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Geotecnia de Fundações  TC 041

Setembro 2016

Curso de Engenharia Civil – 8º Semestre

Vítor Pereira Faro                     Roberta Bomfim Boszczowskivpfaro@ufpr.br                                                  roberta.bomfim@ufpr.br

Carregamento Lateral em Estacas

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Carregamento Lateral em Estacas

Carregamento Lateral em Estacas

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Carregamento Lateral em Estacas

Projeto de Estacas Sob CarregamentosLaterais

– Avaliar:

• Resistência Última do Solo

• Carga Última do Elemento Estrutural

• Deflexão Máxima

– Verificar condições de Rigidez do Sistema

• Sistema Rígido – Deflexões na estaca não são problema

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Classificação das Estacas ‐ Rigidez

• Estacas Rígidas

• Estacas Semi‐Rígidas

• Estacas Flexíveis

Classificação das Estacas – Topo

• Estaca Engastada

• Estaca Não‐Engastada

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Método de Broms

• Capacidade de carga última do sistema solo –estaca

• Coeficientes de minoração e majoração

• Diferentes formulações para diferentes tiposde solo e estaca

Método de Broms

Rótulasplásticas

Rotação da estaca

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Método de Broms – Exemplos

• Estacas curtas com topo livre em areias

Método de Broms – Exemplos

• Estacas longas com topo engastado em argilas

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Método de Brinch Hansen

• Capacidade de carga última do sistema solo –estaca

• Estacas Curtas/Rígidas

Fy 0 Hu puBdz 0

Zr

puBdz

Zr

L

M 0 Mu puBZdz 0

Zr

puBZdzZr

L

Método de Winkler

• Comportamento Tensão – Deflexão

– Modelos de Reação do solo – coeficientes de reação horizontal ‐ Kh

3:)(.

L

FkUnidadeykp hh

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Método de Winkler ‐ Modelos de Reaçãodo solo 

• Diferentes formas de expresser o kh

– mh = taxa de crescimento de kh

– nh = taxa de crescimento de kh, incluindo a dimensão transversal

BmnOndeB

znk

zmk

hh

hh

hh

.:

.

.

Método de Winkler – Coeficientes de Reação Horizontal ‐ Kh

• (Terzaghi 1955)

– Argilas Pré Adensadas (Kh constante com prof.)

– Válido para tensões até metade da tensão de ruptura do solo

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Método de Winkler – Coeficientes de Reação Horizontal ‐ Kh

• (Terzaghi 1955)

– Areias e Argilas Normalmente Adensadas (Khcresce com profundidade) – nh (F/L

3)

Valores em MN/m3

B

zBm

B

znhk

zmhk

ArgilasNAAreias

hh

h

)..(..

..

:/

Método de Winkler – Coeficientes de Reação Horizontal ‐ Kh

• (Terzaghi 1955)

– Argilas NA – Longo Prazo: 

– Argilas NA – Curto Prazo (CIRIA 1984):

– Se houver E para o solo: 

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Comportamento Tensão‐Deflexão

• Coeficiente de Reação Horizontal Constantecom a Profundidade– Método de Hetenyi (1956)

• Coeficiente de Reação Horizontal Variável com a Profundidade– Método de Miche (1930)

– Matlock & Reese (1956)

– Davisson e Robinson (1965)

– Método de Duncan, Evans e Ooi (19994)

Método de Hetenyi (1956)

• Coeficiente de Reação Horizontal Constantecom a Profundidade

– Viga elástica, de comprimento semi‐infinito

4. L 44..4..4

.

IE

Kh

IE

Bkh

pp

Rigidez relativasolo‐estaca

Momento de inércia seção da estaca

Variável Fórmula

yo(deslocamentotopo estaca)

Mmáx

(z = 0,7/)

Kh

M

Kh

Hyo

2..2..2

MH

Mmáx .7,0.32,0

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Método de Miche (1930)

• Coeficiente de Reação Horizontal Variável com a Profundidade

– Viga sobre base elástica).(.

.

BmhnhB

znhkh

ou

zmhkh

Variável Fórmula

yo(deslocamentotopo estaca)

MmáxEstaca curta

L<1,5.T

MmáxEstaca longa1,5.T < L < 4.T

Método de Miche (1930)

• Rigidez relativa da estaca ou comprimento característico da estaca (T)

IE

HTy

po

3

40,2

5.

h

pp

n

IET

HTM máx 25,0

HTM máx 79,0

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Norma Brasileira NBR 6122

7.6.3.3. Para equilibrar a força horizontal queatua sobre uma fundação em sapata ou bloco,pode‐se contar com o empuxo passivo, desdeque se assegure que o solo não venha a serremovido. O valor calculado do empuxopassivo deve ser reduzido por um coeficientede no mínimo igual a dois.

Norma Brasileira NBR 6122

8.4.2 Esforços transversais

• Quando uma estaca ou tubulão ou grupo de estacas estásujeito a esforços horizontais ou momentos, pode ocorrer aplastificação do solo ou do elemento estrutural, o que deveser considerado no projeto, levando‐se em consideração asdeformações respectivas.

8.4.4 Efeito de carregamento assimétrico sobre solo mole

• Estacas ou tubulões (isolados ou em grupo) implantadosatravés de camada de argila mole, submetidos acarregamento de aterro assimétrico, ficam sujeitos aesforços horizontais que devem ser considerados nodimensionamento das fundações.

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Norma Brasileira NBR 6122

E.3.3 Colocação da armadura

• No caso de estacas submetidas a esforços detração, horizontais ou momentos, a armaduradeve ser colocada no furo antes daconcretagem e presa na superfície de acordocom a cota de arrasamento.

Efeito Tschebotarioff

• Esforços que surgem em estacas sujeitas a carregamento assimétrico da superfície do terreno, em decorrência de deslocamentos horizontais do solo

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Efeito Tschebotarioff

Tschebotarioff (1973)

– Ph = pressão

– K = coeficiente de empuxo (depósito não amolgado ~ 0,4)

– z = acréscimo de tensão vertical

– B = largura da estaca

BKp zh

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Efeito Tschebotarioff

• Exemplos:

– Armazéns ou tanques estaqueados apenas na periferia

– Muros de arrimo sobre estacas

– Muros e aterros de encontro de pontes

Efeito Tschebotarioff

• Fatores que influenciam na solicitação lateral de estacas:

– Intensidade da sobrecarga (altura e peso específico do aterro ou material armazenado)

– Características da camada compressível

– Distância das estacas à sobrecarga

– Rigidez das estacas

– Geometria do estaqueamento

– Tempo

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Efeito Tschebotarioff

Efeito Tschebotarioff

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Efeito Tschebotarioff

• Medidas que podem minimizar o fenômeno:

– remoção de solos moles– melhoria da argila mole com pré‐carregamento e/ou aceleração dos recalques

– execução de laje estaqueada para receber a sobrecarga

– uso de materiais leves em aterros (redução da sobrecarga)

– encamisamento “com folga” nos trechos críticos das fundações

– dimensionamento das estacas para resistirem à flexão

Solo Cimento – Jet Grouting

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Solo Cimento – Jet Grouting

Solo Cimento – Deep Mixing

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Solo Cimento – Deep Mixing