Dimensionamento de Fundações Profundas - Urbano Rodriguez Alonso
pasta de fundações profundas IMED.docx
-
Upload
ronalldvera -
Category
Documents
-
view
226 -
download
0
Transcript of pasta de fundações profundas IMED.docx
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
1/51
Imed – Passo Fundo – Porto Alegre
FUNDAÇÕES PROFUNDAS
PROFESSOR: Ronald Vera Gallegos
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
2/51
A Deus que me iluminou, me guiou e esteve sempre presente ,e que
me permitiu chegar até aqui e meu deu forças em todos momentos difíceis.
A minha amada mãe Emperatriz Gallegos, pelos ensinamentos, amor
infinito, carinho e dedicação.
A minha filha Aleandra !ierina é a razão de minha vida
A minha amada esposa "olanda, pelo amor, carinho e confiança
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
3/51
1
FUNDAÇÕES PROFUNDAS - ESTACAS
Este capitulo presenta uma revisão da literatura sobre os principais
aspectos referentes a fundações profundas de estacas, provas de carga e métodos
de calculo capacidade de carga.
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
4/51
1.1.Introdução
Devido às dificuldades associadas á execução dos ensaios de carga
estáticos, os professionais da área têm recorrido a métodos alternativos maisexpeditos para a avaliação da capacidade resistente das estacas.
este contexto a monitoração durante a cravação tem sido desde o século
passado, ferramenta importante e usualmente empregada no controle e aferição de
fundações em estacas cravadas. Então valendo!se dos elementos obtidos durante a
cravação para a avaliação da capacidade de carga das estacas, são utili"adas as
c#amadas formulas din$micas %ue partem da medição da &nega' %ue é a
penetração %ue sofre a estaca ao receber um golpe do pilão ao final da cravação,
observa!se %ue a nega é uma condição necessária para con#ecer a capacidade de
carga de uma estaca.
( tentativa de determinação da capacidade de carga de estacas utili"ando!se
as c#amadas &f)rmulas din$micas' de cravação, sempre envolveu uma serie de
incerte"as tanto em relação á validade das teorias empregadas no desenvolvimento
das mesmas, %uanto em relação á segurança dos resultados obtidos.
Essas incerte"as normalmente implicavam na utili"ação de elevados
coeficientes de segurança para cada formula, visando, principalmente, a garantia
da capacidade de carga diante de diversas situações de cravação e,
conse%uentemente deixando!se de lado os aspectos econ*micos.
+ nesse contexto %ue, nos anos - foi proposto um ensaio baseado na
e%uação de onda. Este ensaio utili"a a onda gerada pela cravação para verificação
do desempen#o das estacas solicitadas axialmente, embora por %uestões de
dificuldades no processamento e na interpretação dos dados, apenas nos anos -
se ten#a iniciado a sua aplicação.
/om o surgimento das provas de carga din$mica o controle de
esta%ueamento de fundações desenvolveu!se significativamente nos 0ltimos anos
devido á facilidade na execução desses ensaios e seu relativo baixo custo.
Este ensaio foi desenvolvido numa tentativa de aperfeiçoamento das
f)rmulas de cravação, sendo e1ton em 232 o primeiro a referir %ue no
processo de cravação se desenvolve um efeito ondulat)rio. Em 234 5ox publicou
o primeiro con6unto de e%uações para estimara a capacidade resistente de estacas a
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
5/51
partir do ensaio de carga din$mico, este ensaio consiste basicamente na aplicação
de energias crescentes sobre o topo de uma estaca, seguido de registro dos sinais
das ondas de tensão refletidas e interpretação dos mesmos através de algum
método de calculo especifico 789 2:-4;:--nio praticamente absoluto dos
métodos /(?E e /(@A(@, os %uais são regulamentados pela 89 2:-4;3B!
Ensaio de /arregamento Din$mico %ue trata da metodologia empregada para a
reali"ação deste ensaio.
Dan"iger, 8.9. 5erreira, C.?. 7:---=, verificam uma concord$ncia entre a
análise com a e%uação de onda e a aplicação das f)rmulas din$micas
7dinamar%ueses= na cravação de estacas metálicas. uso dessas f)rmulas deve ser
restrito ao controle da uniformidade do esta%ueamento, sendo %ue o engen#eiro
deve escol#er uma formula de acordo com a sua experiência e 6ulgamento.
De fato as f)rmulas din$micas de cravação baseadas no repi%ue elástico
constituem ferramentas bastante efica"es no controle de capacidade de carga em
estacas, segundo mostram diversos estudos sobre este assunto como Fto et al.
7234G=, (oHi 7234=, ?ou"a 5il#o e (breu 7233-=, Iomes e Jope" 7234=,
Dan"iger 72332=, (oHi e (lonso 7233=, etc.
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
6/51
1.2.Fundaçõe !ro"unda
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
7/51
1.2.1.Con#e$to de "undaçõe !ro"unda
( 89 2::;3 define fundação profunda como &elemento de fundação %ue
transmite a carga ao terreno pela base 7resistência de ponta=, por sua superf>cielateral 7resistência de fuste=, ou por uma combinação das duas, em %ue está
assente em profundidade superior ao dobro de sua maior dimensão em planta, e no
m>nimo m, salvo 6ustificativa. este tipo de fundação incluem!se as estacas, os
tubulões e os caixões'.
a verdade, a análise das fundações é um problema de interação solo!
estrutura. Esta interação pode ser considerada pouco relevante para construções
correntes 7Kiago (lberto 8enucci et al. :---=.
/onceitua também estaca como &elemento de fundação profunda executada
inteiramente por e%uipamentos ou ferramentas, sem %ue, em %ual%uer fase de sua
execução #a6a descida de operário. s matérias empregados podem ser madeira,
aço, concreto pré!moldado, concreto moldado in!situ ou mistos'.
( 89 2::;3 define a estaca cravada por percussão como &tipo de
fundação profunda em %ue a pr)pria estaca ou um molde é introdu"ido no terreno
por golpes de martelo 7por exemplo de gravidade, de explosão, de vapor, de
diesel, de ar comprimido, vibrat)rio, Lidráulicos=. Em certos casos, esta cravação
pode ser precedida por escavação ou lançagem'.
(s estacas são elementos bem mais esbeltos %ue os tubulões, caracteri"ados
pelo grande comprimento e pe%uena secção. ?ão implantados no terreno por
e%uipamentos situado á superf>cie. ?ão em geral utili"ados em grupos.
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
8/51
1.2.2.C%a$"$#ação de eta#a
(s fundações por estacas podem ser classificadas de acordo como o material
e o processo executivo. (s estacas classificadas pelo tipo de material sãoconstru>das de madeira, concreto, aço ou mistas. Cá pelo método ou processo de
execução são classificadas em estacas de deslocamento e escavadas.
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
9/51
1.2.2.1.Eta#a de de%o#a&ento
?ão a%uelas introdu"idas no terreno através de algum processo %ue não
provoca a retirada do solo.
Estacas pré-moldadas de concreto
(s estacas pré!moldadas de concreto são constitu>das de peças prontas %ue
podem ser concreto armado. ( sua instalação no terreno pode ocorrer por
cravação, prensagem ou vibração e não #á remoção do solo na região onde é
executada.
( energia empregada na cravação deve ser suficiente para %ue a estaca
penetre no terreno sem %ue #a6a danos á sua constituição e ao solo. Devido á
vibração e ru>dos %ue causam durante a instalação, sua instalação não é
recomendada em áreas onde, na vi"in#ança, existam construções antigas
7Iotlieb,:-2-=.
#antagens$
@ermita uma boa fiscali"ação durante a concretagemM
@ermite a moldagem de corpos de prova para verificação da resistência á
compressãoM
@ermite a moldagem das estacas no local da obraM
@ermita a emenda de uma peça na outra
Desvantagens$
Kem limitações de comprimento, sendo fabricadas em segmentosM
9e%uerem armaduras especiais para içamento e transporte.
Estacas metl!cas
(s estacas metálicas podem ser perfis laminados, perfis soldados, tril#os
soldados, ou estacas tubulares. @odem ser cravadas em todo tipo de terrenos,
possuem facilidade de corte e emenda, podem atingir grande capacidade de carga,
trabal#am bem á flexãoM e, são utili"ados em serviços provis)rios, podem ser
reaproveitadas varia ve"es.
?eu emprego necessita com cuidados sobre a corrosão do material metálico.
#antagens$
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
10/51
(tingem grandes profundidadesM
@odem atravessar camadas resistentes de soloM
@e%uena vibração durante a cravaçãoM
ão apresenta atrito negativoM
Fma estaca pode ser feita com vários perfis soldados um ao outroM
Emenda fácil de executar.
Desvantagens sua maior desvantagem é o custo maior em relação ás
estacas pré!moldadas de concreto, ?trauss e 5ranHi.
Estacas de made!ra
(s estacas de madeira são troncos de árvore cravado com bate!estacas de
pe%uenas dimensões e martelos leves. (ntes da difusão da utili"ação do concreto,
elas eram empregadas %uando a camada de apoio ás fundações se encontrava em
profundidades grande. @ara sua utili"ação, é necessário %ue elas fi%uem
totalmente abaixo dNaguaM o n>vel dNagua não pode variar ao longo de sua vida
0til.
(tualmente utili"em!se estacas de madeira para execução de obras
provis)rias, principalmente em pontes e obras mar>timas 7(lonso, 23
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
11/51
c. /#egando!se á profundidade dese6ada, prende!se o tubo e, sob os golpes
do pilão, soca!se o concreto tanto %uanto o solo suporta , de modo a construir uma
base alargada 7ponta alargada da estaca=M
d. Kerminada a execução da base alargada é colocada a armação e iniciada a
execução do fuste, neste momento inicia!se a retirada do tubo
e. /ontinua!se a execução do fuste da estaca, socando!se o concreto por
camadas sucessivas, mantendo sempre a ponta do tubo abaixo do concreto para
garantir a impossibilidade de penetração de água ou solo no interior do concreto.
#antagens$
Irande área da base, fornecendo grande resistência de pontaM
?uperf>cie do fuste 7lateral= muito rugosa, fornecendo grande resistência
lateral devido a boa ancoragem do fuste no soloM
Devido a sua execução o terreno fica fortemente comprimidoM
@ode ser executado em grandes profundidadesM
?uporta grande capacidade de cargas.
Desvantagem$
Irande vibração durante a cravaçãoM
Demora no tempo de execuçãoM
/usto elevado da mão de obra.
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
12/51
1.2.2.2.Eta#a e#a'ada
?ão a%uelas executadas &in situ' através de perfuração do terreno por um
processo %ual%uer, com remoção de material, com ou sem revestimento, com ousem utili"ação de fluido estabili"ante.
Estaca Stra#ss
( estaca ?trauss é uma fundação em concreto 7simples ou armado=, moldada
in loco, executada com revestimento metálico recuperável sua execução obedece
ao seguinte roteiro
a. /rava!se o tubo no solo en%uanto se retira o solo do interior do tubo com
uma sondaM
b. (tingida a cota dese6ada, limpa!se totalmente o interior do tuboM
c. @reenc#e!se o tubo com concreto apiloado em camadas sucessivas ,
en%uanto é feito o preenc#imento retira!se o tubo, om o cuidado de manter a ponta
do tubo sempre abaixo do concreto.
#antagens$
@ouca vibração durante sua execuçãoM
/usto relativamente baixoM
5ácil de execução em solo acima do n>vel da água.
Desvantagens$
Dif>cil execução abaixo do n>vel de águaM
/apacidade de carga pe%uenaM
Dif>cil cravação em solo resistente.
Estaca trado rotat!$o
?ão estacas executadas &in loco' sem molde, por perfuração no terreno com
o auxilio de um trado 7 ∅ 2G a - cm=, sendo o furo posteriormente preenc#ido
com o concreto apiloado 75abiani,s.d.=.
?ua execução obedece ao seguinte roteiro
a. trado é cravado no solo por meio de um tor%ueM
b. Puando o trado está c#eio ele é sacado e retirado o soloM
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
13/51
c. Puando a cota dese6ada é atingida, o furo é cuidadosamente limpo e na
sua parte inferior é colocado brita e apiloadoM
d. Onicia!se a concretagem é colocado a ferragem e a parte final da estaca é
vibrada com um vibrador de imersão.
#antagens$
@rodução diária muito grande em solo com coesão e $ngulo de atrito interno
acima do n>vel da águaM
@ossibilita a construção de estacas relativamente longasM
@ossibilita a construção de estacas inclinadas.
Desvantagens$
?olo com n>vel de água muito elevado é necessário a utili"ação de fluido
estabili"ador do furoM
9esistência de ponta não contribui com a capacidade de carga da estaca.
Estaca %él!ce cont!n#a
( estaca tipo #élice continua é executada mediante a introdução no terreno
de uma #aste tubular dotada externamente de uma #élice continua a %ual é descida
no terreno por aplicação de um tor%ue. Durante a penetração e dependendo do
di$metro da #aste, não ocorre a retirada do solo escacado, resultando uma estaca
do tipo implantada sem deslocamentos do solo. (inda, pode ocorrer além de uma
certa profundidade, %ue o solo fi%ue totalmente aderido ás pás da #élice %uando
então, na continuação da penetração, a estaca passa a ser por deslocamento de
solo. a parte inferior da #aste tubular existe um tampão, a ser perdido, %ue
impede a penetração do solo no seu interior.
(lcançada a cota dese6ada inicia!se a concretagem por bombeamento deconcreto pela #aste tubular sob pressão constante de 2Hg;cm:, retirando!se a
composição de perfuração sob velocidades constante. Durante a remoção da #aste
um limpador mec$nico retira o solo %ue está aderente entre as pás da #élice
continua.
Omediatamente ap)s o termino da concretagem é inserido dentro do
concreto, por gravidade ou com o auxilio de um vibrador, a armação.
#antagens$
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
14/51
s e%uipamentos são dotados de instrumentos %ue monitoram
continuamente toda a execução das estacasM
ão #á desconfinamento lateral do soloM
/omo o concreto é bombeado sob pressão ele preenc#e continuamente o
volume escavado, fornecendo uma maior resistência por atrito lateral da estacaM
Devido o monitoramento eletr*nico é permitido um controle continuo da
%ualidade de execução da estacaM
@ermite a execução de cerca de :--m a --m de estaca por dia em
condições normais de terreno.
Desvantagens$
/usto relativamente elevadoM
umero de e%uipamentos limitados no brasil.
Estacas ra!&
?egundo a 89 2::, a estaca rai" caracteri"a!se pela execução por
perfuração rotativa ou rotopercussiva e por uso de revestimento 7con6unto de
tubos metálicos recuperáveis= integral no trec#o em solo, e %ue é completada por
colocação de armação em todo comprimento e preenc#imento com argamassa
cimento!areia. ( argamassa é adensada como o auxilio de pressão geral dada por
ar comprimido.
Essas estacas têm a particularidade %ue permitem sua utili"ação em casos
em %ue os demais tipo de estacas não podem ser empregadas.
#antagens$
ão produ"em c#o%ues nem vibraçõesM
@odem ser executadas na vertical ou em %ual%uer inclinação
Desvantagens$
s e%uipamentos são, em geral, de pe%ueno porte, o %ue possibilita o
trabal#o em ambientes restritos.
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
15/51
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
16/51
1.(.A'a%$ação de #a!a#$dade de #ar)a e& "undaçõe !ro"unda
?egundo 9eese et al . 7:--=, as estacas são empregadas com duas
finalidades aumentar a capacidade de carga do solo e redu"ir os recal%ues dafundação.
/intra Q (oHi 72333= definem a capacidade de carga de um elemento
isolado de fundação como a carga %ue provoca a ruptura do sistema 7elemento
estrutural!maciço do solo= o %ual presente valor limitado pela resistência do
elemento estrutural.
( capacidade resistente 0ltima de uma estaca isolada sob ações axiais pode
ser avaliada através de expressões clássicas derivadas da teoria da plasticidade,
considerando a soma das parcelas resultantes da resistência de @onta 79b= e da
resistência lateral 79s=. Fma pratica comumente utili"ada no 8rasil, admite como
sendo nula a parcela de resistência lateral ao longo do fuste dos tubulão.
Figura (3.1) – Esquema da capacidade de carga de fuste e ponta da estaca, figura
(a)parcelas totais, (b) parcelas unitárias.
% % % s&u += 7.2= Aq % s s s .= e Aq % &&&
.= 7.:=
nde
9u resistência total á compressão
9s resistência lateral
9b resistência de ponta
%s resistência lateral unitária
%b resistência de ponta unitária
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
17/51
(b área da base da estaca
(s área da superf>cie lateral
ΔJ espessura da camada.
s dois termos de 9b e 9s, recon#ece!se são dif>ceis de serem avaliados
corretamente. Dai o grade n0mero de f)rmulas, baseadas em #ip)teses mais ou
menos %uestionáveis.
?i 9b ¿ 9s , di"!se %ue a estaca trabal#a a ponta e se 9s ¿ 9b, di"!se
%ue a estaca trabal#a por atrito 7é c#amada estaca flutuante=.
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
18/51
1.(.1.Ca!a#$dade de #ar)a de eta#a ut$%$*ando &+todo ra#$ona$ oute,r$#o
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
19/51
D
J
9b
9s
9u
1.(.1.1.Re$tn#$a %atera%
( primeira componente da capacidade de carga é a resistência por atrito,
conforme à e%uação 7.:=, o tratamento te)rico para a determinação do atritolateral unitário &%s' é, em geral, análogo ao usado para analisar a resistência ao
desli"amento de um solido em contato com o solo. (ssim usualmente, seu valor é
considerado como a soma de duas parcelas 7(lencar Relloso Q Jope", :-2-=
5igura 7.:= S estaca submetida á carga de ruptura de compressão.
(ssim temos
A ' ' Aq % &qc&&& ( .... -σ +== 7.=
( ) ( ) A Aq % sv ) * s s + ( ( .tan..tan.. φ α φ α σ σ +=+== 7.=.
nde
(b área da base da ponta da estaca(s área lateral da estaca
/ coesão do solo 7efetiva para condições drenadas /N e não drenadas ?u=
σ 0 tensão vertical na ponta da estaca 7 σ 0 ´ efetiva para condições
drenadas=
c, % fatores de capacidade de carga
T coeficiente de empuxo #ori"ontal
σ v tensão media vertical ao longo do fuste 7 σ v ´ efetiva paracondições drenadas=.
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
20/51
∅ $ngulo de atrito
α coeficiente de adesão 7Caime (. ?antos, :--4=.
@ara o calculo da resistência lateral reveste de elevada incerte"as dados %ue
os par$metros são fortemente influenciados pelo processo construtivo e podem
apresentar uma variabilidade significativa ao longo do fuste da estaca.
s vários métodos de calculo de resistência lateral dividem!se em dois
grandes grupos os baseados em análise em tensões totais e os baseados em
análise em tensões efetivas. Em solos granulares, utili"am!se os métodos baseados
em tensões efetivas, e em solos coesivos podem ser usados ambos métodos.
a' Para solos gran#lares
(dmite!se %ue &%s' consiste de duas parcelas aderência /, Ondependiente
da tensão normal σ H ´ , %ue atua contra o fuste, e a parcela de atrito
proporcional a essa tensão normal. Em solos granulares /U-.
( tensão normal contra o fuste σ H ´ é relacionada à tensão vertical
efetiva na profundidade correspondente por meio de um coeficiente de empuxo
&T', logo a e%uação 7.= é escrita
( ) A + Aq % sv* s s .tan... φ σ == 7.B=
coeficiente &T' depende do estado de tensões iniciais no solo e do
método de execução da estaca é afetado, ainda, pelo comprimento e forma da
estaca.
(' Para solos coes!$os
s métodos mais con#ecidos para a obtenção da resistência unitária do
atrito lateral são três cu6os procedimentos são escritos agora
Método “ α ” baseado em parâmetros de tensões totais
Este método define o valor da resistência lateral em função da resistência
não drenada do solo no seu estado inicial.
método α é mais extensamente usado na estimação da resistência do
atrito lateral unitário de uma estaca cravada em solo coesivo.
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
21/51
* q u s .α = 7.G=
nde
%s resistência lateral unitária
α fator de adesão?u resistência não drenada
o guia de dimensionamento de fundações 7ID5= são sugerido valores de &
α ' descritos na tabela 7.2=.
Kabela 7:.2= valores de α segundo o guia de dimensionamento de fundações
7ovais 5erreira et al. 2334=.
?u 7T;m:= Ralores de & α '
≤ :G 2.--G- -.3-
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
22/51
T 2.:To U 1.2(1−sen∅´ ) , para estacas com pe%uenos
deslocamentos
T 2.GTo U 1.5(1−sen∅ ´ ) , para estacas de grandes deslocamentos
75leming, :-2:=.
σ H ´ Kensão radial efetiva.
∅ R ´ Vngulo de atrito correspondente à argila remexida
9esultados experimentais mostram %ue para estacas cravadas em argilas de
baixa sensibilidade o valor de & β ' situa!se entre -.:G a -.- 7Relloso Q Jope",
:-2-=
Método de “ λ” ou enfoque misto
este método, a resistência lateral é expressa em função da tensão efetiva e
da resistência não drenada da argila. Ria6aWvergiWa e 5oc#t 723
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
23/51
5igura 7.=! valores de λ segundo 8o1les 7233=.
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
24/51
1.(.1.2.Re$tn#$a de !onta ou ae
(s primeiras f)rmulas te)ricas datam do inicio do século YY e foram
institu>das por Rerendeel, 8énaben% etc. (s f)rmulas estudadas para calcular aresistência de ponta ou base da estaca, se baseiam na teoria da plasticidade. (s
soluções propõem diferentes mecanismos de ruptura.
/onsiderando a e%uação 7.:= a resistência da ponta ou base da estaca é
A ' ' Aq % &qc&&& ( .... -σ +== 7.22=
nde
(b área da base da ponta da estaca
σ 0 tensão vertical na ponta da estaca 7 σ 0 ´ efetiva para condiçõesdrenadas=
c, % fatores de capacidade de carga 7Caime (. ?antos, :--4=
Proposta de )er&ag*! +,./0
Fsa a teoria de plasticidade para avaliar a capacidade de carga de uma
fundação r>gida num solo, desenvolveu uma teoria para o calculo de capacidade
de fundações rasas %ue foi estendido ao caso de fundações profundas. ?egundoesse autor o modelo de ruptura de uma fundação profunda pode ser presentado na
seguinte figura.
5igura 7.B=!superf>cie de rotura assumida por Ker"ag#i e ?oHlovsHi.
essa figura é representado o carregamento de uma fundação na superf>cie
do solo. ?ão identificadas as três "onas.
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
25/51
Zona 7O= devido ao seu atrito e à adesão com superf>cie de fundação, o solo
permanece em estado elástico nessa "ona. ( penetração do solo se da em forma de
cun#a. Essa concepção é important>ssima, pois muitos métodos levam em
consideração essa forma de ruptura %uando consideram o &envelope' na ponta de
estacas metálicas ou efeito de buc#a em estacas pré!moldadas de seção va"ada.
Zona 7OO= Essa "ona comporta!se como no estado de 9anHine, e
principalmente no caso de fundações profundas, assume import$ncia relevante no
calculo de capacidade de carga de uma fundação.
Zona 7OOO= Essa "ona, situada entre as "onas O e OOO, é c#amada "ona de
cisal#amento radial, por%ue as lin#as constituintes de seu es%uema de
desli"amento são originadas na aresta de fundação conforme indicado na figura
7.B=.
(ssim a capacidade de carga unitária na ponta é
' ( q c& .= 7.2:=
−
+= 2
:BGtan..cot
:tan. φ
φ φ π e ' c7.2=
Puando #á uma sobre carga &%' uniformente distribu>da na superf>cie do
terreno, o es%uema de deslocamento continua o mesmo, mas a capacidade de
carga é incrementada do valor %X%. Dq f .γ =
Ker"ag#i e @ecH 723B4= para uma fundação circular ou %uadrada não #á uma
relação definida. o entanto, partindo!se de resultados experimentais e métodos
numéricos, a e%uação semi!emp>rica apresentada a seguir resolve
satisfatoriamente o problema para uma fundação circular de raio &r' assentada em
material denso.
9esistência de ponta para uma base circular 7di$metro &D'= '
D ' D ' ( q q f c& γ γ γ .
:..-... ++=
7.2B=
@ara base %uadrada 78x8=
' .
' D ' cq q f c& γ γ γ .:
..4.-...:.2 ++=7.2G=
+=:
BGtan. :tan. φ φ π
e ' q
7.2=nde
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
26/51
/ coesão
c, % fatores de capacidade de carga f7 ∅ =
γ peso especifico do solo
φ
$ngulo de atrito( resistência lateral desenvolvida ao longo do fuste da estaca segundo
Ker"ag#i 7@aulo ?. 8arbosa et al. :-2= é dado por
δ σ tan.ha s ( q += 7.2brio plástico de uma sapata superficial para uma fundação rasa e uma fundação
profunda, de acordo com essa teoria, as "onas de e%uil>brio plástico aumentaram
com a profundidade da fundação até um valor máximo no caso de uma fundação
profunda conforme indicado na figura 7.G= e também dependem da forma, e da
rugosidade da base. @ara a carga 0ltima na base de fundação, [eWer#of c#egou a
uma e%uação com a mesma forma da e%uação de Ker"ag#i para a carga ultima na
base da fundação. . ' ' D ' ( q q f c& ..G.-... γ γ γ ++= 7.2
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
27/51
/om &%c' resistência de ponta do /@K em Tpa.
5igura 7.G= S modelo proposto por [eWer#of
5igura 7:.= S fatores de capacidade de carga [eWer#of 723G=.
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
28/51
1.(.2./+todo e0!ed$to ou &+todo e&$ - e&!r$#o
(lgumas f)rmulas expeditas foram institu>das em determinadas regiões e se
utili"am de resultados de sondagens a percussão simples ?@K 7?tandard@enetration Kest=.
?@K é largamente usado pelos pro6etistas de fundações é sem sombra de
d0vidas um ensaio %ue %uando bem executado é um fort>ssimo aliado no pro6eto
de um esta%ueamento, de modo %ue a previsão de capacidade de carga
desenvolvidas de maneira semi S emp>rico são calculadas com base a valores de
>ndice de penetração do ensaio de ?@K.
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
29/51
1.(.2.1./+todo de /eer3o"
[eWer#of 723G= e 723
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
30/51
1.(.2.2./+todo de Ao4$ e 5e%%oo 61789:
método de (oHi e Relloso 723
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
31/51
Puando não se mede o valor de &fc', pode!se correlaciona!lo com a
resistência de ponta 7%c=.
q f cc .α = 7.:=
Em %ue α é função do tipo do solo 7ver tabela :.=.(lém disso, %uando não se dispõem de ensaio de /@K, o valor da resistência
de ponta 7%c= pode ser estimado por uma correlação com o >ndice de resistência à
penetração 7= dos ensaios de penetração ?@K
' + qc .= 7.:ndice de resistência à penetração
na cota de apoio do elemento estrutural de fundação e o >ndice de resistência à
penetração médio na camada de solo de espessura ΔJ, obtidos a partir de
sondagem mais pr)xima.
@or tanto, a capacidade de carga 79= de um elemento isolado de fundação
pode ser pela f)rmula semi!empirica.
( )∑ ∆+= n
- s
&& - ' + 0
/
0
A ' + % ....
:2
..α
7.-=
Puando a ponta da estaca se situa entre as cotas de determinação de dois
valores do >ndice de resistência à penetração do ?@K, procede!se ao calculo dos
dois correspondentes valores de capacidade de carga, e em seguida, fa"!se uma
interpolação linear para determinar o valor 9 desse elemento de fundação 7(oHi e(lonso, 234=.
/om o valor médio da capacidade de carga dos elementos isolado de
fundação 79med= e um coeficiente de segurança de no m>nimo : 7(oHi, 23vel 7 ! =, oriunda da análise de ruptura geotécnica, resulta
:
% ! med ≤
7.2=
Kabela 7:.=! coeficientes T e α 7(oHi e Relloso, 23
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
32/51
Kipo do solo T7[pa= α 7\=(reia 2.-- 2.B(reia siltosa -.4- :.-(reia silto S argilosa -.
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
33/51
1.(.2.(./+todo D+#ourt-;uare&a 6178ndice à penetração do ?@K ao longo do fuste 7s=, de acordo com Décourt
7234:= os valores de 7rs= são
=..72,
.2- +pa 's
r s
+=
7.B=
' * , é o valor médio do spt ao longo do fuste, onde o limite superior de
sUG-, para estacas de deslocamento e estacas escavadas com betonita, e s ≤
2G para estacas ?trauss e tubulões a céu aberto, o limite inferior sU.
/onvém lembrar a impossibilidade de cravar estacas pré!moldadas e tubos
5ranHi em terrenos com ?@K da ordem de G- golpes 7para estacas pré!moldadas, o
limite é de 2G a G golpes, em solos arenosos e - golpes em solos argilosos =.
( capacidade de carga do solo à ponta ou base do elemento estrutural de
fundação 7rb= é estimada pela e%uação
' ( r && .= 7.G=
Em %ue
b U valor médio do >ndice de resistência à penetração na ponta ou base do
elemento estrutural de fundação, obtido a partir de três valores o correspondente
ao n>vel da ponta ou base, o imediatamente anterior e o imediatamente superior.
/U fator caracter>stico do solo 7tabela :.B=
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
34/51
Kabela 7:.B= fator carater>stico do solo / 7Décourt!Puaresma, 23vel de uma estaca se6a determinada
aplicando!se um coeficiente de segurança global à soma das cargas de ponta e
lateral.
:
% ! med ≤
7.=
Décourt 7234:= propõem a utili"ação de %uatro coeficientes de segurança
&parciais' onde
5p coeficiente de segurança relativo aos par$metros do solo 7igual a 2.2
para o atrito lateral e 2.G para resistência de ponta=.
5f coeficiente de segurança relativo à formulação adotada 7igual 2.-=.
5d coeficiente de segurança para evitar recal%ues excessivos 7igual a 2 para
o atrito lateral e :.G para resistência de ponta=.
51 coeficiente de segurança relativo à carga de trabal#o da estaca 7igual a
2.:=.
/om isso temos
-.B,.2N
% % % & s +=
7.vel, desde %ue atenda também ao coeficiente de segurança global
de :.
Décourt 7233= introdu"iu coeficientes α e β na e%uação da capacidade
de carga para aplicação em estacas escavadas com lama beton>tica, estacas
escavadas em geral 7inclusive tubulões a céu aberto=, estacas tipo #élice continua
e rai" e estacas in6etadas sob altas pressões. s valores propostos para α e β
são apresentados nas tabelas 7:.G= e 7:.=. método original permanece para
estacas pré!moldadas, metálicas e tipo 5ranHi.
% % % & s ..N β α += 7.4=
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
35/51
Kabela 7:.G=! valores de α em função do tipo de estaca e do tipo de solo
Kipo de
solo
Kipo de estaca
Escavada em
geral
Escavada
7betonita=
Lélice
continua
9ai
"
On6etada sob altas
pressões(rgilas -.4G -.4G -.- -.4G 2.-?olos -.- -.- -.- -.- 2.-(reias -.G- -.G- -.- -.G- 2.-
Kabela 7:.=! valores de β em função do tipo de estaca e do tipo de solo
Kipo de
solo
Kipo de estacaEscavada em
geral
Escavada
7betonita=
Lélice
continua
9ai
"
On6etada sob altas
pressões(rgilas -.4G -.4G -.- -.4G .-?olos -.- -.- -.- -.- .-(reias -.G- -.G- -.- -.G- .-
?ergio 5ernandes Ionçalve" et al. :--4
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
36/51
1.(.(.Ca!a#$dade de #ar)a a !art$r de ena$o no e%e&ento de "undação!ro'a de #ar)a
De acordo com [ilititsHi 72332=, as provas de carga são os mel#ores ensaios
para a determinação do comportamento de fundações profundas sob carga, sendo
os 0nicos realmente confiáveis. ( dificuldade natural de se con#ecerem as
propriedades do solo onde as fundações serão executadas, a alteração das
condições inicia ocasionada pela execução das estacas e o comportamento do
con6unto estaca!solo, demonstram a necessidade de utili"ação destes ensaios.
Estas provas de cara podem prover dados para pro6eto, avaliar as fundações
executadas em uma determinada obra ou ainda, a6udar no estudo das
caracteristicas de comportamento do con6unto solo!estaca. (ssim sendo, o ensaio
deve reprodu"ir as condições de funcionamento real a %ue a estaca estará
submetida para uma mel#or previsão de desempen#o para pro6etos.
s ensaios com carga vertical de compressão são os mais comuns. [as
também existem ensaios de tração, carga transversal ao eixo ou uma combinações
destas.
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
37/51
1.(.(.1.Pro'a de #ar)a et=t$#a
(s provas de carga estáticas 789 2:22;:--= desta%uem!se como uma
dos ensaios de campo mais importante usados na engen#aria de fundações.( 89 2:22;:--, prescreve procedimentos de execução de prova de
carga em estacas, visando fornecer elementos para avaliar o comportamento carga
x deslocamento e estimar a capacidade de carga.
?egundo (oHi 7233=, a prova de carga estática é um ensaio do tipo &tensão
x deformação' reali"ada no solo estudado para receber solicitações, ou um
elemento estrutural de fundação constru>do para a obra ou especialmente para ser
testado. Este ensaio vem sofrendo continua evolução para permitir sua execução
da forma mais representativa da condição prevista para entrada em operação da
fundação estudada, bem como para torná!lo mais preciso, rápido e econ*mico.
?ua evolução envolve instalação, metodologia, e%uipamentos operação e
interpretação.
complexo comportamento do con6unto solo!fundação é repercutido neste
ensaio. + utili"ado, principalmente, como verificação de desempen#o de um
elemento estrutural de fundação, %uanto a ruptura e recal%ues. @odem também ser
reali"ados para fins de estudos, pes%uisas ou pro6etos.
( prova de carga estática consiste basicamente em aplicar esforços estáticos
crescentes à estaca e registrar os deslocamentos correspondentes, os esforços
podem ser de tração ou compressão.
dispositivo de aplicação de carga é constitu>dos por um ou mais cilindros
#idráulicos alimentado por bombas #idráulicas elétricas ou manuais atuando
contra um sistema de reação estável.
con6unto deve ser pro6etado, montado e utili"ado de forma %ue a carga
aplicada atue na direção dese6ada sem produ"ir c#o%ues e vibrações.
Ondiscutivelmente a mel#or forma de se determinar a capacidade de carga
de uma estaca ou de solo é a execução de uma prova de carga estática, pois a
partir de um bom estudo detal#ado da curva carga x recal%ue produ"ida nesse
ensaio, pode!se obter uma boa %uantidade de informações 7Décourt, :--4=.
?egundo Décourt 7:--4=, uma prova de carga estática indica somente pares
de valores de carga!recal%ue, sem indicar na maioria dos casos, a carga de ruptura
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
38/51
da fundação, isso por%ue segundo esse autor, pelo menos desde ponto de vista
geotécnico, a grande maioria de fundações %ue rompem e fundações %ue não
rompem, ficando, portanto o conceito de carga de ruptura pouco eficiente para se
estabelecer a capacidade de carga de uma fundação dado %ue a ruptura esta
associada a uma deformação infinita %ue normalmente não interessa à obra.
@or isso é %ue #á uma grande desvantagens nos métodos de previsão de
capacidade de carga, %ue não levam em conta as deformações atingidas durante e
ap)s do carregamento e %ue podem ser tão grandes %ue, mesmo se utili"ando
coeficientes de segurança à ruptura, indu"am na estrutura %ue apoiam
deformações indese6áveis. [esmo assim, vários métodos foram desenvolvidas a
partir do estudo de resultados obtidos em provas de carga para se obter a previsão
de carga de ruptura em fundações. @or sua ve", as fundações executadas com base
nesses métodos foram confirmadas por outras provas de carga.
@elo exposto, fica clara a necessidade de se definir o conceito de carga de
ruptura. Fma poss>vel definição de carga de ruptura esta associada à energiaM ela
ocorreria no caso de elementos de fundação em estaca %uando a energia resistente
tendesse a ser ultrapassada pela mobili"ada gerando assim o dese%uil>brio. (
energia mobili"ada seria a%uela oriunda das cargas aplicadas na estaca e a
resistência seria proveniente da interação solo!estrutura.
( grande vantagem da prova de carga estática é se produ"ir no ensaio o tipo
de carregamento a %ue a estaca estará su6eita na obra.
as provas de carga de compressão, o carregamento é feito mediante um
macaco #idráulico reagindo contra um sistema de reação, geralmente constitu>do
por uma viga ou estrutura metálica. s tipos de montagem mais usuais de prova
de carga de compressão estão indicados na figura 7:.G=.
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
39/51
5igura 7:.G=!sistemas de reação usuais para provas de carga estáticas em
estacas.
Em %ual%uer es%uema de montagem de prova de carga 7pousada, :--B=
devem ser tomados certos cuidados para evitar influenciam indese6áveis, tais
como centrali"ação e alin#amento dos macacos e cédulas de carga utili"adas,
distancia m>nima de tirantes ou estacas de reação em relação ao elemento a
ensaiar, excesso de capacidade de carga do sistema do sistema de reação em
relação à carga máxima prevista no ensaio, tempo de cura de elementos de
concreto moldados &in situ', para %ue a resistência atingida se6a compat>vel com
as solicitações de prova de carga, intervalo de tempo m>nimo entre a instalação de
estacas pré!moldas cravadas e o inicio do ensaio, %ue deve corresponder ao tempo
necessário para restabelecimento do solo em torno da estaca 7%ue #avia sido
alterado pela cravação=. utro aspecto %ue merece cuidados especiais é a fixação
e calibração prévia do sistema de referencia, para medidas de recal%ues através de
deflect*metros ou extens*metros mec$nicos 7]assuda, 234G=.
( 89 2::7233=, admite uma significativa redução em coeficientes de
segurança a serem adotados na obra caso ten#am sido reali"ados, &a priori' ,
provas de carga em %uantidade ade%uada. o entanto, a maioria dos ensaios
reali"ados para a verificação de desempen#o de um elemento de fundação, %uanto
à ruptura e recal%ue, &a posteriori'. + convenientemente ressaltar %ue algunsaspectos com influencia no comportamento do elemento de fundação podem não
ser envolvidos nos ensaios usuais como, por exemplo, o #ist)rico correto de
carregamento.
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
40/51
1.(.(.1.1.T$!o de !ro'a de #ar)a et=t$#a
5ellenius 7234-=, IodoW 7234=, [ilititsH 72332=, F.?. (rmW 72332=,
Relloso Q Jope" 7:--:=, (8K 7:--=, apresentaram os métodos de ensaiosusados na execução de prova de carga estática e as interpretações dos resultados.
Estos métodos estão citados abaixo.
a' Slo4 1a!nta!ned 5oad )est +S15 o# S10 6 Ensa!o lento de carga
constante
carregamento é feito em incrementos iguais até determinado n>vel de
carga, maior do %ue carga do trabal#o. /ada é mantido até se atingir a
estabili"ação dos deslocamentos, de acordo com certo critério de estabili"ação.
?egundo a (8K 7:--=, para o carregamento lento cada incremento de
carga deve ser de no máximo, :-\ de carga do trabal#o prevista para a estaca,
devendo ser mantida até estabili"ação do deslocamento e, no m>nimo, por - min.
(s leituras dos deslocamentos ocorridos deverão ser feitas, nos seguintes
tempos :min, Bmin, 4min, 2Gmin, -min, uma, duas, três, %uatro #oras, etc.
Em caso da carga não atingir à ruptura a carga máxima deverá ser mantida
durante 2: #oras entre a estabili"ação dos recal%ues e o inicio do descarregamento
%ue deveras ser feito no m>nimo em %uatro estágios com um tempo m>nimo de 2G
minutos para cada estagio.
(' 7#!c" 1a!nta!ned 5oad )est +715 o# 710 6 Ensa!o rp!do de carga
constante
?ão aplicados incrementos iguais de carga, até determinado n>vel de
carregamento maior do %ue a carga de trabal#o prevista para a estaca. /ada
estagio de carga é mantida por um intervalo de tempo fixo pré!determinado,
independentemente da estabili"ação dos deslocamentos, este procedimento é
aceito pela (8K 7:--=. carregamento é feito em estágios iguais e sucessivos
não superiores a 2-\ da carga de trabal#o é mantida durante 2- minutos,
independente da estabili"ação dos deslocamentos. ?ão lidos os deslocamentos no
inicio e final e no final de cada estagio. (tingida a carga máxima do ensaio,
devem ser feitas cinco leituras a de" minutos, - minutos, - minutos, 3-
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
41/51
minutos e 2:- minutos, neste estagio. ( seguir procede!se ao descarregamento,
%ue deve ser feito em cinco ou mais estágios, cada um mantido por 2- minutos,
com a leitura dos respectivos deslocamentos.
5ellenius 7234-= recomenda enfaticamente este tipo de prova de carga em
lugar da tradicional ?[J, por permitir uma mel#or definição da curva carga x
recal%ue.
c' 8onstant Rate o3 Penetrat!on +8RP0 - Ensa!o de $eloc!dade de recal9#e
constante
( carga é a6usta para manter constante a velocidade de recal%ue do topo da
estaca ou c#amado também, carregamento sob velocidade constante de
penetração. Este ensaio força a estaca a se deslocar, penetrando no solo a uma
velocidade constante da ordem -,Gmm;min.
d' 82cl!c 5oad )est o# S4ed!c* 82cl!s )est +85) o# S8)0 6 Ensa!o ccl!co de
carga o# ensa!o ccl!co s#eco
na (8K 7:--= o ensaio c>clico possui dois tipos ensaio c>clico lento e
ensaio c>clico rápido.
ensaio c>clico lento deve ser reali"ado com o carregamento em ciclos de
carga S descarga com incrementos iguais e sucessivos, observando!se %ue o
incremento de carga aplicada, entre ciclos sucessivos de carga!descarga, não
devera ser superior a :-\ da carga de trabal#o prevista para a estaca ensaiada, em
cada ciclo de carga!descarga a carga máxima, aplicada de uma s) ve" 7um
estagio=, deve ser mantida até a estabili"ação dos deslocamentos 7no m>nimo, por
-min=.
o ensaio c>clico rápido deve!se reali"ar o carregamento em ciclos decarga!descarga, com incrementos iguais sucessivos de carga!descarga, não sendo
superior a 2-\ da carga de trabal#o prevista para a estaca ensaiada. Em cada ciclo
de carg!descarga a carga máxima, aplicada de um s) ve" 7um estagio=, deve ser
mantida durante de" minutos independentemente da estabili"ação dos
deslocamentos e o recal%ue máximo do topo deve ser no m>nimo 2-\ a :-\ do
di$metro da estaca, de forma a garantir para as cargas máximas dos ciclos finais, o
esgotamento do atrito lateral e %ue se avance no desenvolvimento da resistênciade ponta.
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
42/51
e' 1!;ed 1a!nte!ned 5oad )est +1150 6 Ensa!o 1!sto
este ensaio a primeira parte é reali"ada tal como no ensaio lenta e segunda
como no ensaio rápido. ensaio com carregamento misto 7lento, seguido de
rápido= deve ser reali"ado segundo as prescrições, conforme à (8K 7:--= o
ensaio é feito com carregamento lento até a carga 2.: ve"es a carga do trabal#o, a
seguir, executar o ensaio com carregamento rápido.
5ellenius 7234-= comparou os ensaios mencionados acima 7exceto o [[J=,
presentado curvas de deslocamento de cada tipo de prova carga 7Eder (lve",
:-2-=.
5igura 7:.= S /urva carga!recal%ue t>pica 7modificada por 5ellenius, 234-=
5onte Dissertação de mestrado de Eder /#aveiro (lves, :-2-
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
43/51
1.(.(.1.2.Ana%$e de #ur'a #ar)a-re#a%>ue
?egundo /laudio Ionçalves Q Ieorge @. 8ernardes 7233= a grande
dificuldade %ue existe em efetuar!se a comparação entre resultados obtidos por instrumentação e por provas de carga estáticas. Osso por%ue as provas de carga
estática efetuadas são em n0meros muito redu"idos e, raramente, são levadas à
ruptura. (ssim sendo, a escasse" de informações originada pelo pe%ueno numero
de provas de carga estática efetuadas, em relação aos ensaios de carregamento
din$mico, dificulta tal estudo. Decorrente do fato de raramente serem levadas às
ruptura, é necessário %ue os valores finais da curva carga!recal%ue se6am
extrapolados e, em geral, isso é feito através de critérios consagrados pela
[ec$nica de solos. Kais correlações devem ser efetuadas cuidadosamente, pois
podem entre si, apresentar resultados %ue divergem em até :-\ em relação a um
valor médio obtido entre os mesmos.
?egundo 8urin e [affei 72343=, na maioria de provas de carga o %ue se
verifica é %ue as curvas carga x recal%ue não apresentam uma indicação clara da
carga de ruptura da estaca 7assint)tica vertical=, devido a isso existe uma
dificuldade na determinação de um valor ob6etivo e incontestável para a carga
ultima.
De acordo a (8K 7233=, nesses casos, deve!se extrapolar a curva carga x
recal%ue para se avaliar a carga de ruptura.
s critérios para a determinação da carga ultima podem ser classificados em
três grupos
Irupo 2 os %ue determinam a carga ultima a partir da análise do
deslocamento da estaca.
Irupo : os %ue procuram a6ustar os pontos 7carga, recal%ue= obtidos na
prova de carga a uma função matemática cu6a ass>ntota ou ponto de máximo
fornece o valor de carga ultima 7deslocamento infinitamente grande=
Irupo e a partir da análise da rigide" do sistema estaca!solo, pela %ual
definem a baixa rigide" do sistema estaca!solo como o critério da carga ultima.
9ecomende!se %ue esses métodos se6am aplicados %uando a curva carga!recal%ue
atinge valores máximos à carga de ruptura, de tal forma %ue os valores obtidos
pelos diversos métodos não se6am muito discrepantes.
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
44/51
Gr#po: ,
8r!tér!o de Da$!sson o critério de Davisson 75ellenius,234-M IodoW, 234M
Relloso e Jope", :--:M Ionçalves et al, :--
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
45/51
EA
1- D* +=
,- 7:.B-=
(ssim a e%uação 7:.B-= define a carga de ruptura da estaca como a%uela %ue
provoca, além do recal%ue elástico do elemento estrutural, um recal%ue plástico
adicional estimado em 2;- do di$metro da estaca. Este critério deve ser utili"ado
em provas de carga %ue apresentam recal%ues consideráveis acima de D;-.
5igura 7:.4= S critério da 89 2::
8r!tér!o de 5opes +,?0: Jopes, 723
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
46/51
5igura 7:.3= S critério de Jopes 723 : E;trapola@o gr3!ca
Puando as provas de carga não atingem a ruptura em campo, é necessário
%ue se empreguem métodos %ue extrapolem o comportamento da curva carga x
recal%ue para obtenção da carga ultima 7Pult=. s principais métodos de
extrapolação consideram uma função matemática %ue se a6usta de modo ade%uado
a um determinado tipo de comportamento da estaca.
8r!tér!o de Van der Veen o critério de Ran der Reen 75ellenius,234-=,
determina a extrapolação de uma curva carga x recal%ue por meio de uma função
exponencial como é mostrado pela e%uação 7:.B:=.( )e11 sult α −−= 2. 7:.B:=
nde
P carga vertical aplicada num determinado estagio de carregamento
? é o correspondente recal%ue medido no topo da estaca
α coeficiente %ue define a forma de curva
9eescrevendo a e%uação 7:.B:=, considerando estágios variando in ≤≤2 ,
tem!se
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
47/51
−=→=− −
1
1 se s
1
1
ult
nn
ult
nn ln2 α α
7:.B=
( relação da expressão 7:.B= evidencia uma relação linear entre os valores
te)ricos de recal%ue &?n' e a parcela
−
1
1
ult
nln
. ormalmente estes valores não
estão totalmente alin#ados, e %ue a mel#or reta de a6uste por estes valores
apresenta um intercepto linear ou, alternativamente, o a6uste consiste de dois
segmentos de reta, com o primeiro deles passando pela origem.
De acordo com iWama e Décourt 72333=, o critério de Ran der Reen pode
ser aplicado nas seguintes condições.
a. ensaios %ue atingiram pelo menos :; da carga da ruptura
b. estacas de deslocamento, pois os resultados da carga de ruptura em
estacas escavadas são subestimadas .
5igura 7:.2-= S Extrapolação da curva carga!recal%ue por Ran der Reen
Gr#po / : a part!r de anl!ses de r!g!de& solo-estaca8r!tér!o de Déco#rt +,=0: apresenta um critério baseado na #ip)tese de
%ue a rigide" T, da fundação pode ser calculada pela relação genérica entre força e
deslocamento 7TUP;?=, em %ual%uer estagio de carregamento T.
Puando se aumenta gradualmente os carregamentos no topo da estaca, a
rigide" da fundação tende a "ero no limite em %ue ∞→ s e 1ulti1 → . (dotando a
#ip)tese em %ue a rigide" T varia linearmente com o carregamento P, dedu"!se a
e%uação 7:.BB=.
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
48/51
1( ( + .2: += 7:.BB=
s valores de /2 e /: podem ser determinados por regressão linear dos
dados de campo e a carga ultima 7Pult= estimada considerando!se a condição em
%ue TU-, na e%uação 7:.BB=, então temos
(
( 1ult
2
:−= 7:.BG=
critério de Décourt 7233= é indicado para casos de prova de carga onde
o ensaio é efetuado até a ocorrência de recal%ues elevados. ( carga ultima de
extrapolação de Décourt é obtida pela ra"ão entre a interseção de eixo ] e a
inclinação da lin#a de tendência.
( e%uação da curva ideal é dada por
* (
* ( 1
.2
.
2
:
−=
7:.B=
nde
P carregamento aplicado no topo da estaca
? deslocamento vertical
/2 inclinação da lin#a de rigide"
/: intercepto da lin#a de rigide" no eixo ]
5igura 7:.22= S criterio de Décourt 75ellenius, :--=
5onte dissertaçaõ de [elo 7:--3=
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
49/51
1.(.(.2.Pro'a de #ar)a d$n?&$#a
Kradicionalmente a capacidade resistente das estacas é verificada através do
ensaio de carga estática, mas devido a %uestões econ*micas e aos pra"os deexecução das obras, em alguns pa>ses tem vindo a ser complementado pelo ensaio
de carregamento din$mico. Este ensaio encontra!se normali"ado em diversos
pa>ses, possivelmente o c)digo mais divulgado %ue rege este ensaio é a norma
(?K[ B3BG!--.
o 8rasil atualmente 6á se encontra devidamente normali"ada, através da
89!2:-47Estacas ! Ensaio de /arregamento Din$mico=, porém a 89 ! 2::
7@ro6eto de Execução de 5undações=, atualmente revisada e aprovada, estabelece
sua necessidade de execução de ensaios de carregamento din$mico em
conformidade com a 89 S 2:-4, em um determinado n0mero de estacas da
obra, para %ue possa ser carateri"ado como verificada a capacidade de carga a ser
adotada em uma estaca.
principio de execução do ensaio é relativamente simples, uma ve" %ue
consiste apenas na aplicação de um impacto na cabeça da estaca, gerando uma
onda %ue se propaga até à ponta onde se reflete voltando à cabeça. ( forma mais
simples de provocar este impacto é através da utili"ação do e%uipamento de
cravação de estacas.
( onda gerada propaga!se na estaca sob a forma de uma onda longitudinal e
unidimensional segundo o eixo da estaca. o processo de propagação onda é
afetada pela interação solo!estaca. ( análise através da e%uação de onda
apresentados por ?mit# 723-= consiste na %uantificação desta interação, através
do estudo da onda %ue se propaga na estaca, inicialmente no sentido descente e em
uma fase posterior no sentido ascendente.
Devido às limitações tecnol)gicas, embora se con#ecessem os princ>pios de
execução e de interpretação de ensaio, este não era muito utili"ado. Esta situação
alterou!se com o desenvolvimento dos meios informáticos e com o trabal#o
pioneiro de ?mit# 723-=.
uma primeira etapa de aplicação de este ensaio, a energia transferida para
a estaca era determinada a partir da velocidade de impacto do martelo e do
coeficiente de restituição do amortecedor. /ada uma destas grande"as era
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
50/51
determinada teoricamente recorrendo às leis básicas da f>sica. ( interpretação do
ensaio baseava!se na energia transferida para a estaca e no trabal#o reali"ado
correspondente à penetração da estaca.
(s duvidas surgidas na interpretação do ensaio podiam ser devido às
incerte"as no con#ecimento dos par$metros do solo, mas também às aproximações
efetuadas no calculo da energia. @ara ultrapassar estas incerte"as foi
implementada a reali"ação de medições na pr)pria estaca, efetuadas por
extens*metros e aceler*metros. Desta forma, são obtidas as curvas da força e da
velocidade em função do tempo numa determinada posição da estaca. (tualmente,
é esta técnica é con#ecida como &Ensaio de /arregamento Din$mico'. Este ensaio
foi desenvolvido em uma tentativa de aperfeiçoamento das f)rmulas de cravação.
ensaio de carregamento din$mico tem como principal ob6etivo a
determinação da capacidade resistente do con6unto solo!estaca, mas os dados %ue
permitem obter podem ainda ser utili"ados na verificação da integridade da estaca,
no calculo da eficiência do sistema de cravação, na determinação das tensões
principais à estaca e na %uantificação de algumas propriedades do solo.
Kem sido efetuadas correlações na presente teses, entre os resultados deste
ensaio e os resultados da aplicação das formulas din$micas mostrado para vários
tipos de estaca e em diferentes tipos de solos %ue existem uma concord$ncia
satisfat)ria entre os resultados de ambos ensaios, principalmente nas situações em
%ue o ensaio din$mico é reali"ado na mesma estaca.
ensaio de carregamento dinamico, é mais apropriado para as estacas
cravadas, mas pode ser executada em estacas do tipo escavadas, ou moldadas in
loco, embora se6a necessaria toda a mobili"ação de e%uipamentos de grande
porte , como bate estacas, para %ue se possa povocar deslocamentos suficientes
para mobili"ar as resitencias de ponta e lateral 78ernardi et al. (pud (oHi,233
-
8/17/2019 pasta de fundações profundas IMED.docx
51/51
1.([email protected],r&u%a d$n?&$#a
as formulas dinamicas são utili"ados como compelementos aos controles de
campo. Dificilmente em uma obra instrumenta!se todas as estacas e, por tanto, énecessario %ue de alguma forma se obten#aa uma avaliação do esta%ueamento em
execucação, e %ue se6a possivel estimar a capacidade da estaca antes mesmo do
ensaio de cravaçaõ.
?egundo [anuel (8E5 7:--:=, estiula!se a nega e repi%ue como par$metros
de controle %ue deverão ser obtidas para todas as estacas cravadas. repi%ue
constitui a parcela elasica do deslocamento maximo da estaca e a nega vem a ser o
deslocamento permanente da estaca 789 !2::;233=