Definição do módulo de elasticidade da estaca

Conforme Figura 21, um extensômetro foi locado próximo ao topo da estaca no trecho livre de influência do atrito lateral, para desempenhar a função de seção de referência para a definição do módulo de elasticidade.

No gráfico da Figura 34 relacionam-se os pares de valores tensão

Figura 34 - Curva “tensão versus deformação específica” – Seção de referência.

retomada de ensaio explanado anteriormente. Contudo, nota-se que a tendência da curva ajustada aos dez primeiros pontos vai de encontro a esses últimos.

Plotou-se um gráfico semelhante considerando todas as seções instrumentadas, que é apresentado na Figura 35. Observa-se, pela proximidade entre as curvas, que pouco atrito lateral foi mobilizado entre as seções 1 e 2. O paralelismo entre as curvas de todas as seções após o 8º estágio de carregamento denota o esgotamento do atrito lateral.

Figura 35 - Curvas “tensão versus deformação específica”.

Fonte: A Autora (2016)

O formato da curva das seções que mobilizaram mais atrito lateral sugere a ocorrência de strain-softening. No 8º estágio as curvas apresentam um pico suave que é atenuado nos demais carregamentos. A analogia com uma curva “tensão tangencial versus deslocamento horizontal” resultante de ensaios de cisalhamento direto, por exemplo, em amostras de solo que apresentam strain-softening, facilita a percepção deste fenômeno. Conforme comentado no item 2.6.2, as argilas da Formação Guabirotuba exibem esse comportamento. A Figura 36 apresenta exemplos deste tipo de curva resultantes de ensaios de cisalhamento direto realizados com amostras de solo da região geotécnica em questão por Kormann et al. (1999). Os ensaios foram executados com diferentes velocidades de deslocamento, cuja influência na resistência mobilizada foi constatada, conforme relatado na revisão bibliográfica sobre o assunto.

Figura 36 - Curvas “tensão tangencial versus deslocamento horizontal”.

a) Velocidade de deslocamento = 0,0018 mm/min

b) Velocidade de deslocamento = 0,4 mm/min Fonte: Adaptado de Kormann (2002).

Solos que apresentam strain-softening podem desencadear o fenômeno de ruptura progressiva (KORMANN, 2002; FLEMING et al., 2009; SIMONS &

MENZIES, 2000). A Figura 37 ilustra esse comportamento no caso de estacas.

Figura 37 - Ruptura progressiva.

Fonte: Doherty & Gavin (2011).

Ao passo que a estaca vai sendo comprimida, a resistência lateral vai sendo mobilizada do topo em direção à ponta, no caso de uma carga compressiva na direção indicada na figura. Quando a resistência ao cisalhamento ( ) de pico é excedida em um ponto no interior da massa de solo da interface de cisalhamento, a resistência é reduzida ao seu valor residual.

Em consequência disso, uma tensão adicional será transferida para os pontos subsequentes, fazendo com que sua resistência de pico seja ultrapassada e, dessa forma, a ruptura progressiva seja iniciada, de forma que ao longo de toda a superfície de atrito a resistência seja reduzida ao valor residual.

Esse fenômeno é mais suscetível a ocorrer em estacas longas (LE TIRANT, 1992; DOHERTY & GAVIN, 2011; FLEMING et al., 2009). Posto isso, sugere-se que a queda de resistência após pico observada na prova de carga em questão tenha se dado de forma homogênea para todo o fuste e não de forma progressiva ao longo do mesmo, devido ao comprimento reduzido da estaca, apenas 9,6 m. A tensão antes suportada pelo fuste foi transferida para a ponta, não alterando de forma visível a resistência total da estaca na curva

“carga versus recalque”.

Observado que o atrito lateral foi esgotado no 8º estágio de carregamento, conforme Fellenius (2001) é possível determinar o módulo de elasticidade a partir da relação entre o acréscimo de deformação resultante dos incrementos de carga subsequentes ao esgotamento do atrito lateral para as demais seções. O gráfico da Figura 38 apresenta essa relação. A partir do 11º estágio os valores apresentam certa divergência, no entanto, conforme supracitado esses pontos não foram considerados.

Figura 38 - Curva “∆ tensão versus ∆ deformação específica”.

Fonte: A Autora (2016).

Segundo Fellenius (2001), se o atrito lateral exibe strain-softening, o módulo calculado com os dados das seções influenciadas pelo atrito será menor e irá inferir um declive mais acentuado do que o verdadeiro declive da reta “tensão versus deformação”. Da Figura 38, observa-se que o declive das possíveis retas referentes aos pontos ∆tensão-∆deformação das demais seções oscila próximo ao da seção de referência, mas não se apresenta claramente mais acentuado, considerando os pontos anteriores ao 11º estágio.

A relação entre o módulo de elasticidade calculado através dos dados das seções influenciadas pelo atrito com relação à seção de referência pode ser visualizada na Figura 39. Foi plotado para cada seção instrumentada, o módulo calculado a partir do incremento de tensão e acréscimo de deformação dos carregamentos que sucedem o 8º estágio (esgotamento do atrito).

Observa-se que, como explanado por Fellenius (2001), os módulos para as seções afetadas pelo atrito lateral e consequentemente pelo strain-softening, são predominantemente próximos ou inferiores aos da seção de referência que mantém certa homogeneidade, com valor médio igual a 20,84 GPa. Valor coerente com o sugerido por Cintra e Aoki (2010) para estacas hélice contínua (21 GPa).

Figura 39 - Módulo de elasticidade.

Fonte: A Autora (2016).

Dessa forma, conclui-se que a equação de segundo grau da Figura 34 definida a partir dos dados de deformação da seção de referência é representativa da estaca. A relação tensão-deformação das demais seções,

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mesmo após o esgotamento do atrito não é representativa, visto que é influenciada pelo strain-softening.

A equação da Figura 34 foi utilizada para o cálculo da transferência de carga das demais seções, os resultados são apresentados na sequência.