Seminário “Tecnologia de contenções e fundações

com foco em desempenho e produtividade”

Palestra: Investigação geotécnica visando a

segurança e desempenho de fundações.

Fernando Schnaid: Doutor em Engenharia, Professor Titular

da UFRGS e Diretor da Analysis Consultoria Civil e

Geotécnica

1. OBJETIVO

Apresentar o tema de INVESTIGAÇÃO

GEOTÉCNICA APLICADA À ENGENHARIA

DE FUNDAÇÕES considerando:

Abrangência

Desafios para a melhoria

P&D e Inovação

Aplicação direta ao meio profissional

Custo, benefício e análise de risco

Técnologias correntes

u2

u1

qt

Sondagens de simples reconhecimento (SPT)

Piezocone(CPTU)

Técnologias correntes

GeofísicaDilatômetroPressiômetroPalheta

3. INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO

Investigação do subsolo para obras correntesno Brasil é sinônimo de execução desondagens de simples reconhecimento (SPT);

Grandes contratantes (DNIT, PETROBRÁS) fornecem /solicitam /exigem apenas sondagens de simples reconhecimento em grande número de

projetos.

?? Atende a necessidade de obras correntes? Obras de infra-estrutura?

PERGUNTAS

1. Métodos de investigação geotécnica adotados

em obras correntes são necessários, suficientes e

adequados?

2. Investigação bem conduzida: métodos de Projetosão precisos quando aplicados à previsão dedesempenho de estacas?

3. Técnicas de investigação e métodos projeto podem

ser incorporados a rotina de engenharia emcasos de avanços tecnológicos?

ESTUDOS DE CASOS

3. INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO

Aspectos relacionados a investigação dascaracterísticas do subsolo são as causas maisfreqüentes de problemas de fundações.

Estatística internacional (Milititsky et al, 2015) e Eurocode

Incertezas quanto às condições do subsolo, falta deprecisão de projeto e (eventuais) patologias:

Simples ausência (prática inaceitável)

Investigação ineficiente

Investigação com falhas

Falha da concepção da campanha de investigação

Má interpretação dos resultados

Interação entre ensaios e métodos de projeto

Infraestrutura: Nova Pista

Aeroporto de Abu Dahbi (Emirados)

>100 sondagens SPT

investigação ineficiente ?investigação com falhas ?

Geofísica

Geofísica oferece alternativa preliminar de investigação, a

ser complementada por sondagens, em áreas de grande

variabilidade espacial, diversidade de unidades geotécnicas,

restrições ambientais e condições especiais (cársticas):

Amostragem de grandes áreas

Amostragem tridimensional

Métodos não destrutivos

Orientação na tomadas de decisões

COMENTÁRIOS

Fundações superficiais ou profundas :

Edificações (Concepção e Interpretação)

(obras correntes): $$$$

Sondagem SPT: medida de resistência

Camada de areia sobre argila

Compressibilidade e história de tensões da argila

Fundações em Radier: Perfil Interpretado

COMENTÁRIOS: Cidade de Santos

Fundações superficiais: ensaios especiais (história de tensões, compressibilidade, expansibilidade, colapsibilidade, etc).

4. ANÁLISE E PROJETO

Os métodos utilizados em projeto variam deacordo com a complexidade da obra, regiãodo país, prática local, forma de contratação.

Fundações profundas – situação atualUso de métodos empíricos ou uso de cargasnominais nas estacas, caso das obras pequenas eregiões menos desenvolvidas;

Correlação com ensaios de SPT (prática maiscomum e obras maiores)

Correlação com ensaios de CPT (prática incomum)

Uso de formulação analítica para casos de cargas

especiais (pouco usual no Brasil);

Métodos numéricos sofisticados (comparação

entre soluções, analise paramétrica).

Tipos de Fundações profundas

Variabilidade de soluções de uso corrente

Estacas Moldadas in loco (escavadas, hélice contínua,

raiz, Franki)

Estacas cravadas (concreto, aço, madeira)

Tratamento de solos (Cutter soil mixing, Deep soil

mixing, Jet-grouting)

Prática Brasileira: Estacas Escavadas

Baseada na correlação empírica entre medida de

penetração do SPT e capacidade de carga da

estaca

Cálculo de resistência de ponta

Cálculo da resistência de atrito lateral

11

.

F

NK

F

qr c

p

222

...

F

NK

F

q

F

fr cc

(kPa) 13

10

Nr

Prática Inglesa: Estacas Escavadas

Proposição clássica de Skempton para projeto deestacas escavadas de grande diâmetro em argilasde Londres é um exemplo da dispersão dosvalores obtidos para a proposição de α = 0,45

Fs= α Su

Resistência lateral unitária

Fator de correlação

Resistência não drenada

AREIAS???? Como dimensionar estacas?

Experiência brasileira:Campo Experimental de Araquari

Campo Experimental de Araquari

Iniciativa da ISSMGE / Promoção da ABMS

Conhecimento de interação em Areias

Parceira publico – privada

Local (Araquari) 5 anos de operação

Extensa campanha de investigação

Estacas instrumentadas de grande diâmetro

Estacas escavadas (fluido estabilizante) e Estacas hélice

contínua

Provas de carga instrumentadas

Estaca Diam.

(m)

Comp.

(m)

Prova de carga Observação

1. Escavada

Lama

1,0 24,0 Estática

Comparação de

desempenho 2. Escavada

polímero

1,0 24,0 Estática

3. Hélice

Contínua

1,0 24,0 Estática

4. Escavada

polímero

1,0 24.0 Osterberg Comparação

procedimento

5. Escavada

polímero

0.6 16.0 Estática e

Dinâmica

Influência do tipo de

carregamento

6. Hélice

Contínua

0.6 16.0 Estática e

Dinâmica

Influência diâmetro

Instrumentação:Cross-hole (instalação tubos metálicos) Sensores Térmicos

Ensaios de Integridade PIT Strain gauges (sister bars)

O Cell (importar USA) Tell tales (haste e tubo guia)

Campo Experimental de Araquari

http://www.ufrgs.br/araquari-ets

1000 ton

Instrumentadas: sister-bars,

Investigação geotécnica: Estado da Arte

L=24m

Estaca escavada de PolímeroCurva Carga x Deslocamento

0,140,17

0,490,56

1,191,61 2,41

3,083,664,71 5,69

7,80

8,73

11,52 14,74

18,73

24,24

33,2334,03

39,1740,6740,98

40,5840,58

39,7039,7039,02

38,9237,76

37,0437,6637,69

38,4438,64

39,7439,94

44,5947,09

51,70

58,98

63,49

73,95

80,37

94,08

98,8199,03

98,6297,13

96,07

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

110,0

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000

Deslo

cam

en

to (

mm

)

Carga Aplicada (kN)

Resultado Prova de Carga Leituras LVDT

Previsões de desempenho: 72

Participantes : 42% Acadêmicos

58% Projetistas

América do Norte32%

América do Sul22%

Europa31%

Outros15%

Estaca escavada instrumentada

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000

He

ad

Dis

pa

lce

me

nt

(mm

)Axial Load (kN)

Dean Harris

Francesco Basile

Mehari Tesfagabr Weldu

Measurements

Estaca escavada instrumentada

0

5

10

15

20

25

30

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000

Dep

th (m

)

Distribution of Axial Load (kN)

Dean Haries

Francesco Basile

Mehari Tesfagabr Weldu

Measurements

Métodos de Projeto

3% - Teóricos 2% - Abordagens

Empíricas

(Regras práticas)13% - Métodos

combinados

40% - Ensaios de

Campo

42% - Métodos

Numéricos

API (2002): expressar Ks= f(cv)

Novas tecnologias Ks /K0

Métodos de projeto (1960s)

0

5

10

15

20

25

30

0,0 1,0 2,0

Pro

fund

idad

e (m

)

ks - Polímero

ks

k0

ql = ks.σ´v tanδ = βσ´v

Prática Brasileira: Estacas escavadas0

10000

20000

30000

40000

50000

0 10000 20000 30000 40000 50000

Qu

ltim

ate

pre

dic

ted

(k

N)

Qultimate measured (kN)

ULTIMATE RESISTANCE MEASURED x PREDICTED

DeQAeVUFRGS

(1:2)

(2:1)

(1:1)

UFRGS: Langoni e Lobo

Prática Brasileira: Estacas escavadas

UFRGS: Langoni e Lobo

050

0010

000

1500

020

000

2500

030

000

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

Qsk

in p

red

icte

d (k

N)

Qskin measured (kN)

SKIN RESISTANCE MEASURED x PREDICTED

DeQAeVUFRGS

(1:2)

(2:1)

(1:1)

050

0010

000

1500

020

000

2500

0

0 5000 10000 15000 20000 25000

Qto

e p

red

icte

d (k

N)

Qtoe measured (kN)

TOE RESISTANCE MEASURED x PREDICTED

DeQAeVUFRGS

(1:2)

(2:1)

(1:1)

COMENTÁRIOS

O conhecimento especifico e ferramentas deanálise da área de fundações e o desenvolvimentode equipamentos e ensaios tem evoluçãocontinua e acelerada.

Uso contínuo de métodos empíricos é fonte deincerteza.

Deve ser usado somente no universo estatísticono qual o método foi desenvolvido

COMENTÁRIOS FINAISO conhecimento geotécnico e o controle de execuçãosão mais importantes para satisfazer os requisitosfundamentais de segurança de uma fundação do quea precisão dos modelos de cálculo e os coeficientesde segurança adotados”. EUROCODE 7

Conscientização de que investigação geotécnica éinvestimento e não custo

Reconhecimento da degradação da qualidade deserviços de investigação, que não tem sidoacompanhados de iniciativas de melhoria do setor.

Proliferação de empresas de investigação, muitas vezessem a devida qualificação, associada a prática daterceirização de serviços por empresas nãoespecializadas.

COMENTÁRIOS FINAIS

Planejamento de um programa de investigação deve ser concebido por um engenheiro geotécnico experiente que possa conjugar os custos à complexidade ou dificuldades do projeto.

A consistência da investigação deve ser adequada às necessidades do projeto continuamente revista

Supervisão dos serviços investigação comorequisito mínimo de qualidade.

Utilizar novas tecnologias quando apropriado.

Investigação Geotécnica

A informação solicitada nem sempre é a informação necessária

A informação necessária nem sempre pode ser obtida

A informação obtida nem sempre é suficiente

A informação suficiente nem sempre é economicamente viável

(adaptado)

42

Fernando SchnaidUFRGSwww.fernandoschnaid.com.br/

OBRIGADO PELA

ATENÇÃO!