Prof. John Eloi Bezerra
Prof. John Eloi Bezerra
FUNDAÇÕES PROFUNDAS
FUNDAÇÕES PROFUNDAS
Parte III
Parte III
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
Disciplina: FUNDAÇÕES
“A
carga admissível de um estaqueamento (grupo de elementos
isolados de fundação em estacas) é fixada por cada profissional que se
julgue especialista neste tipo de fundação. O valor numérico por ele
fixado decorre de sua experiência pessoal com aquele tipo específico de
fundação naquela formação geológica, quando executado com o
equipamento daquela firma especializada. Neste contexto fundação é
uma arte e as decisões de engenharia dependerão da sensibilidade e
experiência do artista. Neste caso, entende-se por experiência
profissional o fato de ter projetado um estaqueamento para um
determinado valor de carga admissível e ter tomado conhecimento
posterior do seu comportamento sob ação deste tipo de carga em prova
de carga estática. Se o comportamento foi satisfatório há tendência em
se consolidar o valor adotado e até de aumentá-lo à medida que a
experiência se acumula sempre com bons resultados. Se o
comportamento foi deficiente a tendência é contrária. A experiência
confere uma medida à confiabilidade de um determinado tipo de
fundação e é um fator
subjetivo”
.
Capacidade de Carga de Estacas
São de dois tipo:
Capacidade de carga Estrutural
Capacidade de carga Geotécnica
CAPACIDADE DE CARGA ESTRUTURAL
É a capacidade de resistir aos esforços atuantes sem sofrer
fissuras danosas ou se romper.
A Tabela 7.1, extraída do livro de Velloso e Lopes (2002), mostra
a capacidade estrutural
e também a tensão máxima (σ) para
Capacidade de Carga de Estacas
Tabela 7.1 – Capacidade de carga estrutural de estacas prémoldadas de concreto (Velloso e Lopes, 2002).
Capacidade de Carga
Capacidade de Carga Geotécnica
Um sistema estaca-solo submetido a uma carga vertical
resistirá a essa solicitação parcialmente pela resistência
ao cisalhamento gerada ao longo de seu fuste e
parcialmente pelas tensões normais geradas ao nível
de sua ponta.
Portanto, podemos definir como capacidade de carga
de um sistema estaca-solo (Qr) a carga que provoca a
ruptura do con junto formado pelo solo e a estaca.
Essa carga de ruptura pode ser avaliada através
dos métodos estáticos, dinâmicos e das provas de
carga.
Métodos Estatísticos de Previsão
Os métodos estáticos de previsão da capacidade
de carga de uma estaca se dividem em:
i)
MÉTODOS RACIONAIS OU TEÓRICOS: utilizam
soluções teóricas de capacidade de carga e
parâmetros do solo;
ii)
MÉTODOS SEMI-EMPÍRICOS: se baseiam em ensaios
in situ de penetração, como por exemplo, o SPT e o
CPT.
** Poderia se falar ainda dos métodos empíricos , a partir dos quais se pode também estimar,
grosseiramente, a capacidade de carga de uma estaca ou tubulão com base apenas na descrição das camadas atravessadas.
Conceituação Básica da Capacidade de
Carga de Estacas Isoladas
Equilíbrio entre a carga aplicada mais o peso próprio da estaca ou tubulão e a
resistência oferecida pelo solo:
Figura 7.1
–Estaca padrão
submetida a carga de
ruptura de compressão.
O Conceito de Ruptura
De Beer (1988) apresenta os conceitos de ruptura física e ruptura
convencional, conforme definições que seguem.
Décourt (1996) propõe definir a ruptura física a partir do conceito de rigidez:
- Rigidez de uma fundação qualquer (R) expressa a relação entre a carga a ela aplicada e o recalque produzido (s).
Ruptura convencional (QUC ): é definida quando existe uma carga correspondente a uma deformação da ponta (ou do topo) equivalente a um percentual do diâmetro da estaca, sendo 10% de B, no caso de estacas de deslocamento e de estacas escavadas em argila, e 30% no caso de estacas escavadas em solos granulares.
Métodos de Previsão de Capacidade de
Carga de Estacas
Fórmulas Teóricas (Racionais) para Resistência de
Ponta
i) Solução de Terzaghi
É a mesma teoria desenvolvida para a capacidade de carga de fundações superficiais.
Hipótese de que ao longo do comprimento L da estaca o solo é bem mais compressível que o existente abaixo da base tensões cisalhantes
laterais podem ser desprezadas.
OBS: B = D = diâmetro da estaca.
Métodos de Previsão de Capacidade de
Carga de Estacas
Fórmulas Teóricas (Racionais) para Resistência de
Ponta
i) Solução de Terzaghi
Em argilas homogêneas, em condição não drenada (φ = 0°), a resistência de ponta se torna
praticamente constante para valores de L/D acima de 4, podendo ser admitida iguala 9.Su, portanto, independente das dimensões da estaca, como sugere Skempton (1951).
Métodos de Previsão de Capacidade de
Carga de Estacas - Terzagui
Na Tabela 7.2 são apresentados os valores dos fatores de capacidade de carga Nc, Nq e Nγ, para o caso
Métodos de Previsão de Capacidade de
Carga de Estacas
Fórmulas Teóricas (Racionais) para Resistência de
Ponta
ii) Solução de Meyerhof
É análoga à solução de Terzaghi, tendo a seguinte
diferença: enquanto na solução de Terzaghi o solo
situado acima do nível da base da fundação é
substituído por uma sobrecarga frouxa
.L, onde as
linhas de ruptura são interrompidas no plano BD, na
solução de Meyerhof essas linhas de ruptura são
levadas ao maciço situado acima de tal plano,
conforme mostrado na Figura 7.2b.
Meyerhof
(1953)
propôs
um
procedimento
relativamente simples para o cálculo da capacidade
de carga de estacas, sendo a resistência de ponta
obtida de:
Métodos de Previsão de Capacidade de
Carga de Estacas
Fórmulas Teóricas (Racionais) para Resistência de
Ponta
ii) Solução de Meyerhof
Em que K
S= coeficiente de empuxo do solo contra
o fuste na zona de ruptura próxima à ponta e Nc,
Nq e
Nγ= fatores de capacidade de carga, que
dependem de φ e da relação L/B.
** Os valores de K
S, empuxo do terreno contra o
fuste, na vizinhança da ponta de uma estaca
cravada situam-se em torno de 0,5 (areias fofas) e
1,0 (areias compactas), conforme resultados
obtidos de ensaios de laboratório e de campo
(Velloso e Lopes, 2002).
Métodos de Previsão de Capacidade de
Carga de Estacas
Fórmulas Teóricas (Racionais) para Resistência de
Ponta
ii) Solução de Meyerhof
No caso de fundações profundas, o valor da
relação L/B é muito grande. Por essa razão,
despreza-se a última parcela da Equação 8,
ficando:
Onde os fatores Nc e Nq são obtidos dos ábacos
da Figura 7.3, para o caso de estacas de seção
circular ou quadrada e para valores comuns de
Métodos de Previsão de Capacidade de
Carga de Estacas
Fórmulas Teóricas (Racionais) para Resistência de
Ponta
ii) Solução de Meyerhof
Capacidade de carga de estacas em
solos argilosos: como neste caso, φ = 0
onde Nc está entre 9 e 10, e de acordo com a Teoria da Plasticidade, Nq = 1 e
K
Sé aproximadamente igual à unidade. Exige-se que a ponta da estaca
pe-netre na camada argilosa pelo menos 2B.
- Para penetrações menores, valor de Nc diminui quase linearmente até 2/3 do
seu valor quando a base se apóia no topo da camada argilosa.
Métodos de Previsão de Capacidade de
Carga de Estacas
Fórmulas Teóricas (Racionais) para Resistência de
Ponta
ii) Solução de Meyerhof
- É necessário que a ponta da estaca penetre pelo menos 2B na camada de base.
- Para penetrações menores que 2B (ou 2D), serão utilizados os valores de Nq e N
que
correspondam à penetração real, introduzindo-os na Equação 8, com c = 0.
-
Capacidade de carga de estacas em solos estratificados:para uma estaca
instalada em perfil de solo estratificado, pode-se considerar a resistência por atrito
lateral total como sendo a soma das resistências individuais de cada camada
atravessada. Já a resistência de ponta é, inevitavelmente, determinada pela camada
na qual está fincada a ponta da estaca, conforme as Equações 10 e 11.
Capacidade de carga de estacas em solos granulares: como neste caso, c = 0,
a equação 8 fica:
Referências Bibliográficas:
1. ABEF (2004), Manual de Especificações de Produtos e Procedimentos ABEF – Engenharia de
Fundações e Geotecnia. Ed. PINI, 3ª Edição revisada, São Paulo.
2. ALONSO, U. R. Dimensionamento de Fundações Profundas. 1a edição, Edgard Blucher, 1994. 3. ALONSO, U. R. Exercício de Fundações. 9a edição. Edgard Blucher, 1995.
4. ANJOS, G. M. – Apostila Fundações – UFPA.
5. ANTUNES, W. R. e TAROZZO, H. (1998), Estacas Tipo Hélice Contínua, Capítulo 9,
6. Através da Utilização de Ensaios de Placa”, Dissertação de Mestrado, UFPB, Campina Grande,
PB.
7. Cavalcanti Júnior, D. A. (2004), Comunicação pessoal.
8. DANZIGER, B.R. (1991), Analise Dinâmica de Cravação de Estacas, Tese de D.Sc., COPPE –
UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
9. DAS, B.M. (2000), Fundamentals of Geotechnical Engineering, Brooks/Cole.
10. FUNDAÇÕES: Teoria e Prática (1998), Editora PINI, Patrocínio da Associação Brasileira de Mecânica dos Solos, 2ª Edição, São Paulo.
11. HACHICH, W.; FALCONI, F.; FROTA, R.; CARVALHO, C.S.; NIYAMA, S. Fundações: teoria e prática. 2. ed. São Paulo: Pini, 2003.
12. MONTEIRO, P.F. (1980), Estacas Escavadas, Relatório interno de Estacas Franki Ltda, citado por Velloso e Lopes (2002).
13. NBR 6122 (2010), Projeto e Execução de Fundações, ABNT, 91p.
14. PASSOS, P.G. (2001), “Contribuição ao Estudo do Melhoramento de Depósitos Arenosos
15. SOARES , J. M. D. Apostila de Fundações. UFSM.
16. SOARES, V. B. e SOARES, W. C. (2004), Estacas de Compactação – Melhoramento de Solos
Arenosos com Estacas de Compactação – Ed. Paraibana, 176p.
17. TERZAGHI, K. & Peck, R.B. (1967), Soil Mechanics in Engineering Practice, 2nd ed., John Willey & Sons, Inc., New York.
