Estudo teórico-experimental da propagação de ondas na haste de sondagem do ensaio SPT

Resumo

O ensaio de sondagem SPT (Standard Penetration Test) é sem dúvida o sistema de sondagem mais utilizado no Brasil e no mundo pela engenharia geotécnica e de fundações. A sua simplicidade e robustez, aliadas ao baixo custo do equipamento e à experiência empírica acumulada na sua execução e interpretação, fazem deste teste uma ferramenta indispensável à prática de engenharia. Contudo, o ensaio tem sido objeto freqüente de críticas, que abrangem aspectos relacionados à dispersão de resultados, dependência do operador e diversidade de equipamentos e procedimentos. Esta falta de uniformidade tem como principal conseqüência uma variabilidade significativa da energia que de fato chega ao solo na extremidade do amostrador, responsável pela sua ruptura e conseqüentemente correlacionada aos resultados do ensaio. O presente trabalho é parte de uma investigação experimental mais ampla, na qual foi realizada a monitoração de energia durante a cravação do amostrador no ensaio SPT, bem como da identificação dos fatores que influenciam sua medição. Além desse trabalho experimental, um modelo numérico do SPT também foi desenvolvido, que por sua vez é o tema central deste trabalho. O modelo consiste em um esquema de discretização para o sistema completo (martelo, hastes, amostrador e solo), no qual as equações de equilíbrio dinâmico são resolvidas por meio de diferenças finitas. No ponto de contato entre martelo e haste são impostas condições de contorno especiais, de forma a assegurar a compatibilidade de deslocamentos durante o impacto do martelo. O solo imediatamente abaixo do amostrador é representado pelo modelo de Smith. Os resultados das simulações indicam que a energia medida no tempo, em diversos pontos da haste e no solo, depende de fatores usualmente não considerados, tais como o repique do martelo e o comprimento da haste, bem como da própria penetração do amostrador, que pode representar um acréscimo significativo no valor padrão da energia potencial inicial do sistema. Estes resultados numéricos são finalmente comparados com observações experimentais.