Estacas escavadas com trado manual (Brocas)

Miguel & Belincanta (2004) avaliaram o comportamento de dezoito estacas escavadas com trado manual (brocas), de diâmetros 20cm e 25cm e comprimentos de 3m e 6m, preenchidas por concreto auto-adensável.

As estacas foram estudadas através de provas de carga estática à compressão do tipo mista, ou seja, os estágios de carregamento foram do tipo lento até a carga admissível e do tipo rápido até o final da leitura

dos extensômetros (deslocamento do topo da estaca de 50mm). As provas de carga foram desenvolvidas no Campo Experimental de Engenharia Geotécnica (CEEG) da Universidade Estadual de Londrina (UEL).

Doze estacas, sendo seis delas de diâmetro 20cm, das quais três de comprimento 3m e três de comprimento 6m, e outras seis estacas de diâmetro 25cm, das quais a metade possuía comprimento 3m e a outra metade de comprimento 6m, foram submetidas a dois ensaios: primeiramente, foram ensaiadas na condição de solo não saturado (pré-ensaio sem inundação), depois as estacas foram reensaiadas na condição de solo umedecido por pré-inundação superficial de 48 horas (reensaio com pré-inundação). Essa seqüência de ensaios das estacas foi designada pelos autores como procedimento usual de ensaio (PUE).

Outras seis estacas, todas de 3m de comprimento, porém sendo três de diâmetro 20cm e três de diâmetro de 25cm, foram ensaiadas na ordem inversa das demais, ou seja, primeiramente na condição de solo umedecido (pré-ensaio com inundação) e, posteriormente, em solo não saturado (reensaio sem inundação), sendo essa ordem denominada como inversa ao procedimento usual de ensaio (PUE).

Com o resultado das provas de carga, os autores construíram curvas carga versus recalque. Para a condição de solo não saturado, a capacidade de carga das estacas foi determinada através da extrapolação dessas curvas pelo método de Van der Veen (1953); já para a condição de solo umedecido, algumas estacas apresentaram curvas com descontinuidade, sendo nesse caso, a carga de colapso definida como a que provocava o colapso. Para as estacas que não apresentaram descontinuidade da curva, a

carga de colapso foi definida de maneira semelhante à utilizada na determinação da carga de ruptura para o solo não saturado.

Para análise da influência da colapsibilidade no comportamento das estacas, os autores determinaram a perda de capacidade de carga das estacas devido ao umedecimento do solo, sendo essa perda definida como a relação entre a carga de colapso na condição de solo umedecido e a capacidade de carga da mesma para a condição de solo não saturado. Os resultados de capacidade de carga, carga de colapso e perda de capacidade apresentada pelos autores encontram-se resumidos na Tabela 4.1.

Tabela 4.1 – Capacidade de carga, carga de colapso e redução da capacidade de carga das estacas brocas – Miguel & Belincanta, 2004.

Procedimento usual de ensaio (PUE)

Estaca Broca Pu (kN)

Inverso ao procedimento usual de ensaio

Estaca Broca

Miguel e Belincanta (2004) chegaram a resultados expressivos de redução de capacidade de carga para estacas escavadas com trado manual, executadas no solo de Londrina, sendo que esses valores variaram entre 35,6 % e 81,6 %.

Os autores também observaram que os reensaios com inundação apresentaram capacidade de carga maior que os pré-ensaios com inundação, enquanto para os reensaios sem inundação a capacidade de carga foi menor que os pré-ensaios sem inundação.

4.2.1.2.2 Estacas apiloadas

Campos (2005) apresenta resultados de provas de carga estática a compressão realizadas em 12 estacas apiloadas executadas no Campo Experimental de Engenharia Geotécnica (CEEG) da UEL. As estacas foram divididas em dois grupos devido a processo de concretagem.

O primeiro grupo composto por seis estacas, sendo três de 3m e três de 6m de comprimento, a concretagem se deu através do apiloamento do concreto seco em camadas, até o completo preenchimento do fuste da estaca; estas estacas foram denominadas como sendo do tipo ACA.

O segundo grupo, também composto por seis estacas, três de 3m e três de 6m de comprimento, teve, em seu processo executivo, a execução de uma ponta através do apiloamento de brita, formando assim um

“pé de brita” na ponta da estaca. A concretagem das estacas do segundo grupo se deu através do lançamento de concreto auto-adensável no furo da estaca.

As estacas com apiloamento do concreto (ACA) foram divididas em dois grupos, segundo comprimento. As estacas de 3m foram denominadas de ACA3, enquanto as de 6m foram designadas de ACA6. Do mesmo modo, as estacas com lançamento do concreto (ACL) foram divididas em ACL3 para as de 3m de comprimento e ACL6 para as estacas com comprimento de 6m.

As provas de carga foram do tipo misto, ou seja, e os incrementos de carga foram do tipo lento até a carga admissível estimada pelo método de Décourt & Quaresma (1978) e do tipo rápido após a carga admissível até o final do ensaio. O descarregamento foi feito em dois estágios, 50% da carga máxima aplicada no ensaio e 0 (zero) kN.

A capacidade de carga das estacas foi estimada pelo autor através do método de Décourt & Quaresma (1978), e os resultados encontram-se na Tabela 4.2.

Tabela 4.2 – Estimativa de capacidade de carga (Pu), resistência lateral (R_l), resistência de ponta (Rp) e carga admissível (Padm) – Campos, 2005.

Estacas Apiloadas

Pu

(kN)

R_l (kN)

Rp

(kN)

Padm

(kN) Comprimento

L = 3 m 36,43 25,13 11,30 18,21

Comprimento L = 6 m

90,45 62,83 27,62 45,22

Das provas de carga, o autor extraiu as curvas carga versus recalque para os dois grupos de estacas. Estas curvas para as estacas apiloadas com lançamento do concreto no comprimento L = 3m (ACL3(1), ACL3(2) e ACL3(3)) e com comprimento L = 6m (ACL6(1), ACL6(2) e ACL6(3)) para a condição de solo não saturado, são apresentadas nas Figuras 4.1 e 4.2, respectivamente.

CARGA X RECALQUE

0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 140,00 160,00

CARGA (kN)

RECALQUE (mm)

ACL3(1)-NSAT ACL3(2)-NSAT ACL3(3)-NSAT

Figura 4.1 – Curvas carga versus recalque das estacas apiloadas com lançamento do concreto, de comprimento L = 3m, na condição de solo não saturado – Campos, 2005.

CARGA X RECALQUE

0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 350,00 400,00

CARGA (kN)

RECALQUE (mm)

ACL6(1)-NSAT ACL6(2)-NSAT ACL6(3)-NSAT

Figura 4.2 – Curvas carga versus recalque das estacas apiloadas com lançamento do concreto, de comprimento L = 6m, na condição de solo não saturado – Campos, 2005.

O autor observou nas Figuras 4.1 e 4.2 que as estacas de menor comprimento (L = 3m) apresentaram curvas com comportamento

semelhante, enquanto as estacas mais longas (L = 6m) tiveram comportamentos mais distintos. Observou também que as estacas de 6m de comprimento não atingiram os níveis de recalque próximos a 50mm. Isso ocorreu devido à capacidade de carga dessas estacas, que se mostrou muito superior às estimadas. Com isso, convencionou-se parar o ensaio, devido à limitação do sistema de reação.

As Figuras 4.3 e 4.4 apresentam as curvas carga versus recalque obtidas por Campos (2005) para estacas apiloadas com apiloamento do concreto, de comprimento L = 3m (ACA3(1), ACA3(2) e ACA3(3)) e de comprimento L = 6m (ACA6(1), ACA6(2) e ACA6(3)), respectivamente.

CARGA X RECALQUE

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 140,00 160,00 180,00

CARGA (kN)

RECALQUE (mm)

ACA3(1)-NSAT ACA3(2)-NSAT ACA3(3)-NSAT

Figura 4.3 – Curvas carga versus recalque das estacas apiloadas com apiloamento do concreto, de comprimento L = 3m, na condição de solo não saturado – Campos, 2005.

CARGA X RECALQUE

0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00

CARGA (kN)

RECALQUE (mm)

ACA6(1)-NSAT ACA6(2)-NSAT ACA6(3)-NSAT

Figura 4.4 – Curvas carga versus recalque das estacas apiloadas com apiloamento do concreto, de comprimento L = 6m, na condição de solo não saturado – Campos, 2005.

Observando a Figura 4.3, Campos (2005) notou que as curvas apresentam praticamente o mesmo formato, porém diferem na definição do ponto de ruptura dessas estacas. Já na Figura 4.4, observou uma boa semelhança entre as estacas ACA6(1) e ACA6(2), enquanto a ACA6(3) apresentou certa discrepância em relação às primeiras. Para o autor, essa diferença deve-se, possivelmente, a falhas construtivas na execução da estaca e não diagnosticadas a tempo. O autor interpretou essa diferença como sendo fruto da contaminação do concreto com solo durante o processo de apiloamento do concreto, o que resultou em estrangulamento do fuste; ou talvez não houve uma perfeita homogeneização e consolidação dos agregados do concreto, devido ao baixo fator água/cimento do mesmo.

Com base nas curvas carga versus recalque obtidas através das provas de carga, o autor utilizou dois métodos de extrapolação para obter a

capacidade de carga das estacas apiloadas, sendo eles o critério de Van der Veen e o método de rigidez de Décourt (1998 e 2002). Considerou também a sugestão proposta por Décourt (2002) que define como carga de ruptura da estaca o valor de 90% do encontrado no método de rigidez. Os resultados encontrados pelo autor para as estacas apiloadas com lançamento do concreto e com apiloamento do concreto encontram-se nas Tabelas 4.3 e 4.4, respectivamente.

Tabela 4.3 – Capacidade de carga (Pu) das estacas apiloadas com lançamento do concreto de comprimento 3m (ACL3) e comprimento 6m (ACL6) – Campos, 2005.

Estacas

Capacidade de carga das estacas Van der Veen

(kN)

90% Rigidez (kN) Média (kN)

ACL3 (1) 137 133 135

ACL3 (2) 104 99 102

ACL3 (3) 96 88 92

Média 112 107 110

ACL6 (1) 372 395 383

ACL6 (2) 307 348 327

ACL6 (3) 278 300 289

Média 319 348 333

Tabela 4.4 – Capacidade de carga (Pu) das estacas apiloadas com apiloamento do concreto de comprimento 3m (ACA3) e comprimento 6m (ACA6) – Campos, 2005.

Estacas

Capacidade de carga das estacas Van der Veen

(kN)

90% Rigidez (kN) Média (kN)

ACA3 (1) 110 99 105

ACA3 (2) 168 158 163

ACA3 (3) 150 135 142

Média 143 131 137

ACA6 (1) 207 190 198

ACA6 (2) 250 238 244

ACA6 (3) 117 105 111

Média 191 178 184

Para determinação da parcela da resistência, Campos (2005) utilizou o método do MBM, considerando a recomendação de Décourt (2002) que estipula o valor da resistência lateral da estaca como sendo 110% da encontrada na regressão do MBM. Já a parcela de resistência de ponta foi calculada através da diferença entre a capacidade de carga e a resistência lateral da estaca. As Tabelas 4.5 e 4.6 apresentam os resultados de resistência lateral e de ponta, obtidos pelo autor para as estacas com lançamento do concreto e com apiloamento do concreto, respectivamente.

Tabela 4.5 – Resistência lateral (R_l) e de ponta (Rp) das estacas apiloadas com lançamento do concreto de comprimento 3m (ACL3) e comprimento 6m (ACL6) – Campos, 2005.

Estacas

Resistência lateral (R_l) e Resistência de ponta (Rp)

Pu,média R_l R_l / Pu,média Rp Rp / Pu,média

kN kN % kN %

ACL3 (1) 135 66 48,6 70 51,4

ACL3 (2) 102 53 52,1 49 47,9

ACL3 (3) 92 52 56,1 40 43,9

Média 110 57 52,3 53 47,7

ACL6 (1) 383 296 77,3 87 22,7

ACL6 (2) 327 132 40,4 195 59,6

ACL6 (3) 289 89 30,6 201 69,4

Média 333 172 49,4 161 50,6

Tabela 4.6 – Resistência lateral (R_l) e de ponta (Rp) das estacas apiloadas com apiloamento do concreto de comprimento 3m (ACA3) e comprimento 6m (ACA6) – Campos, 2005.

Estacas

Resistência lateral (R_l) e Resistência de ponta (Rp)

Pu,média R_l R_l / Pu,média Rp Rp / Pu,média

kN kN % kN %

ACA3 (1) 105 77 73,5 28 26,5

ACA3 (2) 163 101 62,0 62 38,0

ACA3 (3) 142 132 92,9 10 7,1

Média 137 103 76,1 33 23,9

ACA6 (1) 198 165 83,0 34 17

ACA6 (2) 244 162 66,5 82 33,6

ACA6 (3) 111 111 100,0 - -

Média 184 146 83,1 58 25,3

Campos (2005) observou que as estacas apiloadas com lançamento de concreto e execução do “pé de brita” apresentaram uma melhor resistência de ponta, enquanto as com apiloamento do concreto apresentaram um melhor desempenho da parcela de atrito lateral.

O autor concluiu que o processo executivo para a formação do

“pé de brita” das estacas ACL mostrou-se eficaz, visto que a parcela de resistência de ponta dessas estacas foi maior que as estacas do tipo ACA; em compensação, o apiloamento do concreto ocasionou formação de bulbos laterais nas estacas do tipo ACA, o que lhes conferiu uma maior resistência por atrito lateral.

Ainda segundo o autor, o resultado das provas de carga, cujos valores foram bem acima do previsto, confirma a influência laterítica do solo de Londrina/PR no desempenho de fundações assentes nesse solo.