Unidade 06 CAPACIDADE DE CARGA DE FUNDAÇÕES … · A capacidade de carga última Pu de uma...

Geotecnia de Fundações e Obras de Terra - 2018 Prof. M. Marangon

140

Unidade 06

CAPACIDADE DE CARGA DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS

ESTIMATIVA DE CAPACIDADE DE CARGA ADMISSÍVEL

A capacidade de carga de ruptura de fundações profundas, com objetivo de evitar seu

colapso ou o escoamento do solo que lhe confere sustentação, é definida pelo menor dos dois

valores seguintes:

a) resistência estrutural do material que compõe o elemento de fundação;

b) resistência do solo que lhe confere suporte.

O conceito de carga de ruptura é relativamente diverso, dependendo da definição do seu

autor. Segundo Décourt a carga de ruptura “é definida como sendo a carga corresponde a

deformação de ponta (ou do topo) da estaca correspondente ao valor de 10% de seu diâmetro, no

caso de estacas de deslocamento (grande ou pequeno) e de estacas escavadas em argilas, e de

30% de seu diâmetro, no caso de estacas escavadas em solos granulares”.

Neste contexto, normalmente a situação mais frágil é aquela que envolve a resistência do

solo. Fato este que não é de difícil identificação em situações onde (1) um mesmo elemento de

fundação, com comprimentos diferentes, colocado em um mesmo solo, apresenta capacidades de

carga distintas (Pb > Pa); e, por outro lado, (2) um mesmo elemento de fundação, com igual

comprimento, porém executado em solos diferentes, pode também apresentar capacidades de

carga distintas (PII ≠ PI), conforme ilustra a Figura abaixo.

Por esta razão, por si mesma comprovada, é extremamente prudente e não recomendável

que a capacidade de carga admissível de elementos de fundação não deve ser pré-fixada a partir –

exclusivamente – da capacidade resistente estrutural do elemento. Esta situação pode servir como

referencia inicial para uma estimativa preliminar do número de elementos necessários (número

de estacas para absorver a carga de um pilar, por exemplo), mas a capacidade de carga admissível


141

final continuará dependendo de dados do solo e da profundidade de implantação do

elemento, além do tipo da estaca. (Giugliani, E., 2006 - Notas de Aula - Estruturas de Concreto

Armado III - Departamento de Engenharia Civil, PUCRS)

A capacidade de carga última Pu de uma fundação profunda do tipo estaca (em tubulões

despreza-se frequentemente o atrito lateral) se compõe de duas parcelas: A resistência de atrito

lateral (Psu) e a resistência de ponta (Pbu )

Pu = Psu + Pbu

Se, no entanto, por qualquer motivo (por exemplo: adensamento de uma camada

compressível), o movimento relativo so1o-estaca é ta1 que o solo se desloca mais que a estaca,

ocorre o chamado atrito negativo (solo sobre a estaca), o qual sobrecarrega a estaca. Isto pode

ocorrer quando proveniente da carga do aterro ou ocasionado pelo aumento das pressões efetivas

devidas a um rebaixamento do nível do lençol d'àgua.

Os dois terrnos Psu e Pbu, reconhece-se, são difíceis de serem avaliados corretamente.

Daí o grande número de fórmulas, baseadas em hipóteses mais ou menos questionáveis.

ESTACAS DE PONTA OU FLUTUANTE:

Se Pbu » Psu diz-se que a estaca trabalha de ponta e se Psu » Pbu diz-se que a estaca

trabalha por atrito (é a chamada estaca flutuante).

6.1 – Determinação da Capacidade de Carga

A determinação da capacidade de carga de uma estaca isolada pode ser feita por

fórmulas estáticas (teóricas ou empíricas), fórmulas dinâmicas, ou provas de carga. Existem

várias teorias de capacidade de carga, devidas a diferentes autores.

Prova de Carga

A avaliação da carga de ruptura de uma estaca pode ser feita através da interpretação das

curvas carga-recalque obtidas de provas de carga estáticas executadas por diversos métodos.

Entre eles podem ser citados o prescrito na NBR-6122, o de Davisson e o de Van der Veen...

A utilização deste procedimento, no entanto se justifica para grandes obras ou para

aquelas em que há muita incerteza no seu dimensionamento.

Formulação Estática

Utiliza-se de métodos convencionais da Mecânica dos Solos para a avaliação, a partir de

parâmetros previamente determinados

Formulação Dinâmica

Utiliza-se de dados obtidos no campo, na cravação da estaca

A interpretação destas verificações não

serão abordadas neste curso, que se propõe

a fazer uma introdução à prática da

Engenharia de Fundações.


142

6.2 - Formulação Estática

Adiante apresentaremos uma formulação conceitual básica, para o dimensionamento de

estacas (em geral), que nem sempre é possível de se aplicar: Utilizaremos - como será visto no

item seguinte - diferentes Métodos de Cálculo que nos possibilitarão tal avaliação

(quantificação), de uma forma eminentemente prática - 6.4 - Métodos Diretos para Cálculo da

Capacidade de Carga por meio do SPT.

Essas fórmulas, de emprego mais recente que as dinâmicas, baseiam-se nas

caracteristicas do terreno, as quais deverão ser determinadas experimentalmente em cada caso.

Duas circunstâncias levaram ao seu estabelecimento:

* uma resultou das críticas e restrições que recaem sobre as fórmulas dinâmicas

* e outra foi o aparecimento dos tipos de estacas moldadas "in loco", às quais não se

aplicam .as fórmulas de cravação.

Formulação Teórica-Conceitual (Segundo Poulos e Davis em “Pile Foundation Analysis and Design - 1980)

Nesta formulação apresentada é utilizada a nomenclatura para atrito e coesão:

a ângulo de atrito estaca - solo Ca adesão (coesão) estaca - solo

a’ ângulo de atrito efetivo estaca-solo Ca’ adesão efetiva estaca -solo

u ângulo de atrito do solo não drenado Cu adesão do solo não drenada

’ ângulo de atrito efetivo do solo C’ adesão efetiva do solo

A capacidade de carga de uma estaca, Pu, compõe-se de duas parcelas a resintência de

atrito lateral, Psu, e a resistência de ponta, Pbu.

Pu = Psu + Pbu - W

Capacidade de Resistência relativa Resistência. Peso da

carga “última” ao Atrito Lateral relativa a Base estaca

Para o cálculo da resultante de reação do solo (força de reação – referido aqui como

capacidade de carga) utilização do conceito de tensão = força/área, tendo como conseqüência a

expressão para a força de reação = tensão solo/estrutura * área. Observe nas expressões abaixo:

Parcela devido ao Atrito Lateral - Psu

Psu = P aL dz0 Resistência (tensão) de cisalhamento ao longo de toda a área

L = Perímetro

a = Ca + u tg a

resistência ao adesão tensão ângulo de atrito

cisalhamento solo normal entre solo - estrutura

solo - estaca estaca entre solo-estaca

A tensão normal entre solo-estaca pode ser determinada a partir da tensão vertical:


143

u = Ks v , sendo Ks o coeficiente de pressão lateral

Então a Resistência ao Atrito Lateral pode ser escrito:

Psu = PL

0

( ca + v Ks tg a ) dz

ou de uma forma mais simples, e prática, podemos escrever:

Parcela devido a Capacidade de Suporte da Base - Pbu

Pbu determinado a partir de teorias de capacidades de carga dos solos

Pbu = Ab ( cNc + vbNq + 0,5 dN )

sendo vb = h (sobrecarga)

Parcela 0,5 d N : Muito pequeno - d - neste tipo de fundação

ou de uma forma mais simples, e prática, podemos escrever:

SOLOS COM RESISTÊNCIA NÃO-DRENADAS E DRENADAS

(ARGILAS SATURADAS, AREIAS, ...)

Fazendo agora uma avaliação das condições de capacidade de carga em termos de resistência não

drenada e resistência drenada, temos:

Para condição não drenada ou carregamento rápido

c , , ca , não drenado

v , vb , Tensão total

Para areias ou carregamento lento

c‟, ‟, ca , drenado

v , vb , tensões efetivas

6.2.1 - Capacidade de carga em argilas

6.2.1.1 - Não drenado

u = 0

a = 0 Pu = P c dz A c N Wa b u c vb

L. . ( )

0

Nq = 1

N = 0 adesão coesão

não não

drenada drenada

Psu = Afuste fu atrito lateral médio

Pbu = Abase qu resistência de ponta.


144

No caso de fundações profundas em estacas temos um pequeno diâmetro, logo:

Ab. vb W P c dz A c Na b u c

L.

0

tipo estaca

Os valores de ca é função do tipo solo

métodos de instalação

como exemplos Argila Mole cu < 24 kpa c

c

a

u1 ca = cu então ca = 24 kPa

Argila rija ca < cu

por ex. cu = 75 kPa

ca

cu0 6. então ca = 45 kPa

6.2.1.2 - Drenado

Pu = L

qvbbasv WNAdztgKP0

).().(

vb ‟ Nq = Parcela devido a sobrecarga na base

Ks tg a‟ = = ( 1 - sen ‟) tg ‟ ângulo de atrito efetivo

6.2.2 - Capacidade de carga em areias

A resistência não necessariamente cresce linearmente com a profundidade a partir de

determinada profundidade.

Independente da forma da estaca a capacidade de carga de uma fundação profunda é

função da: (Densidade relativa e instalação)

Se CNc = 0

0.5 d N = 0 Valor pequeno, então:

Pu FwP v Ks tg a dz Ab vb Nq W

L( ` . ) ( ` )

0

Onde Fw é um fator de correção para a forma cônica

Os valores do ângulo de atrito são diferentes após a execução da escavação:

‟1 = ângulo antes da estaca

= ‟1 + 40 estaca cravada

2

= ‟1 - 3 estaca moldada


145

Valor de ângulo em função do N-SPT, segundo Kishida:

‟1 = 20 15N o

6.3 - Formulação Dinâmica Avaliam a capacidade de carga das estacas, valendo-se dos elementos obtidos durante a

cravação. Não servem, pois, para as estacas "in situ".

Todas elas partem da medida da nega, que é a penetração que sofre a estaca ao receber um

golpe do pilão, no final da cravação. Observe-se que a nega é uma condição necessária, mas

não suficiente para se conhecer a capacidade de carga de uma estaca.

Se a ponta da estaca está em uma formação muito pouco permeável, desenvolvem-se

pressões neutras, que dissipadas ao longo do tempo faz com que a '"nega aumente". Se a ponta da

estaca destrói a estrutura do solo e esta se recupera com o tempo (fenômeno análogo à

tixotropia), a "nega pode diminuir". Terzaghi cita o caso que ocorreu em uma vasa, que após a

recravação a estaca não resistia a 9 t, enquanto que 3 meses depois ela poderia suportar 100 t.

Gonçalves e outros (2007) fazem uma reflexão a cerca do Ganho de Capacidade de

Carga com o Tempo (Efeito Set-Up): ...Durante a cravação de estacas em solos coesivos, a

perda de resistência provocada pelo amolgamento e pelo excesso de poropressão, resultante das

distorções na estrutura da argila, é bem conhecida em nosso meio geotécnico. Porém, muitas

obras continuam utilizando comprimentos de estacas muito acima do necessário por não levarem

em consideração o ganho de resistência (set up), provocado pela reconsolidação da argila ao

redor da estaca. Quando a estaca é cravada em areia, o efeito da distorção na sua estrutura sob

condições não drenadas, pode ser bem problemático, dependendo da sua granulometria e

compacidade...

A dedução das fórmulas dinâmicas baseia-se na igualdade entre a energia de queda da

martelo e o trabalho gasto durante a cravação da estaca que pode ser escrito na forma:

Teoria do choque na estimativa da resistencia dinâmica da solo à cravação

Wr h = Ru S + C perdas

energia resistência nega

de dinâmica

queda à cravação

Solos permeáveis

Solos não saturadados Ru Pu ( Qu )

Solo argilosos

Solos pouco permeáveis Ru Pu

Ru < Pu

Ru: Resistência que oferece à cravação rápida da ponta

Neste caso: A aderência é baixa - e o atrito lateral pequeno.


146

Caso de estacas em argilas

Análise da influência da resposta à cravação:

Quando é interrompida a cravação u (execesso de pressão) dissipa

maior aderência do solo no fuste

Nova nega após uma interrupção na cravação menor

Consequentemente temos um maior Ru para a mesma energia de choque

Conclusões

Reação cravação dinâmica Reação cravação estática.

Fórmulas dinâmicas elemento de controle da cravação, não fornecendo o valor da

capacidade de carga estática

A utilização de fórmulas Dinâmicas deve ser feita em conjunto com análises estáticas e

resultados de prova de carga.

FORMULAÇÃO MATEMÁTICA

A igualdade entre a energia de queda do martelo e o trabalho gasto durante a cravação da

estaca pode ser escrito também da seguinte forma:

P h = R e + Z

onde:

P = peso do martelo;

h = altura de queda; .

R = resistência oferecida pelo terreno

à penetração da estaca;

e = nega;

Z = soma das perdas de energia durante

a cravação (compressão do terreno,

da estaca, do capacete etc.).

A dificuldade consiste na determinação do valor de Z, daí se originando, pelas hipóteses

admitidas para avaliá-lo, as diferentes fórmulas dinâmicas. A utilização prática dessas

fórmulas - assunto muito discutido - encontra-se atualmente limitada às areias, tendo em

vista a diferença de comportamentos dinâmico e estático das estacas em argila, conforme

estudos comparativos realizados pela American Society of Civil Engieneers (ASCE), entre

outras.

Por outro lado, das observações práticas sobre o emprego destas fórmulas, conclui-se que

as mais complicadas não conduzem a nenhuma vantagem sobre o emprego das mais simples.


147

Face ao exposto, apresentaremos umas delas, escolhidas dentre as mais simples e as de

maior emprego.

Fórmula de BRIX

Vejamos inicialmente a fórmula de Brix, cujo fundamento é a teoria do choque

newtoniano, apesar desta não se aplicar aos problemas dessa natureza.

Admitamos inicialmente as seguintes hipóteses simplificadoras:

a) despreza-se a elasticidade que possam apresentar a estaca e o martelo;

b) admite-se que, logo após o choque, o martelo separe-se da estaca para efetuar o

segundo golpe, não continuando o seu peso a auxiliar a penetração da estaca.

Deste modo, igualando as expressões do trabalho resistente Re (onde R é a resultante das

forças exercidas pelo solo e “e”a penetração da estaca para um golpe do martelo) e da energia

cinética Q

g

u.

2

2 com que a estaca inicia a penetração (onde „Q‟ é o peso da estaca, „g‟ a

aceleração da gravidade e „u‟ a velocidade comum dos dois corpos supostos inelástico - martelo e

estaca - no instante do choque), temos:

Re = Q

g

u.

2

2

A teoria do choque, para corpos de massas m1 e m2 animados respectivamente das

velocidades v1 e v2 , fornece-nos

um v m v

m m

1 1 2 2

1 2

Para os corpos martelo-estaca, temos:

m1 = P

g (P é o peso do martelo)

v1 = 2gh (h é a altura de queda do martelo sobre a estaca)

m2 = Q

g

v2 = 0

donde: u

P

ggh

P Q

g

P

P Qgh

2

2

Elevando ao quadrado e substituindo (1), vem :

Re = QhP

P Q

2

2( ),

ou

R = eQP

QhP2

2

)( que é a conhecida fórmula de Brix.


148

Adotando-se um coeficiente de segurança (5 é o valor recomendado por alguns autores), a

fórmula nos dará a carga admissível sobre a estaca.

P = R

FS,

Uma fórmula de uso também muito generalizado é a chamada fórmula dos holandeses

(Woltmann):

eQP

hPR

)(

2

à qual se aplica um coeficiente segurança igual a 10, aconselhado por Chellis.

NEGA

O uso destas expressões matemáticas permite a determinação de valores numéricos

limites para a chamada “nega” das estacas, ou seja, o valor que deve ser obtido na cravação para

“garantir” dinamicamente (vejam que são utilizados fatores de segurança extremamente

elevados) a capacidade de carga esperada para a estaca.

A foto ilustra o operário com uma régua para “riscar” a estaca e medir a penetração,

após 10 golpes para verificação da “nega”

Sobre esta avaliação descreve a BENETON Fundações (2009):

“Mesmo a capacidade de carga sendo avaliada em projeto, utilizando-se Métodos

Estáticos Empíricos, (a ser visto adiante) o controle da capacidade de carga em estacas é

tradicionalmente efetuado através da recusa à penetração da estaca no solo associada a uma

determinada energia de cravação (Nega)”.

“Considera-se satisfatória a profundidade atingida quando o elemento estrutural recusa-se

a penetrar no solo, obtendo uma “nega” predeterminada com base em Fórmulas Dinâmicas de

Cravação”.

“Na prática diária, se as negas não são satisfatórias, a estaca é recusada. Ocorre que,

sendo a nega apenas um indicador de impenetrabilidade do elemento estrutural no solo, a melhor

utilização para tal critério, consiste no Controle de Qualidade e Homogeneidade do

estaqueamento e não na avaliação da capacidade de carga das estacas.


149

6.4 - Métodos Diretos para Cálculo da Capacidade de Carga por meio do SPT

A utilização dos resultados deste ensaio na determinação da capacidade de carga das

fundações, seja quanto à ruptura, seja quanto aos recalques, pode ser feita diretamente, isto é,

por meio de correlações entre carga de ruptura ou recalque e o índice de penetração N, ou

indiretamente, isto é, por meio de correlações entre N e ou parâmetros de resistência ao

cisalhamento e com previsibilidade cujos valores, assim determinados, são levados às fórmulas

da Mecânica dos Solos.

São apresentados a seguir os procedimentos de cálculo da capacidade de carga das

fundações profundas, encontrados na literatura especializada e mais utilizados em nosso país.

É utilizado aqui, como referência principal o trabalho “Capacidade de carga por meio

do SPT”, publicado por Dirceu de Alencar Velloso no 20 Seminário de Engenharia de

Fundações Especiais, realizado em São Paulo entre 19 e 21 de Novembro de 1991.

6.4.1 - MÉTODO DE MEYERHOF

Em 1956 (Meyerhof, 1956) publicou seu primeiro trabalho no Journal of the Soil

Mechanics and Foundations Division of the American Socity of Civil Engineers. O tema foi

retomado na “11th Terzaghi Lecture” (Meyerhof, 1976).

Os principais resultados obtidos por este autor foram os seguintes:

1

o ) Para estacas cravadas até uma profundidade Db em solo arenoso, a resistência unitária de

ponta (em Kgf/cm2) é dada por:

qND

BNp

b0 44

, (1.1)

Onde B é o diâmetro da estaca, e a resistência unitária por atrito lateral (em Kgf/cm2) é dada por:

fN

s 50 (1.2)

2o) Para siltes não-plásticos pode-se adotar como limite superior da resistência de ponta (em

Kgf/cm2):

qp = 3N (1.3)

3o) Para estacas escavadas em solos não coesivos a resistência de ponta é da ordem de um terço

dos valores dados por (1.1) e (1.3) e a resistência lateral é da ordem da metade do valor dado por

(1.2).

4o) Para estacas com base alargada tipo franki a resistência de ponta é da ordem do dobro da

fornecida pelas equações (1.1) e (1.3).

5o) Se as propriedades da camada suporte arenosa variam nas proximidades da ponta da estaca,

deve-se adotar para N um valor médio calculado ao longo de 4 diâmetros para cima e um

diâmetro abaixo da ponta da estaca.


150

6o) Quando a camada suporte arenosa for sobrejacente a uma camada fraca e a espessura H entre

a ponta da estaca e topo desta camada fraca for menor que a espessura crítica da ordem de 10B, a

resistência da ponta da estaca será dada por:

qp qq q H

Bq0

1 0

101

( ). (1.4)

7o) Para estacas em argilas, nenhuma relação direta entre capacidade de carga e N é apresentada.

8o) O recalque S (em polegadas) de um grupo de estacas em areia é dado aproximadamente pela

expressão:

Sp B

N

2 (1.5)

Onde B é a largura do grupo de estacas, em pés; p a pressão aplicada ao solo pelo grupo de

estacas em tsf (ou em Kgf/cm2) e N o S.P.T. médio ao longo de uma profundidade igual à largura

do grupo. Para areias siltosas, recomenda-se adotar o dobro do valor dado por (1.5). Se as estacas

penetram D‟ na camada suporte, o valor obtido por (1.5) será multiplicado por um fator de

influência I dado por:

ID

B1

805

'. (1.6)

EXPERIÊNCIA BRASILEIRA – MÉTODOS SEMI-EMPÍRICOS

De acordo com a NBR 6122, são considerados métodos semi-empíricos aqueles

em que as propriedades dos materiais, estimados com base em correlações, são usadas em

teorias adaptadas da Mecânica dos Solos.

“É o caso típico dos métodos de Aoki & Velloso (1975) e de Décourt & Quaresma

(1978), propostos para fundações em estacas, mas que podem ser utilizados para

determinação da tensão admissível em fundações por tubulões, considerando-os como

“estacas” escavadas”. (CINTRA e outros, 2003)

São relações relativamente simples, porém baseado em experiência dos seus

autores – com base em estudos estatísticos (como destaca Schnaid, 2000, que atribui os

métodos como “estatístico” nas próprias denominações dos mesmos) e que devem ser

aplicados com bastante propriedade.

onde: qo e q1 são resistências limites na

camada fraca inferior e na camda resistente,

respectivamente.


151

A preocupação do seu uso indevido levou Dirceu Velloso a escrever em 1998:

(publicado por Schnaid, 2000)

As correlações baseadas no SPT são malditas,

porém são necessárias.

Ainda assim, pelo uso indevido da metodologia,

há ocasiões em que me arrependo de tê-las publicado.

6.4.2 - MÉTODO ESTATÍSTICO DE AOKI-VELLOSO

Este método foi apresentado em contribuição ao 5o Congresso Panamericano de Mecânica

dos Solos e Engenharia de Fundações realizado em Buenos Aires, 1975 (Aoki e Velloso, 1975).

Este método foi originalmente concebido a partir de correlações entre os resultados dos

ensaios de penetração estática (cone, CPT) e dinâmicos (amostrador, SPT).

Os autores partiram de correlações estabelecidas para os solos brasileiros entre o N e a

resistência UNITÁRIA de ponta RP em Kgf/cm2, pode-se escrever:

RP = K . N (2.7)

Para K (em Kg /cm2)foram determinados inicialmente os seguintes valores (Costa Nunes e

Velloso, 1969):

Tabela 2.1

TIPO DE SOLO K

Argilas, argilas siltosas e siltes argilosos 2,0

Argilas arenosas e siltes arenosos 3,5

Siltes arenosos 5,5

Areias argilosas 6,0

Areias 10,0

Para a resistência UNITÁRIA por atrito lateral local no ensaio do cone, preferiu-se adotar

correlações estabelecidas por Begemann (1965) entre este parâmetro e a resistência de ponta:

R 1 = . RP (2.8)

Tabela 2.2

TIPO DE SOLO (%)

Areias finas e médias 1,2 - 1,6

Areias siltosas 1,6 - 2,2

Siltes areno-argilosos 2,2 - 4,0

Argilas > 4,0

O conhecimento dessas correlações permite a estimativa dos parâmetros correspondentes

para uma estaca pelas expressões:

R PRP

F

K N

F

RR

F

K N

F

'.

'. .

1 1

11

2 2

(2.9)

(2.10)


152

Os coeficientes F1 e F2 levam em consideração a diferença de comportamento entre a

estaca (protótipo) e o cone (modelo). Seus valores foram determinados por comparações com

resultados de provas de carga:

Os valores de F1 e F2 foram inicialmente avaliados para estacas Franki, Metálica, Pré-

moldada de concreto e depois escavada sem distinção do diâmetro. Posteriormente estes valores

foram reavaliados (1988) e sugeridos novos parâmetros para outras estacas, assim como, para

os valores apresentados na Tabela 2.4 - de Coeficientes K e (corresponde ao segundo

número das tabelas, para os casos em que houve proposta de modificação). Estes valores foram

publicados por Laprovitera (1988) em dissertação de mestrado. Estes, contudo não vem sendo

utilizados com certa frequência pelo meio técnico, não sendo recomendados o seu uso, a não ser

quando devidamente justificado.

Tabela 2.3

TIPO DE SOLO F1 - reavaliados (1988) F2 - reavaliados (1988)

Franki 2,5 5,0 - 2,0

Metálica 1,75 - 1,7 3,5 - 3,0

Pré-moldada de concreto D < 60 cm 1,75 - 1,9 3,5 - 1,4

Pré-moldada de concreto D > 60 cm 2,5 1,4

Escavada D < 60 cm 3,0 - 6,1 6,0 - 5,2

Strauss 4,2 3,8

Observa-se que na versão original a relação entre coeficientes foi de F2/F1=2, exceto para

as estacas strauss. Em uma segunda versão foram publicados os seguintes valores para F1 e F2:

Registra-se também publicação da Estacas Franki - Eng. Paulo Frederico de Figueiredo

Monteiro - Gerente Técnico:


153

A fórmula geral para o cálculo da capacidade de carga é:

PK N

FU l

K N

FR pCp

Ca

..

. .. .

1 2

(2.11)

Onde:

Ap = área da ponta ou base da estaca;

U = perímetro da seção transversal da estaca;

Ca = cota de arrasamento;

Cp = cota da ponta.

Partindo das tabelas 2.1 e 2.2 foram estabelecidos para K e os valores constantes da tabela 2.4.

(obs.: l Kg /cm2 = 100 KPa = 0,1 MPa)

Tabela 2.4 - Coeficientes K e

TIPO DE SOLO K (Kgf/cm2) - reavaliados (1988) (%) - reavaliados (1988)

Areia 10,0 - 6,0 1,4

Areia siltosa 8,0 - 5,3 2,0 - 1,9

Areia silto argilosa 7,0 - 5,3 2,4

Areia argilosa 6,0 - 5,3 3,0

Areias argilo-siltosa 5,0 - 5,3 2,8

Silte 4,0 - 4,8 3,0

Silte arenoso 5,5 - 4,8 2,2 - 3,0

Silte areno-argiloso 4,5 - 3,8 2,8 - 3,0

Silte argiloso 2,3 - 3,0 3,4

Silte argilo-arenoso 2,5 - 3,8 3,0

Argila 2,0 - 2,5 6,0

Argila arenosa 3,5 - 4,8 2,4 - 4,0

Argila areno-siltosa 3,0 - 3,0 2,8 - 4,5

Argila siltosa 2,2 - 2,5 4,0 - 5,5

Argila silto-arenosa 3,3 - 3,0 3,0 - 5,0

DIMENSIONAMENTO

Obtidos os valores de atrito e base unitários, tem-se o valor final de capacidade de carga

na ruptura (último) multiplicando-se estes valores pelas suas áreas correspondentes:

A profundidade de assentamento da base ou ponta da estaca é aquela, como recomenda a Norma

de Fundações NBR – 6122/96, correspondente a uma carga de ruptura mínima de pelo menos

duas vezes a carga admissível (útil) da estaca. Ou seja: Adota-se no método o Fator de Segurança

igual a 2.

Ru > 2 x Carga útil da estaca

Utilização em cálculo de tubulões: (Cintra e outros, 2003)

* Considera exclusivamente a resistência de base

* Aplica-se um fator de segurança mínimo de 3 por se tratar de caso em que se considera

exclusivamente a resistência de base (NBR 6122/96)

* O coeficiente F1 para estaca escavada pode ser considerado igual a 3, de acordo com Aoki e

Alonso (1992), apud Cintra e Aoki (1999).

Psu = Afuste fu atrito lateral médio

Pbu = Abase qu resistência de ponta.


154

Interessante registro pode ser visto na foto apresentada a seguir, da presença dos

Professores Nelson Aoki e Dirceu Velloso na UFJF, em participação no 10 Congresso de

Engenharia Civil realizado em 1994. Estão também neste registro o ilustre Prof. Vitor F. B. de

Melo, este Prefessor e alunos da nossa Faculdade.

Presença dos Profs. Aoki e Velloso na UFJF, em 1994, em palestra sobre

“Estaqueamento de Encontro de Pontes”

6.4.3 - MÉTODO ESTATÍSTICO DE DÉCOURT-QUARESMA

Em 1978 os Engs. Luciano Décourt e Arthur Quaresma apresentaram ao 6o Congresso

Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia de Fundações um método para a determinação da

capacidade de carga de estacas a partir de valores de SPT, que transcrevemos parte dele:

“Nesse, trabalho é apresentado processo expedido para a determinação da carga

admissível de estacas a partir, apenas, dos dados normalmente fornecidos por sondagens (SPT)”.

Não se visou a obtenção de valores exatos, mas sim de estimativas que fossem além de

bastante aproximadas, seguras e de fácil determinação.

1. Generalidades

Há vários anos, vem o primeiro autor utilizando os valores de SPT para avaliar, tanto a

resistência por atrito lateral de estacas, quanto sua resistência de ponta. Os coeficientes então

utilizados eram fruto apenas de experiência profissional, sem nunca terem sido confrontados, de

forma sistemática, com dados fornecidos por provas de carga.

2. Processo de Cálculo

O processo ora apresentado leva em conta os valores de SPT além de, no caso da

resistência de ponta, o tipo de solo.

Para a estimativa da resistência UNITÁRIA lateral propôs inicialmente a utilização da

Tabela I, considerando os valores médios de SPT ao longo do fuste, sem levar em conta aqueles

utilizados para a estimativa da resistência de ponta. Nenhuma distinção é feita quanto ao tipo de

solo. (obs.: l Kg /cm2 = 10t/ m

2 = 100 KPa = 0,1 MPa)


155

TABELA I

SPT

(médio ao longo do fuste)

ADESÃO

(t/m2)

3 2

6 3

9 4

12 5

15 6

Para a estimativa da resistência UNITÁRIA de ponta (em t/m2) utiliza-se a

seguinte expressão:

qp = C.N.

onde: C é um coeficiente tirado da Tabela II e N é a resistência a penetração (SPT),

tornando o valor médio entre correspondente à ponta da estaca, o imediatamente anterior e o

imediatamente posterior.

TABELA II

SOLO C (t/m2)

Argilas 10

Siltes (alt. de rocha) 30

Areias 50

3. Análises Efetuadas

Foram consideradas 41 provas de carga executadas pelo segundo autor para serem

confrontadas com os valores obtidos pelo processo acima indicado.

Os valores obtidos confirmaram, em linha gerais, os dados da Tabela I e nos levaram a

rever a Tabela II.

Na Tabela III são apresentados os dados considerados mais adequados.

TABELA III

SOLO C (t/m2)

Argilas 12

Siltes argilosos (alt. de rocha) 20

Siltes arenosos (alt. de rocha) 25

Areias 40

Entre as 41 provas de carga apenas 13 apresentaram dados de ruptura.

No trabalho original são apresentamos os valores de ruptura calculados e os fornecidos

pelas provas de carga.

Por outro lado para podermos utilizar dados de todas as provas procuramos trabalhar com

valores de cargas admissíveis e não de cargas de ruptura.

No trabalho original são apresentados os dados de todas as estacas e sondagens

analisadas, assim como os valores de cargas admissíveis, calculados e medidos.

No trabalho original são também apresentados em gráfico os valores de carga admissível,

calculados e medidos.


156

4. Considerações Sobre Estacas de outros Tipos

Embora o estudo tenha sido efetuado basicamente para estacas pré-moldadas de concreto,

admitimos em primeira aproximação que seja também válida para estacas tipo Franki, para

estacas Strauss (apenas com ponta em argila, como aliás, deve sempre ocorrer) e estacas

escavadas.

Os autores não apresentam qualquer indicação (nesta versão apresentada, a esta data)

quanto ao coeficiente de segurança a adotar.

Contribuições ao MÉTODO por DÉCOURT (1982)

O Eng. Décourt tem procurado aperfeiçoar o método exposto no item 6.4.3. Em 1982,

levou ao 2o Simpósio Europeu sobre Ensaios de Penetração (Amsterdam) uma contribuição em

que propõe:

1o) A resistência lateral, em tf/m

2, é dada por:

qN

s 31 (4.13)

onde N é o valor médio do N ao longo do fuste. A expressão independe do tipo de solo.

2o) Na determinação de N os valores de N maiores que 50 devem ser considerados iguais a 50.

3o) A resistência de ponta é calculada como apresentado anteriormente.

4o) A carga admissível de uma estaca cravada é determinada aplicando-se um coeficiente de

segurança global igual a 2 à soma das cargas de ponta e lateral:

QQ Q Q

u p

2 2

2 (4.14)

5o) Para estacas escavadas com lama bentonítica cujo recalque não deve exceder 1cm, só se

consideraria a resistência lateral calculada pela expressão (4.13).

6o) Quando se admite maiores recalques pode-se considerar uma resistência de ponta admissível

que, em Kgf/cm2, seria igual a N/3 em que N é a média dos S.P.T.s no nível da ponta de estaca,

1m acima e 1m abaixo. Essa resistência de ponta admissível é somada à resistência lateral.

Uma estaca assim projetada tem um recalque em cm da ordem de 2/3 do diâmetro em metros:

S1 (cm) = 2

3 D (m) (4.15)

Um recalque adicional devido à deformação do solo contaminado ou amolgado é estimado pela

expressão:

SL

E2

. (4.16)

onde:

= pressão na ponta;

L = espessura da camada contaminada ou amolgada;

E = módulo de deformação que pode ser estimada em :

E = 15N (Kgf/cm2) para argilas;

E = 30N (Kgf/cm2) para areias.


157

Se S3 é o recalque necessário para a mobilização do atrito lateral, o recalque total da estaca será:

S = S1 + S2 + S3 (4.17)

7o) Coeficientes de Segurança.

O coeficiente de segurança global F pode ser escrito:

F Fp Ff Fd Fw. . . (4.18)

onde: Fp Coeficiente de segurança relativo aos parâmetros do solo ( = 1,1 para o atrito

lateral; 1,35 para a resistência de ponta ).

Ff Coeficiente de segurança relativo à formulação adotada ( = 1,0 ).

Fd = Coeficiente de segurança para evitar recalques excessivos ( = 1 para o atrito lateral;

= 2,5 para a resistência de ponta ).

Fw Coeficiente de segurança relativo à carga de trabalho da estaca ( = 1,2 ).

Com isso, ter-se-á:

- para a resistência lateral:

Fs 11 1 0 1 0 1 2 1 32 13, , , , , .

- para a resistência de ponta:

Fp 1 35 1 0 2 5 1 2 4 05 4, , , , ,

e a carga admissível na estaca será dada por:

QQs

Qp

1 3 4, (4,19)

Em 1986, o autor (Décourt, 1986), em comunicação feita na Divisão Técnica de

Mecânica dos Solos e Fundações do Instituto de Engenharia de São Paulo, recomendou novos

valores para o cálculo da resistência de ponta das estacas escavadas com lama bentonítica

(Tabela 2.7).

Tabela 2.7

TIPO DE SOLO

(tf/m2)

Argilas 10

Siltes argilosos (alt, de rocha) 12

Siltes arenosos (alt, de rocha) 14

Areias 20

MÉTODO DÉCOURT-QUARESMA (1996)

Este método foi, posteriormente (Quaresma e outros, 1996), estendido para outros tipos

de estacas também muito utilizadas e mais recentemente difundidas, não indicadas inicialmente.

Para tanto, são considerados os parâmetros “α” e “ ” a seguir relacionados (Tabela

abaixo). Estes valores são de majoração ou de minoração, respectivamente para a resistência de

ponta e para a resistência lateral.

Neste caso, a expressão geral para a determinação da carga de ruptura da estaca é dada por:


158

Qu = α . qp . Ap + . qs . As

(veja que as parcelas de ponta e atrito ficaram multiplicadas por alfa e beta, respectivamente)

ou ainda,

Qu = α . K. Nspt p . Ap + 10 . . [( Nspt s/3 + 1) . As] em kN/m2

onde:

Nsptp : Nspt na ponta da estaca (valor médio entre correspondente à ponta da estaca, o

imediatamente anterior e o imediatamente posterior)

Nspt s : Nspt ao longo do fuste da estaca

DIMENSIONAMENTO

Obtidos os valores de atrito e base unitários, tem-se o valor final de capacidade de carga

na ruptura (último) multiplicando-se estes valores pelas suas áreas correspondentes, como no

método de Aoki-Velloso.

Para o cálculo da carga admissível (útil) da estaca deve-se adotar os Fatores de Segurança

sugeridos pelos autores.

Utilização em cálculo de tubulões: (Cintra e outros, 2003)

* Considera exclusivamente a resistência de base

* Aplica-se um fator de segurança mínimo de 4 de acordo com a recomendação dos autores para

a resistência de base.

6.4.4 – MÉTODO P. P. VELLOSO

Em 1981, o Eng. P.P. Velloso apresentou um critério para o cálculo de capacidade de

carga e recalques de estacas e grupos de estacas (Velloso, 1981).

Fig.

Estaca: dimensões e solicitações


159

A capacidade de suporte Pu de uma estaca, com comprimento L pode ser estimada com

base na expressão

Pu Psu Pbu (4.20)

onde: Psu = capacidade de suporte do solo por atrito, ou aderência, lateral ao longo do

fuste da estaca;

Pbu = capacidade de suporte do solo sob a base (ponta) da estaca.

Os valores de Psu e Pbu poderiam ser estimados a partir das expressões:

Psu U lifui( ) Pbu Ab qu

onde:

U = perimetro da seção transversal do fuste (diâmetro d)

Ab= área da base (diâmetro db)

= fator da execução da estaca

1 0

0 5

,

,

para estacas cravadas

para estacas escavadas

= fator de carregamento

= 1 para estacas comprimidas

0,7para estacas tracionadas

= fator da dimensão da base

1 016 0 016

0

, ,

,

db

dc

para estacas tracionadas ( para db = d )

dc = diâmetro da ponta do ensaio de cone (3,6 cm no cone holandês);

fui= atrito, ou aderência, lateral médio em cada camada de solo, com espessura, atravessada

pela estaca (UNITÁRIO).

qu= pressão de ruptura do solo sob a ponta da estaca (UNITÁRIO).

** No caso de se dispor dos resultados de um ensaio de penetração do cone, nas

imediações da estaca, pode-se adotar:

fu = fc

quqc qc1 2

2

fc = atrito, ou aderência, lateral medida na haste ( lisa ) do ensaio de cone.

qc1= média dos valores medidos da resistência de ponta (qc ) no ensaio de cone, numa espessura

igual a 8db logo acima do nivel da ponta da estaca (adotar valores nulos de qc, acima do nivel do

terreno, quando L = db).

qc2 = idem, numa espessura igual a 3,5 db logo abaixo do nível da ponta da estaca.


160

** No caso de se dispor apenas dos resultados de sondagem a percussão, pode-se adotar:

qu = a N + b

fu = a‟N + b‟ (para N<=40, solo submerso)

onde:

N resistência à penetração do amostrador da sondagem a percussão (S.P.T.).

a,b,al,b

l = parâmetros de correlação entre a sondagem a percurssão e o ensaio de cone, a serem

definidos para os solos tipicos do canteiro da obra (ver Tabela abaixo)

Tabela Valores aproximados de a, b, al, b

l

TIPO DE SOLO PONTA ATRITO

a(tf/m2) b a' (tf/m2) b1

Areias sedimentares submersas (1) 60 1 0,50 1

Argilas sedimentares submersas(1) 25 1 0,63 1

Solos residuais de gnaisse

areno siltosos submersos(1)

50

1 0.85 1

Solos residuais de gnaisse 40 (1) 1 (1) 0,80 (1) 1 (1)

silto-arenosos submersos 47 (2) 0,96 (2) 1,21 (2) 0,749 (2)

(l) dados obtidos na área da Refinaria Duque de Caxias (RJ).

(2) dados obtidos na área da AÇOMINAS (MG).

6.5. Estacas em rocha (Engº Armando Negreiros Caputo - BRASFOND / BRASFIX / SPFE)

As bases que possibilitem a determinação da capacidade de carga de estacas escavadas

em rocha não estão bem claras considerando que em função das cargas elevadas, provas de carga

estática são extremamente onerosas e normalmente não são levadas à ruptura. O

desenvolvimento e a realização de provas de carga dinâmica tem tentado minimizar essa

deficiência.

A capacidade de carga da rocha e o contacto concreto – rocha, pela ponta ou pelo atrito

lateral não são perfeitamente conhecidos por uma série de fatores inerentes às características da

rocha, ao valor da adesão concreto-rocha a adotar, bem como o grau de embutimento e, desta

forma, alguns projetos acabam por definir determinado comprimento em rocha sã, geralmente

conservadores.

Para avaliação da capacidade de carga de estacas em rocha podemos registrar alguns

métodos conforme discriminados a seguir.

6.5.1. Método de Poulos e Davis (1980)

Poulos e Davis propuseram um método para avaliação da capacidade de carga de estacas

embutidas em rocha considerando que os fatores de segurança propostos estão associados

diretamente às condições da rocha na região da ponta da estaca. Seus valores são baixos para

rocha sã e crescentes para rochas com maiores níveis de faturamento e decomposição.

A resistência de ponta (qp) pode ser determinada por:

a) teorias de previsão de capacidade de carga, Pells (1977), Meyerhol (1953)

b) uso de parâmetros empíricos baseados na descrição da rocha: Thorne (1977)

qp = 0,2 a 0,5 quc

onde:

qp = tensão máxima na base

quc = resistência à compressão simples da rocha


161

c) usos de ensaios in-situ e/ou de laboratório: Freeman et al. (1972)

A resistência por atrito lateral (qℓ) pode ser determinado por:

qℓ = 0,05 quc ≤ 0,05 fcj

onde:

qℓ = resistência por atrito lateral ou adesão

quc = resistência a compressão simples da rocha

fcj = resistência do concreto à 28 dias.

Logo temos:

Qult = Ap x qp + Al x qℓ

onde:

Ap = área da ponta de estaca em rocha

Aℓ = área lateral de estaca embutida em rocha

6.5.2 Método de Cabral e Antunes (SEFE IV – 2000)

Este método basea-se na formulação de Poulos e Davis (1980) e estabelece ainda para sua

aplicação que a investigação geotécnica deve atingir 2 a 3 diâmetros da estaca abaixo da cota

estimada de assentamento e que a limpeza do contacto concreto-rocha seja garantida.

A resistência de ponta é dada por:

σ pr = βpo x σ Ρr (rocha sã)

ou

σ pr = βpo x σ r (rocha alterada)

onde:

σ pr = tensão de ruptura da ponta da estaca, considerando-se o maciço rochoso

homogêneo.

βpo = fator adimensional de correlação (varia de 4 a 11)

σ r = resistência a compressão simples da rocha

βo = fator de correção para levantar em contar fendas e fissuras na rocha (tabelado)

A resistência por atrito lateral é:

onde:

τ ℓr = resistência por atrito lateral;

fcK = tensão característica do concreto

Logo temos:

Qult = A x σ pr + Aℓ x τ ℓr

onde:

Ap = área da ponta da estaca em rocha

Aℓ = área lateral da estaca embutida em rocha

Valores de βpo


162

6.6. Capacidade Estrutural de Estacas

Uma vez dimensionado geotecnicamente uma fundação em estacas deve-se observar a sua

capacidade estrutural, assim como será analisada tal capacidade no caso das estacas trabalharem

de “ponta”. Neste segundo caso, trabalhando exclusivamente por ponta, o dimensionamento se

faz fundamentalmente avaliando a condição de capacidade de carga estrutural.

Escolhido o tipo de estaca, podem-se verificar a capacidade estrutural com o fornecedor

das estacas ou adotar valores com base em tabelas como a seguir apresentada, segundo Alonso

- 1992 (que tem o caráter de ser apenas orientadora), assim como são apresentados também,

nesta “tabela” os espaçamentos mínimos a serem adotados entre eixos entre estacas (“d”) ou em

relação à divisas (“a”).

O cálculo do número de estacas a partir apenas da carga estrutural (Carga-KN - máxima

carga admissível) é frequentemente determinado dividindo a carga do pilar pela Carga

Admissível admitida para a estaca.

Exemplo de Projeto de Fundações com diferentes pontos de carga, com blocos de 1, 2, 3 e 4 estacas


163


164

6.7 – Exercícios

1- Utilizando o método de Aoki e Velloso, calcular a carga admissível de uma estaca do tipo

Franki, com diâmetro do fuste = 40 cm e volume da base V= 180 l. O comprimento da estaca e

as características geotécnicas do solo são dados a seguir.


165

Observe que neste exemplo o cálculo foi feito calculando:

10) os parâmetros fixos da geometria da estaca

20) o atrito lateral correspondente a cada horizonte de solo, adotado os parâmetros k e α

30) a carga admissível, adotado o fator de segurança global – final sem distingir ponta e

atrito lateral (como proposto pelos autores)

40) Por fim, foi avaliada a capacidade estrutural máxima

2- Utilizando o exemplo anterior (método de Aoki e Velloso, estaca do tipo Franki, com

diâmetro do fuste = 40 cm) calcular a carga admissível para a estaca assente no perfil

apresentado abaixo:


166

Dimensionamento

Este mesmo cálculo poderá ser feito por intervalos de 1 metro. Desta forma, nos permite

definir um comprimento de estaca compatível com uma capacidade de carga que se tenha

interesse em atender. O cálculo é feito para um comprimento maior que o requerido o que

permite avaliar o comprimento necessário para a estaca.

3- Considerando o perfil abaixo (Shopping Vila Guilherme - SP), determine a capacidade de

carga estática admissível (tf) para um comprimento de estaca (pré-moldada) fixado em 9,0m e

= 20 cm.

MÉTODO DÉCOURT-QUARESMA (1978)

PsuPbuQu

lsppu AqAqQ

a) Atrito lateral:

SPT 7

9

14

5

2

3

4

14

9,0 23 SPTs de ponta: 14 / 23 / 20

20


167

Atrito lateral médio = Adesão média (A):

SPT7 = 6,28 )/(09,3 2mtA Não considerados no cálculo da adesão os SPT utilizados

para a resistência de ponta anterior e posterior (14 / 23 / 20).

Pode-se usar a tabela I ou a expressão: A = 13

Nqs (Décourt, 1982)

Psu = Adesão média x Al hp = 25670090063 cmhp

tPsu

Psu

52,17

67,509,3

b) Resistência de ponta:

Ncqp

193

202314N

40c (tabela III)

)/(7601940 2mtqp

Pbu tmAq bp 86,230314,0760 2

c) Resistência total:

tPPQubusu 38,4186,2352,17

Utilizando FS = 2 (Fator Global), temos:

tQ 69,202

38,41

MÉTODO AOKI VELLOSO (1975)

PsuPbuQu

AlRApRQu lp

lp RRunitáriaR 21 F

KN

F

KNRunit

a) Resistência de ponta:

SPTNKRp

Areia argilosa: K = 6,0 ou 5,3 (valor reavaliado em 1988) e = 3

Considerando F1 = 1,75 ou 1,9 (reavaliado)

Não utilizados os dados da reavaliação do método, temos:

2/86,7875,1

230.6' cmKgfR p

Pbu tmmtm

tAR pp 77,240314,0/6,788

0001,0

07886,0 22

2


168

b) Atrito lateral:

Rl = 2F

KN Psu = Rl x Al Psu = K N x

2F

lU (fazer o somatório, se maior que 1m)

2

2

18,05,3

10063m

cmcm

F

lU (constante)

.

2

canas

cponta

su KNF

lUP

Quadro para calcular o atrito lateral acumulado em cada profundidade inteira (1m)

Profundidade (m) Valor do SPT Coef. K (t/m2) Coef. (/100 )

2F

lU Psu (t)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

7

9

14

5

2

3

4

14

23

33

33

33

33

33

33

60

22

60

0,03

0,03

0,03

0,03

0,03

0,03

0,03

0,04

0,03

0,18

1,247

2,851

5,346

6,237

6,593

7,128

8,424

10,642

18,094

tPsu 09,18 Não considerado no cálculo 100l como pode ser levado em conta, por

exemplo, no trecho de 6,0 a 7,0 m. No caso de 6,0 a 6,8 - SPT = 4, K = 3,3 e = 0,03 e 6,8 a 7,0

– SPT = 4, mas K = 6,0 e = 0,03.

c) Resistência total:

tPPQubusu 86,4277,2409,18

Utilizando FS = 2, temos:

tQ 43,212

86,42

Utilizando FS = 2, temos:

tQ 69,202

38,41

6. 8 - Efeito de Grupo (segundo Moraes, 1976)

Eficiência – Grupo de Estacas

Para o caso de estacas agrupadas sob único bloco, não estando trabalhando de “ponta”,

faz-se necessário verificar a eficiência do conjunto devido à interferência de bulbos. Para as

estacas pré-moldadas, quando o espaçamento entre elas não é inferior a 3 vezes o seu diâmetro,

ou lado (seção quadrada), a capacidade de carga do grupo é igual a soma das capacidades de

carga de cada estaca.


169

1 - Critério de Feld

Segundo a regra prática de Feld a carga de cada estaca é reduzida de tantos 1/16 quantas

forem as estacas vizinhas, na mesma fila ou em diagonal. É preciso, também, como para as

estacas pré-moldadas, guardar um espaçamento entre os centros geométricos das estacas, um

valor não inferior a 3 vezes o seu diâmetro.

2 - Critério de Labarre

Outra expressão muito usada para determinar a eficiência de um grupo de estacas é a de

Labarre

mn

nmmnE

90

111

Onde:

m - número de filas

n – número de estacas em uma fila

- ângulo cuja tangente é igual a s

d em graus.

s – distância entre os eixos de duas estacas.

d – diâmetro da estaca.

Exemplo de cálculo:

Como se pode notar, tanto Labarre como Feld não fazem qualquer referência ao tipo de

solo, o que tem dado motivo a críticas.

3 - Critério de Terzaghi-Peck

Outro procedimento é indicado por Terzaghi-Peck adotando, para capacidade de carga do

conjunto de estacas, a expressão:

fdrc UDQQ


170

Onde:

Qdr – capacidade de carga de uma fundação direta de área igual à delimitada pelo grupo

de estacas assentadas na profundidade Df

Df – comprimento da estaca

U – perímetro do bloco que envolve as estacas

- resistência ao cisalhamento médio do solo entre a superfície do terreno e a

profundidade Df.

Referindo-se à capacidade de carga de uma estaca, o melhor é efetuar prova de carga

sobre uma estaca, no próprio local da obra.

Tem sido norma geral, quando possível, adotar uma única estaca, critério condenado por

diversos autores, entretanto, muito usado, podendo-se afirmar que os insucessos por está prática

são poucos constatados.

Como já foi apresentado, a capacidade de carga de um grupo de estacas sob um mesmo

bloco não é igual à soma das capacidades de cada estaca atuando isoladamente (caso em que não

se trabalha de “ponta”) . A eficiência de um grupo de estacas, mergulhadas em argila é sempre

inferior a 1 (unidade), a não ser no caso de estacas pré-moldadas apoiadas unicamente pelas

pontas. Para uma estaca isolada, existem muitos ensaios e pesquisas com a finalidade de

determinar sua capacidade de carga; o mesmo não vem acontecendo com o grupo de estacas,

devido aos diversos problemas que ocorrem para tais ensaios, isto é, para tais provas de cargas.

Em 1967, A. S. Vesic afirmou que um grupo de estacas cravadas em areia homogênea

apresentava eficiência superior à unidade, devido ao aumento de esforços horizontais e, portanto,

a resistência devido ao atrito lateral, também crescia com o aumento do ângulo de atrito do solo

com as estacas. O professor Vesic também comprovou que a eficiência de um grupo de estacas

cresce com o afastamento entre elas, até um máximo de três diâmetros, sendo que a partir de tal

valor a capacidade do conjunto começa a decrescer.

Exemplos de geometria de blocos:

FIM – 23/04/2018

Unidade 06 CAPACIDADE DE CARGA DE FUNDAÇÕES … · A capacidade de carga última Pu de uma...

Documents

Transcript of Unidade 06 CAPACIDADE DE CARGA DE FUNDAÇÕES … · A capacidade de carga última Pu de uma...