A NBR 6122 (ABNT, 2019) versa em seu item 9.2 acerca do desempenho dos elementos de fundações e dispõe que é obrigatória a execução de provas de carga estática de desempenho em obras que tiverem um número de estacas superior ao valor especificado na coluna (B) da Tabela 3.18.
Tabela 3.18 – Quantidade de provas de carga (ABNT, 2019, adaptada).
Tipo de estaca
A
Tensão (admissível) máxima abaixo da qual não serão obrigatórias provas de carga,
desde que o número de estacas da obra seja inferior à
coluna (B), em MPa
B
Número total de estacas da obra a partir
do qual serão obrigatórias provas de carga Pré-moldada 7,0 100 Madeira - 100 Aço 0,5 fyk 100 Hélice e hélice de deslocamento (monitoradas) 5,0 100
Estacas escavadas com ou
sem fluido φ ≥ 70 cm 5,0 75
Raiz 15,5 75
Microestaca 15,5 75
Trado segmentado 5,0 50
Franki 7,0 100
Escavadas sem fluido φ <
70 cm 4,0 100
Strauss 4,0 100
O texto da norma ainda expõe que
[...] quando o número total de estacas for superior ao valor da coluna (B) da Tabela 3.30, deve ser executado um número de provas de carga igual a no mínimo 1 % da quantidade total de estacas, arredondando-se com aproximação numérica de uma casa decimal. Incluem-se nesse 1 % as provas de carga executadas conforme 6.2.1.2.2. A quantidade de estacas a ser considerada é a soma das estacas de todas as edificações da obra, mesmo de diferentes tipos.
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Incluem-se as estacas da periferia e das demais construções da obra, não consideradas as estacas exclusivamente de contenção e de muros de fechamento.
Sendo necessário ensaio de carga, pelo menos uma prova de carga estática ou ensaios de carregamento dinâmico devem ser feitos nas estacas da edificação principal da obra. É necessária a execução de prova de carga, qualquer que seja o número de estacas da obra, se elas forem empregadas para tensões médias (em termos de valores admissíveis) superiores aos indicados na coluna (A) Tabela 3.30.
Para comprovação de desempenho, as provas de carga estáticas à compressão podem ser substituídas por ensaios de carregamento dinâmico, conforme ABNT NBR 13208, na proporção de cinco ensaios de carregamento dinâmico para cada prova de carga estática conforme ABNT NBR 12131” (ABNT, 2019, p. 38 e 40).
A NBR 13208 (ABNT 2007, p. 10) explicita que “[...] os dados obtidos e processados pelo método simplificado do tipo CASE® devem ser confirmados e calibrados por meio de análise numérica rigorosa, do tipo CAPWAP®, e/ou por uma prova de carga estática”. Ainda, a referida norma (ABNT 2007, p. 10), em seu item 7, versa sobre a representatividade dos ensaios, ressaltando que :
7.1 Para assegurar a representatividade dos resultados de ensaios de carregamento dinâmico, recomenda-se a sua realização em pelo menos 5% de estacas da obra e no mínimo de três ensaios, como parâmetros básicos, podendo ser o percentual maior ou menor, de acordo com as condições geológico-geotécnicas e variabilidade dos elementos de fundação.
7.2 Para cada estaca ensaiada deve ser processada, pelo menos, uma análise tipo CAPWAP®.
Niyama et al. (1996) destacam que a estimativa inicial da capacidade de carga é feita em campo com base do método simplificado CASE, valendo-se tradicionalmente do sistema PDA ou equivalente. Porém, como já discutido, as formulações para a definição das resistências tanto estáticas quanto dinâmicas envolvem parâmetros básicos inerentes às metodologias como a velocidade de propagação de onda e os coeficientes de amortecimento (damping) que deverão ser estimados em campo. Uma definição equivocada ou mesmo inadequada de tais parâmetros possivelmente acarretará em desvios proporcionais nos resultados. Os autores ainda apresentam que a velocidade de propagação da onda nas estacas de concreto varia na ordem de 3400 a 4400 m/s e que a
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despeito da expertise do engenheiro, o valor de damping adotado deverá ser aferido por meio de análises CAPWAP ou provas de cargas estáticas.
Mesmo no caso da utilização da análise numérica rigorosa CAPWAP há a adoção de parâmetros que interferem o resultado final. No entanto, “[...] uma pesquisa realizada com um grande número de usuários sobre um mesmo dado de uma instrumentação levou a resultados, em termos de resistência do solo, bastante concordantes, com uma faixa de variação da ordem de 10%, que é perfeitamente plausível” (NIYAMA et al., 1996, p. 744).
Com relação à correlação dos resultados com provas de carga estáticas, Niyama et al. (1996) destacam que a capacidade de carga obtida via ensaios de carregamento dinâmico, uma vez realizados levando-se em consideração a boa prática executiva, devem guardar uma correlação satisfatória com resultados de provas de carga estáticas. Gonçalves et al. (2007, p. 234) apresentam que
[...] alguns estudos estatísticos mostram a variação dos resultados entre as análises CAPWAP® realizada para vários golpes desferidos ao final de cravações, correlacionando-os entre si e entre os resultados obtidos através de provas de carga estáticas. A variação dos resultados obtidos e correlacionados entre si resulta em cerca de 10%, valor não muito significativo.
Colatino et al. (2018) desenvolveram um estudo comparativo de resultados de capacidade de carga obtidos por meio de provas de carga estática e provas de carga dinâmica em estacas do tipo hélice contínua assentes em solos moles. Compararam-se as análises realizadas pelos métodos CASE e CAPWAP das provas de carga dinâmicas com as curvas carga x recalque obtidas com as provas de carga estáticas e extrapoladas pelo método de Van der Veen. Os autores observaram grande compatibilidade entre os resultados dos dois tipos de ensaio, com valores muito próximos, tanto com o uso da avaliação pelo método CASE quanto pelo CAPWAP. Nas conclusões, destacam que
[...] a prova de carga dinâmica se mostra uma excelente ferramenta de avaliação e controle de execução de fundações, independente do tipo de solo, principalmente pela possibilidade de se verificar o modelo de estaca projetado e suas parcelas de resistência calculadas com a realidade executada, já que através da análise numérica CAPWAP, é possível obter a contribuição do atrito lateral metro a metro, à resistência total encontrada pelo ensaio, bem como a parcela de contribuição referente à ponta da estaca (COLATINO et al., 2018, p. 8).
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[...] que os métodos dinâmicos e estáticos são adequados e equivalentes para avaliação e controle de elementos de fundação executados in situ” em solos moles, com ênfase às provas de carga dinâmicas que apresentaram dados para além da determinação da carga última da estaca (COLATINO et al., 2018, p. 8).
Fellenius (2019) afirma que a capacidade de carga determinada pelo CAPWAP geralmente é próxima da obtida em uma prova de carga estática, o que não significa que os valores obtidos sejam idênticos. O autor ainda ressalta que a capacidade de carga obtida via prova de carga estática pode variar em 20%, só o erro na medição neste ensaio é geralmente de cerca de 10% do valor obtido, às vezes até maior. Fellenius (2019) ainda cita o trabalho desenvolvido por Oliveira et al. (2008) e conclui, com base nos resultados apresentados, que a capacidade de carga determinada via CAPWAP concordou muito bem com a capacidade de carga obtida via prova de carga estática e que o ensaio dinâmico combinando uma série de golpes com energia crescente fornece resultados melhores do que os obtidos com energia constante, apresentando resultados que se assemelham mais aos de uma prova de carga estática.
Conforme aponta Gonçalves (2008), existem inúmeras correlações entre provas de carga estáticas e ensaios de carregamento dinâmico. Vários outros autores compararam estes ensaios mostrando boas coincidências de resultados em vários tipos de estacas e nos mais diversos tipos de solo, podendo ser citados os importantes trabalhos desenvolvidos por Rausche et al (1972) e Fellenius et al (1989).
Destaca-se aqui o trabalho desenvolvido por Likins e Rausche (2004) que correlaciona os resultados de 303 ensaios de carregamento dinâmico (obtidos via análise CAPWAP) e provas de carga estáticas (PCE’s), consolidados na Figura 3.16. As análises indicaram uma relação “resultado obtido via ensaio de carregamento dinâmico/resultado obtido via prova de carga estática” igual a 0,98 e coeficiente de variação de 0,169, convergindo para uma excelente correlação entre os resultados obtidos nos ensaios. Em menos de 9% dos casos estudados foram observados resultados superiores a 10% daqueles obtidos em PCE’s (SLT’s), apresentando, geralmente, resultados conservadores. Os autores ainda concluem reforçando que a aplicação do método CAPWAP (CW) para avaliação da capacidade de carga de estacas é justificada tanto econômica quanto tecnicamente.
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Figura 3.16 – Correlação entre 303 resultados de ensaios de carregamento dinâmico (CW) e provas de carga estáticas (SLT) (LIKINS e RAUSCHE, 2004, adaptada).
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