Metodologia Executiva

A metodologia executiva do ensaio bidirecional não é normatizada no Brasil. A norma brasileira NBR 6122 – "Projeto e Execução de Fundações" (ABNT, 2010), item 9.2.2.4, aceita o seu uso a critério do projetista. De maneira geral, para calibração dos instrumentos e etapas de execução do ensaio, podem-se adotar os procedimentos dados na NBR 12131 – "Estacas – Prova de carga estática – Método de ensaio" (ABNT, 2006).

Nos Estados Unidos, o ensaio é padronizado pela D8169/ D8169M (ASTM, 2018). Esta norma apresenta especificações dos equipamentos e instrumentos necessários, critérios para instalação das células expansivas, procedimentos de preparação e execução do ensaio, cuidados executivos, requisitos de segurança e notas sobre a construção da curva carga-recalque equivalente. É ressaltado que os resultados fornecidos podem não ser válidos para verificação do desempenho em longo prazo das fundações, devido a efeitos como creep, set up e atrito negativo nas estacas. Recomenda-se o uso dessa norma como diretriz para o projeto e execução de ensaios bidirecionais no Brasil, enquanto não houver uma norma brasileira específica.

Antes de iniciar o ensaio, aplica-se uma pressão para o rompimento do selo da expancell e da criação de um plano de fratura na estaca, permitindo a separação de seus trechos

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e

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(Figura 2.23). A pressão é então zerada e inicia-se o carregamento do ensaio em estágios sucessivos de incremento de carga. À medida que os trechos

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e

II

vão se separando, abre-se um vazio.

O tipo de carregamento aplicado pode ser lento, rápido ou misto, conforme metodologia preconizada pela NBR 12131 (ABNT, 2006). A norma americana

especifica dois tipos, o quick test e o extended test, sendo semelhantes respectivamente aos ensaios rápido e lento da norma brasileira.

Os incrementos de carga são medidos com manômetro(s) no sistema de alimentação da(s) expancell(s). Para cada estágio de carregamento, os movimentos ascendentes e descendentes, respectivamente dos trechos

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(fuste) e

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("ponta real ou fictícia") da estaca, são medidos com deflectômetros ou transdutores de deslocamentos, no topo da estaca, e com telltale(s), instalados no nível da célula. No Brasil, é comum a instalação de apenas um telltale no prato inferior da expancell, para a medição do movimento do trecho

II

. A D8169/ D8169M (ASTM, 2018) especifica que, além da instrumentação descrita, devam ser instalados um telltale no prato superior da expancell, para a leitura do trecho

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neste nível e obtenção do encurtamento elástico do fuste (ver Item 2.3.6), e um telltale no nível da ponta, caso a expancell esteja a mais de 1 m acima da ponta.

São obtidas curvas carga-deslocamento para os trechos

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e

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da estaca, que permitem: a) separar as parcelas de atrito lateral e ponta, pois em geral a expancell é instalada próxima à ponta da estaca; e b) estimar a curva-carga recalque equivalente para carregamentos a partir do topo da estaca, simulando a prova de carga estática convencional.

Após o ensaio, é feito o preenchimento com calda de cimento para obturar os vazios criados, principalmente, na região da expancell e, assim, a estaca pode ser utilizada como elemento estrutural da obra. Entretanto, caso a estaca seja embutida em rocha, recomenda-se realizar o ensaio em uma estaca teste, pois o carregamento previsto no ensaio, ou mesmo a carga inicial para rompimento do selo da expancell, podem ultrapassar a resistência ao cisalhamento do contato estaca- rocha, devido à elevada resistência dos materiais rochosos, que impõem a necessidade de aplicação de cargas elevadas para o rompimento do selo, levando o atrito lateral a valores residuais caso o maciço rochoso apresente comportamento friável. Esta hipótese foi considerada no estudo de caso da Obra D, apresentado no Item 5.4.

Também se observou efeito semelhante em um caso de obra nas Filipinas (FELLENIUS et al., 1999). Uma estaca barrete foi executada com 28 m de comprimento, sendo 13 m embutidos em material rochoso constituído por siltitos e arenitos. Foram instaladas duas células expansivas a 1 m acima da ponta. No

ensaio bidirecional, tanto o fuste, quanto a ponta, apresentaram resistências inferiores às esperadas. Para o fuste, Fellenius et al. (1999) cogitaram ter ocorrido redução do atrito unitário devido a resquícios de lama da escavação, ou que a real resistência dos materiais rochosos fosse inferior à estimada. Acrescenta-se, porém, a hipótese de que pode ter ocorrido o cisalhamento da interface estaca-rocha nas proximidades das células, devido à pressão de rompimento do selo, levando o atrito unitário a valores residuais. Para a ponta, os autores concluíram que deve ter ocorrido alguma perturbação do material sob a base da estaca, devido ao processo executivo, problema que é bastante comum para estacas escavadas, como será comentado adiante.

Alguns cuidados executivos extras devem ser tomados para não haver problemas durante a instalação da expancell na estaca. A norma D8169/ D8169M (ASTM, 2018) especifica que, para estacas moldadas in loco, deve ser deixada uma folga mínima de 7,5 cm entre as células expansivas e as paredes laterais do furo da estaca, para evitar restringir o fluxo de concreto e reter quaisquer sedimentos ou fluido de perfuração. Observa-se que, dependendo da geometria da célula, não é possível atender esta especificação para estacas com diâmetros reduzidos, como as do tipo raiz, que comumente têm de 30 a 50 cm de diâmetro. Portanto, sugere-se que seja verificada a viabilidade de instalação da célula, a fim de garantir uma folga mínima entre ela e as paredes do furo que se julgue necessária, e, além disso, que o preenchimento com argamassa ou concreto durante a execução da estaca seja feito lentamente, para diminuir as pressões geradas, que dificultam a circulação dos fluidos ou detritos no entorno das expancells.

Nas estacas hélice, como a descida da célula é feita após a concretagem, a instalação deve ser de maneira rápida e contínua. Pode ser necessário o uso de dispositivos adicionais, seja para facilitar a descida da célula, como o utilizado por Alonso e Silva (2000) – um dispositivo cônico metálico acoplado na base inferior da expancell – seja para possibilitar o posicionamento da célula abaixo da armação.

Para estacas escavadas, deve ser prevista a adequada limpeza de ponta, sendo sua ineficiência detectada pelos ensaios bidirecionais, pois a solicitação da ponta é maior do que em provas de cargas convencionais. Além disso, no caso de estacas escavadas sem revestimento, deve-se impedir que a expancell colida com as paredes do furo, fazendo com que caia material solto na base da estaca.

A norma americana D8169/ D8169M (ASTM, 2018) também aborda a instrumentação da estaca ao longo da profundidade, com especificações para a instalação de strain gages e telltales em vários níveis de interesse, para melhor conhecimento do diagrama de transferência de carga e da variação do atrito lateral unitário último.

O ensaio bidirecional pode ser executado com a instalação de expancells em mais de um nível, possibilitando obter com mais precisão os valores de atrito lateral e de resistência de ponta últimos (OSTERBERG, 1998). Porém, acarreta um custo mais elevado.

No documento Ensaio bidirecional em estacas moldadas in loco: técnicas de execução e métodos de interpretação, com aplicação a casos de obras. (páginas 104-107)