PROVAS DE CARGA

Provas de carga estáticas (ensaios de carregamentos estáticos) e ensaios de carregamentos dinâmicos são as metodologias usualmente utilizadas para determinar o comportamento de um elemento de fundação isolado, em termos de capacidade de carga e deformabilidade. Mas, extrapolar este resultado para o estaqueamento nem sempre é seguro devido à variabilidade geológico-geotécnica. Desse modo, faz-se necessário utilizar metodologias complementares de controle, como as baseadas na conservação de energia, que utilizam a nega e o repique elástico para controlar os estaqueamentos pré-moldados, e a metodologia SCCAP, que utiliza o controle da energia necessária na escavação de uma estaca para controlar os estaqueamentos escavados e do tipo hélice contínua, a qual leva confiabilidade para o estaqueamento.

Entretanto, as provas de carga podem ser utilizadas como ferramenta de aferição das metodologias de controle dos estaqueamentos como a metodologia SCCAP, pois se podem utilizar os resultados obtidos para correlacioná-los com as energias medidas durante a escavação das estacas ensaiadas ou com as características estatísticas das amostras coletadas na circunvizinhança destes ensaios.

Resumidamente, a prova de carga procura verificar o comportamento do elemento de fundação, para níveis de carga crescentes até a ruptura do sistema estaca-solo, ou em certos casos, até um limite pré-estabelecido.

Nesta pesquisa, utilizou-se o ensaio de carregamento lento, sempre que possível com a aplicação de um único ciclo de carga e descarga, conforme prescrito na NBR 12131 – Estacas

– prova de carga (ABNT, 2006). Neste tipo de ensaio, apresentado na Figura 3.15, o sistema estaca-solo é submetido à aplicação de carga estática em estágios crescentes, de incrementos iguais, em que cada um deles é mantido até a estabilização dos recalques, segundo os critérios de norma. Durante os estágios, com carga máxima de 20% da carga de trabalho, mediu-se o deslocamento do topo da estaca e os deslocamentos horizontais. Com os resultados obtidos, foi possível comparar a capacidade de carga da estaca com a energia medida na estaca durante a escavação e com as características estatísticas da amostra e do estaqueamento.

3.6.1.1 Sistema de reação

O sistema de reação utilizado nas provas de carga foi constituído por uma viga metálica (comprimento de 6,00 m, altura e base com 0,7 m), com estacas de reações do tipo escavada ou hélice contínua com diâmetro e comprimento variável que dependiam da carga de ensaio (Figura 3.15). Foram introduzidos nas estacas de reação monobarras (Incotepou Dywidag), barras de aço (CA 50 de 25mm ou 32mm) ou trilhos, dependendo da disponibilidade e da necessidade, especificados de acordo com a carga de ensaio. Este sistema foi ancorado em vigas transversais e longitudinais para garantir a transferência de carga e a sua estabilidade.

3.6.1.2 Instrumentação das estacas

Com o objetivo de entender a transferência de carga e de energia ao longo das estacas, foram realizadas provas de cargas instrumentadas com extensômetros elétricos (“strain gages”), para conhecer a distribuição de tensões e deformações ao longo do fuste e na ponta das estacas. O extensômetro elétrico de resistência transforma pequenas variações de dimensões em variações equivalentes de sua resistência elétrica.

A instrumentação seguiu os procedimentos apresentados por Cintra & Toshiaki (1988), nos quais se encontra a sequência de passos necessários para trabalhar com extensômetros elétricos em estacas.

Foram instrumentadas sete estacas escavadas tipo hélice contínua para determinar o real mecanismo de transferência de carga na interface estaca/solo, determinando o atrito lateral e a parcela de ponta. Entender o mecanismo de transferência de carga ao longo da estaca e compará-lo com a energia ao longo da estaca foi um dos meios utilizados para a validação da metodologia SCCAP. Além destas provas de carga, foram ainda utilizadas quatro outras realizadas sobre estacas escavadas e do tipo hélice contínua apresentadas por Guimarães (2002), Silva et al. (2002) e Soares (2003). Estes resultados serviram para o entendimento das tensões residuais presentes nas instrumentações.

Basicamente a instrumentação instalada nas sete estacas dos Sítios 2 e 11 consistiu de extensômetros elétricos de resistência, strain gages tipo KFG2 -120 – D16 -11 da Kyowa Eletronic Instrumets CO. Ltda., colados em barras de aço CA-50, com 1/2” de diâmetro e 0,4 m de comprimento e instalados aos pares no mesmo nível, em posição diametralmente oposta, com ligação entre os strain gages do tipo ponte completa, de acordo com procedimento de Albuquerque (2001).

As barras instrumentadas foram calibradas (Figura 3.16a), para corrigir eventuais diferenças nas leituras de deformação e possíveis erros de instalação, garantindo, assim, que as tensões transferidas sejam obtidas com acurácia. Após a calibração, as barras foram, na instalação, unidas por meio de roscas formando uma barra contínua.

As barras instrumentadas foram conectadas a uma caixa seletora de canais (Transdutec), que estava ligada a uma leitora de deformações P3500 da Vishay Micro Measurements Ltda.

(Figura 3.16b). Para ligar as barras instrumentadas à unidade leitora, utilizou-se cabo elétrico 4 x 26 AWG. A proteção dos strain gages contra umidade e choques mecânicos foi feita com a utilização de resina de isolamento elétrico, adesivo de silicone e fita adesiva.

(a) (b)

Figura 3.16 – a) Calibração da instrumentação, Laboratório de Geotecnia da Unicamp; b) Detalhe da Unidade Leitora, BMS Engenharia – Sítios 2 e 11.

Nos Sítios 2 e 11, as barras instrumentadas foram instaladas nas estacas mediante a introdução de um tubo de aço galvanizado de 1 1/2’’ com tampa nas duas extremidades, os quais foram posicionados no eixo da helicoide dentro do tubo de concretagem. Após a escavação e concretagem da estaca, o tubo encontrava-se no eixo da estaca tipo hélice contínua, possibilitando a instalação da barra instrumentada. Após a colocação da barra instrumentada, foi feita a injeção do tubo de aço com calda de cimento para consolidação do sistema barra instrumentada-tubo-estaca, de acordo com procedimento de Albuquerque et al. (2001)

Nos sítios 6,10 e 12, foram instalados 6 pares de extensômetros elétricos ao longo de barras de 16,0 mm de diâmetro e, após a instrumentação, as barras foram calibradas no laboratório de Materiais da UnB. Após, elas foram rosqueadas para formar uma única peça, a qual foi introduzida no eixo das estacas sem a utilização de bainha (Figura 3.17), procedimento detalhado por Sousa (2003). Albuquerque et al. (2001) sugerem a utilização de bainha metálica antes da introdução da barra na estaca, com posterior injeção de nata de concreto para garantir a centralização, a não flexão da barra e a proteção da instrumentação. Esse procedimento não foi adotado, mas isso não interferiu na centralização e acurácia da instrumentação.

Nas barras instrumentadas, utilizaram-se extensômetros modelo KFG-1-120-C11-11 da Kyowa Eletronic Instruments, com configuração unidirecional, tolerância da resistência de 120 e constante k = 0,213 (calibrado pelo fabricante). Utilizou-se ligação ¼ de ponte nos extensômetros elétricos, como sugerido e descrito por Barreto Júnior (1998), com os ensaios sendo realizados no período noturno para minimizar o efeito térmico sobre o sistema.

Figura 3.17 - Execução e descida da instrumentação na estaca E212G – Sítio 10.

3.6.2 METODOLOGIAS PARA INTERPRETAÇÃO E EXTRAPOLAÇÃO DAS