Capitulo 9 - Projeto e Dimensionamento de Estacas

8/12/2019 Capitulo 9 - Projeto e Dimensionamento de Estacas

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FACULDADE ASSIS GURGACZAvenida das Torres, 500 - Loteamento FAG - Cascavel/PR

Prof. Me. Maycon Andr de Almeida

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PROJETO DE FUNDAES EM ESTACAS

INTRODUODenomina-se de capacidade de carga de uma estaca a carga PRque, aplicada estaca, provoca aruptura do solo. Como se ver, pode ser determinada atravs de frmulas estticas tericas, provasde carga, frmulas empricas, frmulas dinmicas, etc.Imagine-se que se faam provas de cargas em trs estacas iguais, de mesmo dimetro, mas comdiferentes comprimentos, como mostrado na Figura 1. O grfico abaixo mostra as curvas carga xrecalquepara os trs comprimentos. Dividindo-se os valores de PRobtidos nas provas de carga

pelo coeficiente de segurana, constri-se o ltimo grfico,com a variao da carga admissvelPadmcom o comprimento da estaca.

Figura 1 - Capacidade de carga de estacas

Seja Qea carga de trabalho da estaca, como elemento estrutural, fornecida pelo fabricante. Comovisto no tpico sobre escolha do tipo de fundao, com esse valor que se calcula o nmero deestacas que se necessita ter por bloco. Idealmente, deve-se ter a carga admissvel P adm= PR/CSigual a Qe. Isso ocorre, como mostra o grfico, quando o comprimento da estaca Lot.Se L menor do que Lot, diz-se que a estaca curta. Sua capacidade de carga como elementoestrutural maior que a do solo e ocorrer ruptura no solo antes de se atingir o limite de carga

previsto.Se L maior do que Lot, diz-se que a estaca longa, pois permite transmitir ao terreno uma cargamaior do que ela prpria suporta como elemento estrutural. Ocorre neste caso desperdcio de

material.


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Em resumo, adota-se a carga admissvel do terreno Padmcomo sendo a carga de trabalho Qedoelemento estrutural (concreto, ao, madeira). Busca-se ento, de acordo com um processo

adequado qualquer, o comprimento necessrio da estaca para se atingir tal carga.

NOES SOBRE PROVAS DE CARGA

O primeiro mtodo para se estabelecer a capacidade de carga contra a ruptura de uma estaca realizar uma prova de carga sobre a mesma (Figura 2). Como geralmente nas estacas no setestam modelos, pois a prova de carga feita sobre uma das estacas da prpria obra, no hnecessidade de se corrigir a curva carga x recalquecomo se fez no ensaio em placa.Se a prova de carga for realizada at a carga de ruptura, a norma brasileira recomenda que seadote para a carga admissvel, o menor dos valores:

A carga de ruptura dividida por 2; Carga 1/1,5 daquela que produz o recalque medido no topo da estaca aceitvel para a

estrutura. Quando no se conhece o recalque admissvel da estrutura, pode-se admitir, emprimeiro grau de aproximao, o valor de 15 mm.

Figura 2 - Esquema de uma prova de carga

MTODOS EMPIRICOS DE DIMENSIONAMENTODesde 1975, quando surgiu o primeiro mtodo brasileiro para a estimativa da capacidade de cargade estacas, proposto por Aoki e Velloso, vrios outros autores, seguindo a mesma linha deraciocnio, apresentaram mtodos semelhantes, existindo hoje uma experincia bastante razovelentre ns. Sero apresentados neste texto dois mtodos, alm de um mtodo para estimativa de

profundidade proposto pelo eng. Victor Mello, utilizado somente em nvel de ante-projeto.

Estimativa de profundidade inicial

O engenheiro Mello prope um critrio para determinar o comprimento das estacas a partir do

NSPT, que tem levado a comportamento satisfatrio de fundaes por estacas em So Paulo.


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So considerados no critrio dois tipos de funcionamento de estaca:

Estacas de atrito + ponta

Quando a carga transmitida no terreno por atrito no fuste e tambm por resistncia de ponta(perfil no muito heterogneo em profundidade, com valores no muito discrepantes do SPT),deve-se ter: 0,015.. Oonde NSPT a somatria dos valores de SPT ao longo do fuste da estaca (de metro em metro).

Estacas de pontaQuando a carga transmitida principalmente por ponta (perfil com camadas moles ou fofas sobreuma camada bem mais resistente, na qual embutida a ponta da estaca), deve-se ter:

0,005.. Oonde NSPT o valor de SPT na cota de apoio.

Exemplo:

No perfil a seguir, sero utilizadas estacas pr-moldadas centrifugadas com dimetro de 35 cm ecarga de trabalho de 550 kN. Prever o comprimento das estacas em nvel de ante-projeto,

sabendo-se que devido a existncia de um poro, o fundo dos blocos de fundao estar na cota-4,0 m.

Soluo:Como uma estaca de atrito+ponta:

500.0,35 4 5717kNPortanto 0,015 .5717 85,7Fazendo a somatria a partir de 4 m, tem-se na

profundidade de 14m:

3 4 11 12 14 13 7 8 10 21 103Como 103 > 86, portanto, em nvel de ante-projetoestima-se um comprimento de estaca de 10 m.


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Mtodo de Aoki-Velloso

Pelo mtodo proposto pelos engenheiros Nlson Aoki e Dirceu Velloso, a carga de ruptura P Rdosolo, que d suporte a uma estaca isolada, admitida igual soma de duas parcelas: Onde:PR a carga na ruptura do solo que d suporte estaca,PL a parcela de carga de ruptura suportada por atrito lateral ao longo do fuste da estaca, ePP a parcela de carga de ruptura suportada pela resistncia de ponta da estaca.

Tem-se tambm: . . . . . . . . . Onde:U o permetro lateral da estaca; o trecho (espessura) onde se admite o mesmo comportamento do solo (K e );

NSPT a mdia da resistncia do solo pelo SPT ao longo da espessura considerada;AP a rea da ponta da estaca;K/so parmetros obtidos pela Figura 3, de acordo com o tipo de solo;F1/ F2so coeficientes de ajuste considerados pelo autor e apresentados na Figura 4;

Figura 3 - Coeficientes K e reavaliados (Aoki e Velloso, 1988)


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Figura 4 - Coeficientes F1e F2(Aoki e Velloso, 1978)

O autor considera tambm que PADM= PR/2

Exemplo

Soluo do caso do perfil anterior:rea da estaca: 0,09621 m

Permetro: 1,0996 m

Figura 5 - Tabela com dados calculados por Aoki

A seguir, faz-se o detalhamento do clculo de Padmpara o comprimento de 11m.

. 0,09621. 600.221,75 725,7 .0,35. 3,5 . 220.0,04.3,5.2 300.0,028.12,5.4 230.0,034.8,33.3 600.0,03.21,5.2 455,9

725,7 455,9 1.181,6

1.181,62 590,80

Mtodo de Decourt e Quaresma (1978)

Segundo o mtodo proposto por Luciano Dcourt e Artur Quaresma em 1978, tem-se para a cargade ruptura: Tem-se tambm:


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. . . . 10.

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. ... Onde:Sl o rea lateral da estaca;

NSPTf a mdia da resistncia do solo pelo SPT ao longo do fuste (excluindo o utilizado na ponta),considerando que os valores maiores que 50, so fixados como 50;

NSPTp a mdia da resistncia do solo pelo SPT na ponta (imediatamente antes, no apoio e aps);AP a rea da ponta da estaca;C um parmetro obtido pela Figura 6, de acordo com o tipo de solo;

/ so coeficientes de ajuste considerados pelo autor e apresentados na Figura 7;

Figura 6 - Coeficiente C (Decourt e Quaresma, 1978)

Figura 7 - Valores de e (Decourt e outros, 1996)

O autor considera PADM o menor valor entre PR/2 ou (PL/1,3 + PP/4).

ExemploSoluo do caso do perfil anterior:rea da estaca: 0,09621 mPermetro: 1,0996 m

Observa-se que o mtodo Dcourt-Quaresma tambm prev um comprimento de estaca de 11m,pois este o primeiro valor superior a 550 kN.A seguir, faz-se o detalhamento do clculo de Padmpara comprimento de 11m.


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Figura 8 - Tabela com dados calculados por Decourt

. . . 0,09621. 400. 21 22 263 885,1 1,0996.11.10.3 4 11 12 14 13 7 8 10 21 22113 1 579,1 1885,1 1579,1 1.464,2 1.464,22 732,10 885,104,00 579,11,30 666,74 Portanto PADMigual a 666,74 kN.

Abaixo na Figura 9, um comparativo entre os dois mtodos.

Figura 9 - Comparativo entre mtodos de Aoki e Decourt

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