Ensaios de Campo e suas aplicações à Engenharia de Fundações 2ª Ed



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Ensaios de Campo e Suas Aplicações à Engenharia de Fundações - Odebrecht & Schnaid





© Copyright 2012 Oficina de Textos
Edição Digital 2014
Grafia atualizada conforme o Acordo Ortográfico da Língua Portuguesa de 1990, em vigor no Brasil a partir de 2009.
C
ONSELHO EDITORIAL
Cylon Gonçalves da Silva; Doris C. C. K. Kowaltowski; José Galizia Tundisi;
Luis Enrique Sánchez; Paulo Helene; Rozely Ferreira dos Santos; 
Teresa Gallotti Florenzano
C
APA
 Malu Vallim
F
OTOS DA CAPA
(1ª capa) Obra Atlântico Sul – Brasfond; Cone – A.P. van den Berg
(4ª capa) Sonda – Damasco Penna
P
REPARAÇÃO DE TEXTOS
 Gerson Silva
P
ROJETO GRÁFICO
 Malu Vallim
D
IAGRAM AÇÃO
 Allzone Digital Services Limited
P
REPARAÇÃO DE FIGURAS
 Bruno Tonelli
R
EVISÃO DE TEXTOS
 Marcel Iha
Dados Inte rnacionais de  Catalogação na Publicação (CIP)
(Câmara Brasile ira do Livro, SP, Brasil)
Schnaid, Fernando
Ensaios de campo e suas aplicações à engenharia
de fundações / Fernando Schnaid, Edgar Odebrecht. -- 2. ed.
São Paulo : Oficina de Textos, 2012.
Bibliografia.
ISBN 978-85-7975-059-5
eISBN 978-85-7975-118-9
1. Fundações - Trabalhos de campo 2. Mecânica dos solos - Trabalhos de campo I. Odebrecht, Edgar. II. Título.
12-10142
CDD-624.150723
Índices para catálogo sistemático:
1. Engenharia de fundações : Ensaios de campo : Tecnologia
624.150723
2. Geotecnia : Ensaios de campo : Tecnologia
624.150723
Todos os direitos reservados à Oficina de Textos
Rua Cubatão, 959
CEP 04013-043 – São Paulo – Brasil
Fone (11) 3085 7933 Fax (11) 3083 0849
www.ofitexto.com.br
    e-mail: 
atend@ofitexto.com.br


Apresentação
O  Prof.  Fernando  Schnaid  é  uma  autoridade  internacional  em  ensaios  de  campo,  relator  de
congressos  nacionais  e  internacionais  sobre  o  assunto,  autor  de  diversos  livros  e  respeitado
consultor geotécnico.
O  Prof.  Edgar  Odebrecht  desenvolveu  seus  estudos  de  doutorado  em  ensaios  de  campo  e  é
proprietário  de  uma  das  mais  respeitadas  empresas  executoras  de  ensaios  de  campo  do  Brasil,
com atuação nacional e internacional.
Esse é o calibre dos autores desta segunda edição de Ensaios  de  campo  e  suas  aplicações  à
Engenharia de Fundações. Ambos aliam sólida formação acadêmica com ampla vivência prática.
Nestes  doze  anos  desde  a  sua  primeira  publicação,  o  livro  do  Prof.  Schnaid  tornou-se  a
principal  referência  brasileira  sobre  procedimentos  de  execução  e  interpretação  de  ensaios  de
campo  em  solos.  Praticamente  todos  os  proprietários,  projetistas,  executores  de  prospecções,
professores e estudantes de Geotecnia no Brasil utilizam o livro.
E agora surge esta segunda edição, escrita a quatro mãos pelos Profs. Schnaid e Odebrecht. O
resultado é um livro primoroso, no qual são apresentados, de modo preciso e completo, os ensaios
de  campo  comercialmente  disponíveis  no  Brasil:  SPT,  cone  e  piezocone,  palheta,  dilatômetro  e
pressiômetro.
A nova edição manteve umas poucas feições da edição original. O índice é o mesmo, e o tom
geral  de  aprimoramento  na  interpretação  dos  ensaios  de  campo  foi  mantido.  Percebe-se  em
diversos trechos, como na primeira edição, a intenção de acrescentar às interpretações empíricas,
aplicáveis apenas às regiões e materiais de origem, interpretações dos resultados dos ensaios por
meio de soluções da teoria da Mecânica dos Solos.
A  semelhança,  contudo,  para  por  aí.  Todos  os  capítulos  foram  atualizados.  Foram  incluídos
detalhes sobre os equipamentos de ensaio, com abundantes figuras e fotografias. As mais recentes
formas  de  interpretação  empírica  e  teórica  dos  ensaios  estão  detalhadamente  explicadas.  A
utilização dos resultados dos ensaios em projetos é detalhada e exemplificada segundo o estado
atual  dos  conhecimentos.  São  apresentados  aspectos  novos,  não  encontráveis  na  literatura,  tais
como:  uso  de  conceitos  de  energia  no  SPT,  detalhes  sobre  a  interpretação  das  curvas  rotação  ×
tensão  dos  ensaios  de  palheta,  procedimentos  para  saturação  das  pedras  porosas  do  piezocone,
entre  muitos  outros.  Como  se  isso  não  bastasse,  foram  inseridos,  nos  gráficos  e  tabelas  da  nova
edição, dados recentes coligidos na prática e em pesquisas.
Sinto-me feliz e honrado pela oportunidade que a Oficina de Textos me ofereceu de apresentar
este livro, essencial para os praticantes e acadêmicos brasileiros e escrito por dois colegas por
quem nutro profunda admiração.
Sandro Sandroni
Diretor da Geoprojetos Engenharia Ltda.
Professor pesquisador da PUC-RJ


Prefácio à segunda edição
O livro Ensaios de campo vem sendo usado no Brasil há mais de 10 anos, adotado por colegas
professores  em  cursos  de  graduação  e  de  pós-graduação  e  utilizado  com  frequência  como
referência à prática de engenharia nacional. Dez anos depois, o conteúdo original necessita de
atualização.  Nesta  revisão,  a  estrutura  do  livro  e  os  fundamentos  teóricos  permanecem
inalterados:  Conceitos  de  Mecânica  dos  Solos,  Teoria  de  Estado  Crítico,  Modelos
Constitutivos  baseados  em  Elastoplasticidade,  Teoria  de  Expansão  de  Cavidade,  entre  outros.
As  mudanças  são  produto  de  desenvolvimentos  científicos  e  tecnológicos  recentes,  que
modificaram  as  práticas  de  engenharia  e  os  procedimentos  adotados  em  programas  de
investigação  geotécnica.  São  inúmeras  as  inovações  tecnológicas  que  resultaram  em  novos
equipamentos  e  maior  precisão  de  leituras.  Novas  evidências  experimentais  promoveram  a
revisão de hipóteses adotadas em projeto, resultando em novas formulações para interpretação
de  ensaios  de  campo.  Nesse  período,  foi  editado  o  Código  Europeu  7,  que  se  constitui  na
primeira  tentativa  de  normatização  integrada  de  práticas  de  diferentes  países,  e  cujo  legado
inclui um conjunto atualizado de recomendações de projeto.
Neste  início  de  milênio,  mudou  também  o  Brasil,  que,  ao  experimentar  um  ciclo  econômico
virtuoso, moderniza sua infraestrutura civil, incorpora práticas internacionais de projeto e amplia
os  investimentos  em  engenharia.  Hoje,  as  técnicas  discutidas  nesta  publicação  são  usadas
rotineiramente  em  projetos  e  o  Brasil  acumulou  considerável  experiência,  que  merece  ser
compilada e relatada.
Inovações de técnicas, de métodos e de procedimentos são apresentadas em uma nova edição,
revisada e ampliada. Coautor da nova edição, o Eng. Prof. Edgar Odebrecht agrega conhecimento
e  experiência,  discute  em  mais  detalhes  os  procedimentos  de  ensaios,  revisa  criticamente  os
métodos de interpretação e renova o corpo do texto.
Assim  como  na  edição  original,  é  necessário  destacar  que  o  trabalho  é,  em  grande  parte,
produto  do  ambiente  universitário,  das  pesquisas  realizadas  no  Programa  de  Pós-Graduação  em
Engenharia Civil da UFRGS, da inestimável contribuição de professores e de alunos de mestrado
e  de  doutorado,  que,  incansáveis,  trabalham  para  ampliar  as  fronteiras  do  conhecimento.  É
também produto da interação dos autores com engenheiros brasileiros, cuja experiência baliza as
necessidades  reais  de  cada  projeto  e  que  promovem  –  na  medida  de  nossa  capacidade  –  uma
ponte entre teoria e prática.
O meu objetivo maior, nessa nova versão, foi assegurar que os princípios contidos no original
fossem  mantidos,  apresentando  os  conteúdos  de  forma  simples  e  objetiva,  que  fossem  de  fácil
assimilação  e  de  leitura  fluente  e  prazerosa.  Contribui  para  isso  a  orientação  segura  da  Editora
Oficina de Textos, por meio dos conselhos e recomendações da amiga Shoshana Signer.
Prof. Fernando Schnaid


Lista de símbolos
A
leitura de pressão do ensaio dilatométrico
a
l
área lateral do amostrador
A
l
área lateral da estaca
a
p
área da ponta do amostrador
A
p
área da ponta da estaca
B
largura da fundação
B
leitura de pressão do ensaio dilatométrico
B
q
parâmetro de poropressão
C
intercepto coesivo
C
leitura de pressão do ensaio dilatométrico
C
N
fator de correção decorrente da tensão efetiva de sobrecarga
CPT
cone
CPTU
piezocone
C
r
coeficiente de adensamento radial
C
v
coeficiente de adensamento vertical
D
diâmetro da palheta do vane
DMT
dilatômetro de Marchetti
D
r
densidade relativa
d
s
espessura da camada compressível
E
módulo de Young
E
25
E para 25% da tensão desviadora máxima
E
amostrador
energia efetivamente gasta para cravar o amostrador no solo
E
D
módulo dilatométrico
E
u
módulo de Young não drenado
F
1
fator de correção da resistência de ponta
F
2
fator de correção da resistência lateral
F
d
força dinâmica de reação do solo à cravação do amostrador
F
e
força estática de reação do solo à cravação do amostrador
FS
fator de segurança
f
s
atrito lateral do cone
f
t
atrito lateral do cone corrigido
G
módulo cisalhante
G
0
módulo cisalhante a pequenas deformações (máximo)
H
recalque de um elemento de fundação
H
altura da palheta do vane
índice de compressão


I
c
I
D
índice de material
IP
índice de plasticidade
I
r
índice de rigidez (G/S
u
)
k
condutividade hidráulica
KD
índice de tensão horizontal
Ko
coeficiente de empuxo no repouso
L
largura da fundação
LL
limite de liquidez
LP
limite de plasticidade
M
momento aplicado na palheta do vane
M
DMT
módulo oedométrico do dilatômetro
m
v
coeficiente de variação volumétrica
NA
solo normalmente adensado
N
c
fator de capacidade de carga da parcela coesiva
N
g
fator de capacidade de carga
N
K
fator de capacidade do cone (com base
em q
c
)
N
KT
fator de capacidade do cone (com base
em q
t
)
N
q
fator de capacidade de carga da parcela da sobrecarga
N
SPT
resistência à penetração do amostrador SPT
N
SPT,1
N
SPT
 corrigido para uma tensão de referência de 100 kPa (1 atm)
(N
SPT,1
)
60
N
SPT
 corrigido para energia e nível de tensões
N
SPT,60
N
SPT
 corrigido para 60% da energia teórica de queda livre
N
SPT,eq
resistência à penetração estimada do ensaio SPT-T
OCR
índice de pré-adensamento
P
perímetro da estaca
p’
tensão efetiva média
P
0
correção da leitura A do dilatômetro
P1
correção da leitura B do dilatômetro
P
2
correção da leitura C do dilatômetro
PA
solo pré-adensado
Q
adm
carga admissível da estaca
q
c
resistência de ponta do cone
Q
l
resistência lateral da estaca
Q
p
resistência da ponta da estaca
Q
rup
carga de ruptura da estaca


q
t
resistência de ponta do cone corrigida
r
raio de cavidade
R
f
razão de atrito (f
s
/q
c
)
S
coeficiente de recalque
SCPT
cone sísmico
SDMT
dilatômetro sísmico
S
t
sensitividade
S
u
resistência ao cisalhamento não drenada
S
ur
resistência ao cisalhamento não drenada amolgada
t
tempo de dissipação
T
*
fator tempo
u
poropressões
u
1
poropressão medida na ponteira cônica
u
2
poropressão medida na base do cone
u
3
poropressão medida na luva do cone
V
volume da cavidade
V
p
velocidade da onda de compressão
V
s
velocidade da onda cisalhante
W
s
trabalho para cravar o amostrador no solo
Z
m
desvio de zero do manômetro do ensaio dilatométrico
α
razão de perímetro
α
coeficiente de cálculo de capacidade de carga lateral
β
coeficiente de cálculo de capacidade de carga da ponta
∆A
primeira leitura de calibração do dilatômetro
∆B
segunda leitura de calibração do dilatômetro
∆EPG
m+h
variação de energia gravitacional do martelo e da haste
∆EPG
m+h
sistema
energia potencial gravitacional do sistema
∆ρ
penetração permanente do amostrador no solo
ε
χ
deformação de cavidade
ε
θ
deformação circunferencial
ε
ρ
deformação radial
ɸ
torção elástica da haste de aplicação do torque
ɸ’
ângulo efetivo de atrito interno do solo
γ
peso específico aparente
γ
nível de deformações cisalhantes
η
1
perdas de energia decorrentes do golpe
η
2
perdas de energia decorrentes das hastes
η
3
perdas de energia do sistema


φ
ângulo de dilatância

parâmetro adimensional de estado crítico em função de C
s
 e C
c
μ
fator de correção de Bjerrum
ν
coeficiente de Poisson
ρ
recalque
ρ
massa específica do solo
σ
tensão
σ’
tensão efetiva
σ
adm
tensão admissível
σ
c
resistência à compressão simples
σ
h
tensão horizontal
tensão horizontal efetiva
σ
θ
tensão circunferencial
σ
ρ
tensão radial
σv
tensão vertical
tensão vertical efetiva
tensão de pré-adensamento
σ
vo
tensão vertical inicial
σ
z
tensão vertical (coordenadas cilíndricas)
τ
tensão cisalhante


Sumário

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