Cap.6

Cap.6 Métodos : Aoki / Velloso : Decourt / Quaresma : Pedro Paulo C. Velloso 6.49

6.5 MÉTODOS SEMI-EMPIRICOS / ESTÁTISTICOS

O calculo da capacidade de carga de fundações por meio das

formulações teóricas ainda é um assunto polemico e transita melhor no campo da pesquisa. Vários autores tem proposto métodos semi-empíricos, discutidos a seguir.

O autor é um grande apologista dos campos experimentais, onde os métodos semi-empíricos podem ser aplicados com maior segurança. Fora das regiões geotécnicas pesquisadas estas formulas devem ser aplicadas com cautela e bom senso, alias como ainda é toda engenharia geotécnica.

Pontos a ponderar

1. Berberian, apresenta uma metodologia semi-empírica para a obtenção da carga admissível das estacas; Considerando a experiência brasileira baseando-se nas pesquisas de Aoki/Velloso, Berberian, Laprovitera/Benegan, Monteiro, Décourt/Quaresma, Pedro Paulo, comparado-os com os resultados das provas de cargas em estacas. O autor recomenda no máximo fcd 7.0 MPa para a resistência estrutural de projeto da estaca, para evitar recalques a longo prazo. A metodologia utilizada considera para a capacidade de carga, os resultados obtidos por vários autores consagrados, filtrados por duas médias. A Primeira média ponderada, adota como pesos os fatores Pc (de provas de carga) que depende da percentagem dos acertos de cada método em relação a média dos resultados obtidos em grupos de provas de carga reais no mesmo solo em pelo menos 10. A segunda média, aritmética, adotando-se um desvio

padrão =0.3, é obtida excluindo-se os valores 30% acima ou 30% abaixo da primeira média.

A sugestão de Berberian até a presente data para os valores de Pc são:

Tab. 3.2.1 Fatores Pc de Ponderação de Acertos

% de Erros em

Provas de Carga 50 50 40 30 20 10

Fator Pc 5 6 7 8 9 10

Berberian também considera como acerto valores que se aproximem a 20%

das cargas admissíveis obtidas nas provas de carga.

O valor da tensão admissível para a primeira média será:

Ra1media=Ra

i x Pc / Pc

i


Só devem, entretanto entrar no computo das tensões admissíveis por esta metodologia, os métodos já comparados por conjunto de provas.

Caso contrário desconsiderar a média ponderada, aplicando apenas média aritmética, aplicando todos os fatores de ponderação de provas de carga Pc = 1.0

A formula original sugerida pelos autores era: LF

72KN

PF

72KN

21

2. O autor também uniformiza os vários métodos disponíveis

considerando-se o fator KP para a ponta e KL para atrito lateral como fatores de ajuste que dependem do tipo de solo e EP e EP como fatores de escala que dependem do tipo da estaca.

3. Em geral os recalques mobilizados na rutura pelo fuste gira no entorno 10 a 20 mm e pela ponta entre 10 a 30% de B 4. A Norma brasileira (2010), recomenda para as estacas escavadas mecanicamente, sem compactação ou limpeza da ponta (Estacas Strauss, Escavadas Rotativas, Estacas Hélice, Escavadas com Lama Bentonítica, Brocas Etc.), que a resistência de ponta seja no máximo a 20% da resistência total.

RP 0,20 RT = RP + RL

5. Considerações sobre as áreas de ponta e lateral


6. Definição do que deve ser considerada uma camada. Como em todas as formulações dos métodos aqui analisados leva-se em conta o SPT e o tipo de solo. Portanto sugerimos para agilizar os cálculos manuais agrupar como uma camada aquela que apresenta o mesmo solo e o SPT 2

6.5.1 MÉTODO 01 : Aoki / Velloso

Aoki e Velloso apresentaram em (1975) e Velloso et all (1978) uma formulação semi.empírica para o cálculo da capacidade de Carga de Estacas, baseando-se nas considerações dadas abaixo: RT = RP + RL onde,

A formula original sugerida pelos autores era: LPF

KN

F

KN

2

72

1

72

RT . t Carga de Rutura da Estaca (sob o ponto de vista geotécnico)

RP . t Carga de Rutura da Ponta

RL . t Carga de Rutura Lateral

Para facilitar as metodologias dos cálculos, Berberian procurou, na medida do

possível, homogeneizar e simplificar as formulas substituindo: KPAV por K e KLAP

por K

Volume da base (l)

Area da base (m²)

Diametro

da base b

(m)

90 0,212 0,52

150 0,292 0,61

180 0,332 0,65

270 0,430 0,74

300 0,478 0,78

360 0,528 0,82

450 0,608 0,88

540 0,694 0,94

600 0,739 0,97

630 0,785 1,00

750 0,866 1,05

900 0,985 1,12

1050 1,112 1,19

INJETADO COMPACTADO


RP = PE

NAVPKAp

72

RL = L

LE

NA 72 LavK

Ap . m² Área da ponta ou base da estaca. Para estacas de aço e de concreto vazado

considerar como área o perímetro cheio. Para estacas Franki assimile a base

alargada a uma esfera

N72 .adm Número de golpes necessários à cravação de 30 cm do amostrador padrão

SPT. Ver Berberian (1986). Neste Método N72 40

KPAV. t/m² Coeficiente de correlação entre a resistência de ponta Rp do Cone

(Diepsonderingen) e o número de golpes SPT, Sanglerat (1965) Berberian

(1986), dado na Tab. 6.5.2

KLAV . adm Fator de correlação entre a resistência de ponta, resistência lateral e o tipo de

solo Bengemam (1965), dado na Tab. 6.5.4

EP, EL adm Fatores de correção do tipo de fundação devido ao efeito da escala, gerado pela

diferença entre as geometrias do Cone e da Estaca

Menzenbach (1961) e Schenk (1966). Tab. 6.5.5

AL . m² Área lateral da estaca em cada camada, ou por metro de estaca, onde se admite

r1 constante

Assim sendo a Capacidade de Carga Admissível da Estaca pode ser dada por:

L

L72

P

P72AV

A.

N . kLav + A

.

N . k=RTa

L

P

EEp 22

A carga admissível da estaca ou seja, aquela a ser utilizada no projeto, será obtida aplicando-se a carga de rutura Ra, um fator de segurança. R

a = R

r / FS Os autores recomendam FS = 2,0 Para estacas em rocha Ra

= Rr/3

Aoki e Velloso elaboraram seu modelo de cálculo baseados na experiência européia na qual as resistências de ponta e lateral da estaca é obtida diretamente das resistências obtidas no cone, dividindo-os, por apropriados fatores de escala (EP e EL), obtidos experimentalmente. Os autores transpuseram o SPT para resistência de ponta do cone multiplicando qc pelo fator de correlação K. Para transpor o SPT para resistência lateral, multiplicaram a resistência de ponta pelo fator razão de atrito α ou Ra,

proposto por Begemman. Fig 6.5.1


Fig. 6.5.1. Funcionamento dos cones mecânicos. Os cones elétricos medem

silmutaneamente qc e Fs

Pos. 1: Fechada Pos. 2: Só resistência de Ponta Pos. 3: resistência Total

Pontos a ponderar

Os valores de SPT são obtidos através da Sondagem a Percursão Standart, conforme prescreve a NBR 6484 (2001). Ver também Berberian (2004), quando propõe não considerar no seu método o primeiro metro no cálculo da parcela do atrito lateral. Alguns pesquisadores recomendam desprezar também o ultimo metro imediatamente acima da ponta, uma vez que nesta região a superfície de ruptura não passa pelo fuste e mesmo porque este SPT já estará sendo considerado no cálculo da parcela da ponta. Para o cálculo da parcela lateral, o valor de SPT bem como o tipo (classificação) do solo deverão ser obtidos em cada camada, ao longo do fuste da estaca. Opcionalmente pode-se utilizar o SPT médio ao longo da profundidade da estaca. Entende-se para efeito de cálculo que uma camada é aquela que apresenta o mesmo SPT (mesma resistência a penetração) e o mesmo tipo de solo.

Para o cálculo da parcela da ponta Berberian propõe que o N72 (SPT) seja tomado como sendo a média dos SPTs um metro acima e um metro abaixo da ponta. Vale observar que no método apresentado por Aoki/Velloso não se fez distinção dos dois amostradores ainda utilizados na época no Brasil, ou seja os

amostradores Mohr ( = 4,13 cm) e Terzaghi ( = 5,08 cm) o que fatalmente introduzirá pequenas variações nos resultados. Da mesma forma o cone

Posição 1 Posição 2 Posição 3

13 c

m

10,0 cm

10,0

cm

cone e

létr

ico

pie

zocone

5 cm

5 cm

5 cm

qc

qc

fs

qt = qc + fs


tomado como base para as pesquisas foi o cone mecânico de Bengemann com luva de atrito

Vale observar ainda que a Norma Brasileira NBR 6122 recomenda também que:

Ocorrendo a existência de camada de menor resistência abaixo das pontas de um grupo de estacas, e se esta camada estiver dentro do bulbo de influência do grupo, ver Fig. 6.5.6 , deve-se calcular o valor da parcela de ponta RP dentro desta camada. Este valor não poderá ser menor do que aquele calculado para o nível da ponta da estaca previamente calculado. Caso ocorra este fato, aprofunde a estaca até que RP ou SPT seja crescente com a profundidade, (perfil tipicamente residual).

Roteiro de Cálculo

Os cones elétricos da atualidade são lisos eliminando esta parcela da

resistência de ponta gerada pelo anel inferior da luva. O professor Dirceu e Nelson Aoki dirigiam tecnicamente a empresa

Franki, líder na execução das estacas cravadas com bases energeticamente

B

camada fraca

Fig. 6.5.6 Camada menos resistente dentro do bulbo de influência do grupo

2,5

B

O método Aoki / Velloso tem apresentado bons resultados, tendo sido observado, entretanto que ele superdimensiona a capacidade de ponta e tende a subdimensionar a parcela lateral por atrito. Mas o somatório compensa estas diferenças fornecendo um resultado final satisfatório.

Não é difícil, para aqueles que tiveram o prazer de gozar do convívio com o Prof. Dirceu A. Velloso, a razão pela qual ele e Aoki privilegiavam a resistência de ponta, em detrimento do atrito lateral, tomando KL = 2Kp

O próprio cone de Bengemann ao cravar a luva de atrito gerava no anel inferior da luva também uma resistência de ponta e não somente por atrito/aderência lateral.


alargadas, garantindo assim uma melhor trasferencia de cargas para a ponta.

Cristão fervoroso como era, por certo guardava o sábio conselho de Izaias: “Sabio foi aquele que construiu sua casa sobre rocha...”, isto é base das fundações em terreno firme. (SPT > 20 ou mais).

Este método assim como o de varios outros, desenvolvidos a seguir, não devem ser aplicados a folhelhos, Velloso/Hammes (1982) e Aoki/Alonso (1990).

Vale observar que quando se tratar de estacas cravadas de aço ou pré-

moldadas circulares vazadas, o perímetro será considerado como o perímetro cheio do retângulo ou o circulo corespondente à envoltória circunscrita à seção transversal do perfil. No caso de estacas Franki, considerar o volume da base alargada a uma esfera de igual volume e calcular a área da secção transversal. Ver Fig. 5.1.7

Para refinar as correlações, Berberian (1972) ampliou o sistema unificado de classificação de solos, propondo:

Tab. 6.5.2 Classificação dos solos. USCS/Berberian

Tipos de Solo Intensidade de Mistura

Umidade Tactil/Visual Plasticidade

C. Argila 3. Mto. Pouco 3. Seca L. Baixa Plasticidade

M. Silte 4. Pouco 4. Pouco umida H. Alta Plasticidade

S. Areia 5. Medianamente 5. Umida I. Plasticidade

G. Pedregulho 6. Muito 6. Muito umida Intermediária

L. Argila Laterítica Porosa

7. Demasiadamente 7. Saturada

K. Argila Kaolinítica 9. Submersa

Não se dispondo do fator de intensidade da mistura, adotar o valor 5 ou seja S5M, seria uma areia Medianamente siltosa, ou simplesmente SM areia siltosa subtendendo tratar-se de areia,

subtendendo tratar-se de areia medianamente siltosa.

Roteiro de Cálculo

step 1 . Com as características do solo obtem-se KPAV e KLAV - (ver Tab. 6.5.4) step 2 . Para obtenção de RL da estaca, soma-se os valores de RLi encontrados em cada camada.


Fig. 6.5.3 Fluxograma método Aoki/Velloso

step . 3 Obtenção da Capacidade de Ponta RP

Para se considerar o efeito do embebimento da ponta dentro da

camada de apoio, bem como do efeito do bulbo de pressões abaixo da ponta, recomenda-se considerar para resistência ao nível da ponta RP, os valores médios obtidos a um metro acima e a um metro abaixo da ponta da estaca.

KPAV i = (KPAV (i – 1) + KPAV (i+ 1)) /2

0 > OK RTaDM-Pilar

Fim

1 aumentar comp. da estaca

diminuir comprimento da estaca, procurando manter a ponta em

camada com N72 > 25

≥ 0

>> 0

Laudo de Sondagem Tipo da Estaca

SPT Classificação do solo Comp. aproximado da estaca

AL KPAV e KLAV

EP e EL RLi = kLAV . N72. AL/EL

AP RL = ∑n

1EL

AL. KLAV N72

RP = kPAV.N72.AP/EP RT = RL + RP Radm Rr

T/2

t/2

1

Tab.

6.5.4

Tab.

6.5.5

Fig.

6.5.3

Tab.

Esta cas


Tab. 6.5.4 Valores de KPAV e KLAV segundo Aoki / Velloso, simplificada por Berberian 1 t/m

2 = 0,1kg/cm

2 = 10 kPa)

Aoki/Veloso

`1975

Laprovitera

1988

Monteiro

1997

SOLO KPAV

t/m2

KLAV

adm

KPLB t/m

2

KLLB

adm

KPM t/m

2

KLM

adm

Areia ( Sand ) S 100 0,014 60 0,014 73 0,021

Areia Siltosa S3M, S4M, S5M,

S6M, S7M 80 0,016 53 0,019 68 0,023

Areia Silto Argilosa 70 0,024 53 0,024 63 0,024

Areia Argilosa S3C, S4C,

S5C, S6C, S7C 60 0,030 53 0,030 54 0,028

Areia Argilosiltosa 50 0,028 53 0,028 57 0,029

KPAV t/m

2

KLAV

adm

KPLB t/m

2

KLLB

adm

KPM t/m

2

KLM

adm

Silte ( Mó ) M 40 0,030 48 0,030 48 0,032

Silte Arenoso M3S, M4S, M5S,

M6S, M7CS 45 0,028 48 0,030 50 0,030

SilteAreno Argiloso 60 0,020 38 0,030 45 0,032

Silte Argiloso M3C, M4C,

M5C, M6C, M7C 23 0,034 30 0,034 32 0,036

SilteArgilo Arenoso 25 0,030 38 0,030 40 0,033

SOLO KPAV

t/m2

KLAV

adm

KPLB t/m

2

KLLB

adm

KPM t/m

2

KLM

adm

Argila ( Clay ) C 20 0,060 25 0,060 25 0,055

Argila Arenosa C3S, C4S,

C5S, C6S, C7S 35 0,024 48 0,040 44 0,032

Argila ArenoSiltosa 40 0,014 30 0,045 30 0,038

Argila Siltosa C3M, C4M,

C5M, C6M, C7M 22 0,040 25 0,055 26 0,045

„ * Simbologia alfanumérica adotada por Berberian com base no Sistema Unificado de Classificação dos Solos. Cobre de forma mais abrangente os dados extraídos diretamente dos Laudos de Sondagens SPT, facilitando a transposição para os programas de computadores.


Tab. 6.5.4 Valores originais de e K de Aoki / Velloso (1975)

Aoki/Veloso

`1975

Laprovitera

1988

Monteiro

1997

SOLO K

t/m2

adm

K t/m

2

adm

K t/m

2

adm

Areia ( Sand ) S 100 0,014 60 0,014 73 0,021

Areia Siltosa S3M, S4M, S5M,

S6M, S7M 80 0,016 53 0,019 68 0,023

Areia Silto Argilosa 70 0,024 53 0,024 63 0,024

Areia Argilosa S3C, S4C,

S5C, S6C, S7C 60 0,030 53 0,030 54 0,028

Areia Argilosiltosa 50 0,028 53 0,028 57 0,029

SOLO K

t/m2

adm

K t/m

2

adm

K t/m

2

adm

Silte ( Mó ) M 40 0,030 48 0,030 48 0,032

Silte Arenoso M3S, M4S, M5S,

M6S, M7CS 45 0,028 48 0,030 50 0,030

SilteAreno Argiloso 60 0,020 38 0,030 45 0,032

Silte Argiloso M3C, M4C,

M5C, M6C, M7C 23 0,034 30 0,034 32 0,036

SilteArgilo Arenoso 25 0,030 38 0,030 40 0,033

SOLO K

t/m2

adm

K t/m

2

adm

K t/m

2

adm

Argila ( Clay ) C 20 0,060 25 0,060 25 0,055

Argila Arenosa C3S, C4S,

C5S, C6S, C7S 35 0,024 48 0,040 44 0,032

Argila ArenoSiltosa 40 0,014 30 0,045 30 0,038

Argila Siltosa C3M, C4M,

C5M, C6M, C7M 22 0,040 25 0,055 26 0,045

* Simbologia alfanumérica adotada por Berberian com base no Sistema Unificado de

Classificação dos Solos. Cobre de forma mais abrangente os dados extraídos diretamente dos Laudos de Sondagens SPT, facilitando a transposição para os programas de computadores.

A obtenção da parcela de ponta RP, é feita aplicando-se a fórmula:

P

72AVPP E

N . KP A= R


Toma-se como área da ponta igual à área da projeção do fuste da estaca, como mostra a Fig. 5.1.7

step 4. Obtenção dos parâmetros EP e EL

Os valores de EP e EL, foram obtidos pelos autores, com base na análise dos resultados de provas de carga sobre centenas de estacas. Vide Tab.6.5.6

Observa-se que para obtenção dos fatores FP e FL, extrapolou-se alguns resultados das provas de carga que não atingiram a rutura, empregando-se para tanto as recomendações da Van der Veen (1953).

Tab. 6.5.5 Fatores da estaca EP e EL Aoki/Velloso (2010) e Vários Autores

Tipo de estaca Aoki Velloso Monteiro Laprovitera Berberian

EP EL EP EL EP EL EP EL

Franki de fuste apiloado 2,5 5,0 2,3 3,0 2,5 3,0 2,4 4,0

Franki de fuste vibrado - - 2,3 3,2 - - 2,4 4,2

Perfis metálicos cravados

1,75 3,5 1,75 3,5 1,7 3,0 2,0 3,2

Pré-moldada de concreto cravada a percussão

1+1,2D 2EP 2,5 3,5 2,0 3,5 1+1,25D 1,75 +2,19D

Escavada mecan. sem lama

3,0 2EP - - - - 4,0 4,6

Mega de concreto prensada

- - 1,2 2,3 - - 1+1,25D 1,75 +2,19D

Escavada com lama bentonítica (Estacão)

- - 3,5 4,5 4,5 4,5 3,5 5,0

Escavada (Barrete) 3,0 6,0 - - - 4,5 5,0

Raiz 2,0 2EP 2,2 2,4 - - 2,8 2,4

Strauss - - 4,2 3,9 - - 4,0 3,0

Solo.Cimento Plástico e Broca

- - - - - 3,0 5,0

Hélice contínua 2,0 2Ep 3,0 3,8 - - 3,0 3,8

Obs. D em metros - -

step 5. Obtenção da carga admissível ou de projeto da estaca. Ver planilha 6.5.7


INFRASOLO / FUNDEX OBRA: N°:

Tipo de Estaca: Nº da Estaca: AL: m²/metro Ap : m2 Dtabela: m Dcalculo : m

Comp. mínimo do Fuste ZF : m Furo Sond. + Próximo (m) SPT à m da estaca KPAV (adm) = KLAV (adm) =

Carga máx. [concreto] / ideal : t Carga de Projeto : t Carga Rutura da Prova, se houver : t

Aoki/Velloso Decourt / Quaresma

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S

Cam

ad

a

Pro

f. Z

(m

)

N72

Esp

essu

ra

cam

ad

a

Solo Berber.

KPAv

(t/m²)

KLAv (adm)

RLa

(t)

RL (t)

RPa

(t)

RTa

(t) Es

tac

a

KLDQ (t/m²)

RLa

(t)

RLa

(t) KPDQ

(t/m²) RP

a

(t)

RT

a

(t)

Es

tac

a

1

2

3

4

Aoki / Velloso, Berberian RT = RP+RL RPa = kPAV.N72 AP / 2.EP RL

a = kLAV kPAV N72 AL /2.EL Radm= Rr/2 KPAv, KLAv,EP ,EL Tabelados

Décourt /Quaresma RT = RL + RP RLa = (SPT / 3 + 1) kLDQ . AL/1,3 RP

a = kPDQ . N72 . AP/4

Para estacas pré-moldadas KL, KP = 1.0 para todos os solos kLDQ, kPDQ EL, EP Tabelados ,

6.6

0

Cap.6

Mé

todos : A

oki / V

ello

so : D

ecourt / Q

uare

sm

a : P

edro

Paulo

C. V

ello

so

Tab. 6.5.7 Planilha de cálculo para o método Aoki/Velloso e Décourt/Quaresma, Berberian e Monteiro


MÉTODO 02: Contribuição de Laprovitera e Benegas (1997)

Laprovitera (1988) e Benegas (1993), em sua tese de mestrado,

retroanalisando várias provas de carga apresenta novos valores para os parâmetros componentes do método Aoki/Velloso. Tab. 6.5.5 e Tab. 6.5.8. Tab.6.5.8 Valores de KPLB e KLLB Laprovitera (1988)

Tipo de Solo Classificação KPLB (t/m

2)

KPLB (k/cm

2)

KLLB (adm)

AREIA S 60 6,0 0,014 Areia Siltosa S5M 53 5,3 0,019 Areia Silto Argilosa S5M5C 53 5,3 0,024 Areia Argilo Siltosa S5C5M 53 5,3 0,028 Areia Argilosa S5C 53 5,3 0,030

SILTE M 48 4,8 0,030 Silte Arenoso M5S 48 4,8 0,030 Silte Areno Argiloso M5S5C 38 3,8 0,030 Silte Argilo Arenoso M5C5S 38 3,8 0,030 Silte Argiloso M5C 30 3,0 0,034

ARGILA C 25 2,5 0,060 Argila Arenosa C5S 48 4,8 0,040 Argila Areno Siltosa C5S5M 30 3,0 0,045 Argila Silto Arenosa C5M5S 30 3,0 0,050 Argila Siltosa C5M 25 2,5 0,055

MÉTODO 03: Contribuição de monteiro (1997)

Utilizando o banco de dados e a experiência da empresa Estacas Franki Ltda, Monteiro estabeleceu novas correlações para KLM e KPM Tab. 6.5.10 e também para EP (F1) e EL (F2) Tab. 6.5.6.

Algumas recomendações para aplicação deste método:

a. Para o cálculo da resistência de ponta rP, a parcela acima (rPS) deverá ser 7 vezes o diâmetro da base e a parcela abaixo (rPi) 3,5 vezes o diâmetro da base (Fig 6.5..9). O valor total a ser adotado será:

rP = (rPS + rPi) / 2

b. valor de N é limitado a 40. N72 40

7B rPs

Fig. 6.5.9 Adoção do SPT

médio

3,5B rPi

Cap.6 Métodos : Aoki / Velloso : Decourt / Quaresma : Pedro Paulo C. Velloso 6.62 Tab 6.5.10 Valores de KPM e KLM Monteiro (1997)

USCS Berberian Tipo de solo KPM

(t/m²) KLM (adm)

S S Areia 7,3 0,021

SM S5M Areia siltosa 6,8 0,023

SMC S5M5C Areia silto-argilosa 6,3 0,024

SCM S5C5M Areia argilo-siltosa 5,7 0,029

SC S5C Areia argilosa 5,4 0,028

MS M5S Silte arenoso 5,0 0,030

MSC M5S5C Silte areno-argiloso 4,5 0,032

M M Silte 4,8 0,032

MCS 55C5S Silte argilo-arenoso 4,0 0,033

MC M5C Silte argiloso 3,2 0,036

CS C5S Argila arenosa 4,4 0,032

CSM C5S5M Argila areno-siltosa 3,0 0,038

CMS C5M5S Argila silto-arenosa 3,3 0,041

CM C5M Argila siltosa 2,6 0,045

C C Argila 2,5 0,055

6.5.2 MÉTODO 04 : Décourt / Quaresma (1982)

O método Décourt / Quaresma (1978) e Décourt (1982, 1996) está dentro do grupo de métodos semi.empíricos por não estar ligado a nenhuma base teórica ou paramétrica. Este método foi desenvolvido baseado na larga experiência dos autores e tem apresentado bons resultados práticos. Estacas calculadas pelo método Décourt/Quaresma, apoiado somente no SPT tem quando comparadas com provas de cargas, apresentado resultados bastante satisfatórios.

Considera-se neste método:

SPT 3 N72 50

SPT 3 toma-se N72 = 3

SPT 50 toma-se N72 = 50

Este método também considera válida a superposição das parcelas de ponta e lateral.

RP

RLT RRrR +=

Sendo, 4,0

R+

1,3

R = R

RP

RLa

T

RL = rL . AL

Ra

T RCONC Ra

T RrT / 2


rL = SPT + 1 em t/m² rL =10 ( SPT + 1) em KN/m²

3 3 SPT Valor médio do N72 ao longo do fuste ou de cada camada, se o cálculo for feito por camada.

rL . t/m² Atrito unitário lateral

Esta expressão é válida para todos os solos.

Conforme a NBR 6122/94, nas estacas escavadas (Strauss, Hélice, Raiz, Estacão,

Escavada Mecanicamente, Broca, etc), a resistência de ponta não pode ser maior que 20% da carga de trabalho da estaca. A resistência admissível de projeto também não pode ser maior do que 50% da resistência total do solo na rutura e nem maior do que a resistência admissível do concreto.

No cálculo da parcela lateral despreza-se a contribuição do primeiro metro e também não se considera o SPT um metro acima da ponta, já utilizado no cálculo da resistência de ponta, vide Fig. 6.5.10. Parcela de Ponta RP = rp . AP

rp = KPDQ.N72 rp médio ao nível da ponta da estaca (imediatamente acima e imediatamente abaixo).

Rp . t Carga de rutura do solo na ponta da estaca.

rp . t/m² Tensão de rutura ao nível da ponta.

CD . t/m2 Fator de correlação dado na Tab . 6.5.3

Quando a rutura não é claramente definida, considera-se a rutura

convencional, definida como sendo a carga que produz um recalque vertical no topo das estacas igual a 10% do seu diâmetro quando cravadas (de deslocamento). No caso de estacas escavadas (sem deslocamento) considera-se 10% para estacas em argilas e 30% em areias. Décourt (1996)

Fórmula Geral

RTr = KPDQ .rp Ap + KLDQ rL AL RT

r = KPDQ. N72 . Ap + KLDQ ((N72 / 3) + 1) AL

Os valores adimensionais de KP e KL (Décourt) sugeridos para os diversos tipos de estacas são dados na Tab.6.5.11, interpolados por Berberian, para facilitar a programação eletrônica. Para as pré moldadas (estacas de deslocamento) de referencia, KPDQ e KLDQ para todos os solos são iguais a 1.0


Tab 6.5.11 Valores de CDQ, KLDQ e KPDQ: Método de Décourt/Quaresma (1982) em kg/cm²

Para estacas pré-moldadas todos KP = KL= 1.0

Solo Berb

CDQ

Kg/cm²

Escavada em Geral

Straus Tub

Escavada com

Betonita Hélice Cont Raiz*

Micro-Estacas

Solo Cimento Plástico

CDQ KPDQ KLDQ KPDQ KLDQ KPDQ KLDQ KPDQ KLDQ KPDQ KLDQ KPDQ KLDQ

Todas as Areias e/ou solos granulares

S 4 26 0,5 20 0,6 12 1 20 1,5 40 3 - -

Todos os Siltes e/ou solos intermediários

M 2,5 15 0,65 15 0,75 7,5 1 15 1,5 25 3 15 0,6

Todas as Argilas e/ou solos coesivos

C 1,2 10,2 0,8 10,2 0,9 3,6 1 10,2 1,5 12 3 10,2 0,8

FLUXOGRAMA DECOURT

Definições:

Estacas Cravadas (de Deslocamento) são aquelas executadas sem a retirada do solo, produzindo uma densificação (melhoria) do terreno adjacente. Enquadram-se neste grupo as Pré-Moldadas de Concreto maciças ou vazadas, de Aço, de Madeira, de Concreto apiloado, Tubulares com ponta fechada, Franki e Omega. As estacas de deslocamento geram no maciço adjacente a estaca um ambiente de empuxo entre o repouso e o passivo. Décourt adota como estacas de “referência” as estacas pré-moldadas, como consequência KPDQ = KLDQ = 1.0

Estacas Escavadas são aquelas em cuja execução o solo sai, gerando um ambiente de empuxos próximos do ativo. Enquadram-se nesta categoria as estacas do tipo Broca, Mini-tubulões (brocas com uma ou mais bases alargadas), Straus, Tubulões e Estacas Escavadas Mecanicamente ou com lama bentonítica.

Escavadas com Bentonita são fundações escavadas com emprego de lama bentonítica, com a finalidade precípua de garantir a estabilidade da escavação. Enquadram-se neste grupo as estacas Barrete e Estacões.

Estacas Injetadas são aquelas escavadas por rotação e executadas por meio de injeção de pasta de cimento. As estacas Raiz são estacas injetadas a baixas pressões (até 4 kg/cm²), perfuradas por rotação revestida ou estabilizadas por circulação de lama Bentonítica, com diâmetros variando entre 10 e 40cm. São armadas e a pressão de injeção é aplicada de uma só vez no topo da estaca.

As Micro.Estacas são aquelas escavadas por rotação, executadas através da injeção de pasta de cimento sob altas pressões, através de um tubo alma, dotada de furos (manchetes) a cada metro, por onde se processarão as injeções. O tubo alma é considerado como parte da armação. As injeções são realizadas em várias etapas, através das manchetes, previamente instaladas no tubo alma. Para facilitar a aplicação deste método na prática da engenharia, recomendamos navegar no fluxograma da Fig. 6.5.12


6.5.2 MÉTODO 05 : contribuição de berberian

RT = RP + RL onde,

RT . t Carga de Rutura da Estaca (sob o ponto de vista geotécnico)

RP . t Carga de Rutura da Ponta

RL . t Carga de Rutura Lateral

RP = P

72AVP

F

NKAp Substituindo ( de Aoki) por KLav , que

é a Relação de Atrito SLAV = fs/qs

RL = LF

NAVPKLA

72KLav

Ap . m² Área da ponta ou base da estaca

N72 .adm Número de golpes necessários à cravação de 30 cm do amostrador padrão SPT. Ver

Berberian (1986). Neste Método N72 40

KPAV. t/m² Coeficiente de correlação entre a resistência de ponta Rp do Cone (Diepsonderingen) e

o número de golpes SPT, Sanglerat (1965) e Berberian (1986), dado na Tab. 1.1.2

KLAV . adm Fator de correlação entre a resistência de ponta, resistência lateral e o tipo de solo,

Bengemam (1965), dado na Tab. 6.5.12

FP, FL adm Fatores de correção devido ao efeito da escala, gerado pela diferença

entre as geometrias do Cone e da Estaca Menzenbach (1961) e Schenk

(1966). Tab. 6.5.5

AL . m² Área lateral da estaca em cada camada, ou por metro de estaca.

Assim sendo a Capacidade de Carga da Estaca na Rutura pode ser

dada por:

LL

L72AV

P

P72AVPr

T AF

N . SP . kLav + A

Fp

N . k=R

A carga admissível da estaca ou seja, aquela a ser utilizada no projeto, será obtida aplicando-se a carga de rutura Rr

, um fator de segurança.

Ra = R

r / FS , os autores recomendam FS = 2,0. Nas estacas escavadas recomenda-se que Rp ≤0,20 Rt


Tab. 6.5.13 Valores de KPDB e KLDB segundo Berberian,

kBASE para sapatas e Tubulões. (1 t/m2

= 0,1kg/cm2 = 10 kPa)

SOLO

*Clas

Berb. Clas Berb.

Clas USCS

**Clas Berb. kPDB

t/m2

KLDB adm

kBASE Kg/cm

2

Areia ( Sand ) S 1 S 100 100 0.014 5,6

Areia Mto Pouco Siltosa S3M 2 SM 120 80 0,016 5,3

Areia Pouco Siltosa S4M 3 SM 120 84 0,018 6,2

Areia Siltosa S5M 4 SM 120 80 0,020 6,3

Areia Muito Siltosa S6M 5 SM 120 75 0,022 6,1

Areia Silto Argilosa SMC 6 SMC 123 70 0,024 6,1

Areia Mto Pouco Argilosa S3C 7 SC 132 60 0,028 6,4

Areia Pouco Argilosa S4C 8 SC 130 58 0,028 5,6

Areia Argilosa S5C 9 SC 130 60 0,030 6,6

Areia Muito Argilosa S6C 10 SC 130 50 0,030 8,1

Areia Argilo Siltosa SCM 11 SCM 130 50 0,028 6,6

SOLO

*Clas

Berb. Clas Berb.

Clas USCS

**Clas Berb. kPDB

t/m2

KLDB adm

kBASE Kg/cm

2

Silte ( Mó ) M 12 M 200 40 0,030 5,6

Silte Muito Pouco Arenoso M3S 13 MS 210 45 0,028 4,4

Silte Pouco Arenoso M4S 14 MS 210 50 0,025 5,3

Silte Arenoso M5S 15 MS 210 55 0,022 6,1

Silte Muito Arenoso M6S 16 MS 210 60 0,020 5,3

Silte Areno Argiloso MSC 17 MC 213 45 0,028 6,0

Silte Muito Pouco Argiloso M3C 18 MC 230 38 0,030 5,6

Silte Pouco Argiloso M4C 19 MC 230 30 0,032 6,4

Silte Argiloso M5C 20 MC 230 23 0,034 5,7

Silte Muito Argiloso M6C 21 MC 230 20 0,036 6,7

Silte Argilo Arenoso M5C5S 22 MCS 231 25 0,030 5,8

SOLO

* Clas

Berb. Clas Berb.

Clas USCS

**Clas Berb. kPDB

t/m2

KLDB adm

kBASE Kg/cm

2

Argila ( Clay ) C 23 C 300 20 0,060 6,8

Argila Mto Pouco Arenosa C3S 24 CS 310 25 0,048 5,4

Argila Pouco Arenosa C4S 25 CS 310 30 0,036 5,7

Argila Arenosa C5S 26 CS 310 35 0,024 5,5

Argila Muito Arenosa C6S 27 CS 310 40 0,014 6,0

Argila Areno Siltosa C5S5M 28 CSM 312 30 0,028 5,3

Argila Mto Pouco Siltosa C3M 29 CM 320 20 0,052 6,3

Argila Pouco Siltosa C4M 30 CM 320 21 0,046 5,7

Argila Siltosa C5M 31 CM 320 22 0,040 6,5

Arila Muito Siltosa C6M 32 CM 320 23 0,034 6,7

Argila Silto Arenosa Turfa

CMS Pt

33 34

CMS Pt

321 -

33 00

0,030 0,0

5,9 0,0

* Simbologia alfanumérica adotada por Berberian com base no Sistema Unificado de Classificação dos Solos. Cobre de forma mais abrangente os dados extraídos diretamente dos Laudos de Sondagens SPT, facilitando a transposição para os programas de computadores. ** Simbologia numérica adotada por Aoki / Velloso


6.5.3 MÉTODO 06: Teixeira (1996)

Teixeira propõe também um método de calculo da capacidade de carga de estacas cuja formulação apresenta a mesma formatação dos métodos anteriores:

R = RP+RL = KPTx .NP . AP + KLTx . NL. U.L Sendo,

NP .adm SPT médio abaixo da ponta da estaca

NL .adm SPT médio ao longo do comprimento da estaca ou em cada camada se o calculo da parcela

lateral RL for por camada.

KPT (Antigo ) Coeficiente Fator de resistência de ponta que depende do tipo de solo e da estaca

Tab. 6.5.13

KLT (Antigo )Fator de resistência lateral que depende somente do tipo da estaca e independe do

tipo do solo Tab. 6.5.14

Tab. 6.5.14 Valores do parâmetro KLT Teixeira (1996)

Tipos de estaca KLT (KPA)

Pré moldada e perfil metálico 4

Franki 5

Escavadas a ceu aberto (tubulões, Strauss) 4

Raiz 6

Tab. 6.5.15 Valores de atrito lateral rL

Sedimento rL (Kpa)

Argila fluviolagunar (SFL)* 20 a 30

Argila transicional (AT)* 60 a 90

*SFL: argilas fluviolagunares e de baías, holocênicas

- camadas situadas até cerca de 20 a 25 m de profundidade, com valores de Nspt inferiores a 3, de coloração cinza-escura, ligeiramente pré-adensada.

**AT: argilas transicionais, pleistocênicas

-camadas profundas subjacentes ao sedimento SFL, com valores de Nspt de 4 a 9, as vezes de coloração cinza-clara, com tensões de pré-adensamento maiores do que aquelas das SFL

Os valores de KLT apresentado na Tab. 6.5.14 não se aplica a estacas pré-

moldadas de concreto flutuantes (transferem carga predominantemente por atrito

lateral) implantadas em espessas camadas de argilas moles sensíveis (S) com SPT

menores que 3.

Cap.6 Métodos : Aoki / Velloso : Decourt / Quaresma : Pedro Paulo C. Velloso 6.68 Tab. 6.5.16 Valores do parâmetro KPT (Kpa) Método Teixeira (1996)

Solo (Kpa) Tipo de estaca

Pré-moldada e perfil

metálico

Franki Escavas

a céu aberto

(4<Nspt<40)

Argila siltosa 110 100 100

Silte argiloso 160 120 110

Argila renosa 210 160 130

Silte arenoso 260 210 160

Areia argilosa 300 240 200

Areia siltosa 360 300 240

Areia 400 340 270

Areia com pedregulho 440 380 310

6.5.4 MÉTODO 07 : Pedro Paulo Costa Velloso

O autor presta aqui sua homenagem ao excelente professor que foi Pedro

Paulo, reunindo ao longo de sua carreira na PUC/RIO, capacidade esmerada técnica e

invejável didática alem de ser generoso como cidadão construindo um batalhão de

admiradores e amigos-seus alunos.

Pontos a ponderar

1. Ver pagina 6.63

2. Calcular a parcela por atrito lateral em cada camada, de espessura L

3. Berberian caracteriza uma camada como sendo aquela que apresenta aproximadamente aproximadamente o mesmo SPT e qc (Cone holandês mecânico de Bengeman)

4. A base de dados de Velloso foi construída através dos ensaios de cone CPT. Na situação mais geral das obras não se dispõe dos ensaios de cone. Pode obter o valor de qc e Fc através dos fatores de correlações KP e KL qc = Kp N

KP Fc = KL N

KL sendo,

Fc (Kpa). Resistencia lateral do ensaio de cone (luva de atrito)

qc (Kpa). Resistencia de ponta do cone mecanico

Pedro Paulo desenvolveu em 1982 um excelente método semi-empírico para

cálculo da capacidade de suporte de estacas, baseado nas experiências realizadas com o Diepsondering, e por correlação direta (na falta do CPT) com dados do SPT.

Na análise desenvolvida por Pedro Paulo admite-se não ocorrer atrito negativo no fuste da estaca e nem camadas mais compressíveis abaixo da ponta da estaca.

Da mesma forma que os outros autores, considerou-se que: R = RP+RL


sendo: Parcela Lateral

RL = AL . Fe . Fc . (a . N72

b)

RL = Fc . Fe . fsi. ALi

fsi = c . N72

d

Parcela de Ponta

RP = Fc . Fb . qr. Ab rr = a . N72

b

Rr = RL + Rp , Ra = Rr / 2,5 FS = 2,5

Caso se disponha dos resultados de ensaios do Diepesondering (cone holandes),

pode-se calcular: fs = Fc . Fe . RL

qr = Fe . Fb . (qc1 + qc2) / 2

Sanglerat (1965)


Fig. 6.5.12 Fluxograma para o método Decourt/Quaresma

Tab. 6.5.13. Parâmetros de correlação entre o N72 e o cone. P.P. Costa Velloso (1982)

Laudo de Sondagem Tipo da Fundação SPT e Classif. Solo

AL C

FP , FL

N72 = 50

N72 < 3

RL = 1

n

1 +

3

N72 FL AL

RP = FP.CDQ.N72.AP Rr = RL + Rp

OK

1

Tab.

6.5.3

Tab.

6.5.1

Fig.

5.1.7

1

aumentar comp. da estaca

Diminuir comp. da estaca; Recomenda-se ponta em camada com SPT ≥ 25

= 0

END

Start

Agrupar o terreno em camadas de iguais SPT e de

mesmo Solo

Estimar Comprimento da Fundação

Ra - Pobra

N72 3

N72 50

4

R +

1,3

R = R Pa

TL

2

Rr Ra

0 >

< 0

NÃO

SIM

NÃO

SIM


N72 adm média das médias dos N72 acima e abaixo da ponta de estaca N72 acima média dos N72, 8B acima da ponta N72 abaixo média dos N72, 3,5 B abaixo da estaca. a,b,c,d t/m

2 parâmetros de correlações entre a Sondagem a Percussão e o ensaio do

cone, cada. TAB. 6.5.13.

AL. m2 área lateral da estaca em camada distinta.

Fe . adm fatores de influência do tipo de estaca. Fe 1,0 estacas de deslocamento Fe 0,5 estacas escavadas . Meyerhof (1976) e Vesic (1972) Fc adm

fator que reflete o sentido do carregamento Fc = 1.0 - para estacas comprimidas Fc = 0,7 - para estacas tracionadas McClelland, (1972)

FB . adm fator de dimensão de base

FB 0,2

FB = 1.016 - 0.016 (B/0.036), Velloso (1982) e de Beer (1977)

FB = 0, para estacas tracionadas (B = D)

B, D . m diâmetros da base e do fuste da estaca Ca . m cota de arrasamento da estaca Ap . m

2 área da ponta da estaca conforme critério da FIG. 5.1.7

qc . t/m2 resistência de ponta do cone holandes

RL . t/m2 resistência unitária na luva de atrito do cone

qc1 . t/m2 média das resistências de ponta qc medidas acima da base numa camada de

espessura igual a 8D se o comp. da estaca for menor do que 8Df, anular qc1

qc2 . t/m2 idem, numa espessura 3,5D logo abaixo do nível da ponta da estaca.

Ponta Atrito

Solo a

(t/m2)

b c (t/m

2)

d

Areias sedimentares submersas * 60 1 0,50 1 Argilas sedimentares submersas * 25 1 0,63 1 Solos residuais de gnaisse Areno.Siltosos submersos * 50 1 0,85 1 Solos residuais de gnaise Silto.Arenoso submersos * 40* 1* 0,80* 1* 47** 0,96** 1.21** 0,74**

* dados obtidos na área da Refinaria Duque de Caxias (RJ) ** dados obtidos na área da Açominas (MG)

Na falta de maiores dados sobre os parâmetros a, b, c e d, Berberian (1992) recomenda adotar: a = KPAV e c = KLAV da Tab. 6.5.4, com FS = 2,0 Aplicar aos valores encontrados de RP e RL que estão calculados na rutura, coeficiente de segurança adequado. FS = 2,5

Cap.6

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