UNIVERSIDADE DA AMAZNIA - UNAMACENTRO DE CINCIAS EXATAS E TECNOLOGIA CCETCURSO DE ENGENHARIA CVIL

ANLISE COMPARATIVA DA CAPACIDADE DE CARGA DE ESTACAS HLICE CONTNUA CALCULADA POR MTODOS SEMI-EMPRICOS E OBTIDA EM PROVA DE CARGA ESTTICA.

ARTHUR GUIMARES SOUZASTEVENSON MENDONA PINTO

Belm PA2014

UNIVERSIDADE DA AMAZNIA - UNAMACENTRO DE CINCIAS EXATAS E TECNOLOGIA CCETCURSO DE ENGENHARIA CVIL

ANLISE COMPARATIVA DA CAPACIDADE DE CARGA DE ESTACAS HLICE CONTNUA CALCULADA POR MTODOS SEMI-EMPRICOS E OBTIDA EM PROVA DE CARGA ESTTICA.

ARTHUR GUIMARES SOUZASTEVENSON MENDONA PINTO

Orientador: MSC. STOESSEL FARAH SADALLA NETO

Trabalho de Concluso de Curso apresentado como exigncia parcial para obteno do ttulo de Engenheiro Civil, submetido banca examinadora do Centro de Cincias Exatas e Tecnologia da Universidade da Amaznia UNAMA.

Belm PA2014

xiTrabalho de Concluso de Curso submetido Congregao do Curso de Engenharia Civil do Centro de Cincias do Centro de Cincias Exatas e Tecnologia da Universidade da Amaznia, como parte dos requisitos para obteno do ttulo de Engenheiro Civil, sendo considerado satisfatrio e APROVADO em sua forma final pela sua banca examinadora existente.

APROVADO POR:

Stoessel Farah Sadalla Neto, Mestre (UNAMA)(ORIENTADOR)

Leonardo Augusto Lobato Bello, Doutor (UNAMA)(EXAMINADOR INTERNO)

(Antonio Massoud Salame, Mestre (UNAMA)EXAMINADOR INTERNO)

DATA: BELM PA, 11 de Dezembro de 2014

AGRADECIMENTOS

Primeiramente, Deus, por sempre iluminar meus caminhos, e fazendo-me crer que com f, conseguimos atingir qualquer objetivo.Aos meus pais, por todo o esforo que sempre fizeram para dar a mim e as minhas irms tudo de melhor, principalmente em relao aos estudos, e por sempre acreditarem no meu sucesso.Aos meus amigos, do curso e de longa data, os quais sempre me apoiaram nos momentos mais difceis do curso, tornando mais agradveis estes cinco anos de formao acadmica.Ao professor e orientador Msc. Stoessel Farah Sadalla Neto, por toda pacincia, ateno e ensinamentos passados durante a realizao deste trabalho de concluso de curso.E por ltimo, agradeo a todos os professores da Universidade da Amaznia UNAMA, os quais sempre se mostraram compreensivos, e amigos ao longo destes anos os quais vivemos juntos.A todos que de alguma forma contriburam para minha formao acadmica e realizao deste sonho.Stevenson Mendona Pinto

AGRADECIMENTOS

Gostaria agradecer aos meus pais por tudo o que fizeram por mim e por tudo que me ensinaram ao longo da vida, mostrando os caminhos que devo seguir, sempre com honestidade e respeito ao prximo. minha namorada, que admiro muito por sua dedicao, e que sempre me deu fora nos momentos de fraqueza e motivos para continuar a seguir a frente. Aos meus amigos que de alguma forma contriburam para o meu crescimento profissional e pessoal.Ao professor e orientador Msc. Stoessel Farah Sadalla Neto, por todo ensinamento passado em aula e fora dela, se tornando um modelo de profissional que admiro.Enfim, todos que passaram pela minha vida pessoal e profissional e que me fizeram crescer como ser humano.Arthur Guimares Souza

RESUMOO presente trabalho analisa 1 prova de carga esttica realizada em estacas hlice contnua na cidade de Belm do Par. Ser apresentada a tecnologia envolvida na execuo de estacas hlice contnua, bem como a sua metodologia executiva. Alm disso, cinco mtodos semi-empricos de previso da capacidade de carga foram estudados, Aoki & Velloso (1975), Decourt e Quaresma (1978), Velloso (1981), Teixeira (1996) e Alonso (1981). Os resultados encontrados foram comparados com os resultados das interpretaes das curvas carga x recalque segundo a prova de carga esttica, utilizando o mtodo de Van der Veen para extrapolao das curvas e com 4 estudos de caso realizados em diferentes regies do Brasil.Por meio destas comparaes, constatou-se que, neste estudo de caso, os mtodos de Decourt e Quaresma (1978), Alonso (1981) e Teixeira (1996) apresentaram melhores resultados, j os mtodos de Velloso (1981) e Aoki-Velloso (1975) mostraram valores bem divergentes em relao prova de carga.Palavras Chave: Capacidade de Carga; Prova de Carga; Mtodos Semi-empricos; Hlice Contnua.

ABSTRACTThe present work will analyze 1 static load test that was done on CFA piles performed in Belm do Par. Will be shown the technology involved as well as it executive methodology. Besides, five semi-empirical methods of load capacity were studied, Aoki & Velloso (1975), Decourt and Quaresma (1978), Velloso (1981), Teixeira (1996) and Alonso (1981). The results found will be compared with the values of the interpretation of load x settlement curves according the static load test, using the Vander Veen method to extrapolation of the curves, and with four studies of case executed in different regions of Brazil.Through these comparations, it was established that, in this particular study of case, the Decourt and Quaresma (1978), Alonso (1981) and Teixeira (1996) methods exposed better results, mean while the Velloso (1981) e Aoki-Velloso (1975) methods showed well divergents values related to the load test.KeyWords: Load capacity ; Load test ; Semi-empirical methods ; CFA pile.

LISTA DE FIGURAS Figura 2.1 - Fases de execuo da estaca hlice contnua, (Sete Engenharia, 2014).5Figura 2.2 - Posicionamento do eixo da hlice no ponto de locao, (Vinicius Ramos Zucchi, 2013).6Figura 2.3 - Perfurao do solo feita por uma estaca hlice contnua, (Sete Engenharia, 2014).8Figura 2.4 - Concretagem das estacas. A-Equipamento de hlice contnua; B-Bomba de concretagem; C-Caminho betoneira, (Geofix, 2013).10Figura 2.5 - Colocao da armadura na estaca (Vinicius Ramos Zucchi, 2013)11Figura 2.6 - Ilustrao do Sistema de Reao da Prova de Carga Esttica, (FN Engenharia, 2014).21Figura 2.7 - Localizao das provas de carga que formam o banco de dados( Lobo, 2005).22Figura 3.1 - Localizao da obra por satlite (Google Earth, 2014).24Figura 3.2 - Croqui de locao dos furos de sondagens SP01, SP02 e SP03, (Fonte: FN Engenharia, 2014).25Figura 3.3 - Laudo de sondagem realizado no furo SP-1, (FN Engenharia, 2013)25Figura 3.4 - Laudo de sondagem realizado no furo SP-2, (Fn Engenharia, 2013).26Figura 3.5 - Laudo de sondagem realizado no furo SP-3, (FN Engenharia, 2013).26Figura 3.6 Projeto de fundao do Ed. Bonaparte, (FN Engenharia,2014)27Figura 3.7 - Resumo de resultados capacidade de cargas do furo SP-1, (Autor, 2014).28Figura 3.8 - Grfico de resultados da capacidade de carga do furo SP-1 (Autor, 2014).29Figura 3.9 - Resumo de resultados de capacidades de carga do furo SP-2. (Autor, 2014)30Figura 3.10 - Grfico de resultados da capacidade de carga do furo SP-2. (Autor, 2014).31Figura 3.11 - Resumo do resultado de capacidades de cargas do furo SP-3. (Autor, 2014)32Figura 3.12 - Grfico de resultados da capacidade de carga do furo SP-3. (Autor, 2014).33Figura 3.13- Grfico demostrativo da aferio da clula de carga35Figura 3.14 - Croqui de posicionamento dos extensmetros. (FN Engenharia, 2013)36Figura 3.15Vista do sistema de reao utilizado na Prova de Carga. (FN Engenharia, 2014)36Figura 3.16 - Vista dos equipamentos do sistema de reao. (FN Engenharia, 2014)37Figura 3.17 - Vista dos equipamentos de monitoramento do sistema de reao. (FN Engenharia, 2014)37Figura 3.18 - Leitura dos extensmetros 1 e 2. (FN Engenharia, 2014)38Figura 3.19 - Leitura dos extensmetros 3 e 4. (FN Engenharia, 2014)38Figura 3.20 - Leitura dos extensmetros de Reao 1 e 2. (FN Engenharia, 2014)39Figura 3.21 - Leitura dos extensmetros de Reao 3 e 4. (FN Engenharia, 2014)39Figura 3.22 - Croqui do sistema de reao. (FN Engenharia, 2014).40Figura 3.23 - Grfico Carga x Deformao.(FN Engenharia, 2014.)44Figura 3.24 - Resoluo da carga de ruptura atravs do mtodo de Van Der Veen.(Autor, 2014).45Figura 3.25- Grfico da curva ajustada da carga de ruptura.( Autor, 2014).46Figura 3.26- Grfico da comparao das curvas das cargas.(Autor, 2014).46Figura 4.1 - Anlise grfica dos resultados das cargas de ruptura. (Autor, 2014).47Figura 4.2 - Razo entre a resistncia por Van der Veen e os valores dos mtodos semi-empricos. ( Autor, 2014).48

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1 Valores de F1 e F2 - Mtodo de Aoki-Velloso (Schnaid, 2000)13Tabela 2.2 Valores de k e - Mtodo de Aoki-Velloso (Schnaid,2000)14Tabela 2.3 Valores atribudos a K (Decourt & Quaresma, 1978)15Tabela 2.4 Valores atribudos ao coeficiente (Quaresma et al, 1996)15Tabela 2.5 - Valores Atribudos ao coeficiente (Quaresma et al, 1996)15Tabela 2.6 Valores aproximados de a, b, a, b (Velloso, 1981).17Tabela 2.7 - Valores de de e (Teixeira, 1996).17Tabela 2.8 Limites de l,ult e valores de propostos pelo mtodo de Alonso (1996), especificamente para estacas do tipo hlice contnua.18Tabela 2.9 - Valores de `(em kPa/kgf.m) em funo do tipo de solo para as regies analisadas.20Tabela 3.1 - Resultado da calibrao do macaco hidrulico34Tabela 3.2 - Resultado da aferio da clula de carga35Tabela 3.3 -- Leituras correspondentes aos estgios de ensaio, manmetro do macaco hidrulico e clula de carga. (FN Engenharia, 2014)42Tabela 3.4 - Deformaes x Estgios de carregamento. (FN Engenharia).43Tabela 3.5- Leitura dos extensmetros das estacas de reao. ( FN Engenharia, 2014).44Tabela 4.1 - Resumo da estimativa de capacidade de carga por diversos mtodos versus desempenho da estaca E03.48

SUMRIO

1 - INTRODUO11.1 - PROBLEMATIZAO11.2 - HPOTESE11.3 - OBJETIVOS21.3.1 - Objetivo Geral21.3.2 - Objetivo Especfico21.4 - JUSTIFICATIVA21.5 ORGANIZAO DO TRABALHO32 - FUNDAMENTAO TERICA42.1 - ESTACA HLICE CONTNUA42.1.1 - Conceito42.1.2 - Histrico42.1.3 - Processos Executivos52.1.3.1 - Posicionamento do Equipamento52.1.3.2 - Perfurao62.1.3.3 - Concretagem92.1.3.4 - Colocao da armadura102.2 - CAPACIDADE DE CARGA112.2.1 - Mtodo de Aoki & Velloso (1975)122.2.2 - Mtodo de Decourt e Quaresma (1978)142.2.3 - Mtodo de Velloso (1981)162.2.4 - Mtodo de Teixeira (1996)172.2.5 - Mtodo de Alonso (1981)182.3 - ENSAIO DE CARREGAMENTO ESTTICO202.4 HISTRICO DE CASOS223 - ESTUDO DE CASO243.1 - INFORMAES GERAIS DA OBRA243.2 - LAUDOS DE SONDAGENS243.3 - PROJETO DE FUNDAO DA OBRA263.4 - CLCULO DA CAPACIDADE DE CARGA 283.4.1 - Estimativa da capacidade de carga para SP-1283.4.2 - Estimativa da capacidade de carga para SP-2303.4.3 - Estimativa da capacidade de carga para SP-3323.5 - ENSAIO DA PROVA DE CARGA343.6 - COMPARAO DOS RESULTADOS DA PROVA DE CARGA COM O PROJETO DE FUNDAO453.7 - DETERMINAO DA CARGA DE RUPTURA DA ESTACA PELO MTODO DE VAN DER VEEN 454 ANLISE DOS RESULTADOS475 - CONSIDERAES FINAIS49 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS 51

INTRODUOA engenharia de fundaes vem evoluindo constantemente em busca de novos elementos de fundao que possuam alta produtividade, ausncia de vibraes e rudos durante a execuo, elevada capacidade de carga, controle de qualidade durante a execuo, dentre outros aspectos. Foi buscando essa necessidade, que as estacas tipo hlice surgiram no mercado, e devido s suas caractersticas, sua utilizao vem crescendo principalmente nos grandes centros urbanos.Pelo fato deste tipo de estaca ter sido implantado recentemente no Brasil (incio da dcada de 90), importante conhecer o seu comportamento em relao capacidade de carga e recalque em diversos solos brasileiros. Para a avaliao deste comportamento carga-recalque em estacas hlice contnua, diversos autores criaram bancos de dados a partir da realizao de provas de carga estticas e dinmicas.Pretende-se neste trabalho verificar a capacidade de previso do comportamento carga-recalque de estacas hlice contnua pelos mtodos semi-empricos mais utilizados no Brasil, assim como verificar seu comportamento na cidade Belm.

PROBLEMATIZAOH incertezas sobre a eficincia dos mtodos semi-empricos para clculo de capacidade de carga de estaca hlice contnua para serem aplicados na regio da cidade de Belm-PA?HIPTESE H uma diferena considervel entre os resultados dos mtodos semi-empricos para clculo de capacidade de carga em estaca hlice contnua com os obtidos na prova de carga.

OBJETIVOSObjetivo GeralVerificar a validade da utilizao dos mtodos semi-empricos para clculo da capacidade de carga de estaca hlice contnua na regio de Belm-PA.Objetivos EspecficosAvaliar capacidade de carga de uma estaca do tipo hlice contnua calculada pelos mtodos: Pedro Paulo Costa Velloso, Aoki-Velloso, Decourt-Quaresma, Alberto Henriques Teixeira e Urbano Rodrigues Alonso.Comparar a prova de carga de uma estaca hlice contnua realizada no Ed. Bonaparte com os mtodos semi-empricos.JUSTIFICATIVACom o avano do conhecimento humano, a tecnologia tem crescido ainda mais e a engenharia de fundaes acompanha esse crescimento. Com grandes superestruturas, custos, material utilizado, tipo de solo encontrado para a construo ser realizada, houve a obrigao de se executarem timas infraestruturas.Para isso, o homem desenvolveu mtodos e softwares para maior agilidade e segurana da projeo das fundaes. Apesar do avano da tecnologia, a execuo das fundaes no precisa como os mtodos semi-empricos resultam. O estudo e comparao dos resultados da capacidade de carga das fundaes dos resultados propostos pelos mtodos mais utilizados nacionalmente, com os ensaios de prova de carga esttica, so de fator essencial para a segurana da construo civil, para que se possa avaliar os mtodos que forneam os resultados que chegam mais prximos da realidade no ambiente em que est sendo executada a fundao.

Organizao do trabalhoO presente trabalho foi dividido em 5 captulos da seguinte forma:Captulo 1 introduo: Faz-se uma referncia geral ao trabalho, mostrando os objetivos e a justificativa do estudo.Captulo 2 Fundamentao terica: So evidenciados, neste captulo, os conceitos tericos a serem utilizados no trabalho, sendo mostrado o processo executivo da estaca hlice contnua, apresenta-se tambm os mtodos mais tradicionais empregados na estimativa da capacidade de carga de estacas tipo hlice contnua, alm disso, os critrios para o ensaio de carregamento esttico e o histrico de casos de comparaes de mtodos semi-empricos com provas de carga.Captulo 3 Estudo de caso: Este captulo relata dados da obra a serem estudados como base para os clculos das estimativas da capacidade de carga, assim como os resultados dos mtodos semi-empricos, a prova de carga realizada na obra estudada e a determinao da carga de ruptura da estaca analisada. Captulo 4 Anlise dos Resultados: realizada uma anlise estatstica dos dados. Esta analise tem como finalidade de verificar a confiabilidade dos mtodos semi-empricos por meio da comparao com a prova de carga e com resultados de diversas bibliografias.Captulo 5 Consideraes finais: So apresentadas as principais concluses do trabalho em relao a validade e diferena dos mtodos semi-empricos em estacas tipo hlice contnua e sugestes para futuras pesquisas.

FUNDAMENTAO TERICAESTACA HLICE CONTNUAConceitoA NBR-6122 (2010), Norma Brasileira para Projeto e Execuo de Fundaes, define estaca hlice contnua como um tipo de fundao profunda composta por concreto, moldada in loco e executada por meio de trado contnuo e injeo de concreto pela prpria haste do trado.HistricoA Estaca Hlice Contnua foi desenvolvida nos Estados Unidos na dcada de 50, e difundida no incio da dcada de 70 na Alemanha, de onde se propagou para o resto da Europa e Japo, sendo executada pela primeira vez no Brasil na dcada de 80 com equipamentos locais. Os equipamentos compostos por guindastes de torre acoplada, com dimetros de hlice de 275 mm, 300 mm, 400 mm e torque de 30 KNm (PENNA et. al., 1999).Surgindo na dcada de 80 equipamentos apropriados e especficos para a execuo da estaca hlice contnua, atravs do desenvolvimento do sistema nos EUA, Japo e Europa. Sendo Introduzidas no Brasil na dcada no ano de 1993 mquinas importadas da Europa, construdas especificamente para a realizao de estaca hlice contnua, com maior fora de arranque e com torque de at 90 KNm, dimetros de hlice de at 1000 mm e com capacidade de executar estacas de at 24 metros de profundidade (ANTUNES & TAROZZO, 1996).Nos dias de hoje possvel executar estacas com dimetro de 1200 mm e 32 metros de comprimento. Atravs do aprimoramento gradativo dos equipamentos, a srie de opes de comprimento e dimetro s tende a aumentar.Processos ExecutivosA execuo da estaca hlice continua dividida em algumas fases: posicionamento do equipamento, perfurao, concretagem simultnea extrao da hlice do terreno e colocao da armao (Fig. 2.1).

Figura 2.1 - Fases de execuo da estaca hlice contnua, (Sete Engenharia, 2014).

Posicionamento do EquipamentoA alterao de posicionamento do eixo da estaca executada e o eixo da estaca de projeto subordinam-se principalmente do posicionamento do equipamento, ou seja, o posicionamento do equipamento est diretamente ligado com as excentricidades de execuo deste equipamento (LZARO, 2003).Para melhor visualizao dos pontos que sero executadas as estacas, durante a locao da obra os piquetes so posicionados em uma escavao de aproximadamente 15 cm de dimetro e 25 cm de profundidade, sendo a escavao preenchida com areia. Evitando que o deslocamento do equipamento, na superfcie do terreno, altere o posicionamento dos piquetes (LZARO, 2003). utilizado um prumo de centro para o posicionamento do eixo da hlice no ponto de locao (Fig. 2.2) e a verticalidade da haste de perfurao controlada eletronicamente por sensores de prumo instalado no equipamento.

Figura 2.2 - Posicionamento do eixo da hlice no ponto de locao, (Vinicius Ramos Zucchi, 2013).

PerfuraoA perfurao consiste na cravao da hlice no terreno, por meio de um torque apropriado realizado na mesa giratria situada no topo da hlice, para que vena a resistncia do solo, at alcanar a profundidade determinada no projeto.A haste de perfurao formada por uma hlice espiral confeccionado em volta de um tubo central, constituda por dentes na extremidade inferior que auxiliam a sua penetrao no terreno. Em terrenos com maior resistncia pode-se fazer a mudana por pontas de vdia.Para que no haja a entrada de solo no tubo central durante a perfurao colocada uma tampa de proteo na sua extremidade, Sendo expulsa logo ao incio da concretagem, geralmente recupervel. No processo de perfurao o equipamento de monitorao registra instantaneamente os seguintes parmetros: profundidade, velocidade de rotao da hlice, velocidade de avano e presso do sistema hidrulico, que possibilita o clculo do torque desenvolvido.Atravs do torque desenvolvido pode-se fazer uma avaliao qualitativa para comprovao expedita das sondagens realizadas no local da obra; assim como uma anlise da resistncia do material em que a estaca estar instalada, dependendo da magnitude do torque do equipamento.A resistncia e coeso do material perfurado o principal fator determinante para a velocidade de avano da hlice.Nesta etapa, importante reduzir o possvel desconfinamento do solo na interface trado-solo causado pela retirada excessiva do solo durante a introduo do trado. Isto alcanado atravs da cautela tomada para que a velocidade de penetrao do trado seja igual ou bem semelhante ao produto da velocidade de rotao do trado pelo seu passo. J que uma maior velocidade de penetrao tem uma grande probabilidade de prender o trado no solo, em contrapartida, quando essa velocidade muito menor, pode provocar um levantamento do solo, pois o trado passa a funcionar como um transportador causando a perda de capacidade de carga (PENNA et al., 1999).Segundo ALONSO (1996a), no caso de solos no coesivos essa caracterstica de transporte do trado, decorrente da baixa velocidade de penetrao, tem sido a causa de vrios acidentes relatados na literatura internacional. A relao entre o avano e a rotao decresce conforme aumentam as caractersticas de resistncia do solo.Em funo das razes mostradas acima, deve-se ter uma ateno particular na hora de escolher a hlice de acordo com as condies do terreno a ser perfurado.Segundo PENNA et al. (1999), o projeto do trado depende do tipo de solo a ser penetrado e/ou perfurado. As caractersticas mais importantes do trado so o tipo e a inclinao da lmina de corte, colocado na sua ponta; o passo da hlice e a inclinao da hlice em relao a vertical. Estas caractersticas vo influir na velocidade de perfurao, na capacidade de atravessar camadas resistentes e na maior ou menor retirada de solo durante a descida do trado.A perfurao contnua sem a retirada da hlice do furo (Fig. 2.3), garante a principal caracterstica da estaca da hlice contnua que a de no permitir alivio significativo do terreno, tornando possvel a sua execuo tanto em solos coesivos quanto em arenosos, na presena ou no de lenol fretico. Esta caracterstica da estaca tambm permite a sua execuo em terrenos bem resistentes com valores de SPT acima de 50.

Figura 2.3 - Perfurao do solo feita por uma estaca hlice contnua, (Sete Engenharia, 2014).

ConcretagemAlcanada a profundidade desejada, suspende-se a fase de perfurao e programa-se a monitorao e inicia-se a fase da concretagem da estaca.O concreto bombeado atravs do tubo central. Devido presso do concreto, a tampa provisria expulsa. O concreto preenche simultaneamente a cavidade deixada pelo trado, neste instante a hlice extrada do terreno sem girar ou, no caso de arenosos, girando muito lentamente no sentido da perfurao, garantindo-se que, at o final da concretagem, haja sempre um sobreconsumo de concreto e a presso positiva de ordem de 50 a 100 KPa, de forma que no haja vazios entre a retirada da hlice do terreno e o seu preenchimento com concreto, garantindo a continuidade e a integridade do fuste da estaca.Para a execuo da concretagem normalmente utilizado o concreto para estaca com resistncia caracterstica fck de 20 MPa, ser bombevel e composto de areia, pedrisco ou brita 1 e consumo de cimento de 350 a 450 Kg/m3, sendo opcional a utilizao de aditivos. O abatimento ou slump test mantido entre 200 e 240 mm (HACHICH,W.;etal,1998).PENNA et al. (1999) propem a seguinte caracterstica para o concreto: consumos mnimo de cimento de 400 Kg/m de concreto, abatimento ou slump de 222 cm, resistncia caracterstica de 20 MPa, agregados de areia e pedrisco e fator gua-cimento 0,55.Ao decorrer da extrao do trado, a limpeza do solo confinado entre as ps, realizada manualmente ou com um limpador mecnico acoplado ao equipamento, sendo este, conduzido para fora da extenso do estaqueamento com o uso de uma p carregadeira de pequeno porte.Assim como a etapa da perfurao a concretagem (Fig. 2.4) deve ser executada de forma continua e ininterrupta, mantendo as paredes onde se formara a esta, sempre suportadas.

Figura 2.4 - Concretagem das estacas. A-Equipamento de hlice contnua; B-Bomba de concretagem; C-Caminho betoneira, (Geofix, 2013).

Colocao da armaduraO mtodo de execuo da estaca tipo hlice continua exige a introduo das armaduras somente aps a sua concretagem. A armadura deve ser em forma de gaiola para facilitar e evitar sua deformao durante a colocao no concreto. Esta gaiola deve ser constituda de barras grossas, estribo helicoidal soldado (ponteado) nas barras longitudinais e a extremidade inferior levemente afunilada.A introduo da armadura (Fig. 2.5) pode ser executada por gravidade, por compresso de um pilo, que se apoiar sobre a armao e ser compelido pela prpria mesa da perfuratriz ou por uma p carregadeira. Apesar de recomendado na bibliografia internacional o uso de vibrao para a colocao da armadura, no Brasil esse mtodo no bem difundido (PENNA et al., 1999).Apesar de algumas situaes s existir foras de compresso, determinando a inutilizao da armadura, uma boa pratica a colocao de uma armadura de comprimento mnimo de 4 metros para garantir uma melhor ligao do bloco com a estaca.Deve-se ter uma ateno especial ao garantir o recobrimento da armadura ao longo do fuste da estaca, sendo previsto em projeto a utilizao de espaadores ao longo da mesma. Quando a cota de arrasamento profunda e abaixo do nvel da gua, a instalao torna-se muito difcil. Neste caso, recomenda-se que a concretagem seja levada at o prximo nvel do terreno, evitando que caia terra dentro da cava antes da colocao da armadura, contaminando o concreto. Esse excesso de concreto depois cortado no reparo da cabea da estaca. A colocao da armao em estacas com arrasamento de at 3,0 metros s possvel em solos que no apresentam riscos de desbarrancamento (ALMEIDA NETO, 2002).

Figura 2.5 - Colocao da armadura na estaca (Vinicius Ramos Zucchi, 2013)CAPACIDADE DE CARGAA capacidade de carga do solo pode ser avaliada atravs de mtodos tericos ou por mtodos semi-empricos. Os mtodos tericos utilizam solues clssicas de capacidade de carga (Terzaghi, 1943) a partir de parmetros do solo como ngulo de atrito e coeso. J os mtodos semi-empricos baseiam-se em correlaes entre a capacidade de carga do elemento com resultados de ensaios in situ como o SPT.Como o ensaio SPT geralmente o nico ensaio de campo disponvel, difundiu-se no Brasil a prtica de relacionar medidas de Nspt diretamente com a capacidade de carga de estacas (Aoki & Velloso, 1975; Dcourt & Quaresma, 1978; Amaral, Viezzer & Amaral, 2000). Apesar de os mtodos normalmente adotados constiturem-se em ferramentas valiosas engenharia de fundaes, importante reconhecer que, devido a sua natureza estatstica, a validade est limitada prtica construtiva regional e s condies especficas dos casos histricos utilizados em seu estabelecimento (Schnaid, 2000). A seguir sero apresentados 5 (cinco) mtodos consagrados nacionalmente de previso da capacidade de carga.Mtodo de Aoki & Velloso (1975)O mtodo de Aoki-Velloso (1975) foi concebido originalmente a partir da comparao de resultados de prova de carga em estacas com resultados de ensaios de cone. Para que a metodologia proposta possa ser aplicada aos ensaios de penetrao dinmica, deve-se utilizar um coeficiente de converso k da resistncia da ponta do cone para Nspt. A expresso da capacidade de carga ltima representada pela equao 01.

QU =Ap +U L (01)Em que:Ap=representaareadaseotransversaldaestaca; U=permetrodaestaca; L=osegmentodeestacaqueestsendocalculado.

Os coeficientes F1 e F2 so fatores de correo das resistncias de ponta e lateral que levam em conta diferenas de comportamentos entre a estaca e o cone esttico. Na tabela 1 so apresentados os valores de F1 e F2 originalmente propostos por Aoki-Velloso (1975), os valores propostos por Laprovitera (1988) & Benegas (1993) e os coeficientes propostos de Monteiro (1997).Os coeficientes k e , so dependentes do tipo de solo e, assim como mostra na Tabela 2.1, os valores de F1 e F2, existem trabalhos recentes que sugerem novos valores. Na tabela 2.2 so apresentados os valores de k e propostos originalmente por Aoki & Velloso (1975), os valores propostos por Laprovitera (1988) e por Monteiro (1997).Tabela 2.1 Valores de F1 e F2 - Mtodo de Aoki-Velloso (Schnaid, 2000)Tipo de EstacaAoki & Velloso (1975)Laprovitera (1988) & Benegas (1993)Monteiro (1993)

F1F2F1F2F1F2

Franki de fuste apiloado2,55,02,53,02,33,0

Franki de fuste fibrado2,33,2

Metlica1,83,52,43,41,73,5

5,0

Pr-moldada de concreto cravada percusso1.753,52,03,52,53,5

Pr-moldada de concreto cravada pro prensagem1,22,3

Escavada com lama bentontica3,57,04,54,53,54,5

Strauss4,23,9

Raiz----2,22,4

Hlice contnua----3,03,8

Tabela 2.2 Valores de k e - Mtodo de Aoki-Velloso (Schnaid,2000)Tipo de SoloAoki & Velloso (1975)Laprovitera (1988)Monteiro (1993)

K(MPa)(%)K(MPa)(%)K(MPa)(%)

Areia1,001,400,601,400,732,10

Areia Siltosa0,802,000,531,900,682,30

Areia Silto-argilosa0,702,400,532,400,632,40

Areia Argilosa0,603,000,533,000,542,80

Areia Argilo-siltosa0,502,800,532,800,572,90

Silte0,403,000,483,000,483,20

Silte Arenoso0,552,200,483,000,503,00

Silte Arenoso-argiloso0,452,800,383,000,453,20

Silte Argiloso0,233,400,303,400,323,60

Silte Argilo-arenoso0,253,000,383,000,403,30

Argila0,260,256,00,255,5

Argila Arenosa0,352,40,484,00,443,2

Argila Areno-siltosa0,302,80,34,50,33,8

Argila Siltosa0,2240,255,50,264,5

Argila Silto-arenosa0,3330,35,00,334,1

Em 1994, em trs trabalhos finais (Rafael Francisco G. Magalhes, 1994 e Gustavo S. Raposo e Mrcio Andr D. Salem, 1999) de curso da UFRJ foram feitas avaliaes deste mtodo para estacas tipo raiz e hlice contnua. Os valores de F1 = 2 e F2 = 4 conduziram as estimativas razoveis, ligeiramente conservadoras.Mtodo Dcourt & Quaresma (1978)Este um mtodo expedito de estimativa da capacidade de carga de ruptura baseada exclusivamente em resultados do ensaio SPT. Inicialemente esta metodologia foi desenvolvida para estacas pr-moldadas de concreto e posteriormente foi estendida para outros tipos de estacas, como escavadas em geral, hlice contnua e injetadas. Na segunda verso, Dcourt & Quaresma (1982) procuram aperfeioar o mtodo na estimativa de carga lateral. Deste modo, a expresso final de capacidade de carga proposta pelos autores apresentada na equao 02.

QU=.K.NpAp+U..10(L (02)Em que:Np=Nsptmdiodaponta;Ap=seotransversaldapontadaestaca;K=coeficientequerelacionaaresistnciadepontacomovalorNpemfunodotipodesolo(Tabela2.3);U=permetrodaestaca;Nm=Nsptmdioaolongodofuste.

Na determinao de Nm, os valores e Nspt menores que 3, devem ser considerados iguais a 3 e os maiores que 50 devem ser considerados iguais a 50. Os valores dos coeficientes e foram sugeridos por Quaresma et al (1996). Estes valores so apresentados nas Tabelas 2.4 e 2.5, a seguir.Tabela 2.3 Valores atribudos a K (Decourt & Quaresma, 1978)Tipo de soloK (kN/m)

Argilas120

Siltes Argilosos(solos residuais)200

Siltes Arenosos(solos residuais)250

Areias400

Tabela 2.4 Valores atribudos ao coeficiente (Quaresma et al, 1996)Solo/EstacaCravadaEscavada (em geral)Escavada (com bentonita)Hlice ContnuaRaizInjetadas (alta Presso)

Argilas1,00,850,850,300,851,0

Solos Residuais1,00,600,600,300,601,0

Areias1,00,500,500,300,501,0

Tabela 2.5 - Valores Atribudos ao coeficiente (Quaresma et al, 1996)Solo/EstacaCravadaEscavada (em geral)Escavada (com bentonita)Hlice ContnuaRaizInjetadas (alta Presso)

Argilas1,00,850,901,01,53,0

Solos Residuais1,00,650,751,01,53,0

Areias1,00,500,601,01,53,0

Mtodo De Velloso (1981)Pedro Paulo Costa Velloso exps um critrio para o clculo de capacidade de carga e recalques de estaca e grupos de estacas (Velloso, 1981). A capacidade de carga de uma estaca, com comprimento L, dimetro de fuste D e dimentro de base Db, pode ser determinado a partir da equao abaixo, tendo como base os valores de Ql,ult e Qp,ult obtidos com as expressesResistncia da ponta Qp,ult=Abqp,ult (03)Resistncia por atrito lateral Ql,ult= U l,ultli (04)Em que: U = permetro da seo transversal do fuste;Ab = rea da base (dimetro Db); = fator de execuo da estaca; = 1 (estacas cravadas) = 0,5 (estacas escavadas) = Fator de carregamento = 1 (para estacas comprimidas) = Fator para dimenso da base. =1,0160,016 (05)Em que:b = dimetro da ponta de cone (3,6 cm no cone padro).A partir dos resultados de ensaio SPT, podem-se adotar as equaes para se calcular as resistncias unitrias, por atrito lateral e de ponta, respectivamente. l,ult = a`Nb` (06) qp,ult = aNb (07)Onde a,b,a`,b`so parmetros de correlao entre o SPT e o CPT, a serem definidos para os solos tpicos de cada regio, e que constam na Tabela 2.6.Tabela 2.6 Valores aproximados de a, b, a, b (Velloso, 1981).TIPO DE SOLOPONTAATRITO

a(tf/m2)ba' (tf/m2)b

Areias sedimentares submersas (1)6010,51

Argilas sedimentares submersas(1)2510,631

Solos residuais de gnaisse5010,851

arenossiltoso submersos(1)

Solos residuais de gnaisse40 (1)1 (1)0,80 (1)1 (1)

silto-arenosos submersos47 (2)0,96 (2)1,21 (2)0,749

() Dados obtidos na obra da refinaria Duque de Caixias (RJ); Dados obtidos na obra Ao Minas (MG)Mtodo De Teixeira (1996)Em 1996, Teixeira apresentou um mtodo para clculo da capacidade de carga de estacas. Neste mtodo a capacidade de carga compresso de uma estaca pode ser estimada em funo dos parmetros da Equao 08.

Qult=bAp+ Ul L (08)Em que:

b = valor mdio obtido no intervalo de 4 dimetros acima da ponta da estaca a 1 dimetro abaixo;

l = Valor mdio do fuste ao longo da estaca;L = Comprimento da estaca.Os valores do parmetro esto indicados na tabela, em funo da natureza do solo e do tipo de estaca. O parmetro s depende do tipo de estaca.

Tabela 2.7 - Valores de de e (Teixeira, 1996).Solo Tipo de EstacaIIIIIIIV

Valores de a (tf/m2) em funo do tipo de solo (4