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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.18.2012.tde-24052013-103725
Document
Author
Full name
Juliana Azoia Lukiantchuki
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2012
Supervisor
Committee
Esquivel, Edmundo Rogério (President)
Aoki, Nelson
Belincanta, Antonio
Bernardes, George de Paula
Salgado, Rodrigo
Title in Portuguese
Interpretação de resultados do ensaio SPT com base em instrumentação dinâmica
Keywords in Portuguese
Energia
Ensaio de simples reconhecimento
Ensaio SPT
Instrumentação dinâmica
Princípio de Hamilton
Resistência dinâmica
Teoria da Onda
Abstract in Portuguese
O ensaio de simples reconhecimento do solo (SPT) e usualmente utilizado para estimar a resistência do solo, atraves do índice NSPT, que representa a resistencia a penetração dinâmica do amostrador no solo. Esse índice é usado diretamente em correlações empíricas ou semi-empíricas na determinação da capacidade de suporte e recalque das fundações. Entretanto, esse ensaio tem sido alvo de críticas devido a utilização dessas correlações empíricas, geralmente baseadas em observações práticas e sem nenhum fundamento científico. Críticas também estão relacionadas com a dispersão dos resultados, devido a utilização de diferentes tipos de equipamentos e procedimentos executivos. O índice NSPT depende da parcela de energia que e efetivamente transmitida ao amostrador durante a queda do martelo. Assim, análises racionais dos resultados de ensaios SPT dependem essencialmente da estimativa da quantidade dessa energia. Por esse motivo, tem sido desenvolvidas diversas pesquisas relacionados com a energia envolvida no ensaio SPT. Este trabalho apresenta interpretações dos resultados do ensaio SPT a partir das quantidades de energia envolvidas durante a queda do martelo. Essas quantidades de energia são determinadas indiretamente, através dos sinais de força normal e aceleração durante a propagação da onda de tensão ao longo da composição de hastes. Para isso, foi desenvolvido um equipamento que inclui uma instrumentação capaz de registrar esses sinais de força normal e aceleração. Uma série de ensaios SPT foi realizada com instrumentação instalada tanto no topo como na base da composição de hastes. Esse arranjo permitiu estimar as quantidades de energia disponíveis no topo e na base da composição de hastes. Assim, foi possível determinar a eficiência dos equipamentos SPT com base na quantidade de energia que efetivamente atinge o amostrador. A partir dos sinais registrados, também foi possível determinar a resistência dinâmica mobilizada no sistema solo-amostrador. Os resultados experimentais foram comparados com resultados obtidos através de métodos teóricos, baseados no Princípio de Hamilton, para a determinação da resistência estática e dinâmica do solo. Essas análises mostraram que equações teóricas podem ser adequadas para a determinação da resistência do solo, desde que seja considerada a quantidade de energia que efetivamente atinge o amostrador. Desta forma, essas equações teóricas podem ser facilmente incorporadas na prática de projeto de fundações, contribuindo para o desenvolvimento de métodos baseados na quantidade de energia necessária para a penetração do amostrador no solo.
Title in English
Interpretation of SPT test results based on dynamic instrumentation
Keywords in English
Dynamic instrumentation
Dynamic reaction force
Energy
Hamilton's principle
SPT test
Standard penetration test
Wave theory
Abstract in English
The standard penetration test (SPT) is usually used to estimate the soil strength through the NSPT index which represents the dynamic reaction force of the sampler penetration into the soil. This index is directly used in empirical or semi-empirical correlations for the determination of the bearing capacity and foundation settlements. However, this test has been criticized due to the use of these empirical correlations, often based on practical observation without any scientific basis. Criticism is also related to result dispersion due to the use of different types of equipment and execution procedures. The NSPT index depends on the amount of energy that is effectively transmitted to the sampler during the hammer fall. Thus, rational analyses of the SPT test results essentially depend on the estimation of this amount of energy. For this reason, several studies related to the energy involved in SPT test have been developed. This research presents interpretations of the SPT test results from the amounts of energy involved during the hammer fall. These amounts of energy are indirectly assessed by means of normal force and acceleration signals during the stress wave propagation along the string of rods. For this reason, a device that includes instrumentation capable of registering these signals of normal force and acceleration was developed. A series of tests was performed with the instrumentation installed at the top and the bottom of the string of rods. This arrangement allowed estimating the amount of energy available at the top and bottom of the string of rods. Thus, it was possible to estimate the efficiency of the SPT equipment basing on the amount of energy that actually reaches the sampler. From the recorded signals, it was also possible to assess the dynamic reaction force mobilized in the soil-sample system. The results were compared with other results obtained by theoretical methods, based on the Hamilton´s Principle, for evaluating the static and dynamic reaction force of the soil. These analyzes have shown that theoretical equations may be suitable for the determination of the soil strength, provided that the amount of energy that actually reaches the sampler be considered. Thus, these theoretical equations can be easily incorporated into the practice of foundation designs contributing to the development of methods based on the amount of energy required for the penetration of the sampler into the soil.
 
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lukiantchuki_tese.pdf (19.90 Mbytes)
Publishing Date
2013-06-03
 
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