ESTUDO DE CASO: ANÁLISE DO PROJETO DAS...

ESTUDO DE CASO: ANÁLISE DO PROJETO DAS FUNDAÇÕES

DO CENTRO DE CONVERGÊNCIA CCJE-CFCH-CLA

LOCALIZADO NA ILHA DO FUNDÃO - RIO DE JANEIRO

Roberto Mazzarone

Rio de Janeiro

Fevereiro, 2017

ii

ESTUDO DE CASO: ANÁLISE DO PROJETO DAS FUNDAÇÕES

DO CENTRO DE CONVERGÊNCIA CCJE-CFCH-CLA

LOCALIZADO NA ILHA DO FUNDÃO - RIO DE JANEIRO

Roberto Mazzarone

Projeto de Graduação apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Escola

Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos

necessários à obtenção do título de Engenheiro Civil.

Orientador: Fernando Artur Brasil Danziger

Rio de Janeiro

Fevereiro, 2017

iii

ESTUDO DE CASO: ANÁLISE DO PROJETO DAS FUNDAÇÕES DO

CENTRO DE CONVERGÊNCIA CCJE-CFCH-CLA LOCALIZADO NA ILHA

DO FUNDÃO - RIO DE JANEIRO

Roberto Mazzarone

PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE

ENGENHARIA CIVIL DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO

RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A

OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO CIVIL.

Examinada por:

Prof. Fernando Artur Brasil Danziger, D.Sc.

Prof. Francisco de Resende Lopes, Ph.D.

Prof. José Luiz Couto de Souza, Esp.

RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL

FEVEREIRO DE 2017

iv

Mazzarone, Roberto

Estudo de caso: análise do projeto das fundações do

Centro de Convergência CCJE-CFCH-CLA localizado na

Ilha do Fundão - Rio de Janeiro / Roberto Mazzarone. Rio

de Janeiro/ Escola Politécnica, 2017.

XV, 114p.:il.; 29,7 cm.


Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/

Curso de Engenharia Civil, 2017.

Referências Bibliográficas: p. 94-96.

1. Fundações profundas. 2. Estaca em Rocha.

I. Danziger, Fernando Artur Brasil. II. Universidade

Federal do Rio de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de

Engenharia Civil. III. Estudo de caso: análise do projeto

das fundações do centro de convergência CCJE-CFCH-

CLA localizado na Ilha do Fundão - Rio de Janeiro.

v

“Mas pra quem tem pensamento forte

o impossível é só questão de opinião”

(Alexandre Magno Abrão)

vi

AGRADECIMENTOS

Em primeiro lugar agradeço a Deus por permitir o meu ingresso, curso e conclusão

dessa tão sonhada graduação, além de estar ao meu lado guiando-me e concedendo-

me forças durante esta caminhada. Agradeço a Ele, ainda, pela família e amigos que

tenho, pelos objetivos conquistados e dificuldades superadas.

Agradeço aos meus pais Francesco e Maria, irmãos Giovanni e Alberto e família pelo

apoio em todos os momentos, por sonhar e acreditar junto comigo, pelos valores e

princípios ensinados e pela paciência durante todos esses anos.

Aos meus amigos, de vida e de faculdade, por toda confiança e esperança

depositadas em mim. Pelos momentos de distração e alegria que me fizeram esquecer

todos os problemas, de qualquer natureza, tornando possível enfrenta-los de forma

mais leve, obrigado. Em especial àqueles que sempre estiveram ao meu lado, aos

queridos amigos de todas as horas que posso sempre contar.

Agradeço ao meu orientador Fernando Danziger, primeiramente por ter me

influenciado positivamente na escolha da ênfase em Geotecnia, devido ao seu

indiscutível exemplo de profissionalismo e pela dedicação que tem em transmitir

conhecimento aos seus alunos. Obrigado por toda atenção e apoio ao longo desse

trabalho e por todos os ensinamentos transmitidos, essenciais para que eu concluísse

com êxito a minha graduação.

Deixo também o meu agradecimento aos amigos da equipe do Escritório de

Planejamento da Decania do CT e da empresa ENAR Engenharia e Arquitetura pelo

ambiente sempre descontraído, por estarem sempre dispostos a ajudar e ensinar e por

todo o incentivo durante todo o tempo que estive lá. Além da equipe do ETU/UFRJ, em

particular ao engenheiro Marlon Lacerda e a engenheira Fabiana Guedes, sempre

solícitos e receptivos quando procurados por mim.

Por fim, agradeço a todos aqueles que passaram pela minha vida, antes e durante a

graduação, e também àqueles que ainda estão por vir, atuando direta ou indiretamente

na minha formação profissional e também pessoal, moldando o meu caráter. Sendo

motivos de tristezas ou alegrias, ninguém passa por nossas vidas por acaso, o que

resta é o aprendizado.

vii

Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como parte

dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.



DO FUNDÃO - RIO DE JANEIRO

Roberto Mazzarone

Fevereiro/2017


Curso: Engenharia Civil

A natureza heterogênea dos solos de fundação e sua grande variabilidade natural é

algo que movimenta grandes discussões na prática da engenharia, não sendo possível

ainda a sua plena compreensão. Ao longo dos anos foram propostas diversas

metodologias para obter informações de sua composição, assim como outras para

fazer previsões de seu comportamento, tais como a utilização frequente de

metodologias predominantemente empíricas e semi-empíricas. Contudo ainda é

comum a necessidade de se modificar os projetos das estruturas de fundações

quando são verificadas condições nos solos diferentes do previsto, sobretudo quando

não são realizadas investigações do subsolo aprofundadas. O trabalho em questão

inicia fazendo uma revisão bibliográfica do tema fundações, dando particular ênfase

nas fundações profundas dos tipos hélice contínua e raiz. Em seguida é apresentado

um estudo de caso no qual houve a necessidade de alteração do projeto de fundações

em função do surgimento de camadas rochosas próximas a superfície, não previstas

inicialmente. Foram utilizadas as estacas raiz para solucionar problemas ocorridos

durante a execução das estacas hélice contínua e aplicados os métodos semi-

empíricos de previsão de capacidade de carga para a dada situação com presença de

rocha, com a adoção de critérios e parâmetros de cálculo sem afetar a segurança e a

viabilidade do empreendimento.

Palavras-chave: Fundações profundas. Estaca em Rocha.

viii

Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of

the requirements for the degree of Civil Engineer.



DO FUNDÃO - RIO DE JANEIRO (EM INGLÊS)

Roberto Mazzarone

February/2017

Advisor: Fernando Artur Brasil Danziger

Course: Civil Engineering

The heterogeneous nature of the foundation soils and their large natural variability is

something that moves extensive discussions in practice of the engineering, and its full

understanding is not possible yet. Over the years, several methodologies have been

proposed to obtain information about its composition, as well as others to make

predictions of its behavior, such as the frequent use of predominantly empirical and

semi-empirical methodologies. However, it is still common the need to modify the

structural foundations projects when soil conditions differ from those predicted,

especially when in-depth underground investigations are not carried out. The work in

question begins by doing a bibliographical review of the subject foundations, with

particular emphasis on deep foundations continuous flight auger and root-piles. Next, a

case study is presented in which there was a need to change the foundations project

due to the appearance of rock layers near the surface, not initially foreseen. The root-

piles were used to solve problems that occurred during the execution of the continuous

flight auger piles and semi-empirical methods of predictiing load capacity for the given

situation with presence of rock were applied, with the adoption of criteria and

calculation parameters that do not affect the safety and viability of the enterprise.

Keywords: Deep foundation. Piles in rock.

ix

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS ........................................................................................................ xi

LISTA DE TABELAS ..................................................................................................... xiv

1. INTRODUÇÃO........................................................................................................... 1

1.1. APRESENTAÇÃO DO TEMA .................................................................... 1

1.2. OBJETIVO DO TEMA................................................................................. 2

1.3. JUSTIFICATIVA E MOTIVAÇÃO PARA O TEMA ..................................... 3

1.4. ABORDAGEM METODOLÓGICA.............................................................. 4

1.5. ESTRUTURA DO TRABALHO................................................................... 5

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA..................................................................................... 7

2.1. FUNDAÇÕES ............................................................................................. 7

2.2. INTRODUÇÃO ÀS FUNDAÇÕES PROFUNDAS...................................... 8

2.3. ESTACAS TIPO HÉLICE CONTÍNUA ....................................................... 9

2.4. ESTACAS RAÍZ ........................................................................................ 12

2.5. CAPACIDADE DE CARGA DE ESTACAS .............................................. 14

2.5.1. Método de Aoki e Velloso (1975).................................................. 18

2.5.2. Método de Goodman (1980) ......................................................... 20

2.5.3. Método de Cabral e Antunes (2000)............................................. 21

2.5.4. Método de Zhang e Einsten (1998) .............................................. 23

2.5.5. Método de Poulos e Davis (1980) ................................................ 24

3. ASPECTOS GERAIS DA REGIÃO DE ESTUDO .................................................. 27

3.1. INTRODUÇÃO HISTÓRICA..................................................................... 27

3.2. ASPECTOS GEOTÉCNICOS .................................................................. 28

3.3. ASPECTOS INTRODUTÓRIOS DA REGIÃO DE ESTUDO ................... 29

4. ASPECTOS ESPECÍFICOS DA REGIÃO E ESTUDO DE CASO ........................ 34

4.1. APRESENTAÇÃO DO PROJETO E COMPOSIÇÃO ESTRUTURAL .... 35

4.2. SONDAGENS E ENSAIOS ...................................................................... 38

4.2.1. Introdução e análise inicial............................................................ 38

4.2.2. Descrição das Sondagens a Percussão e ensaio SPT................ 41

4.2.3. Descrição das Sondagens Rotativas............................................ 46

4.2.4. Análise final ................................................................................... 50

4.3. PROJETO DE ESTAQUEAMENTO......................................................... 54

4.4. PROVAS DE CARGA ............................................................................... 75

4.4.1. Generalidades ............................................................................... 75

4.4.2. Preparação para a realização das Provas de Carga ................... 76

4.4.3. Realização das Provas de Carga ................................................. 80

x

4.4.4. Resultados e interpretação das Provas de Carga........................ 85

5. ESTUDO COMPARATIVO...................................................................................... 86

6. CONSIDERAÇÕES FINAIS E SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS .... 92

6.1. CONSIDERAÇÕES FINAIS ..................................................................... 92

6.2. SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS ........................................ 92

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................... 94

ANEXO 1 – SONDAGENS DE SIMPLES RECONHECIMENTO ................................. 97

ANEXO 2 – SONDAGENS MISTAS – PERCUSSÃO E ROTATIVA ......................... 107

xi

LISTA DE FIGURAS

Figura 2-1 – Esquema de execução de estaca hélice contínua (MANDOLINI, 2001

apud DANZIGER, 2015). ................................................................................................ 10

Figura 2-2 – Esquema de execução de estaca raiz (BRASFOND, 1990 apud

DANZIGER, 2015). ......................................................................................................... 13

Figura 3-1 – Foto aérea do conjunto de ilhas antes e depois do processo de aterro da

atual Cidade Universitária (VALENÇA, 2013)................................................................ 27

Figura 3-2 – Foto aérea das ilhas de Sapucaia e Bom Jesus e observação do terreno

(KFURI, [s.d.]). ................................................................................................................ 29

Figura 3-3 – Plano Geral de Desenvolvimento (COMITÊ TÉCNICO DO PLANO

DIRETOR, 2010). ........................................................................................................... 31

Figura 3-4 – Áreas de Integração propostas (COMITÊ TÉCNICO DO PLANO

DIRETOR, 2010). ........................................................................................................... 33

Figura 4-1 – Imagem de satélite da Cidade Universitária com indicação de local de

estudo (GOOGLE MAPS, 2016). ................................................................................... 34

Figura 4-2 – Perspectiva do Centro de Convergência CCJE-CFCH-CLA (COMITÊ

TÉCNICO DO PLANO DIRETOR, 2010). ...................................................................... 35

Figura 4-3 – Planta de Situação do Terreno (SIACI, 2016).......................................... 35

Figura 4-4 – Vista geral da obra (SIACI, 2016)............................................................. 37

Figura 4-5 – Planta do Centro de Convergência CCJE-CFCH-CLA – Blocos 31 a 34 e

PE (elaborado pelo autor com base em documentos fornecidos pelo ETU). ............... 37

Figura 4-6 – Perspectiva do Centro de Convergência CCJE-CFCH-CLA – Blocos 31 a

34 e PE (elaborado pelo autor com base em documentos fornecidos pelo ETU). ....... 38

Figura 4-7 – Sondagens à percussão e sondagens rotativas (elaborado pelo autor

com base em documentos fornecidos pelo ETU). ......................................................... 40

Figura 4-8 – Etapas na execução de sondagem a percussão: (a) avanço da sondagem

por desagregação e lavagem; (b) ensaio de penetração dinâmica (SPT) (VELLOSO &

LOPES, 2010)................................................................................................................. 42

Figura 4-9 – Trechos destacados para interpretação dos perfis de sondagem

(elaborado pelo autor). ................................................................................................... 43

Figura 4-10 – Trecho A-A – Interpretação da homogeneização dos perfis obtidos das

sondagens à percussão (elaborado pelo autor). ........................................................... 44

Figura 4-11 – Planta da área em que as estacas tipo hélice contínua não puderam ser

executadas (elaborado pelo autor com base em documentos fornecidos pelo ETU). . 45

Figura 4-12 – Vista da região onde estacas tipo hélice contínua não puderam ser

executadas (documentos fornecidos pelo ETU). ........................................................... 46

xii

Figura 4-13 – Esquema de funcionamento de sonda rotativa (VELLOSO & LOPES,

2010). .............................................................................................................................. 47

Figura 4-14 – Amostradores para rochas (esquematicamente representados): (a)

barrilete simples, (b) barrilete duplo e (c) barrilete duplo giratório (VELLOSO & LOPES,

2010). .............................................................................................................................. 47

Figura 4-15 – Trecho B-B – Interpretação da homogeneização dos perfis obtidos das

sondagens mistas (elaborado pelo autor). ..................................................................... 49

Figura 4-16 – Foto aérea da região de estudo (elaborado pelo autor, adaptado de

VALENÇA, 2013). ........................................................................................................... 51

Figura 4-17 – Correspondência entre região de estudo e arquipélago original

(elaborado pelo autor, adaptado de ETU, 2016). .......................................................... 52

Figura 4-18 – Planta de locação das estacas do Bloco 31 (elaborado pelo autor com

base em documentos fornecidos pelo ETU). ................................................................. 55







Figura 4-22 – Planta de locação das estacas da Praça Elevada (elaborado pelo autor


Figura 4-23 – configurações inicial e alterada do estaqueamento do pilar P92 após

inviabilidade executiva (elaborado pelo autor com base em documentos fornecidos

pelo ETU). ....................................................................................................................... 60

Figura 4-24 – configurações inicial e alterada do estaqueamento do pilar P94 após

inviabilidade executiva (elaborado pelo autor com base em documentos fornecidos

pelo ETU). ....................................................................................................................... 60

Figura 4-25 – Planta de tipo de estacas e diâmetros correspondentes (elaborado pelo

autor com base em documentos fornecidos pelo ETU). ............................................... 74

Figura 4-26 – Planta de comprimento de estacas e diâmetros correspondentes

(elaborado pelo autor com base em documentos fornecidos pelo ETU). ..................... 74

Figura 4-27 – Local de execução da prova de carga (elaborado pelo autor com base

em documentos fornecidos pelo ETU). .......................................................................... 78

Figura 4-28 – Sistema de reação com estacas tracionada (ALONSO, 1997 apud

DANZIGER, 2015). ......................................................................................................... 78

Figura 4-29 – Sistema de reação – posicionamento dos macacos hidráulicos

(documentos fornecidos pelo ETU)................................................................................ 79

xiii

Figura 4-30 – Posicionamento dos deflectômetros (documentos fornecidos pelo ETU).

........................................................................................................................................ 80

Figura 5-1 – Resistência de ponta do sistema estaca-rocha em estudo (elaborado pelo

autor). .............................................................................................................................. 88

Figura 5-2 – Resistência por atrito lateral do sistema estaca-rocha em estudo


Figura 5-3 – Resistência total admissível do sistema estaca-rocha em estudo


Figura 5-4 – Comprimento de embutimento necessário do sistema estaca-rocha em

estudo (elaborado pelo autor). ....................................................................................... 90

xiv

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1 – Tipos de estacas (adaptado de VELLOSO & LOPES, 2010). ................... 9

Tabela 2.2 – Tabela de Diâmetros e Cargas para estacas Hélice Contínua (adaptado

de VELLOSO & LOPES, 2010). ..................................................................................... 11

Tabela 2.3 – Tabela de Diâmetros e Cargas (adaptado de GEOSONDA, 2016). ....... 14

Tabela 2.4 – Tabela de Diâmetros e Cargas para estacas Raiz (adaptado de

VELLOSO & LOPES, 2010). .......................................................................................... 14

Tabela 2.5 – Coeficientes K e α para diferentes tipos de solo (adaptado de AOKI-

VELLOSO, 1975 apud DANZIGER, 2015). ................................................................... 19

Tabela 2.6 – Coeficientes de transformação F1 e F2 (adaptado de AOKI-VELLOSO,

1975; VELLOSO et al, 1978 apud MANTUANO, 2013). ............................................... 19

Tabela 2.7 - Valores de 𝑞𝑢 (GOODMAN, 1980 apud documentos fornecidos pelo ETU)

........................................................................................................................................ 20

Tabela 2.8 - Valores de 𝜙′ (GOODMAN, 1980 apud documentos fornecidos pelo ETU).

........................................................................................................................................ 20

Tabela 2.9 – Valores de β0 (ANTUNES e CABRAL, 2000 apud JUVÊNCIO, 2015). ... 22

Tabela 2.10 – Resistência à compressão simples para diferentes tipos de rocha

(ANTUNES e CABRAL, 2000 apud JUVÊNCIO, 2015). ............................................... 22

Tabela 2.11 – Valores de 𝜏𝑚á𝑥 (MPa) para diferentes tipos de rocha (ANTUNES e

CABRAL, 2000 apud JUVÊNCIO, 2015). ...................................................................... 23

Tabela 2.12 – Fator multiplicador em relação à limpeza de estaca e qualidade da .... 23

Tabela 2.13 – Desvio padrão em função da condição de preparo do concreto (NBR

12655:2015 apud Amelco (2015)).................................................................................. 26

Tabela 4.1 – Número mínimo de sondagens para construção de edifícios (adaptado da

NBR 8036:1983). ............................................................................................................ 39

Tabela 4.2 – Índice de qualidade da rocha - RQD (adaptado de VELLOSO & LOPES,

2010). .............................................................................................................................. 48

Tabela 4.3 – Tabela de Carga Admissível Estrutural (elaborado pelo autor com base

em documentos fornecidos pelo ETU). .......................................................................... 61

Tabela 4.4 – Valores de F1 e F2 para diferentes tipos de estacas (adaptado de

MONTEIRO, 1997 apud MANTUANO, 2013). ............................................................... 62

Tabela 4.5 – Valores de K e α para diferentes tipos de solo (adaptado de AOKI-

VELLOSO, 1975 apud MANTUANO, 2013). ................................................................. 62

Tabela 4.6 – Planilha de característica de carregamento por estaca – Bloco 31


xv







Tabela 4.10 – Planilha de característica de carregamento por estaca – Praça Elevada


Tabela 4.11 – Resultados do Método de Goodman (1980) (elaborado pelo autor com


Tabela 4.12 – Resultados do Método de Cabral e Antunes (2000) (elaborado pelo


Tabela 4.13 – Resultados do Método de Zhang e Einsten (1998) (elaborado pelo autor


Tabela 4.14 – Comprimentos de embutimento em rocha (elaborado pelo autor com


Tabela 4.15 – Quantidade de provas de carga (adaptado da NBR 6122:2010). ......... 76

Tabela 4.16 – Quantidade de estacas po prédio (elaborado pelo autor). .................... 77

Tabela 4.17 – Características geométricas da estaca ensaiada (elaborado pelo autor


Tabela 4.18 – Tabela dos estágios de carga e descarga do ensaio (elaborado pelo


Tabela 4.19 – Tabela das leituras tempo-recalque e carga-recalque dos estágios


Tabela 5.1 – Resultados do Método de Poulos e Davis (1980) (elaborado pelo autor).

........................................................................................................................................ 88

1

1. INTRODUÇÃO

1.1. APRESENTAÇÃO DO TEMA

As fundações, de edifícios e estruturas de um modo geral, exercem uma das funções

mais importantes do conjunto estrutural, permitindo a transferência de cargas oriundas

da superestrutura para o solo sem sofrer deformações ou recalques excessivos.

Contudo, podem ocorrer situações durante a construção em que são encontrados

problemas associados a erros de projeto e a erros de execução em decorrência da

falta de conhecimento do subsolo. Nesses casos, alterações de projeto podem ser

necessárias e, eventualmente, reforços nas fundações.

Para se obter o conhecimento do subsolo e evitar tais erros é necessário que se façam

investigações geotécnicas adequadas, possibilitando a identificação e a classificação

das diversas camadas que compõem o terreno de fundação, e posteriormente avaliar

as suas propriedades geotécnicas.

Os ensaios que visam verificar o comportamento das fundações submetidas aos

carregamentos de projeto são chamados de provas de carga. Estes são tão

importantes quanto os ensaios de caracterização e reconhecimento do subsolo, uma

vez que fornecem elementos necessários para estabelecer com maior segurança o

nível de carga suportado pelo solo (ou rocha), assim como verificar o nível de recalque

a ser imposto à futura estrutura, quando aplicado um carregamento.

Diante de um problema encontrado na fase construtiva deve-se procurar uma solução

adequada tendo em vista as diversas variáveis envolvidas, tais como: propriedades

das camadas que compõem o terreno de fundação, tipo de fundação existente, das

solicitações da estrutura, do espaço físico disponível para a execução destas

alterações, entre outras.

Uma das soluções para muitos destes problemas de fundações, que tem cada vez

mais ganhando espaço no cenário nacional, é a utilização das estacas raiz.

Desenvolvida na Itália, inicialmente apenas para reforço de fundação e estabilidade de

encostas, hoje a estaca tipo raiz destaca-se também como sendo uma fundação

profunda resistente a maiores cargas do que no início de seu emprego.

2

Suas vantagens de execução com baixa emissão de ruído, pouca vibração e boa

mobilidade do equipamento, além de poder ser utilizada em quase qualquer tipo de

solo, vem permitindo o aumento da sua utilização.

Tendo em vista a abordagem de tais assuntos, o presente trabalho de conclusão de

curso enfoca um caso real de utilização de estacas raiz como alternativa à

inviabilidade de utilização de estacas tipo hélice contínua, em um terreno com

presença de alteração de rocha, para a execução das fundações de um complexo a

ser erguido na Ilha do Fundão, no Rio de Janeiro.

1.2. OBJETIVO DO TEMA

O presente trabalho de conclusão de curso tem por objetivo principal realizar um

estudo de caso real, buscando expandir o acervo de documentos sobre fundações de

edifícios, dando particular ênfase para análise das sondagens, provas de carga e

métodos semi-empíricos para estimativa da capacidade de carga, sobretudo para

estacas com ponta embutida em rocha.

O trabalho em questão tem os seguintes objetivos específicos:

a) Apresentar um estudo bibliográfico sobre fundações, em especial as

profundas, abordando brevemente as duas tecnologias empregadas no caso

alvo do estudo: hélice contínua e raiz;

b) Apresentar um estudo bibliográfico de metodologias semi-empíricas

utilizadas para cálculo da capacidade de carga de estacas, dando particular

importância aos métodos de previsão para estacas com ponta embutida em

rocha;

c) Descrever a área da região de estudo apresentando aspectos

históricos, geológicos e geotécnicos;

d) Apresentar o caso a ser estudado incluindo, contextualização e

descrição do projeto com entendimento dos projetos de estruturas e

fundações;

3

e) Realizar um estudo do posicionamento, quantidade, execução e análise

dos resultados das sondagens realizadas com base nas normas vigentes;

f) Analisar os dados obtidos em uma prova de carga estática executada

em uma estaca hélice contínua do projeto em estudo e comparar o resultado

com o método semi-empírico de previsão de capacidade de carga de Aoki e

Velloso (1975);

g) Realizar um estudo de caso através da comparação de quatro

metodologias de cálculo semi-empírico para dimensionar a capacidade de

carga de estacas tipo raiz com ponta embutida em rocha;

h) Desenvolver uma análise e discussão dos resultados obtidos entre os

diferentes métodos a fim apresentar o valor mais adequado;

i) Proporcionar melhor entendimento do comportamento de uma estaca

com ponta embutida em rocha através da pesquisa, resumo, aplicação e

análise de resultados de métodos semi-empíricos.

1.3. JUSTIFICATIVA E MOTIVAÇÃO PARA O TEMA

O desenvolvimento do presente trabalho para a conclusão do curso de graduação em

Engenharia Civil na Escola Politécnica da Universidade Federal do Rio de Janeiro teve

por motivação inicial do autor a intenção de explorar a engenharia presente no âmbito

universitário.

Assim, o primeiro fato que chamou a atenção do autor para o desenvolvimento deste

trabalho foi a presença rotineira de intervenções infraestruturais e urbanísticas na

própria Ilha do Fundão (Campus da UFRJ - Cidade Universitária) nos últimos anos.

A Cidade Universitária, ao passar por esse momento de expansão e transformação,

tornou-se um celeiro de oportunidades para que, em particular, os estudantes do curso

de Engenharia Civil vissem mais de perto o poder transformador de suas futuras

profissões e assimilassem muito dos conteúdos transmitidos em sala de aula.

Desse modo, o autor viu uma oportunidade de aplicar os conhecimentos adquiridos

durante a graduação à realidade universitária, visando o desenvolvimento de um

estudo de caso aplicado ao tema em questão, de uma das obras existentes na ilha do

4

Fundão, produzindo ao final um documento que contenha informações úteis para a

posteridade, no campo de avaliação de desempenho do produto estudado.

Soma-se a isso a motivação e interesse do autor em estudar mais a fundo a

engenharia de fundações, sobretudo uma alternativa de execução de fundações

profundas em casos de terrenos com presença de blocos de rocha e/ou com rochas

nas camadas superficiais, as estacas raiz.

1.4. ABORDAGEM METODOLÓGICA

A Metodologia é o estudo dos métodos. Ou então as etapas a seguir num determinado

processo. É também considerada uma forma de conduzir a pesquisa ou um conjunto

de regras para ensino de ciência e arte (ARRUDA, 2015).

Também segundo ARRUDA (2015), a Metodologia é a explicação minuciosa,

detalhada, rigorosa e exata de toda ação desenvolvida no método do trabalho de

pesquisa, da explicação do tipo de pesquisa ao tratamento dos dados, enfim, de tudo

aquilo que se utilizou no trabalho.

Assim, visando os objetivos propostos, foi adotada a metodologia exposta a seguir,

sendo dividida em quatro etapas:

Inicialmente realizou-se uma revisão bibliográfica sobre o assunto tratado, onde serão

analisadas as fundações profundas, com atenção nas alternativas por estacas hélice

contínua e raiz, e as metodologias semi-empíricas utilizadas para cálculo da

capacidade de carga de estacas com ênfase nas estacas com ponta embutida em

rocha, entre outros assuntos, a fim de se justificar e embasar o estudo.

Na sequência, é realizada uma apresentação do estudo de caso abordando todas as

etapas. Inicia-se pelos aspectos históricos e de caracterização da região, passando

pela introdução e origem do projeto, a composição estrutural do mesmo e o projeto de

fundações.

Na terceira etapa, faz-se a apresentação e a análise dos resultados obtidos para as

sondagens, para a mudança ocorrida no projeto de fundações e para a prova de

carga. E também será discutida e avaliada a influência dos resultados para os

métodos semi-empíricos de previsão de capacidade de carga apresentados.

5

E por fim, na última etapa, de acordo com o conteúdo do trabalho e com os resultados

obtidos, faz-se uma análise final e algumas sugestões para posterior utilização em

estudos futuros buscando ampliar o conhecimento sobre os assuntos abordados.

1.5. ESTRUTURA DO TRABALHO

O trabalho de conclusão de curso aqui apresentado é estruturado em sete capítulos.

O primeiro capítulo consiste numa breve introdução ao tema, descreve conceitos

básicos que norteiam o trabalho, dando embasamento para o tratamento do mesmo,

além de apresentar o objetivo e justificativa de estudo e a metodologia adotada.

O Capítulo 2 apresenta a revisão bibliográfica que serviu como base ao trabalho. É

realizada uma revisão do tema “Fundações” conceituando-as e apresentando seus

requisitos necessários para transmissão de cargas. Em seguida são apresentadas as

fundações profundas, dando especial atenção às estacas hélice contínua e raiz,

abordando suas respectivas formas de execução, vantagens e desvantagens.

O terceiro capítulo, “Aspectos gerais da região de estudo”, trata de temas relacionados

ao levantamento histórico da região em estudo. É feito neste capitulo uma revisão das

origens da região, caracterizando-a historicamente, geotecnicamente e

contextualizando-a no âmbito universitário e relacionando-a ao objeto do estudo de

caso.

O Capítulo 4 é dedicado à descrição e caracterização do objeto do estudo de caso, da

sua composição estrutural e do seu projeto de fundações. Neste capítulo são

realizadas análises acerca das investigações geotécnicas realizadas, descrevendo as

metodologias empregadas, apresentando os resultados e realizando comentários

críticos. Também é apresentado um estudo da prova de carga realizada, através da

interpretação e análise comparativa dos resultados.

O Capítulo 5 realiza um estudo comparativo entre os três métodos semi-empíricos de

previsão de capacidade de carga para estacas com ponta embutida em rocha cujos

cálculos foram realizados pela empresa responsável pelo projeto e um método semi-

empirico, com o mesmo propósito, escolhido e aplicado pelo autor. A realização desse

6

estudo comparativo visa validar os resultados e propor a indicação do melhor método,

dentre os estudados, para trabalhar sob a condição apresentada.

Por fim, no Capítulo 6, são apresentadas as considerações finais e algumas sugestões

de estudos posteriores, listando-se, em seguida, as Referências Bibliográficas (no

Capítulo 7) utilizadas em todo o corpo do presente trabalho e os Anexos.

7

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Neste capítulo, será feita uma breve introdução ao tema “Fundações”, destacando

seus aspectos gerais e mais significativos. Serão caracterizadas as fundações

profundas, dando maior enfoque nas estacas hélice contínua e raiz, temas de

interesse para a melhor compreensão do presente trabalho.

2.1. FUNDAÇÕES

Entende-se por fundação o elemento ou peça, pertencente a uma estrutura,

responsável pela transmissão das cargas dessa mesma estrutura para o terreno, cuja

composição deste poderá ser de tanto solo quanto rocha. A transmissão deverá ser

feita de forma adequada, ou seja, sem gerar problemas, de qualquer natureza, para a

estrutura ou terrenos adjacentes.

A questão de conceituar fundação como um elemento de transferência de carga é

fundamental, uma vez que se pode conceber uma ideia errada de que a fundação

deve aguentar ou reter a carga, ao invés de transmiti-la ao terreno. A forma adequada

de transmissão da carga ao terreno, pela fundação, traduz-se por dois requisitos

(DANZIGER, 2015):

a) segurança com relação à ruptura, ou seja, corresponde à verificação

dos estados-limites últimos;

b) recalques compatíveis com a estrutura, ou seja, corresponde à

verificação dos estados-limites de serviço.

O primeiro conceito significa que o solo de fundação não pode entrar em colapso, ou

ruptura. Já o segundo significa que mesmo que as cargas a aplicar à fundação

apresentem segurança com relação à ruptura, os deslocamentos (em particular os

recalques) para as cargas que irão atuar precisam ser compatíveis com aqueles

tolerados pela estrutura (DANZIGER, 2015).

O estudo das fundações pode ser dividido em dois grandes grupos: o primeiro relativo

às fundações superficiais (também chamadas diretas ou rasas) e o segundo as

fundações profundas. Contudo, no presente trabalho serão caracterizadas apenas as

8

fundações profundas e os assuntos pertinentes ao tema em questão, os quais serão

abordados nas próximas páginas.

2.2. INTRODUÇÃO ÀS FUNDAÇÕES PROFUNDAS

Assim sendo, as fundações profundas, segundo a NBR 6122:2010, são elementos de

fundação que transmitem a carga ao terreno pela base (resistência de ponta), por sua

superfície lateral (resistência de fuste) ou por uma combinação das duas, devendo sua

ponta ou base estar assente em profundidade superior ao dobro de sua menor

dimensão em planta (Df > 2B), e no mínimo 3 m (Df ≥ 3m). Neste tipo de fundação

incluem-se as estacas e os tubulões.

Ainda segundo a NBR 6122:2010, as estacas distinguem-se dos tubulões por sua

execução ser realizada inteiramente por equipamentos ou ferramentas, sem que haja

descida de pessoas em seu interior, em qualquer fase de sua execução.

As estacas constituem o tipo de fundação profunda mais empregada no Brasil e no

mundo, e será fruto de maior interesse por parte do autor, em virtude do seu emprego

na obra em questão que está sendo analisada.

Segundo Velloso e Lopes (2010), as fundações em estacas podem ser classificadas

segundo diferentes critérios (quanto ao material ou quanto ao processo executivo). De

acordo com o processo executivo, as estacas podem ser separadas segundo o efeito

no solo (ou tipo de deslocamento) que provocam ao serem executadas e são

classificadas como:

a) "de deslocamento", onde estariam as estacas cravadas em geral, uma

vez que o solo no espaço que a estaca vai ocupar é deslocado

(horizontalmente);

b) "de substituição", onde estariam as estacas escavadas em geral, uma

vez que o solo no espaço que a estaca vai ocupar é removido, causando

algum nível de redução nas tensões horizontais geostáticas.

Em alguns processos de estacas escavadas, em que não há praticamente remoção de

solo e/ou, na ocasião da concretagem, são tomadas medidas para restabelecer as

tensões geostáticas (ao menos parcialmente), estas estacas podem ser classificadas

9

numa categoria intermediária, que chamamos de "sem deslocamento" (VELLOSO &

LOPES, 2010).

A Tabela 2.1, abaixo, procura enquadrar os principais tipos de estacas executadas no

país de acordo com as características expostas nos parágrafos anteriormente

apresentados.

Tabela 2.1 – Tipos de estacas (adaptado de VELLOSO & LOPES, 2010).

TIPO DE EXECUÇÃO ESTACAS

De deslocamento

Grande

(i) Madeira;

(ii) Pré-moldadas de concreto;

(iii) Tubos de aço de ponta fechada;

(iv) Tipo Franki;

(v) Microestacas injetadas.

Pequeno

(i) Perfis de aço;

(ii) Tubos de aço de ponta aberta (desde que não haja

embuchamento na cravação);

(iii) Estacas hélice especiais (“estacas hélice de

deslocamento”).

Sem deslocamento

(i) Escavadas com revestimento metálico perdido que

avança à frente da escavação;

(ii) Estacas raiz.

De substituição

(i) Escavadas sem revestimento ou com uso de lama;

(ii) Tipo Strauss;

(iii) Estacas hélice contínua em geral.

No presente trabalho serão abordados dois tipos de estacas, as estacas raiz e as

estacas hélice contínua, pertencentes ao grupo das estacas cuja execução faz-se sem

deslocamento e/ou por substituição.

Esta categoria de estacas tem tido uma utilização crescente, especialmente em áreas

urbanas, onde a questão de poluição sonora (cravação dinâmica das estacas) tem se

tornado fator importante na decisão da escolha do tipo de estaca, abrangendo desde

cargas nominais muito pequenas até muito elevadas (DANZIGER, 2015).

2.3. ESTACAS TIPO HÉLICE CONTÍNUA

Segundo a NBR 6122:2010, a estaca hélice contínua é uma estaca de concreto

moldada in loco, executada mediante a introdução no terreno, por rotação, de um

trado helicoidal contínuo. A injeção de concreto é feita pela haste central do trado

10

simultaneamente à sua retirada. A armadura é sempre colocada após a concretagem

da estaca.

Na Figura 2.1, abaixo, é mostrado um esquema da execução das estacas tipo hélice

continua.

Figura 2-1 – Esquema de execução de estaca hélice contínua (MANDOLINI, 2001 apud DANZIGER,

2015).

Segundo Danziger (2015) e Velloso e Lopes (2010), o processo executivo dessas

estacas pode ser descrito da seguinte forma:

a) Perfuração: A perfuração consiste na introdução de um trado

contínuo, constituído por um tubo central vazado envolvido por

hélices no terreno, por meio de movimento rotacional transmitido

por motores hidráulicos acoplados na extremidade superior do

trado, até a cota de projeto sem que o mesmo seja retirado da

perfuração em nenhum momento. Esse tubo é dotado de uma

tampa metálica (perdida durante o processo), cuja finalidade é

evitar o ingresso de água e solo no tubo durante a execução;

b) Concretagem: Alcançada a profundidade desejada, o concreto

é bombeado continuamente (sem interrupções) através do tubo

central, ao mesmo tempo em que a hélice é retirada, sem girar,

ou girando lentamente no mesmo sentido da perfuração. A

velocidade de extração da hélice do terreno deve ser tal que a

11

pressão no concreto introduzido no furo seja mantida positiva (e

acima de um valor mínimo desejado). A pressão do concreto

deve garantir que ele preencha todos os vazios deixados pela

extração da hélice;

c) Armadura: O processo executivo da estaca hélice continua

impõe que a colocação da armadura seja feita após o término da

concretagem. A "gaiola" de armadura é introduzida com o

emprego de um guindaste, e geralmente tem comprimento

pequeno, uma vez que no caso de estacas de compressão não

há, em tese, necessidade de armação, a qual se destina

principalmente a se evitar fissuração no concreto em caso de

choques de equipamentos quando o solo em torno da estaca é

escavado para execução do bloco de coroamento das estacas.

A monitoração das estacas fornece uma série de elementos associados à sua

execução, tais como seção média da estaca (a partir do volume de concreto), torque

durante escavação e velocidade de avanço da hélice. Uma das principais vantagens

da estaca hélice contínua é a sua alta velocidade de execução, com elevada

produtividade. (DANZIGER, 2015).

A Tabela 2.2 abaixo fornece os diâmetros nominais acabados de estacas hélice

contínua e as suas respectivas cargas de trabalho usuais e máximas correspondentes.

Tabela 2.2 – Tabela de Diâmetros e Cargas para estacas Hélice Contínua (adaptado de VELLOSO &

LOPES, 2010).

Tipo de Estaca Dimensão (cm) Carga Usual (kN) Carga Máx. (kN) Obs.

Ø 40 600 800 -

Estacas Hélice Ø 60 1400 1800 -

σ = 5 a 6 Mpa Ø 80 2500 3000 -

Ø 100 4000 4700 -

As estacas hélice contínua possuem entre suas principais vantagens: (1) não causam

vibrações e ruídos excessivos durante a execução; (2) elevada produtividade; (3)

perfuração sem a necessidade de revestimento ou fluido estabilizante (lama betonítica

ou polímeros) para a contenção do furo, pois o solo fica contido entre as pás da hélice;

(4) não causam danos em fundações vizinhas, já que não causam grandes

descompressões no terreno; (5) concreto injetado sobre pressão, garantindo uma

maior aderência no contato estaca-solo (NETO, 2002).

12

Como desvantagem, pode-se citar: (1) dificuldade na instalação de armaduras mais

profundas; (2) sua qualidade na execução está sujeita à sensibilidade e experiência do

operador da perfuratriz de execução da hélice; (3) produz material de descarte e

necessita de pá carregadeira ou outra máquina para a retirada do material escavado

(NETO, 2002).

2.4. ESTACAS RAÍZ

Segundo Velloso e Lopes (2010), a estaca raiz tem sua origem na Itália, com a

designação “pali radice”, desenvolvida originalmente para contenção de encostas,

quando eram cravadas formando reticulados, e em seguida para reforço de fundações.

Posteriormente passaram a ser utilizadas em na execução de fundações normais.

Segundo a NBR 6122:2010, a estaca raiz é uma estaca moldada in loco, em que a

perfuração é revestida integralmente, em solo, por meio de segmentos de tubos

metálicos (revestimento) que vão sendo rosqueados à medida que a perfuração é

executada, sendo o mesmo recuperado posteriormente. A estaca raiz é armada em

todo o seu comprimento e a perfuração é preenchida por uma argamassa de cimento

e areia.

Essas estacas possuem particularidades que permitem sua utilização em casos em

que os demais tipos de estacas não podem ser empregados: (1) não produzem

choques nem vibrações excessivas, viabilizando a execução em áreas muito

povoadas; (2) há ferramentas que permitem executá-las através de obstáculos tais

como blocos de rocha ou pecas de concreto; (3) os equipamentos são, em geral, de

pequeno porte, o que possibilita o trabalho em ambientes restritos; (4) podem ser

executadas na vertical ou em qualquer inclinação; (5) elevada capacidade de carga

em relação aos outros tipos de estacas escavadas de mesmo diâmetro (VELLOSO &

LOPES, 2010).

Como desvantagem, pode-se destacar o fator econômico como sendo o mais

desfavorável ao seu uso. O custo de execução mais elevado quando comparado a

outros métodos (podendo ultrapassar em média de 2 a 3 vezes o preço de execução

de estacas hélice contínua) é a principal razão na qual construtores podem evitar tal

solução. Uma produtividade certamente menor do que as estacas hélice contínua

também é um fator a ser considerado, pois são poucas situações em que se executa

13

mais do que três estacas raiz por dia com uma única maquina (ANDRZEJEWSKI,

2015).

Na Figura 2.2 abaixo é mostrado um esquema da execução das estacas raiz.

Figura 2-2 – Esquema de execução de estaca raiz (BRASFOND, 1990 apud DANZIGER, 2015).

Segundo Danziger (2015) e Velloso e Lopes (2010), o processo executivo dessas

estacas pode ser descrito da seguinte forma:

a) Perfuração: A execução inicia-se através da perfuração do terreno com

o auxílio de um tubo de revestimento metálico submetido a processo de

rotação, ao mesmo tempo em que água sob pressão é injetada no interior do

tubo. Assim, o solo removido durante a perfuração sai por fora do tubo,

misturado com a água injetada. Caso seja encontrado material resistente, a

perfuração pode prosseguir com uma coroa diamantada ou, o que é mais

comum, por processo percussivo (uso de "martelo de fundo"). Uma vez

atingida a profundidade estabelecida em projeto, a perfuração é interrompida;

b) Armadura: terminada a perfuração, introduz-se a armadura de aço,

constituída por uma barra única, no caso das estacas de menor diâmetro, ou

um conjunto de barras, devidamente estribadas ("gaiola") ou ainda um tubo,

no caso das de maior diâmetro. Ao término desta etapa, encontra-se,

portanto, o revestimento com água e a armação colocada;

14

c) Concretagem: O passo seguinte consiste na concretagem da estaca,

no qual argamassa de areia e cimento é bombeada por um tubo tremonha da

ponta da estaca para cima. À medida que a argamassa sobe pelo tubo de

revestimento, este é concomitantemente retirado em segmentos de 1 a 3

metros (com o auxílio de macacos hidráulicos ou de um guindaste), e são

dados golpes de ar comprimido (com até 5kgflcrn²), que adensam a

argamassa e promovem o contato com o solo (favorecendo o atrito lateral). O

processo é repetido até a completa retirada do tubo.

O processo de execução faz com que o diâmetro da estaca acabada fique maior que o

diâmetro do tubo de perfuração. A Tabela 2.3, abaixo, fornece os diâmetros nominais

acabados de estacas raiz e as suas respectivas cargas de trabalho usuais

correspondentes.

Tabela 2.3 – Tabela de Diâmetros e Cargas (adaptado de GEOSONDA, 2016).

Descrição Unidade Valores

Diâmetro Nominal Acabado

da Estaca mm 150 160 200 250 310 400 500

Carga Usual de Trabalho a

Compressão kN 250 350 500 700 1000 1300 2000

Para efeito de comparação, entre duas fontes diversas, apresenta-se a Tabela 2.4,

abaixo, adaptada de Velloso e Lopes (2010), com os diâmetros e cargas para as

estacas raiz, observando que ambas apresentam resultados bastante semelhantes.

Tabela 2.4 – Tabela de Diâmetros e Cargas para estacas Raiz (adaptado de VELLOSO & LOPES,

2010).

Tipo de Estaca Dimensão (cm) Carga Usual (kN) Carga Máx. (kN) Obs.

Ø 17 250 300 diâm. acabado Ø 20 cm

Estacas Raiz Ø 22 400 500 diâm. acabado Ø 25 cm

σ = 11 a 12,5 Mpa Ø 27 600 700 diâm. acabado Ø 30 cm



2.5. CAPACIDADE DE CARGA DE ESTACAS

Ao se elaborar um projeto de fundações, faz-se necessária a verificação da segurança

em relação à ruptura geotécnica. Em relação às fundações profundas, em específico

as estacas, cálculos são realizados através de diversos métodos de previsão de

15

capacidade de carga (carga de ruptura). Tais métodos fornecem estimativas por meio

de fórmulas estáticas, fórmulas dinâmicas e métodos empíricos.

Segundo Danziger (2015), nas fórmulas estáticas e nos métodos empíricos a

capacidade de carga 𝑄𝑟𝑢𝑝 da estaca é estimada pela expressão abaixo, em particular,

e seguinte conjunto de expressões:

𝑄𝑟𝑢𝑝 = 𝑄𝐴𝐿 + 𝑄𝑃 (2.1)

sendo:

𝑄𝐴𝐿 = carga (resistência) de atrito lateral;

𝑄𝑃 = carga (resistência) de ponta.

A carga de atrito lateral é resultante das resistências do solo, por atrito lateral,

atuantes ao longo da superfície lateral da estaca, podendo ser dada por:

𝑄𝐴𝐿 = ∑ 𝑎𝑙𝑎𝑡(𝑖) ∙ 𝑠𝑖

𝑛

𝑖=1

(2.2)

sendo:

𝑎𝑙𝑎𝑡(𝑖) = área lateral no trecho i considerado;

𝑠𝑖 = atrito lateral unitário no trecho i considerado

A resistência de ponta é o produto da resistência de ponta unitária pela área da base

da estaca, ou seja:

𝑄𝑃 = 𝐴𝑝 ∙ 𝑟𝑝 (2.3)

sendo:

𝐴𝑝 = área da base ou ponta da estaca;

𝑟𝑝 = resistência de ponta unitária (ou pressão de ruptura).

16

A diferença entre as fórmulas estáticas e os métodos empíricos é que no caso das

fórmulas estáticas o atrito lateral unitário e a resistência de ponta unitária (ambos com

unidade de pressão) são obtidos através de princípios de Mecânica dos Solos, tal

como no caso de fundações superficiais, em que as fórmulas de Terzaghi e de Vesic

foram introduzidas. A principal dificuldade do emprego das fórmulas estáticas consiste

na estimativa dos parâmetros geotécnicos das diversas camadas do terreno

atravessadas pelas estacas com base nas investigações geotécnicas usuais, no caso

do Brasil apenas as sondagens à percussão (DANZIGER, 2015).

Já os métodos empíricos empregam os valores obtidos nos ensaios de campo

diretamente para a estimativa do atrito lateral unitário e da resistência de ponta

unitária, ou seja, sem passar pelos parâmetros geotécnicos. Pode-se dizer que esta é

uma tendência mundial e, no Brasil, métodos semi-empíricos têm sido propostos

desde o final da década de 70 e início da década de 80. (DANZIGER, 2015).

Estacas moldadas in situ que atravessam um trecho de solo e tem sua ponta ou parte

do seu comprimento em rocha, possuem deformações muito diferentes para mobilizar

o atrito no trecho de solo e mobilizar a parcela em contato com a rocha (ponta e/ou

fuste) (ANDRZEJEWSKI, 2015).

Velloso e Lopes (2010) indicam que, nesses casos, deve-se desprezar a parcela de

resistência do solo, não sendo adequado somar as resistências nestas condições. Nos

casos em que a estaca está comprovadamente apoiada sobre um maciço rochoso é

comum considerar que toda a carga é absorvida pela base, e adotar um coeficiente de

segurança maior.

Para essa situação, em que as estacas atravessam um trecho de solo e têm sua ponta

ou parte do seu comprimento em rocha, estas transferem a carga axial (carga de

trabalho) aplicada no topo, através de estratos não competentes, ao substrato rochoso

competente, no qual pode suportar a carga. A transferência de carga dá-se através do

fuste e da ponta (base) (JUVÊNCIO, 2015).

Assim, a capacidade de carga total (última) é a somatória das capacidades de carga

do fuste e da ponta, conforme expressões abaixo:

17

𝑄𝑢𝑙𝑡 = 𝜋𝐷 ∫ 𝜏𝑑𝑧𝐿

+ 𝜋𝐷2

4𝑞𝑚á𝑥 (2.4)

𝑄𝑢𝑙𝑡 ≥ 𝐹𝑆 × 𝑄𝑡𝑟𝑎𝑏 (2.5)

onde:

Qult – capacidade de carga total ou última;

Qtrab – carga de trabalho ou serviço;

qmáx – resistência de ponta (unitária);

𝜏 – tensão cisalhante unitária;

FS – Fator de segurança adotado na prática da engenharia de fundações, variando

de 2 a 3;

D – diâmetro da estaca;

L – comprimento da estaca.

A resistência lateral última de uma estaca embutida em rocha é o somatório da

resistência ao cisalhamento, que atua sobre a superfície do soquete (embutimento ou

pino), expressa matematicamente por (adaptado de TURNER, 2006 apud JUVÊNCIO,

2015):

𝑄𝑙,𝑟𝑜𝑐ℎ𝑎 = ∫ 𝜏𝑚á𝑥 𝑑𝐴𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓í𝑐𝑖𝑒

= ∫ 𝜏𝑑𝑧𝐿𝑅

(2.6)

onde:

Ql,rocha – capacidade de carga lateral total (última);

𝜏 max – resistência lateral máxima ou atrito lateral máximo;

A – área da superfície ao longo do soquete;

D – diâmetro do soquete;

LR – comprimento do soquete.

Segundo Juvêncio (2015), na prática a capacidade de resistência lateral é calculada

assumindo que um único valor médio de resistência lateral atua ao longo da unidade

de interface de rocha/concreto, para cada camada de rocha. Este valor de 𝜏max é

multiplicado pela área da interface, obtendo-se assim o valor de Q l,rocha ult, expresso

por:

18

𝑄𝑙,𝑟𝑜𝑐ℎ𝑎 𝑢𝑙𝑡 = 𝜏𝑚á𝑥 𝜋 𝐷 𝐿𝑅 (2.7)

Os métodos de previsão da capacidade de carga lateral são todos baseados no

parâmetro 𝜏max.

Segundo Juvêncio (2015), a capacidade de carga da ponta é dada em função da área

da seção transversal (AS), que é uma variável conhecida e pela resistência de ponta,

qmáx.

Analogamente ao que acontece à resistência cisalhante lateral (atrito lateral máximo),

muitos pesquisadores procuram correlacionar esta resistência de ponta (qmáx) à

compressão simples da rocha intacta (qu) (JUVÊNCIO, 2015).

Na literatura essa correlação é por vezes apresentada da seguinte forma:

𝑞𝑚á𝑥 = 𝑁𝑐 × 𝑞𝑢 (2.8)

Onde Nc é o fator de capacidade de carga que depende da qualidade do maciço

rochoso e do tipo de rocha. A qualidade do maciço rochoso, em essência, expressa o

grau de descontinuidade e alteração da rocha (ZHANG e EINSTEIN, 1998 apud

JUVÊNCIO, 2015).

2.5.1. Método de Aoki e Velloso (1975)

O método de Aoki e Velloso (1975) surgiu a partir de um estudo comparativo entre

resultados de provas de carga em estacas, resultados de ensaios de cone (CPT) e

investigações geotécnicas. Para o desenvolvimento deste método foram empregadas

correlações entre a resistência de ponta do cone (𝑞𝑐) e o N do SPT, assim o método

pode ser utilizado tanto com dados do SPT como também com dados do ensaio de

cone (CPT) (DANZIGER, 2015).

Valendo-se das correlações com o SPT, a expressão empregada para o cálculo do

atrito lateral unitário é:

𝑠𝑖 = 𝛼 𝐾 𝑁

𝐹2 (2.9)

19

Também munido das correlações com o SPT, a resistência de ponta unitária é dada

por:

𝑟𝑝 = 𝐾 𝑁

𝐹1 (2.10)

sendo:

𝛼 e K = fatores que correlacionam os resultados do ensaio de cone com o SPT, os

quais são dados na Tabela 2.5;

N = número de golpes do SPT;

F1 e F2= fatores de correlação, dados na Tabela 2.6, os quais dependem do tipo de

estaca.

Tabela 2.5 – Coeficientes K e α para diferentes tipos de solo (adaptado de AOKI-VELLOSO, 1975

apud DANZIGER, 2015).

Tipo de solo K (kgf/cm²) α

Areia 10,0 0,014

Areia siltosa 8,0 0,020

Areia silto-argilosa 7,0 0,024

Areia argilosa 6,0 0,030

Areia argilo-siltosa 5,0 0,028

Silte 4,0 0,030

Silte arenoso 5,5 0,022

Silte areno-argiloso 4,5 0,028

Silte argiloso 2,3 0,034

Silte argilo-arenoso 2,5 0,030

Argila 2,0 0,060

Argila arenosa 3,5 0,024

Argila areno-siltosa 3,0 0,028

Argila siltosa 2,2 0,040

Argila silto-arenosa 3,3 0,030

Obs.: 1 kgf/cm2 ≅ 100 kN/m

2

Tabela 2.6 – Coeficientes de transformação F1 e F2 (adaptado de AOKI-VELLOSO, 1975; VELLOSO et al, 1978 apud MANTUANO, 2013).

Tipo de estaca F1 F2

Franki 2,5 5

Metálica 1,75 3,5

Pré-moldada de concreto 1,75 3,5

Escavada 3 6

Raiz* 2 4

Hélice contínua* 2 4

Ômega* 2 4

* Valores estimados por estudos posteriores

20

2.5.2. Método de Goodman (1980)

Segundo Goodman (1980), esse método foi desenvolvido, em princípio, para estacas

cravadas em rocha, ou seja, com capacidade de suporte de carga de ponta, em rocha.

Neste método, a tensão de resistência de ponta unitária qP fica assim definida:

𝑞𝑝 = 𝑞𝑢 𝑥 (𝑁𝜙 + 1) (2.11)

onde:

𝑞𝑢 = compressão não confinada da rocha, adotando-se 35 MN/m² conforme as

características das rochas em questão (fragmentada), conforme Tabela 2.7.

𝑁𝜑 = 𝑡𝑔² (45 +𝜙

2) (2.12)

Tabela 2.7 - Valores de 𝒒𝒖 (GOODMAN, 1980 apud documentos fornecidos pelo ETU)

TIPO DE ROCHA 𝑞𝑢 = (𝑀𝑁

𝑚2 )

Arenito 70 - 140

Calcário 105 - 210

Xisto 35 - 70

Granito 140 - 210

Mármore 60 - 70

𝜙′ = ângulo de fricção drenado (Tabela 2.8).

Tabela 2.8 - Valores de 𝝓′ (GOODMAN, 1980 apud documentos fornecidos pelo ETU).

TIPO DE ROCHA 𝜙′(°)

Arenito 27 - 45

Calcário 30 - 40

Xisto 10 - 20

Granito 40 - 50

Mármore 25 - 30

Os valores de 𝑞𝑢 também podem ser determinados de experimentos laboratoriais.

Segundo Goodman (1980), a capacidade de carga admissível pontualmente na estaca

é dada pela equação abaixo:

21

𝑄𝑝 (𝑎𝑙𝑙) =[𝑞𝑢 (𝑑𝑒𝑠𝑖𝑔𝑛) 𝑥 (𝑁𝜙 + 1)] 𝑥 𝐴𝑝

𝐹𝑆 (2.13)

onde:

𝑞𝑢 (𝑑𝑒𝑠𝑖𝑔𝑛) = 𝑞𝑢/5, devido a um efeito de escala, o qual reduz a magnitude de 𝑞𝑢 5

vezes conforme se aumenta o diâmetro da estaca. Em caso de não realização de

ensaios de laboratório para determinação dos parâmetros da rocha, pode-se adotar

um valor de compressão não confinada corrigida ainda menor;

FS = fator de segurança (pode ser utilizado o valor 3,0 para cravação em rocha);

𝐴𝑝 = área de ponta = 𝜋 𝑥 𝐷²

4 com valor de diâmetro da estaca considerando a redução

do diâmetro em rocha.

Segundo Goodman (1980), o embutimento mínimo necessário para garantir a

capacidade de carga da estaca, de acordo com as considerações deste método é de

pelo menos 8 diâmetros.

2.5.3. Método de Cabral e Antunes (2000)

O presente método foi desenvolvido para previsão da capacidade de carga de estacas

em rocha. É levado em conta o fator da qualidade do maciço rochoso e a limpeza da

ponta da estaca, onde ocorre o contato estaca-rocha (ANDRZEJEWSKI, 2015).

Segundo Juvêncio (2015), para o cálculo da resistência de ponta deve ser levada em

consideração a tensão admissível máxima do contato entre o concreto e a rocha, que

deve ser da ordem de 0,4 fck. A resistência de ponta é expressa por:

σprh = βpo qu (MPa) (2.14)

onde:

σprh – tensão de ruptura na ponta da estaca, considerando o maciço rochoso

homogêneo;

βpo – fator adimensional de correlação (variando de 4 a 11);

qu – resistência à compressão uniaxial da rocha.

22

Os autores do método recomendaram uma redução da tensão de ruptura na ponta,

quando a rocha apresenta pequenas fissuras e fendas. Nesse caso, a tensão de

ruptura é considerada como:

σpr = βo σprh (MPa) (2.15)

onde:

σpr – tensão de ruptura na ponta da estaca, considerando o maciço não homogêneo;

β0 – fator de correção (Tabela 2.9).

Tabela 2.9 – Valores de β0 (ANTUNES e CABRAL, 2000 apud JUVÊNCIO, 2015).

Tipo de Rocha β0 (%)

Muito alterada 2,0 a 3,0

Alterada 6,0 a 9,0

Pouco alterada 12,0 a 15,0

Os valores de resistência à compressão simples da rocha (qu) admitidos são

mostrados na Tabela 2.10.

Tabela 2.10 – Resistência à compressão simples para diferentes tipos de rocha (ANTUNES e

CABRAL, 2000 apud JUVÊNCIO, 2015).

Tipo de Rocha qu (MPa)

Rochas ígneas e metamórficas (granitos, basaltos e gnaisses). 70 a 250

Rochas metamórficas foliadas ardósias e xistos. 40 a 90

Rochas sedimentares bem cimentadas arenitos, calcários, siltitos. 30 a 80

Para a resistência lateral os autores recomendam que os valores adotados tenham

variação compreendida entre 2,5 a 3,5% da resistência ponta. Porém, apresentam

outras duas alternativas para a definição desse valor, em função do tipo de rocha e

seu estado de alteração e da resistência característica do concreto, conforme mostra a

Tabela 2.11 e a Eq. 2.16 (JUVÊNCIO, 2015).

Devido às características executivas recomenda-se:

𝜏𝑚á𝑥 < fck/15 (MPa) (2.16)

onde:

23

fck – é a resistência característica à compressão do material empregado e o valor

máximo permitido para 𝜏𝑚á𝑥 é 1,33 MPa.

Tabela 2.11 – Valores de 𝝉𝒎á𝒙 (MPa) para diferentes tipos de rocha (ANTUNES e CABRAL, 2000

apud JUVÊNCIO, 2015).

Tipo de Rocha Muito alterada Alterada Pouco alterada a sã

Rochas ígneas e metamórficas (granitos, basaltos e gnaisses)

0,20 a 0,85 0,50 a 2,50 0,85 a 4,40

Rochas metamórficas foliadas (ardósias e xistos)

0,10 a 0,30 0,30 a 0,95 0,50 a 1,55

Rochas sedimentares bem cimentadas, (arenitos, calcários, siltitos)

0,08 a 0,25 0,20 a 0,85 0,35 a 1,40

A determinação da capacidade de carga através do método Cabral-Antunes (2000) é

feita pela seguinte equação:

𝑄𝑢𝑙𝑡 = σpr ∙ 𝜋𝐷2

4+ 𝜏𝑚á𝑥 ∙ 𝜋 𝐷 𝐿𝑅 (MPa) (2.17)

onde:

LR – Comprimento mínimo de embutimento da estaca (Tabela 2.12)

Tabela 2.12 – Fator multiplicador em relação à limpeza de estaca e qualidade da

rocha de apoio (ANTUNES e CABRAL, 2000 apud ANDRZEJEWSKI, 2015).

NÍVEL DE CONFIANÇA E QUALIDADE DA ROCHA FATOR MULTIPLICADOR

Não existem dúvidas quanto à limpeza e qualidade da rocha de apoio LR = 0,5 . D

Possibilidade da qualidade da rocha de apoio inferior ao encontrada no final da perfuração

LR = 1,5 . D se σpr > 30 MPa

LR = 2,0 . D se 15 MPa < σpr < 30 MPa

Problemas com relação à limpeza e qualidade da rocha de apoio.

LR = 3,0 . D se σpr > 30 MPa

LR = 4,0 . D se 15 MPa < σpr < 30 MPa

2.5.4. Método de Zhang e Einsten (1998)

Este método leva em consideração a capacidade de ponta e a capacidade de

resistência lateral da estaca.

Zhang e Einstein (1998) apud Juvêncio (2015), com base num banco de dados de 39

provas de carga em estaca embutida em rocha, com a resistência uniaxial variando

numa faixa de valores de 0,52 MPa a 55 MPa, propuseram uma relação entre qmax e

qu, conforme abaixo:

24

Limite inferior: 𝑞𝑚á𝑥 = 3,0 (𝑞𝑢)0,5 (2.18)

Limite superior: 𝑞𝑚á𝑥 = 6,6 (𝑞𝑢)0,5 (2.19)

Média: 𝑞𝑚á𝑥 = 4,8 (𝑞𝑢)0,5 (2.20)

onde:

qu – resistência à compressão uniaxial da rocha;

qmáx – resistência de ponta.

As relações acima são válidas para estaca embutidas em rocha, cuja razão LR/D seja

maior que 3,0.

Zhang e Einstein (1998) apud Juvêncio (2015) após analisar as relações disponíveis

entre 𝜏𝑚á𝑥 e qu de diversos autores, recomendou a seguinte relação para previsão da

resistência lateral máxima:

Para soquete com superfície da parede LISA (R1, R2 ou R3):

𝜏𝑚á𝑥 = 0,4 × (𝑞𝑢)0,5 (MPa) (2.21)

Para soquete com superfície da parede RUGOSA (R4):

𝜏𝑚á𝑥 = 0,8 × (𝑞𝑢)0,5 (MPa) (2.22)

A determinação da capacidade de carga através do método de Zhang e Einstein

(1998) é feita pela seguinte equação:

𝑄𝑢𝑙𝑡 = 𝑞𝑚á𝑥 ∙ 𝜋𝐷2

4+ 𝜏𝑚á𝑥 ∙ 𝜋 𝐷 𝐿𝑅 (MPa) (2.23)

2.5.5. Método de Poulos e Davis (1980)

Para a avaliação da capacidade de carga de estacas embutidas em rocha, Poulos e

Davis (1980) apud Amelco (2015) propuseram um método para avaliação da

capacidade de carga de estacas embutidas em rocha considerando que os fatores de

25

segurança propostos estão associados diretamente às condições da rocha na região

da ponta da estaca. Seus valores são baixos para rocha sã e crescentes para rochas

com maiores níveis de faturamento e decomposição.

Segundo Poulos e Davis (1980) apud Amelco (2015), a resistência de ponta (qp) pode

ser determinada por teorias de previsão de capacidade de carga, conforme Pells

(1977) e Meyerhol (1953) apud Amelco (2015); por usos de ensaios in-situ e/ou de

laboratório, conforme Freeman et al. (1972) apud Amelco (2015); e por uso de

parâmetros empíricos baseados na descrição da rocha, conforme Thorne (1977) apud

Amelco (2015).

Para esse último caso, as equações e parâmetros para o cálculo, estão expressos a

seguir:

𝑞𝑝 = 0,2 a 0,5 𝑞𝑢𝑐 (2.24)

sendo:

𝑞𝑝 = tensão máxima na base;

𝑞𝑢𝑐 = resistência à compressão simples da rocha (pode ser obtida da Tabela 2.10).

Segundo Poulos e Davis (1980) apud Amelco (2015), a resistência por atrito lateral (𝑞𝑙)

pode ser determinado por:

𝑞𝑙 = 0,05 𝑞𝑢𝑐 ≤ 0,05 𝑓𝑐𝑗 (2.25)

sendo:

𝑞𝑙 = resistência por atrito lateral ou adesão;

𝑞𝑢𝑐 = resistência a compressão simples da rocha (pode ser obtida da Tabela 2.10);

𝑓𝑐𝑗 = resistência do concreto a 28 dias.

Segundo a NBR 12655:2015 (Concreto de cimento Portland - Preparo, controle,

recebimento e aceitação - Procedimento), a resistência do concreto a 28 dias pode ser

assim obtida:

26

𝑓𝑐𝑗 = 𝑓𝑐𝑘 + 1,65 × 𝑆𝑑 (2.26)

onde 𝑆𝑑 é o desvio padrão da dosagem, em MPa.

Para concreto com desvio padrão desconhecido no início da obra ou em qualquer

outra circunstância em que não se conheça o desvio padrão, deve-se adotar para o

cálculo da resistência de dosagem o valor apresentado na Tabela 2.13, de acordo com

a condição de preparo, que deve ser mantida permanentemente durante a construção

(AMELCO, 2015).

Tabela 2.13 – Desvio padrão em função da condição de preparo do concreto (NBR 12655:2015

apud Amelco (2015)).

Condição de preparo do concreto Muito alterada

A 4,0

B 5,5

C¹ 7,0

¹ Para a condição de preparo C, e enquanto não se conhece o desvio-padrão, exige-se para os concretos de classe C15 o consumo mínimo de 350 kg de cimento por metro cúbico de concreto.

A condição aplicável à argamassa da estaca raiz é a C, devido à falta de controle

tecnológico do concreto.

Logo, a determinação da capacidade de carga através do método de Poulos e Davis

(1980) é feita pela seguinte equação:

𝑄𝑢𝑙𝑡 = 𝑞𝑝 × 𝐴𝑝 + 𝑞𝑙 × 𝐴𝑙 (2.24)

sendo:

𝐴𝑝 = área da ponta de estaca em rocha;

𝐴𝑙 = área lateral de estaca embutida em rocha.

27

3. ASPECTOS GERAIS DA REGIÃO DE ESTUDO

3.1. INTRODUÇÃO HISTÓRICA

A Universidade Federal do Rio de Janeiro abriga um de seus diversos campi na

Cidade Universitária, na Ilha do Fundão, na Zona Norte da cidade do Rio de Janeiro.

Contudo, na realidade a ilha do Fundão era apenas uma das oito ilhas pertencentes ao

arquipélago, na Baía de Guanabara, que foi aterrado para dar origem à Cidade

Universitária. Por ser uma das maiores ilhas do local seu nome tornou-se amplamente

divulgado e conhecido.

Apesar do aterro e consequente união do arquipélago, o cenário inicial não foi

completamente alterado, sendo ainda possível a observação de afloramentos

rochosos em diversos pontos da região, servindo de evidência do passado das ilhas.

Os principais tipos de rocha encontrados na ilha são: (a) os granitoides mapeados no

Catalão, na Pedra da Macumba e no Quartel do Exército; (b) ortognaisses também

existentes no Quartel do Exército; e (c) os migmatitos em frente à biblioteca do CCMN

e no morro do IEN. (VALENÇA, 2013).

A Figura 3.1, mostra uma foto aérea do conjunto de ilhas antes e depois do processo

de aterro da atual Cidade Universitária.

Figura 3-1 – Foto aérea do conjunto de ilhas antes e depois do processo de aterro da atual Cidade

Universitária (VALENÇA, 2013).

28

Como mostra a Figura 3.1, as ilhas de Cabras, Pindaí do Ferreira, Pindaí do França,

Baiacu, Fundão, Catalão, Bom Jesus e Sapucaia foram interligadas, na década de

1950, formando uma superfície de 5,6 milhões de metros quadrados, onde foi

instalada a Cidade Universitária (ETUB, 1952 apud SOUZA, 2013).

3.2. ASPECTOS GEOTÉCNICOS

Como pôde ser observado na seção anterior, a partir do relato de origem da Cidade

Universitária, a mesma possui diversos trechos em aterro e outros em terreno original.

Segundo ETUB (1952 apud SOUZA, 2013), os aterros são constituídos por recalque e

dragagem das areias oriundas da Baía de Guanabara e por solos de alteração de

gnaisses provenientes do desmonte de colinas existentes na área. Já as ilhas,

também segundo ETUB (1952 apud SOUZA, 2013), eram constituídas por

afloramentos de gnaisses, mais ou menos decompostos, circundados de bancos de

areias de extensões variáveis.

O subsolo, segundo ETUB (1952 apud SOUZA, 2013), foi na época investigado por

meio de sondagens, realizadas pelo Instituto Nacional de Tecnologia. No eixo Fundão-

Sapucaia, o subsolo apresentava-se essencialmente arenoso e areno-argiloso de

compacidade crescente com a profundidade, observando-se ocorrências de lentes de

argila rija e dura. Já no subsolo das ilhas de Bom Jesus e Sapucaia existiam

sedimentos arenosos fofos, repousando sobre solos mais compactos, até um

excelente solo de alteração de rocha. Foram observadas também, na ilha de

Sapucaia, áreas aterradas com lixo e áreas lodosas superficiais.

A partir da observação da Figura 3.2, abaixo, pode-se observar a geometria das ilhas

antes do aterro efetuado e compará-las com a atual geometria da região.

29

Figura 3-2 – Foto aérea das ilhas de Sapucaia e Bom Jesus e observação do terreno (KFURI, [s.d.]).

3.3. ASPECTOS INTRODUTÓRIOS DA REGIÃO DE ESTUDO

A Universidade Federal do Rio de Janeiro – UFRJ, maior universidade federal do

Brasil, hoje próxima dos seus 100 anos de fundação (atualmente 96 anos) é

reconhecida nacionalmente e internacionalmente por suas atividades de ensino,

pesquisa, inovação e extensão e mantém-se sempre em processo de constante

renovação e reconfiguração.

Em meio a esse processo contínuo de transformação e evolução, está inserido o novo

Plano Diretor da Universidade Federal do Rio de Janeiro – PD UFRJ – 2020, aprovado

pelo Conselho Universitário em outubro de 2010, refletindo estas perspectivas e

traduzindo as expectativas que a UFRJ reservou para a construção de futuro próximo.

Segundo o Comitê Técnico do Plano Diretor (2010) da Universidade Federal do Rio de

Janeiro, o PD UFRJ – 2020 nasce, portanto, sob o signo de uma expansão e de

estímulos concretos a mecanismos de democratização do acesso.

Assim, também segundo a mesma fonte, para dar conta do aumento planejado das

vagas oferecidas pela UFRJ e, ao mesmo tempo, buscar reverter distorções que foram

se acumulando desde a sua fundação, o PD UFRJ – 2020 se move ao longo de três

eixos direcionadores e indutores:

30

a) o princípio da dupla integração: interna e externa, segundo o qual a

integração interna da UFRJ é inseparável da integração da UFRJ à cidade do

Rio de Janeiro (e também, ao estado e ao país). Ou seja, busca-se a

integração intrauniversitária (entre as unidades atualmente esparsas) e

integração universidade-cidade (entre a UFRJ e a malha urbana), devendo

contemplar questões como acessibilidade, segurança, densificação da nova

Cidade Universitária, usos universitários e usos urbanos de seus espaços e

edificações, integração social e democratização do acesso;

b) o princípio da administração integrada dos espaços e edificações,

contemplando uma visão de conjunto do patrimônio fundiário e edificado,

“preservando sua integridade e inalienabilidade” (Resolução Nº 09/2007, do

Conselho Universitário, XV.1). Desse modo, como proprietária de importante

acervo edificado, a UFRJ tem grandes responsabilidades com a preservação,

conservação, uso compatível das edificações e espaços e desenvolvimento

urbano da Cidade do Rio de Janeiro;

c) o princípio do planejamento de longo prazo, definindo como

horizonte o ano 2020, com dois momentos intermediários: 2012 e 2016. A

integração anteriormente definida não se realiza de um dia para outro. Ela

será resultado de uma estratégia de longo prazo, que se afirmará na

continuidade de um projeto amadurecido que ultrapassa o horizonte de uma

administração e de algumas gerações de estudantes, as fronteiras da

Universidade, engajando os governos federal, estadual e municipais, além de

um diálogo com organizações da sociedade civil.

A partir desses preceitos, observa-se que o PD UFRJ – 2020 possui como base a

implementação de um conjunto de ações de logística, urbanística e de infraestrutura

que visam à transformação da Cidade Universitária, priorizando as atividades

acadêmicas centradas nos seus espaços.

Isso faz referência à ideia original de criação de um espaço amplamente ocupado

havendo a convergência entre todos os cursos da Universidade Federal do Rio de

Janeiro em um só local, uma verdadeira Cidade Universitária.

Assim, visando reverter o quadro de fragmentação e sem conexões existentes e trazer

vitalidade para a região universitária, surge a proposta de desenvolvimento dos

31

diversos Centros de Convergência, Área Central de Integração, além do Parque da

Minerva, Clube Universitário e equipamentos esportivos.

A Figura 3.3, extraída do Plano Diretor da Universidade Federal do Rio de Janeiro –

2020, mostra esquematicamente a transformação da Cidade Universitária a partir da

criação de áreas destinadas a expansões e construções de edificações de caráter

universitário, áreas para a implantação de equipamentos culturais e de serviços e

áreas para o desenvolvimento de equipamentos esportivos e de lazer.

Além disso, pode-se observar a integração da mesma com a Cidade do Rio de Janeiro

através da implantação de diversos modais de transporte (metro-ferroviário, rodoviário,

Maglev, cicloviário e hidroviário), permitindo o aumento da acessibilidade à Ilha. Uma

observação que vale a pena ressaltar é o fato de que, embora planejado no PD UFRJ

– 2020, a UFRJ não tem autonomia para garantir o acesso à Ilha por meio dos

transportes citados, portanto depende de uma parceria com o governo do estado.

Figura 3-3 – Plano Geral de Desenvolvimento (COMITÊ TÉCNICO DO PLANO DIRETOR, 2010).

Particularmente falando, os Centros de Convergência, uma das principais propostas

do PD UFRJ – 2020, constituem uma unidade básica de planejamento, cujos atributos

são: densidade, diversidade, convivência de usos e usuários, conectividade,

ambiência urbana (COMITÊ TÉCNICO DO PLANO DIRETOR, 2010).

32

Estes funcionarão como bairros da Cidade Universitária. Assim, se caracterizam pela

oferta de um conjunto de atividades, serviços e comércio que lhes conferem alguma

autonomia, mas, por serem parte de uma cidade especial, que é universitária, esses

bairros caracterizam-se por se articularem em torno das atividades-fim da universidade

e a suas unidades de ensino, pesquisa e extensão (COMITÊ TÉCNICO DO PLANO

DIRETOR, 2010).

Integrando superfícies e áreas construídas estritamente acadêmicas e superfícies e

áreas construídas de apoio e de convivência acadêmica, os Centros de Convergência

propostos, segundo o PD UFRJ - 2020 são:

a) Centro de Convergência do CCS: Restaurante universitário central;

expansão do Bloco J (Prédio CCS); Terminal de integração rodoviária;

Recuperação da ala sul do Hospital Universitário; Reorganização do comércio

e serviços; Edificação de novas unidades de saúde no Complexo do Hospital

Universitário;

b) Centro de Convergência CCMN-CT: Biblioteca Central Bloco A

(Frente-CT); Residência universitária; Expansão do Bloco A (Fundos do CT);

Expansão do Bloco F (Prédio do CCMN); Expansão do Prédio CCMN; Pólo

Químico; Reorganização de comércio e serviços;

c) Centro de Convergência CCJE-CFCH-CLA: Colégio de Aplicação;

Prédio CFCH; Residência universitária; Espaço integrado das Bibliotecas

IPPUR-FAU-EBA; Prédio do CCJE; Expansão do Prédio do CLA;

Reorganização de comércio e serviços; Restaurante universitário;

d) Centro de Convergência Faculdade de Letras-Humanidades:

Expansão Acadêmica; Reorganização de comércio e serviços;

e) Área Central/Canal da Reitoria: Administração Central (Reitoria);

Associações/Sindicatos; Complexo de auditórios de grande porte; Museu do

Conhecimento; Centro de Ensino a Distância/Centro de Formação e

Produção Áudiovisual; Rádio e TV universitárias; Centro de Formação de

Técnico-Administrativos; Escola Superior de Cidadania; Hotel de passagem;

33

f) Centro de Convergência FAU-EBA-IPPUR: Expansão Acadêmica;

Reorganização de comércio e serviços.

Como se pode observar a partir da Figura 3.4, os seis Centros de Convergência, estão

distribuídos pela Ilha, localizados segundo o eixo central ao longo da Avenida Horácio

Macedo. Esse fato, aliado ao plano de contínua melhoria da rede de transportes,

iluminação publica, água e esgoto e segurança, entre outros, contribui para criar

vitalidade urbana em toda sua extensão, dando condições para que a criação dos

“bairros universitários” seja bem sucedida.

Figura 3-4 – Áreas de Integração propostas (COMITÊ TÉCNICO DO PLANO DIRETOR, 2010).

Um desses Centros de Convergência é o chamado Centro de Convergência CCJE-

CFCH-CLA, o qual será detalhado no próximo capítulo.

34

4. ASPECTOS ESPECÍFICOS DA REGIÃO E ESTUDO DE CASO

O presente trabalho dará maior foco a um dos objetos contemplados no Plano Diretor

da Universidade Federal do Rio de Janeiro – 2020. Tal objeto é o chamado Centro de

Convergência CCJE-CFCH-CLA, localizado ao lado esquerdo da Faculdade de Letras

(em um referencial posicionado de frente para a entrada principal), como se observa

na Figura 4.1.

Figura 4-1 – Imagem de satélite da Cidade Universitária com indicação de local de estudo

(GOOGLE MAPS, 2016).

Segundo o Comitê Técnico do Plano Diretor (2010) expansões acadêmicas acontecem

em locais consolidados de uso universitário. Farão parte desta primeira etapa de

expansão – construção do Centro de Convergência CCJE-CFCH-CLA – a Faculdade

de Educação, a Decania do CCJE, o Núcleo de Estudos Internacionais, o curso de

Relações Internacionais, a Faculdade de Administração e Ciências Contábeis e um

conjunto de residências universitárias.

Completam o projeto deste Centro de Convergência, também segundo a mesma fonte,

equipamentos de uso coletivo: teatro, biblioteca e ampliação do restaurante satélite

existente. Esse conjunto de obras pretende compor o primeiro centro de convergência

consolidado nos moldes propostos pelo Plano Diretor UFRJ – 2020 (Figura 4.2).

35

Figura 4-2 – Perspectiva do Centro de Convergência CCJE-CFCH-CLA (COMITÊ TÉCNICO DO

PLANO DIRETOR, 2010).

4.1. APRESENTAÇÃO DO PROJETO E COMPOSIÇÃO ESTRUTURAL

Como visto, o complexo abrigará diversos equipamentos de uso coletivo e

universitário, podendo-se destacar dentre estes cinco prédios de quatro a oito andares

cada, que no presente ano encontram-se em fase de construção, somando em

conjunto aproximadamente 43 mil metros quadrados de área construída.

Os prédios em construção serão destinados à Faculdade de Administração e Ciências

Contábeis (FACC), ao Instituto de Economia (IE), à Faculdade de Educação (FE), à

Decania do Centro de Ciências Jurídicas e Econômicas (CCJE) e aos cursos do

Centro de Filosofia e Ciências Humanas (CFCH), além de uma praça elevada

acessível que fará a interligação e integração (Figura 4.2), acima.

Figura 4-3 – Planta de Situação do Terreno (SIACI, 2016).

36

Os projetos arquitetônico e estrutural, que permitiram a elaboração do presente

trabalho de conclusão de curso, foram fornecidos pelo Escritório Técnico da

Universidade (ETU).

O ETU é um órgão da estrutura da Universidade Federal do Rio de Janeiro, com as

seguintes atribuições:

a) Elaborar e supervisionar planos e projetos de engenharia e

arquitetura relativos à construção, reforma, restauração e

conservação das edificações da Universidade;

b) Fiscalizar a execução de novas construções, reformas,

modificações de uso, demolição e/ou conservação dos edifícios;

c) Emitir pareceres técnicos sobre as eventuais patologias nas

edificações da UFRJ;

d) Realizar levantamento do estado de conservação e suas

patologias nos imóveis tombados, criando procedimentos para

analisar e elaborar projetos de intervenções arquitetônicos de todos

os pedidos de tombamento de qualquer edificação da UFRJ, antes

de seu encaminhamento aos órgãos governamentais competentes

e ser interface, junto aos órgãos governamentais responsáveis pela

preservação do patrimônio histórico e artístico, pela aprovação de

projetos e obras que acarretem intervenção física nestes imóveis.

O Centro de Convergência CCJE-CFCH-CLA é composto por uma estrutura mista, de

aço e concreto armado, como se observa na Figura 4.4.

Segundo Bastos (2014), todos os elementos de barra do edifício, ou seja, as vigas e

pilares, foram projetados com perfis metálicos laminados de tipos I e H. Os pilares

contam, ainda, com um encamisamento dos perfis metálicos em concreto armado.

Foram utilizadas lajes mistas de aço e concreto, tipo steel deck. Este sistema

estrutural é formado pela combinação de nervuras metálicas cobertas por uma laje de

concreto armado. As chapas de aço corrugadas funcionam, ao mesmo tempo, como

armadura positiva e fôrma para o concreto. Por isso, as lajes steel deck apresentam

37

diversas vantagens, como facilidade e rapidez de instalação, dispensa de

escoramentos e peso próprio reduzido (BASTOS, 2014).

Figura 4-4 – Vista geral da obra (SIACI, 2016).

O Centro de Convergência CCJE-CFCH-CLA será composto por cinco edificações

independentes que serão interligadas entre si por meio de rampas. Esses prédios

serão denominados Blocos 31, 32, 33, 34 e Praça Elevada (Figura 4.5).

Figura 4-5 – Planta do Centro de Convergência CCJE-CFCH-CLA – Blocos 31 a 34 e PE (elaborado

pelo autor com base em documentos fornecidos pelo ETU).

Na Figura 4.5, acima, estão representados pelas cores cinza, rosa, amarelo, azul e

verde, respectivamente, os Blocos 31, 32, 33, 34 e Praça Elevada do Centro de

Convergência CCJE-CFCH-CLA. E na Figura 4.6, abaixo, uma perspectiva do Centro

de Convergência com seus respectivos blocos.

38

Figura 4-6 – Perspectiva do Centro de Convergência CCJE-CFCH-CLA – Blocos 31 a 34 e PE

(elaborado pelo autor com base em documentos fornecidos pelo ETU).

4.2. SONDAGENS E ENSAIOS

4.2.1. Introdução e análise inicial

Segundo a ABNT NBR 8036:1983 - Programação de sondagens de simples

reconhecimento dos solos para fundações de edifícios, item 4.1.1.2, é estabelecido

que:

“As sondagens devem ser, no mínimo, de uma para cada 200m² de

área da projeção em planta do edifício, até 1.200m² de área. Entre

1.200m² e 2.400 m² deve-se fazer uma sondagem para cada 400m²

que excederem 1.200m². Acima de 2.400m² o número de sondagens

deve ser fixado de acordo com o plano particular da construção. Em

quaisquer circunstâncias o número mínimo de sondagens deve ser:

a) dois para área da projeção em planta do edifício até 200m²;

b) três para área entre 200m2 e 400m².”

A interpretação desse parágrafo extraído da ABNT NBR 8036:1983 pode ser assim

representada:

39

Tabela 4.1 – Número mínimo de sondagens para construção de edifícios (adaptado da NBR

8036:1983).

ÁREA DE PROJEÇÃO DO EDIFÍCIO

NÚMERO MÍNIMO DE SONDAGENS

até 200 m² 2

de 200 m² a 600 m² 3

de 600 m² a 800 m² 4

de 800 m² a 1000 m² 5

de 1000 m² a 1200 m² 6

de 1200 m² a 1600 m² 7

de 1600 m² a 2000 m² 8

de 2000 m² a 2400 m² 9

acima de 2400 m² varia de acordo com o projeto

A área da projeção em planta do complexo em estudo possui 2.316m², portanto

enquadrando-se na categoria entre 1.200m² e 2.400 m², assim, sendo necessária a

execução de uma sondagem para cada 400m² que excederem 1.200m²; para os

1.200m² iniciais, uma para cada 200m², no mínimo.

Com base nessas informações, para a edificação em questão deveriam ser realizadas

no mínimo 9 sondagens para a caracterização do terreno. Contudo, observa-se a partir

da Figura 4.7 que foram executadas, inicialmente, 15 sondagens à percussão (em

vermelho), para a área em questão (englobando os blocos 31, 32, 33, 34 e Praça

Elevada), além das sondagens executadas para a construção dos futuros anexos do

complexo, totalizando 30 sondagens à percussão iniciais (em vermelho).

40

Figura 4-7 – Sondagens à percussão e sondagens rotativas (elaborado pelo autor com base em

documentos fornecidos pelo ETU).

O número maior de sondagens executadas, além do necessário previsto em norma,

indica uma preocupação de se fornecer um quadro, o melhor possível, da provável

variação das camadas do subsolo do local em estudo, englobando toda a área de

projeção das edificações a serem construídas.

Entretanto, como se pode observar na Figura 4.7 a distribuição das sondagens na

área destinada à Praça Elevada e em parte do Bloco 33 não foi contemplada com os

mesmos critérios de preocupação adotados para as outras áreas do complexo,

embora a quantidade de sondagens enquadrar-se nos critérios estabelecidos pela

ABNT NBR 8036:1983.

41

Durante a escolha da posição das sondagens iniciais, em que se basearam os

Projetos Básicos e Executivos, optou-se por posicioná-las em regiões de maior carga

incidente.

Em função da heterogeneidade do terreno e da necessidade de uma melhor

caracterização deste para utilização como base de fundação do complexo, foi

necessária a realização de novas sondagens, dessa vez mistas (em azul) em um total

de 12, e mudanças de projeto no que se refere à execução das fundações. Essa

questão será abordada mais adiante.

4.2.2. Descrição das Sondagens a Percussão e ensaio SPT

As 30 primeiras sondagens foram realizadas à percussão, sendo realizado no

transcorrer da mesma o ensaio SPT (Standard Penetration Test) para a obtenção do

índice de resistência à penetração, totalizando 514,20 m perfurados. As perfurações

foram feitas pelo processo de circulação de água e protegidos por um revestimento de

2 ½” (63,6mm) de diâmetro nominal; a extração de amostras foi feita com cravação de

amostrador padrão, de 1 3/8” (34,9mm) e de 2” (50,8mm) de diâmetro interno e

externo respectivamente.

Anotou-se o número de golpes de um peso de 65 kg, que cai em queda livre de uma

altura igual a 75 cm, necessários para cravar nas camadas de solos atravessados, um

comprimento de 45 cm do amostrador descrito acima. O número obtido fornece a

indicação da compacidade (caso dos solos de predominância arenosa ou silte

arenosa) ou da consistência (caso dos solos de predominância argilosa) dos solos em

estudo.

A cada sondagem executada corresponde a um perfil individual onde consta, nas

diversas colunas, o seguinte:

a) coluna de cotas das amostras extraídas;

b) situação e numeração das amostras extraídas;

c) profundidade das diversas camadas encontradas, em relação à superfície

do terreno;

42

d) relação “número/penetração do amostrador” representada numérica e

graficamente. Os gráficos são elaborados com base na cravação de 45 cm do

amostrador, contando-se separadamente o número de golpes necessários

para cravar contínua e sucessivamente as três parcelas de 15 cm. A soma

dos golpes da 1ª e 2ª parcelas representa os “30 cm iniciais”, a soma dos

golpes da 2ª e 3ª os “30 cm finais”.

e) classificação dos solos encontrados, de acordo com a nomenclatura da

ABNT.

Figura 4-8 – Etapas na execução de sondagem a percussão: (a) avanço da sondagem por

desagregação e lavagem; (b) ensaio de penetração dinâmica (SPT) (VELLOSO & LOPES, 2010).

As sondagens de simples reconhecimento foram encomendadas pela Universidade

Federal do Rio de Janeiro – UFRJ para a empresa SETOG no ano de 2009 e

utilizadas como base para a elaboração dos projetos estruturais e geotécnicos. No

Anexo 1 encontram-se os perfis individuais das sondagens a percussão.

A partir desses perfis individuais procurou-se realizar uma homogeneização dos

mesmos em um trecho, abaixo destacado (trecho A-A), visando obter uma

interpretação da constituição e formação do terreno que serve de base para as

fundações do complexo estudado.

43

Figura 4-9– Trechos destacados para interpretação dos perfis de sondagem (elaborado pelo autor).

Na Figura 4.10, abaixo, encontra-se esse perfil geotécnico homogeneizado para o

trecho em destaque. Tal perfil, em uma primeira análise, constituiu uma base de

interpretação e foi estendido para todo o terreno, aplicando-se as alterações cabíveis

de acordo com os perfis individuais das sondagens a percussão. As áreas entre

sondagens foram estimadas.

44

Figura 4-10 – Trecho A-A – Interpretação da homogeneização dos perfis obtidos das sondagens à percussão (elaborado pelo autor).

45

Como se pode observar a partir da Figura 4.10 o perfil é composto basicamente por

uma camada superficial de aterro com espessura variada, seguida por uma camada

de areia com fragmentos de conchas variando de 2 a 4 m de espessura.

Subjacente a esta camada, há presença de camadas de argila areno-siltosa com cerca

de 4 m de espessura, seguidas por camadas silto-arenosas até o limite da sondagem

(impenetrável ao trépano).

Observa-se ainda que no centro do trecho ocorrem bolsões de silte-arenoso de cores

cinza e marrom.

A partir da interpretação dos perfis obtidos das sondagens à percussão, a empresa

Espectro Engenharia LTDA optou pela utilização de estacas tipo hélice contínua.

Levou-se em consideração nesse processo a classificação das camadas do solo, o

nível de água no terreno, a resistência à penetração, o nível do terreno, as cargas dos

pilares e a influência da vizinhança. Tal escolha mostrou-se correta para 80% das

estacas projetadas, executadas sem maiores problemas.

Entretanto, ao iniciar os trabalhos de execução na região compreendida em parte do

Bloco 33 e da Praça Elevada, deparou-se com camadas de predominância rochosa a

profundidade média de 6 metros. As Figuras 4.11 e 4.12 apresentam a área onde não

foi possível a realização das estacas tipo hélice contínua.

Figura 4-11 – Planta da área em que as estacas tipo hélice contínua não puderam ser executadas

(elaborado pelo autor com base em documentos fornecidos pelo ETU).

46

Figura 4-12 – Vista da região onde estacas tipo hélice contínua não puderam ser executadas

(documentos fornecidos pelo ETU).

Diante desta nova realidade, foram executados 12 novas sondagens, desta vez do tipo

mista (percussão e rotativa), visando uma melhor caracterização do terreno que

servirá de base para as fundações de parte do Bloco 33 e da Praça Elevada.

4.2.3. Descrição das Sondagens Rotativas

Na ocorrência de elementos de rocha (caso de matacões ou blocos) que precisem ser

ultrapassados no processo de investigação, ou que precisem ser caracterizados,

devem ser utilizadas as sondagens rotativas. Na Figura 4.13, apresenta-se

esquematicamente o processo de perfuração, que consiste basicamente em fazer girar

as hastes (pelo cabeçote de perfuração) e em forçá-las para baixo (em geral, por um

sistema hidráulico). No topo das hastes, ha um acoplamento que permite a ligação da

mangueira de água com as hastes que estão girando (VELLOSO & LOPES, 2010).

47

Figura 4-13 – Esquema de funcionamento de sonda rotativa (VELLOSO & LOPES, 2010).

A sondagem rotativa pode vir acompanhada de uma sondagem de simples

reconhecimento do solo (à percussão), sendo assim denominada sondagem mista.

Segundo Velloso e Lopes (2010), durante o processo de sondagem rotativa, é utilizada

uma ferramenta tubular chamada barrilete, para corte e retirada de amostras de rocha

(testemunhos). Essas ferramentas tem em sua extremidade inferior uma coroa, que

pode ter pastilhas de tungstênio ou diamantes. A figura 4.14 mostra

esquematicamente a ferramenta completa de corte e amostragem em questão.

Figura 4-14 – Amostradores para rochas (esquematicamente representados): (a) barrilete simples,

(b) barrilete duplo e (c) barrilete duplo giratório (VELLOSO & LOPES, 2010).

48

A análise das amostras de rocha (testemunhos) é feita de modo visual e também está

relacionada ao tipo e diâmetro do amostrador utilizado. Esta pode ser enquadrada no

índice de qualidade da rocha (RQD – Rocky Quality Designation), expresso na Tabela

4.2, que consiste num cálculo que indica a porcentagem de recuperação da amostra

(razão entre o comprimento da amostra recuperada e o comprimento de perfuração)

em que apenas os fragmentos maiores que 10 cm são considerados.

É importante ressaltar que apenas barriletes duplos com diâmetro NX (75,3 mm) ou

maior podem ser utilizados e outras características como tipo de rocha, índice de

recuperação da amostra, grau de alteração, fraturamento, coerência e xistosidade

também devem ser indicadas após análise dos testemunhos por um especialista.

Tabela 4.2 – Índice de qualidade da rocha - RQD (adaptado de VELLOSO & LOPES, 2010).

RQD QUALIDADE DO MACIÇO ROCHOSO

0 - 25% Muito fraco

25 - 50% Fraco

50 - 75% Regular

75 - 90% Bom

90 - 100% Excelente

As sondagens mistas foram realizadas pela empresa Tec Sonda no ano de 2013 em

virtude da necessidade de modificação de projeto anteriormente apresentada. No

Anexo 2 encontram-se os perfis individuais das sondagens mistas.

Assim como foi realizado para o trecho A-A, no qual só havia perfis individuais de

sondagens a percussão, o mesmo foi feito para o trecho B-B, destacado na Figura 4.9

exposta anteriormente, no qual além das sondagens a percussão também foram

realizadas sondagens mistas.

A partir desses perfis individuais procurou-se realizar uma homogeneização dos

mesmos em um outro trecho (B-B) visando obter uma interpretação da constituição e

formação do terreno diante da nova realidade encontrada em meio à execução das

fundações e que levaria a uma mudança de projeto.

Na Figura 4.15, abaixo, encontra-se esse perfil geotécnico homogeneizado para o

trecho em destaque, o qual pode ser comparado com o obtido a partir da análise do

trecho A-A. As áreas entre sondagens, assim como aquelas abaixo do limite das

sondagens a percussão, foram estimadas.

49

Figura 4-15 – Trecho B-B – Interpretação da homogeneização dos perfis obtidos das sondagens mistas (elaborado pelo autor).

50

Observa-se da Figura 4.15 que para o trecho destacado (B-B) o perfil apresenta uma

estratigrafia diferente daquela destacada no trecho A-A. Verifica-se que para o lado

esquerdo e parte central da Figura 4.15 as mesmas características são verificadas,

contudo para o lado direito uma nova estratigrafia é mostrada o que está de acordo

com a área delimitada onde não foi possível a execução das estacas hélice contínua.

Para este lado esquerdo, a estratigrafia também é variada, composta basicamente por

uma camada superficial de aterro com espessura variada, seguida por camadas de

argila areno-siltosa e silto-arenosas com cerca de 4 m de espessura. Subjacente a

esta camada, há presença de uma areia com fragmentos de conchas variando de 2 a

6 m de espessura.

Abaixo desta camada, inicia-se o trecho em rocha, extremamente intemperizada muito

fragmentada, com cerca de 12 m de espessura, até atingir a rocha alterada com

recuperações baixas porém crescentes a partir de 25 m de profundidade.

Em geral, a rocha sã gnáissica se apresenta aos 35 m de profundidade.

4.2.4. Análise final

Os perfis das sondagens mistas indicaram a necessidade de mudança do tipo de

estacas. Assim, o projeto de fundações foi revisado, somente para a área indicada nas

Figuras 4.11 e 4.12, anteriormente expostas, e optou-se pela troca da estaca hélice

contínua para estaca raiz.

A estaca raiz pode ser utilizada em terrenos de composição heterogênea, tal como é o

caso, podendo atravessar camadas de solo ou rocha. Seu equipamento de perfuração

consegue atravessar camadas de alteração de rochas, rochas alteradas e até rochas

sãs com o uso de martelo de fundo, quando este é necessário.

Cabe salientar que, durante a execução das fundações, a empresa Espectro

Engenharia LTDA tentou executar as estacas hélice contínua na área indicada nas

Figuras 4.11 e 4.12 verificando-se, assim, a abrupta descontinuidade do perfil do solo.

Este procedimento possibilitou o mapeamento da região rochosa, definindo com isso o

número acurado de estacas a serem executadas em rocha (estaca raiz). As

considerações a cerca do estaqueamento aplicado são feitas mais adiante.

51

Uma outra análise também pode ser feita a partir da interpretação do terreno de

fundação encontrado, como segue.

Conforme abordado no início do Capítulo 3, a Cidade Universitária é formada por um

conjunto de oito ilhas pertencentes a um arquipélago, na Baía de Guanabara, que

sofreu um processo de aterramento e interligação.

Particularmente, a região que está sendo analisada no presente trabalho está

localizada ao lado esquerdo do prédio da Faculdade de Letras, tomando como

referencial um observador no Centro de Tecnologia, como mostra a Figura 4.16.

Figura 4-16 – Foto aérea da região de estudo (elaborado pelo autor, adaptado de VALENÇA, 2013).

Fazendo-se uma correspondência entre a figura Figura 4.16 e a Figura 4.17, que

contém o conjunto de ilhas antes do aterro (destacando-se na mesma a região de

estudo em questão), pode-se observar que o mesmo local encontra-se posicionado

próximo a área limítrofe da ilha de Bom Jesus.

52

Figura 4-17 – Correspondência entre região de estudo e arquipélago original (elaborado pelo autor,

adaptado de ETU, 2016).

Com base em tais informações pode-se inferir que provavelmente o terreno sob o qual

está sendo construído o Centro de Convergência CCJE-CFCH-CLA é constituído tanto

por material de aterro quanto por material original das ilhas. Desse modo, conclui-se

que a parte em que foi encontrado material rochoso próximo a superfície, sendo

necessária a execução de fundações em estacas raiz, por impossibilidade de

execução das estacas hélice contínuas, é pertencente a uma das ilhas originais de

formação, a Ilha de Bom Jesus.

Um outro aspecto relevante que merece destaque diz respeito às sondagens mistas

que foram executadas e que estão apresentadas no Anexo 2, conforme já citado

anteriormente.

A partir da análise das sondagens mistas apresentadas, observa-se que existe um

determinado trecho na profundidade média entre 7 e 20 metros caracterizado como

“Rocha intemperizada muito fragmentada” em que não foi possível e/ou não foi

realizado o ensaio SPT (a partir da sondagem à percussão) nem a amostragem de

testemunhos de rocha (a partir da sondagem rotativa). Esse fato implica que não

foram obtidas informações sobre tal trecho, prejudicando como um todo a

caracterização do terreno.

Em virtude dessa falta de informação, pode-se inferir que o trecho em destaque indica

que o material que o compõe parece ser muito resistente, contudo não fornece

elementos quantitativos com acurácia suficiente para a obtenção de dados de projeto.

Se tivesse sido realizado um ensaio SPT em tal trecho, deveria estar indicado o

número de golpes realizados e o avanço (penetração) obtido pra tais golpes, mesmo

que esses números indicassem o impenetrável. Assim como se tivesse sido realizada

53

uma sondagem rotativa em tal trecho, deveria ser realizada uma recuperação do

material rochoso encontrado e sua consequente avaliação.

Essa carência de informação tem repercussão não só na caracterização do terreno e

obtenção de dados de projeto, como também pode influenciar o custo de execução

das sondagens.

Como se sabe, uma sondagem mista é composta por duas etapas: a primeira

referente a sondagem a percussão, onde se avança com o trado ou trépano e realiza-

se o ensaio SPT, e a segunda referente à sondagem rotativa cujo avanço é realizado

através de uma coroa de corte acoplada a uma ferramenta tubular chamada barrilete,

para corte e retirada dos testemunhos. Assim, o processo completo tem duas etapas

distintas, assim como custos diferenciados para cada etapa, destacando-se uma

cobrança maior para a execução da sondagem rotativa. Logo, conclui-se que uma

cobrança em um trecho realizando sondagem rotativa sairá muito mais caro do que se

o mesmo tivesse sido realizado por sondagem a percussão.

Embora um material possua resistência suficiente para que o ensaio SPT não possa

ser realizado, mas também a fragmentação dos elementos encontrados não apresente

características consideráveis quando analisados os trechos posteriores em rocha, o

mesmo não pode ser desprezado, deve ser analisado e fornecer dados de projeto, o

que não ocorreu no caso demonstrado.

Poder-se-ia questionar a possibilidade de utilização do ensaio SPT para a

caracterização do trecho do terreno e obtenção dos dados, em virtude da não

possibilidade de penetração dos 45 cm do amostrador. Contudo, segundo DANZIGER,

DANZIGER e CAVALCANTE (2008), as considerações acima sugerem a necessidade

de novos ensaios para a estimativa de propriedades de materiais de elevada

resistência, sobretudo solos residuais. No caso de ensaios dinâmicos, haveria a

necessidade de um ensaio de maior energia, e de preferência com um amostrador de

maiores dimensões, para se evitarem influências nos ensaios associadas à presença

de pedregulhos, tais como o Becker Penetration Test, a despeito de necessitar de um

equipamento mais caro e complexo de operar.

Outra possibilidade seria o pressiômetro de Ménard, que pode ser executado em

qualquer material, desde que o furo (que pode ser realizado com uma sonda rotativa,

por exemplo) seja feito de modo adequado (Danziger et al., 2008).

54

Outra consideração que merece destaque, dessa vez em relação a apresentação das

sondagens mistas, é quanto a qualidade na informação do RQD. Como visto, o RQD

consiste em uma razão entre o somatório do comprimento dos pedaços da amostra

maiores que 10 cm que foram recuperados e o comprimento total da amostra

recuperada (em porcentagem). Logo esse valor deveria ser sempre menor que o valor

do comprimento total da amostra recuperada (em porcentagem), o que não vem sendo

apresentado nos boletins de sondagem. Cabe portanto realizar uma investigação

visando a explicação desses resultados apresentados por conta da empresa

responsável pelas sondagens.

4.3. PROJETO DE ESTAQUEAMENTO

O projeto de estaqueamento para o Centro de Convergência CCJE-CFCH-CLA foi

elaborado pela empresa Espectro Engenharia LTDA, sendo as estacas hélice contínua

realizadas pela empresa GEOFIX Fundações e Geotecnia LTDA.

O projeto original previa a execução de somente estacas do tipo hélice contínua em

um total de 405 estacas. Porém, devido aos fatores mencionados anteriormente, o

projeto foi alterado e o resultado final será exposto a seguir.

As plantas de locação, mostradas a seguir, contemplam um conjunto total de 409

elementos de fundação, sendo 95 do tipo estacas raiz (diâmetros de Ø310mm e

Ø500mm) e o restante do tipo hélice contínua (diâmetros de Ø400mm, Ø600mm e Ø

800mm).

Individualmente, cada bloco possui as seguintes características: Bloco 31 possui todas

as 50 estacas do tipo hélice contínua; Bloco 32 possui todas as 58 estacas do tipo

hélice contínua; Bloco 33 possui 60 estacas do tipo raiz de um total de 179 estacas;

Bloco 34 possui todas as 48 estacas do tipo hélice contínua; e Praça Elevada possui

43 estacas do tipo raiz de um total de 74 estacas.

Segue abaixo o projeto executivo do estaqueamento que compõe as fundações do

complexo em estudo, separado por blocos (31, 32, 33, 34 e Praça Elevada

respectivamente).

55

Figura 4-18 – Planta de locação das estacas do Bloco 31 (elaborado pelo autor com base em


56



57



58



59

Figura 4-22 – Planta de locação das estacas da Praça Elevada (elaborado pelo autor com base em


60

Uma vez inviabilizada a execução de algumas estacas tipo hélice contínua, foi feita

uma nova análise do projeto e propostos dois tipos de soluções:

A primeira solução diz respeito a uma modificação nos grupos de estacas onde foi

possível a execução de apenas uma das estacas hélice contínua previstas. Nessas

condições, foram realizadas quatro estacas raiz em um arranjo diferente do original

para a substituição das estacas hélice contínua não executadas. As Figuras 4.23 e

4.24 abaixo ilustram essa intervenção nos pilares P92 e P94 respectivamente.

Figura 4-23 – configurações inicial e alterada do estaqueamento do pilar P92 após inviabilidade

executiva (elaborado pelo autor com base em documentos fornecidos pelo ETU).

Figura 4-24 – configurações inicial e alterada do estaqueamento do pilar P94 após inviabilidade

executiva (elaborado pelo autor com base em documentos fornecidos pelo ETU).

61

Na segunda solução, nos demais grupos de estacas em que foi necessária a alteração

de projeto, foi adotado o uso de estacas tipo raiz em substituição das estacas hélice

contínua respeitando, porém, a configuração inicial.

A partir da análise estrutural, foram obtidas as cargas características nas estacas, as

quais deverão ser transmitidas ao terreno de fundação. Contudo a primeira verificação

a ser feita é quanto à carga admissível estrutural da estaca, ou seja, as estacas devem

resistir estruturalmente aos esforços solicitantes antes mesmo de transmiti-los ao

terreno.

A carga admissível estrutural das estacas hélice contínua e estacas raiz utilizadas em

projeto estão expressas na tabela abaixo:

Tabela 4.3 – Tabela de Carga Admissível Estrutural (elaborado pelo autor com base em


Tipo de Estaca Dimensão (cm) Carga admissível

estrutural (t) Carga admissível

estrutural (kN)

Estacas Hélice Ø 40 70 700

Contínua Ø 60 150 1500

Ø 80 230 2300

Estacas Raiz Ø 31 70 700

Ø 50 210 2100

Fazendo uma comparação com as Tabelas 2.2, 2.3 e 2.4, expostas no Capítulo 2,

adaptadas de Velloso e Lopes (2010) e Geosonda (2016), verifica-se que os valores

de carga admissível estrutural utilizados estão sempre abaixo daqueles recomendados

em tais tabelas de referência, o que garante a segurança do projeto quanto à estrutura

das estacas.

O próximo passo é analisar a capacidade de carga (carga de ruptura) das estacas em

função do terreno que estão inseridas. Para essa análise foi utilizado o “Método Aoki-

Veloso” o qual utiliza fórmulas que dependem só de valores de SPT, que eram os

únicos disponíveis.

Abaixo estão reproduzidos os parâmetros utilizados pela empresa Espectro

Engenharia LTDA para a aplicação do método.

62

Tabela 4.4 – Valores de F1 e F2 para diferentes tipos de estacas (adaptado de MONTEIRO, 1997

apud MANTUANO, 2013).

Tipo de estaca F1 F2

Franki Fuste apiloado 2,3 3

Fuste vibrado 2,3 3,2

Metálica 1,75 3,5

Pré-moldada de concreto Cravada 2,5 3,5

Prensada 1,2 2,3

Escavada

Pequeno diâmetro 3 6

Grande diâmetro 3,5 7

C/ lama bentonítica 3,5 4,5

Raiz 2,2 2,4

Strauss 4,2 3,9

Hélice contínua 3 3,8

Ômega 2,5 3,2

Tabela 4.5 – Valores de K e α para diferentes tipos de solo (adaptado de AOKI-VELLOSO, 1975

apud MANTUANO, 2013).

Tipo de solo K (t/m²) α (%)

Areia

pura 100 1,4

siltosa 80 2

silto-argilosa 70 2,4

argilosa 60 3

argilo-siltosa 50 2,8

Silte

puro 40 3

arenoso 55 2,2

areno-argiloso 45 2,8

argiloso 23 3,4

argilo-arenoso 25 3

Argila

pura 20 6

arenosa 35 2,4

areno-siltosa 30 2,8

siltosa 22 4

silto-arenosa 33 3

De acordo com os diâmetros definidos em projeto para cada estaca e os perfis de

sondagem aplicados de acordo com as suas respectivas regiões representativas (as

quais delimitam as áreas com mesma característica geotécnica necessárias na

definição das profundidades das estacas para uma carga máxima de compressão), foi

possível o cálculo da capacidade de carga para cada estaca prevendo profundidades

em que esta resultasse maior do que a carga característica na estaca (após a

aplicação de um fator de segurança maior que 2 sobre essa última).

Tendo aplicado o método e feitas tais considerações, foram obtidas as Tabelas 4.6 a

4.10, abaixo, para cada bloco, relacionando tais fatores destacados.

63

Tabela 4.6 – Planilha de característica de carregamento por estaca – Bloco 31 (elaborado pelo

autor com base em documentos fornecidos pelo ETU).

PILAR ESTACA DIÂMETRO

(cm)

CARGA

CARACTERÍSTICA

NA ESTACA (t)

CAPACIDADE

DE CARGA NA

ESTACA (ITERAÇÃO

SOLO X

ESTACA) (t)

FATOR DE SEGURANÇA

CARGA

ADMISSÍVEL ESTRUTURAL

(t)

SONDAGEM

P1 E1 60 119,38 333,92 2,8 150 SP09

P1 E2 60 119,38 333,92 2,8 150 SP09

P2 E3 80 170,42 497,32 2,9 230 SP09

P2 E4 80 170,42 497,32 2,9 230 SP09

P3 E6 80 175,62 497,32 2,8 230 SP09

P3 E7 80 175,62 497,32 2,8 230 SP09

P4 E8 80 150,95 494,19 3,3 230 SP08

P4 E9 80 150,95 494,19 3,3 230 SP08

P5 E10 80 182,28 494,19 2,7 230 SP08

P5 E11 80 182,28 494,19 2,7 230 SP08

P6 E12 80 179,57 494,19 2,8 230 SP08

P6 E13 80 179,57 494,19 2,8 230 SP08

P7 E15 60 135,30 311,1 2,3 150 SP08

P7 E16 60 135,30 311,1 2,3 150 SP07

P8 E17 80 150,95 497,32 3,3 230 SP07

P8 E18 80 150,95 497,32 3,3 230 SP09

P9 E19 80 163,31 497,32 3,0 230 SP09

P9 E20 80 163,31 497,32 3,0 230 SP09

P9 E21 80 163,31 497,32 3,0 230 SP09

P10 E22 80 158,69 497,32 3,1 230 SP09

P10 E23 80 158,69 497,32 3,1 230 SP09

P10 E24 80 158,69 497,32 3,1 230 SP09

P11 E25 80 164,74 494,19 3,0 230 SP09

P11 E26 80 164,74 494,19 3,0 230 SP08

P11 E27 80 164,74 494,19 3,0 230 SP08

P12 E28 80 165,65 494,19 3,0 230 SP08

P12 E29 80 165,65 494,19 3,0 230 SP08

P12 E30 80 165,65 494,19 3,0 230 SP08

P13 E31 80 162,76 494,19 3,0 230 SP08

P13 E32 80 162,76 494,19 3,0 230 SP08

P13 E33 80 162,76 494,19 3,0 230 SP08

P14 E34 80 135,85 464,82 3,4 230 SP08

P14 E35 80 135,85 464,82 3,4 230 SP07

P14 E36 80 135,85 464,82 3,4 230 SP08

P15 E37 60 119,71 333,92 2,8 150 SP09

P15 E38 60 119,71 333,92 2,8 150 SP09

P16 E39 80 179,47 497,32 2,8 230 SP09

P16 E40 80 179,47 497,32 2,8 230 SP09

P17 E42 80 162,94 497,32 3,1 230 SP09

P17 E43 80 162,94 497,32 3,1 230 SP09

P17A E43A 60 92,06 333,92 3,6 150 SP09

P18A E45A 60 136,84 331,58 2,4 150 SP08

P18 E44 80 153,89 494,19 3,2 230 SP08

P18 E45 80 153,89 494,19 3,2 230 SP08

P19 E46 80 193,35 494,19 2,6 230 SP08

P19 E47 80 193,35 494,19 2,6 230 SP08

P20 E48 80 179,99 494,19 2,7 230 SP08

P20 E49 80 179,99 494,19 2,7 230 SP08

P21 E50 60 124,02 311,1 2,5 150 SP07

P21 E51 60 124,02 311,1 2,5 150 SP07

64




(CM)

CARGA

CARACTERÍSTICA

NA ESTACA (t)

CAPACIDADE

DE CARGA NA

ESTACA (ITERAÇÃO

SOLO X

ESTACA) (t)

FATOR DE SEGURANÇA

CARGA

ADMISSÍVEL ESTRUTURAL

(t)

SONDAGEM

P63 E214 60 142,16 306,34 2,2 150 SP03

P63 E215 60 142,16 306,34 2,2 150 SP03

P64 E217 80 166,17 460,54 2,8 230 SP03

P64 E218 80 166,17 460,54 2,8 230 SP03

P65 E220 80 168,40 488,62 2,9 230 SP02

P65 E221 80 168,40 488,62 2,9 230 SP02

P66 E222 80 161,50 488,62 3,0 230 SP02

P66 E223 80 161,50 488,62 3,0 230 SP02

P67 E224 80 159,09 488,62 3,1 230 SP02

P67 E225 80 159,09 488,62 3,1 230 SP02

P68 E226 80 166,68 497,96 3,0 230 SP01

P68 E227 80 166,68 497,96 3,0 230 SP01

P69 E229 60 114,34 334,41 2,9 150 SP01

P69 E230 60 114,34 334,41 2,9 150 SP01

P63A E231 60 91,21 306,34 3,4 150 SP03

P64A E232 60 101,77 306,34 3,0 150 SP03

P65A E234 60 100,92 327,40 3,2 150 SP02

P66A E235 60 100,84 327,40 3,2 150 SP02

P67A E236 60 100,56 327,40 3,3 150 SP02

P68A E237 60 102,9 334,41 3,2 150 SP01

P69A E238 40 57,83 144,81 2,5 70 SP01

P70 E239 80 179,04 460,54 2,6 230 SP03

P70 E240 80 179,04 460,54 2,6 230 SP03

P70 E241 80 179,04 460,54 2,6 230 SP03

P71 E242 80 177,71 460,54 2,6 230 SP03

P71 E243 80 177,71 460,54 2,6 230 SP03

P71 E244 80 177,71 460,54 2,6 230 SP03

P72 E245 80 150,53 488,62 3,2 230 SP02

P72 E246 80 150,53 488,62 3,2 230 SP02

P72 E247 80 150,53 488,62 3,2 230 SP02

P73 E248 80 177,77 488,62 2,7 230 SP02

P73 E249 80 177,77 488,62 2,7 230 SP02

P73 E250 80 177,77 488,62 2,7 230 SP02

P74 E251 80 172,40 488,62 2,8 230 SP02

P74 E252 80 172,40 488,62 2,8 230 SP02

P74 E253 80 172,40 488,62 2,8 230 SP02

P75 E254 80 178,39 497,96 2,8 230 SP01

P75 E255 80 178,39 497,96 2,8 230 SP01

P75 E256 80 178,39 497,96 2,8 230 SP01

P76 E257 80 185,25 497,96 2,7 230 SP01

P76 E258 80 185,25 497,96 2,7 230 SP01

P77 E259 80 155,23 460,54 3,0 230 SP03

P77 E260 80 155,23 460,54 3,0 230 SP03

P78 E261 80 229,78 460,54 2,0 230 SP03

P78 E262 80 229,78 460,54 2,0 230 SP03

P79 E264 80 177,45 488,62 2,8 230 SP02

P79 E265 80 177,45 488,62 2,8 230 SP02

P79 E265A 80 177,45 488,62 2,8 230 SP02

P80 E266 80 206,32 488,62 2,4 230 SP02

P80 E267 80 206,32 488,62 2,4 230 SP02

P80A E267A 80 182,31 488,62 2,7 230 SP02

P81A E269A 60 142,95 327,40 2,3 150 SP02

65

P81 E268 80 215,12 488,62 2,3 230 SP02

P81 E269 80 215,12 488,62 2,3 230 SP02

P82 E270 80 225,84 497,96 2,2 230 SP01

P82 E271 80 225,84 497,96 2,2 230 SP01

P83 E273 80 178,14 497,96 2,8 230 SP01

P83 E274 80 178,14 497,96 2,8 230 SP01




(cm)

CARGA

CARACTERÍSTICA

NA ESTACA (t)

CAPACIDADE

DE CARGA NA ESTACA

(ITERAÇÃO

SOLO X

ESTACA) (t)

FATOR DE

SEGURANÇA

CARGA ADMISSÍVEL

ESTRUTURAL

(t)

SONDAGEM

P43 E99 60 97,50 309,20 3,2 150 SP06

P43 E105 60 97,50 309,20 3,2 150 SP06

P44 E100 60 84,91 309,20 3,6 150 SP06

P44 E100A 60 84,91 309,20 3,6 150 SP06

P45 E101 60 65,53 309,20 4,7 150 SP06

P45 E101A 60 65,53 309,20 4,7 150 SP06

P46 E102 60 80,89 309,20 3,8 150 SP06

P46 E102A 60 80,89 309,20 3,8 150 SP06

P47 E103 60 110,94 309,20 2,8 150 SP06

P47 E104 60 110,94 309,20 2,8 150 SP06

P48A E109A 60 79,23 309,20 3,9 150 SP06

P48A E110A 60 79,23 309,20 3,9 150 SP06

P48 E109 60 91,60 309,20 3,4 150 SP06

P48 E110 60 91,60 309,20 3,4 150 SP06

P49 E111 60 97,58 309,20 3,2 150 SP06

P49 E112 60 97,58 309,20 3,2 150 SP06

P50 E113 80 184,24 484,35 2,6 230 SP06

P50 E114 80 184,24 484,35 2,6 230 SP06

P50 E114A 80 184,24 484,35 2,6 230 SP06

P51 E115 80 181,83 484,35 2,7 230 SP06

P51 E115A 80 181,83 484,35 2,7 230 SP06

P51 E116 80 181,83 484,35 2,7 230 SP06

P52 E117 80 167,90 484,35 2,9 230 SP06

P52 E117A 80 167,90 484,35 2,9 230 SP06

P52 E118 80 167,90 484,35 2,9 230 SP06

P53 E119 80 177,69 484,35 2,7 230 SP06

P53 E119A 80 177,69 484,35 2,7 230 SP06

P53 E120 80 177,69 484,35 2,7 230 SP06

P54 E121 80 170,32 484,35 2,8 230 SP06

P54 E121A 80 170,32 484,35 2,8 230 SP06

P54 E122 80 170,32 484,35 2,8 230 SP06

P55 E123 80 166,58 484,35 2,9 230 SP06

P55 E123A 80 166,58 484,35 2,9 230 SP06

P55 E124 80 166,58 484,35 2,9 230 SP06

P56 E126 60 141,22 309,20 2,2 150 SP06

P56 E127 60 141,22 309,20 2,2 150 SP06

P56 E128 60 141,22 309,20 2,2 150 SP06

P57 E129 60 127,66 309,20 2,4 150 SP06

P57 E130 60 127,66 309,20 2,4 150 SP06

P58 E131 60 127,85 309,20 2,4 150 SP06

P58 E132 60 127,85 309,20 2,4 150 SP06

P58 E133 60 127,85 309,20 2,4 150 SP06

P59A E136 80 150,71 484,35 3,2 230 SP06

P59 E137A 80 164,89 484,35 2,9 230 SP06

66

P59 E137 80 164,89 484,35 2,9 230 SP06

P60 E138 80 169,21 484,35 2,9 230 SP06

P60 E138A 80 169,21 484,35 2,9 230 SP06

P60 E138B 80 169,21 484,35 2,9 230 SP06

P61 E142 80 207,53 484,35 2,3 230 SP06

P61 E143 80 207,53 484,35 2,3 230 SP06

P62 E144 60 132,05 309,20 2,3 150 SP06

P62 E145 60 132,05 309,20 2,3 150 SP06

P84A E139 60 114,20 337,40 3,0 150 SP10

P84 E140 80 126,64 501,95 4,0 230 SP10

P84 E141 80 126,64 501,95 4,0 230 SP10

P85 E146 80 171,89 501,95 2,9 230 SP10

P85 E147 80 171,89 501,95 2,9 230 SP10

P85 E147A 80 171,89 501,95 2,9 230 SP10

P86 E148 60 124,44 337,40 2,7 150 SP10

P86 E149 60 124,44 337,40 2,7 150 SP10

P87 E150 80 205,72 501,95 2,4 230 SP10

P87 E151 80 205,72 501,95 2,4 230 SP10

P88 E152 80 203,48 501,95 2,5 230 SP10

P88 E153 80 203,48 501,95 2,5 230 SP10

P88 E154 80 203,48 501,95 2,5 230 SP10

P89 E155 80 183,77 501,95 2,7 230 SP10

P89 E156 80 183,77 501,95 2,7 230 SP10

P90 E157 80 201,05 501,95 2,5 230 SP10

P90 E158 80 201,05 501,95 2,5 230 SP10

P91 E159 80 198,83 501,95 2,5 230 SP10

P91 E160 80 198,83 501,95 2,5 230 SP10

P91 E161 80 198,83 501,95 2,5 230 SP10

P92 E162 80 153,10 501,95 3,3 230 SP10

P92 E162A 80 153,10 501,95 3,3 230 SP10

P92 E163 80 153,10 501,95 3,3 230 SP10

P93 E164 80 209,91 209,91 1,0 230 SP11

P93 E165 80 209,91 209,91 1,0 230 SP11

P94 E166 80 197,06 197,06 1,0 230 SP11

P94 E167 80 197,06 197,06 1,0 230 SP11

P94 E168 80 197,06 197,06 1,0 230 SP11

P95 E169 80 156,96 156,96 1,0 230 SP11

P95 E169A 80 156,96 156,96 1,0 230 SP11

P95 E170 80 156,96 156,96 1,0 230 SP11

P96 E171 80 165,60 165,60 1,0 230 SP11

P96 E171A 80 165,60 165,60 1,0 230 SP11

P96 E172 80 165,60 165,60 1,0 230 SP11

P97 E173 80 199,69 199,69 1,0 230 SP11

P97 E174 80 199,69 199,69 1,0 230 SP11

P97 E175 80 199,69 199,69 1,0 230 SP11

P98 E176 80 149,02 149,02 1,0 230 SP11

P98 E176A 80 149,02 149,02 1,0 230 SP11

P98 E177 80 149,02 149,02 1,0 230 SP11

P99 E178 80 184,48 184,48 1,0 230 SP11

P99 E179 80 184,48 184,48 1,0 230 SP11

P100 E180 80 211,31 211,31 1,0 230 SP11

P100 E181 80 211,31 211,31 1,0 230 SP11

P100 E181A 80 211,31 211,31 1,0 230 SP11

P101 E182 80 199,47 199,47 1,0 230 SP11

P101 E183 80 199,47 199,47 1,0 230 SP11

P102 E184 80 153,87 153,87 1,0 230 SP11

P102 E184A 80 153,87 153,87 1,0 230 SP11

P103 E186 80 213,39 213,39 1,0 230 SP11

P103 E187 80 213,39 213,39 1,0 230 SP11

67

P103 E187A 80 213,39 213,39 1,0 230 SP11

P104 E188 80 211,18 211,18 1,0 230 SP11

P104 E189 80 211,18 211,18 1,0 230 SP11

P105 E185 80 150,22 150,22 1,0 230 SP11

P105 E185A 80 150,22 150,22 1,0 230 SP11

P106 E191 60 101,81 101,81 1,0 150 SP11

P107 E192 80 217,44 217,44 1,0 230 SP11

P108 E193 80 148,50 148,50 1,0 230 SP11

P108 E193A 80 148,50 148,50 1,0 230 SP11

P109 E194 80 111,07 111,07 1,0 230 SP11

P109 E194A 80 222,13 222,13 1,0 230 SP11

PM1 EM1 40 36,46 36,46 1,0 70 SP10

PM2 EM2 40 20,50 20,50 1,0 70 SP10

PM3 EM3 40 25,40 25,40 1,0 70 SP11

PM4 EM4 40 23,51 23,51 1,0 70 SP11

R1 ER1 40 43,39 43,39 1,0 70 SP10

R2 ER2 40 30,67 30,67 1,0 70 SP10

R3 ER3 40 33,00 33,00 1,0 70 SP10

R4 ER4 40 24,54 24,54 1,0 70 SP10

R5 ER5 40 50,63 50,63 1,0 70 SP10

R6 ER6 40 41,21 41,21 1,0 70 SP10

R7 ER7 40 45,23 45,23 1,0 70 SP10

R8 ER8 40 28,56 28,56 1,0 70 SP10

R10 ER10 40 43,70 43,7 1,0 70 SP10

R11 ER11 40 45,35 45,35 1,0 70 SP10

R12 ER12 40 29,95 29,95 1,0 70 SP10

R13 ER13 40 51,70 51,70 1,0 70 SP10

R14 ER14 40 40,85 40,85 1,0 70 SP10

R15 ER15 40 44,56 44,56 1,0 70 SP10

R16 ER16 40 29,22 29,22 1,0 70 SP10

R17 ER17 40 50,58 50,58 1,0 70 SP11

R18 ER18 40 40,75 40,75 1,0 70 SP11

R19 ER19 40 44,95 44,95 1,0 70 SP11

R20 ER20 40 32,92 32,92 1,0 70 SP11

R21 ER21 40 35,43 35,43 1,0 70 SP11

R22 ER22 40 41,01 41,01 1,0 70 SP11

R23 ER23 40 27,73 27,73 1,0 70 SP11

R25 ER25 40 44,52 44,52 1,0 70 SP11

R26 ER26 40 44,18 44,18 1,0 70 SP11

R27 ER27 40 39,41 39,41 1,0 70 SP11

R28 ER28 40 44,47 44,47 1,0 70 SP11

R29 ER29 40 59,21 59,21 1,0 70 SP11

R30 ER30 40 39,61 39,61 1,0 70 SP11

R31 ER31 40 37,20 37,20 1,0 70 SP11

R32 ER32 40 31,80 31,80 1,0 70 SP11

R33 ER33 40 47,16 47,16 1,0 70 SP11

R34 ER34 40 36,21 36,21 1,0 70 SP11

R35 ER35 40 43,40 43,40 1,0 70 SP11

R36 ER36 40 52,61 52,61 1,0 70 SP11

R37 ER37 40 36,29 36,29 1,0 70 SP11

R38 ER38 40 54,39 54,39 1,0 70 SP11

R39 ER39 40 64,11 64,11 1,0 70 SP11

R40 ER40 40 55,60 55,60 1,0 70 SP11

R41 ER41 40 43,64 43,64 1,0 70 SP11

R42 ER42 40 68,79 68,79 1,0 70 SP11

R43 ER43 40 36,13 36,13 1,0 70 SP11

PE70 E196 40 5,56 5,56 1,0 70 SP11

PE71 E198 40 17,72 17,72 1,0 70 SP11

PE72 E197 40 20,27 20,27 1,0 70 SP11

68

PE73 E198A 40 49,43 49,43 1,0 70 SP11

PE74 E199 40 47,18 47,18 1,0 70 SP11

PE75 E200 40 52,41 52,41 1,0 70 SP11

PE76 E201 40 45,77 45,77 1,0 70 SP11

PE77 E202 40 42,82 42,82 1,0 70 SP11

PE78 E204 40 68,80 68,80 1,0 70 SP11

PE79 E205 40 11,19 11,19 1,0 70 SP11

PE80 E206 40 22,64 22,64 1,0 70 SP11

PE81 E207 40 20,19 20,19 1,0 70 SP11

PE82 E208 40 20,31 20,31 1,0 70 SP11

PE83 E209 40 20,83 20,83 1,0 70 SP11

PE84 E210 40 20,38 20,38 1,0 70 SP11

PE85 E211 40 20,01 20,01 1,0 70 SP11




(cm)

CARGA CARACTERÍSTICA

NA ESTACA (t)

CAPACIDADE DE CARGA NA

ESTACA

(ITERAÇÃO SOLO X

ESTACA) (t)

FATOR DE

SEGURANÇA

CARGA

ADMISSÍVEL

ESTRUTURAL (t)

SONDAGEM

P22 E52 60 104,88 315,89 3,0 150 SP15

P22 E53 60 104,88 315,89 3,0 150 SP15

P23 E54 80 181,15 471,21 2,6 230 SP15

P23 E55 80 181,15 471,21 2,6 230 SP15

P24 E56 60 126,34 315,89 2,5 150 SP15

P24 E57 60 126,34 315,89 2,5 150 SP15

P24A E58 80 192,49 471,21 2,4 230 SP15

P25 E59 80 179,49 456,52 2,5 230 SP14

P25 E60 80 179,49 456,52 2,5 230 SP14

P26 E61 80 215,06 456,52 2,1 230 SP14

P26 E62 80 215,06 456,52 2,1 230 SP14

P27 E63 80 207,38 456,52 2,2 230 SP14

P27 E64 80 207,38 456,52 2,2 230 SP14

P28 E65 60 138,53 304,88 2,2 150 SP14

P28 E66 60 138,53 304,88 2,2 150 SP14

P29 E67 80 177,82 471,21 2,6 230 SP15

P29 E68 80 177,82 471,21 2,6 230 SP15

P30 E69 80 185,49 471,21 2,5 230 SP15

P30 E70 80 185,49 471,21 2,5 230 SP15

P30 E70A 80 185,49 471,21 2,5 230 SP15

P31 E71 80 181,15 471,21 2,6 230 SP15

P31 E72 80 181,15 471,21 2,6 230 SP15

P31 E73 80 181,15 471,21 2,6 230 SP15

P32 E74 80 190,96 456,52 2,4 230 SP14

P32 E75 80 190,96 456,52 2,4 230 SP14

P32 E76 80 190,96 456,52 2,4 230 SP14

P33 E77 80 196,82 456,52 2,3 230 SP14

P33 E78 80 196,82 456,52 2,3 230 SP14

P33 E79 80 196,82 456,52 2,3 230 SP14

P34 E80 80 189,56 456,52 2,4 230 SP14

P34 E81 80 189,56 456,52 2,4 230 SP14

P34 E82 80 189,56 456,52 2,4 230 SP14

P35 E83 80 150,98 456,52 3,0 230 SP14

P35 E84 80 150,98 456,52 3,0 230 SP14

P36 E85 60 116,50 315,89 2,7 150 SP15

P36 E86 60 116,50 315,89 2,7 150 SP15

P37 E87 80 190,11 471,21 2,5 230 SP15

69

P37 E88 80 190,11 471,21 2,5 230 SP15

P38 E89 80 177,11 471,21 2,7 230 SP15

P38 E90 80 177,11 471,21 2,7 230 SP15

P39 E91 80 188,86 456,52 2,4 230 SP14

P39 E92 80 188,86 456,52 2,4 230 SP14

P40 E93 80 150,81 456,52 3,0 230 SP14

P40 E94 80 150,81 456,52 3,0 230 SP14

P41 E95 80 189,34 456,52 2,4 230 SP14

P41 E96 80 189,34 456,52 2,4 230 SP14

P42 E97 60 132,37 304,88 2,3 150 SP14

P42 E98 60 132,37 304,88 2,3 150 SP14

Tabela 4.10 – Planilha de característica de carregamento por estaca – Praça Elevada (elaborado

pelo autor com base em documentos fornecidos pelo ETU).


(CM)

CARGA

CARACTERÍSTICA

NA ESTACA (T)

CAPACIDADE

DE CARGA NA ESTACA

(ITERAÇÃO

SOLO X

ESTACA) (T)

FATOR DE

SEGURANÇA

CARGA ADMISSÍVEL

ESTRUTURAL

(t)

SONDAGEM

PE1 EE1 80 200,42 463,31 2,3 230 SP05

PE2 EE2 80 186,54 463,31 2,5 230 SP05

PE3 EE3 80 219,23 463,31 2,1 230 SP05

PE4 EE4 80 125,84 463,31 3,7 230 SP05

PE5 EE5 80 150,04 497,46 3,3 230 SP13

PE6 EE6 80 111,23 463,31 4,2 230 SP05

PE6 EE6A 80 111,23 463,31 4,2 230 SP05

PE7 EE7 80 163,08 463,31 2,8 230 SP05

PE8 EE8 80 101,14 463,31 4,6 230 SP05

PE9 EE9 80 152,82 463,31 3,0 230 SP05

PE10 EE10 80 121,04 498,54 4,1 230 SP04

PE10 EE10A 80 121,04 498,54 4,1 230 SP04

PE11 EE11 80 171,36 497,46 2,9 230 SP12

PE12 EE12 80 171,36 497,46 2,9 230 SP13

PE13 EE13 80 163,37 497,46 3,0 230 SP13

PE14 EE14 80 186,52 463,31 2,5 230 SP05

PE15 EE15 80 124,98 463,31 3,7 230 SP05

PE87 EE71 40 41,61 145,44 3,5 70 SP05

PE16 EE16 80 127,42 463,31 3,6 230 SP05

PE17 EE17 80 194,19 498,54 2,6 230 SP04

PE18 EE18 80 134,30 498,54 3,7 230 SP04

PE18 EE18A 80 134,30 498,54 3,7 230 SP04

PE19 EE19 80 136,64 497,46 3,6 230 SP13

PE20 EE20 80 179,17 497,46 2,8 230 SP13

PE21 EE21 80 145,57 497,46 3,4 230 SP13

PE86 EE70 40 40,61 144,56 3,6 70 SP13

PE22 EE22 80 128,81 497,46 3,9 230 SP13

PE23 EE23 80 186,60 463,31 2,5 230 SP05

PE24 EE24 80 154,17 463,31 3,0 230 SP05

PE25 EE25 80 147,30 463,31 3,1 230 SP05

PE26 EE26 80 154,53 463,31 3,0 230 SP05

PE27 EE27 80 156,77 498,54 3,2 230 SP04

PE28 EE28 80 114,78 498,54 4,3 230 SP04

PE29 EE29 80 168,45 498,54 3,0 230 SP04

PE30 EE30 80 134,49 498,54 3,7 230 SP04

PE31 EE31 80 66,12 498,54 7,5 230 SP04

PE32 EE32 80 84,52 497,46 5,9 230 SP13

PE33 EE33 80 105,52 497,46 4,7 230 SP13

PE34 EE34 80 200,33 497,46 2,5 230 SP13

70

PE35 EE35 80 142,08 497,46 3,5 230 SP13

PE36 EE36 80 94,91 497,46 5,2 230 SP13

PE37 EE37 80 147,27 497,46 3,4 230 SP13

PE38 EE38 80 198,6 463,31 2,3 230 SP05

PE39 EE39 80 192,96 463,31 2,4 230 SP05

PE40 EE40 80 191,83 463,31 2,4 230 SP05

PE41 EE41 80 195,02 463,31 2,4 230 SP05

PE42 EE42 80 168,6 498,54 3,0 230 SP04

PE43 EE43 80 115,89 498,54 4,3 230 SP04

PE44 EE44 80 154,44 498,54 3,2 230 SP04

PE45 EE45 80 212,21 498,54 2,3 230 SP04

PE46 EE46 80 181,36 498,54 2,7 230 SP04

PE47 EE47 80 105,12 498,54 4,7 230 SP04

PE48 EE48 80 47,86 497,46 10,4 230 SP13

PE49 EE49 80 130,60 497,46 3,8 230 SP13

PE50 EE50 80 166,17 497,46 3,0 230 SP13

PE51 EE51 80 131,59 497,46 3,8 230 SP13

PE52 EE52 80 95,92 497,46 5,2 230 SP13

PE53 EE53 80 92,3 497,46 5,4 230 SP13

PE54 EE54 80 84,44 463,31 5,5 230 SP05

PE55 EE55 80 124,13 463,31 3,7 230 SP05

PE56 EE56 80 164,78 463,31 2,8 230 SP05

PE57 EE57 80 124,66 463,31 3,7 230 SP05

PE58 EE58 80 88,48 498,54 5,6 230 SP04

PE59 EE59 80 95,58 498,54 5,2 230 SP04

PE60 EE60 80 92,64 498,54 5,4 230 SP04

PE61 EE61 80 88,59 498,54 5,6 230 SP04

PE62 EE62 80 92,61 498,54 5,4 230 SP04

PE63 EE63 60 45,71 334,84 7,3 150 SP04

PE64 EE64 40 30,8 144,56 4,7 70 SP13

PE65 EE65 60 62,57 333,08 5,3 150 SP13

PE66 EE66 40 30,94 144,56 4,7 70 SP13

PE67 EE67 40 29,44 145,44 4,9 70 SP05

PE68 EE68 60 60,21 300,98 5,0 150 SP05

PE69 EE69 40 29,48 145,44 4,9 70 SP05

Como se pode observar nas tabelas expostas acima, a carga característica na estaca

encontra-se sempre abaixo da carga admissível estrutural da estaca. O mesmo vale

quando comparada a capacidade de carga da estaca (considerando a interação solo

estaca), onde se procurou manter um fator de segurança acima de 2 (dois).

As linhas coloridas nas tabelas acima indicam que em tais estacas houve uma

alteração de projeto. As azuis indicam uma mudança no tipo de estaca, além de uma

mudança na disposição das mesmas, conforme já mencionado e mostrado nas figuras

4.23 e 4.24. As vermelhas indicam apenas uma mudança no tipo de estaca utilizada,

de hélice contínua para raiz.

Em algumas linhas em branco, ou seja, onde não houve uma mudança de projeto,

pode-se notar algumas particularidades. Para algumas linhas foi adotado um fator de

segurança unitário para as estacas hélice contínua em função de estarem recebendo

71

cargas baixas e oriundas de uma estrutura que servirá apenas como anexo do Bloco

33. Já para as linhas que contém um valor de fator de segurança elevado justifica-se a

sua adoção em função de uma certa incerteza nos dados utilizados para tais regiões.

Tendo em vista a mudança de projeto ocorrida, com a troca de algumas estacas hélice

continua por estacas raiz, faz-se necessário estimar novamente a capacidade de

carga dessas estacas (verificando a interação solo estaca). Sabe-se que essas

estacas estão penetrando na rocha e por isso devem ser utilizados métodos diferentes

de previsão de capacidade de carga, assim como de profundidade de embutimento em

rocha.

A empresa Espectro Engenharia LTDA se utilizou de três métodos para realizar essa

previsão (Goodman, 1980, Cabral e Antunes, 2000 e Zhang e Einsten, 1998). Os

resultados para tais métodos estão expressos a seguir.

O primeiro desenvolvimento foi feito segundo o Método de Goodman (1980), no qual

dentre as particularidades do método merecem destaque os seguintes aspectos:

a) 𝑞𝑢 = compressão não confinada da rocha, adotando-se 35 MN/m²

conforme as características das rochas em questão (fragmentada);

b) Devido a um efeito de escala, o valor de 𝑞𝑢 se reduz conforme se

aumenta o diâmetro. Portanto para o caso a magnitude é reduzida em 5

vezes, resultando em: 𝑞𝑢(𝑑𝑒𝑠𝑖𝑔𝑛) = 𝑞𝑢

5=

35

5= 7𝑀𝑁/𝑚²;

c) Como não foram realizados ensaios de laboratório para determinação

dos parâmetros da rocha, adotou-se um valor de compressão não confinada

corrigida de 4 MN/m²;

d) Foi utilizado um fator de segurança (FS) de 3,0 para cravação em

rocha.

Os resultados para esse método são os seguintes:

72

Tabela 4.11 – Resultados do Método de Goodman (1980) (elaborado pelo autor com base em


Diâmetro da estaca Capacidade de Carga

Ø 500 𝑄𝑝 = 1480 𝑘𝑁

Ø 310 𝑄𝑝 = 604 𝑘𝑁

O embutimento mínimo necessário para garantir a capacidade de carga da estaca, de

acordo com as considerações deste método, é de pelo menos 8 diâmetros.

Verificou-se que somente a parcela de ponta não teria capacidade de mobilizar toda a

resistência necessária. Desta forma, optou-se por um maior embutimento da estaca,

contabilizando também a parcela por atrito lateral, conforme os métodos seguintes.

Para contabilizar também essa parcela de atrito lateral foram realizados cálculos

utilizando um segundo método, o Método de Cabral e Antunes (2000), destacando-se

o fato de que para a sua aplicação, a investigação geotécnica deve atingir 2 a 3

diâmetros da estaca abaixo da cota estimada de assentamento e que a limpeza do

contato concreto-rocha seja garantida.


Tabela 4.12 – Resultados do Método de Cabral e Antunes (2000) (elaborado pelo autor com base

em documentos fornecidos pelo ETU).

Diâmetro da estaca Capacidade de Carga Última Carga Admissível

Ø 500 𝑄𝑈𝐿𝑇 = 4062 𝑘𝑁 𝑄𝐴𝐷𝑀 = 2031 𝑘𝑁

Ø 310 𝑄𝑈𝐿𝑇 = 1611 𝑘𝑁 𝑄𝐴𝐷𝑀 = 805,6 𝑘𝑁

Por fim, também com o intuito de contabilizar as parcelas de capacidade de carga de

ponta e resistência lateral da estaca, foram realizados os cálculos para um terceiro

método, o Método de Zhang e Einsten (1998), a fim de comparação de resultados e

obtenção de melhores estimativas.


Tabela 4.13 – Resultados do Método de Zhang e Einsten (1998) (elaborado pelo autor com base em


Diâmetro da estaca Capacidade de Carga Última Carga Admissível

Ø 500 𝑄𝑈𝐿𝑇 = 7456,0 𝑘𝑁 𝑄𝐴𝐷𝑀 = 2485,3 𝑘𝑁

Ø 310 𝑄𝑈𝐿𝑇 = 3133,0 𝑘𝑁 𝑄𝐴𝐷𝑀 = 1044,3 𝑘𝑁

73

Como visto na Tabela 4.3, as cargas estruturais admissíveis para as estacas raiz

utilizadas são de 700 kN e 2100 kN para os diâmetros Ø 500mm e Ø 310mm,

respectivamente. Procurou-se, portanto, adotar nos cálculos profundidades de

embutimento em rocha que obtivessem resultados de capacidade de carga superiores

às cargas estruturais admissíveis das estacas.

Sendo assim, os resultados obtidos para os comprimentos de embutimento em rocha

pelos métodos apresentados, assim como o resultado final utilizado estão expressos

na Tabela 4.14:

Tabela 4.14 – Comprimentos de embutimento em rocha (elaborado pelo autor com base em


Método Comprimentos de embutimento em rocha (m)

Ø 310 Ø 500

Goodman (1980) * *

Zhang e Einsten (1998) 4,0 6,0

Cabral e Antunes (2000) 5,0 8,0

Embutimento Adotado 5,0 8,0

*Consideração apenas da capacidade de carga de ponta.

Com base nas informações de projeto que foram levantadas, foi possível a elaboração

do esquema ilustrativo abaixo (Figura 4.25), no qual estão demarcadas as áreas em

que foram utilizadas as diferentes estacas (hélice contínua e raiz) com os seus

respectivos diâmetros.

74

Figura 4-25 – Planta de tipo de estacas e diâmetros correspondentes (elaborado pelo autor com

base em documentos fornecidos pelo ETU).

Figura 4-26 – Planta de comprimento de estacas e diâmetros correspondentes (elaborado pelo


75

Conforme exposto nas Figuras 4.25 e 4.26, pode-se inferir que a profundidade de

escavação das estacas hélice contínua com diâmetro igual a Ø40cm variam entre 15 e

16 metros de profundidade. Para as de diâmetro igual a Ø60cm variam entre 16 e 19,5

metros de profundidade. E para as de diâmetro igual a Ø80cm variam entre 18 e 20

metros de profundidade.

Já o comprimento total das estacas raiz com diâmetro igual a Ø31cm é de 15 metros

sendo 5 metros de penetração em rocha. As de diâmetro igual a Ø50cm possuem 17

metros de comprimento total com 8 metros de penetração em rocha.

4.4. PROVAS DE CARGA

4.4.1. Generalidades

As provas de carga constituem um instrumento bastante eficiente no que diz respeito à

verificação da condição das fundações profundas quanto à sua capacidade de

transferir cargas ao terreno.

Segundo Danziger (2015), estas, de modo geral, possuem dois grandes objetivos (i)

fornecer elementos para o projeto, geralmente realizadas em obras de grande porte; e

(ii) verificar o comportamento da fundação a posteriori (durante a fase construtiva), de

modo a verificar as premissas de projeto e adequação do processo executivo, com

alterações com mínimo prejuízo.

As provas de carga podem ser classificadas (i) Quanto ao tipo de fundação ensaiada

(estaca, tubulão, placa, etc); (ii) Quanto à direção e sentido do carregamento (verticais

à compressão, verticais à tração, etc); e (iii) Quanto ao tipo de carregamento (estáticas

ou dinâmicas).

À luz da NBR 12131:2006 (Estacas – Prova de carga estática – Métodos de ensaio), a

prova de carga estática é a técnica mais tradicional de ensaio para a determinação da

capacidade de carga, podendo ser executadas de diferentes formas: (i) carga

controlada (deslocamento registrado); (ii) deslocamento controlado (carga registrada);

e (iii) outros tipos (ex: cíclicas).

O primeiro tipo de prova de carga estática, carga controlada (deslocamento

registrado), é o mais comum e o que será aqui abordado. Seu principal objetivo é

76

observar o comportamento da fundação para níveis de carga crescente e registrar os

deslocamentos correspondentes até o limite de carga ou completa ruptura do sistema

estaca-solo. Os esforços aplicados podem ser axiais de tração, compressão ou

transversais (NBR 12131, 2006).

4.4.2. Preparação para a realização das Provas de Carga

Segundo a NBR 6122:2010 (Projeto e Execução de Fundações) é obrigatória a

execução de provas de carga estática em obras que tiverem um número de estacas

superior ao valor especificado na coluna B da Tabela 4.15, sempre no início da obra.

Quando o número total de estacas for superior ao valor da coluna B da Tabela 4.15,

deve ser executado um número de provas de carga igual a no mínimo 1% da

quantidade total de estacas, arredondando-se sempre para mais.

Ainda segundo a NBR 6122:2010, é necessária a execução de prova de carga,

qualquer que seja o número de estacas da obra, se elas forem empregadas para

tensões médias (em termos de valores admissíveis) superiores aos indicados na

coluna A da Tabela 4.15.

Tabela 4.15 – Quantidade de provas de carga (adaptado da NBR 6122:2010).

Tipo de estaca

A

Tensão (admissível) máxima abaixo da

qual não serão obrigatórias provas de

carga, desde que o número de estacas da

obra seja inferior à coluna B, em Mpa.

B

Número total de estacas

da obra a partir do qual

serão obrigatórias provas

de carga.

Pré-moldada 7,0 100

Madeira - 100

Aço 0,5fyk 100

Hélice e hélice de deslocamento

(monitoradas) 5,0 100

Estacas escavadas com ou sem

fluido Ø ≥ 70 cm 5,0 75

Raiz 15,5 75

Microestaca 15,5 75

Trado segmentado 5,0 50

Franki 7,0 100

Escavadas sem fluido Ø < 70 cm 4,0 100

Strauss 4,0 100

77

Como já visto, o projeto executivo final do complexo contempla um conjunto total de

409 elementos de fundação, sendo 95 do tipo estacas raiz e 314 do tipo hélice

contínua.

Esse fato implica, analisando a Tabela 4.15 acima, em uma necessidade de realização

de 3 provas de carga estática para hélice contínua e 1 para estaca raiz, englobando

todo o complexo.

Contudo, valendo-se do fato de que os prédios (Blocos 31 a 34 e Praça Elevada)

podem ser tratados individualmente de acordo com a análise estrutural, a empresa

Espectro Engenharia LTDA realizou uma nova avaliação da necessidade de realização

de prova de carga segundo a Tabela 4.15, acima.

Para essa avaliação, consideraram-se as características individuais de cada prédio,

expressas na Tabela 4.16.

Tabela 4.16 – Quantidade de estacas po prédio (elaborado pelo autor).

Prédio Quantidade de Estacas

Hélice Contínua Raiz Total

Bloco 31 50 0 50

Bloco 32 58 0 58

Bloco 33 119 60 179

Bloco 34 48 0 48

Praça Elevada 31 43 74

A partir da comparação entre as Tabelas 4.15 e 4.16 observa-se que apenas o Bloco

33 supera, em número de estacas hélice contínua a executar, a quantidade limite para

a obrigatoriedade na execução de provas de carga.

Assim, faz-se necessária a execução de 1 prova de carga para o Bloco 33 a ser

realizada em uma estaca hélice contínua.

A prova de carga estática à compressão, referente à obra do Centro de Convergência

CCJE-CFCH-CLA, na Ilha do Fundão/RJ, foi realizada pela empresa TGPORT

Geotecnia e Fundações Especiais LTDA, na estaca E160 do tipo hélice contínua de

diâmetro Ø800mm.

78

Figura 4-27 – Local de execução da prova de carga (elaborado pelo autor com base em documentos fornecidos pelo ETU).

O ensaio teve início às 16h42min do dia 29/01/2014 e término às 23h27min do dia

29/01/2014 e teve como base de caracterização do terreno a sondagem a percussão

SP11 e a sondagem mista SM02 que se encontram, respectivamente, nos Anexos 1 e

2 ao final do presente trabalho.

Para a aplicação da carga estática foi montado um sistema de reação constituído por

uma viga metálica principal e duas vigas metálicas secundárias (perfis metálicos

soldados, dimensionados de tal forma que suportassem a carga máxima do ensaio),

conforme esquema de montagem mostrado na Figura 4.28:

Figura 4-28 – Sistema de reação com estacas tracionada (ALONSO, 1997 apud DANZIGER, 2015).

79

A fixação do sistema de reação no terreno foi feita por meio de estruturas projetadas e

executadas em número suficiente para que o mesmo permanecesse estável sob as

cargas máximas do ensaio. Essas estruturas são estacas do tipo raiz com diâmetro de

Ø 31,0 cm e armadas com 2 barras Dywidag Ø36 mm.

Deve-se dar especial atenção ao projeto e montagem do sistema de reação para a

prova de carga estática, de modo que seus deslocamentos sejam pequenos em

relação aos deslocamentos sofridos pela estaca piloto, além de garantir que o

carregamento previsto seja alcançado e atuando na posição e direção desejada.

Com o objetivo de evitar que o sistema de aplicação de carga fosse posicionado

diretamente na estaca de ensaio, foi executado na cabeça da estaca em questão

(E160) um bloco de coroamento, coincidindo o eixo deste com o da estaca ensaiada.

Desse modo o sistema está menos suscetível a excentricidades e desnivelamentos

que poderiam influenciar a posição de aplicação do carregamento e

consequentemente nos resultados.

Após a montagem do sistema, foi posicionado um conjunto contendo dois macacos

hidráulicos, uma bomba hidráulica de acionamento elétrico e um manômetro entre a

estaca ensaiada e a viga principal de reação conforme mostrado na Figura 4.29. O

conjunto macaco hidráulico-bomba-manômetro foi aferido para carregamentos de até

6000 kN (600 tf) (cada macaco hidráulico suporta uma carga máxima de 3000 kN).

Figura 4-29 – Sistema de reação – posicionamento dos macacos hidráulicos (documentos

fornecidos pelo ETU).

80

Para controlar o recalque do topo da estaca comprimida foram instalados quatro

deflectômetros posicionados em 2 eixos ortogonais à viga de reação, permitindo

leituras diretas com sensibilidade de 0,01 mm (Figura 4.30). Os deflectômetros são

apoiados em perfis metálicos, posicionados de forma a não sofrerem influência de

deformações do sistema de reação e da estaca ensaiada, e entram em contato com o

topo do bloco de concreto armado por intermédio de pequenas lâminas de vidro,

coladas na superfície do bloco.

Figura 4-30 – Posicionamento dos deflectômetros (documentos fornecidos pelo ETU).

4.4.3. Realização das Provas de Carga

A estaca ensaiada foi executada pela empresa GEOFIX Fundações e Geotecnia

LTDA, utilizando-se de equipamento próprio. Durante a sua execução não houve

registros referentes a anomalias. As características referentes a estaca estão

expressas na Tabela 4.17.

Tabela 4.17 – Características geométricas da estaca ensaiada (elaborado pelo autor com base em


Estaca Inclinação Seção (mm) Comprimento em Solo (m)

E160 Vertical 800 19,00

Com base na NBR 12131:2006, a prova de carga estática com carga controlada

(deslocamento registrado), é carregada até a ruptura ou, ao menos, até duas vezes o

valor previsto para sua carga de trabalho.

Desse modo, para a prova de carga em questão, o carregamento foi levado até 4600

kN (460,0 tf), duas vezes o valor previsto para a carga de trabalho da estaca, igual a

2300 kN (230,0 tf).

81

Também segundo a NBR 12131:2006, a critério do projetista, o ensaio pode ser

realizado: com carregamento lento; ou com carregamento rápido; ou com

carregamento misto (lento seguido de rápido); ou ainda com carregamento cíclico

(lento ou rápido) para estacas submetidas a esforços axiais de compressão.

O ensaio realizado para a prova de carga em questão foi com carregamento misto

conforme as seguintes recomendações do item 3.5.2 da NBR 12131:2006. A seguir

estão descritos os procedimento tomados na realização da prova de carga.

O carregamento foi executado em estágios iguais e sucessivos, observando que a

carga em cada estágio não ultrapassou 20% da carga de trabalho prevista; e a carga

foi mantida até a estabilização dos deslocamentos e no mínimo por 30 minutos.

Em cada estágio os deslocamentos foram lidos imediatamente após a aplicação da

carga correspondente, seguindo-se leituras decorridas 2min, 4min, 8min, 15min até

30min, contados a partir do início do estágio, até se atingir a estabilização.

A estabilização dos deslocamentos está atendida quando a diferença entre duas

leituras consecutivas corresponder a no máximo 5% do deslocamento havido no

mesmo estágio (entre o deslocamento da estabilização do estágio anterior e ao atual).

Terminada a fase de carregamento, a carga máxima do ensaio foi mantida durante 2

horas entre a estabilização dos recalques e o início do descarregamento – (atendendo

aos requisitos da norma para ensaio com carregamento rápido).

O descarregamento foi realizado em seis estágios. Em cada estágio os deslocamentos

foram lidos imediatamente após a redução da carga correspondente, seguindo leituras

decorridas 0min e 10min, contados a partir do início do estágio, até se atingir a

estabilização.

Seguindo as recomendações da NBR 12131:2006, os estágios de carregamento e de

descarregamento para a estaca ensaiada foram determinados e inseridos na Tabela

4.18. A partir das cargas determinadas para cada estágio, foram determinadas as

pressões a serem aplicadas no conjunto macaco hidráulico-bomba-manômetro. A

determinação das pressões foi feita com base nos dados da tabela de calibração

resultante do ensaio de calibração.

82

Sendo assim, os estágios de carregamento e descarregamento relativos à estaca

ensaiados a compressão foram executados conforme a Tabela 4.18, abaixo.

Tabela 4.18 – Tabela dos estágios de carga e descarga do ensaio (elaborado pelo autor com base

em documentos fornecidos pelo ETU).

CARREGAMENTO

TIPO ESTÁGIO Nº Pressão Força

kgf/cm² tf

MISTO

1 64 46

2 130 92

3 190 138

4 260 184

5 320 230

6 390 276

7 450 322

8 516 368

9 580 414

10 640 460

DESCARREGAMENTO

TIPO ESTÁGIO Nº Pressão Força

kgf/cm² tf

MISTO

1 516 368

2 309 276

3 260 184

4 130 92

5 0 0

Após a realização da prova de carga, empregando-se os procedimentos descritos

anteriormente, as informações obtidas, bem como os resultados da prova de carga

realizada estão expressos na Tabela 4.19.

Tabela 4.19 – Tabela das leituras tempo-recalque e carga-recalque dos estágios (elaborado pelo


PROVA DE CARGA À COMPRESSÃO

ESTACA 160 – D = 80,00 cm – 460 ton.

DATAS: INÍCIO – 29/01/14; TÉRMINO – 29/01/14

LEITURA INICIAL Rel 01 Rel 02 Rel 03 Rel 04 MÉDIA

39,98 40,02 40,02 39,93 39,99

CARREGAMENTO

ESTÁGIO 01 Manômetro Carga Tempo Hora Rel 01 Rel 02 Rel 03 Rel 04 Média Recalque

CARGA kgf /cm² tf min. mm mm mm mm mm mm

64 46

00:00 16:42 39,75 39,86 39,80 39,71 39,78 0,21

00:02 16:44 39,73 39,84 39,78 39,68 39,76 0,23

00:04 16:46 39,72 39,83 39,77 39,66 39,75 0,24

00:08 16:50 39,72 39,83 39,76 39,66 39,74 0,25

00:15 16:57 39,72 39,83 39,76 39,66 39,74 0,25

00:30 17:12 39,72 39,83 39,76 39,65 39,74 0,25



130 92 00:00 17:13 39,21 39,32 39,24 39,14 39,23 0,76

83

00:02 17:15 39,30 39,30 39,21 39,11 39,20 0,79

00:04 17:17 39,28 39,28 39,20 39,10 39,19 0,80

00:08 17:21 39,27 39,27 39,18 39,09 39,17 0,82

00:15 17:28 39,26 39,26 39,17 39,08 39,17 0,82

00:30 17:43 39,26 39,26 39,17 39,07 39,316 0,83



190 138

00:00 17:44 38,40 38,51 38,43 38,36 38,43 1,56

00:02 17:46 38,37 38,50 38,41 38,34 38,41 1,58

00:04 17:48 38,35 38,48 38,38 38,32 38,38 1,61

00:08 17:52 38,34 38,47 38,37 38,31 38,37 1,62

00:15 17:59 38,34 38,46 38,36 38,31 38,37 1,62

00:30 18:14 38,34 38,46 38,36 38,31 38,37 1,62



260 184

00:00 18:15 37,23 37,35 37,24 37,20 37,26 2,73

00:02 18:17 37,21 37,32 37,21 37,18 37,23 2,76

00:04 18:19 37,20 37,31 37,20 37,17 37,22 2,77

00:08 18:23 37,19 37,30 37,19 37,16 37,21 2,78

00:15 18:30 37,19 37,30 37,18 37,16 37,21 2,78

00:30 18:45 37,19 37,30 37,18 37,16 37,21 2,78



320 230

00:00 18:46 35,81 35,90 35,79 35,75 35,81 4,18

00:02 18:48 35,78 35,87 35,77 35,73 35,79 4,20

00:04 18:50 35,76 35,85 35,75 35,71 35,77 4,22

00:08 18:54 35,75 35,84 35,75 35,70 35,76 4,23

00:15 19:01 35,75 35,84 35,75 35,70 35,76 4,23

00:30 19:16 35,75 35,84 35,75 35,70 35,76 4,23



390 276

00:00 19:17 33,88 34,02 33,94 33,91 33,94 6,05

00:02 19:19 33,86 34,00 33,91 33,88 33,91 6,08

00:04 19:21 33,84 33,98 33,89 33,85 33,89 6,10

00:08 19:25 33,83 33,96 33,87 33,84 33,88 6,11

00:15 19:32 33,82 33,96 33,86 33,83 33,87 6,12

00:30 19:47 33,82 33,96 33,85 33,82 33,86 6,13



450 322

00:00 19:48 31,80 31,92 31,81 31,79 31,83 8,16

00:10 19:58 31,78 31,91 31,80 31,77 31,82 8,17



516 368

00:00 19:59 29,46 29,60 29,49 29,44 29,50 10,49

00:10 20:09 29,45 29,59 29,48 29,43 29,49 10,50



580 414 00:00 20:10 25,86 25,00 25,88 25,82 25,64 14,35

84

00:10 20:20 25,84 24,98 25,86 25,81 25,62 14,37



640 460

00:00 20,21 20,86 19,99 20,87 20,79 20,63 19,36

00:10 20:31 20,84 19,96 20,83 20,76 20,60 19,39

ESTABILIZAÇÃO Manômetro Carga Tempo Hora Rel 01 Rel 02 Rel 03 Rel 04 Média Recalque

kgf /cm² tf min. mm mm mm mm mm mm

640 460

00:00 20:32 20,84 19,96 20,83 20,76 20,60 19,39

00:10 20:42 20,84 19,96 20,83 20,77 20,60 19,39

00:30 21:02 20,83 19,95 20,82 20,75 20,59 19,40

01:00 21:32 20,83 19,95 20,82 20,75 20,59 19,40

01:30 22:02 20,83 19,95 20,82 20,75 20,59 19,40

02:00 22:32 20,83 19,95 20,82 20,75 20,59 19,40

DESCARREGAMENTO


DESCARGA kgf /cm² tf min. mm mm mm mm mm mm

516 368

00:00 22:33 21,90 21,00 21,86 21,80 21,64 18,35

00:10 22:43 21,90 21,00 21,86 21,80 21,64 18,35



390 276

00:00 22:44 23,85 22,97 23,83 23,75 23,60 16,39

00:10 22:54 23,85 22,98 23,84 23,75 23,61 16,38



260 184

00:00 22:55 26,87 25,01 26,85 26,78 26,38 13,61

00:10 23:05 26,87 25,02 26,86 26,78 26,38 13,61



130 92

00:00 23:06 30,81 30,05 30,83 30,81 30,63 9,36

00:10 23:16 30,81 30,05 30,83 30,81 30,63 9,36



0 0

00:00 23:17 34,86 34,09 34,88 34,88 34,67 5,32

00:10 23:27 34,86 34,09 34,88 34,88 34,67 5,32

A partir dos dado reunidos na Tabela 4.18, pode-se traçar a curva carga x recalque,

apresentada na Figura 4.31.

85

Gráfico 4.1 – Curva carga x recalque (elaborado pelo autor com base em documentos fornecidos

pelo ETU).

4.4.4. Resultados e interpretação das Provas de Carga

Da interpretação da Prova de Carga anteriormente exposta, foram obtidos, em síntese,

os seguintes resultados:

- Recalque para a carga máxima de 460,00tf 19,40mm

- Recalque para a carga de trabalho de 230tf 4,23mm

- Recalque residual 5,32mm

A estaca E160 foi dimensionada para a carga de trabalho de 230 tf e o fator de

segurança igual a 2,0 foi alcançado. Observa-se ainda que a capacidade de carga na

estaca (iteração solo x estaca) retirada da Tabela 4.8 (501,95 tf) é superior a carga

máxima aplicada (460,0 tf).

Além disso, o recalque encontrado na carga de trabalho é admissível para a estrutura

em questão, atendendo, portanto, a todas as condições da NBR 12131:2006 para

considerar o desempenho satisfatório.

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

18,0

20,0

0,00 60,00 120,00 180,00 240,00 300,00 360,00 420,00 480,00

REC

(m

m)

CARGA (tf)

CARGA (tf) X REC. (mm)

86

5. ESTUDO COMPARATIVO

Neste capítulo será realizado um estudo comparativo dos quatro métodos abordados

no presente trabalho para a determinação da capacidade de carga de estacas com

ponta embutida em rocha. Três desses métodos já tiveram seus resultados

apresentados no Capítulo 4, restando apenas o método de Poulos e Davis (1980) a

ser aplicado neste capítulo.

Aplicando-se o método de Poulos e Davis (1980), descrito no Capítulo 2, para a

previsão da capacidade de carga ao caso em estudo, tem-se os seguintes

desenvolvimentos e resultados:

O cálculo da resistência de ponta 𝑞𝑝 é dado por:

𝑞𝑝 = 0,2 a 0,5 𝑞𝑢𝑐 (5.1)

𝑞𝑢𝑐 = 70 𝑀𝑃𝑎 (𝑇𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎 2.10) (5.2)

𝑞𝑝 = 0,2 ∙ 70 = 14 MPa (5.3)

Segundo Poulos e Davis (1980) apud Amelco (2015), a resistência por atrito lateral (𝑞𝑙)

pode ser determinado por:

𝑞𝑙 = 0,05 𝑞𝑢𝑐 ≤ 0,05 𝑓𝑐𝑗 (5.4)

𝑞𝑢𝑐 = 70 𝑀𝑃𝑎 (𝑇𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎 2.10) (5.5)

𝑓𝑐𝑗 = 𝑓𝑐𝑘 + 1,65 × 𝑆𝑑 (5.6)

𝑆𝑑 = 7,0 (𝑇𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎 2.13) (5.7)

𝑓𝑐𝑘 = 30 MPa (5.8)

𝑓𝑐𝑗 = 30 + 1,65 × 7,0 = 41,55 (5.9)

87

𝑞𝑙 = 0,05 ∙ 70 = 3,5 𝑀𝑃𝑎 ≥ 0,05 ∙ 41,55 = 2,08 𝑀𝑃𝑎 (5.10)

Logo, a determinação da capacidade de carga através do método de Poulos e Davis

(1980) é dada por:

𝑄𝑢𝑙𝑡 = 𝑞𝑝 × 𝐴𝑝 + 𝑞𝑙 × 𝐴𝑙 (5.11)

𝑞𝑝 = 14,0 𝑀𝑃𝑎 (5.12)

𝑞𝑙 = 2,08 𝑀𝑃𝑎 (5.13)

A área de ponta irá variar dependendo do diâmetro da estaca raiz adotado, o qual

poderá ser de Ø500mm ou Ø310mm. Assim serão calculadas as duas situações, uma

para cada diâmetro, buscando-se comprimentos de embutimento em rocha que

resultem em resultados de capacidades de carga (𝑄𝑢𝑙𝑡) superiores às cargas

estruturais admissíveis das estacas.

Para a estaca de Ø500mm:

𝐴𝑝 = 𝜋𝐷2

4=

𝜋 ∙ 0,412

4= 0,1320 𝑚² (5.14)

𝐴𝑙 = 𝜋 𝐷 𝐿𝑅 = 𝜋 ∙ 0,41 ∙ 2,0 = 2,5761 𝑚² (5.15)

𝑄𝑢𝑙𝑡 = 14,0 × 0,1320 + 2,08 × 2,5761 = 7,2067 MN = 7206,7 kN (5.16)

𝑄𝑎𝑑𝑚 = 2402,2 kN (5.17)

Para a estaca de Ø310mm:

𝐴𝑝 = 𝜋𝐷2

4=

𝜋 ∙ 0,262

4= 0,0531 𝑚² (5.18)

𝐴𝑙 = 𝜋 𝐷 𝐿𝑅 = 𝜋 ∙ 0,26 ∙ 1,0 = 0,8168 𝑚² (5.19)

𝑄𝑢𝑙𝑡 = 14,0 × 0,0531 + 2,08 × 0,8168 = 2,4423 MN = 2442,3 kN (5.20)

88

𝑄𝑎𝑑𝑚 = 814,1 kN (5.21)

Como se pode observar, para se atingir resultados de capacidade de carga superiores

aos da carga estrutural admissível para as estacas raiz utilizadas (700 kN e 2100 kN,

respectivamente para diâmetros de Ø 310 e Ø 500) foram necessárias profundidades

de penetração em rocha de valores expressos a seguir:

Tabela 5.1 – Resultados do Método de Poulos e Davis (1980) (elaborado pelo autor).

Diâmetro da estaca Capacidade de Carga

Última Carga Admissível

Comprimento das

Estacas (m)

Ø 500 𝑄𝑈𝐿𝑇 = 7206,7 𝑘𝑁 𝑄𝐴𝐷𝑀 = 2402,2 𝑘𝑁 2,0

Ø 310 𝑄𝑈𝐿𝑇 = 2442,3 𝑘𝑁 𝑄𝐴𝐷𝑀 = 814,1 𝑘𝑁 1,0

Observa-se que os comprimentos de embutimento em rocha encontrados, são bem

menores quando comparados aos métodos de Zhang e Einsten (1998) e Cabral e

Antunes (2000), e próximos ao de Goodman (1980).

De modo a facilitar a compreensão dos resultados, são expressos a seguir os

resultados obtidos para os quatro métodos estudados.

Figura 5-1 – Resistência de ponta do sistema estaca-rocha em estudo (elaborado pelo autor).

1480,0

198,0

1273,3

1848,4

604,0

79,6

519,1

743,3

0,0

200,0

400,0

600,0

800,0

1000,0

1200,0

1400,0

1600,0

1800,0

2000,0

Goodman (1980) Cabral e Antunes (2000) Zhang e Einsten (1998) Poulos e Davis (1980)

RESISTÊNCIA DE PONTA (kN)

Ø500mm

Ø310mm

89

*Consideração apenas da capacidade de carga de ponta

Figura 5-2 – Resistência por atrito lateral do sistema estaca-rocha em estudo (elaborado pelo

autor).

Figura 5-3 – Resistência total admissível do sistema estaca-rocha em estudo (elaborado pelo

autor).

0,0

3.864,2

6.182,7

5.358,3

0,0

1.531,5

2.613,8

1.699,0

0

600

1200

1800

2400

3000

3600

4200

4800

5400

6000

6600

Goodman (1980)* Cabral e Antunes (2000) Zhang e Einsten (1998) Poulos e Davis (1980)

RESISTÊNCIA POR ATRITO LATERAL (kN)

Ø500mm

Ø310mm

1480,0

2031,0

2485,3 2402,2

604,0

805,6

1044,3

814,1

0,0

500,0

1000,0

1500,0

2000,0

2500,0

3000,0

Goodman (1980) Cabral e Antunes (2000) Zhang e Einsten (1998) Poulos e Davis (1980)

RESISTÊNCIA TOTAL ADMISSÍVEL (Qadm) (kN)

Ø500mm

Ø310mm

90

*Consideração apenas da capacidade de carga de ponta

Figura 5-4 – Comprimento de embutimento necessário do sistema estaca-rocha em estudo

(elaborado pelo autor).

Observa-se da análise dos Gráficos 5.1 a 5.4 que as resistências para a estaca de

diâmetro igual a Ø500mm são maiores que as de diâmetro igual a Ø310mm. Assim

como para cada estaca, os valores das resistências por atrito lateral superam os da

resistência de ponta.

Observa-se uma aproximação dos resultados dos métodos de Cabral e Antunes

(2000) e Zhang e Einsten (1998). Entretanto, tais métodos fornecem maiores valores

que os demais, especialmente o método de Cabral e Antunes (2000), sendo portanto

mais conservativos.

Frente aos resultados obtidos, o autor do presente trabalho sugere que uma escolha

de comprimento de embutimento de estaca em rocha, a ser executado, tomada com

base em uma interpolação entre os métodos de Cabral e Antunes (2000) e Zhang e

Einsten (1998) seria suficiente para fornece resultados satisfatórios.

Sabe-se que é de responsabilidade do engenheiro projetista adotar um valor

compatível com os calculados e que atenda os critérios de desempenho, segurança e

economia do empreendimento, e que tal valor pode variar entre profissionais. Para o

caso em questão, a empresa Espectro Engenharia LTDA, adotou os resultados

obtidos pelo método de Cabral e Antunes (2000), em função da experiência da mesma

na adoção de tal metodologia e da decisão de obtenção de resultados mais

conservativos.

0

8,0

6,0

2,0

0

5,0

4,0

1,0

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

Goodman (1980)* Cabral e Antunes (2000) Zhang e Einsten (1998) Poulos e Davis (1980)

COMPRIMENTO DE EMBUTIMENTO NECESSÁRIO (m)

Ø500mm

Ø310mm

91

Cabe ainda ressaltar que, como foi visto, o Método de Cabral e Antunes (2000) é um

mátodo bastante conservativo e isso poderia levar a uma elevação de custos

desnecessária para a obra. Assim, o autor sugere que poderia ter sido feitos ensaios

de convalidação de resultados. Diante da obtenção dos valores de comprimento de

embutimento em rocha obtidos pelo método em questão, poderiam ter sido conduzidos

ensaios à tração (para a determinação do atrito lateral no trecho embutido em rocha)

antes da execução, de fato, das estacas raiz, visando avaliar o comprimento de

embutimento adotado.

92

6. CONSIDERAÇÕES FINAIS E SUGESTÕES PARA PESQUISAS

FUTURAS

6.1. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Ao findar este estudo de caso, conclui-se que os resultados encontrados atendem os

objetivos propostos no início do trabalho, obtendo-se assim uma maior disseminação

de conteúdos que os engenheiros civis faceiam no decorrer de uma obra e que muitas

vezes são pouco divulgados.

Pode-se constatar que é preciso um estudo detalhado antes da implantação da

fundação de um edifício, sobretudo de investigação do subsolo, visando diminuir os

recorrentes imprevistos na execução de uma fundação. Apesar de evolução no setor,

a indústria da construção civil ainda não aplica recursos suficientes em investigações

geotécnicas, em virtude de uma motivação de redução de custos nem sempre

verificada.

Como abordado no trabalho, há dúvidas sobre os resultados obtidos para o RQD nos

boletins de sondagens mistas apresentados, devendo ser prevista, portanto, uma

avaliação criteriosa destes em trabalhos e pesquisas futuras.

Observou-se também que os resultados obtidos da prova de carga realizada

mostraram-se satisfatórios e coerentes para a estaca ensaiada dando subsídios para

previsão de comportamento sob carregamentos verticais e realização de projetos.

Entretanto, apesar do tratamento individual dos blocos para o cálculo da quantidade

de provas de carga a ser realizada, o autor do trabalho entende que se trata de um

único empreendimento e por isso a quantidade de uma única prova de carga realizada

para toda a obra não estaria de acordo com a NRB 6122:2010. Assim, de acordo com

a NBR 6122:2010, deveriam ser executadas 3 provas de carga estática para as

estacas hélice contínua e 1 prova de carga estática para as estacas raiz.

6.2. SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS

Frente a diversas possibilidades de pesquisas não exploradas no desenvolvimento

deste trabalho, o estudo aqui presente pode servir de orientação para trabalhos

posteriores incrementando-os bibliograficamente, como ponto de partida para análises

93

mais complexas, validação de resultados, ou ainda verificação do desempenho das

fundações.

Podem ser feitas análises dos recalques associados à estrutura, englobando os

diversos métodos de previsão de recalque para fundações profundas, assim como a

influência nas construções vizinhas na interação solo-estrutura.

Uma outra sugestão é a determinação, através de ensaios de laboratório, dos valores

de resistência à compressão simples da rocha, através da análise dos testemunhos

extraídos, durante as sondagens mistas realizadas, e a sua utilização nos métodos

semi-empíricos.

A realização de novas provas de carga estáticas, uma para cada Bloco construído do

Centro de Convergência, em estacas instrumentadas ao longo da sua profundidade e

verificação da distribuição de carga, também são sugestões interessantes para a

realização de pesquisas futuras.

94

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

AMELCO, P., 2015, Avaliação de Métodos de Previsão de Carga Aplicados à Estaca

Raiz. Instituto de Pós-Graduação – IPOG, Florianópolis, SC, Brasil.

ANDRZEJEWSKI, I. A., 2015, Estudo e Dimensionamento de Fundação Profunda por

Estacas tipo Raiz. Trabalho de Conclusão de Curso, Universidade Federal de Santa

Catarina, Florianópolis, SC, Brasil.

ARRUDA, E., 2015, A Metodologia do Projeto de Pesquisa. Disponível em:

<https://eltonarruda.wordpress.com/>. Acesso em: 08 out. 2016.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – NBR 6122: Projeto e

Execução de Fundações. Rio de Janeiro, 2010.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – NBR 8036: Programação de

sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios. Rio de

Janeiro, 1983.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – NBR 12131: Estacas – Prova

de carga estática – Métodos de ensaio. Rio de Janeiro, 2006.

BASTOS, A. M. C. Q., 2014, Análise do Efeito da Deslocabilidade Lateral em Edifício

de Andares Múltiplos em Estrutura Mista de Aço e Concreto. Trabalho de Conclusão

de Curso, Escola Politécnica/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.

COMITÊ TÉCNICO DO PLANO DIRETOR, Plano Diretor UFRJ - 2020. Rio de Janeiro,

2010.

DANZIGER, F. A. B., 2015, Notas de Aula - Introdução ao Estudo das Fundações,

UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.

DANZIGER, F. A. B., 2015, Notas de Aula - Tópicos Especiais em Fundações, UFRJ,

Rio de Janeiro, RJ, Brasil.

DANZIGER, F. A. B., DANZIGER, B. R. & CAVALCANTE, E. H., 2008. Reflexões

sobre a Energia no SPT e o Significado do valor de N em Circunstâncias Particulares.

95

XIV Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica,

Cobranseg, Búzios.

ETU, 2016, O que é o ETU? Disponível em: <http://diaci.org/etu/index.php>. Acesso

em: Acesso em 15 out. 2016.

GEOSONDA, 2016, Estaca Raiz. Disponível em: <http://www.geosonda.com.br>.

Acesso em: 04 dez. 2016.

GOODMAN, R. E., 1980, Introduction to Rock Mechanics. John Wiley and Sons, New

York.

GOOGLE MAPS. [Cidade Universitária - UFRJ]. [2016]. Disponível em:

<https://www.google.com.br/maps>. Acesso em: 13 out. 2016.

JUVÊNCIO, E. de L., 2015, Avaliação do Comportamento de Estacas Parcialmente

Embutidas em Rocha Gnáissica. Tese de Doutorado, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro,

RJ, Brasil.

KFURI, J., [s.d.], Ilha de Bom Jesus e Ilha de Sapucaia, Diretoria do Patrimônio

Histórico e Documentação da Marinha. Disponível em: <

http://brasilianafotografica.bn.br/brasiliana/handle/bras/4563>. Acesso em: 05 out.

2016.

MANTUANO, R. M., 2013, Comparação entre os métodos de dimensionamento e

influência do processo executivo no comportamento de estacas hélice. Trabalho de

Conclusão de Curso, Escola Politécnica/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.

NETO, J. A. de A., 2002, Análise do desempenho de estacas hélice contínua e ômega

– aspectos executivos. Dissertação de mestrado, Escola Politécnica/USP, São Paulo,

SP, Brasil

SIACI, 2016, Sistema de Apropriação e Controle da Informação. Disponível em:

<http://www.diaci.org/>. Acesso em: 15 out. 2016.

http://diaci.org/etu/index.php

96

SOUZA, L. C. B. de, 2013, Análise dos recalques das fundações do Hospital

Universitário Clementino Fraga Filho. Trabalho de Conclusão de Curso, Escola

Politécnica/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.

VALENÇA, J. G., 2013, O plural e o Singular: As Ilhas e a Ilha do Fundão. Disponível

em: <http://www.caminhosgeologicos.rj.gov.br/>. Acesso em: 05 out. 2016.

VELLOSO, D. de A.; LOPES, F. de R., 2010, Fundações : critérios de projeto,

investigação do subsolo, fundações superficiais, fundações profundas, 1ª Ed., Oficina

de Textos, São Paulo.

97

ANEXO 1 – SONDAGENS DE SIMPLES RECONHECIMENTO

106

Figura 1.1 – Sondagens a percussão com medida do SPT (compacto elaborado pelo autor com

base em documentos fornecidos pelo ETU).

107

ANEXO 2 – SONDAGENS MISTAS – PERCUSSÃO E ROTATIVA

114

Figura 2.1 – Sondagens mistas (compacto elaborado pelo autor com base em documentos

fornecidos pelo ETU).

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