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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.18.2016.tde-29022016-111249
Documento
Autor
Nome completo
Thaise da Silva Oliveira Morais
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2014
Orientador
Banca examinadora
Esquivel, Edmundo Rogério (Presidente)
Aoki, Nelson
Bernardes, George de Paula
Título em português
Interpretação racional de resultados de ensaios SPT com base em conceitos de energia 
Palavras-chave em português
Energia no SPT
Ensaio SPT
Instrumentação dinâmica
Princípio de Hamilton
Resumo em português
A sondagem de simples reconhecimento do solo com medida do índice de resistência à penetração dinâmica do amostrador (NSPT), universalmente conhecida como ensaio SPT, é um dos ensaios de campo mais difundidos no Brasil. A popularidade deste ensaio deve-se a sua praticidade, baixo custo, à experiência já adquirida e a fácil utilização dos seus resultados. Entretanto, este ensaio tem sido amplamente criticado devido às variações de equipamentos e procedimentos, que causa dispersões significativas nos resultados. Usualmente, o índice NSPT é utilizado na estimativa da capacidade de carga e recalque de fundações, a partir de correlações empíricas ou semi-empíricas, o que também recebe críticas, visto que essas correlações são baseadas em observações práticas e sem fundamento científico. O índice NSPT é função da quantidade de energia entregue ao amostrador, durante o golpe no ensaio SPT. Assim, o conhecimento da eficiência permite normalizar os valores de NSPT para um valor de referência padrão. O valor padrão adotado internacionalmente, correspondente a uma eficiência de 60%. Desta forma, a análise racional dos resultados de ensaios SPT, concentra-se na estimativa das quantidades de energia envolvidas no ensaio. Neste contexto, o presente trabalho trata da interpretação racional de ensaios SPT realizados com o monitoramento das quantidades de energia envolvidas no ensaio. As energias foram obtidas indiretamente, através de sinais de força e aceleração durante a propagação da onda de tensão pela composição de haste. Para tanto, foram utilizados segmentos de hastes instrumentadas com células de carga e acelerômetros; e um sistema de aquisição de dados indicado para o monitoramento de eventos dinâmicos. Os ensaios SPT foram realizados com instrumentação dinâmica em duas seções ao longo da composição de hastes (topo e base, simultaneamente). Assim, a partir desse arranjo, foram determinadas as quantidades de energia responsáveis pela cravação do amostrador e as perdas ocorridas. A partir dos sinais de força no topo do amostrador, foram determinadas as resistências dinâmicas mobilizadas no sistema solo-amostrador devido à cravação. Estes resultados experimentais foram comparados com resultados teóricos de resistência dinâmica e estática, obtidos com base no Princípio de Hamilton. De posse dos resultados de eficiência, comprimento das amostras recuperadas e do atrito adesão entre a parede externa do amostrador e o solo, foi feito o equilíbrio das reações mobilizadas no amostrador, segundo a proposta de Aoki (2013), sendo obtidas as resistências de ponta e atrito (interno e externo) no sistema solo-amostrador.
Título em inglês
Rational interpretation of SPT tests results based on energy concepts
Palavras-chave em inglês
Dynamic instrumentation
Principle of Hamilton
SPT
SPT energy
Resumo em inglês
The Standard Penetration Test (SPT) with measurement of the index of resistance to dynamic penetration of the sampler (NSPT) is one of the most widespread in situ tests in Brazil. The popularity of this test is due to its practicality, low cost, acquired experience by practitioners and simple applicability of its results. However, this test has been widely criticized because of variation in equipment and procedures, which causes significant dispersion in the results. The NSPT index is usually used to estimate the bearing capacity and settlement of foundations, using empirical or semi-empirical correlations. This fact also receives criticism, as these correlations are based on practical observations without any scientific basis. The NSPT index depends on the amount of energy delivered to the sampler, during the blow in the SPT test. Thus, knowing the equipment efficiency allows normalizing the NSPT values to a standard reference value. The international reference value corresponds to an efficiency of 60%. In this way, the rational analysis of the results of SPT tests essentially depends on the estimation of the quantities of energy involved in the test. This research presents the rational interpretation of the SPT test results based on monitoring the amounts of energy involved in the test. The energies were indirectly obtained through force and acceleration signals during the stress wave propagation along the string of rods. For this, rod subassemblies instrumented with load cells and accelerometers were used. A suitable data acquisition system for monitoring dynamic events was also used. The SPT tests were performed with instrumented subassemblies placed at two positions along the string of rods (top and bottom simultaneously). Thus, from this arrangement, the amounts of energy accountable for the sampler penetration and the energy losses occurred were determined. Likewise, the dynamic resistances mobilized in the soil-sampler system during the penetration were determined from the force and acceleration signals at the top of the sampler. These experimental results were compared with those theoretical results, based on the Principle of Hamilton. With the efficiency results, the length of recovered samples and the external skin friction in the soil-sampler system, the balance of the reactions mobilized in the sampler was verified, as proposed by Aoki (2013). Thus, the tip and skin friction (internal and external) resistances in the soil-sampler system were obtained.
 
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dissertacaothaise.pdf (16.54 Mbytes)
Data de Publicação
2016-03-08
 
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