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Mestrado

Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica
Projecto Assistido por Ensaios I

CPT – Cone Penetration Test
CPT

Carlos Rodrigues

2 cm/s

fs
u2
qc
8

Penetration Tests (CPT)

fs = atrito lateral

u2= poro-pressão

u b −u 0
Bq =
qT −σ vo

Razão de atrito = fs/qT

qT = resistência de ponta

ENSAIOS CPT – Cone Penetration Test
O ensaio CPT consiste dacravação estática de uma ponteira cónica
(de ângulo apical de 60º) com secção transversal normalmente de
10 cm2, (ou 15 cm2), a velocidade constante (20 ± 5 mm/s), medindose a força necessária à referida cravação, que compreende duas
parcelas de resistência, uma de ponta e outra relativa ao atrito
lateral.
CONE MECÂNICO – A cravação da ponteira cónica faz-se à custa
de uma transmissão mecânicapor meio de varas cuja força é
medida à superfície;

CONE ELÉCTRICO – O dispositivo integra células de carga
CONE
instrumentadas internamente, que permitem medir os esforços
necessários à cravação da ponteira cónica. O PIEZOCONE dispõe ainda de
uma célula de carga que permite a monitorização das poro-pressões que
se desenvolvem durante a cravação.

Exemplo do CPTU
FCTUC/DEC

MEDIDASDE ENSAIO – o equipamento permite
MEDIDAS
efectuar leituras a cada 2 cm de penetração, da
carga de ponta, atrito lateral na manga, poropressão
desenvolvida,
inclinação
e
profundidade.
SISTEMA DE ANCORAGEM – consta de duas
hastes telescópicas com comprimento máximo
de 1.8 m, que se ligam superiormente a uma
cabeça de rotação capaz de aplicar um torque de
500 kgm e inferiormente a umtrado helicoidal de
300 mm.
DISPOSITIVO DE CRAVAÇÃO – consta de dois
êmbolos hidráulicos cilíndricos com capacidade
de extensão máxima de 2.05 m e deslocamento
ajustável desde 0 a 20 cm/s. O sistema tem uma
capacidade de exercer pressão de 220 kN na
cravação e de 300 kN no arranque.
MOTORIZAÇÃO – O equipamento de ensaio
encontra-se ligado a um sistema motorizado de
36 Hp, auto-propelido de6×6 de locomoção
pneumática.

Cone Penetrómetro

Ponteiras de aço, electrónicas com ângulo apical 60°
Procedimento: ASTM D 5778
Cravação hidráulica a 20 mm/s
Sem furação, S/ amostragem, S/ Cuttings
Leituras contínuas: Tensão, Atrito, Poro-pressão

Cone Trucks / CPT

Veículos com capacidade de
25t, que reagem por peso
próprio. Dispõem de cabine o
que permite a execução do
ensaioem quaisquer condições
meteorológicas

Veículos com capacidade de
20t, que reagem a partir de
trados de ancoragem

• Detecção de camadas de
natureza granular entre
camadas argilosas.
• Identificação do tipo de solo
pela medição de ∆u e qc.
• Avaliação de uestática.
• Avaliação “in situ” das
características de
consolidação.

PIEZOCONE
u3

u2
u1

As medições básicas no ensaioCPTU :
• Força axial necessária à penetração do cone de secção nominal de
10 cm2 a velocidade constante no terreno – (Fc);
• Força axial gerada pela adesão ou fricção actuante na manga de
atrito com área circunferencial de 150 cm2 – (Fs);
• Poro-pressão desenvolvida durante a cravação – (u).

As leituras destas três grandezas (Fc, Fs, u) normalmente são tratadas de
modo a calcular osseguintes parâmetros:
Resistência de ponta – qc = Fc/Ac , (Ac = 10 cm2, área da secção do cone);
Atrito lateral – fs = Fs/As , (As = 150 cm2, área circunferencial da manga);
Razão de atrito – Rf = fs/qc (em %).

A
a= n
Ac
An
Ag

Ac

u2

qt = qc + u2(1 – a)

∆u
Bq =
qt − σ v0

Resistência à penetração qc (MPa)

O efeito da desigualdade de área é representado por a, que éaproximadamente igual ao quociente entre a área da secção da célula de
carga (An) e a área da secção nominal do cone (Ac)
100

1-a

80
60
40
20
0
0

20

40

60

80

Pressão aplicada à agua (MPa)

100

u3

u3

Ast

a=

Área da superfície
lateral, normalmente
15 cm2

d2
D2

q t = qc + u 2 (1 − a )
u A − u 3 A st
ft = fs − 2 sb
As

Asb

u2

d

u2

D...
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