LUCAS VARELA DE ARAÚJO

AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE DE CARGA DE ELEMENTO DE FUNDAÇÃO POR ESTACA ESCAVADA COM ANÉIS, EM

SOLO ARENOSO SEDIMENTAR

NATAL-RN 2017

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

Lucas Varela de Araújo

Avaliação da capacidade de carga de elemento de fundação por estaca escavada com anéis, em solo arenoso sedimentar

Trabalho de Conclusão de Curso na modalidade Artigo Científico, submetido ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como parte dos requisitos necessários para obtenção do Título de Bacharel em Engenharia Civil.

Orientador: Prof. Dr. Yuri Daniel Jatobá Costa Coorientador: Eng. Péricles Lucas de Brito Dantas

Natal-RN 2017

Universidade Federal do Rio Grande do Norte – UFRN Sistema de Bibliotecas – SISBI

Catalogação da Publicação na Fonte - Biblioteca Central Zila Mamede Araújo, Lucas Varela de. Avaliação da capacidade de carga de elemento de fundação por estaca escavada com anéis, em solo arenoso sedimentar / Lucas Varela de Araújo. - 2017. 11 f. : il. Artigo científico (graduação) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil. Natal, RN, 2017. Orientador: Prof. Dr. Yuri Daniel Jatobá Costa. Coorientador: Péricles Lucas de Brito Dantas. 1. Fundações com estacas - TCC. 2. Estacas com anéis - TCC. 3. Prova de carga - TCC. 4. Alargamento de fuste - TCC. I. Costa, Yuri Daniel Jatobá. II. Dantas, Péricles Lucas de Brito. III. Título. RN/UF/BCZM CDU 624.154

Lucas Varela de Araújo

Avaliação da capacidade de carga de elemento de fundação por estaca escavada com anéis, em solo arenoso sedimentar

Trabalho de conclusão de curso na modalidade Artigo Científico, submetido ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como parte dos requisitos necessários para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.

Aprovado em 09 de 06 de 2017

___________________________________________________ Prof. Dr. Yuri Daniel Jatobá Costa – Orientador

___________________________________________________ Eng. Péricles Lucas de Brito Dantas – Coorientador

___________________________________________________ Profa. Dra. Carina Maia Lins Costa – Examinador interno

___________________________________________________ Prof. M.Sc. Lucas da Silva Moraes – Examinador externo

Natal-RN 2017

RESUMO

Este artigo apresenta e discute resultados de provas de carga estática em uma estaca escavada de fuste com anéis e em uma estaca escavada de fuste lisa, realizadas em solo arenoso de origem sedimentar. A finalidade dessas provas de carga foi obter curvas carga-recalque para, quantificar o ganho de capacidade de carga com os anéis, em comparação com as estacas convencionais. A literatura apresenta relatos de acréscimo de capacidade de carga para as estacas com alargamentos no fuste da ordem de 80 %, com provas de carga em campo e da ordem de 200 %, com ensaios em modelos reduzidos. Foram realizadas duas provas de carga à compressão do tipo lenta, sendo uma em estaca convencional e outra em uma estaca com anéis. Todas as estacas foram confeccionadas com comprimento de 14 m e diâmetro de 0,50 m. Os anéis possuíam 0,74 m de diâmetro e eram espaçados de 1 m. A partir dos resultados obtidos, procedeu-se à interpretação das curvas carga-recalque para obtenção da carga de ruptura. Observou-se que o alargamento no fuste proporcionou um ganho de capacidade de carga de aproximadamente 8 % em comparação com a capacidade de carga obtida para a estaca de fuste uniforme, magnitude abaixo do que se tem relatado na literatura técnica. Não obstante, a estaca com anéis apresentou um recalque igual a aproximadamente a metade daquele obtido com a estaca lisa, para uma carga de trabalho de 1200 KN. A realização de um maior número de testes faz-se necessária para se chegar a resultados mais conclusivos.

Palavras-chave: Estacas com anéis; prova de carga; alargamento de fuste.

ABSTRACT

This paper presents and evaluates results of static load tests on a bored under-reamed pile and a conventional bored pile, both carried out in a sedimentary sandy soil. The purpose of these load tests was to obtain the load-settlement curves to quantify the ultimate load capacity provided by the reams, as compared to a conventional pile with the same lenght and diameter. The literature reports that pile bearing capacity increases with shaft enlargements by about 80 % with full scale hold static load tests and by about 200 % with small scale laboratory tests. Two slow maintained load (SML) were carried out on two bored auger piles, both with 0,5 m in diameter and 14 m in lenght. One of the piles was built with underreams with diameter of 0,74 m and spacing of 1 m along the shaft. The load-settlement curves revealed that the under-reamed piles provided an increase of about 8 % in the ultimate bearing capacity, as compared to conventional pile. However, under a working load of 1200 KN, the settlement of the under reamed piles was approximately half of the value ensured with the conventional pile. A larger amount of tests is needed in order to achieve more conclusive results.

Key words: Under reamed pile; load tests; shaft enlargement.

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Autor: Lucas Varela de Araújo, graduando em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). Coorientador: Péricles Lucas de Brito Dantas, Engenheiro Civil pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). Orientador: Yuri Daniel Jatobá Costa, Professor da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Doutor em Geotecnia.

1. Introdução Com o avanço tecnológico e estruturas cada vez mais altas, os esforços solicitantes das

estruturas de fundação estão cada vez maiores. Com isso, tornam-se necessários elementos de fundação com maior capacidade de carga, para que esses possam atender a tais esforços. Para que se possam atingir capacidades de carga elevadas em fundações por estacas, algumas soluções corriqueiras, como, por exemplo, o aumento do comprimento e o aumento do diâmetro das estacas podem tornar a construção onerosa. Isso é conflitante com a busca por construções mais econômicas. Com isso, o desenvolvimento de técnicas executivas capazes de melhorar o desempenho das estruturas de fundação, proporcionando maior capacidade de carga e menores recalques, além de uma maior economia, faz-se cada vez mais importante.

Neste cenário, as estacas do tipo escavada com método de alargamento do fuste têm se mostrado uma boa alternativa. Este método consiste na inserção de bulbos ou anéis de concreto, executados em posições específicas, com uma ferramenta de corte apropriada, ao longo do fuste da estaca, logo após a etapa de perfuração. A confecção da estaca é feita de maneira simples e semelhante a uma estaca convencional. Após a execução do furo é realizada a execução dos bulbos, que podem ser confeccionados através de jatos de fluido de perfuração, acoplando-se uma ponteira metálica à perfuratriz ou com máquinas mais sofisticadas. Segundo Marques e Marques (2000), a utilização desses bulbos em pontos específicos das estacas escavadas de concreto, especialmente na transição entre uma camada de baixa compacidade e uma camada de alta compacidade do solo, tem demonstrado um grande aumento da capacidade de carga deste tipo de estaca, pois os bulbos trabalham como múltiplas bases. A Figura 1 ilustra uma estaca escavada com anéis.

Figura 1 – Estaca escavada com anéis de concreto

FONTE: Autor (2017).

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Além disso, esse tipo de estaca tem apresentado outra vantagem importante. De acordo com Gangadharappa et al. (1999), a existência de grandes momentos de flexão gerados por forças horizontais, como por exemplo o vento, tem provocado a necessidade de fundações especiais para certas estruturas. Essas fundações devem ser fortemente ancoradas ao solo para suportar esses momentos de flexão, e as estacas escavadas com bulbos têm se apresentado bastante eficientes e econômicas neste aspecto.

Segundo Christopher e Gopinath (2016), os primeiros relatos de utilização das estacas escavadas com bulbos remontam ao início da década de 1940 e ocorreram nos EUA no estado do Texas. Já no Brasil, Lorenzi (2012) destaca que essa metodologia de execução de estacas escavadas com bulbos vem sendo utilizada desde meados da década de 1980. Os estudos e pesquisas acerca das estacas escavadas com bulbos têm apresentado resultados promissores.

Visando a verificação do possível acréscimo da capacidade de carga proporcionado pela técnica de execução de bulbos em estacas escavadas, no presente trabalho analisaram-se resultados de provas de carga estática em estacas escavadas com anéis e em estacas escavadas convencionais de mesmo diâmetro e comprimento, comparando as cargas de ruptura para obter o percentual de acréscimo de carga. As provas de carga foram executadas em uma areia de origem sedimentar.

2. Fundamentação Teórica

O significado de capacidade de carga pode ser expresso como o valor da força correspondente à máxima resistência que o elemento de fundação pode oferecer (Cintra e Aoki, 2010). Essa resistência em fundações por estacas, de modo geral, corresponde à resistência lateral desenvolvida entre o fuste da estaca e o solo, e também à tensão resistente normal à ponta da estaca. Essas grandezas são dependentes, primordialmente, das dimensões da estaca e das características do solo circundante. Entretanto, para as estacas com anéis ou bulbos, além das resistências de ponta e lateral, tem-se a resistência de apoio dos anéis, que funciona como pequenas resistências de ponta para a área de bulbo apoiada sobre o solo. Além disso, dependendo do tipo de solo e da geometria da estaca, pode haver um acréscimo de atrito lateral desenvolvido entre o bulbo e o solo (Christopher e Gopinath, 2016).

Estudos da capacidade de carga em fundações por estacas escavadas com bulbos vêm sendo realizados por diversos pesquisadores na tentativa de comprovar a eficácia deste tipo de fundação em relação ao possível aumento da capacidade de carga, seja através de análises numéricas ou ensaios de campo e laboratório. Neste âmbito, a prova de carga estática é uma ferramenta essencial, para a verificação de desempenho desse tipo de fundação.

Utilizando estacas com um e dois bulbos em solos argilosos e arenosos, Mohan et al. (1967) realizaram estudos sobre capacidade de carga variando o comprimento da estaca, diâmetro do fuste e diâmetro dos bulbos. A conclusão desse estudo foi que cada bulbo aumenta a carga de ruptura da estaca em cerca de 50%, considerando espaçamento ótimo entre bulbos o valor de 1,25 a 1,50 vezes o diâmetro do bulbo (Db).

Sonpal e Thakkar (1977) estudaram os efeitos dos aspectos geométricos na capacidade de carga e no mecanismo de ruptura das estacas com bulbos. A conclusão à qual os autores chegaram foi que para um espaçamento de bulbo até 2,5 Db, a superfície de ruptura é estendida lateralmente até o diâmetro igual ao espaçamento entre os bulbos, e que a ruptura lateral acontece ao longo dessa superfície cilíndrica. Isso acontece, pois o solo abaixo dos bulbos e próximo à estaca irá transferir a carga para os estratos de solo adjacentes. Para relações superiores a 2,5 Db, não ocorre a extensão da superfície de ruptura, reduzindo a capacidade de carga resistente da estaca. Além do espaçamento entre bulbos, os autores avaliaram a influência

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do aumento do diâmetro de bulbos na capacidade de carga das estacas. Utilizando modelos em escala reduzida com estacas de madeira, eles ensaiaram estacas com diâmetro de bulbos na proporção Db/Df igual a 2; 2,5 e 3, e espaçamentos entre bulbos nas proporções 1,5 Db; 2 Db; 2,5 Db; e 3 Db. Os resultados encontrados mostram que os bulbos podem aumentar a capacidade de carga da estaca em até 74,5 %. Os autores também afirmam que o diâmetro do bulbo, ao contrário do diâmetro do fuste, possui grande influência na capacidade de carga e que o recalque é bastante reduzido à medida que o número de bulbos aumenta.

Gangadharappa et al. (1999) estudaram o comportamento das estacas com alargamento no fuste à tração e à compressão, para elementos com um e dois bulbos. Os autores analisaram a influência da quantidade e espaçamento de bulbos na resistência à tração das estacas. Para realização da pesquisa, foram utilizadas estacas em modelos reduzidos com relação Db/Df igual a 2,5. Além disso, os autores analisaram o espaçamento entre os bulbos para as estacas com dois bulbos, variando entre 1 e 1,75 Db. Para as estacas com apenas um bulbo os acréscimos de carga em relação às estacas lisas encontrados foram de 188 %, 195 % e 222 % para diâmetros de fuste de 20,25 e 30 mm, respectivamente. Já para as estacas com dois bulbos o maior acréscimo encontrado chegou a 266 %. Com esses resultados, os autores chegaram à conclusão de que a quantidade e o espaçamento de bulbos não têm influência significativa na capacidade de carga à tração.

Marques e Massad (2004) através de prova de carga instrumentada em estaca escavada com bulbos, encontraram valores de capacidade de carga bem superiores àqueles obtidos com estacas convencionais. Para estacas com um bulbo superior e um bulbo na ponta, por exemplo, as capacidades de carga mais que triplicaram. Além disso, os autores encontraram o percentual de contribuição dos bulbos na capacidade de carga das estacas. Para uma estaca com um bulbo de 0,43 m de diâmetro próximo ao topo e relação Db/Df igual a 1,30; a contribuição do bulbo foi de 60 %. Para uma estaca com um bulbo de 0,76 m de diâmetro localizado próximo à base e relação Db/Df igual a 2,25; a contribuição do bulbo foi de 40 %. Para a estaca com dois bulbos, um na parte superior com diâmetro igual a 0,52 m e outro na ponta com diâmetro igual a 0,77 m, os bulbos foram responsáveis por 70 % da capacidade de carga da estaca. Nesse estudo também foi realizado a extração das estacas do solo, que revelou influência direta da compacidade da areia e silte nos diâmetros dos bulbos, executados com jatos de fluído de perfuração. Quanto menor a compacidade, maior o diâmetro do bulbo executado.

Lorenzi (2012) realizou um estudo sobre a eficiência das estacas escavadas com anéis, em termos de aumento de capacidade de carga, através de simulações numéricas e provas de carga. Os resultados das simulações numéricas pelo método dos elementos finitos indicaram ganho de capacidade de carga de até 42 %, comparando-se a uma estaca com cinco anéis com uma estaca lisa. Já os resultados experimentais apresentaram um acréscimo de capacidade de carga máximo de 17 %, resultado considerado abaixo do esperado. O autor indica como possível causa do baixo acréscimo de capacidade de carga, o tipo de solo (argiloso poroso) onde a estaca foi executada.

Através de métodos dos elementos finitos, Alielahi et al. (2014) analisaram o comportamento de diferentes arranjos de grupos de estacas com bulbos sob esforços de tração. Os autores afirmam que as fundações por estacas com bulbos possuem uma maior capacidade de carga se comparada com uma estaca de fuste uniforme de mesmo volume e comprimento. Além disso, eles concluíram que os arranjos de blocos de estacas nas formas de pentágono e triângulo apresentaram melhores resultados de capacidade de carga à tração se comparados com arranjos nas formas de quadrado e hexágono.

Christopher e Gopinath (2016) analisaram em laboratório dois grupos de modelos de estacas de aço com 300 e 350 mm de comprimento, 75 mm de diâmetro de bulbo (Db) e 25 mm de diâmetro de fuste (Df). As estacas modelo foram ensaiadas em um container de 600 mm de

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diâmetro e 900 mm de altura, preenchido com areia pura. Um grupo de testes realizados visava compreender como a localização do bulbo influenciava na capacidade de carga. Para esse grupo, cinco estacas modelo foram ensaiadas variando-se a distância do bulbo à ponta da estaca. Os resultados mostraram que o bulbo proporciona um acréscimo maior na capacidade de carga quanto mais próximo da ponta da estaca estiver posicionado. Além disso, os ensaios mostraram que há uma distância limite a partir da qual a capacidade de carga tende a ficar constante. Comparando-se estacas com apenas um bulbo com estacas convencionais, a estaca com um bulbo posicionado à uma distância igual a 2D da ponta apresentou um acréscimo de capacidade de 151 %. A estaca com um bulbo posicionado a 3D da ponta apresentou um acréscimo de capacidade de carga de 79 %. A estaca com um bulbo localizado a 5D da ponta proporcionou ganho de carga de 62 %. Por fim, as estacas com bulbo localizado a partir de 7D de distância da ponta, apresentaram acréscimos de capacidade de carga desprezíveis e constantes, da ordem de 7 %.

Em um outro grupo de testes, o intuito era encontrar o espaçamento ótimo entre dois bulbos. Foi constatado que o aumento no espaçamento proporciona um acréscimo na capacidade de carga. Entretanto, a partir de um determinado espaçamento entre os bulbos, o acréscimo na capacidade de carga tende a ser cada vez menor. Utilizando-se o espaçamento de 100 mm como base, percebe-se um acréscimo de 82,6 % na capacidade de carga para um espaçamento de 150 mm entre os bulbos. Já para um espaçamento de 200 mm entre os bulbos, o acréscimo de capacidade de carga encontrado foi de 97,7 %.

Por fim, um último conjunto de ensaios tratou do acréscimo da capacidade de carga proporcionado pelo aumento do número de bulbos. Foram utilizadas três estacas: uma contendo um bulbo, outra contendo dois bulbos e a terceira contendo três bulbos. Os resultados mostraram que a adição de bulbos às estacas proporciona um acréscimo considerável na capacidade de carga, entretanto, o acréscimo mais significativo ocorreu na adição do segundo bulbo. Tomando como base uma estaca modelo convencional (sem bulbo), a estaca contendo apenas um bulbo proporcionou um acréscimo de 78,9 % na capacidade de carga. A estaca com dois bulbos apresentou o acréscimo mais significativo na capacidade de carga. Comparando à estaca contendo um bulbo, o acréscimo foi de 88,1 %. Já para a estaca contendo três bulbos, o acréscimo na capacidade de carga em relação à estaca com dois bulbos foi de 20,5 %.

Apesar dos autores pregarem a necessidade de maiores análises para maior entendimento das estacas com bulbos e alertarem para a aplicação dos resultados para estacas de dimensões reais, o resultado dessa pesquisa mostra claramente que a capacidade de carga destas estacas é muito mais elevada se comparada com as estacas de fuste uniforme. No estudo realizado, a estaca com três bulbos apresentou um acréscimo de 305 % em relação à estaca convencional, evidenciando que as estacas com bulbos podem ser uma alternativa de solução para sistemas de fundação.

3. Materiais e métodos

3.1. Local da pesquisa e descrição do subsolo

A parte experimental deste trabalho foi realizada em uma obra localizada em Natal-RN, onde, será construído um edifício residencial de 22 pavimentos. Foram ensaiadas duas estacas nesta pesquisa, sendo uma convencional (E1) e uma com anéis (E2). A estaca escavada convencional faz parte de um dos blocos de fundações deste edifício. Entretanto, a estaca escavada com anéis foi executada exclusivamente para esta pesquisa.

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Foram executados 4 furos de sondagem SPT no terreno, conforme procedimento recomendado pela NBR 6484. A Figura 2 apresenta o perfil simplificado do subsolo baseado nos resultados obtidos do furo de sondagem SP3, mais próxima do local de execução das provas de carga realizadas.

Observa-se uma predominância de solo arenoso e a ausência de nível d’água. Na camada inicial até a cota de 6,43 m, verificou-se a presença de areia fina e média variando de fofa a compacta com Nspt variando entre 4 e 14. Já na camada onde estão assentadas as pontas das estacas ensaiadas (profundidade de 14m), verifica-se a presença de areia fina e média, muito siltosa, variando entre medianamente compacta e muito compacta com Nspt igual a 17 golpes.

3.2. Descrição das estacas

A estaca convencional (E1) é do tipo escavada a seco, confeccionada com trado helicoidal, com 14 m de comprimento e fuste uniforme com diâmetro igual a 0,5 m. O concreto das estacas possui fck de 20 MPa e abatimento igual a 200 mm. A armadura da estaca foi composta por seis barras longitudinais e estribos helicoidais de diâmetros iguais a 12,5 mm e 5 mm, respectivamente. O processo executivo das estacas escavadas ocorreu com a perfuração, seguida da introdução da armadura e concretagem.

Figura 2 – Perfil do subsolo

FONTE: Autor (2017).

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A estaca escavada com anéis (E2) possui 14 m de comprimento, diâmetro do fuste igual a 0,5 m e anéis com 0,74 m de diâmetro e 0,15 m de espessura. Os anéis foram distribuídos ao longo do fuste a cada metro, totalizando 12 anéis. O concreto da estaca possui fck de 20 MPa e abatimento igual a 200 mm. A armadura da estaca também foi composta por seis barras longitudinais e estribos helicoidais de diâmetros iguais a 12,5 mm e 5 mm, respectivamente. A sequência executiva da estaca ocorreu de maneira semelhante à estaca convencional. Entretanto, após a perfuração da estaca até a cota prevista, conectou-se uma peça metálica cortante de 120 mm de comprimento e 150 mm de altura ao trado helicoidal, sendo iniciada a de execução dos anéis. Iniciou-se o processo com a descida do trado no furo já perfurado até a cota de execução do primeiro anel, seguido da rotação para a confecção do alargamento. Repetiu-se o procedimento até a execução dos nove primeiros anéis. Após isso, efetuou-se a limpeza do furo e retomou-se o procedimento. Posteriormente, após o término da escavação, realizou-se novamente a limpeza do furo para inserir a armadura e dar início ao processo de concretagem.

A Figura 3 ilustra a disposição das estacas e do furo de sondagem SP3 no terreno.

3.3. Descrição das provas de carga realizadas

Foram realizadas duas provas de carga à compressão do tipo lenta, de acordo com a NBR 12.131/2006, sendo uma na estaca convencional E1 e outra na estaca com anéis E2, com o objetivo de verificar a capacidade de carga das estacas. Os carregamentos dos elementos ensaiados foram aplicados em incrementos iguais de carga, através de cilindro hidráulico com

Figura 3 – Disposição das estacas e sondagem SP3 no terreno, sem escala. Dimensões em cm.

FONTE: Adaptado de Fundasolos (2017).

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capacidade para 7000 KN. O descarregamento ocorreu em cinco estágios, correspondentes à 20 % da carga máxima de ensaio. Antes da realização dos ensaios efetuou-se a verificação dos posicionamentos dos tirantes e excentricidade do macaco hidráulico, para garantir a distribuição da carga de forma igualitária às estacas de reação. A Figura 4 ilustra a montagem da prova de carga.

O sistema de reação foi composto por seis estacas dimensionadas para trabalhar à tração. Essas estacas foram concebidas com fuste uniforme de 0,50 m de diâmetro e comprimento de 14 m, conforme previsto no projeto de fundação. As estacas de reação foram fixadas às vigas de reação por meio de barras de aço com roscas, de diâmetro igual a 32 mm, comprimento igual a 14 m e carga máxima de ensaio igual a 690 KN. A transferência de carga do cilindro hidráulico para os elementos de tração foi feita através de três vigas metálicas, sendo uma principal e duas transversais. Todas as estacas de reação foram incorporadas ao estaqueamento definitivo da obra.

As leituras da carga aplicada foram obtidas por meio de uma célula de carga posicionada no topo cilindro hidráulico. A medição da deformação das estacas foi feita por quatro relógios comparadores instalados próximos às pontas dos blocos e fixados em vigas de referência, com curso de 50 mm e precisão de 0,01 mm respeitando-se o tempo necessário para a estabilização dos recalques. Foi realizada também a medição dos deslocamentos das estacas de reação com níveis a laser orientados para um uma régua milimétrica fixada às barras de aço utilizadas para conectar as estacas de reação às vigas de reação.

A prova de carga da estaca E1 apresentou deslocamentos excessivos no nono estágio, provocando a interrupção do carregamento com carga máxima de ensaio de 2140 KN, correspondendo a um recalque de 39,43 mm. Após o descarregamento foi constatado uma leve rotação do bloco de coroamento. Já na prova de carga na estaca E2, a carga máxima de ensaio foi limitada à 2000 KN devido ao surgimento de fissuras nas estacas de reação, atingindo-se um recalque de apenas 5,87 mm.

Figura 4 – Montagem da prova de carga

FONTE: Autor (2017).

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4. Resultados

As Figuras 5 e 6 apresentam os resultados das provas de carga. Realizou-se a extrapolação e intepretação das curvas através dos métodos propostos por Van Der Veen (1953) e Décourt (1999), para obtenção da capacidade de carga das estacas E1 e E2.

A Tabela 1 apresenta os máximos valores de carga e recalques alcançados nas provas de carga, bem como as estimativas de capacidade de carga.

FONTE: Autor (2017).

Figura 5 – Curva carga x recalque (E1) – Estaca convencional

FONTE: Autor (2017).

Figura 6 – Curva carga x recalque (E2) – Estaca com anéis

0

1

2

3

4

5

6

7

0 500 1000 1500 2000 2500

Reca

lque

(mm

)

Carga (KN)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 500 1000 1500 2000 2500

Reca

lque

(mm

)

Carga (KN)

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Tabela 1 – Capacidade de carga das estacas

ESTACAS Qmáx (KN)

ρmáx (mm)

R (KN) VDV*

R (KN) Décourt

E1 2140 39,43 2100 2598 E2 2000 5,87 2200 2795

FONTE: Autor (2017).

Comparando-se a estaca escavada com anéis com a estaca escavada lisa, é possível

verificar que a estaca com anéis proporciona um acréscimo de capacidade de carga. Para quantificar esse ganho de carga, considerou-se as capacidades de carga estimadas pelo método de Van Der Veen (1953) e Décourt (1999). Dividindo-se a capacidade de carga da estaca com anéis pela capacidade de carga da estaca convencional, encontrou-se que o maior acréscimo de carga da estaca com anéis E2 em relação à estaca lisa E1, foi de aproximadamente 8 %, obtido através da estrapolação de Décourt (1999).

Outra análise foi realizada comparando os recalques de cada estaca para a carga admissível de projeto, correspondente a 1200 KN. Observou-se que a estaca lisa recalcou aproximadamente o dobro da estaca com anéis. Enquanto a estaca com anéis recalcou 1,9 mm com 1200 KN de carga, a estaca lisa recalcou 3,9 mm.

5. Conclusões

Neste trabalho, avaliou-se a capacidade de carga de estaca escavada com método de alargamento do fuste (anéis), tipo de estaca ainda pouco usual no meio técnico de fundações, em relação a estacas escavadas convencionais (de fuste liso), amplamente utilizadas no Brasil. Foram realizadas duas provas de carga estática em solo arenoso de origem sedimentar, sendo uma em estaca do tipo escavada de fuste uniforme e outra em estaca do tipo escavada com anéis, ambas com comprimento de 14 m e diâmetro igual a 0,50 m.

Através da interpretação das curvas carga-recalque obtidas nas provas de carga, verifica-se acréscimo de capacidade de carga da estaca com anéis em relação à estaca lisa de aproximadamente 8 %.

Baseado nisso, conclui-se que a estaca escavada com método de alargamento do fuste apresentou um resultado abaixo do esperado, especialmente se comparado aos valores encontrados em outras pesquisas, que em alguns casos apresentaram acréscimos da ordem de 200 %. Entretanto, ainda assim, a estaca apresentou acréscimo de carga em relação à estaca lisa ensaiada nas mesmas condições de solo e comprimento, resultando em uma avaliação positiva. A estaca com anéis se apresenta ainda mais positiva se feita uma análise de recalques. Comparando-se os recalques das estacas para a carga de trabalho de 1200 KN, a estaca lisa recalcou quase o dobro do medido com a estaca com anéis.

É importante ressaltar que foi feito apenas um teste de cada estaca. Dessa forma, faz-se necessária a realização de mais ensaios para que se possa obter uma avaliação mais conclusiva acerca da capacidade de carga das estacas escavadas com método de alargamento do fuste.

*VDV – Van Der Veen

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Os autores agradecem, por toda colaboração à INTERPROJ, por garantir acesso à obra; à SUPERMIX, pelo fornecimento do concreto para a execução das estacas; à INCOTEP, pelo fornecimento dos tirantes para a realização das provas de carga; à RINCENT BPT BRASIL, pela realização dos ensaios e, em especial, à FUNDASOLOS, por todo auxílio prestado durante todo projeto e pela execução das estacas.