PROVAS DE CARGA EM ESTACAS UMA APRECIAÇÃO ......to das fundações por estacas, e nas discussões...

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após o descarregamento total da estaca. A primeira estaca foi assim carregada até a pretendida carga de trabalho (76 t); depois descarregada, observando-se um recaI que permanente de 1,2 mm e, finalmente, carregada até 120 t, quando se observou o recalque de 5 mm. A segunda prova foi carregada, pelo método acima mencionado, até 115 t, quando se observou o recalque de 7 rum; e, então, descar- regada, mostrando um recalque permanente de 1,7 mm. Estou citando esses dados para mostrar como eles foram importantes no estabelecimento que se deu a seguir, não só da metodologia das provas de carga, como também do julgamento de seus resultados. Nessa épocajá a utilização quer das fórmulas dinâmicas, quer estáticas, para o cálculo da capacidade de carga de estacas individuais, estava desa- creditada. Um testemunho disto encontra-se nos anais do "Symposium de Solos", promovido pelo Instituto Nacional de Tecnologia, no Rio, em dezembro de 1942, na conferência ali pronunciada pelo Dr. Odair Grillo, sobre o comportamen- to das fundações por estacas, e nas discussões que se segui- ram (Grillo, 1943). As provas de carga impunham-se, então, como único método confiável para a determinação da capacidade de carga individual das estacas. Isto é, seriam essas provas ensaios para a determinação da carga admissível sobre as estacas, embora nada se pudesse dizer sobre os recalques totais das fundações por estacas. Mas isso dependia direta- mente do método de ensaio adotado e do julgamento dos recalques observados nas provas - os quais, já se sabia, nada tinham a ver com os recalques das fundações. Daí a importância que atribuo àquele momento histó- rico, nas provas do Instituto de Resseguros do Brasil, quando a prática, já adquirida pelos engenheiros do LP.T., foi apre- sentado ao Eng. Costa Nunes, como aquele que viria utilizar na prática, os resultados de tais ensaios. O estabelecimento definitivo do método brasileiro de provas de carga sobre estacas e das especificações dos recalques admissíveis obser- PROVAS DE CARGA EM ESTACAS UMA APRECIAÇÃO HISTÓRICA - Or. Eng. Milton Vargas - Este artigo aborda uma apreciação histórica no desenvolvimento de provas de carga em estacas no Brasil, enfatizando-se as contribuições pessoais do Prol Costa Nunes ao assunto. Um método preciso para executar estes ensaios começou a ser estudado pelo l.P. T, em colaboração com Costa Nunes, desde 1942. Os primeiros resultados destas investigações foram apresentados no 60 Encontro da A.B.N.T, realizado em Belo Horizonte, em 1945. Em 1951, foi adotada uma norma brasileira para provas de carga, baseada em incrementos lentos de carga, de maneira a permitir a escolha das cargas admissiveis, de acordo com os recalques observados durante os ensaios. Um relato sobre as realizações do Prol Costa Nunes no campo da tecnologia de estacas é apresentado, enfatizando-se suas contribuições nas Conferências Internacionais de Mecânica dos Solos. Finalmente, são discutidos os resultados de suas pesquisas para determinações de capacidade de carga de estacas, baseadas no SPT (Standard Penetration Tests) e em provas de carga instrumentadas. INTRODUÇÃO A prática de tratar fundações por meio de provas de carga sobre estacas foi introduzida no Brasil pela Companhia Internacional de Estacas Frankignoul, a' qual solicitou ao LP.T. que as planejasse e executasse. A primeira delas foi sobre estacas de tipo Franki das fundações da Estação da E.F. Noroeste, em Bauru, realizada pelo LP.T. em fevereiro de 1936, dois anos antes da instalação da sua Seção de Solos e Fundações (I.P.T., 1936). Entretanto, as primeiras provas de carga de estacas realizadas no Rio de Janeiro foram sobre duas estacas tipo Franki das fundações do Instituto de Resseguros do Brasil, em abril de 1942 (I.P.T., 1942). Já, então, a Seção de Solos do LP.T. tinha sido organizada, pelo Eng. Odair Grillo, há cerca de quatro anos. Coube a mim, como assistente da mesma, realizar a prova. Pois foi, então, que encontrei Costa Nunes - num impecável temo de linho branco - que iria acompanhar a prova como engenheiro da então, já empresa brasileira, Estacas Franki Ltda. De acordo com Costa Nunes, decidiu-se estabelecer definitiva e previamente o método de carregamento que, naquela época, ainda não era universalmente aceito. A prática trazida pelos engenheiros europeus da Franki era a de um carregamento rápido até uma vez e meia ou duas vezes a carga de trabalho prevista. Mas não havia ainda especificação clara de qual o recai que admissível, nem de que fração da carga de ruptura seria aceita como carga de trabalho. Especificou-se, então, que o carregamento seria fei- to com intervalos de carga de cerca de 10% da carga máxima pretendida na prova (prevista como 120t). Lia-se o recai que imediatamente após a aplicação da carga e depois, em intervalos de tempos dobrados, até estabiliza- ção aparente. Só então aplicava-se o acréscimo seguinte. O descarregamento era feito de forma semelhante e, con- siderava-se importante, a leitura do recai que permanente, Maio - 1993 Revista da DIRENG 33
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  • após o descarregamento total da estaca.A primeira estaca foi assim carregada até a pretendida

    carga de trabalho (76 t); depois descarregada, observando-seum recaI que permanente de 1,2 mm e, finalmente, carregadaaté 120 t, quando se observou o recalque de 5 mm. A segundaprova foi carregada, pelo método acima mencionado, até 115t, quando se observou o recalque de 7 rum; e, então, descar-regada, mostrando um recalque permanente de 1,7 mm.

    Estou citando esses dados para mostrar como elesforam importantes no estabelecimento que se deu a seguir,não só da metodologia das provas de carga, como tambémdo julgamento de seus resultados. Nessa épocajá a utilizaçãoquer das fórmulas dinâmicas, quer estáticas, para o cálculoda capacidade de carga de estacas individuais, estava desa-creditada. Um testemunho disto encontra-se nos anais do"Symposium de Solos", promovido pelo Instituto Nacionalde Tecnologia, no Rio, em dezembro de 1942, na conferênciaali pronunciada pelo Dr. Odair Grillo, sobre o comportamen-to das fundações por estacas, e nas discussões que se segui-ram (Grillo, 1943).

    As provas de carga impunham-se, então, como únicométodo confiável para a determinação da capacidade decarga individual das estacas. Isto é, seriam essas provasensaios para a determinação da carga admissível sobre asestacas, embora nada se pudesse dizer sobre os recalquestotais das fundações por estacas. Mas isso dependia direta-mente do método de ensaio adotado e do julgamento dosrecalques observados nas provas - os quais, já se sabia, nadatinham a ver com os recalques das fundações.

    Daí a importância que atribuo àquele momento histó-rico, nas provas do Instituto de Resseguros do Brasil, quandoa prática, já adquirida pelos engenheiros do LP.T., foi apre-sentado ao Eng. Costa Nunes, como aquele que viria utilizarna prática, os resultados de tais ensaios. O estabelecimentodefinitivo do método brasileiro de provas de carga sobreestacas e das especificações dos recalques admissíveis obser-

    PROVAS DE CARGA EM ESTACASUMA APRECIAÇÃO HISTÓRICA

    - Or. Eng. Milton Vargas -

    Este artigo aborda uma apreciação histórica no desenvolvimento de provas de carga em estacas no Brasil,enfatizando-se as contribuições pessoais do Prol Costa Nunes ao assunto. Um método preciso para executar estesensaios começou a ser estudado pelo l.P. T, em colaboração com Costa Nunes, desde 1942. Os primeiros resultadosdestas investigações foram apresentados no 60 Encontro da A.B.N.T, realizado em Belo Horizonte, em 1945. Em1951, foi adotada uma norma brasileira para provas de carga, baseada em incrementos lentos de carga, de maneiraa permitir a escolha das cargas admissiveis, de acordo com os recalques observados durante os ensaios.

    Um relato sobre as realizações do Prol Costa Nunes no campo da tecnologia de estacas é apresentado,enfatizando-se suas contribuições nas Conferências Internacionais de Mecânica dos Solos. Finalmente, sãodiscutidos os resultados de suas pesquisas para determinações de capacidade de carga de estacas, baseadas no SPT(Standard Penetration Tests) e em provas de carga instrumentadas.

    INTRODUÇÃO

    A prática de tratar fundações por meio de provas decarga sobre estacas foi introduzida no Brasil pela CompanhiaInternacional de Estacas Frankignoul, a' qual solicitou aoLP.T. que as planejasse e executasse. A primeira delas foisobre estacas de tipo Franki das fundações da Estação da E.F.Noroeste, em Bauru, realizada pelo LP.T. em fevereiro de1936, dois anos antes da instalação da sua Seção de Solos eFundações (I.P.T., 1936).

    Entretanto, as primeiras provas de carga de estacasrealizadas no Rio de Janeiro foram sobre duas estacas tipoFranki das fundações do Instituto de Resseguros do Brasil,em abril de 1942 (I.P.T., 1942). Já, então, a Seção de Solosdo LP.T. tinha sido organizada, pelo Eng. Odair Grillo, hácerca de quatro anos. Coube a mim, como assistente damesma, realizar a prova. Pois foi, então, que encontrei CostaNunes - num impecável temo de linho branco - que iriaacompanhar a prova como engenheiro da então, já empresabrasileira, Estacas Franki Ltda.

    De acordo com Costa Nunes, decidiu-se estabelecerdefinitiva e previamente o método de carregamento que,naquela época, ainda não era universalmente aceito. A práticatrazida pelos engenheiros europeus da Franki era a de umcarregamento rápido até uma vez e meia ou duas vezes a cargade trabalho prevista. Mas não havia ainda especificação clarade qual o recai que admissível, nem de que fração da carga deruptura seria aceita como carga de trabalho.

    Especificou-se, então, que o carregamento seria fei-to com intervalos de carga de cerca de 10% da cargamáxima pretendida na prova (prevista como 120t). Lia-seo recai que imediatamente após a aplicação da carga edepois, em intervalos de tempos dobrados, até estabiliza-ção aparente. Só então aplicava-se o acréscimo seguinte.O descarregamento era feito de forma semelhante e, con-siderava-se importante, a leitura do recai que permanente,

    Maio - 1993 Revista da DIRENG 33

  • s nas provas deu-se, então, a partir desse momento.sta unes é uma figura básica nesse processo, devido à .

    sua posição chave de engenheiro responsável poruma grandefirma de estaqueamento que, para cá trazia uma tecnologiabem sucedida na Europa, além de professor da Escola Nacio-nal de Engenharia e especialista integrado na Engenharia deSolos nacional.

    Seus três trabalhos, publicados sucessivamente naRevista Municipal de Engenharia, em janeiro de 1943 (Costa.Nunes, 1943), na mesma revista, em outubro de 1944 (CostaNunes, 1944) e na Revista Politécnica, em outubro de 1945(Costa Nunes, 1945), são testemunhos dessa sua atividade.No primeiro trabalho, Costa Nunes conclui: "a prova de cargaconstitui a única indicação de valor indiscutível sobre acapacidade de carga de uma estaca considerada individual-mente". Paraa fixação da (como ele chamajvcarga de segu-rança", a partir de provas de carga, ele manifesta-se favorávelà admissão de uma carga, como segura, igual a uma fraçãodo limite de proporcionalidade entre carga e recaI que, obser-vado na prova, ou uma parcela da carga de ruptura (entre 1,5e 2).

    Por outro lado, não aceita "in-totum" a idéia, correnteatualmente, de que a carga aplicada à estaca seria admissivel,desde que o recaI que observado seja inferior a um determi-nado valor pré-fixado.

    No segundo trabalho, Costa Nunes faz uma análise de.' várias normas estrangeiras, para provas de carga em estacas,

    da qual resulta sua proposta feita em nome da Estaca FrankiLtda: "Norma para prova de carga em estacas" apresentada edebatida na 6ª Reunião da A.B.N.T., realizada em BeloHorizonte, em 1945. Essa norma, que ganhou o "status" denorma brasileira NB-20, da A.B.N.T., em 1951, mantém oscritérios de carregamento sucessivos de não mais de 20% dacarga de trabalho; leitura dos recalques em intervalos suces-sivos dos tempos até estabilização aparente dos mesmos; edescarga em estágios sucessivos não superiores a 25% dacarga total do ensaio.

    Assim ficou instituído como norma brasileira o méto-do do carregamento lento das estacas de prova - o que éessencial para que se possajulgar da carga admissível a partirde recalques observados na prova. Do contrário, no carrega-mento rápido, intervêm deformações visco-elásticas, de-pendentes de coeficientes de viscosidade, que nada têm a vercom as cargas admissíveis.

    Uma recomendação da norma de que, se o ensaio nãofor levado até ruptura, ele deverá ser continuado até obser-var-se um recalque total de 15 mm ou até uma vez e meia acarga de trabalho da estaca, transformou-se, inexplicavel-mente pela prática, em especificação de carga admissível.Assim, vem-se admitindo, ao abrigo dessa interpretação, quea carga admissível em estacas, submetidas a prova de cargaindividual é igual a carga que dá um recalque de 15 mmdividida por 1,5. É necessário, entretanto, lembrar que essaespecificação nada tem a ver com a norma de execução daprova de carga proposta por Costa Nunes e acei ta pela ABNT.Aqueles valores só figuram na norma para estabelecer limites

    mínimos aconselháveis até os quais deverão ser carregas estacas de prova. Assim, as especificações de reca.cees;correspondentes às cargas admissíveis ou de coeficienredução da carga de ruptura, deverão ser pré-fixados ar,das provas.

    O terceiro trabalho de Costa Nunes, completa t .suas idéias da época, sobre comportamento de funda -sobre estacas, e justifica o uso das provas de carga parzdeterminação da carga admissivel. Nesse trabalho, dá-se uz;coroamento das investigações e trabalhos do Prof. Co -Nunes sobre a questão das provas de carga sobre estacasInvestigações essas que, suponho, tenham sido iniciadas trêsanos antes, por ocasião da prova de carga sobre as estacas "",fundação do Edifício Resseguros do Brasil, no Rio de Janei-ro.

    Convém aqui dizer que o interesse das "Estacas Fran-ki" no esclarecimento da questão, extravasou o campo mera-mente comercial. O interesse demonstrado pelo seu presid -te, Eng. Pierre Moreau, como pelo Prof. Costa Nunes,principal orientado r técnico, patentea-se pelo estabelecimen-to, no I.P.T., de uma bolsa de pesquisa"a "Bolsa de Estudo:Paula Souza", cuja finalidade era a de levar adiante pesquisasde caráter estritamente tecnológicos sobre os problemas re-lativos a estacas e estaqueamentos. Talvez o mais interessan-te, e, sem dúvida, o que provocou repercussão internacional.foi o do Eng. Heitor Antunes Martins, 'que enfrentou o difícfproblema do cálculo das tensões transmitidas ao terreno restacas (Martins, 1945).

    DISCUSSÃO DO PROBLEMADAS CARGAS ADMISsíVEIS EM ESTACASEM ÂMBITO INTERNACIONAL

    Em 1948, por iniciativa do próprio Prof. Terzaghi, o:engenheiros de solos brasileiros foram solicitados a partici-par da 2ª Conferência Internacional de Mecânica dos Solo:e Engenharia de Fundações. A principal contribuição deCosta Nunes era sobre a fundação do tanque de óleo OCB-9,na Alemôa, Santos, sobre drenos verticais de areia, portanto.não tratava do assunto que aqui se está abordando. Contudo.Costa Nunes discutiu três trabalhos apresentados à Conferên-cia, dois dos quais eram sobre capacidade de carga de estacasA primeira discussão foi sobre um trabalho de Jaky, sobrecálculo teórico da capacidade de carga estática de estacasCosta Nunes discute a influência da distribuição de pressõ sna resistência lateral da estaca, junto à ponta. Discute aindaa aplicação da fórmula de Prandtl-Caquot para o cálculo dresistência de ponta da estaca. Discute, finalmente, a cone! -são de Jaky de que a resistência de uma estaca, cuja pontaesteja em argila, seja muito menor que as de ponta em areia(Costa Nunes, 1948 a).

    Mas é na discussão sobre o trabalho de Rdzimir Pies-kowski, sobre o recaI que admissível das estacas, que Cos;Nunes leva ao nível internacional, aquilo que tinha siinvestigado e discutido aqui no Brasil. Ele concorda com

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  • autor de que é "realmente difícil imaginar a relação existenteentre o recai que de uma única estaca (submetida à provas,sob o dobro da carga de trabalho) e tanto o recalque totalcomo o diferencial da fundação". Mas não está de acordo queo critério apresentado pelo autor - de adotar como cargaadmissível uma fração do limite de elasticidade (proporcio-nalidade entre carga e recalque observada na prova) - sejageneralizado para qualquer caso. Apresenta, então, curvacarga-recai que obtida em provas de carga brasileira, em quemostram curvaturas notáveis a partir do início do ensaio.Como exemplo, cita que a norma DIN-I 054, em sua ediçãode 1939, adota como carga admissível a metada do limite deelasticidade; mas a edição de 1940 só adota uma fração dacarga de ruptura. Finalmente, apresenta uma análise estatís-tica dos desvios das curvas carga-recai que de uma interpola-ção linear. mais da metade dos casos mostraram excessos demais de 6% além da interpolação linear. Conclui CostaNunes, nessa discussão que "parece que a melhor maneira dese determinar a pressão admissível de uma estaca (numaprova de carga) é a de adotar uma fração da carga de ruptura".Mas conclui que se deva prever, por meio de cálculo, qualseria o recalque da fundação em questão (Costa Nunes, 1948b). Nessa época, portanto, ele firma sua opinião de que a cargaadmissível seja fixada a partir da carga de ruptura; abandona,portanto, a idéia de fixá-Ia como fração de um limite deproporcionalidade carga-recai que observado na prova e, fi-nalmente, mantém sua rejeição da fixação de um máximo derecalque como admissível.

    A preocupação de Costa Nunes com a normalizaçãodo projeto e construção de fundações está patente ainda notrabalho publicado nos anais da ABMS, em 1952 (CostaNunes, 1952), onde ele faz uma análise extensiva doscódigos de fundações existentes. No Congresso Interna-cional realizado em 1953, em Zurich, Costa Nunes apre-sentou, com a colaboração de quem escreve este trabalho,um estudo da capacidade de carga de estacas cravadas oumoldadas em solo residual, em base a resultados de ensaiosde laboratório e provas de carga (Costa Nunes e Vargas,1953). Esse trabalho, que ainda hoje é citado na literaturainternacional; é um dos primeiros a tentar aplicar o poucoque já se sabia na época sobre as propriedades geotécnicasdos solos residuais, ao problema das fundações por esta-cas. Tratava-se de comparar as capacidades de carga cal-culadas pela fórmula de Meyerhof com resultados de pro-vas de carga. .

    O solo residual tomado como exemplo foi o forma-do por uma camada superdicial de argila ou areia "porosa"(não saturada, e de grande volume de proros) sobre umsubstrato firme de argila dura ou solo de alteração de rocha(saprolito, como se chama hoje). As propriedades mecâni-cas desses solos residuais tinham sido estudadas com al-gum detalhe, pelo segundo autor, em sua tese para concur-so de Cátedra, na Escola Politécnica de São Paulo. Por essesestudos concluía-se que a resistência ao cisalhamento dacamada "porosa", para o cálculo da capacidade de carga dasestacas (a partir de ensaios consolidados e não drenados - que

    se supunha simular as condições de ruptura de uma estaca deprova) seria expressa pela equação de Coulumb:

    't = C + cr tg

  • =.;:::;;::~.\~I!.::res- do coeficientes de capacidade de carga Nc..: DO do coeficiente Ny para o caso de estacas.

    n 'em mencionar que, nesta mesma Conferência de- Co ta unes impressionou-se com um trabalho de

    ~~;on e Chapon sobre a "Relação entre Resistências Está-_ - e Dinâmicas das Estacas" , onde os autores procuraram

    restabelecer a confiança nas fórmulas dinâmicas para deter-..••.mação da capacidade de carga (especificamente as fórmu-

    holandesas). Na discussão a este trabalho, Costa Nunes1953) acha que o trabalho tem "o mérito incontestável de

    ressuscitar a esperança que o emprego das fórmulas dinâmi-as pudessem ter uma outra finalidade além do controle da

    cravação, num terreno bem conhecido sob o ponto de vistageotécnico". Ele acredita, ou acreditou naquele momento,que as fórmulas dinâmicas poderiam abrir a possibilidade deabordar o problema sob o ponto de vista estatístico.

    A atuação do Prof. Costa Nunes sobre a questão deprovas de carga sobre estacas e fundações sobre estacascontinua ainda no 4.9. Congresso Internacional, realizadoem Londres, em 1957, onde ele discute vários pontos dorelatório geral de Rutledge sobre "Estaqueamento e Fun-cações sobre Estacas" (Costa Nunes, 1957). Parece-me,entretanto, que a partir dessa época, a questão de determi-nação da capacidade de carga de estacas por meio deprovas de carga passou a ser considerada como plenamenteestabelecida. Surgiram, então, as discussões sobre a utili-zação dos ensaios de penetração estático e dinâmico comessa finalidade. É isso que se depreende do Relatório Geralsobre "Técnicas de Fundações", apresentado por CostaNunes (1958) no 22. Congresso Brasileiro.

    RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO E CAPACIDADE DECARGA E ESTACAS

    Embora o assunto que nos prenda seja o da contribui-ção do Prof. Costa Nunes para o esclarecimento da utilizaçãode provas de carga diretas padronizadas na previsão dascargas admissíveis sobre estacas, não nos parece possíveldeixar de mencionar sumariamente um assunto correlato: oda utilização da resistência à penetração, quer estática, comoensaio de cone holandês, quer dinâmica, representada noBrasil pelo ensaio de penetração do barrilete amostrador desondagens de reconhecimento dos terrenos de fundações.

    A companhia Franki já utilizava, há muito tempo, umensaio desse tipo - denominado: "auscultação" -, que consistiana cravação de uma haste no terreno e contagem dos golpesde um martelo padrão, necessários para fazer penetrar a hasteno solo.

    O I.P.T. tinha introduzido, em 1940, a prática de mediro número de golpes necessários para fazer penetrar um bar-rilete amostrador de 45 mm de diâmetro, 30 em no solo, logoabaixo da ponta do tubo de revestimento de uma sondagemde tipo especial, projetada e fabrica da no I.P. T. para reconhe-cimento de solos, para fins de estudos de fundações (Vargas,1945). Essa observação de índice de resistência à penetração

    dinâmica do solo, tinha por finalidade inicial simples:=z:l:julgar da consistência ou compacidade de váriaatravessadas pela sondagem. Entretanto, já se perceum gráfico de índices de resistência à penetração.profundidade poderia ser utilizado para prever o comprir:: -to das estacas e, quiçá, avaliar sua capacidade de carga. -de forma mais ou menos semelhante ao que fazia a Fr -com seu ensaio de "auscultação" .

    Com a publicação do livro de Terzaghi e Peck, e:::::1948 - "Soil Mechanics in Engineering Practice", foi divulgaentre nós um método semelhante de medida da resistência ~penetração: o método SPT. Esse, entretanto, dava númerosresistência diferentes dos nossos, em vista tanto das dimensõesdo barrilete amostrador como do método de contagem d -golpes. Foi, então, que Terzaghi e Peck introduziram a idéia decorrelacionar diretamente índice de resistência à penetraçãocom pressões admissíveis em fundações diretas. A idéia anteriordo LP.T. era a de utilizar a resistência à penetração para julgarda consistência e compacidade e, depois, correlacionar essascom as pressões admissíveis, por meio de códigos de fundaçõesregionais. Prevaleceu, como é óbvio, o ponto de vista da auto-ridade de Terzaghi e Peck. Desde então, tenta-se correlação doíndices de resistência à penetração não só com a pressão admis-sível mas, também, com várias outras propriedades do solo.

    A prática brasileira de resistência à penetração dinâ-mica foi apresentada por Milton Vargas, em seu relatório àSeção de Técnicas de medidas de Campo e Amostragem, da4ª Conferência Intemacional de Londres (Vargas, 1957).procurando enfatizar que sua validade é só regional.

    O ensaio de penetração estática, pelo cone holandês.foi introduzido no Brasil pela Franki, por volta de 1950.evidentemente sob a responsabilidade de Costa Nunes. Aliás.no âmbito da Mecânica dos Solos, o ensaio do cone holandêé mais antigo que o de resistência à penetração dinâmica; poiele foi divulgado internacionalmente, pelo Laboratório deMecânica dos Solos de Delft, já em 1936, no PrimeiroCongresso Intemacional (Delft, 1936), enquanto que o SPTsó o foi em 1948 por Terzaghi e Peck. É de se notar a curioparticularidade que o ensaio holandês sempre esteve ligadàs fundações por estacas; enquanto que o SPT, embororiginado numa companhia de estaqueamento - a Raymond'Piles -, foi sempre mais utilizado para a previsão de pressõesadmissíveis em fundações diretas.

    A questão da resistência à penetração dinâmica eestática começou a ser discutida em âmbito internacional em1957, na Seção "Técnicas de Medidas de Campo e Amostra-gem", da 4ª Conferência Internacional, realizada em Lon-dres. Ali, o relator geral chamou a atenção sobre o fato daenorme quantidade de diferentes tipos e métodos de medidada resistência à penetração e da conveniência de que algunspoucos, dentre esses, fossem escolhidos e padronizado-oDisso resultou a organização de um Comitê da I.C.S.M.F.E.para estudar a questão. Havia um grupo europeu que deveriaestudar principalmente os métodos estáticos e um, america-no, que procuraria padronizar o método da resistência dinã-rnica; pois que o SPT, apesar de se chamar" standard" estava

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  • longe de o ser. Infelizmente, esse Comitê não conseguiuchegar a bons resultados, em vista dos interesses nacionaisem manter seus próprios métodos.

    No congresso internacional seguinte, realizado emParis, em 1961, a questão foi retomada em duas sessões: aprimeira sob o título: "Métodos de Médias das Característicasdos Solos in-situ e Colheita de Amostras", e a segunda, sobre"Fundações em Estacas". Costa Nunes tomou parte nas dis-cussões de ambas as sessões, tentando correlacionar resistên-cias à penetração dinâmica e estática, entre si e com relaçãoàs provas de carga. Na sessão sobre estacas, Costa Nunesdiscutiu a previsão da capacidade de carga a partir do ensaiode cone holandês (Costa Nunes, 1961 a.). Na sessão sobremedidas "in-situ", ele apresentou uma correlação entre oensaio de cone holandês e resistência dinâmica SPT. Sãocorrelações obtidas em sondagens e ensaios holandeses rea-lizadas pela Tecnosolo S/A (que fora fundada em 1957 porCosta Nunes), para o estudo de fundações dos edifícios deBrasília. Essas correlações mostraram coeficientes de corre-lação estatística de 0,97 para areias e 0,80 para argilas areno-sas. Entretanto, para os solos contendo pedregulho, a disper-são era inaceitável para fins práticos (Costa Nunes, 1961 b.).

    Durante as décadas de 50 e 60 foram publicados umgrande número de trabalhos tentando correlações entre asresistências à penetração dinâmica e estática e as cargasadmissíveis para fundações diretas e estacas. Uma das pri-meiras, mas,já adotando conclusões anteriores, foi o travalhode Meyerhof (Meyerhof, 1956). A correlação que se preten-dia entre densidade das areias e resistência à penetração levouCosta Nunes a projetar um tanque de água sobre camadasuperficial de areia fofa, compactada pela cravação de estacasde areia, cravadas com o equipamento Franki. A compacta-ção da camada de areia foi controlada por ensaios de coneholandês (Costa Nunes, 1965).

    Tenho a impressão que a síntese dessas tentativas decorrelação deu-se com a tese do Prof. Victor de Mello,apresentada à Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da USPem 1967 (Mello, 1967). Tal tese serviu de base ao relatóriosobre estado dos conhecimentos, apresentado por Victor deMello, ao 42 Congresso Panamericano, realizado em POItoRico, em 1971 (Mello, 1971). É interessante notar que, nesse

    ~ mesmo Congresso, o Eng. Ferraz Napoles Neto apresentouum trabalho que historia a evolução da questão da resistênciaà penetração no âmbito da LC.S.M.F.E. (Napoles Neto,1971). É um trabalho que interessa especialmente àquelesque se preocupam com o desenvolvimento da Mecânica dosSolos em nosso país.

    A culminação de todos os estudos e pesquisas brasi-leiras, sobre a aplicação das resistências à penetração aocálculo da capacidade de carga de estacas, deu-se com aapresentação do trabalho de Nelson Aoki e Dirceu de AlencarVelloso, que tinham substituído Costa Nunes na direçãotécnica da "Estacas Franki", ao 50-Congresso Panamericanorealizado em Buenos Aires, em 1975 (Aoki e Velloso, 1975).Nesse trabalho, a partir de correlações já estabeleci das entrea resistência à penetração SPT, de cone holandês e capacida-

    de de carga, os autores expõem um método sistemático decálculo, o qual é justificado pela comparação de seus resul-tados com a experiência da Franki,

    A crítica que se pode apresentar sobre toda essa se-qüência de estudos e pesquisas é que toda correlação entreensaios e propriedades de materiais depende de dois fatores.O primeiro, é o da padronização dos ensaios. Ora, pelo menosno caso da resistência à penetração estática, seu ensaio aindanão estava padronizado, no período em que tais investigaçõesforam feitas. Em muitas das publicações dessa época, foramutilizados resultados de ensaios obtidos com métodos dife-rentes, sem que aparentemente nem os autores percebessemisso. O segundo, é que tais correlações são estatísticas e,portanto, trazem consigo variações que, às vezes, tomam ascorrelações praticamente inúteis para seu uso em engenharia.Como a maioria dos autores não se desse ao trabalho decalcular os coeficientes de variabilidade das respectivas cor-relações, o emprego prático delas tomou-se, pelo menos,duvidoso. No trabalho de Victor de Mello, apresentado naConferência Panamericana de Porto Rico, pôde-se observara variabilidade, inaceitável para fins práticos, em vários dosgráficos com que ele ilustra seu trabalho.

    Em vista disso creio que seria, agora, o momento derepensar o problema. Padronizar cada detalhe dos ensaios depenetração. Refazer as correlações e determinar suas varia-bilidades, tendo em mente sempre que elas serão válidassomente para ensaios padronizados e vigentes somente paraos tipos de solos que ocorrem em cada região. Este aspectoestatístico dos problemas de solos preocupava Costa Nunes,pois tratou da natureza estatística dos problemas de fundaçõ-es num dos tópicos de uma sua conferência em Recife, em1977 (Costa Nunes, 1977).

    PROVAS DE CARGAEM ESTACAS INSTRUMENTADAS

    A etapa seguinte na linha de pesquisa brasileira sobrecapacidade de carga de estacas, da qual Costa Nunes é umdos principais protagonistas, foi a da execução de provas decarga em estacas devidamente instrumentadas, com a finali-dade de investigar os quinhões de carga transmitidos aoterreno, ao longo do fuste, e pela ponta da estaca.

    Os resultados de provas sobre estacas ou modelos deestacas instrumentadas já eram publicados desde o início dadécada de 50; porém, as primeiras provas feitas no Brasilforam pela Tecnosolo, e seus resultados apresentados porCosta Nunes e Dringenberg, ao 62 Congresso Panamericano,reunido em Lima, em 1979 (Costa Nunes, et aI., 1979). Aomesmo Congresso foram apresentados resultados de provasde carga sobre estacas instrumentadas, por Dirceu VeIloso,Nelson Aoki e José Antonio Salomoni (Velloso et aI., 1979).

    A partir de então, uma grande série de trabalhosapresentando resultados de provas de carga sobre estacasinstrumentadas apareceram na literatura técnica nacional eestrangeira. Simultaneamente com as observações em esta-

    Maio -1993 Revista da DIRENG 37

  • mentadas, desenvolveu-se o cálculo numérico dansferência interativa das cargas de atrito lateral e de ponta- o. O processo matemático mais bem sucedido foi oulo numérico exposto, pela primeira vez com sua forma

    ~ finitiva, por Vesic, em 1970 (Vesic, 1970). Em 1977, oor teve a oportunidade de apresentar tal cálculo, numa

    érie de palestras que fez no LNEC, em Lisboa (Vargas,9- ).

    A partir dessa análise matemática e das observaçõesem estacas instrumentadas, o autor tentou propor, em discus-são oral ao 102 Congresso Internacional reunido em Esto-colmo, em 1981 (Vargas, 1981), uma maneira de utilizar osresultados de provas de carga no sentido de, não somentedeterminar a carga admissível, separando as resistênciaslaterais e as de ponta, como também avaliar os valores dos"módulos de deformabilidade" necessários para prever orecaI que das fundações sobre estaca. A principal dificuldadedo método está em como determinar o "recalque elástico" daestaca, sob a carga de trabalho. Em discussão à palestra,realizada no Instituto de Engenharia, em 1980, e publicadaposteriormente (Vargas, 1981 e 1983), chegou-se a concluirque a melhor maneira de determinar o recaI que elástico, seriaa seguinte: carregar a estaca de prova, em intervalos de cargasucessivos de não mais de 20% da carga de trabalho. Descar-regar, da mesma forma, a estaca e ler o recaI que permanentepr, sob carga zero. Calcular o recalque elástico da estacacomo se fosse uma coluna, não sujeita a flambagem, pe'.Determinar um aparente recalque elástico ps", como tangen-te à curva de descompressão da prova de carga. O recaI quepe procurado não poderá ser, por razões óbvias, maior quepe' e nem menor quep;". Um valor próximo do real seriaaquele obtido como média entre pe' e pe" .

    Com isso seria possível separar a carga transmitida aosolo ao longo do fuste e pela ponta da estaca. Com essesvalores seria possível estimar os "módulos de deformabilida-de do solo ao longo do fuste e na zona afetada pela ponta daestaca. O que nos permitiria a estimativa dos recalques dafundação.

    Costa Nunes e o seu colaborador M. Fernandes apre-sentaram ao 7º- Congresso Brasileiro, reunido em Olinda, em1982, uma interpretação dos resultados de prova de carga, emestacas instrumentadas, diversas da anteriormente menciona-da (Costa Nunes et al., 1982). Eles não procuram tirar con-clusões das provas de carga instrumentadas no sentido deinterpretar provas comuns; mas, concluem pela necessidadede instrumentar as estacas em prova de carga, a fim deoncluir sobre transferência de carga ao solo e sobre a quali-

    es rutural da própria estaca.cipal diferença desse trabalho em relação ao ante-

    irado está na análise matemática do problema,ormações, em vez de cargas transmitidas. Isto

    >';';;:~ll.ra:s com banas medidoras ("tell-tales") oS:'~S::':~ alques e não tensões. E isso, também,

    e medidas feitas com extensômetros- . O autores chamam, assim, a aten-

    ção para as dificuldades de passar de medidas de def -es para tensões e apresentam uma análise matemá "baseada em deformações específicas.

    Para manter uma proporcionalidade entre as pre -ticais sobre a seção transversal de estacas, à profunccrescentes, os autores têm que introduzir um "módelasticidade da estaca embutida à profundidade z",toma a análise pouco elegante, uma vez que a aplica ~teoria da elasticidade - como foi feito no artigo - exigconsideração de um "módulo de elasticidade" constan;independente das pressões de confinamento. Como resudisso, os autores propõem a adoção de um "módulelasticidade" médio da estaca embutida no solo. Evidmente, esse "módulo" é aparente e diferente do "mód -elasticidade" real do material da estaca. Na realidade =deformação e não o módulo de elasticidade que varia c _confinamento. Este "módulo aparente" variará, pocom as pressões axiais aplicadas além de ser diferentemódulo real da estaca. Este artifício corrige, entretanto,deficiência do cálculo de distribuição de tensões do traanteriormente citado, onde não foi considerado o efeitoconfinamento sobre as deformações dos vários segment -estaca.

    Além da aplicação desse método de interpretac;num exemplo do trabalho em questão, Costa Nunes eboradores apresentaram a IIª Conferência Internacireunida em São Francisco, em 1985, uma análise da tr -rência de carga observada em duas provas de cargaestacas curtas moldadas no terreno (Costa Nunes et al., I

    Essas provas podem servir como modelos para ode estacas de grande diâmetro e grande capacidade de car;moldadas no solo pelo mesmo processo como são, por exezplo, as assim chamadas estacas barretes. Ambas tinhamem, com respectivamente 8 e 14 m de comprimento. 0_era constituído por uma camada de aterro silto-arenoso,cerca de 4,5 m de espessura, sobre um substrato de folha princípio alterado e depois maciço. Em ambas as esobservou-se a predominância do atrito lateral sobre a rtência de ponta.

    Convém aqui comentar que essas provas de car;foram realizadas provendo-se a carga de reação por meitirantes ancorados no solo em tomo da estaca. Esse propara providenciar cargas de reação às provas de cargagrande capacidade de carga foi idealizado por Costa Nuacom a finalidade de realizar provas sobre as estacas-tubu ~da Ponte Rio-Niterói, cujas cargas de trabalho variavam650 a 1000 t.

    Pois Costa Nunes realizou uma prova sobre tais -cas, indo até 1750 t, com esse processo de ancoragem,forme descrito em seu trabalho, apresentado ao 9º ConInternacional realizado em Tóquio, em 1977 (Costa Nunesal., 1977). Um tal processo de ancoragem para provas de carg,sobre estacas de alta capacidade de carga foi analisado pelmétodos dos elementos finitos, por Alencar Velloso e Car-lho Santos, num seu trabalho apresentado ao 82 ConBrasileiro, realizado em Poro Alegre, em 1986 (Velloso et

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    1986). Eles concluíram da necessidade de, nesse tipo deprovas: corrigirem-se os recalques observados, devido aoefeito de tração de tirantes. Essa análise não invalida de formaalguma o método; pelo contrário, torna-o isento de críticas.

    CONCLUSÕES

    o propósito da presente apreciação histórica sobre ateoria, a prática e os métodos de execução de provas de cargasobre estacas, não tem nem finalidade didática nem almejacontribuir, esclarecer ou complementar a tecnologia básicadesses ensaios. Seu propósito é o de documentar o quanto aengenharia brasileira deve ao Prof. Costa Nunes por suadedicação, quase que durante meio século, no aperfeiçoa-mento desse ensaio, procurando tomá-Ia cada vez mais útilà Engenharia de Solos Nacional. O

    "Provas de Cargas em Estacas - Uma ApreciaçãoHistórica"Milton Vargas, Dr. Eng.Prot. Emérito EPUSPDiretor Themag Engenharia LTOA - São Paulo

    Publicado originalmente na:Solos e Rochas - Revista Brasileira de GeotecniaEdição Especial - 1990 "Volume Costa Nunes"Vol. 13, nº- único, p. 3-12, 1990

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