tese 4,5 mb

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 ...............................................