INTERPRETAÇÃO DA CURVA “CARGA VERSUS RECALQUE”

Segundo Niyama et al. (1998) o gráfico “carga versus recalque”

resultante de uma prova de carga estática sobre estaca individual, pode ser dividido em três regiões: a primeira, de quase proporcionalidade entre a carga e o recalque correspondente; a segunda, de deformação viscoplástica, onde não há possibilidade de relacionamento teórico carga-recalque, pois a velocidade de carregamento influi muito sobre os recalques; e a terceira, de ruptura, na qual se define a capacidade de carga da estaca, quando o recalque aumenta indefinidamente com pequenos, ou nenhum, acréscimo de carga.

Amann (2010) ressalta que a forma da curva varia com a rigidez do sistema e com a velocidade do ensaio (lento, rápido, misto ou cíclico, conforme NBR 12131, 2006).

Havendo dados de provas de carga, deseja-se conhecer a carga de ruptura da estaca, porém, na imensa maioria das vezes, como observado por Décourt (2008), a mesma não fica claramente definida, além disso, especialmente no caso de estacas escavadas, é de extrema importância poder separar-se o atrito lateral da reação de ponta.

Existem diversos métodos para a determinação da carga de ruptura através da interpretação da curva “carga versus recalque”. É indispensável, portanto, referenciar o utilizado, visto que os resultados de cada processo podem ser diferentes.

A seguir são apresentados alguns deles: o critério de Terzaghi (1943), o método de Van der Veen (1953) e o método da Rigidez ou método de Décourt (1996, 2008).

2.4.1. Critério de Terzaghi (1943)

No critério de Terzaghi (1943), adotado pela BSI (British Standards Institution), a carga de ruptura é determinada diretamente na curva “carga versus recalque” como a carga correspondente ao recalque igual a 10% do diâmetro da ponta da estaca.

2.4.2. Método de Van der Veen (1953)

O método proposto por Van der Veen (1953) é uma representação matemática exponencial da curva “carga versus recalque”, dada pela Equação (2.30).

(2.30) Onde:

é a carga correspondente a um recalque ;

é a resistência última da estaca ou carga de ruptura;

é o coeficiente de forma da curva “carga versus recalque”.

A carga de ruptura é obtida por tentativas através dos pares de pontos ( , ) da prova de carga. Deve-se experimentar valores diferentes de até obter uma reta no gráfico “ versus

”.

A Figura 8 ilustra a aplicação do método. A (II), cuja adoção forma uma reta, é a carga de ruptura correta.

Figura 8 - Carga de ruptura segundo o método de Van der Veen (1953).

Fonte: Alonso (1991 apud MELO, 2009)

Aoki (1976) propôs uma modificação para não impor que a curva “carga versus recalque” ajustada passe pela origem, resultando na Equação (2.31) (VIANNA & CINTRA, 2000).

(2.31) Sendo, o intercepto no eixo dos recalques.

2.4.3. Método da Rigidez ou método de Décourt (1996, 2008)

O critério apresentado por Décourt (1996) propõe a avaliação da carga de ruptura de uma fundação, tanto para ruptura física quanto para ruptura convencional, baseada no conceito de rigidez.

Define-se rigidez de uma fundação ( ) como a relação entre a carga a ela aplicada ( ) e o recalque ( ) que ela provoca:

(2.32)

A ruptura por rigidez é definida por Décourt (1996) como sendo a carga correspondente a um valor de rigidez nulo, ou seja: = limite de / quando e, portanto, / .

Conhecidos os dados de uma prova de carga convencional, o método permite obter: a curva completa “carga versus recalque” até a carga de ruptura convencional e a separação aproximada da carga total, entre carga de ponta e por atrito lateral (DÉCOURT, 2008).

Segundo o autor, para a execução prática do método, conhecidos os dados de uma prova de carga, coloca-se em um gráfico, denominado “gráfico da rigidez”, os valores de rigidez em ordenadas e os valores de carga em abscissas. O aspecto da curva resultante pode revelar duas situações distintas possíveis: fundações que rompem e fundações que praticamente não rompem.

Figura 9 - Exemplo de fundação que rompe (a) e que não rompe (b).

a) b)

Fonte: Adaptado de Décourt (2015).

A primeira situação é o caso das estacas de deslocamento. Se a prova de carga for bem projetada e executada é possível definir, com razoável

precisão, a partir da curva “carga versus recalque”, tanto a ruptura física quanto a convencional, sendo que a diferença entre elas é relativamente pequena (20%) (DÉCOURT, 2008).

A segunda é o caso, por exemplo, das estacas escavadas. É possível observar no gráfico da rigidez que na medida em que as cargas vão aumentando na prova de carga, a rigidez vai reduzindo não de forma linear, mas com uma nítida tendência de procura de uma assíntota sub-horizontal.

Esse comportamento não caracteriza ruptura física, que só seria alcançada se a prova de carga fosse levada até grandes deformações, o que não tem interesse prático.

Se o carregamento for conduzido até deformações suficientemente grandes, dois domínios serão facilmente identificados: o domínio da ponta e o domínio do atrito lateral. No trecho onde a transferência por ponta é preponderante, a relação entre carga e rigidez é uma curva, tornando-se linear em um gráfico bi-logarítmico. No trecho onde o atrito lateral é dominante, essa relação é, nitidamente, linear (DÉCOURT, 2008).

Massad (2008 apud ALLEDI, 2013) mostra que o método da Rigidez (2008) se aplica bem ao primeiro carregamento de estacas escavadas rígidas e nessas condições o atrito lateral praticamente se esgota com a reação de ponta ainda pequena.

Para determinação dos domínios de ponta e atrito lateral, como explica Décourt (2008), colocam-se os pares de valores e em ordem decrescente e se estabelecem correlações lineares “log versus log ” a fim de identificar o ponto de regressão, que é o ponto a partir do qual ocorre nítida redução de , o que constitui a transição entre domínios.

A partir do ponto de regressão se estabelecem correlações lineares “ versus ” com os demais pontos, sendo que o domínio do atrito lateral corresponde à correlação linear com maior número de pontos e maior valor de . Décourt (2008) caracteriza o trecho correspondente ao domínio do atrito lateral através de limites. O limite inferior refere-se às deformações mínimas, da ordem de grandeza de recalques elásticos e o limite superior refere-se às deformações máximas, próximas ao ponto de transição para o domínio da ponta. O autor afirma que o valor exato do atrito lateral jamais será conhecido, porém deve estar situado, obrigatoriamente, entre esses limites.

A carga de ruptura convencional corresponde à carga relativa a um recalque de 10% , Equação (2.33).

(2.33)

O coeficiente angular ( ) e o coeficiente linear ( ) são os coeficientes da correlação linear (“log versus log ”) que definiu o domínio da ponta.

A carga de ruptura convencional também pode ser obtida através do gráfico da rigidez, corresponde à rigidez do recalque de 10% . Para tanto, Amann (2010) sugere a Equação (2.34).

(2.34)

Para as fundações que não apresentam ruptura física, Fellenius (2001 apud MELO, 2009) define a carga de ruptura extrapolada como a relação entre a interseção com o eixo da rigidez ( ) e a inclinação da reta ( ), coeficientes da equação de regressão que define o domínio da ponta no gráfico da rigidez.

(2.35)

Na sequência do trabalho o método será denominado método da Rigidez (2008).