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16/08/2018

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Geotecnia de Fundações TC 041

Vítor Pereira [email protected]

Agosto 2018

Curso de Engenharia Civil – 8º Semestre

EXERCÍCIOS DE CAPACIDADE DE CARGA

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R – Capacidade de Carga

RL – Resistência Lateral

RP – Resistência de Ponta

RELEMBRANDO

Método Aoki- Velloso (1975)

U - Perímetro do fuste;

rL - Tensão cisalhante por atrito lateral;

∆L - Segmento da estaca;

rP - Tensão normal na ponta da estaca;

AP - Área da ponta.

F1 e F2 são fatores que levam em conta a diferença de comportamentoentre a estaca e o cone do CPT e a influência do método executivo de cadatipo de estaca.

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Método Aoki- Velloso (1975)

Exercício: Método Aoki- Velloso (1975)

qc (Mpa)

Pro

fun

did

ade

(m

)

• Calcular a capacidade de carga deuma estaca escavada com lamabentonítica, com 12 m decomprimento e Ø 60 cm

qc ≈ 4,8 MPa = 4800 kPaF1 = 3,5

Ap ≈ 0,28 m²

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Exercício: Método Aoki- Velloso (1975)

fs (kPa)P

rofu

ndid

ade

(m

)

F2 = 7,0U ≈ 1,88 m

Profundidade ΔL (m) U (m) fs (kPa) F2 RL

2 à 3,5 1,50 1,88 20 7,00 8,06

3,5 à 6 2,50 1,88 125 7,00 83,93

6 à 7 1,00 1,88 75 7,00 20,14

7 à 10,5 3,50 1,88 175 7,00 164,50

10,5 à 14 3,50 1,88 20 7,00 18,80

Questionamento: Rp > Rl para estaca

escavada com lama. Resultado

confiável?

Método Décourt & Quaresma (1978)

• Baseado exclusivamente em resultados do SPT.

• Para permitir a aplicação do método a outros tipos de estaca, sãointroduzidos fatores de ponderação:

� resistência de ponta a;

� atrito lateral b.

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• β - Fator de correção da resistência de atrito lateral em função do tipo deestaca e solo;

• NL - Valor médio do NSPT ao longo do fuste;

• α - Fator de correção da resistência de ponta em função do tipo de estacae solo;

• K - Coeficiente característico do solo que relaciona a resistência deponta com o valor de Np;

• Np - Valor médio do índice de resistência à penetração (NSPT) na ponta,obtido a partir da média do NSPT ao nível da ponta e dos níveis(metros) imediatamente superior e inferior.


Valores de α

Valores de β

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Exercício: Método Décourt & Quaresma (1978)

Profundidade NSPT Descrição do material

1 6

2 4

3 2

4 4

5 2

6 3

7 4

8 5

9 10

10 15

11 25

12 20

13 22

14 25

15 23

16 29

17 30

18 30/11

Argila siltosa

Areia siltosa

Silte arenoso

medianamente

compacto à compacto

Silte arenoso muito

compacto

• Calcular a capacidade de carga deuma estaca crava no perfil descritopelo ensaio SPT, com 15 m decomprimento e Ø 30 cm

(kPa)



1 6

2 4

3 2

4 4

5 2

6 3

7 4

8 5

9 10

10 15

11 25

12 20

13 22

14 25

15 23

16 29

17 30

18 30/11

Argila siltosa

Areia siltosa

Silte arenoso

medianamente


Silte arenoso muito

compacto

U ≈1,88 mAp ≈ 0,28 m²L = 15 mK = 250 kN/m² (silte arenoso)α =1 e �=1

Np = (23 + 25 + 29)/3 = 25,67Nl = 11,33

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1 6

2 4

3 2

4 4

5 2

6 3

7 4

8 5

9 10

10 15

11 25

12 20

13 22

14 25

15 23

16 29

17 30

18 30/11

Argila siltosa

Areia siltosa

Silte arenoso

medianamente


Silte arenoso muito

compacto

• Para o mesmo perfil, calcular acapacidade de carga de uma estacahélice contínua, com as mesmasdimensões (15 m de comprimento eØ 30 cm)

α

�



1 6

2 4

3 2

4 4

5 2

6 3

7 4

8 5

9 10

10 15

11 25

12 20

13 22

14 25

15 23

16 29

17 30

18 30/11

Argila siltosa

Areia siltosa

Silte arenoso

medianamente


Silte arenoso muito

compacto

U ≈1,88 mAp ≈ 0,28 m²L = 15 mK = 250 kN/m² (silte arenoso)α =0,3 e �=1

Np = (23 + 25 + 29)/3 = 25,67Nl = 11,33

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Capacidade de carga em argilas

Método teórico:

Onde:• Rrup = capacidade de carga última;• Ab = área da ponta da estaca;• A

ℓ= área lateral;

• Su = resistência não drenada das argilas;• Nc = coeficiente de capacidade de carga = 9,5;

• D = profundidade da ponta;• α = coeficiente de adesão;• γ = peso específico do solo.

)()( α+γ+= uucbrup SADSNARl

Capacidade de carga em argilas

0 25 50 75 100 125

Resistência nã drenada -Su - kN/m2

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

2.0

Co

ef.

de

ad

es

ão

α

Curva Média

Limite inferior

0 20 40 60 80 100 120

Resistência não drenada - Su - kN/m2

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

Co

ef.

ad

es

ão

α

IP < 30%

IP > 30 < 60

IP > 60%

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Exercício: Capacidade de carga em argilas

• Calcular a capacidade de carga da estaca instalada no perfil abaixo com um diâmetro de 0,3 m.

Rp = Ab( Nc Su + γ D)

Rp = 0,07 [9,5 30 + (16 2 + 17 4 + 17 4)]

Rp = 30,3 kN ∼ 3 ton

Su kN/m210 20 30 40

0,0

2,0

6,0

10,0

γγγγ = 16kN/m2

γγγγ = 17kN/m2

γγγγ = 17kN/m2

γγγγ = 18kN/m2

IP = 50

IP = 40

IP = 30

Exercício: Capacidade de carga em argilas

Prof. (m) L(m) Su (kN/m2) α Al Su α

0,00 a 2,00 2,00 8,00 0,8 40,21

2,00 a 6,00 4,00 15,00 0,7 131,94

6,00 a 10,00 4,00 24,00 0,6 190,85

Σ = 353,11

Rrup = 30,3 + 353,1 = 383,4 kN ∼∼∼∼ 38 ton

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Capacidade de carga em areias

Resistência de ponta:

σrup = cNc* + p Nq*

Onde:•p = tensão efetiva na ponta da estaca;

•c = coesão (normalmente desconsiderada);

•Nq = fator de capacidade de carga (gráfico);

•Nc* = (Nq* - 1) cot φ


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Resistência de atrito lateral:

Onde:

• σ’v = tensão vertical efetiva;

• Ks = coeficiente de empuxo de serviço;

• δ = ângulo de atrito solo-estaca:• Valores de δ segundo Aas (1966)

Estaca de aço δ = 20o

Estaca de concreto δ = 3/4φ

Estaca de madeira δ = 2/4φ

, . ' .tgl ult s vkτ σ δ=

Função:•Do estado de tensõesiniciais no solo;•Do método de execuçãoda estaca;•Do seu comprimento eforma.

Função:•Ângulo de atrito do soloe do seu diâmetroequivalente;•Da rugosidade da estaca,seu material e tipo deestaca.

Exercício: Capacidade de carga em areias

• Determinar capacidade de carga de estaca de concretocom D=0,3m instalada no perfil.

, . ' .tgl ult s vkτ σ δ=

, ' .p ult vo qq Nσ=

, ,. . .ult b p ult l ultQ A q U lτ= + ∑ ∆

, ,Wult p ult l ultQ Q Q+ = +0,00

2,00

6,00

10,00

φφφφ = 25o c =0,0

φφφφ = 30o c = 0,0

φφφφ = 35o c = 0,0

φφφφ = 40o c = 0,0

γγγγ = 16kN/m3

γγγγ = 17kN/m3

γγγγ = 18kN/m3

γγγγ = 18kN/m3

Na

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Prof. L (m) φ (graus)σ’v metade da camada (kPa)

Ko= 1-sen(φ)

Ks/Kocravada

Kscravada

δ=0.95φ

(graus)

cravada

AL

(m²)Ql = AL (σ’v*ks*tanδ)

(kN)

0,00 a 2,00

2,00 25 16*2=32/2 = 16 0,57 3,75 2,2 23,75 1,88 29,11

2,00 a 6,00

4,00 3016*2+((17-10)*4)/2

=460,50 2,5 1,2 28,5 3,76 112,69

6,00 a 10,00

4,00 3516*2+(17-10)*4+

(18-10)*4/2=760,42 2,0 0,8 33,25 3,76 149,88

ΣQf291,68

• Supondo que a estaca é pré-moldada e o modo de instalação é por cravação e o solo é Normalmente Adensado:


σ’v = 16*2+ (17-10*)4+(18-10)*4 = 92 kPaAp = D2 π/4 = 0.07 m²

Nq = 100 Qp = 644 kN

Qult = 935 kN

Qadm =Qult/FS

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PERGUNTAS

1) As correlações utilizadas por Aoki-Velloso são boas ou não? Deve-setomar cuidado com o que? VER TABELA.

2) No método de Décourt-Quaresma por que há variação no coeficiente emfunção da ponta e atrito lalteral?

3) Se eu projeto uma estaca de hélice contínua, posso trocar essa estaca poruma escavada de mesmo diâmetro? (As demais considerações de projeto semantém)

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