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Fundações Profundas no Estado do Paraná

Olavo, J. M. ENSOLO Engenharia de Solos e Fundações Ltda, Pinhais, Paraná, Brasil, jmolavo@ensolo.com.br

Gazda, R. J. ENSOLO Engenharia de Solos e Fundações Ltda, Pinhais, Paraná, Brasil,

robertogazda@ensolo.com.br

Gazda, M.

ENSOLO Engenharia de Solos e Fundações Ltda, Pinhais, Paraná, Brasil, mauricio@ensolo.com.br Resumo: O presente artigo tem como objetivo mostrar o atual estado da prática das fundações profundas no Estado do Paraná. São mostrados os resultados de alguns ensaios, que têm servido para verificar as limitações dos métodos de cálculo adotados e das próprias soluções. Abstract: The present work has the objective of showing the present achievements in the practice of deep foundations in Paraná State. Some test results are presented. These results are compared to the predicted values in order to verify the limits of the current design methods and the limits of the adopted solutions.

1 INTRODUÇÃO As soluções de fundação adotadas no estado do Paraná foram introduzidas há algum tempo e, inicialmente foram testadas para verificação da sua aplicabilidade. Por outro lado, com a evolução nos equipamentos e buscando-se uma solução mais econômica, tais soluções passaram a ser utilizadas em condições além das originalmente adotadas e, portanto, fora da situação para a qual já haviam sido verificadas.

Ao longo dos anos, sempre que apareciam dúvidas quanto ao desempenho de uma solução de fundação, eram programadas provas de carga ou controle de recalques, as quais por terem sido executadas em situações de dúvida, pouco contribuíram para o estabelecimento de um padrão normal de desempenho para as fundações. Com o advento da nova norma de fundações (ABNT, 2010), porém, passou-se a se executar provas de carga e ensaios dinâmicos em situações onde as dúvidas eram inexistentes e, inclusive, em alguns casos, foram verificados desempenhos insatisfatórios. Tais ensaios têm contribuído para que as limitações das soluções sejam descobertas e os métodos de cálculo sejam aprimorados.

Apresentam-se alguns dos ensaios executados a partir da publicação da nova norma de fundações. Mostra-se a importância da execução das provas de

carga para controle de qualidade das obras de fundações. Os ensaios estão divididos por solução e por unidade geotécnica, de modo a facilitar o agrupamento dos mesmos em situações comparáveis entre si.

2 ESTACAS ESCAVADAS NA FORMAÇÃO GUABIROTUBA

2.1 Conceituação Geral A formação Guabirotuba é a unidade geotécnica que cobre a maior parte da bacia sedimentar de Curitiba (Kormann, 2002, E. Salamuni e R. Salamuni, 1999). Esta unidade geotécnica possui a característica de ser constituída por solos sedimentares de granulometria silto-argilosa com um grau de sobre-adensamento muito elevado. Isto faz com que possuam uma permeabilidade muito baixa (Felipe, 1999) e o caracteriza como sendo um aquitardo (Fiori e E. Salamuni, 2012).

As características acima favorecem o uso de estacas escavadas a céu aberto (L. H. F. Olavo et al., 2012). Segundo Kormann a mesma é a solução mais adotada na região de Curitiba. Esta solução foi introduzida na cidade no final da década de 1970, incluindo a realização de algumas provas de carga. Atualmente, porém são utilizados equipamentos de maior porte e as estacas estão sendo executadas em

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solos de maior competência. São mostrados alguns ensaios executados nesta situação. 2.1.1 Obra de um Condomínio Residencial no

bairro Hugo Lange Trata-se de uma obra de dois edifícios residenciais, com 6 pavimentos mais um subsolo, localizada na esquina da Rua Presidente Rodrigo Otávio com a Rua Deputado Carneiro de Campos, no bairro Hugo Lange, em Curitiba, Paraná.

Observou-se nas sondagens que o solo era pertencente à formação Guabirotuba e caracterizado por argila siltosa cinza e marrom. Observou-se também que o nível d’água era bastante elevado, pouco acima da cota de escavação. Concluiu-se que se tratava de um lençol flutuante, existente apenas sobre o Guabirotuba, fato este que foi confirmado após a escavação da obra. Como as edificações vizinhas possuíam seus terrenos em níveis próximos ao da cota de escavação, não foi prevista a execução de uma cortina de contenção a priori. Apenas nos dois alinhamentos prediais foram previstos taludes provisórios e cortinas moldadas in loco. Durante a escavação foi observada a presença de um solo úmido superficialmente e, na cota de escavação, um solo argilo-siltoso com uma umidade natural baixa, pertencente à formação Guabirotuba. Próximo à superfície do terreno o solo possuía algum sinal de laterização, incluindo a coloração marrom, porém poucos metros abaixo estas características desapareciam, inclusive com a mudança da cor do solo para cinza.

Com base nestas informações foi feito o projeto de fundação em estacas escavadas a céu aberto, sem o uso de revestimento ou de fluido estabilizante. As estacas haviam sido dimensionadas com base no método de Decourt-Quaresma (Decourt e Quaresma, 1978), sem o uso dos coeficientes de correção para atrito lateral e ponta, conforme era a prática local. Isto era feito desta forma uma vez que as provas de carga executadas no início do uso das estacas escavadas mostraram bons resultados para estacas dimensionadas desta forma (L. H. F. Olavo et. al., 2012).

Como a obra possuía 107 estacas, foi especificada ainda na fase de projeto que fosse feita uma prova de carga estática em uma estaca escolhida ao acaso, conforme a norma de fundações NBR 6122/2010. A obra contava com estacas com diâmetro entre 25 e 60 cm e comprimentos entre oito e doze metros e possuíam uma tensão máxima atuante no fuste das estacas sob carga de trabalho de 5,0 MPa. As sondagens da obra estão indicadas na Figura 1.

A prova de carga estática foi executada em uma estaca de 30 cm de diâmetro e comprimento útil de 8,0 metros. A carga foi aplicada com um cilindro hidráulico com capacidade de 1000 kN e foi lida através de uma célula de carga com capacidade de

Figura 1: Valores de NSPT para obra do Hugo Lange. 2000 kN. A prova de carga foi executada com carregamento lento, conforme a NBR 12131 (ABNT, 2007). Uma foto da prova de carga pode ser vista na figura 2.

Figura 2: Execução da prova de carga na obra do bairro Hugo Lange (ENSOLO, 2011a).

A carga de ensaio prevista, igual ao dobro da carga de trabalho, foi de 480 kN. Porém, quando foi aplicada uma carga de 260 kN, observou-se que uma das estacas de reação havia rompido, apresentando deformações excessivas. O recalque da estaca ensaiada era ainda de 5,6mm, equivalente ao diâmetro da estaca dividido por 53, ou seja, ainda não havia sido atingido o limite para ruptura convencional determinado pela norma de fundações. A figura 3 mostra a curva carga-recalque obtida.

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Figura 3: Curva carga-recalque da prova de carga executada na estaca da obra do Condomínio Residencial localizado no bairro Hugo Lange.

Desta forma, partiu-se para a análise da prova de carga através do método da rigidez, proposto por Decourt (1996). A escolha de tal método deveu-se ao fato de tratar-se de uma estaca escavada em primeiro carregamento, portanto sem tensões residuais, indicando ser este um método válido para análise, conforme avaliação de Massad (2008). Lançando-se a rigidez no gráfico, observa-se um comportamento linear, indicando pouca influência da ponta da estaca. A reta ajustada às rigidezes obtidas no ensaio foi prolongada até o eixo das abcissas, resultando numa estimativa do valor do atrito lateral da estaca, conforme proposição de Decourt. O gráfico de rigidez desta estaca pode ser visto na figura 4.

Figura 4: Gráfico de rigidez para a prova de carga executada na obra do bairro Hugo Lange

Foi obtido para o atrito lateral desta estaca o valor de 307 kN. Este valor era inferior ao previsto inicialmente para esta estaca, o que levou à reavaliação de todo o estaqueamento da obra. Observou-se que nenhuma das estacas da obra tinha carga chegando à sua ponta na situação de trabalho nesta nova situação, atendendo à exigência da norma de fundações de que ao menos 80% da carga de trabalho seja suportada pelo atrito lateral. Desta forma o estaqueamento foi considerado suficiente.

Quando foi feita uma comparação do resultado do ensaio com as previsões, observou-se que a previsão inicial para o atrito lateral desta estaca era

de 431 kN, o que indica que o resultado medido foi de aproximadamente 71% do previsto.

Mais grave que este fato foi que a estaca de reação não suportou a carga aplicada. A estaca de reação possuía o mesmo diâmetro da estaca ensaiada, porém um comprimento de sete metros. Fazendo-se uma análise comparativa com o resultado do ensaio, esperava-se uma carga de ruptura à compressão de cerca de 260 kN para o atrito lateral de uma estaca com o comprimento de sete metros. Como ela rompeu quando a carga aplicada era de 260 kN e a reação era feita com duas estacas, a estaca rompeu à tração com uma carga igual à esperada para a compressão dividida por dois e não 1,40 como consta na NBR 6122. Mesmo atendendo-se a este item da norma, pode-se ir contra a segurança quando se dimensionam estacas à tração. 2.1.2 Obra de um Edifício Residencial no bairro

Vila Isabel

Esta obra consiste em um edifício residencial, dotado de seis pavimentos sobre o térreo e mais um subsolo. A obra localiza-se na Rua Irati, número 440, fazendo frente também para a Rua Joaquim Caetano da Silva, paralela à Rua Irati, no bairro Vila Isabel, em Curitiba, Paraná. Uma foto da obra sendo executada encontra-se na figura 5.

Figura 5: Execução das estacas de fundação da obra da Rua Irati (ENSOLO 2011b)

A obra possui 144 estacas escavadas a céu aberto, com diâmetros entre 25 cm e 50 cm e comprimentos entre três e treze metros, além de cortinas de contenção nas duas divisas laterais. Por este motivo foi especificada a execução de duas provas de carga estáticas, em cumprimento às exigências da norma de fundações.

As sondagens executadas indicaram a presença de solo da formação Guabirotuba e indicaram o nível d’água a cerca de 6 metros de profundidade. Antes do início dos serviços foram executadas perfurações de viabilidade para confirmar a existência deste lençol freático e o mesmo não foi

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encontrado. Acredita-se que a água indicada seja decorrente do próprio processo de perfuração da sondagem. As sondagens da obra estão indicadas na figura 6.

Como a obra teria provas de carga, optou-se, como critério de projeto, por adotar como máxima uma tensão média sob carga de trabalho de 5,0 MPa.

A primeira prova de carga estática foi executada em uma estaca com diâmetro de 40 cm e comprimento útil de dez metros. A reação foi feita com duas estacas de 40 cm de diâmetro e comprimento de 10 metros, armadas com barras de tirantes marca Incotep de 36 mm. Esta prova de carga foi do tipo lento e foi levada até uma carga de ensaio de 894 kN, equivalente ao dobro da carga de trabalho da estaca.

A segunda prova de carga estática foi executada em uma estaca com diâmetro de 50 cm e comprimento de doze metros. A reação foi feita com quatro estacas de 40 cm de diâmetro e oito metros de comprimento, armadas com barras de tirantes marca Resinex, de 32 mm. Esta prova de carga também foi do tipo lento e foi levada até uma carga de ensaio de 1230 kN, equivalente ao dobro da carga de trabalho da estaca.

Figura 6: Valores de NSPT para obra na Vila Isabel.

Para ambas as provas de carga, as cargas foram medidas com o uso de célula de carga e os deslocamentos foram medidos com o uso de quatro relógios comparadores com precisão de centésimo de milímetro, dispostos diametralmente opostos dois

a dois. Os gráficos carga-deslocamento estão representados nas figuras 7 e 8.

Figura 7: Curva carga-recalque da prova de carga executada na estaca de 40 cm de diâmetro e comprimento de dez metros.

Figura 8: Curva carga-recalque da prova de carga executada na estaca de 50 cm de diâmetro e comprimento de doze metros.

Observam-se os pequenos deslocamentos

atingidos por ambas as estacas durante os ensaios. A primeira estaca ficou com um recalque sob a carga de ensaio de apenas 0,70mm e a segunda ficou com um recalque sob carga de ensaio de 2,62mm. Ambas as estacas tiveram deslocamentos permanentes baixos, de 0,02mm para a primeira e de 0,11mm para a segunda, medidos após a estabilização dos deslocamentos após a descarga completa das estacas. O fato de ambas as estacas terem deslocamentos pequenos torna pouco precisa a previsão da capacidade de carga através de métodos de extrapolação da curva carga-recalque. Mesmo assim, foi aplicado o método da Rigidez, de modo a se obter um valor para a resistência por atrito lateral para comparação com os métodos de cálculo. Os gráficos mostrando a carga versus rigidez para as duas estacas encontram-se nas figuras 9 e 10. Para o primeiro gráfico foram excluídos da análise o primeiro e o último estágio de carga por apresentarem-se discordantes dos demais pontos.

Apesar da imprecisão, foi feita a extrapolação da resistência por atrito lateral para as duas estacas. A estaca de 40 cm de diâmetro e dez metros de comprimento tem uma resistência por atrito lateral prevista de 1532kN e a estaca de 50cm de diâmetro

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Figura 9: Gráfico carga-rigidez para a primeira prova de carga (estaca de 40 cm de diâmetro e dez metros de comprimento).

Figura 10: Gráfico carga-rigidez para a prova de carga executada na estaca de 50 cm de diâmetro e comprimento de doze metros.

e doze metros de comprimento tem uma resistência por atrito lateral prevista de 1406 kN.

Comparando-se com o método de Decourt-Quaresma, aplicado sem coeficientes de correção para atrito lateral, aplicado ao furo de sondagem mais próximo à estaca ensaiada, obtemos uma resistência calculada de 801 kN para a estaca de 40cm diâmetro e 1093 kN para a estaca de 50 cm.

Com isto, conclui-se que para ambas as estacas, o método de cálculo de Decourt-Quaresma sem coeficientes de correção para o atrito lateral ficou a favor da segurança. Para a primeira estaca, o atrito lateral extrapolado foi 91% superior ao previsto, enquanto para a segunda estaca o atrito extrapolado foi 29% superior ao previsto. Ressalta-se que devido ao fato de as deformações medidas terem sido pequenas, os valores de rigidez possuem pouca precisão, explicando em parte o motivo da estaca de 40cm ter ficado com uma resistência superior à estaca de 50cm.

2.1.3 Conjunto Habitacional no Município de

Colombo

Trata-se de uma obra de um condomínio residencial, padrão Minha Casa, Minha Vida. A obra possui dois blocos situados próximos a um talude de cerca de dez metros de altura. Os edifícios são relativamente baixos, com três pavimentos, sem subsolos, feitos com alvenaria estrutural de blocos cerâmicos, portanto sensíveis a recalques. A obra foi executada com um volume mínimo de terraplenagem, de modo a evitar a retirada ou importação de solo, possuindo desta forma pequenas quantidades de aterro e pequenas quantidades de corte. As sondagens são apresentadas na figura 11 e indicaram a presença de solo da formação Guabirotuba, consistindo em argila siltosa cinza clara. Superficialmente foram encontradas algumas camadas de solo amarelado, o qual indica algum processo de laterização. Um dos furos de sondagem encontrou uma concreção carbonática aos 11 metros.

Figura 11: Sondagens da obra de Colombo.

Inicialmente, na etapa de projeto, foi realizada uma análise do talude adjacente à obra. Conclui-se que o talude possui um coeficiente de segurança adequado e baixa probabilidade de ruptura. Entretanto, devido às características da obra em si, previu-se a provável superfície crítica para ruína do mesmo e as estacas de fundação dos blocos foram dimensionadas considerando-se os esforços decorrentes de alguma deformação eventual deste talude. Como a estaca mais próxima ao mesmo distava cerca de 7 metros do talude, concluiu-se que esta superfície passa a cerca de 5 metros de

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profundidade. As estacas de fundação dos blocos foram dimensionadas com diâmetro de 40 cm e armadas com 8 barras de 10mm com comprimento de seis metros e os primeiros seis metros da estaca foram desprezados para a resistência por atrito lateral. Apesar do edifício também ter estacas mais distantes do talude, todas as estacas do mesmo foram dimensionadas conforme o mesmo critério, para que fossem evitados recalques diferenciais.

Devido à quantidade de estacas para os dois blocos (260 no total), foram programadas três provas de carga estáticas. Em virtude do baixo nível de carregamento das cargas, chegou-se a custos baixos para a execução das provas de carga, incluindo as suas reações. Por conta da quantidade, optou-se por executar duas provas de carga rápidas e uma lenta e comparar os resultados. Devido aos critérios de projeto adotados e, como foi constatado nas provas de carga, existe uma folga acima do normal e ainda se está longe da ruptura. Por este motivo, não foram feitas comparações com os métodos de previsão de resistência.

As provas de carga foram levadas até o dobro da carga de trabalho das estacas. A primeira foi executada em uma estaca de 12 metros e foi levada até uma carga de 400 kN e foi do tipo rápido. A curva carga-recalque encontra-se na figura 12. A segunda foi executada em uma estaca de onze metros e foi levada até uma carga de 246 kN e também foi do tipo rápido. Este ensaio está representado na figura 13. A terceira foi executada em uma estaca de 12 metros e foi levada até uma carga de 216 kN. Este ensaio foi do tipo lento e encontra-se representado na figura 14.

Observando-se o gráfico carga-recalque da prova de carga lenta (figura 14), observa-se uma deformação significativa no último estágio de carga, quando a carga é mantida por um período mínimo de doze horas. Este é um bom indício de que a velocidade de carregamento da estaca e, por consequência, a parcela dependente do tempo dos recalques tem importância. Observa-se, porém que os deslocamentos estão baixos, o que faz com que se perca precisão nas leituras.

Figura 12: Prova de carga rápida sobre estaca de 40 cm de diâmetro e 12 metros de comprimento.

Figura 13: Prova de carga rápida sobre estaca de 40 cm de diâmetro e 11 metros de comprimento.

Figura 14: Prova de carga lenta sobre estaca de 40 cm de diâmetro e 12 metros de comprimento.

Comparando-se a prova de carga lenta com as

rápidas, é nítido que a prova de carga lenta ficou mais rígida que a segunda prova de carga rápida, que foi levada a uma carga de ensaio semelhante, pois enquanto a prova de carga lenta, para uma carga de 216 kN ficou com um recalque de 0,64 mm, a prova rápida, no estágio de 221 kN ficou com um recalque de 0,80 mm. Deve-se lembrar, porém, que a prova de carga rápida, neste caso, foi feita em uma estaca mais curta que a lenta. Caso sejam comparados os resultados das duas provas de carga para as estacas de mesmo comprimento, observa-se que a prova de carga rápida, no estágio de carregamento de 200 kN ficou com um recalque de 0,46 mm e no estágio de 220 kN ficou com um recalque de 0,68 mm, portanto não distando em muito do ensaio lento (cerca de 70%). Como as comparações foram feitas com um ensaio apenas, deve-se considerar tal parâmetro apenas como orientativo e procurar realizar mais ensaios para comparações mais conclusivas.

2.1.4 Comparação dos ensaios

Observa-se grande dispersão entre os resultados dos ensaios no tocante aos valores medidos de atrito lateral e previstos pelos métodos de cálculo. Isto faz com que seja preciso estudar mais detalhadamente os métodos de cálculo e os seus parâmetros a serem calibrados. Como a obra que apresentou o pior

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resultado localiza-se onde a sondagem indicou o solo mais resistente, acredita-se que o problema pode estar associado à tensão de aderência máxima entre a estaca e o solo. Um valor que parece razoável é o valor citado por Alonso (2000) para as estacas de hélice contínua na formação Guabirotuba, de 80 kPa.

Devido a esta mesma variabilidade, sugere-se que a calibração de um método de cálculo para as estacas escavadas na formação Guabirotuba seja feita com base em conceitos estatísticos, buscando-se a menor dispersão entre os valores previstos e medidos.

A comparação das provas de carga rápidas com a prova lenta não pode ser feita em termos de resistências últimas, uma vez que nenhum dos ensaios foi levado até cargas próximas da ruptura, porém a comparação entre os valores de deformação indicou que as medições são próximas, pelo menos para deformações pequenas, porém, conforme esperado, a prova rápida conduziu a um ensaio mais rígido.

3 ESTACAS PRÉ-MOLDADAS EM SOLOS MOLES

3.1 Conceituação Geral As estacas pré-moldadas têm sido bastante utilizadas nas regiões de solos moles. Estes solos têm origem no período Quaternário e são solos bastante recentes do ponto de vista geológico. Possuem origem aluvionar e estão presentes ou em áreas de inundação dos rios locais ou em áreas que eram inundáveis (Fiori e Salamuni, 2012).

M. Gazda et. al. (2012) mostraram dois casos de obras onde os resultados de ensaios de carregamento dinâmico efetuados conduziram a resultados abaixo do previsto pelos métodos de cálculo nestes solos. Em ambas as obras o que foi observado foi que as estacas pré-moldadas ficaram com negas altas e apresentaram baixa recuperação, ficando com negas altas mesmo após a ocorrência do set-up. Em ambas as obras, observou-se a camada de solo mole envolvendo a maior parte do fuste das estacas.

Se por um lado obras de maior porte costumam prescindir de estacas de maior capacidade que raramente dependem bastante do solo mole, obras de menor porte podem ter suas fundações dimensionadas totalmente dentro da camada de solo mole, situação em que os métodos de cálculo conduzem a valores contra a segurança, criando um risco à sociedade e aos seus ocupantes. Recomenda-se que, nestas situações, sejam feitos ensaios dinâmicos mesmo que a quantidade de estacas da obra seja inferior ao limite indicado na norma de fundações, para possibilitar a aferição dos métodos de cálculo adotados e a minimização dos riscos. Faz-se importante também a definição de um critério de nega a ser perseguido. Tal critério deve

ser tão rígido quanto necessário e pode ser calibrado com base nos parâmetros obtidos nos ensaios dinâmicos.

4 ESTACAS PRÉ-MOLDADAS EM SOLOS RESIDUAIS

4.1 Conceituação Geral A obra apresentada localiza-se em Curitiba, Paraná, na esquina da pista lateral da Avenida Comendador Franco com a pista sul da Linha Verde. O edifício em questão tem oito pavimentos e sua fundação contemplava 394 estacas pré-moldadas com seções de 18x18 cm a 35x35 cm para cargas que chegavam a 1220 kN. Uma foto da obra pode ser vista na figura 15.

Figura 15: Foto da obra localizada na Av. Comendador Franco (ENSOLO, 2011c)

Foram realizadas sondagens a percussão que acusaram a presença de solos da Formação Guabirotuba, com espessura média de 10,0 metros, para adentrar em uma camada de solo residual do migmatito até o limite das sondagens, impenetrável à percussão, com uma espessura média de 5,5 m. As sondagens são apresentadas na figura 16.

Figura 16: Sondagens da obra da Av. Com. Franco.

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4.2 Campanha de ensaios Devido ao número de estacas da obra e para atender à norma de fundações, foram ensaiadas na obra 17 estacas, sendo 16 com ensaios carregamento dinâmicos e uma com prova de carga estática.

A prova de estática foi realizada em uma estaca de seção quadrada de 20x20 cm, com comprimento de 12,00 metros e para uma carga de trabalho de 320 kN e levada até uma carga de ensaio de 640 kN. Como reações da prova de carga, foram executados dois tirantes verticais com um embutimento de 1,5 metro em rocha e armados com barra Resinex de 38 mm. A carga foi aplicada com um cilindro hidráulico com capacidade de 1000 kN e lida através de uma célula de carga com capacidade de 2000 kN, sendo ela executada com carregamento lento, conforme a NBR 12131 (ABNT, 2007).

Devido a uma queda de energia durante a execução da prova de carga estática, o ensaio teve que ser interrompido com 512 kN (antepenúltimo estágio de carga) para descarregar, estabilizar os deslocamentos e retomar deste mesmo estágio a prova de carga. No último estágio de carga, a 640 kN, a estaca rompeu o atrito e entrou em cravação estática.

Figura 17: Prova de carga lenta sobre estaca de seção 20x20 cm e 12 metros de comprimento.

Um dos ensaios de carregamento dinâmico foi

realizado em estaca próxima à da prova de carga estática, com mesma seção transversal e comprimento cravado similar (11,70 metros) e seus resultados são apresentados nas tabelas 1 e 2.

Tabela 1 – Valores de resistência obtidos para a estaca ensaiada próximo à prova de carga estática. Estaca Seção Atrito Ponta Total (cm) (kN) (kN) (kN) E22 20x20 545 337 882 Tabela 2 – Valores de Quake para este ensaio Estaca Quake lateral Quake ponta (mm) (mm) E22 1,048 4,480

Esta estaca foi a última ensaiada na obra, sendo que duas estacas testes foram cravadas antes do início dos serviços de fundação e os demais ensaios foram realizados no decorrer da obra. Na tabela 3 são apresentados os resultados de todos os ensaios realizados, e na tabela 4 são apresentados os valores de quake para as estacas ensaiadas. Em ambas as tabelas, o número do golpe analisado precedido da letra “R” representa o número de golpe para ensaio de recravação da estaca, enquanto que as demais estacas sem prefixo algum no número de golpe indica que o ensaio foi realizado durante a cravação.

Tabela 3 – Valores de resistência obtidos para as estacas ensaiadas na obra.

Estaca Seção

(cm)

Golpe Atrito

(kN)

Ponta

(kN)

Total

(kN)

E22 20x20 R9 545 337 882

P10B 30x30 270 1223 210 1433

P12CB 22x22 R20 515 396 911

P12CB 22x22 R27 717 66 783

P13A 30x30 540 1118 114 1229

P21I 25x25 444 1056 618 1673

P21I 25x25 R29 1808 349 2156

P25A 25x25 949 1137 680 1817

P25A 25x25 R27 2104 152 2256

P37C 22x22 R16 1160 98 1.258

P40A 25x25 906 1285 148 1433

P40A 25x25 R30 1939 327 2266

P42A 25x25 1019 831 500 1331

P42A 25x25 R18 1512 379 1891

P55B 25x25 R23 1339 174 1.513

P68E 25x25 R18 1340 225 1565

P69G 25x25 2151 1016 374 1390

P70I 25x25 R22 1720 161 1.881

P75B 25x25 1705 891 449 1340

P75B 25x25 R41 1649 95 2044

Teste1 25x25 1062 633 914 1547

Teste1 25x25 R4 1555 718 2273

Teste2 22x22 958 574 297 8701

Teste2 22x22 R11 1192 191 1383

Tabela 4 – Valores de Quake para estacas ensaiadas.

Estaca Seção

(cm)

Golpe Q. lateral

(mm)

Q. Ponta

(mm)

E22 20x20 R9 4,480 1,048

P10B 30x30 270 7,500 1,041

P12CB 22x22 R20 1,180 1,067

P12CB 22x22 R27 6,038 1,834

P13A 30x30 540 2,540 2,540

P21I 25x25 444 6,950 1,004

P21I 25x25 R29 3,792 2,370

P25A 25x25 949 0,772 0,230

P25A 25x25 R27 1,641 0,317

P37C 22x22 R16 2,145 0,282

P40A 25x25 906 5,843 5,897

P40A 25x25 R30 1,601 0,685

P42A 25x25 1019 0,587 0,698

0,0

1,5

3,0

4,5

6,0

7,5

9,0

10,5

12,0

13,5

15,0

16,5

0 64 128 192 256 320 384 448 512 576 640

Carga (kN)

Rec

alqu

e (m

m)

9

P42A 25x25 R18 2,384 2,059

P55B 25x25 R23 1,779 0,379

P68E 25x25 R18 1,839 0,604

P69G 25x25 2151 5,653 4,235

P70I 25x25 R22 2,367 0,313

P75B 25x25 1705 0,762 1,063

P75B 25x25 R41 6,696 1,004

Teste1 25x25 1062 7,500 6,708

Teste1 25x25 R4 5,453 2,604

Teste2 22x22 958 6,151 1,097

Teste2 22x22 R11 7,430 1,165

4.3 Comparação dos Resultados Estacas ensaiadas na cravação e na recravação apresentaram um ganho incremental de resistência, representando bem o set-up no período decorrido entre fim de cravação e recravação, sendo que a resistência por atrito lateral sofreu um acréscimo que variou de 51% a 146% entre as estacas ensaiadas, sendo que os maiores ganhos se deram nas estacas de teste, que tiveram maior tempo de set-up.

Observa-se, também, que as estacas ensaiadas na cravação e na recravação obtiveram resistências de ponta menores no último ensaio executado, levando a crer que não foi mobilizada a resistência última das estacas.

Ainda, em alguns casos que foram analisados golpes diferentes, observou-se o desenvolvimento da resistência de ponta em golpes aplicados posteriormente e a conseqüente redução da resistência por atrito lateral, bem como a respectiva redução do quake lateral o aumento do quake de ponta, indicando que a estaca rompeu o atrito e entrou em regime de cravação e, ainda, que a resistência última poderia ser dada pela soma das resistências lateral e de ponta de golpes diferentes.

Por fim, a comparação de uma prova de carga estática com um ensaio de carregamento dinâmico apresentou um valor de resistência 38% superior deste em relação ao ensaio estático, considerando como carga última da prova de carga o valor de 640 kN, que conduziu a deslocamentos exagerados. Ressalta-se que ambas as estacas têm o mesmo tempo de set-up e o mesmo critério de cravação.

5 ESTACAS METÁLICAS EM SOLOS RESIDUAIS

5.1 Conceituação Geral Apresentam-se neste item quatro casos de obras em Curitiba, Paraná, em solos residuais de gnaisse e migmatito. As quatro obras foram previstas em estacas metálicas devido à possibilidade de empregar cargas elevadas por estaca, ou devido à pequena espessura de solo, que faz com que se opte por uma solução capaz de transmitir cargas elevadas

pela sua ponta, o que acaba na maioria das vezes conduzindo a uma solução com estacas cravadas, sendo que por vezes o solo é de elevada resistência, o que impossibilita o uso de estacas pré-moldadas de concreto ou ainda por se tratar de obras com restrição de acesso a equipamentos, exigindo muitas emendas nas estacas. 5.2 Edifício Comercial no bairro Batel Trata-se de uma obra de um edifício comercial alto, com uma grande escavação, localizado na Rua Dom Pedro II, 183, no bairro do Batel, em Curitiba, Paraná, onde foram especificadas estacas metálicas constituídas por perfis laminados da série HP, todos com 310 mm de altura e massa por metro variando entre 79 kg e 125 kg. Uma foto desta obra pode ser vista na figura 18.

Figura 18: Foto da obra localizada no bairro Batel (ENSOLO 2011d).

Foram executados na obra furos de sondagem SPT e com o era prevista uma escavação grande e as cargas do edifício eram elevadas, a campanha de sondagem foi complementada com sondagens rotativas. Nota-se que o impenetrável das sondagens SPT estava a uma profundidade de aproximadamente onze metros a partir da cota de escavação. As sondagens rotativas indicaram a presença de gnaisse fraturado, com as fraturas na maior parte diagonais, com recuperação entre 6% e 80%. A sondagem SPT inicial indicou a provável presença de matacões, o que foi confirmado pelas sondagens rotativas complementares. Os valores de SPT para esta obra são indicados na figura 19.

Especificou-se, inicialmente, um critério de nega que foi adotado para a cravação das primeiras estacas. A obra contemplava 95 estacas, mas como eram estacas para grande capacidade de carga, cinco ensaios de carregamento dinâmico incorporaram a solução de fundação a fim de confirmar o desempenho das estacas, sendo o primeiro deles executado tão breve o possível.

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Figura 19: Valores de SPT para a obra localizada no bairro Batel, em Curitiba, Paraná.

Contudo, como as estacas atingiam as negas especificadas e ainda estavam cravando cerca de 4 metros além do impenetrável das sondagens à percussão, a construtora concretou dez blocos de coroamento antes da execução deste ensaio.

Durante o ensaio dinâmico, a estaca ensaiada voltou ao regime de cravação com uma carga ainda inferior à sua carga de trabalho. A análise do ensaio indicou que a estaca precisava de um deslocamento grande da sua ponta para desenvolver toda a sua resistência (quake de ponta), o que dissipou a energia do martelo e fez com que as negas se fechassem mesmo antes de se chegar à resistência necessária. Este fato mostra a importância de se realizar os ensaios previstos na norma de fundações, mesmo quando não houver dúvidas quanto ao desempenho das estacas. Os resultados deste ensaio encontram-se nas tabelas 5 e 6. Tabela 5 – Valores de resistência obtidos para a primeira estaca ensaiada na obra do Batel. Estaca Bitola Perfil Atrito Ponta Total (kN) (kN) (kN) P18B HP 310x125 1068 440 1508 Nota: Carga de trabalho desta estaca de 1900 kN Tabela 6 – Valores de Quake para este ensaio Estaca Quake lateral Quake ponta (mm) (mm) P18B 7,472 13,386

Após este primeiro ensaio, as negas foram revistas e foram recalculadas usando os valores medidos neste primeiro para os parâmetros de resistência, de deformação limite (quake) e de amortecimento, usando-se para isto um software baseado na equação da onda (GRLWEAP).

Os dez blocos que já haviam sido concretados foram demolidos e as estacas já cravadas foram emendadas e recravadas, tendo sido cravadas além da cota onde inicialmente tinham sido paralisadas mais cerca de três metros. Adicionalmente, o cliente passou a exigir que fosse feito um ensaio de carregamento dinâmico em cada bloco para liberação para arrasamento das estacas e execução do bloco. Tal medida mostra a importância de se realizarem os ensaios de carregamento logo no início da obra.

Após a alteração do critério de negas, todas as estacas atingiram a resistência necessária. A título de informação, cita-se que a nega especificada inicialmente para os perfis HP 310x125, com um martelo de 2500 kg de massa, era de 1mm por golpe com o martelo a 2 metros de altura e após os ensaios a nega para este perfil passou a ser de 0,3mm por golpe com o martelo a 3,50 metros de altura. Adicionalmente passou-se a trabalhar com um martelo de 4000 kg de massa na obra. Este martelo possui massa 80% superior à massa da estaca mais pesada da obra (HP 310x125 com 18 metros de comprimento), indicando que o critério apresentado na norma de fundações para dimensionamento do martelo de cravação pode não ser o mais adequado.

Neste caso, parece ser mais indicado o critério adotado para realização de ensaios dinâmicos, que determina que o martelo a ser utilizado deva ter peso entre 1 e 2% da carga a ser mobilizada, para o caso destas estacas, de 3800 kN.

Assim que começaram os ensaios posteriores, pôde-se observar que as estacas nem sempre atingiam a maior carga por atrito lateral no mesmo golpe que a maior resistência de ponta. Uma possível explicação para isto são as altas deformações necessárias para a completa mobilização da resistência de ponta. Em um golpe de menor energia, esgota-se o atrito lateral e rompe-se o set-up, porém o nível de deformação necessário para isto aconteça ainda não é suficiente para a mobilização total da resistência de ponta. O golpe seguinte, com energia maior, possui energia para mobilizar a resistência de ponta, porém o set-up do atrito lateral já se encontra rompido e a resistência por atrito abaixo da máxima. A tabela 7 mostra as resistências obtidas para as estacas ensaiadas na obra. Para algumas estacas, mais de um golpe foi analisado pelo método CAPWAP e todas as análises são mostradas.

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Tabela 7 - Valores de capacidade de carga obtidos para as estacas ensaiadas após correção do critério de nega na obra do Batel Estaca Bitola Golpe Atrito Ponta Total (kN) (kN) (kN) P18B 310x125 12 1624 1866 3490 P14B 310x110 10 1774 750 2523 P3A 310x125 7 3643 268 3911 P3A 310x125 13 694 3336 4030 P1B 310x125 8 3331 436 3768 P1B 310x125 10 1813 1831 3644 P2A 310x125 12 2759 1706 4464 P31 310x93 5 1772 251 2023 P31 310x93 6 593 1545 2138 P31 310x93 8 284 2102 2386 P32 310x79 19 2506 538 3044 P33 310x125 10 3460 167 3627 P33 310x125 12 2473 586 3059 P12A 310x110 4 1951 223 2174 P12A 310x110 5 1794 622 2416 P12A 310x110 9 1190 980 2170 P17A 310x125 8 3054 208 3262 P17A 310x125 10 2833 784 3617 P34 310x125 5 2351 740 3091 P34 310x125 7 1006 2290 3296 P34 310x125 9 957 2342 3299 P34 310x125 11 439 2856 3295 P24A 310x110 8 2035 435 2470 P24A 310x110 10 2162 684 2845 P24A 310x110 12 1881 625 2505 P24A 310x110 14 1378 970 2344 P36 310x93 4 723 1331 2054 P36 310x93 6 754 1543 2297 P36 310x93 8 430 2037 2468 P36 310x93 10 59 2329 2388 P37 310x79 6 1083 1113 2196 P37 310x79 8 2383 217 2601 P37 310x79 10 2121 531 2652 P37 310x79 12 1189 1456 2644 P25B 310x125 7 2653 1070 3723 P25B 310x125 9 3128 675 3802 P25B 310x125 11 2823 1392 4215 P25B 310x125 13 614 3583 4197 P26B 310x110 8 2345 1049 3394 P26B 310x110 10 1853 1459 3312 P35A 310x79 10 1971 336 2307 P35A 310x79 12 1301 848 2149 P35A 310x79 14 1455 777 2233 P11A 310x125 15 4532 474 5006 P23A 310x125 14 583 3735 4318 P23A 310x125 16 838 3765 4602 P23A 310x125 18 1352 3203 4555 P9A 310x93 12 1598 2425 4023 P6B 310x110 14 2848 968 3816 P10B 310x125 12 1883 2488 4370 P22B 310x93 6 977 2490 3467 P22B 310x93 7 402 3149 3551 P22B 310x93 9 1041 2646 3687 P8 310x110 8 2362 982 3344 P8 310x110 10 1735 1312 3047

PC2 310x79 9 963 1492 2455 PC2 310x79 11 518 1938 2456 PC2 310x79 13 388 2119 2507 P5B 310x110 10 2272 1310 3582 P5B 310x110 15 259 3236 3495 P5B 310x110 17 484 3243 3727 P5B 310x110 19 519 3143 3662 P4A 310x125 14 3350 1583 4933 P15B 310x93 7 2774 327 3101 P15B 310x93 9 1759 1341 3099 P16A 310x93 3 1518 1012 2530 P16A 310x93 5 2415 874 3288 P16A 310x93 7 2305 1382 3687 P16A 310x93 10 2308 1760 4068 P16A 310x93 13 2310 1972 4282 P16A 310x93 16 3408 1241 4649 P20A 310x125 13 3381 1623 5004 P21B 310x125 4 1466 1158 2624 P21B 310x125 6 1579 1749 3328 P21B 310x125 9 1324 2480 3804 P21B 310x125 11 1224 2948 4172 P21B 310x125 13 2818 1565 4382 P21B 310x125 15 1133 3059 4192 P27B 310x125 5 1313 2045 3359 P27B 310x125 7 1020 2809 3929 P27B 310x125 9 959 3479 4437 P27B 310x125 11 1904 2817 4720 P27B 310x125 13 1781 3177 4959 P28B 310x125 11 2927 1507 4433 P28B 310x125 13 2282 2235 4517 P28B 310x125 15 1189 3227 4416 P29B 310x125 15 2489 2047 4536 P29B 310x125 17 1533 3084 4616 P30A 310x93 15 2438 1192 3631 P30A 310x93 19 886 2825 3711

Com o objetivo de se aproveitar segmentos de perfil que já estavam na obra, algumas estacas foram compostas com mais de um tipo de perfil. Durante o ensaio o que se observou foi que quando se variava a seção da estaca ocorre, também, a variação da impedância desta e as curvas de força e velocidade de partícula deixam de ser proporcionais. O resultado de campo, através do método CASE ou ICAP, deixa de ser válido, pois é uma premissa destes métodos que a estaca possui seção uniforme ao longo do seu comprimento. Tal fato deve ser cuidadosamente analisado quando é feito um ensaio de carregamento dinâmico em uma estaca moldada in loco, pois nestes casos raramente a estaca possui seção constante com a profundidade e, além disso, a velocidade de onda para o concreto também varia com a resistência do mesmo.

A figura 20 mostra os sinais de força e velocidade para uma estaca que possui variação de impedância ao longo do seu comprimento. No caso das estacas da obra, era conhecido de antemão que isto ocorreria e em qual profundidade, possibilitando que a variação de impedância fosse incorporada ao modelo analisado.

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Figura 20: Ensaio de carregamento dinâmico em estaca com variação de seção, mostrando a não proporcionalidade dos sinais de força e velocidade.

Observando-se o resultado das análises CAPWAP da estaca do P37, a qual possui seção em perfil HP 310x110 nos primeiros 5,60 metros e perfil HP 310x79 nos 14,40 metros restantes, considerando-se inicialmente uma estaca com seção uniforme com a profundidade em perfil HP 310x79 e, depois, considerando-se a variação de seção, obtiveram-se os resultados apresentados na tabela 8. Tabela 8 – Valores de resistência para a estaca do pilar P37, com e sem a consideração da variação de seção Estaca Variação Golpe Atrito Ponta Total de Seção (kN) (kN) (kN) P37 Não 6 784 658 1442 P37 Não 8 488 1166 1653 P37 Não 10 1001 751 1752 P37 Não 12 629 1107 1735 P37 Sim 6 1083 1113 2196 P37 Sim 8 2383 217 2601 P37 Sim 10 2121 531 2652 P37 sim 12 1189 1456 2644

Observa-se que, neste caso, a não consideração

conduziu a resultados a favor da segurança, porém isto não pode ser considerado como regra geral.

Sempre que houver variações de seção ao longo de uma estaca ensaiada dinamicamente, esta variação deve ser considerada na análise e isto deve ser aplicado principalmente a estacas moldadas in loco. 5.3 Edifício Residencial no Cristo Rei Trata-se de uma obra de um edifício residencial, contendo dois subsolos e mais oito pavimentos sobre o térreo, localizado na esquina da Rua Sen. Affonso Camargo com a Rua Schiller, no bairro Cristo Rei, em Curitiba, Paraná. Uma foto da obra durante a sua execução pode ser vista na figura 21.

Como o impenetrável das sondagens estava a uma profundidade de cerca de sete metros abaixo da cota de escavação, em um solo de resistência muito variável e as cargas atuantes nos pilares da obra

Figura 21: Execução de fundação da obra localizada no Cristo Rei (ENSOLO 2012a).

eram significativas, a solução escolhida para a fundação foi em estacas metálicas, as quais obtiveram negas rígidas em profundidades entre 6,50 e 10,00 metros abaixo da cota de escavação, sempre com negas entre 0,0 e 0,3 mm por golpe.

As sondagens que serviram de base para o projeto indicavam a presença de solos moles superficialmente, possivelmente de origem aluvionar uma vez que a obra é próxima a um canal natural de drenagem. Subjacente a esta camada, as sondagens indicavam solo da formação Guabirotuba e em seguida, a uma profundidade entre 7 e 9 metros, o solo residual. Não foram feitas sondagens rotativas. A figura 21 mostra os valores de NSPT com a profundidade para as sondagens executadas.

Apesar do número de estacas da obra ainda estar abaixo de 100, por conta das dúvidas que surgiram

Figura 21: Sondagens SPT da obra no Cristo Rei.

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após a execução da obra do Batel, foi programado um ensaio de carregamento dinâmico para a obra, com o objetivo de aferir se os critérios de nega estavam sendo suficientes para atingir as resistências necessárias. Os resultados do ensaio são apresentados nas tabelas 9 e 10. Tabela 9 – Valores de resistência obtidos para a estaca ensaiada na obra do Cristo Rei Estaca Seção Golpe Atrito Ponta Total (kN) (kN) (kN) E45 250x73 5 988 402 1390 E45 250x73 7 1396 132 1529 E45 250x73 9 1473 142 1615 E45 250x73 10 1612 36 1649 Tabela 10 – Valores de quake para o ensaio realizado na obra do Cristo Rei Estaca Golpe Q. lateral Q. ponta (mm) (mm) E45 5 2,245 2,978 E45 7 1,195 4,679 E45 9 1,004 7,167 E45 10 1,038 9,131

Observa-se que a resistência por atrito lateral aumenta com o aumento da energia fornecida à estaca durante o ensaio. O mesmo não foi observado para a resistência de ponta, porém o valor do quake de ponta foi aumentando. Uma possível explicação para isto diz respeito à possível existência de tensões residuais, as quais podem manter a ponta da estaca comprimida e que, à medida que o ensaio foi sendo executado e a estaca foi sendo mobilizada, podem ter sido aliviadas. 5.4 Edifício Histórico no Centro

Trata-se de um edifício de interesse histórico, que se localiza na esquina da Rua Sete de Setembro com a Rua João Negrão, no centro de Curitiba, Paraná. Este edifício foi arrendado à Universidade Federal do Paraná para servir como bloco de salas de aula.

Por ocasião do arrendamento à Universidade, o edifício passou por um retrofit de modo a comportar as necessidades das salas de aula, incluindo algumas escadas e elevadores novos, além de um auditório no pavimento térreo da primeira etapa e do alteamento do edifício na segunda etapa, onde os pavimentos adicionais não são visíveis a partir da rua. Para este fim, o edifício, que tem as fachadas tombadas pelo patrimônio histórico, necessitou de um reforço de fundações e para tal foram previstas estacas metálicas, cravadas com um bate-estaca dotado de torre curta, capaz de acessar o subsolo do edifício e trabalhar sob restrição de pé-direito.

Como o projeto previa inicialmente o uso de perfis para cargas elevadas, foi adotado um martelo com massa de 1650 kg, o maior possível de ser

adaptado no equipamento capaz de acessar e trabalhar sob as restrições do edifício.

Atualmente, a primeira etapa da obra encontra-se concluída e a segunda etapa ainda não foi iniciada.

Como a obra possui cerca de 160 estacas, foram previstos ensaios de carregamento dinâmico. Foram ensaiadas seis estacas da primeira fase da obra. Como se concluiu que não seria possível a adoção das cargas máximas previstas em projeto e visto que as estacas mais carregadas estavam localizadas principalmente na segunda etapa da obra, foi solicitada uma prova de carga estática em uma estaca da segunda etapa, de modo a servir de base para um melhor dimensionamento do reforço das fundações do bloco que seria alteado. Adicionalmente, realizou-se um ensaio de carregamento dinâmico em uma estaca pertencente ao mesmo bloco da estaca ensaiada estaticamente com o objetivo de se compararem os resultados dos ensaios.

Os resultados dos ensaios dinâmicos encontram-se nas tabelas 11 e 12.

As sondagens indicaram a presença de argila orgânica mole e muito mole (turfa) nos primeiros cinco metros de profundidade. Abaixo da argila orgânica, as sondagens indicaram a presença de solo residual de migmatito compacto a muito compacto até o limite de sondagem. As sondagens da obra localizadas próximas à primeira etapa podem ser vistas na figura 22.

Figura 22: Sondagens SPT para o edifício histórico, localizado no centro de Curitiba

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Tabela 11 – Valores de resistência obtidos para as estacas ensaiadas no reforço do edifício histórico Estaca Seção Golpe Atrito Ponta Total (kN) (kN) (kN) E27 150x22,5 8 878 231 1109 E29 150x22,5 11 1115 11 1126 P6 150x22,5 5 336 65 401 P6 150x22,5 7 258 168 426 P11I 250x73 4 1393 502 1894 P11I 250x73 6 1881 125 2006 M1E3 310x97 5 1932 259 2191 M1E3 310x97 8 889 1076 1965 P24A 250x73 2 1859 371 2230 E2E7 200x35,9 3 1314 68 1383

Tabela 12 – Valores de quake para as estacas do reforço do edifício histórico Estaca Seção Golpe Q. lat. Q. ponta (mm) (mm) E27 150x22,5 8 2,295 1,004 E29 150x22,5 11 1,653 1,004 P6 150x22,5 5 1,004 1,097 P6 150x22,5 7 2,305 1,603 P11I 250x73 4 1,284 1,005 P11I 250x73 6 2,292 1,863 M1E3 310x97 5 2,608 1,654 M1E3 310x97 8 2,596 1,450 P24A 250x73 2 2,053 1,904 E2E7 200x35,9 3 1,004 1,004

A estaca P24A é a estaca pertencente ao mesmo

bloco da estaca P24B, que foi a estaca ensaiada estaticamente. Como o objetivo era a comparação das curvas carga-recalque obtidas nos dois ensaios, optou-se por aplicar um único golpe à estaca P24A, com a maior altura possível.

A estaca ensaiada estaticamente tinha inicialmente um carregamento previsto até duas vezes a carga de trabalho máxima para as estacas de seção W 250x73. Estas estacas estavam previstas para trabalhar com 1400 kN e o ensaio seria levado,

Figura 23: Montagem e estrutura de reação da prova de carga estática executada na estaca do P24B (ENSOLO 2012b)

por meio de uma prova de carga estática com carregamento lento, até uma carga de 2800 kN. Porém a estaca rompeu o seu set-up e voltou a cravar estaticamente com uma carga de 1771 kN, sendo descarregada na sequência. O ensaio estático foi feito com reação em quatro tirantes compostos de 8 cordoalhas de 1/2” cada, os quais eram inclinados 15 graus com a vertical e tiveram 8 metros em rocha fraturada. A montagem e a estrutura de reação utilizadas na prova de carga estática podem ser vistas na figura 23.

A comparação das curvas carga-recalque obtidas pelo ensaio dinâmico e pelo ensaio estático mostraram uma capacidade de carga maior obtida para o ensaio dinâmico. Parte da explicação para tanto se pode dar devido ao fato de serem duas estacas diferentes, portanto com capacidades de carga diferentes, e parte por serem ensaios diferentes. Não se escolheu ensaiar pelos dois métodos a mesma estaca porque um ensaio pode prejudicar o resultado do outro. Observa-se, também, que as rigidezes das duas estacas estiveram bem próximas até a estaca ensaiada estaticamente voltar a cravar. As curvas carga-recalque para os dois ensaios encontram-se na figura 24.

Figura 24: Comparação das curvas carga-recalque (cargas em toneladas-força) para os ensaios executados na estaca P24B (linha cheia, ensaiada estaticamente) e P24A (linha tracejada, ensaiada dinamicamente).

Observa-se também uma carga mobilizada

máxima entre 1771 kN e 2230 kN. O martelo empregado para cravação tinha massa de 1650 kg, portanto com peso em torno de 1% da carga mobilizada pelo ensaio estático.

5.5 Edifício Residencial no Champagnat

Trata-se da obra de um edifício residencial de dez pavimentos mais dois subsolos, localizada na rua Fernando Simas, bairro Champagnat, em Curitiba, Paraná, ainda em execução durante o período em que este artigo foi escrito. Foram previstos dez ensaios de carregamento dinâmico e executados, até

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o presente momento, quatro. Uma foto da obra encontra-se na figura 25.

Figura 25: Foto da obra localizada no bairro Champagnat (ENSOLO, 2012c).

As sondagens da obra indicavam a presença de solo muito mole a mole, com argila orgânica até pouco acima da cota de escavação. Em seguida era prevista uma camada da ordem de seis metros de solo residual medianamente compacto a compacto até o limite de sondagens.

Pensava-se, inicialmente, em utilizar fundação direta para o edifício e foi realizado um ensaio de placa para fomentar o dimensionamento das sapatas tanto com relação à capacidade de carga quanto para recalques, de modo a tender à exigência da NBR 15575 (ABNT, 2013) de um recalque diferencial específico máximo de 1/500. O ensaio de placa

Figura 26: Sondagens SPT da obra do bairro Champagnat

apresentou um resultado abaixo do esperado e com isto, alterou-se o projeto de fundações para estacas metálicas.

As sondagens da obra encontram-se plotadas na figura 26. Todos os furos de sondagem foram levados até o impenetrável à percussão. Não foram feitas sondagens rotativas.

Apresentam-se nas tabelas 13 e 14 os resultados dos ensaios de carregamento dinâmico realizados na obra até o momento. Tabela 13 – Valores de resistência obtidos para os ensaios realizados no Champagnat Estaca Seção Golpe Atrito Ponta Total (kN) (kN) (kN) P114A 250x38,5 6 717 537 1253 P105A 250x62 11 2320 186 2505 P2Ab 250x89 9 2233 776 3009 P2Ab 250x89 21 2604 736 3340 P10Ba 310x110 7 1619 1579 3199 P10Ba 310x110 9 1925 1282 3206 P10Ba 310x110 12 1609 1887 3496 Tabela 14 – Valores de quake para os ensaios realizados no Champagnat Estaca Seção Golpe Q. Lat. Q. Ponta (mm) (mm) P114A 250x38,5 6 5,334 1,004 P105A 250x62 11 3,109 2,945 P2Ab 250x89 9 2,387 1,391 P2Ab 250x89 21 6,421 1,604 P10Ba 310x110 7 2,207 1,166 P10Ba 310x110 9 2,447 4,922 P10Ba 310x110 12 4,437 9,078

No caso desta obra, foram utilizados dois martelos de cravação, sendo um deles com 2100 kg e o outro com 2600 kg. As estacas têm comprimentos entre 6,5 e 8,0 metros cravados a partir do subsolo, portanto ambos pesam mais que o dobro do peso da estaca. Percebe-se que a carga mobilizada é superior a 100 vezes o peso do martelo, porém as negas que foram calculadas com o uso de software baseado na equação da onda e com base nos ensaios executados estão sendo medidas com o martelo com uma altura de queda de 4 metros. Isto sugere que seria mais adequada a adoção de um martelo mais pesado para a obra. 5.6 Comparação dos Resultados Observando-se as obras apresentadas conclui-se que para todos os casos o dimensionamento ótimo do martelo de cravação não diz respeito ao peso da estaca, mas sim à carga que se pretende mobilizar.

Observam-se, também, em todas as obras, valores relativamente elevados de quake. Estes valores conduzem a negas bastante rígidas e altas energias para a cravação das estacas até as

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capacidades necessárias, o que também se traduz em tensões elevadas de cravação. Tais fatos tornam indispensável a realização de ensaios de carregamento dinâmico nas estacas, de modo a se obter os parâmetros necessários para calcular as negas com um software que se baseie na equação da onda unidimensional.

Torna-se importante também o controle de qualidade do estaqueamento por meio de ensaios de carga.

A comparação de uma prova de carga estática com um ensaio de carregamento dinâmico conduziu a bons resultados em termos de rigidez, porém o ensaio de carregamento dinâmico apresentou um valor de resistência 26% superior ao ensaio estático. Parte desta diferença pode ser devida à diferença entre os dois ensaios e parte devida ao fato de terem sido ensaiadas duas estacas diferentes, embora próximas e cravadas com os mesmos critérios e o mesmo tempo de set-up.

6 ESTACAS PRÉ-MOLDADAS EM ARENITO EM PONTA GROSSA

Mostra-se o caso de uma obra de fundação, de um edifício residencial, localizado na Rua Emílio de Menezes, na Praça da Música, em Ponta Grossa, Paraná. Uma foto da obra pode ser vista na figura 27.

Figura 27: Foto da obra localizada em ponta Grossa (ENSOLO 2012d).

Esta obra foi prevista para ser executada em estacas pré-moldadas devido à presença do nível d’água alto, pouco abaixo da cota de escavação, e devido à presença de arenito, pertencente ao grupo Itararé (Mineropar, 2005), a pouca profundidade, o que traria uma responsabilidade grande para a ponta das estacas.

Além disso, o solo acima do arenito era de baixa resistência, não contribuindo significativamente para o atrito lateral. Estes motivos fizeram com que fosse escolhida tal solução, para a qual os recalques necessários para a mobilização da resistência de

ponta são baixos, ao contrário das estacas moldadas in loco disponíveis atualmente, uma vez que não se sabia de antemão qual seria o embutimento no arenito passível de se obter devido à compacidade do mesmo, além de se ter a presença de solo mole superficialmente, que pouco contribuiria para a resistência final da estaca.

As sondagens SPT realizadas para a obra encontram-se na Figura 28. Nota-se que o arenito possui resistência crescente com a profundidade.

Como a obra possuía 142 estacas pré-moldadas, foram previstos ensaios de carregamento dinâmico para a obra e executados, ao todo, cinco ensaios. Como todas as estacas obtiveram coeficientes de segurança bastante superiores ao mínimo de norma e as estacas ensaiadas distribuíam-se por toda a área da obra, o número de ensaios foi considerado suficiente.

As estacas pré-moldadas possuíam seções entre 14x14 e 40x40cm², distribuídas em blocos de até quatro estacas e ficaram com comprimentos

Figura 28: Valores de NSPT para a obra do Edifício Residencial de ponta Grossa, onde se percebe a ocorrência de uma camada de solo mole até a cota -8 metros, sobre arenito. cravados entre oito metros e 14,80 metros. Pôde-se observar que as estacas de maior seção precisaram de comprimentos maiores para a obtenção das negas adequadas. Como era esperada que a resistência de ponta fosse significativa, a tensão média sob carga de trabalho destas estacas foi limitada a 6,0 MPa.

Os resultados dos ensaios de carregamento dinâmico foram superiores ao esperado. As estacas conseguiram penetrar no arenito e obtiveram valores

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altos de resistência por atrito lateral. Contribuiu para isto o fato de terem sido cravadas com um bate-estacas hidráulico, dotado de um martelo hidráulico com pilão de 5000 kg, conforme pode ser visto na figura 26.

A tabela 15 mostra a resistência obtida para as estacas. Tabela 15 – Resistência das estacas da obra de Ponta Grossa Estaca Seção Atrito Ponta Total (cm²) (kN) (kN) (kN) P14C 35x35 1085 1342 2427 P17C 40x40 1121 1168 2289 P25D 30x30 1468 350 1818 P5A 30x30 1288 483 1770 P24A 25x25 796 457 1253

Um fato que merece atenção é que os valores da deformação prevista para a ponta das estacas para a mobilização total das suas resistências (quake de ponta) teve valores elevados. Acredita-se que isto tenha ocorrido devido, em parte, ao fato de o quake ser proporcional à seção da estaca e não terem sido usadas estacas de seção pequena, além do fato do arenito ser uma rocha sedimentar, com resistência bastante inferior ao de uma rocha de origem vulcânica.

Tais valores de quake conduziram à necessárias negas rígidas, uma vez que esta deformação é elástica e é preciso que o martelo dê energia para a estaca, para que ela vença esta deformação e passe, após isto, a cravar a estaca. Isto faz com que as negas fechem e seja preciso aumentar mais a altura de queda do martelo que em outras situações, além de elevar as tensões de cravação. A tabela 16 mostra os valores de quake tanto para a ponta como para o atrito lateral das estacas, ambos elevados. Tabela 16 – Valores de quake para as estacas da obra de Ponta Grossa Estaca Quake lateral Quake Ponta (mm) (mm) P14C 7,500 4,653 P17B 7,500 7,352 P25D 7,500 9,130 P5A 7,500 10,604 P24A 4,208 1,004

Observou-se também que a resistência por atrito lateral nas camadas superiores, acima do arenito, foi pequena, contribuindo muito pouco para a resistência final das estacas.

7 ESTACAS PRÉ-MOLDADAS CRAVADAS POR LANÇAGEM EM GUARATUBA

Apresenta-se o caso de uma obra, de um edifício residencial, sem subsolos, com seis pavimentos sobre o térreo. Para esta obra foram adotadas estacas

pré-moldadas cravadas com o auxílio de lançagem (jatos de água de alta pressão e vazão), de modo a atravessar as camadas de areia compacta indicadas nas sondagens. A obra localiza-se na Avenida Ponta Grossa, 716, no Centro de Guaratuba, Paraná.

As sondagens executadas ainda na fase de projeto indicavam a presença de areia fina siltosa, com camadas limonitizadas. Tais sedimentos são de origem holocênica (Mineropar, 2005b). As sondagens encontram-se representadas na figura 29.

Foram ensaiadas duas estacas através de ensaios de carregamento dinâmico. A obra não teria necessidade de ensaios pela norma, uma vez que possuía menos de 100 estacas, porém optou-se pela realização dos mesmos para controle de qualidade. As duas estacas ensaiadas tinham seção de 30x30cm² e comprimentos cravados de 8,10 metros. A primeira estaca, E121, tinha seis dias de fim de cravação antes do ensaio e a segunda estaca E141 tinha apenas algumas horas antes do ensaio, sendo possível, desta forma, avaliar a ocorrência de set-up nas estacas.

Figura 29: Sondagens SPT da obra de Guaratuba

A tabela 17 apresenta as resistências obtidas para as duas estacas. Nota-se que para a primeira estaca as resistências máximas de ponta e de atrito lateral não ocorrem no mesmo golpe, indicando a ocorrência de set-up, uma vez que no golpe anterior o atrito era maior, o set-up foi rompido e no golpe seguinte, com o atrito menor, foi mobilizada uma parcela maior da resistência de ponta. Uma possível explicação para isto deve-se à diferença nos valores de quake (deformação necessária para a ruptura) que, para o primeiro golpe, mostraram-se menores

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para o atrito lateral que para a ponta. Desta forma, o atrito lateral é todo mobilizado e rompe-se com uma deformação que ainda não é suficiente para mobilizar a ponta. Os valores de quake são mostrados na tabela 18.

Para a estaca E141, para a qual o ensaio foi realizado no mesmo dia da cravação, observam-se valores de quake similares para o atrito e a ponta e ambas as resistências diminuem no golpe seguinte. A energia aplicada no golpe 7 foi superior à do golpe 6, assim como as negas obtidas no golpe. O golpe 6 abriu uma nega de 3 mm e o golpe 7 abriu uma nega de 4 mm. Os golpes aplicados às estacas foram também avaliados através do método ICAP, que consiste em uma aplicação rápida e automatizada do método CAPWAP. Os gráficos com a resistência obtida pelo método ICAP versus a deformação total medida no ensaio (RUC x DMX) encontram-se plotados nas figuras 30 e 31, onde se percebe que a estaca E121 rompeu o set-up e perdeu resistência após o golpe de maior capacidade, enquanto a estaca E141 mobilizou toda a resistência disponível não aumentando e nem reduzindo a capacidade na sequência. Foram adicionadas linhas Tabela 17 – Resistência das estacas da obra de Guaratuba Estaca Golpe Atrito Ponta Total (kN) (kN) (kN) E121 7 1531 56 1587 E121 10 1172 456 1628 E141 6 911 118 1029 E141 7 905 67 973 Tabela 18 – Valores de quake para a obra de Guaratuba Estaca Golpe Q. lateral Q. ponta (mm) (mm) E121 7 2,034 5,415 E121 10 6,074 3,784 E141 6 4,435 1,004 E141 7 5,550 1,311

Figura 30: Gráfico mostrando a resistência por golpe, obtida através do método ICAP (RUC) versus a deformação total medida no golpe (nega mais repique elástico – DMX) para a estaca E121.

Figura 31: Gráfico mostrando a resistência por golpe, obtida através do método ICAP (RUC) versus a deformação total medida no golpe (nega mais repique elástico – DMX) para a estaca E141. de tendência exponenciais aos gráficos.

8 CONCLUSÕES E PROPOSTAS A execução de obras de Fundações no Paraná tem nos mostrado que a prática de Engenharia, após alguns anos e milhares de obras concluídas tem que ser continuamente melhorada com a adoção de novas tecnologias.

Com o aprimoramento e atualização constante das Normas Técnicas dedicadas à área, objetivando maior controle e previsibilidade do comportamento e desempenho de fundações, conclui-se que o sucesso dos empreendimentos construídos está intimamente ligado a essas técnicas e, sem a menor dúvida, têm que ser seguidos a risca por quem atua nessa área.

As obras apresentadas mostram também que a escolha do martelo de cravação das estacas através dos critérios estabelecidos na norma de fundações pode conduzir a martelos inadequados. Isto ocorre pelo fato dos mesmos serem dimensionados com base no peso da estaca a ser cravada, sendo que os dados dos ensaios mostram que devem ser dimensionados com base na capacidade de carga a ser mobilizada. Sugere-se, portanto, que, numa próxima revisão da norma de fundações, a mesma contemple como peso mínimo do martelo de cravação o valor de 1% da carga de ruptura prevista para a estaca a ser cravada.

9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Alonso, U. R. (2000). Reavaliação do método de

capacidade de carga de estacas hélice continua proposto por Alonso em 96 para 2 regiões geotécnicas distintas. In: Seminário de engenharia de Fundações Especiais – SEFE IV, 4

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