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AVALIAÇÃO DE MÉTODOS SEMI-

EMPÍRICOS A PARTIR DE PROVAS DE

CARGA INSTRUMENTADAS EM ESTACAS

HÉLICES CONTÍNUAS NA CIDADE DE

GOIÂNIA

UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS

ESCOLA DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL

CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL

Caio Manabu Yoshida

Gabriela Bontempo Laperche

João Pedro Ruivo Dantas

GOIÂNIA-GO

2017

AVALIAÇÃO DE MÉTODOS SEMI-

EMPÍRICOS A PARTIR DE PROVA DE

CARGA INSTRUMENTADA EM ESTACAS

HÉLICES CONTÍNUAS NA CIDADE DE

GOIÂNIA

Trabalho de conclusão de curso apresentado ao Curso de

Engenharia Civil da Universidade Federal de Goiás como

requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro

Civil.

Orientador: Prof. Maurício Martines Sales, M.Sc., D.Sc.

Caio Manabu Yoshida

Gabriela Bontempo Laperche

João Pedro Ruivo Dantas

GOIÂNIA-GO

2017

C. M. Yoshida, G. B. Laperche, J. P. R. Dantas Lista de Figuras

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1: Croqui de locação das estacas ensaiadas e pontos de sondagem .......................... 15

FIGURA 2: Sensores utilizados: a) sensor de barra; b) sensor de imersão .............................. 17

FIGURA 3: Confecção dos sensores: a) colagem do extensômetro; b) almofadas e braçadeiras;

c) proteção do circuito ....................................................................................................... 17

FIGURA 4: Gráfico de calibração de um dos sensores de imersão da PCE 01 ....................... 18

FIGURA 5: Instalação dos sensores: a) fixação do sensor de barra; b) posicionamento do sensor

de imersão ......................................................................................................................... 19

FIGURA 6: Esquema ilustrativo de conformação dos sensores (figura fora de escala) .......... 19

FIGURA 7: Resultados das provas de carga estáticas instrumentadas para as PCE’s 1 a 3 .... 20

FIGURA 8: Extrapolações dos gráficos para PCE 01 com reta da NBR 6122/2010 ............... 21

FIGURA 9: Extrapolações dos gráficos para PCE 02 com reta da NBR 6122/2010 ............... 21

FIGURA 10: Extrapolações dos gráficos para PCE 03 com reta da NBR 6122/2010 ............. 22

FIGURA 11: Relação entre valores previstos e medidos para cargas totais das estacas .......... 23

FIGURA 12: Relação entre valores previstos e medidos para cargas laterais das estacas ....... 24

FIGURA 13: Relação entre valores previstos e medidos para cargas de ponta das estacas ..... 24

FIGURA 14: Resultados obtidos como cargas últimas para PCE 01 ....................................... 25



FIGURA B.1 – Resultados da prova de carga estática para PCE 01........................................ 36

Avaliação de métodos semi-empíricos a partir de prova de carga instrumentada em estacas hélices

contínuas na cidade de Goiânia

C. M. Yoshida, G. B. Laperche, J. P. R. Dantas Lista de Figuras

FIGURA B.2 – Aplicação do método de Van der Veen na carga total última PCE 01 ........... 37

FIGURA B.3 – Determinação da carga total última PCE 01 pelo método da NBR 6122/2010

........................................................................................................................................... 38




........................................................................................................................................... 41




........................................................................................................................................... 44

C. M. Yoshida, G. B. Laperche, J. P. R. Dantas Lista de Tabelas

LISTA DE TABELAS

TABELA 1: Dados gerais das PCE’s ..................................................................................... 15

TABELA 2A : Dados da SPT-02 ............................................................................................. 16

TABELA 2B : Dados da SPT-03 ............................................................................................. 16

TABELA 2C : Dados da SPT-09 ............................................................................................. 16

TABELA 3: Dados dos sensores nas estacas .......................................................................... 18

TABELA 4: Cargas de ruptura pelo método da extrapolação de Van der Veen (1953) ......... 20

TABELA 5: Cargas de ruptura pela NBR 6122/2010 ............................................................. 20

TABELA 6: Previsões de capacidade de carga do método Aoki e Velloso ............................ 22

TABELA 7: Previsões de capacidade de carga do método Decóurt e Quaresma ................... 22

TABELA 8: Previsões de capacidade de carga do método Antunes e Cabral ........................ 23

TABELA 9: Previsões de capacidade de carga do método Gottlieb et al ............................... 23

TABELA 10: Previsões de capacidade de carga do método Kárez e Rocha .......................... 23

TABELA 11: Distanciamento dos métodos à instrumentação ................................................ 25

TABELA A.1- Valores de F1 e F2 (Aoki-Velloso) ................................................................. 29

TABELA A.2 - F1 e F2 reavaliados ......................................................................................... 29

TABELA A.3- Valores de KAV ................................................................................................ 30

TABELA A.4- Coeficiente α para o método Aoki e Velloso ................................................... 30

TABELA A.5- Valores de α e β ............................................................................................... 32



C. M. Yoshida, G. B. Laperche, J. P. R. Dantas Lista de Tabelas

TABELA A.6 - Valores de KDQ ............................................................................................... 32

TABELA A.7- Parâmetros 1 e 2 (Antunes e Cabral,1996) ................................................... 33

TABELA A.8- Parâmetros kkr (Kárez e Rocha, 2000) ............................................................. 35

TABELA B.1 – Resumo das cargas últimas ............................................................................ 45

TABELA C.1 – Resultados obtidos pelos métodos semi-empíricos ........................................ 46

C. M. Yoshida, G. B. Laperche, J. P. R. Dantas Lista de Abreviaturas e Siglas

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

CPT Cone penetration test - Teste de Penetração do Cone

NBR Norma Brasileira

PCE Prova de carga estática

SPT Standard penetration test - Ensaio de Penetração Padrão

UFG Universidade Federal de Goiás

C. M. Yoshida, G. B. Laperche, J. P. R. Dantas Lista de Símbolos

LISTA DE SÍMBOLOS

A Área da seção transversal da estaca

Al Área lateral

Ap Área da ponta da estaca

Ca Cota de arrasamento

Cp Cota da ponta

D Distanciamento das leituras da instrumentação

E Módulo de elasticidade do material da estaca

F1 Coeficiente do método Aoki e Velloso (1975)

F2 Coeficiente do método Aoki e Velloso (1975)

KAV Coeficiente tabelado em função do tipo de solo (Aoki e Velloso, 1975)

KDQ Coeficiente tabelado em função do tipo de solo (Décourt e Quaresma, 1975)

Kkr Parâmetro para o cálculo da resistência de ponta que depende do tipo de solo. (Karéz e

Rocha, 2000)

kN QuiloNewton

kPa QuiloPascal

m Metro

m2 Metro quadrado

m3 Metro cúbico

mm Milímetro

MPa MegaPascal

N Média dos índices de resistência a penetração do ensaio SPT da camada

Np Índice de resistência à penetração do SPT referente à camada logo abaixo da ponta

NSPT Número de golpes SPT na ponta de estaca

Avaliação de métodos semi-empíricos a partir de prova de carga instrumentada em estacas hélices contínuas na

cidade de Goiânia

C. M. Yoshida, G. B. Laperche, J. P. R. Dantas Lista de Símbolos

P Carga de ruptura

R’l Resistência de atrito lateral

R’p Resistência de ponta

Radm Resistência admissível

Rl Resistência de atrito lateral

Rp Resistência de ponta

Rpce Resistência lida na instrumentação

Rprev Resistência prevista pelo método

Rt Resistência total

SPTmédiodeponta média dos valores obtidos no trecho compreendido por 8 diâmetros de estaca

da ponta para cima e por 3 diâmetros de estaca da ponta para baixo

U Perímetro da seção transversal da estaca

α Coeficiente do método Décourt e Quaresma (1996)

αAV Coeficiente do método Aoki e Velloso (1975)

Coeficiente do método Décourt e Quaresma (1996)

1 Coeficiente de atrito lateral que depende do tipo de solo (Antunes e Cabral, 1996)

2 Parâmetro para o cálculo da resistência de ponta que depende do tipo de solo (Antunes e

Cabral, 1996)

l Comprimento da estaca

Recalque

NSPT Soma dos golpes de SPT ao longo do fuste da estaca

Diâmetro da estaca

C. M. Yoshida, G. B. Laperche, J. P. R. Dantas Sumário

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 12

ARTIGO ............................................................................................................................. 13

1. INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 14

2. DETALHAMENTO DA OBRA .......................................................................................... 15

3. INSTRUMENTAÇÃO ..................................................................................................... 16

3.1. Confecção e preparação dos sensores........................................................................16

3.2. Instalação dos sensores ..............................................................................................19

4. RESULTADOS ............................................................................................................... 20

4.1. Análise da leitura dos sensores...................................................................................20

4.2. Métodos de previsão semi-empíricos .........................................................................22

5. COMPARAÇÃO DOS MÉTODOS .................................................................................... 23

6. CONCLUSÕES .............................................................................................................. 26

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................... 27

APÊNDICE A - MÉTODOS DE PREVISÃO DE CAPACIDADE DE CARGA PARA ESTACAS

HÉLICE .............................................................................................................................. 29

A.1. MÉTODO AOKI E VELLOSO (1975) ................................................................................ 29

A.2. MÉTODO DÉCOURT-QUARESMA (1996) ....................................................................... 31

A.3. MÉTODO ANTUNES E CABRAL (1996) ........................................................................... 33

A.4. MÉTODO GOTTLIEB ET AL. (2000) ................................................................................ 34

A.5. MÉTODO KÁREZ E ROCHA (2000) ................................................................................. 35

APÊNDICE B - DETERMINAÇÃO DAS CARGAS ÚLTIMAS...................................................... 36

B.1. PCE 01 ........................................................................................................................ 36

B.2. PCE 02 ........................................................................................................................ 39

B.3. PCE 03 ........................................................................................................................ 42

B.4. RESUMO ..................................................................................................................... 45

APÊNDICE C - RESULTADOS OBTIDOS PELOS MÉTODOS SEMI-EMPÍRICOS ........................... 4

ANEXO A - SONDAGENS .................................................................................................... 47

ANEXO B – GRÁFICOS DE CALIBRAÇÃO DOS SENSORES ..................................................... 52

B.1. PCE 01 ........................................................................................................................ 53

B.2. PCE 02 ........................................................................................................................ 58

B.3. PCE 03 ........................................................................................................................ 62

C. M. Yoshida, G. B. Laperche, J. P. R. Dantas Introdução

INTRODUÇÃO

Dentro do contexto das fundações, descobrir a capacidade de resistência de uma estaca é de

grande interesse tanto no aspecto financeiro, quanto de segurança e de planejamento de um

empreendimento. Surge daí o conceito de instrumentação de estacas, que tem como principal objetivo

estudar mais detalhadamente o comportamento da estaca em seus diferentes níveis, fornecendo

informações quanto à interação da mesma com as diferentes camadas de solo de acordo com a carga

aplicada. Este trabalho aborda a montagem e preparação de sensores utilizados em instrumentação de

estacas, além de analisar e classificar a performance de cinco diferentes métodos semi-empíricos,

comparando-os com resultados objetivos através de ensaio de provas de cargas instrumentadas. O

estudo foi feito em formato de artigo, e segue nas páginas seguintes.

A. J. D CRUZ JUNIOR; C. M. D. YOSHIDA; G. B. LAPERCHE; J. P. R. DANTAS; M. M SALES REEC – Revista Eletrônica de Engenharia Civil Vol XX- nº X ( 2017)

AVALIAÇÃO DE MÉTODOS SEMI-EMPÍRICOS A PARTIR DE PROVA DE CARGA INSTRUMENTADA EM ESTACAS HÉLICES

CONTÍNUAS NA CIDADE DE GOIÂNIA

Semi empirical methods evaluation through instrumented load capacity test on continuous flight piles in the city of Goiania

Aleones José da Cruz Junior 1, Caio Manabu Dias Yoshida 2, Gabriela Bontempo Laperche ³,

João Pedro Ruivo Dantas 4, Maurício Martines Sales 5

PALAVRAS CHAVE:

Estaca hélice contínua;

Estacas instrumentadas;

Métodos semi-empíricos;

Capacidade de carga;

KEYWORDS:

Continuos Flight Auger piles;

Instrumented pile;

Semi empirical methods;

Load capacity;

RESUMO: Este trabalho analisa e compara resultados obtidos através de provas de carga em estacas hélices contínuas instrumentadas na cidade de Goiânia-GO, com valores obtidos por métodos semi-empíricos de previsão de capacidade de carga. Como métodos semi-empíricos, foram utilizados: Aoki e Velloso (1975), Décourt e Quaresma (1996), Antunes e Cabral (1996), Gottlieb et al. (2000) e Kárez e Rocha (2000). A instrumentação das estacas de prova foi feita de maneira inovadora, que é descrita também nesse artigo. Como objetivo da análise, buscou-se determinar qual dos empregados mais se aproximou dos resultados obtidos nos ensaios de prova de carga instrumentada, determinando quais deles foram os mais precisos para as estacas estudadas. Décourt-Quaresma (1996) e Gottlieb et al. (2000) apresentaram o melhor desempenho na capacidade de carga total, mas todos os métodos subestimaram a parcela de atrito lateral e superestimaram em muito capacidade de carga na ponta da estaca.

ABSTRACT: This paper analyses and compares results obtained through instrumented auger cast piles load tests in the city of Goiânia-GO and semi empirical methods to estimate load capacity test results. The semi empirical methods studied were Aoki and Velloso (1975), Décourt and Quaresma (1996), Antunes and Cabral (1996), Gottlieb et al. (2000) and Kárez and Rocha (2000). The instrumented continuous flight piles were made in an innovative way, which is also described in this article. The analysis objective was to establish which of the five methods had the closest results to the instrumented load capacity test, ranking the most precise of them. Décourt-Quaresma (1996) and Gottlieb et al. (2000) showed the best performance in the total load capacity test, but all the methods underestimated the lateral load capacity portion and overestimated the end-bearing capacity at the pile tip.

* Contato com os autores: 1 e-mail: [email protected] ( A. J. D. Cruz Junior) Engenheiro Civil, Mestre, Professor do Instituto Federal Goiano. 2 e-mail: [email protected] ( C.M.D. Yoshida ) Graduando em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Goiás. 3 e-mail: [email protected] ( G. B. Laperche ) Graduanda em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Goiás. 4 e-mail: [email protected] ( J. P. R. Dantas ) Graduando em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Goiás. 5 e-mail: [email protected] ( M. M. Sales )

Engenheiro Civil, Doutor, Professor da Universidade Federal de Goiás.

ISSN: 2179-0612 © 2017 REEC - Todos os direitos reservados.

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aos editores de

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1. INTRODUÇÃO

Entendem-se como fundação os elementos estruturais responsáveis por transmitirem o

carregamento de uma construção para o solo, deixando-a estável e firme. Fundações estão presentes na vida

do homem desde quando se idealizou a primeira construção, já que todo tipo de edificação perene necessita

de uma fundação, por mais simples que seja, para se manter sólida. Desde então, várias adaptações e

criações foram feitas, buscando sempre que a fundação fosse o mais resistente possível e economicamente

viável.

Com o crescimento das cidades, os espaços físicos tornam-se cada vez mais reduzidos e disputados,

e a verticalização torna-se, a cada dia que passa, a ser a solução de engenharia mais utilizada. Edifícios mais

altos exigem fundações que suportem seus carregamentos e que, ainda assim, sejam viáveis

economicamente. Se tratando de fundações profundas, mais precisamente das estacas, suas associações

com blocos e radiers têm se mostrado não só práticas, como eficientes, e se tornado mais usuais com o passar

do tempo.

As estacas hélices contínuas são fundações esbeltas e profundas que contam essencialmente com

duas parcelas de resistência: a resistência de atrito lateral e a resistência de ponta. A contribuição de cada

parcela no funcionamento de uma estaca varia de acordo com fatores como as camadas de solo,

comprimento e diâmetro da estaca. No entanto, ensaios padrão de capacidade de carga para estacas

descritos pela NBR 12131 (ABNT, 2006) indicam formas para determinar a capacidade de carga total por

limitação de recalques, mas não indicam métodos para previsão das parcelas de carga. Nesse contexto, surge

a necessidade de um ensaio que determine as taxas de participação das duas parcelas de resistência dentro

da capacidade total de carga da estaca, introduzindo-se a instrumentação de estacas (Albuquerque, Alledi,

Minette e Polido, 2015).

No Brasil, Silveira (2003) empregou a técnica de instrumentação para acompanhamento de

fundações de barragens de concreto. Dias e Soares (1990) estudaram a instrumentação de estacas esbeltas

metálicas. Albuquerque (2001) também realizou diversos ensaios com estacas instrumentadas.

Através de medições dos extensômetros elétricos, neste trabalho foram feitas comparações entre

cinco métodos semi-empíricos de previsão de capacidade de carga. Os métodos avaliados foram Aoki e

Velloso (1975), Décourt e Quaresma (1996), Antunes e Cabral (1996), Gottlieb et al. (2000) e Kárez e Rocha

(2000). Observando a proximidade dos valores obtidos nos métodos supracitados com a prova de carga

instrumentada, foram determinados aqueles que obtiveram as melhores previsões para o caso apresentado

na cidade de Goiânia.


2. DETALHAMENTO DA OBRA

A obra objeto de estudo fica localizada na rua T-27, Setor Bueno, na cidade de Goiânia-GO. As estacas

em estudo fazem parte de um edifício de torre única com 45 pavimentos em um terreno de 2.250 m² de

área. As estacas analisadas foram executadas apenas para fins experimentais e de estudo, e não fizeram

parte do projeto de fundação do edifício propriamente dito. Nesse projeto foram utilizados blocos sobre

estacas e radiers estaqueados. A Figura 1 mostra o mapa utilizado na determinação de quais sondagens

seriam usadas em cada uma das estacas para o cálculo das previsões dos métodos semi-empíricos.

Os ensaios foram realizados entre os meses de agosto e setembro, período de seca na região. Os

dados gerais do ensaio de prova de carga estática das três PCE’s encontram-se na Tabela 1.

TABELA 1: Dados gerais das PCE’s

PCE - 01 PCE - 02 PCE – 03

Diâmetro da estaca (mm) 700 700 500

Comprimento da estaca (m) 19 15 15

Sistema de reação 4 estacas D=500mm 4 estacas D=500mm 4 estacas D=500mm

Carga máxima aplicada na PCE (kN) 3432,3 3432,3 2157,5 FONTE: Autoria própria.

A Figura 1 apresenta a locação das sondagens realizadas no terreno do empreendimento, bem como

as posições das estacas estudadas. Foram utilizadas as sondagens mais próximas de cada estaca.

FIGURA 1: Croqui de locação das estacas ensaiadas e pontos de sondagem. Fonte: Autoria própria.


Os resultados obtidos nos ensaios de sondagem utilizados para as estacas em estudos são

mostrados na Tabela 2.

3. INSTRUMENTAÇÃO

3.1. CONFECÇÃO E PREPARAÇÃO DOS SENSORES

Os extensômetros elétricos têm o papel de medir a deformação interna da estaca em diversos

pontos, possibilitando, assim, o cálculo da carga suportada por ela nesses determinados níveis. Para tal,

contam com o funcionamento de transdutores, que, segundo Pazos (2002), são dispositivos que têm a

capacidade de transformar uma energia em outra, tornando-a conveniente para a medição desejada. No

caso dos extensômetros elétricos, a força de compressão dentro da estaca é transformada em outro tipo de

energia, que será então medida. Existem diferentes sensores, tais como pneumáticos, óticos e de vibração.

Para as estruturas de concreto, como as estacas, o sensor elétrico é o mais utilizado, pois, segundo Gallina

(2003), possui grande precisão, tamanho reduzido, linearidade satisfatória e bom funcionamento em

ambientes adversos em relação à umidade e temperatura.

TABELA 2A : dados da SPT-02

PROF. (m) TIPO DE SOLO

NSPT

1 1

2 1 2

3 1 3

4 1 2

5 1 2

6 1 2

7 1 2

8 1 3

9 1 10

10 1 12

11 1 8

12 1 13

13 1 21

14 1 24

15 3 9

16 2 45

17 2 50

18 3 50

19 3 50

20 50

TABELA 2B : dados da SPT-03


NSPT

1 1

2 1 2

3 1 2

4 1 2

5 1 2

6 1 4

7 1 4

8 2 7

9 2 13

10 1 10

11 2 12

12 2 9

13 2 12

14 2 22

15 2 22

16 2 26

17 3 33

18 3 27/10

19 3 28

20 - 27/7

21 3 27/4

TABELA 2C : dados da SPT-09


NSPT

1 1

2 1 2

3 1 2

4 1 3

5 1 4

6 1 5

7 1 5

8 3 9

9 3 22

10 3 11

11 2 19

12 3 20

13 3 19

14 3 45

15 4 24

16 4 22

17 3 24

18 3 20

19 3 30

20 3 33

21 3 27/13

22 4 51/25

23 4 27/07

LEGENDA: solo 1: argila; solo 2: silte argiloso; solo 3: silte arenoso; solo 4: areia.

FONTE: Autoria própria.


Foram confeccionados dois tipos de sensores elétricos: i) o de barra e ii) o de imersão, mostrados na

Figura 2. O sensor de barra é fixado na armadura através de chapas soldadas às armaduras longitudinais, nas

quais é parafusado. A finalidade do referido sensor é que ele apresente a mesma deformação do vergalhão

ao qual está ligado, fornecendo assim informações sobre a deformação da armadura. Já o sensor de imersão

não é ligado rigidamente à armadura, e expressa a deformação sofrida pelo concreto.

FIGURA 2: sensores utilizados: a) sensor de barra; b) sensor de imersão. Fonte: CRUZ JUNIOR (2016).

O processo de confecção dos sensores constitui-se, inicialmente, pela montagem do circuito, como

mostra a Figura 3a. Para maiores detalhes sobre o processo, calibração e testes complementares, ver

trabalho de CRUZ JUNIOR (2016). Com as barras cilíndricas regularizadas, limpas e preparadas, os

extensômetros elétricos foram fixados com cola especial. Foram colados 4 extensômetros elétricos, sendo 2

de rosetas, diametralmente opostos no sentido transversal e longitudinal do cilindro. Em seguida,

braçadeiras e almofadas de silicone foram utilizadas para aplicar pressão, como mostra a Figura 3b.

Posteriormente, foi realizada a proteção dos circuitos para isolamento contra a umidade. Para tal, foi

aplicada resina hidrofugante, camada de cera, borracha de silicone e camada dupla de fita isolante, como

mostra a Figura 3c.

FIGURA 3: confecção dos sensores: a) colagem do extensômetro; b) almofadas e braçadeiras; c) proteção do circuito. Fonte: CRUZ JUNIOR (2016).

Após a confecção dos sensores, foi realizada uma etapa de preparação e testes. A calibração,

realizada por Cruz Junior (2016), teve a finalidade de identificar e corrigir comportamentos indesejados,

garantindo bom funcionamento. Foram realizados teste de compressão, e feitas calibrações das retas de


carga e descarga, que, por apresentarem comportamentos diferentes, exigiram a utilização de um fator de

correção para situações de carga ou descarga. A Figura 4 apresenta o gráfico de calibração de um sensor de

imersão utilizado na estaca PCE 01 e a Tabela 3 é referente à numeração, o tipo e posição (profundidade)

dos sensores nas estacas de prova. Observa-se a boa linearidade apresentada pelo sensor na relação força x

deformação.

FIGURA 4: Gráfico de calibração de um dos sensores de imersão da PCE 01.

Fonte: CRUZ JUNIOR (2016).

TABELA 3: Dados dos sensores nas estacas

PCE 01 Célula 54 Célula 58 Célula 35 Célula 28 Célula 37

Imersão Imersão Aço Aço Aço

0,8m 0,8m 7,5m 13m 18,5m

PCE 02 Célula 34 Célula 38 Célula 31 Célula 33 -

Imersão Imersão Aço Aço

0,8m 0,8m 7,5m 14,5m -

PCE 03

Célula 26 Célula 30 Célula 27 Célula29 -

Imersão Imersão Aço Aço -

1,0m 1,0m 7,5m 14,5m Fonte: Autoria própria.

Também foi realizado por Cruz Junior (2016) o estudo do comportamento dos sensores em situações

de variação de temperatura e em ambientes submersos. Sendo assim, foram realizadas leituras durante a

submersão em água quente e água com gelo. Essas leituras geraram curvas para cada situação, e foram

traçadas retas de regressões lineares. Com essas retas, conclui-se que, embora a diferença de temperatura

gerasse diferença nas leituras, elas eram pequenas, da ordem de cerca de 5% para tensões de 12,5 MPa em

pilaretes ensaiados, por exemplo.


3.2. INSTALAÇÃO DOS SENSORES

O processo de instalação foi compreendido pela posicionamento e fixação dos sensores nos lugares

pré-determinados na estaca. Foram realizados dois tipos de instalações: i) uma para sensores de barra e ii)

uma para os de imersão. O sensor de barra é parafusado às placas previamente soldadas na armadura da

estaca, como se observa na Figura 5a, enquanto que o de imersão é amarrado a barras transversais com a

utilização de arame recozido, como mostra a Figura 5b. As barras transversais têm a finalidade de garantir

uma boa verticalidade aos sensores de imersão. Isso porque quanto mais paralelo ao eixo longitudinal for o

eixo do sensor, melhores são leituras obtidas, já que deslocamentos angulares na linha de compressão dos

sensores ofereceriam leituras diferentes que o deslocamento mecânico real.

FIGURA 5: instalação dos sensores: a) fixação do sensor de barra; b) posicionamento do sensor de imersão.

Fonte: Autoria própria.

Os extensômetros elétricos foram posicionados de forma a não alterarem o processo executivo de

içamento das armaduras e concretagem das estacas. Após a instalação e durante a concretagem, os sensores

foram monitorados por computador para a verificação de seu funcionamento. Cumprido o período de cura

do concreto, foram realizados os procedimentos de prova de carga estática sob os preceitos da NBR 12131

(ABNT, 2006). A Figura 6 ilustra a conformação dos sensores para a estaca PCE 01.

FIGURA 6: Esquema ilustrativo de conformação dos sensores (figura fora de escala). FONTE: Autoria própria.


4. RESULTADOS

4.1. ANÁLISE DA LEITURA DOS SENSORES

A partir da leitura da instrumentação obteve-se os gráficos relativos às cargas suportadas pelas

estacas e os recalques sofridos por elas. A Figura 7 apresenta os dados de resistência de ponta, lateral e total,

obtidos através das provas de carga realizadas.

FIGURA 7: Resultados das provas de carga estáticas instrumentadas para as PCE’s 1 a 3 FONTE: Autoria própria.

Como é possível observar na Figura 7, não houve uma estabilização clara do crescimento da carga

em relação ao recalque durante os ensaios, principalmente para as PCE 01 e 03. Foi necessário, portanto, a

extrapolação da carga última dos testes.

Primeiramente, foi realizada a extrapolação das curvas carga-recalque através do método de Van der

Veen (1953). A Tabela 4 traz as resistências de ruptura encontradas através deste método para as três

estacas estudadas, sendo a extrapolação da PCE 01 menos precisa, pois o ensaio foi interrompido com

pequenos recalques e o formato da curva carga-recalque ainda apresentava comportamento próximo ao

linear.

TABELA 4: Cargas de ruptura pelo método da extrapolação de Van der Veen (1953)

Rt (kN)

PCE 01 5300

PCE 02 3850

PCE 03 2550 FONTE: Autoria própria.

Em seguida, foi aplicado o critério de ruptura da NBR 6122/2010. Considerou-se como a carga última

a interseção da reta da norma com as curvas provenientes das provas de carga. Nos casos da PCE 01 e PCE

03 a reta da NBR 6122/2010 não cruza as curvas da prova de carga. Desta forma, considerou-se como carga

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1000 2000 3000 4000

Recalquenotopo(m

m)

Carga(KN)

PCE01

0

10

20

30

40

50

60

0 1000 2000 3000 4000

Recalquenotopo(mm)

Carga(KN)

PCE02

Cargatotal Ponta Lateral

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 1000 2000 3000

Recalquenotopo(mm)

Carga(KN)

PCE03


última a interseção da extrapolação de Van der Veen com a reta sugerida pela norma. Em ambos os casos

foi observado o percentual de atrito e de ponta para o último valor de carga aplicada e essa mesma

proporção foi aplicada ao valor de resistência total encontrado pela interseção sugerida. As Figuras 8 e 10

mostram as curvas de extrapolação de Van der Veen e reta sugerida pela NBR 6122/2010 para a PCE 01 e

PCE 03 respectivamente. Enquanto o gráfico da Figura 9 mostra a PCE 02 juntamente à reta da norma.

FIGURA 8: Extrapolações dos gráficos para PCE 01 com reta da NBR 6122/2010. Fonte: Autoria própria.

FIGURA 9: Extrapolações dos gráficos para PCE 02 com reta da NBR 6122/2010. Fonte: Autoria própria.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000

Rec

alq

ue

(mm

)

Carga (KN)

PCE 01

Prova decargaSérie2

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 1000 2000 3000 4000

Rec

alq

ue

(mm

)

Carga (KN)

PCE 02

Prova de carga

Van der Veen

NBR 6122


FIGURA 10: Extrapolações dos gráficos para PCE 03 com reta da NBR 6122/2010.

Fonte: Autoria própria.

Dessa forma, as Figuras 8 a 10 foram utilizadas para a determinação da Tabela 5, que traz as

resistências máximas normativas para as três estacas estudadas.

TABELA 5: Cargas de ruptura pela NBR 6122/2010

Rp (kN) Rl (kN) Rt (kN)

PCE 01 519 4670 5189

PCE 02 218 2903 3121

PCE 03 152 2180 2332 FONTE: Autoria própria.

4.2. MÉTODOS DE PREVISÃO SEMI-EMPRÍCOS

Os resultados das previsões de capacidade de carga das estacas dos métodos empregados foram

obtidos através das relações matemáticas especificadas por cada um deles. As Tabelas 6 a 10 fornecem as

resistências laterais, de ponta e totais das três estacas em estudo.

TABELA 6: Previsões de capacidade de carga do método Aoki e Velloso (1975)

Sondagem Rp (kN) Rl (kN) Rt (kN)

PCE 01 SPT 2 3023,78 1915,43 4939,21

PCE 02 SPT 9 2419,03 1308,58 3727,60

PCE 03 SPT 3 335,48 442,53 778,00 FONTE: Autoria própria.

TABELA 7: Previsões de capacidade de carga do método Décourt e Quaresma (1996)


PCE 01 SPT 2 1443,17 2531,57 3974,74

PCE 02 SPT 9 1108,35 1733,92 2842,27


0

5

10

15

20

25

30

35

0 500 1000 1500 2000 2500 3000R

ecal

qu

e (m

m)

Carga (KN)

PCE 03

Prova de carga

Van der Veen

NBR 6122


TABELA 8: Previsões de capacidade de carga do método Antunes e Cabral (1996)


PCE 01 SPT 2 1539,38 1613,68 3153,06

PCE 02 SPT 9 1539,38 1296,02 2835,40


TABELA 9: Previsões de capacidade de carga do método Gottlieb et al. (2000)

Sondagem Rt (kN)

PCE 01 SPT 2 4435,34

PCE 02 SPT 9 2715,03

PCE 03 SPT 3 1230,61 FONTE: Autoria própria.

TABELA 10: Previsões de capacidade de carga do método Kárez e Rocha (2000)


PCE 01 SPT 2 4810,56 3318,90 8129,47

PCE 02 SPT 9 2455,31 2047,38 4502,69


5. COMPARAÇÃO DOS MÉTODOS

As Figuras 11 a 13 apresentam as relações dos valores obtidos pelas previsões semi-empíricas e os

valores do ensaio instrumentados (Rprevistos/Rpce) para as estacas PCE-01 a 03. Lembrando que relações

acima do valor 1,0 apresentam previsões de carga superiores ao que foi medido durante o ensaio, ou seja,

vão contra a segurança estrutural e, portanto, são indesejáveis.

FIGURA 11: Relação entre valores previstos e medidos para cargas totais das estacas. FONTE: Autoria própria.

1,05

1,32

0,36

0,77

0,91

0,470,61

0,91

0,56

0,85 0,87

0,53

1,571,44

0,95

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

PCE1 PCE2 PCE3 PCE1 PCE2 PCE3 PCE1 PCE2 PCE3 PCE1 PCE2 PCE3 PCE1 PCE2 PCE3

AokieVelloso(1975) DecourteQuaresma(1996)

AntuneseCabral(1996)

Gottliebetal.(2000) KárezeRocha(2000)

Rprevisto/Rpce


FIGURA 12: Relação entre valores previstos e medidos para cargas laterais das estacas. FONTE: Autoria própria.

FIGURA 13: Relação entre valores previstos e medidos para cargas de ponta das estacas. FONTE: Autoria própria.

Para a avaliação dos resultados no quesito carga total foi empregada a Equação 1, que considerou o

distanciamento das três PCE’s dos valores do ensaio instrumentado.

1003

)]/(1[

RpceRprevD Eq. [1]

Em que:

D = distanciamento das leituras da instrumentação;

Rprev = resistência prevista pelo método;

Rpce = resistência lida na instrumentação.

Os resultados para D de cada método são apresentados na Tabela 11.

0,410,45

0,20

0,540,60

0,390,35

0,45

0,26

0,71 0,71

0,43

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

PCE1 PCE2 PCE3 PCE1 PCE2 PCE3 PCE1 PCE2 PCE3 PCE1 PCE2 PCE3

AokieVelloso(1975) DecourteQuaresma(1996) AntuneseCabral(1996) KárezeRocha(2000)

Rprevisto/Rpce

6,80

12,95

2,58 2,78

5,08

1,71

2,97

7,06

4,96

9,27

11,26

8,42

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

PCE1 PCE2 PCE3 PCE1 PCE2 PCE3 PCE1 PCE2 PCE3 PCE1 PCE2 PCE3

AokieVelloso(1975) DecourteQuaresma(1996) AntuneseCabral(1996) KárezeRocha(2000)

Rprevisto/Rpce


TABELA 11: Distanciamento dos métodos à instrumentação

Valores de D

Gottlieb et al. (2000) 25%

Décourt e Quaresma (1996) 28,33%

Antunes e Cabral (1996) 30,67%

Aoki e Velloso (1975) 33,67%

Kárez e Rocha (2000) 35,33% FONTE: Autoria própria.

As Figuras 13 a 15 analisam métodos de cálculo de carga de ruptura referentes às provas de carga 01, 02 e 03 respectivamente. Nesses gráficos, cada coluna representa a carga máxima (resistência lateral mais resistência de ponta) de acordo com um método semi-empírico e essas são comparadas com as cargas totais de ruptura para o método de Van der Veen e o método da NBR 6122/2010, representados pelas retas.

FIGURA 14: Resultados obtidos como cargas últimas para PCE 01.




19152532

1614

3319

35281443

1539

4811

4435

5300

5189

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

AokieVelloso(1975) DecourteQuaresma(1996) AntuneseCabral(1996) Gottliebetal.(2000) KárezeRocha(2000)

Resistências(kN)

PCE01

ResistênciaLateral

Resistênciadeponta

Resistênciatotal

VanderVeen

Norma

13091734

1296

2047

28221108 1539

2455

2715

3850

3121

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000


Resistências(kN)

PCE02

ResistênciaLateral

Resistênciadeponta

Resistênciatotal

VanderVeen

Norma




6. CONCLUSÕES

Finalizados os estudos comparativos acerca das previsões dos métodos semi-empíricos com as leituras dos instrumentos, foi possível ter interpretações tanto sobre o funcionamento do equipamento quanto da acurácia dos métodos estudados. Houve quatro principais conclusões.

I. Primeiramente, conclui-se que o a instrumentação das estacas funcionou de forma satisfatória. Isso

porque nenhum sensor foi danificado ou apresentou leituras com comportamento atípico ou

inesperado. As curvas acompanharam os acréscimos de carga, confirmando o que era previsto

depois das calibrações.

II. No quesito carga total, conforme os valores obtidos na Tabela 11, conclui-se que os métodos de

Gottlieb et al. (2000) e Décourt e Quaresma (1996) apresentaram os resultados mais próximos a

instrumentação dentre os analisados. Os três métodos restantes, de Kárez e Rocha (2000), Aoki e

Velloso (1975) e Antunes e Cabral (1996) foram os que apresentaram as previsões mais distantes

dos valores de capacidade de cargas totais obtidos nas instrumentações.

III. No que diz respeito às distribuições de cargas laterais e de ponta, através da observação das Figuras

11 e 12, observou-se que nenhum dos métodos apresentou um bom desempenho. No geral, as

previsões para cargas laterais foram muito conservadoras por apresentarem Rprev/Rpce muito

baixos, sendo que para atrito lateral Kárez e Rocha (2000) foi melhor nas previsões, enquanto que a

maioria das previsões para cargas de ponta foram extremamente altas.

IV. Por fim, observou-se que alguns métodos, como o de Gottlieb et al. (2000) e Décourt e Quaresma

(1996), apesar de apresentarem boas previsões no que diz respeito à capacidade de carga total,

ainda possuem distribuições ruins de parcelas de ponta e lateral, sendo que uma compensa a outra

para atingirem previsões totais esperadas. Isso ocorre devido ao fato de os bancos de dados

utilizados para a construção das equações dos métodos estudados serem compostos apenas de

cargas totais obtidas por ensaios. A inserção de dados instrumentados de ensaios seria benéfica para

a calibração dos métodos, possibilitando um estudo mais detalhado da divisão das parcelas de carga,

aumentando as suas precisões.

443

846559

947391

259 751

1276

1231

2550

2332

0

500

1000

1500

2000

2500

3000


Resistências(kN)

PCE03

ResistênciaLateral

Resistênciadeponta

Resistênciatotal

VanderVeen

Norma


7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ABNT: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12131: Estacas – Prova de carga estática – Método de ensaio. Rio de Janeiro, 2006, 8 p.

ABNT: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6122: Projeto e execução de fundações. Rio de Janeiro, 2010, 91 p.

ALBUQUERQUE, P. J. R., ALLEDI, C. T. D. B., MINETTE, E., POLIDO, U. F. Estaca hélice contínua instrumentada: previsão de carga de ruptura por métodos semi-empíricos vs. Prova de carga. Geotecnia nº135, 2015. p 115-127.

ALONSO, U.R. Contribuição para a formação de um banco de dados de provas de carga estáticas em estacas Hélice Contínua. 4º SEMINÁRIO DE ENGENHARIA DE FUNDAÇÕES ESPECIAIS E GEOTECNIA, 2000a, São Paulo, 2: 430 – 450.

ALONSO, U.R. Reavaliação do método de capacidade de carga de estaca hélice contínua proposto por Alonso 96 para duas regiões geotécnicas distintas. 4º SEMINÁRIO DE ENGENHARIA DE FUNDAÇÕES ESPECIAIS E GEOTECNIA, 2000b, São Paulo, 2: 425 – 429.

ANTUNES, W.R. & CABRAL, D.A. Capacidade de carga de estacas hélice contínua. 3º SEMINÁRIO DE ENGENHARIA DE FUNDAÇÕES ESPECIAIS E GEOTECNIA, 1996, São Paulo, 2: 105 – 109.

AOKI, N. & VELLOSO, D.A. An approximate method to estimate the bearing capacity of piles. V PANAMERICAN CONFERENCE ON SOIL MECHANICS NA FOUNDATION ENGINEERING, 1975, Buenos Aires, Argentina, 1: 367 – 376.

BEGEMANN, H. K. S. The friction jacket cone as an aid in determining the soil profile. Proceedings of the 6th INTERNATIONAL CONFERENCE ON SOIL MECHANICS AND FOUNDATION ENGINEERING, ICSMFE, 1965, Montreal, September 8 - 15, Vol. 2, pp. 17 - 20.

CRUZ JUNIOR, A. J. Instrumentação de fundações estaqueadas. 2016. 208 p. Dissertação (Pós-Graduação em Geotecnia, Estruturas e Construção Civil) – Universidade Federal de Goiás, Goiânia, GO, 2016.

CRUZ JUNIOR, A. J. D. ; SALES, M. M. . Instrumentação de provas de carga estáticas: relatório técnico. 2016, 12p.

DÉCOURT, L.; QUARESMA, A. R. Análise e Projeto de Fundações Profundas. Em Hachich, W., Falconi, F., Saes, J.L., Frota, R.C.Q., Carvalho, C.S., Niyama, S. Fundações: Teoria e Prática. 1a edição. São Paulo, PINI, 1996. p.275-276.

DÉCOURT, L. e QUARESMA, A.R. Capacidade de carga de estacas a partir de valores SPT. Anais do 6º COBRAMSEF, Rio de Janeiro , vol. 1, p 45-55, 1978.

DÉCOURT, L. Ruptura de Fundações e Coeficientes de Segurança à Luz do Conceito de Rigidez. XI COBRAMSEG, Brasília, 1998, vol. 3, pp. 1599 – 1606.


GOTTLIEB, M.; PENNA, A.S.D; ROMANO JR, R. & RODRIGUES, L.H.B. Comprimentos adequados para as estacas tipo hélice contínua. 12º CONGRESSO BRASILEIRO DE MECÂNICA DOS SOLOS E ENGENHARIA GEOTÉCNICA, 2002, São Paulo, 1375 – 1381.

GOTTLIEB, M.; PENNA, A.S.D; ROMANO JR, R. & RODRIGUES, L.H.B. Um método simples para a avaliação da tensão admissível no topo de estacas tipo hélice contínua. 4º SEMINÁRIO DE ENGENHARIA DE FUNDAÇÕES ESPECIAIS E GEOTECNIA, 2000, São Paulo, 1: 312 – 319.

KÁREZ, M.B. & ROCHA, E.A.C. Estacas tipo hélice contínua previsão da capacidade de carga. 4º SEMINÁRIO DE ENGENHARIA DE FUNDAÇÕES ESPECIAIS E GEOTECNIA, 2000, São Paulo, 1: 274 – 278.

MONTEIRO, P.F.F. A estaca ômega franki: capacidade de carga. 4º SEMINÁRIO DE ENGENHARIA DE FUNDAÇÕES ESPECIAIS E GEOTECNIA, 2000, São Paulo.

VELLOSO, D. A. & LOPES, F. R. Fundações. Rio de Janeiro: Oficina de Textos, 2012, vol. 1, p 11-13.

VELLOSO, D.A. & LOPES, F.R. Fundações. 2002. Volume 2 – Fundações Profundas. COPPE/UFRJ, 471 p.

VAN DER VEEN, C. The bearing capacity of a pile. 3rd INTERNATIONAL CONFERENCE ON SOIL MECHANICS AND FOUNDATION ENGINEERING, 1953, Zurich, 2: 84-90.

C. M. Yoshida, G. B. Laperche, J. P. R. Dantas Apêndice A

APÊNDICE A - MÉTODOS DE PREVISÃO DE CAPACIDADE

DE CARGA PARA ESTACAS HÉLICE

A.1. Método Aoki e Velloso (1975)

Segundo Aoki e Velloso (1975), tanto a tensão limite de ruptura (Rt) quanto a de atrito

lateral (Rl) são avaliadas em função da tensão de ponta (Rl) do ensaio de penetração de cone

(CPT). Para se levar em conta as diferenças de comportamento entre a estaca (protótipo) e o

cone (modelo) foram definidos os coeficientes F1 e F2 que são diferentes para cada tipo de

estaca (Tabela A.1).

Os valores de F1 e F2 valores foram determinados por comparações com resultados de

provas de carga. Inicialmente foram avaliados para estacas Franki, metálica, pré – moldada de

concreto e depois escavada. Posteriormente, foram reavaliados por Monteiro (2000), que

sugeriu outros valores para outras estacas (Tabela A.2).

Tabela A.1- Valores de F1 e F2 (Aoki-Velloso, 1975).

Tipo de Estaca F1 F2

Pré-moldadas 1,75 3,50

Metálicas 1,75 3,50

Franki 2,50 5,00

Escavadas 3,50 7,00

Tabela A.2 - F1 e F2 reavaliados.

Tipo De Solo F1 –reavaliados F2 – revalidados

Escavada com lama betonítica 3,5 4,5

Franki fuste apiloado 2,3 3,0

Franki fuste vibrado 2,3 3,2

Vibro Franki 2,4 3,2

Metálica 1,75 3,5

Injetada Microestaca 2,2 2,5

Injetada Raiz 2,2 2,4

Injetada Presso ancoragem 2,2 2,1

Pré-moldada de concreto cravada à percussão 2,5 3,5

Pré-moldada de concreto cravada com prensagem 1,2 2,3

Strauss 4,2 3,9

Hélice Contínua 3,0 3,8




29

Na ausência de ensaios de Teste de Penetração do Cone (CPT), porém, é utilizado o

índice de resistência à penetração (N) dado pelo Ensaio de Penetração Padrão (SPT) e a

resistência unitária de ponta (Rp) em KPa, como é apresentado a seguir:

𝑅𝑝 = 𝐾𝐴𝑉 . 𝑁 (A.1)

onde os valores do coeficiente KAV são apresentados na Tabela A.3.

Tabela A.3- Valores de KAV.

Tipo de solo KAV (Mpa)

Argilas, argilas siltosas e siltes argilosos 200

Argilas arenosas e siltes arenosos 220

Siltes arenosos 550

Areias argilosas 600

Areias 1000

Para a resistência unitária por atrito lateral local (Rl), adotaram-se as correlações feitas

por Begemann (1965) entre este parâmetro (α) dado na Tabela A.4 a resistência de ponta como

apresentado abaixo:

𝑅𝑙 = 𝛼𝐴𝑉 . 𝑅𝑝 (A.2)

Tabela A.4- Coeficiente α para o método Aoki e Velloso (1975).

Tipo de solo αAV (%)

Areias finas e médias 1,4

Areias siltosas 2,2

Siltes areno-argilosos 3,4

Argilas 6

Essas correlações permitem estimar os parâmetros para uma estaca pelas seguintes

equações:

𝑅′𝑝 = 𝑅𝑝

𝐹1=

𝐾𝐴𝑉 . 𝑁

𝐹1

(A.3)

𝑅′𝑙 =𝑅𝑙

𝐹2=

𝛼𝐴𝑉 . 𝐾𝐴𝑉 . 𝑁

𝐹2

(A.4)

Portanto, a fórmula geral para o cálculo da capacidade de carga (Rt) fica sendo:




30

𝑅𝑡 = 𝐴𝑝 .𝐾𝐴𝑉 . 𝑁

𝐹1+ ∑ 𝑈

𝐶𝑎

𝐶𝑝

. Δ𝑙 .𝛼𝐴𝑉 . 𝐾𝐴𝑉 . 𝑁

𝐹2

(A.5)

Velloso e Lopes (2002) demonstram que o fator de segurança para a metodologia de

Aoki e Velloso (1975) será igual a 2. Logo, a carga admissível (Radm) será dada pela seguinte

equação:

𝑅𝑎𝑑𝑚 =𝑅𝑡

2

(A.6)

A.2. Método de Décourt-Quaresma (1996)

“Nesse trabalho é apresentado processo expedito para a determinação da carga

admissível de estacas a partir, apenas, dos dados normalmente fornecidos por sondagens

(SPT).” (DÉCOURT;QUARESMA,1978)

O método originalmente proposto por Décourt e Quaresma (1978) foi desenvolvido para

utilização em estaca padrão. Décourt et al. (1996) sugeriu a introdução de dois coeficientes para

correção da reação de ponta e a parcela do atrito lateral, para diferentes tipos de solos, e

possibilitar assim, a análise de outros tipos de fundações.

O que se procurava eram estimativas aproximadas para a determinação da capacidade

de carga. Para isso, leva-se em conta não só os valores de NSPT mas também, como na resistência

de ponta, o tipo de solo.

Parâmetros “α” e “β” são considerados nesse método (Tabela A.5). Estes valores são de

majoração ou de minoração, respectivamente para a resistência de ponta e para a resistência

lateral.

A soma desses fatores leva à expressão geral para a determinação da carga de ruptura

da estaca:

𝑅𝑡 = 𝛼. 𝑅𝑝. 𝐴𝑝 + 𝛽. 𝑅𝑙 . 𝐴𝑙 (A.7)




31

Perceba que as parcelas de ponta e atrito lateral ficaram multiplicadas por “α” e “β”,

respectivamente.

Desenvolvendo a equação tem-se:

𝑅𝑡 = 𝛼. 𝐾𝐷𝑄. 𝑁𝑆𝑃𝑇. 𝐴𝑝 + 10. 𝛽. [(∑ 𝑁𝑆𝑃𝑇

3+ 1) . 𝐴𝑙] (KPa) (A.3)

Tabela A.5- Valores de α e β.

Estaca Solo Argilas Siltes Areias

Cravada (estaca padrão) α 1,00* 1,00* 1,00*

β 1,00* 1,00* 1,00*

Escavada (em geral) α 0,85 0,6 0,5

β 0,8 0,65 0,5

Escavada (com bentonita) α 0,85 0,6 0,5

β 0,90* 0,75* 0,60*

Hélice contínua α 0,30* 0,30* 0,30*

β 1,00* 1,00* 1,00*

Raiz α 0,85* 0,60* 0,50*

β 1,50* 1,50* 1,50*

Injetada (alta pressão) α 1,00* 1,00* 1,00*

β 3,00* 3,00* 3,00*

*valores para o qual a correlação inicial foi desenvolvida, valores apenas indicativos diante do

reduzido número de dados disponíveis

Tabela A.6 - Valores de KDQ.

Tipo de solo KDQ (KPa)

Argila 120

Silte argiloso 200

Silte arenoso 250

Areia 400

Décourt et al. (1998) e Alonso et al. (2000) fazem a proposta da utilização de diferentes

fatores de segurança para cada parcela da fórmula. Ou seja, um fator de segurança 1,3 para a

parcela referente ao atrito lateral, e 4 para a parcela de ponta.




32

A.3. Método Antunes e Cabral (1996)

Segundo Alonso et al. (2000), o método de Antunes e Cabral (1996) gera excelentes

resultados no caso específico de estacas tipo hélice contínua, juntamente com Décourt e

Quaresma (1978), citado anteriormente.

Trata-se de um método para previsão de carga em estacas hélice continua onde os

autores se utilizaram da correlação entre resultados de ensaios SPT e provas de carga estáticas,

realizadas com estacas de diâmetro de 350, 500 e 750 mm, além da comparação entre os dois

métodos já explicados para propor as suas equações.

Foram propostas as duas expressões, a equação A.4, referente a resistência por atrito

lateral (Rl), e a equação A.5, referente a resistência de ponta (Rp), onde ambas apresentam de

parâmetros (1 e 2) que dependem do tipo de solo (Tabela A.).

𝑅𝑙 = 𝜋. 𝜙. ∑(𝑁𝛽1)∆𝑙 (A.4)

𝑅𝑝 = 𝛽2𝑁𝑝 (𝜋. 𝜙2

4) ; 𝛽2𝑁𝑝 ≤ 40𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚2

(A.5)

Tabela A.7- Parâmetros 1 e 2 (Antunes e Cabral,1996).

Solo 1 (%) [KPa] 2 [KPa]

Areia 4,5 2,25

Silte 3 1,5

Argila 2,75 1,25

Caso não haja prova de carga para a determinação da carga última, o fator de segurança

utilizado para o cálculo da carga admissível de projeto é de 2. Entretanto, se houver prova de

carga o projetista de fundação pode reduzir o fator de segurança para 1,6. Outro fator de

segurança adotado é que a capacidade de carga admissível deve ser menor que 125% da carga

referente ao atrito lateral.

Desta maneira, para a determinação da carga admissível de projeto (Radm), tem-se que:

𝑅𝑎𝑑𝑚 =𝑅𝑙 + 𝑅𝑝

2

(A.6)




33

𝑅𝑎𝑑𝑚 =𝑅𝑙

0,8

(A.7)

A.4. Gottlieb et al. (2000)

Este método visa estimar a tensão admissível no topo de uma estaca com base nos

resultados dos ensaios SPT, sendo que a preocupação principal foram os aspectos de segurança

e ocorrência de recalques excessivos (GOTTLIEB et al., 2000). O método foi proposto no ano

de 2000 a partir da análise de 48 provas de carga estática em estacas do tipo hélice contínua, e

validado no ano de 2002 quando os autores fizeram a sua análise baseada em um conjunto de

99 provas de carga estática do banco de dados reunido por Alonso (2000).

De acordo com o método de Gottlieb et al. (2000), a tensão admissível a ser aplicada no

topo da estaca é dada pela equação A.8.

𝑅𝑡 = (𝑆𝑃𝑇𝑚é𝑑𝑖𝑜𝑑𝑎𝑝𝑜𝑛𝑡𝑎𝑥60) + (∑ 𝑁𝑆𝑃𝑇

0,125𝜙) [𝑀𝑃𝑎]

(A.8)

Sendo NSPT o somatório dos NSPT compreendidos ao longo do comprimento da estaca,

com os valores de NSPT limitados em 50.

Com base na experiência profissional prática, para a utilização em projetos, os autores

do método recomendam que o valor de tensão admissível seja limitado em 5 MPa baseados em

sua experiência profissional e prática. Contudo, a Associação Brasileira de Normas Técnicas

(ABNT) elevou este limite admissível para 6 MPa com a Norma Brasileira (NBR) 6122/2010

devido ao limite mínimo de resistência do concreto que foi acrescido do tempo de criação do

método até hoje.

Após análises, Gottlieb et al. (2002) conclui que o método se mostrou válido em 100%

dos casos quanto a ocorrência de recalques inferiores a 15 mm para as tensões de utilização, ou

seja, nas cargas de trabalho das estacas.




34

A.5. Kárez e Rocha (2000)

Os autores se basearam na correlação dos resultados de ensaios SPT e a análise de 38

provas de carga realizadas nas regiões sul e sudeste do Brasil para desenvolver esse método que

tem como objetivo estimar a carga última em estacas do tipo hélice continua.

O método propõe que a capacidade de carga é obtida pela soma das parcelas de atrito

lateral e de ponta (Equação A.9), e que estes podem ser calculados com base em ensaios SPT e

o parâmetro Kkr (Tabela A.8) através das seguintes equações:

𝑅𝑡 = 𝑅𝑝 + 𝑅𝑙 (A.9)

𝑅𝑝 = 𝐾𝑘𝑟. 𝑁𝑆𝑃𝑇. 𝐴𝑝 (A.10)

𝑅𝑙 = 4,9. 𝜋. 𝜙. ∑ 𝑁𝑆𝑃𝑇 (A.11)

Tabela A.8- Parâmetros kkr (Kárez e Rocha, 2000).

Solo kkr

Areia 290

Silte 250

Argila 210

C. M. Yoshida, G. B. Laperche, J. P. R. Dantas Apêndice B

APÊNDICE B - DETERMINAÇÃO DAS CARGAS ÚLTIMAS

B.1. PCE 01

A Figura B.1 mostra os resultados da PCE 01, enquanto a Figura B.2 corresponde a

aplicação do método de Van der Veen (1953) para a obtenção da carga total última. Para

aplicação do método, primeiramente foi feita a extrapolação da curvas carga-recalque

aproximando-a uma função exponencial, dado que para uma pequena variação da carga tem-se

um grande deslocamento. A partir dos valores das provas de carga, retirados da Figura B.1,

foram traçadas curvas –ln (1- P/Pr) x , em que foram atribuídos valores a Pr superiores aos da

prova de carga e para cada valor de Pr foi obtida uma curva semi-logarítmica. Em cada caso a

curva com melhor regressão linear indica a carga de ruptura encontrada.

FIGURA B.1 – Resultados da prova de carga estática para PCE 01.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1000 2000 3000 4000

Rec

alq

ue

no

to

po

(m

m)

Carga (KN)

PCE 01

Carga total

ponta

lateral




36

FIGURA B.2 – Aplicação do método de Van der Veen na carga total última PCE 01.

R² = 0,99773

R² = 0,99968

R² = 0,999857

y = 9,479547x - 0,242038R² = 0,999860

R² = 0,999853

R² = 0,9997

0

2

4

6

8

10

12

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6

Rec

alq

ue

(mm

)

-ln(1-P/Púlt)

Aplicação do método de Van der Veen na carga total última PCE 01

4500 5000 5250 53005350 5600 Linear (4500) Linear (5000)




37

Determinação da carga última pelo método de Van der Veen: 5300 KN

Índices para curva de extrapolação de Van der Veen:

o Alfa: 0,1054

o Beta: 0,0256

Em seguida foi aplicado o critério de ruptura da NBR 6122/2010 (Figura B.3). Para tal,

foi traçado juntamente com o resultado da extrapolação de Van der Veen uma reta

correspondente a equação = Pl /EA + /30 (sendo o recalque, P a carga de ruptura, e l,

A, e E o comprimento, área de seção transversal, diâmetro e módulo de elasticidade do

material da estaca), onde a interseção destas é dada como a carga de ruptura a ser adotada.

FIGURA B.3 – Determinação da carga total última PCE 01 pelo método da NBR 6122/2010.

Determinação da carga última pelo método da norma: 5189 KN

Foi observado um percentual de atrito (90%) e de ponta (10%) para o último valor de

carga aplicada e essa mesma proporção foi aplicada ao valor de resistência total encontrado

pela interseção sugerida.

Determinação da carga de ponta (10%): 519 KN

Determinação da carga lateral (90%): 4670 KN

0

10

20

30

40

50

60

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Rec

alq

ue

(mm

)

Carga (KN)

Determinação da carga total última PCE 01 pelo método da NBR 6122/2010

Prova de carga

Série2

NBR 6122




38

B.2. PCE 02


aplicação do método de Van der Veen para a obtenção da carga total última de acordo com o

procedimento supracitado.


0

10

20

30

40

50

60

0 1000 2000 3000 4000

Rec

alq

ue

no

to

po

(m

m)

Carga (KN)

PCE 02

Carga total

Ponta

Lateral




39


R² = 0,9895

R² = 0,9963

R² = 0,99818

y = 35,11240x - 28,00645R² = 0,99839

R² = 0,99834

R² = 0,9978

0

10

20

30

40

50

60

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

Rec

alq

ue

(mm

)

ln(1-P/Púlt)


3600 3700 3800 3850 3900

4000 Linear (3600) Linear (3700) Linear (3700) Linear (3800)

Linear (3800) Linear (3850) Linear (3900) Linear (4000)




40



o Alfa: 0,0284

o Beta: 0,7989


O gráfico da Figura B.6 apresenta os resultados da prova de carga da PCE 02 juntamente

com a reta da NBR 6122/2010, determinando os seguintes valores:

Carga última total: 3121 KN

Carga de ponta: 218 KN

Carga lateral: 2903 KN

0

10

20

30

40

50

60

0 1000 2000 3000 4000

Rec

alq

ue

no

to

po

(m

m)

Carga (KN)


Carga total

Ponta

Lateral

Reta NBR 6122/2010




41

B.3. PCE 03


aplicação do método de Van der Veen para a obtenção da carga total última de acordo com o

procedimento supracitado.


0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 500 1000 1500 2000 2500

Rec

alq

ue

no

to

po

(m

m)

Carga (KN)

PCE 03

Carga total

Ponta

lateral




42


R² = 0,9711R² = 0,9853R² = 0,9922R² = 0,9986

y = 11,6038x - 3,0541R² = 0,9989

R² = 0,9988

0

5

10

15

20

25

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

Rec

alq

ue

(mm

)

ln(1-P/Púlt)


2250 2300 2350 2500 2550

2600 Linear (2250) Linear (2300) Linear (2350) Linear (2350)

Linear (2500) Linear (2550) Linear (2600)




43



o Alfa: 0,0861

o Beta: 0,2641


Determinação da carga última pelo método da norma: 2332 KN

Foi observado um percentual de atrito (93,5%) e de ponta (6,5%) para o último valor de

carga aplicada e essa mesma proporção foi aplicada ao valor de resistência total encontrado

pela interseção sugerida.

Determinação da carga de ponta (6,5%): 152 KN

Determinação da carga lateral (93,5%): 2180 KN

0

5

10

15

20

25

30

35

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Rec

alq

ue

(mm

)

Carga (KN)


Prova de carga

Van der Veen

NBR 6122




44

B.4. RESUMO

A Tabela B.1 Apresenta o resumo dos valores encontrados.

Tabela B.1 – Resumo das cargas últimas.

Prova de carga

Carga última em KN

Método de Van Der Veen Método da norma

Rt (kN) Rp (kN) Rl (kN) Rt (kN)

PCE 1 5300 519 4670 5189

PCE 2 3850 218 2903 3121

PCE 3 2550 152 2180 2332

C. M. Yoshida, G. B. Laperche, J. P. R. Dantas Apêndice C

APÊNDICE C - RESULTADOS OBTIDOS PELOS MÉTODOS

SEMI-EMPÍRICOS

A Tabela C.1 apresenta os resultados obtidos pelos métodos semi-empíricos de Aoki e

Velloso (1975), Décourt-Quaresma (1996), Antunes e Cabral (1996), Gottlieb et al. (2000) e

Kárez e Rocha (2000). Para o valor da carga última total de Gottlieb et al. (2000) foi utilizado

um fator de segurança 2 em relação a carga admissível, resultado da aplicação direta do método.

Tabela C.1 – Resultados obtidos pelos métodos semi-empíricos

Método Prova de

carga Sondagem

Prevista

Rp (KN) Rl (KN) Rt (KN) Radm (KN)

Aoki e Velloso

(1975)

PCE 1 SPT 2 3527,75 1915,43 5443,18 2721,59

PCE 2 SPT 9 2822,20 1308,58 4130,77 2065,39

PCE 3 SPT 3 391,39 442,53 833,92 416,96

Decourt e

Quaresma (1996)

PCE 1 SPT 2 1443,17 2531,57 3974,74 2308,15

PCE 2 SPT 9 1108,35 1733,92 2842,27 1610,87

PCE 3 SPT 3 259,18 845,81 1104,99 715,42

Antunes e Cabral

(1996)

PCE 1 SPT 2 1539,38 1613,68 3153,06 1576,53

PCE 2 SPT 9 1539,38 1296,02 2835,40 1417,70

PCE 3 SPT 3 751,21 558,59 1309,81 654,90

Gottlieb et al.

(2000)

PCE 1 SPT 2 4435,34 2217,67

PCE 2 SPT 9 2715,03 1357,51

PCE 3 SPT 3 1230,61 615,30

Kárez e Rocha

(2000)

PCE 1 SPT 2 4810,56 3318,90 8129,47 4064,73

PCE 2 SPT 9 2455,31 2047,38 4502,69 2251,34

PCE 3 SPT 3 1276,27 946,72 2222,99 1111,50

C. M. Yoshida, G. B. Laperche, J. P. R. Dantas Anexo A

ANEXO A – SONDAGENS




47




48




49




50

C. M. Yoshida, G. B. Laperche, J. P. R. Dantas Anexo B

ANEXO B – GRÁFICOS DE CALIBRAÇÃO DOS SENSORES


cidade de Goiânia


54

B.1. PCE 01


cidade de Goiânia


55


cidade de Goiânia


56


cidade de Goiânia


57


cidade de Goiânia


58


cidade de Goiânia


59

B.2. PCE 02


cidade de Goiânia


60


cidade de Goiânia


61


cidade de Goiânia


62


cidade de Goiânia


63

B.3. PCE 03


cidade de Goiânia


64


cidade de Goiânia


65


cidade de Goiânia


66

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