DE TABELAS ...................................................................................................................................... vii

    NDICE DE FIGURAS ....................................................................................................................................... ix

    LISTA DE SMBOLOS .................................................................................................................................... .xii

    CAPTULO 1 INTRODUO ........................................................................................................................ 1 1.1 Objectivos .................................................................................................................................................... 1

    1.2 Estrutura do Documento ............................................................................................................................. .1

    CAPTULO 2 TIPOS DE PRESSIMETROS .............................................................................................. 3 2.1 Evoluo Histrica ...................................................................................................................................... .3

    2.2 Classificao dos Equipamentos ................................................................................................................ .9

    2.3 Pressimetro de Mnard ........................................................................................................................... .10

    2.3.1 A Sonda Pressiomtrica .................................................................................................................... .10

    2.3.2 A Unidade de Controlo de Presso e Volume ................................................................................... .11

    2.3.3 A Tubagem ....................................................................................................................................... .12

    2.3.4 O Pressimetro do tipo GC ............................................................................................................... .13

    2.4 Outros tipos de Pressimetros .................................................................................................................. .15

    2.4.1 Pressimetros de pr-furo ................................................................................................................. .15

    2.4.2 Pressimetros Autoperfuradores ...................................................................................................... .17

    2.4.3 Pressimetros de Cone ..................................................................................................................... .19

    2.4.4 Pressimetros com tubo exterior de revestimento ............................................................................ .20

    CAPTULO 3 ENSAIO PRESSIOMTRICO DE MNARD ........................................................................ 21 3.1 Consideraes iniciais .............................................................................................................................. .21

    3.2 Calibrao ................................................................................................................................................. .21

    3.2.1 Saturao dos Circuitos .................................................................................................................... .21

    3.2.2 Calibrao das Perdas de Volume .................................................................................................... .22

    3.2.3 Determinao do Volume Inicial. ...................................................................................................... .24

    3.2.4 Calibrao das Perdas de Presso. .................................................................................................. .24

    3.3 Insero da Sonda no Terreno ................................................................................................................. .26

    3.3.1 Dimetro do Furo .............................................................................................................................. .26

    3.3.2 Mtodos e Equipamento de Furao ................................................................................................ .27

    3.3.2.1 Mtodos de Furao .................................................................................................... .28

    3.3.2.2 Insero Directa ...............................................