Determinação de propriedades do solo via realização de prova de carga estática

A prova de carga estática destaca-se como um dos mais importantes e consagrados ensaios de campo em engenharia de fundações. Existem vários dispositivos e técnicas empregados para o carregamento das fundações nesse tipo de ensaio.

O ensaio consiste basicamente em se aplicarem cargas conhecidas ao solo, através de um elemento estrutural, medindo-se os deslocamentos decorrentes. As cargas aplicadas devem representar as solicitações previstas da melhor forma possível, sejam elas verticais, sejam horizontais ou inclinadas, sejam de compressão ou de tração.

3.3.2.1 Prova de carga na sapata

LOPES (1997) realizou uma prova de carga numa sapata quadrada, com lado de 1,20 m, utilizando-se um sistema de reação em tirantes. Segundo esse autor, esta prova de carga foi realizada com base nas prescrições da norma brasileira NB-6.489/84.

De acordo com esse autor, a execução do ensaio foi dividida em duas etapas, com os seguintes objetivos:

1. Pretendia-se chegar a 1/3 da provável capacidade de carga do solo (que segundo o referido autor estaria compreendida na faixa de comportamento perfeitamente elástico do solo). Para tal, foram aplicados 10 estágios de carregamento até uma carga máxima de 648 kN, correspondendo a 450 kPa de pressão diretamente aplicada sobre o solo, realizando-se em seguida um descarregamento total, também em 10 estágios.

2. Pretendia-se levar o carregamento até a ruptura do solo ou à máxima capacidade de carga do sistema de reação.

Segundo LOPES (1997), em cada estágio de carregamento os deslocamentos verticais da sapata foram lidos imediatamente após a aplicação dessa carga. A aplicação de um novo carregamento só foi realizada após transcorridos, no mínimo, 30 minutos e quando foi verificado o critério de estabilização dos recalques prescritos pela NBR-6.489/84.

Ao atingir 1.440 kN de carga aplicada e oito dias ininterruptos de ensaio, os tempos de estabilização dos estágios começaram a se estender por demais, tendo estágios com duração de até 32 horas. Com a intenção de minimizar o tempo de estabilização das leituras, adotou-se um segundo critério para estabilização das deformações em que o tempo de duração das leituras foi limitado em oito horas.

O ensaio prosseguiu até se atingir 1.900 kN de carga aplicada. Nesse momento, os deslocamentos verticais eram tão elevados que não se conseguia manter uma pressão suficiente na bomba para transmitir uma carga constante ao solo. Decidiu-se, então, por encerrar o ensaio e considerar que a ruptura do solo ocorreu entre as cargas de 1.750 kN e 1.900 kN.

3.3.2.2 Prova de carga no tubulão

SILVA (2000) realizou uma prova de carga num tubulão escavado manualmente a céu aberto, com base alargada, com diâmetros de fuste e base iguais a 0,60 m e 1,20 m, respectivamente. Esse tubulão teve sua base alargada a uma profundidade de 5,18 m, profundidade essa correspondente ao surgimento do lençol freático durante as escavações deste. Foi utilizado um sistema de reação através de dois tubulões escavados manualmente a céu

aberto, sem alargamento de base, com diâmetro de fuste igual a 0,60 m, ligados entre si e ao tubulão ensaiado, por um sistema de vigas metálicas e tirantes, conforme mostrado na Figura 3.5. Esses tubulões de reação foram executados até 4 m de profundidade e dimensionados de modo a trabalhar a esforços de tração.

O tubulão ensaiado, executado no ponto médio do alinhamento dos tubulões de reação, foi subdividido em três partes, separadas por discos flexíveis de isopor (parte hachurada da Figura 3.6), através de um processo construtivo adequado. Concluídas as etapas de concretagem dos tubulões e montagem do sistema de reação, deu-se início à fixação dos medidores de deslocamento, com a colocação de medidores de deslocamento do tipo “telltales”, internamente a tubos de PVC. Esse sistema foi projetado de maneira que se pudesse informar acerca de deslocamentos ocorridos em várias posições ao longo do tubulão. Todo procedimento de concretagem, montagem e instalação dos medidores de deslocamento é descrito, com detalhes, por DA SILVA (2000). O objetivo deste trabalho foi estudar, separadamente, cada uma dessas partes do tubulão, durante a execução da prova de carga. Nas Figuras 3.5 e 3.6, mostram-se alguns detalhes da montagem da prova de carga.

Na Figura 3.7, apresenta-se um esquema da divisão do tubulão ensaiado e da posição dos medidores de deslocamento do tipo “telltales”. Essa figura é de grande importância para interpretação dos resultados apresentados posteriormente. A descrição detalhada da metodologia empregada pelo referido autor foge dos objetivos deste trabalho.

Fonte: DA SILVA (2000)

Figura 3.5 – Esquema de montagem da prova de carga realizada por DA SILVA (2000).

Segundo esse autor, desprezando as deformações ocorridas no concreto, tem-se que cada parte do tubulão se desloca como um bloco rígido, sem sofrer deformações significativas. Portanto, qualquer deslocamento se deve às deformações registradas nas placas de isopor e ao recalque sofrido pela base do tubulão. Além disso, pelo fato de poder desprezar as deformações do concreto, pode-se assumir que o deslocamento do fuste 1 é o mesmo do topo do tubulão.

O esforço resistido por atrito lateral do fuste 1 é a diferença entre a carga aplicada pelo macaco (somado ao peso próprio do fuste 1) e a carga registrada na base desse trecho. Essa carga pode ser calculada a partir da retroanálise das deformações registradas nas placas de isopor. Raciocínio similar aplica-se aos demais trechos do tubulão, de modo a se conseguir o diagrama de transferência de cargas ao longo do fuste e na base do tubulão.

Fonte: DA SILVA (2000)

Figura 3.6 – Esquema de posicionamento dos PVC’s para colocação dos medidores de deslocamento do tipo “telltales”.

tubulão (parte do pescoço)

Fonte: DA SILVA (2000)

Figura 3.7 – Esquema do modo de trabalho dos medidores de deslocamento do tipo “telltales”.

O ensaio teve que ser interrompido antes de se atingir a ruptura da base do tubulão ensaiado, devido à insuficiência do sistema de reação em face do elevado nível da carga aplicada a ele.

3.3.3 Determinação das propriedades geotécnicas do solo via