Fundações profundas: estudo comparativo entre métodos semi-empíricos

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ALEXANDRE IVAN MAIA GABRIEL ANDRETT

FUNDAÇÕES PROFUNDAS:

ESTUDO COMPARATIVO ENTRE MÉTODOS SEMI-EMPÍRICOS

Palhoça 2017

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ALEXANDRE IVAN MAIA GABRIEL ANDRETT

FUNDAÇÕES PROFUNDAS:

ESTUDO COMPARATIVO ENTRE MÉTODOS SEMI-EMPÍRICOS

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Universidade do Sul de Santa Catarina como requisito parcial à obtenção do título de Engenheiro.

Orientador: Ms. Cesar Schmidt Godoi

Palhoça 2017

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Dedicamos este Trabalho aos nossos familiares que nos incentivaram a chegar ao fim do tão sonhado Curso de Engenharia Civil.

À Família do Gabriel: Sua mãe, Valdete Aparecida Andrett e Ari e Anair Andrett, seus avós.

À Família do Alexandre: Sua mãe, Jussara Padilha Maia e seu pai, José dos Passos Maia.

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AGRADECIMENTOS

Agradecemos ao nosso Orientador e Professor Cesar Schmidt Godoi por todo o apoio prestado no decorrer da elaboração desta pesquisa.

Nosso muito obrigado aos professores desta Instituição que colaboraram para o acúmulo de conhecimentos adquiridos no decorrer dos semestres cursados.

A nossa gratidão a todos os nossos amigos, em especial, Adriel Zenom Ramlow, Dener Carlos Silva e Matheus Antônio Fabrício, que nos acompanharam durante o curso.

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“O futuro pertence àqueles que acreditam na beleza de seus sonhos.” (ELEANOR ROOSEVELT)

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RESUMO

Uma fundação profunda tem o objetivo de transferir as cargas provenientes da superestrutura para o solo, sendo assim, é importante considerar sempre a interação da fundação com o solo para realizar a estimativa da capacidade de carga que a estrutura pode suportar.

O trabalho tem por objetivo analisar as estimativas de resistência de carga calculadas pelos métodos semi-empíricos de Aoki–Velloso, Décourt–Quaresma e Cabral–Antunes. Para atingir tal objetivo serão analisadas estacas com seção transversal de 250 mm e 310 mm, utilizadas como fundação de uma correia transportadora de carvão em uma Usina Termoelétrica, localizada em Candiota/RS.

Neste trabalho serão apresentadas as capacidades de carga calculadas pelos métodos semi-empíricos, que utilizam resultados de sondagens do solo. Feito isso, esses valores serão comparados com o ensaio de prova de carga à tração.

Palavras-chave: Fundação. Capacidade de Carga. Métodos Semi-Empíricos. Prova de Carga à Tração.

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ABSTRACT

A deep foundation has the objective of transferring the loads from the superstructure to the ground, so it is important to always consider the interaction of the foundation with the soil to perform an estimation of the load capacity that the structure can support.

The objective of this work is to analyze the load resistance estimates calculated by the semi-empirical methods of Aoki–Velloso, Décourt–Quaresma and Cabral–Antunes. To achieve this objective, cuttings with a cross section of 250 mm and 310 mm will be analyzed, used as foundation for a coal conveyor belt in a Thermoelectric Plant located in Candiota / RS.

In this work are presented load capacities calculated by the semiempirical methods, which use results of soil surveys. This will be compared to the tensile load test.

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LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 2-1 – Representação de Sapata Isolada ... 17

Figura 2-2 – Representação de Sapata Corrida ... 18

Figura 2-3 – Representação de Sapata Associada ... 19

Figura 2-4 – Representação de Sapata de Divisa ... 20

Figura 2-5 – Representação de Bloco ... 21

Figura 2-6 – Representação de Radier ... 21

Figura 2-7 – Representação de Estaca Escavada ... 23

Figura 2-8 – Representação de Estaca Strauss ... 24

Figura 2-9 – Representação de estaca de lama... 24

Figura 2-10 – Representação de Estaca Hélice Contínua ... 25

Figura 2-11 – Representação de estaca Tipo Franki ... 26

Figura 2-12 – Representação de Estaca Raiz ... 27

Figura 2-13 – Exemplo de estaca Jet-Grouting ... 28

Figura 2-14 – Exemplo de Estaca Prancha ... 29

Figura 2-15 – Representação de Tubulão ... 30

Figura 2-16 – Representação de Ensaio de Prova de Carga à tração. ... 38

Figura 4-1 – Obras da Pampa Sul ... 41

Figura 4-2 – Projeto da Correia Transportadora... 42

Figura 4-3 – Locação dos pontos de sondagem ... 43

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LISTA DE GRÁFICO

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LISTA DE TABELAS

Tabela 2-1 – Coeficiente K e α em razão do tipo de solo ... 33

Tabela 2-2 – Fatores de correção F1 e F2 atualizados ... 34

Tabela 2-3 – Coeficiente característico do solo K ... 34

Tabela 2-4 – Valores do fator em função do tipo de estaca e do tipo de solo ... 36

Tabela 2-5 – Valores do fator em função do tipo de estaca e do tipo de solo ... 36

Tabela 2-6 – Parâmetros 1 e2 ... 37

Tabela 4-1 – Memória de Cálculo da Estaca P2-6/E5 – SM1 ... 46

Tabela 4-3 – Memória de Cálculo da Estaca Eixo A2/EB – SM11 ... 47

Tabela 4-10 – Memória de Cálculo da Estaca P2-6/E5 - SM1 ... 52

Tabela 4-16 – Memória de Cálculo da Estaca P2-6/E5 - SM1 ... 55

Tabela 4-19 – Memória de Cálculo da Estaca P2-6/E5 - SM1 (Mínimo) ... 58

Tabela 4-20 – Memória de Cálculo da Estaca P2-6/E5 – SM2 (Mínimo) ... 58

Tabela 4-21 – Memória de Cálculo da Estaca Eixo A2/EB – SM11 (Mínimo) ... 59

Tabela 4-22 – Memória de Cálculo da Estaca P2-6/E5 - SM1 (Mínimo) ... 60

Tabela 4-23 – Memória de Cálculo da Estaca P2-6/E5 – SM2 (Mínimo) ... 60

Tabela 4-24 – Memória de Cálculo da Estaca Eixo A2/EB – SM11 (Mínimo) ... 61

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SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 14 1.1 OBJETIVOS ... 15 1.1.1 Objetivo geral ... 15 1.1.2 Objetivos específicos ... 15 1.2 JUSTIFICATIVA... 15 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA... 16 2.1 TIPOS DE FUNDAÇÕES ... 16 2.1.1 Fundações superficiais ... 16 2.1.2 Fundação profunda ... 22

2.2 MÉTODOS SEMI-EMPÍRICOS PARA DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE DE CARGA DE ESTACAS ... 30

2.2.1 Método Aoki–Velloso (1975) ... 30

2.2.2 Método Décourt–Quaresma (1978) ... 34

2.2.3 Método Cabral–Antunes (1996) ... 37

2.3 ENSAIO DE PROVA DE CARGA À TRAÇÃO ... 38

2.4 RESISTÊNCIA À TRAÇÃO ... 39

3 METODOLOGIA ... 40

4 DESENVOLVIMENTO ... 41

4.1 CÁLCULO DOS MÉTODOS ... 45

4.1.1 Aoki–Velloso ... 45 4.1.2 Décourt–Quaresma ... 51 4.1.3 Cabral–Antunes ... 57 4.1.4 Comparação ... 62 5 CONCLUSÃO ... 63 REFERÊNCIAS ... 63 ANEXOS ... 67

ANEXO 1 – ENSAIO DE PROVA DE CARGA ESTÁTICA À TRAÇÃO – ESTACA P2-6/E5 ... 68

ANEXO 2 – ENSAIO DE PROVA DE CARGA ESTÁTICA À TRAÇÃO – ESTACA EIXO A2/EB ... 69

ANEXO 3 – SONDAGEM – SM1 ... 70

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ANEXO 5 – SONDAGEM – SM11 ... 72

ANEXO 6 – AOKI–VELLOSO - PCE 01 - SM1 ... 73

ANEXO 7 – DÉCOURT–QUARESMA - PCE 01 - SM1 ... 74

ANEXO 8 – CABRAL–ANTUNES (MÍNIMO) - PCE 01 - SM1 ... 75

ANEXO 9 – CABRAL–ANTUNES (MÉDIO) - PCE 01 - SM1 ... 76

ANEXO 10 – CABRAL–ANTUNES (MÁXIMO) - PCE 01 - SM1 ... 77

ANEXO 11 – AOKI–VELLOSO - PCE 01 – SM2 ... 78

ANEXO 12 – DÉCOURT–QUARESMA - PCE 01 – SM2 ... 79

ANEXO 13 – CABRAL–ANTUNES (MÍNIMO) - PCE 01 – SM2 ... 80

ANEXO 14 – CABRAL–ANTUNES (MÉDIO) - PCE 01 – SM2 ... 81

ANEXO 15 – CABRAL–ANTUNES (MÁXIMO) - PCE 01 – SM2 ... 82

ANEXO 16 – AOKI–VELLOSO - PCE 02 – SM11 ... 83

ANEXO 17 – DÉCOURT–QUARESMA - PCE 02 – SM11 ... 84

ANEXO 18 – CABRAL–ANTUNES (MÍNIMO) - PCE 02 – SM11 ... 85

ANEXO 19 – CABRAL–ANTUNES (MÉDIO) - PCE 02 – SM11 ... 86

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LISTA DE SÍMBOLOS, NOMENCLATURAS E ABREVIAÇÕES

AL Área superfície lateral da estaca Ap Área de seção transversal da ponta cm Centímetros

cm² Centímetros quadrados

CPT Ensaio de Penetração de Cone CS Coeficiente de segurança

D Diâmetro

fS Atrito lateral unitário na luva F1 Fator de correção

F2 Fator de correção

K Coeficiente que depende do tipo do solo

Kg Kilograma kgf Kilograma-força Km Quilômetro KN Quilonewton kPa Quilopascal m Metros m² Metros quadrados m³ Metros cúbicos NBR Norma Brasileira

NL Índice de resistência à penetração média no segmento do solo ΔL Np Índice de resistência à penetração na cota de apoio da ponta da estaca NSPT Número de golpes de penetração no ensaio SPT

qc Resistência de ponta de cone

R Capacidade de carga

RL Resistência lateral

rL Tensão resistente por atrito lateral

rp Tensão resistente de ponta

Rp Resistência de ponta SPT Standard Penetration Test

tf Tonelada-força

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α Coeficiente em função do solo ou em função da estaca e solo β Coeficiente em função da estaca e solo

β1 Coeficiente de atrito lateral que depende do tipo de solo

ΔL Segmentos da estaca

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1 INTRODUÇÃO

Na execução de uma edificação ou de uma obra civil, a fundação é um elemento de suma importância, pois é ela que irá suportar todos os carregamentos impostos pela superestrutura. Comumente, a fundação fica totalmente enterrada no solo e tem a função de apoiar a edificação, bem como de transmitir as cargas da superestrutura ao terreno.

Assim, para a escolha do tipo de fundação, diversos parâmetros são necessários, quais sejam:

 Avaliação da topografia:

o Para saber se cortes ou aterros serão feitos.  Avaliação das características do solo:

o Analisar a característica do solo, classificando-o em: resistente, rochoso, mole.

 Avaliação do nível do lençol freático:

o Pesquisar qual a profundidade da água que corre sob esse terreno.  Avaliação do tipo de carregamento imposto:

o Levar em consideração, o tipo de construção que será feita, se será edificação de grande ou pequeno porte.

Além disso, deverá ser realizada uma pesquisa na vizinhança para saber qual o tipo de fundação implantar, e qual comportamento irá apresentar ao longo do tempo, uma vez que isso ajuda o profissional a ter dados mais completos.

Quando os maciços de solos (fundações, taludes, aterros, entre outros) são submetidos a uma ação ou solicitação precisam ter seu comportamento traduzido ou estimado pelos modelos de cálculo, quais sejam, os métodos semi-empíricos, como: Aoki–Velloso, Décourt–Quaresma e Cabral–Antunes.

Neste trabalho de conclusão de curso foi realizado um estudo comparativo entre os métodos semi-empíricos junto com a prova de carga estática à tração, utilizando resultados de previsões de resistência por fórmulas que envolvam dados como o tipo de solo, tipo das estacas e suas dimensões. Como meta, deseja-se analisar os três métodos já referenciados, além de compará-los com o ensaio estático.

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1.1 OBJETIVOS 1.1.1 Objetivo geral

O objetivo geral deste trabalho é analisar e comparar os métodos semi-empíricos para o dimensionamento de uma fundação profunda.

1.1.2 Objetivos específicos

Os objetivos específicos deste trabalho são:

- Avaliação dos parâmetros técnicos de uma fundação profunda; - Elaboração dos cálculos por meio de métodos semi-empíricos e,

- Comparação dos resultados dos métodos com a prova de carga à tração.

1.2 JUSTIFICATIVA

A justificativa desta pesquisa fundamenta-se na necessidade de estudos que apresentem metodologias de dimensionamento para projetos de fundação por estacas. Para a elaboração de um projeto de fundação é fundamental o reconhecimento do terreno onde a obra será implantada, além das cargas atuantes.

Os projetos de fundação são baseados em investigações geológico-geotécnicas.

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2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Neste item será abordado todo o conhecimento na área de fundações adquirido durante o curso de engenharia civil a qual será usado no desenvolvimento deste trabalho, incluindo referências de outros autores e obras. A revisão é constituída pelos tipos de fundação, bem como pelos métodos semi-empíricos e outros aspectos técnicos relacionados aos objetivos deste trabalho.

2.1 TIPOS DE FUNDAÇÕES

Fundações são elementos que têm por finalidade transmitir as cargas de uma edificação para as camadas resistentes do solo, sem provocar ruptura do terreno de fundação.

As fundações podem ser divididas em 2 grandes grupos: Fundações superficiais (ou rasas ou diretas) e fundações profundas (indiretas).

2.1.1 Fundações superficiais

Conforme a NBR 6122/2010, as fundações superficiais são elementos de fundação em que a carga é transmitida ao terreno, predominantemente pelas tensões distribuídas sob a base da fundação, e a profundidade de assentamento em relação ao terreno adjacente à fundação é inferior a duas vezes a menor dimensão da fundação.

Incluem-se neste tipo de fundação as sapatas, os blocos, os radier, as sapatas associadas, as vigas de fundação e as sapatas corridas.

2.1.1.1 Sapata

A sapata é definida como sendo:

Elemento de fundação superficial, de concreto armado, dimensionado de modo que as tensões de tração nele resultantes sejam resistidas pelo emprego de armadura especialmente disposta para esse fim. (NBR 6122/2010).

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Toda fundação superficial é projetada em função da tensão admissível do solo, determinado por meio de investigação geotécnica.

2.1.1.1.1 Sapatas isoladas

As sapatas isoladas recebem as cargas de apenas um pilar. Tem menor altura que o bloco de fundação (ver item 2.1.1.2) e resistem principalmente por flexão. É a solução preferencial por ser, em geral, a que exige menor volume de concreto. As sapatas podem ter vários formatos, porém o mais comum é o quadrado ou retangular, como mostra a Figura 2.1, pois consome menos concreto e exige trabalho mais simples com a fôrma.

No caso de pilares de formato não retangular, a sapata deve ter seu centro de gravidade coincidindo com o centro de cargas.

Figura 2-1 – Representação de Sapata Isolada

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2.1.1.1.2 Sapatas corridas

Sapata sujeita à ação de uma carga distribuída linearmente ou de pilares ao longo de um mesmo alinhamento. A seguir verifica-se a ilustração de uma sapata corrida:

Figura 2-2 – Representação de Sapata Corrida

FUNDAÇÕES – Fonte: Engenharia Civil Virtual Blogspot 2.1.1.1.3 Sapatas associadas

É a sapata comum a mais de um pilar. Quando ocorrem pilares muito próximos e as sapatas isoladas se sobrepõem. Além disso, podem ser necessárias quando as cargas estruturais forem grandes. Exemplo de uma sapata associada, na Figura 2.3.

Como nas sapatas isoladas, o posicionamento da peça de fundação deve respeitar o centro de cargas dos pilares.

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Figura 2-3 – Representação de Sapata Associada

Fundações – Fonte: Likedin

2.1.1.1.4 Sapatas de divisa ou alavancadas

Caso o projeto apresente uma sapata em divisa de terreno, ou com algum obstáculo, o elemento estrutural não consegue ter o centro de gravidade e o centro de cargas coincidentes. Exemplo de uma sapata de divisa está representado na Figura 2.4.

Para compensar a excentricidade das cargas, é necessário transferir parte dos esforços para uma sapata próxima, por meio de uma viga alavancada ou de equilíbrio.

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Figura 2-4 – Representação de Sapata de Divisa

Sapatas – Fonte: Blod Construir 2.1.1.2 Bloco

O bloco é um elemento de fundação de concreto simples, dimensionado de maneira que as tensões de tração nele produzidas possam ser resistidas pelo concreto, sem a necessidade de armadura. Na figura 2.5 está apresentada uma representação típica de bloco. São usados em solos de alta resistência, com o custo mais baixo em relação aos demais tipos de fundação, sua execução é mais prática.

Possuem uma altura relativamente grande, para que trabalhem essencialmente pela compressão. Normalmente na forma de um bloco escalonado ou de um pedestal. A altura H de um bloco é calculada de forma que as tensões de tração atuantes no concreto possam ser absorvidas pelo mesmo, sem a necessidade de armadura estrutural.

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Figura 2-5 – Representação de Bloco

Blocos e Alicerces – Fonte: Casa e Imóveis Decoração Blogspot 2.1.1.3 Radier

O Radier conforme a NBR 6122/2010 é uma laje de concreto executada para suportar as cargas de todos os pilares e distribuindo os carregamentos. Seu custo é baixo e apresenta rapidez na execução.

Deve resistir aos esforços diferenciados de cada pilar, além de suportar eventuais pressões do lençol freático. O consumo de concreto pode ser diminuído com o emprego de protensão.

Figura 2-6 – Representação de Radier

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2.1.2 Fundação profunda

A NBR 6122/2010 descreve a Fundação Profunda como elemento de fundação que transmite a carga ao terreno ou pela base (resistência de ponta), ou por sua superfície lateral (resistência de fuste) ou por uma combinação das duas, devendo sua ponta ou base estar assente em profundidade superior ao dobro de sua menor dimensão em planta, e no mínimo, 3 m, salvo justificativa.

Neste tipo de fundação, incluem-se as estacas e os tubulões.

2.1.2.1 Estacas

As estacas são elementos esbeltos para fundação profunda, executadas por equipamentos e ferramentas, podem ser cravadas ou perfuradas, são caracterizadas por grandes comprimentos e seções transversais pequenas. As estacas podem ser de madeira, aço, concreto pré-moldado, concreto moldado in situ ou mistos.

2.1.2.1.1 Estaca pré-moldada de concreto

Conforme a NBR 6122/2010, essas estacas podem ser de concreto armado ou protendido, vibrado ou centrifugado, com qualquer forma geométrica da seção transversal.

Quanto ao procedimento, a mesma Norma explica que, a cravação de estacas pode ser feita por percussão, prensagem ou vibração. Assim, com a finalidade de atingir a profundidade desejada, sem danificar a estaca, são utilizados martelos mais pesados e com menor altura de queda, sendo dessa forma mais eficiente do que o uso de martelos leves e com grande altura de queda.

A folga do martelo e do capacete não deve ser superior a 3,0 cm em relação às guias do equipamento. O formato do capacete deve ser adequado à seção da estaca e ser periodicamente verificadas e corrigidas eventuais irregularidades.

2.1.2.1.2 Estaca escavada

Executadas com máquinas de escavação que podem ser elétricas ou hidráulicas a diesel, utilizadas em obras que não apresentam o lençol freático antes do solo resistente. Pode ser utilizada como tubulões a céu aberto (estaca Strauss,

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estaca de lama e estaca hélice contínua). Ilustração de estaca escavada na Figura 2.7.

Figura 2-7 – Representação de Estaca Escavada

Estacas Escavadas – Fonte: Serki 2.1.2.1.3 Estaca Strauss

Executadas por escavação mecânica. De acordo com a Norma 6122/2010, é um equipamento simples, constituído por um tripé, tubos, soquete (300kg/m3), piteira e guincho com motor, e de fácil transporte. A figura 2.8 ilustra a execução da estaca Strauss. A perfuração é feita através da queda livre da piteira com a utilização de água. O furo geralmente é revestido. Durante a concretagem, o apiloamento do concreto e a retirada cuidadosa do revestimento devem ser observados, a fim de se evitar interrupção do fuste.

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Figura 2-8 – Representação de Estaca Strauss

Estacas de concreto moldada in loco – Fonte: O Pórtico Blogspot 2.1.2.1.4 Estaca de lama

Podem ser circulares (estação), ou alongadas (barrete ou paredes diafragmas), e são executadas com equipamentos de grande porte. Um exemplo de estaca de lama consta na figura 2.9. O uso da lama permite a estabilidade da escavação abaixo do nível da água, podendo atingir grandes profundidades da ordem de até 80m. A escavação é preenchida pela lama simultaneamente à retirada do solo escavado. Ao término da escavação, insere-se armadura e começa-se a concretagem. À medida que o concreto sobe, a lama é bombeada para os silos de armazenamento.

Figura 2-9 – Representação de estaca de lama.

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2.1.2.1.5 Estaca hélice contínua

Perfuração do terreno através de uma haste rotativa até a profundidade indicada em projeto, como mostra a figura 2.10. Uma vez atingida a profundidade de projeto, o concreto é bombeado por dentro do trado, a partir da cota de ponta da estaca. O trado é cuidadosamente sacado simultaneamente ao bombeamento de concreto. A armadura é colocada na estaca por gravidade ou com o auxílio de um pilão de pequena carga, que aumentará o peso da gaiola, facilitando a penetração dessa gaiola na estaca concretada. Suas as principais vantagens são: produção elevada, não produz vibração e pode ser executada abaixo do nível da água.

Figura 2-10 – Representação de Estaca Hélice Contínua

Etapas de Execução – Fonte: Fundações Hélice Continua 2.1.2.1.6 Estaca Tipo Franki

A estaca do tipo Franki é moldada "in loco", com base alargada. É obtida pela introdução de material granular ou concreto através de golpes de um pilão. Deve-se levar em conta condições de vizinhança e peculiaridades do local. As profundidades podem atingir até 30m. A execução, como mostra a figura 2.11, consiste na cravação de um tubo de aço, cuja ponta é fechada por uma bucha de pedra e areia sobre a qual bate um pilão de queda livre que arrasta o tubo por atrito. A verificação do comprimento, que foi determinado em projeto, é feita através da nega, que é

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tirada com 10 golpes de pilão a uma altura de 1 m de queda e 1 golpe a 5 m de altura de queda, o tubo é levantado ligeiramente e a bucha é expulsa pelos golpes do pilão. Introduz-se concreto seco sob golpes para a formação da base alargada. Procede-se à concretagem, apiloando-se o concreto em pequenas quantidades, com retirada simultânea do tubo.

Figura 2-11 – Representação de estaca Tipo Franki

Estacas de concreto moldada in loco – Fonte: O Pórtico Blogspot 2.1.2.1.7 Estaca Injetada

É injetado sob pressão calda de cimento, de forma a aumentar a resistência lateral e de ponta. Não vibram, e devido ao pequeno porte de seus equipamentos, são bastante utilizadas em obras de reforço de fundações. Divide-se em:

 Estaca Injetada de Pequeno Diâmetro

Diâmetro até 20cm, escavadas com perfuratriz e injetadas. São executados com equipamento de rotação com uso ou não de lama bentonítica e revestimento total ou parcial do furo. Após a escavação até a cota de projeto, e limpeza do furo, introduzir a armadura com o tubo manchetado para injeção. Remover o revestimento e iniciar a injeção.

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 Estaca Raiz

São estacas escavadas com perfuratriz e injetadas. De acordo com a Geofix ([200-?]) as estaca são executadas com equipamento de rotação ou rotopercussão com circulação de água, lama bentonítica ou ar comprimido. Podem atravessar terrenos de qualquer natureza, como matacões, rochas, concreto, entre outros. Ilustração da estaca raiz na figura a seguir. Concluída a perfuração com revestimento total do furo, introduz-se a armadura, caso utilizado a lama bentonítica, é feito uma lavagem com agua para retirar totalmente a lama bentonítica. Através de um tubo interno, é injetada a argamassa de areia e cimento de baixo para cima, retirando-se a agua para fora do furo.

Figura 2-12 – Representação de Estaca Raiz

Estacas Raiz – Fonte: Geofund  Jet-Grouting

Jet-grouting ou colunas de solo-cimento são normalmente utilizadas para obras de grande porte, como consolidação de terrenos para escavação de túneis, escavação de poços profundos, diafragmas para barragens. Exemplo de Jet-grouting na figura 2.13. A coluna de jet-Jet-grouting é executada através da perfuração de uma haste até a profundidade de projeto. Inicia-se então a injeção de nata de cimento com bombas de altíssima pressão através de bicos injetores da haste com uma velocidade prefixada de subida e rotação.

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Figura 2-13 – Exemplo de estaca Jet-Grouting

Jet Grouting – Fonte: Engenharia Civil Virtual Blogspot 2.1.2.1.8 Estaca mista

Combinação de dois ou mais materiais diferentes (madeira, aço, concreto armado, pré-moldado, entre outros.) conforme a Norma 6122/2010, além disso, os materiais devem garantir a ligação para que ocorra sua separação, manter o alinhamento e suportar a carga prevista com a segurança necessária.

2.1.2.1.9 Estaca prancha

As estacas pranchas de madeira, de aço ou pré-moldadas de concreto armado que constituem recursos importantes utilizados em obras de contenção, ensecadeiras entre outros. As de madeira e de concreto armado são do tipo macho e fêmea, e as metálicas são fabricadas com vários tipos de desenhos e encaixes.

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Figura 2-14 – Exemplo de Estaca Prancha

Sheet Piles – Fonte: Designing Buildings 2.1.2.2 Tubulão

Segundo a Norma 6122/2010 o tubulão pode ser executado, com ou sem revestimento, manual ou mecanicamente, em que, pelo menos na sua etapa final de escavação, há descida de operário, que se faz necessária para executar o alargamento de base ou pelo menos a limpeza do fundo da escavação. Pode ser feito a céu aberto ou sob ar comprimido. Tubulão a céu aberto é um poço executado acima do nível da água, ou abaixo, caso seja possível bombeá-la sem risco de desabamento. Após a escavação, e realizado a limpeza ou esgotamento da água, procede-se a concretagem. Não há necessidade de utilização de vibrador. Para obras em que o terreno superior seja instável, ou dentro de lagos, os tubulões podem ser revestidos com camisas de concreto ou de aço. Neste caso, pode ser adaptado ao tubulão equipamento pneumático, de forma a permitir que os trabalhos sejam executados a seco, com pressão de ar comprimido.

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Figura 2-15 – Representação de Tubulão

Tipos de fundação: Tubulão – Fonte: blog construir

2.2 MÉTODOS SEMI-EMPÍRICOS PARA DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE DE CARGA DE ESTACAS

A capacidade de carga se refere a um valor de força máxima que corresponde à resistência de um elemento de fundação pode suportar. Para cálculo da capacidade de carga podem ser utilizado alguns métodos semi-empíricos, os quais se baseiam em correlações empíricas com resultado de ensaios in situ e ajustados com provas de carga, muitos autores propuseram esse método, mas, serão utilizados apenas alguns deles como: Aoki–Velloso (1975), Décourt– Quaresma (1978) e Cabral–Antunes (1996).

2.2.1 Método Aoki–Velloso (1975)

Em 1975, os autores Aoki e Velloso desenvolveram um estudo comparativo entre resultados de provas de carga em estacas e de SPT, que pode ser usado, tanto com dados de SPT, como com os dados do ensaio CPT (MARCHEZINI, 2013).

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Sendo assim, a capacidade de carga da estaca é da soma das parcelas devido à resistência de ponta (RP) e à resistência Lateral (RL) da estaca, como mostra a Equação 2.1. (2.1) Onde: R = capacidade de carga RL = resistência lateral RP = resistência de ponta

A resistência lateral é descrita pela Equação 2.2:

∑( ) (2.2) Onde:

U = perímetro do fuste

rL = tensão resistente por atrito lateral ΔL = segmentos da estaca

A resistência de ponta é descrita pela Equação 2.3:

(2.3) Onde:

rP = tensão de resistência de ponta

AP = área de seção transversal da ponta ou base da estaca

Portanto, a expressão de capacidade de carga de um elemento de fundação é dada pela Equação 2.4.

∑( ) (2.4)

Pelo método Aoki–Velloso, rp e rL são incógnitas geotécnicas, inicialmente obtidas em ensaios CPT, por meio da resistência de ponta de cone (qc) e do atrito lateral unitário na luva (fs), as incógnitas rp e rL são descritas nas Equações 2.5 e 2.6.

(35)

(2.5)

(2.6)

Em que, F1 e F2 são fatores de correção que levam em conta a diferença de comportamento entre estaca e o cone do CPT, e a influência do método executivo de cada tipo de estaca.

Convém ressaltar que, no Brasil, o ensaio CPT não é tão utilizado quanto o ensaio SPT (Cintra e Aoki, 2010). O coeficiente qc pode ser substituído por uma correlação com o índice de resistência à penetração (NSPT), como demonstra na Equação 2.7.

(2.7)

Onde:

K = coeficiente que depende do tipo do solo

Com essa substituição, podemos expressar o atrito lateral (fs) em função de NSPT, utilizando a razão de atrito (α) dada na Equação 2.8.

(2.8)

De onde se obtém a Equação 2.9

(2.9)

Onde α é em função do tipo de solo.

No método Aoki–Velloso, os autores se baseiam no tipo de solo, conhecido pela sondagem SPT, e com isso, podemos reescrever as expressões da resistência de ponta e lateral nas Equações 2.10 e 2.11.

(36)

(2.10)

(2.11)

Onde, Np e NL, respectivamente, é o índice de resistência à penetração na cota de apoio da ponta da estaca e o índice de resistência à penetração média no segmento do solo ΔL.

A capacidade de carga (R) de um elemento isolado de fundação pode ser estimada pela fórmula semi-empírica, como segue a Equação 2.12.

∑ ( ) (2.12)

A Tabela 2.1 representa os valores de K e α atualizados, e a Tabela 2.2 os valores de F1 e F2 atualizados.

Tabela 2-1– Coeficiente K e α em razão do tipo de solo

(37)

Tabela 2-2 – Fatores de correção F1 e F2 atualizados

Fonte: Velloso e Lopes, 2010. 2.2.2 Método Décourt–Quaresma (1978)

O método de Décourt–Quaresma (1978), que se baseia em resultado de ensaios SPT, eliminando a correlação com valores de cone, o qual deveria conduzir a resultados mais confiáveis. Dessa forma, por não utilizar a correlação com o ensaio de cone, esse método pode conduzir a resultados mais confiáveis (MARCHEZINI, 2013).

Segundo Marchezini (2013), a capacidade de carga do solo junto à ponta ou base do elemento estrutural de fundação é estimada pela Equação 2.13.

(2.13)

Onde:

K = fator característico do solo, apresentado na Tabela 2.3

N = média entre os valores dos NSPT, correspondentes ao nível da ponta ou base da estaca, o imediatamente anterior e o imediatamente posterior.

Tabela 2-3– Coeficiente característico do solo K

Fonte: Cintra e Aoki, 2010

Mediante o valor médio do índice de resistência à penetração do SPT ao longo do fuste, em uma tabela elaborada pelos autores, sem considerar o tipo de solo, estimava a tensão de adesão ou atrito lateral ( L). Os valores do NSPT

(38)

utilizados para a estimativa da resistência de ponta eram desprezados. Décourt– Quaresma (1978) propuseram uma equação que transformou esses valores tabelados na Equação 2.14, que trata do confinamento, devido ao deslocamento do solo.

( ) (kPa) (2.14)

Onde:

NL = valor médio dos NSPT ao longo do fuste da estaca, adotando como 3 os valores do NSPT menores que 3, e como 50 os valores de NSPT maiores que 50. Desta forma, tem-se:

a) Resistência de ponta na Equação 2.15

(2.15)

b) Resistência lateral por atrito ou adesão ao longo do fuste na Equação 2.16

( ) (2.16)

Sendo:

AL = Área de superfície lateral da estaca (m2)

Por fim, a capacidade de carga de um elemento isolado de fundação (R), representada na Equação 2.17, é a soma das parcelas referente à capacidade de carga de ponta mais a parcela de capacidade de carga lateral.

(2.17) Onde:

RP = capacidade de carga de ponta RL = capacidade de carga lateral

Em 1996, a equação da capacidade de carga foi modificada por Décourt, introduzindo os fatores α e β, respectivamente, nas parcelas de resistência de ponta

(39)

e lateral, resultando na Equação 2.18. Os valores de α e β são apresentados nas Tabelas 2.4 e 2.5

( ) (2.18)

Esse método tem como aplicação para estacas escavadas com lama bentonítica, estacas escavadas em geral, estacas tipos hélice contínua e raiz, e estacas injetadas sob altas pressões. O método original onde permanece para estacas pré-moldadas, metálicas e tipo Franki.

Tabela 2-4 – Valores do fator em função do tipo de estaca e do tipo de solo

Fonte: Cintra e Aoki, 2010.

Tabela 2-5 – Valores do fator em função do tipo de estaca e do tipo de solo

(40)

2.2.3 Método Cabral–Antunes (1996)

Os autores Cabral e Antunes apresentam um método para previsão de cargas, com base em informações obtidas de 9 provas de cargas, realizadas em diâmetro de 35, 50 e 75 cm, e com resultados do ensaio de SPT, fazendo uma comparação entre dois métodos semi-empíricos tradicionais: Aoki–Velloso (1975) e Décourt–Quaresma (1978).

Assim, os autores, para obter a resistência por atrito lateral e resistência de ponta, propuseram as Equações 2.19 e 2.20.

Resistência por atrito lateral:

∑( ) (2.19) Onde:

D= diâmetro da estaca l = comprimento da estaca

N = índice de resistência à penetração do ensaio SPT

1 = Coeficiente de atrito lateral que depende do tipo de solo (em kgf/cm2, Tabela 2.6) Resistência de ponta: ( ) ; (2.20) Onde:

Np = índice de resistência à penetração do ensaio SPT

2 = parâmetro para o cálculo da resistência de ponta que depende do tipo de solo (Tabela 2.6).

Tabela 2-6 – Parâmetros 1 e2

(41)

2.3 ENSAIO DE PROVA DE CARGA À TRAÇÃO

Segundo a Norma 6122/2010, as fundações devem ser construídas de forma a suportar cargas, independente da estrutura e transferir esses carregamentos para o solo. Ensaio de prova de carga estática ou dinâmica pode ser realizado para verificar a capacidade de carga.

O ensaio é descrito na NBR 12131/2006 e, segundo ela, “aplicável a todos os tipos de estacas, verticais ou inclinadas, independente do processo de execução e de instalação no terreno, inclusive a tubulões, que a elas se assemelham”. O ensaio tem como objetivo determinar a capacidade máxima de carga da estaca ensaiada, por meio do procedimento carga x deslocamento ao longo do tempo.

A prova de carga estática, com carregamento rápido a tração, consiste na aplicação de cargas estáticas em estágios sucessivos e monitorados. Utiliza-se um sistema composto por cilindro e bomba hidráulica com comando a distância para a aplicação da carga, monitorada através de um manômetro. O controle dos deslocamentos no topo da estaca é feito utilizando-se quatro relógios comparadores com precisão de 0,01 mm. Os relógios comparadores são instalados, através de garras magnéticas, em vigas de referência fixas ao terreno, de acordo com a NBR 12.131. Esquema representando o ensaio na Figura 2.16.

Figura 2-16 – Representação de Ensaio de Prova de Carga à tração.

(42)

É feito o carregamento lento da estaca até atingir o dobro da sua carga de projeto ou atingir o ponto de ruptura, registrando-se o deslocamento da estaca ao longo do tempo em cada etapa de carregamento e de descarregamento. E deve-se monitorar durante o ensaio de carregamento, as medições de deslocamento da estaca ao longo do tempo durante a aplicação de carga e durante a descarga.

Gráfico 2.1 – Curva Carga x Deslocamento

Fonte: Ricent – Prova de Carga Estática

A análise dos dados obtidos em campo traz informações importantes, como a curva carga x deslocamento, capacidade de carga da estaca, parcelas de resistência lateral, coeficiente de segurança do estaqueamento.

2.4 RESISTÊNCIA À TRAÇÃO

Segundo Décourt (1995), existe a hipótese de que a resistência de uma estaca tracionada equivale a uma porcentagem da resistência lateral da mesma estaca solicitada a esforços de compressão. A resistência lateral à tração seria de aproximadamente 70% da resistência lateral à compressão.

(43)

3 METODOLOGIA

A metodologia do trabalho foi baseada nas seguintes etapas: 1. Pesquisa bibliográfica;

2. Escolha do estudo de caso;

3. Análise dos parâmetros geotécnicos da fundação; 4. Realização das análises e,

5. Conclusão.

Inicialmente, realizou-se uma ampla revisão bibliográfica para levantar referências sobre o assunto da pesquisa, assim como a revisão de conceitos ligados aos diferentes métodos de dimensionamento nos projetos de fundação.

A partir de levantamento de dados da obra de uma Usina Termoelétrica localizada em Candiota/RS, é realizada uma avaliação dos carregamentos e parâmetros geotécnicos e, em seguida, uma elaboração do dimensionamento das fundações, usando os métodos semi-empíricos como Aoki–Velloso, Décourt– Quaresma, entre outros.

Após a elaboração dos dimensionamentos das fundações, que neste caso estudado sendo do tipo estaca raiz, foi realizada uma análise dos casos e uma comparação dos métodos. Para esta comparação serão utilizados os valores de Resistência Lateral à Compressão, calculados pelos métodos semi-empíricos.

(44)

4 DESENVOLVIMENTO

O local estudado trata-se da Usina Termoelétrica Pampa Sul do Grupo Engie (Tractebel Energia), localizada na estrada Trigolândia (Bagé - Pelotas), km 3 – Candiota/RS. Abaixo segue a vista da obra na Figura 4.1.

Figura 4-1 – Obras da Pampa Sul

METADE DAS OBRAS DA PAMPA SUL JÁ ESTÁ PRONTA - Fonte: Jornal do Comércio

De acordo com o Jornal do Comércio do dia 20/03/2017, a construção da Termoelétrica atingiu 50% de implantação concluída em março de 2017, considerando obras civis, montagem eletromecânica, linhas de transmissão, reservatório e a correia transportadora de carvão, esta última é o foco deste trabalho. Ainda, conforme o cronograma, deve iniciar a operação até 1 de janeiro de 2019.

A construção conta com 1,98 mil pessoas na obra e nos serviços de apoio à implantação da Usina, sendo 50 funcionários do Grupo Engie e 1,93 mil de empresas contratadas.

(45)

O carvão será oriundo de minas de carvão, situadas próximo à Usina, e será levado por correia transportadora do sistema de britagem da mina até o pátio de carvão na Usina. O projeto executivo do Transportador pode ser visto na Figura 4.2.

Figura 4-2 – Projeto da Correia Transportadora

Projeto UTE Pampa Sul - Fonte: Engie

A empresa Estasul executou sondagens ao longo do trecho percorrido pela Correia Transportadora, sendo: 18 sondagens SPT (SP1, SP2, SP3, SP4 a SP18), com 06 deslocamentos (SP2A, SP10A, SP17A, P18A, P18B e SP18C) e 10 sondagens mistas (SM1, SM2, SM3, SM5, SM6, SM6A, SM7, SM8, SM10 e SM11). A Locação das sondagens pode ser conferida nas Figuras 4.3 e 4.4.

(46)

Figura 4-3 – Locação dos pontos de sondagem

Prova de carga à tração – PCT - Fonte: Fundare Engenharia Figura 4-4 – Locação dos pontos de sondagem

Prova de carga à tração – PCT - Fonte: Fundare Engenharia

Com base nas NBR 6122, NBR 12.131 e Boletins de sondagem (Anexos 3, 4 e 5) SM1, SM2 e SM11 do trecho da correia transportadora, foi realizado o Ensaio de Prova de Carga estática com carregamento à tração rápida nos dia 28 e 29 de

(47)

Março de 2017, pela Empresa FUNDARE Engenharia. O ensaio foi realizado em duas estacas, com os seguintes dados:

- Estaca Ensaiada n°: P2-6/E5; - Tipo: Estaca Raiz d = 310mm; - Profundidade: 14m;

- Carga de projeto: 16,0 tf

- Carga máxima no ensaio: 35,0 tf

- Data de execução da estaca: 10 de Março de 2017.

- Estaca Ensaiada n°: Eixo A2/EB; - Tipo: Estaca Raiz d = 250mm; - Profundidade: 9m;

- Carga de projeto: 17,5 tf

- Carga máxima no ensaio: 35,0 tf

- Data de execução da estaca: 13 de Fevereiro de 2017.

Para o cálculo dos métodos foram utilizados os dados das sondagens, realizadas pela Empresa Estasul como demonstra os Anexos 3, 4 e 5, onde foram retiradas as informações: Cota do terreno, NSPT e a variação do tipo de solo em relação à profundidade.

(48)

4.1 CÁLCULO DOS MÉTODOS

Para realizar os cálculos dos métodos semi-empíricos Aoki–Velloso, Décourt– Quaresma e Cabral–Antunes foram utilizados os dados das sondagens e das estacas, assim criando 3 planilhas de Excel: Estaca P2-6/E5 e Sondagem SM1; Estaca P2-6/E5 e Sondagem SM2; Estaca Eixo A2/EB e Sondagem SM11. O Coeficiente de Segurança (CS) presente nas planilhas, de acordo com a Norma 6122/2010, para métodos semi-empíricos é 3,00.

Após realizar os cálculos dos métodos, foi feita a comparação dos métodos entre si e junto com a prova de carga à tração, utilizando os resultados calculados de resistência lateral à tração.

4.1.1 Aoki–Velloso

Usando os dados das estacas raiz, foram calculados a Área de Ponta (Ap) e o Perímetro de Fuste (U), a partir do Diâmetro, e determinados os coeficientes F1 e F2, considerando o tipo de estaca, de acordo com a Tabela 2.2 como mostram as Tabelas 4.1, 4.2 e 4.3. Estaca P2-6/E5: Ap = Ap = 0,07548 m² U = x D U = 0,97389 m

Estaca Eixo A2/EB: Ap =

Ap = 0,04909 m² U = x D

(49)

Tabela 4-1 – Memória de Cálculo da Estaca P2-6/E5 – SM1

Cota

NSPT Profundidade Tipo de solo F1 F2

(m) (m) 181,26 11 0 Argila siltosa 2,2 2,4 180,26 17 1 Argila siltosa 2,2 2,4 179,26 15 2 Argila siltosa 2,2 2,4 178,26 16 3 Argila siltosa 2,2 2,4 177,26 14 4 Argila siltosa 2,2 2,4 176,26 8 5 Argila siltosa 2,2 2,4 175,26 43 6 Silte 2,2 2,4 174,26 50 7 Silte 2,2 2,4 173,26 50 8 Silte 2,2 2,4 172,26 50 9 Silte 2,2 2,4 171,26 50 10 Silte 2,2 2,4 170,26 50 11 Silte 2,2 2,4 169,26 50 12 Silte 2,2 2,4 168,26 50 13 Silte 2,2 2,4 167,26 50 14 Silte 2,2 2,4

Fonte: Autoria Própria.

Cota

(m) (m) 181,26 9 0 Argila siltosa 2,2 2,4 180,26 15 1 Argila siltosa 2,2 2,4 179,26 16 2 Argila siltosa 2,2 2,4 178,26 10 3 Argila siltosa 2,2 2,4 177,26 24 4 Argila siltosa 2,2 2,4 176,26 31 5 Argila siltosa 2,2 2,4 175,26 50 6 Argila siltosa 2,2 2,4 174,26 50 7 Silte 2,2 2,4 173,26 50 8 Silte 2,2 2,4 172,26 50 9 Silte 2,2 2,4 171,26 50 10 Silte 2,2 2,4 170,26 50 11 Silte 2,2 2,4 169,26 50 12 Silte 2,2 2,4 168,26 50 13 Silte 2,2 2,4 167,26 50 14 Silte 2,2 2,4

(50)

Tabela 4-3 – Memória de Cálculo da Estaca Eixo A2/EB – SM11

Cota

(m) (m) 213,22 14 0 Argila siltosa 2,2 2,4 212,22 15 1 Argila siltosa 2,2 2,4 211,22 14 2 Argila siltosa 2,2 2,4 210,22 14 3 Argila siltosa 2,2 2,4 209,22 29 4 Areia argilosa 2,2 2,4 208,22 50 5 Areia siltosa 2,2 2,4 207,22 50 6 Silte 2,2 2,4 206,22 50 7 Silte 2,2 2,4 205,22 50 8 Silte 2,2 2,4 204,22 50 9 Silte 2,2 2,4

Com os dados de sondagem, foram obtidas as informações de Cota, NSPT, Profundidade e Tipo de Solo. A partir do tipo de solo, foram definidos os coeficientes K e α para cada profundidade analisada, de acordo com a Tabela 2.1 como demonstram as Tabelas 4.4, 4.5 e 4.6.

Cota

NSPT Profundidade Tipo de solo F1 F2 K α

(m) (m) (Kpa) (%) 181,26 11 0 Argila siltosa 2,2 2,4 220 0,04 180,26 17 1 Argila siltosa 2,2 2,4 220 0,04 179,26 15 2 Argila siltosa 2,2 2,4 220 0,04 178,26 16 3 Argila siltosa 2,2 2,4 220 0,04 177,26 14 4 Argila siltosa 2,2 2,4 220 0,04 176,26 8 5 Argila siltosa 2,2 2,4 220 0,04 175,26 43 6 Silte 2,2 2,4 400 0,03 174,26 50 7 Silte 2,2 2,4 400 0,03 173,26 50 8 Silte 2,2 2,4 400 0,03 172,26 50 9 Silte 2,2 2,4 400 0,03 171,26 50 10 Silte 2,2 2,4 400 0,03 170,26 50 11 Silte 2,2 2,4 400 0,03 169,26 50 12 Silte 2,2 2,4 400 0,03 168,26 50 13 Silte 2,2 2,4 400 0,03 167,26 50 14 Silte 2,2 2,4 400 0,03

(51)

Cota

(m) (m) (Kpa) (%) 181,26 9 0 Argila siltosa 2,2 2,4 220 0,04 180,26 15 1 Argila siltosa 2,2 2,4 220 0,04 179,26 16 2 Argila siltosa 2,2 2,4 220 0,04 178,26 10 3 Argila siltosa 2,2 2,4 220 0,04 177,26 24 4 Argila siltosa 2,2 2,4 220 0,04 176,26 31 5 Argila siltosa 2,2 2,4 220 0,04 175,26 50 6 Argila siltosa 2,2 2,4 220 0,04 174,26 50 7 Silte 2,2 2,4 400 0,03 173,26 50 8 Silte 2,2 2,4 400 0,03 172,26 50 9 Silte 2,2 2,4 400 0,03 171,26 50 10 Silte 2,2 2,4 400 0,03 170,26 50 11 Silte 2,2 2,4 400 0,03 169,26 50 12 Silte 2,2 2,4 400 0,03 168,26 50 13 Silte 2,2 2,4 400 0,03 167,26 50 14 Silte 2,2 2,4 400 0,03

Cota

(m) (m) (Kpa) (%) 213,22 14 0 Argila siltosa 2,2 2,4 220 0,04 212,22 15 1 Argila siltosa 2,2 2,4 220 0,04 211,22 14 2 Argila siltosa 2,2 2,4 220 0,04 210,22 14 3 Argila siltosa 2,2 2,4 220 0,04 209,22 29 4 Areia argilosa 2,2 2,4 600 0,03 208,22 50 5 Areia siltosa 2,2 2,4 800 0,02 207,22 50 6 Silte 2,2 2,4 400 0,03 206,22 50 7 Silte 2,2 2,4 400 0,03 205,22 50 8 Silte 2,2 2,4 400 0,03 204,22 50 9 Silte 2,2 2,4 400 0,03

Após colocar os dados das estacas e das sondagens, foram calculadas: A Resistência de Ponta (Rp), utilizando a Equação 2.10, Resistência Lateral (Rl) pela Equação 2.11, e a Capacidade de Carga (R) pela Equação 2.12. Os resultados obtidos estão apresentados nas Tabelas 4.7, 4.8 e 4.9.

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Tabela 4-7 – Memória de Cálculo da Estaca P2-6/E5 – SM1 Cota Profundidade Rp Rl ∑Rl R R/CS (m) (m) (KN) (KN) (KN) (KN) (KN) 181,26 0 83,02 40,33 39,28 122,30 40,77 180,26 1 128,31 62,33 99,99 228,30 76,10 179,26 2 113,22 55,00 153,55 266,77 88,92 178,26 3 120,76 58,67 210,69 331,45 110,48 177,26 4 105,67 51,33 260,68 366,35 122,12 176,26 5 60,38 29,33 289,25 349,63 116,54 175,26 6 590,09 215,00 498,63 1088,72 362,91 174,26 7 686,15 250,00 742,11 1428,26 476,09 173,26 8 686,15 250,00 985,58 1671,73 557,24 172,26 9 686,15 250,00 1229,05 1915,21 638,40 171,26 10 686,15 250,00 1472,53 2158,68 719,56 170,26 11 686,15 250,00 1716,00 2402,15 800,72 169,26 12 686,15 250,00 1959,47 2645,63 881,88 168,26 13 686,15 250,00 2202,95 2889,10 963,03 167,26 14 686,15 250,00 2446,42 3132,57 1044,19

Cota Profundidade Rp Rl ∑Rl R R/CS (m) (m) (KN) (KN) (KN) (KN) (KN) 181,26 0 67,93 33,00 32,14 100,07 33,36 180,26 1 113,22 55,00 85,70 198,92 66,31 179,26 2 120,76 58,67 142,84 263,60 87,87 178,26 3 75,48 36,67 178,55 254,02 84,67 177,26 4 181,14 88,00 264,25 445,39 148,46 176,26 5 233,98 113,67 374,95 608,93 202,98 175,26 6 377,38 183,33 553,50 930,88 310,29 174,26 7 686,15 250,00 796,97 1483,12 494,37 173,26 8 686,15 250,00 1040,44 1726,60 575,53 172,26 9 686,15 250,00 1283,92 1970,07 656,69 171,26 10 686,15 250,00 1527,39 2213,54 737,85 170,26 11 686,15 250,00 1770,86 2457,02 819,01 169,26 12 686,15 250,00 2014,34 2700,49 900,16 168,26 13 686,15 250,00 2257,81 2943,96 981,32 167,26 14 686,15 250,00 2501,28 3187,44 1062,48

(53)

Tabela 4-9 – Memória de Cálculo da Estaca Eixo A2/EB – SM11 Cota Profundidade Rp Rl ∑Rl R R/CS (m) (m) (KN) (KN) (KN) (KN) (KN) 213,22 0 68,72 51,33 40,32 109,04 36,35 212,22 1 73,63 55,00 83,51 157,15 52,38 211,22 2 68,72 51,33 123,83 192,55 64,18 210,22 3 68,72 51,33 164,15 232,87 77,62 209,22 4 388,24 217,50 334,97 723,21 241,07 208,22 5 892,50 333,33 596,77 1489,27 496,42 207,22 6 446,25 250,00 793,12 1239,37 413,12 206,22 7 446,25 250,00 989,47 1435,72 478,57 205,22 8 446,25 250,00 1185,82 1632,07 544,02 204,22 9 446,25 250,00 1382,17 1828,42 609,47

Após a utilização da Equação 2.11 e feito o somatório para obter os valores máximos de Resistência Lateral à Compressão da estaca:

Estaca P2-6/E5 – SM1: Rl = 2446,42 KN Rl = 244,64 tf Estaca P2-6/E5 – SM2: Rl = 2501,28 KN Rl = 250,12 tf

Estaca Eixo A2/EB – SM11: Rl = 1382,17 KN

(54)

Logo em seguida, assim que obtidos os valores da resistência à compressão, é multiplicado o resultado por 0,7 (70%) para obter a resistência à tração da estaca. :

Estaca P2-6/E5 – SM1: Rl = 0,7 x 244,64 = 171,25 tf

Estaca Eixo A2/EB – SM11: Rl = 0,7 x 138,21 = 96,75 tf 4.1.2 Décourt–Quaresma

Da mesma forma que no Método Aoki–Velloso foram usados os dados das estacas raiz, foram calculados a Área de Ponta (Ap) e o Perímetro de Fuste (U), a partir do Diâmetro. Considerando o tipo de estaca e o tipo de solo, determinaram-se os coeficientes α e β, com base nas Tabelas 2.4 e 2.5, como mostram as Tabelas 4.10, 4.11 e 4.12. Estaca P2-6/E5: Ap = Ap = 0,075 m² U = x D U = 0,974 m

Estaca Eixo A2/EB: Ap =

Ap = 0,049 m² U = x D U = 0,785 m

(55)

Tabela 4-10 – Memória de Cálculo da Estaca P2-6/E5 - SM1

Cota

NSPT Profundidade Tipo de solo α β

(m) (m) 181,26 11 0 Argila 0,85 1,5 180,26 17 1 Argila 0,85 1,5 179,26 15 2 Argila 0,85 1,5 178,26 16 3 Argila 0,85 1,5 177,26 14 4 Argila 0,85 1,5 176,26 8 5 Argila 0,85 1,5 175,26 43 6 Silte argiloso 0,6 1,5 174,26 50 7 Silte argiloso 0,6 1,5 173,26 50 8 Silte argiloso 0,6 1,5 172,26 50 9 Silte argiloso 0,6 1,5 171,26 50 10 Silte argiloso 0,6 1,5 170,26 50 11 Silte argiloso 0,6 1,5 169,26 50 12 Silte argiloso 0,6 1,5 168,26 50 13 Silte argiloso 0,6 1,5 167,26 50 14 Silte argiloso 0,6 1,5

Cota

(m) (m) 181,26 9 0 Argila 0,85 1,5 180,26 15 1 Argila 0,85 1,5 179,26 16 2 Argila 0,85 1,5 178,26 10 3 Argila 0,85 1,5 177,26 24 4 Argila 0,85 1,5 176,26 31 5 Argila 0,85 1,5 175,26 50 6 Argila 0,85 1,5 174,26 50 7 Silte argiloso 0,6 1,5 173,26 50 8 Silte argiloso 0,6 1,5 172,26 50 9 Silte argiloso 0,6 1,5 171,26 50 10 Silte argiloso 0,6 1,5 170,26 50 11 Silte argiloso 0,6 1,5 169,26 50 12 Silte argiloso 0,6 1,5 168,26 50 13 Silte argiloso 0,6 1,5 167,26 50 14 Silte argiloso 0,6 1,5

(56)

Cota

(m) (m) 213,22 14 0 Argila 0,85 1,5 212,22 15 1 Argila 0,85 1,5 211,22 14 2 Argila 0,85 1,5 210,22 14 3 Argila 0,85 1,5 209,22 29 4 Areia 0,5 1,5 208,22 50 5 Areia 0,5 1,5 207,22 50 6 Silte arenoso 0,6 1,5 206,22 50 7 Silte arenoso 0,6 1,5 205,22 50 8 Silte arenoso 0,6 1,5 204,22 50 9 Silte arenoso 0,6 1,5

A partir dos dados de sondagem, foram obtidas as informações de Cota, NSPT, Profundidade e Tipo de Solo. A partir do tipo de solo foi definido o coeficiente K para cada profundidade analisada, de acordo com a Tabela 2.3 como demonstram as Tabelas 4.13, 4.14 e 4.15.

Tabela 4-13 – Memória de Cálculo da Estaca P2-6/E5 – SM1 Cota

NSPT Profundidade Tipo de solo α β K

(m) (m) (Kpa) 181,26 11 0 Argila 0,85 1,5 120 180,26 17 1 Argila 0,85 1,5 120 179,26 15 2 Argila 0,85 1,5 120 178,26 16 3 Argila 0,85 1,5 120 177,26 14 4 Argila 0,85 1,5 120 176,26 8 5 Argila 0,85 1,5 120 175,26 43 6 Silte argiloso 0,6 1,5 200 174,26 50 7 Silte argiloso 0,6 1,5 200 173,26 50 8 Silte argiloso 0,6 1,5 200 172,26 50 9 Silte argiloso 0,6 1,5 200 171,26 50 10 Silte argiloso 0,6 1,5 200 170,26 50 11 Silte argiloso 0,6 1,5 200 169,26 50 12 Silte argiloso 0,6 1,5 200 168,26 50 13 Silte argiloso 0,6 1,5 200 167,26 50 14 Silte argiloso 0,6 1,5 200

(57)

Cota

(m) (m) (Kpa) 181,26 9 0 Argila 0,85 1,5 120 180,26 15 1 Argila 0,85 1,5 120 179,26 16 2 Argila 0,85 1,5 120 178,26 10 3 Argila 0,85 1,5 120 177,26 24 4 Argila 0,85 1,5 120 176,26 31 5 Argila 0,85 1,5 120 175,26 50 6 Argila 0,85 1,5 120 174,26 50 7 Silte argiloso 0,6 1,5 200 173,26 50 8 Silte argiloso 0,6 1,5 200 172,26 50 9 Silte argiloso 0,6 1,5 200 171,26 50 10 Silte argiloso 0,6 1,5 200 170,26 50 11 Silte argiloso 0,6 1,5 200 169,26 50 12 Silte argiloso 0,6 1,5 200 168,26 50 13 Silte argiloso 0,6 1,5 200 167,26 50 14 Silte argiloso 0,6 1,5 200

Fonte: Autoria Própria

Cota

(m) (m) (Kpa) 213,22 14 0 Argila 0,85 1,5 120 212,22 15 1 Argila 0,85 1,5 120 211,22 14 2 Argila 0,85 1,5 120 210,22 14 3 Argila 0,85 1,5 120 209,22 29 4 Areia 0,5 1,5 400 208,22 50 5 Areia 0,5 1,5 400 207,22 50 6 Silte arenoso 0,6 1,5 250 206,22 50 7 Silte arenoso 0,6 1,5 250 205,22 50 8 Silte arenoso 0,6 1,5 250 204,22 50 9 Silte arenoso 0,6 1,5 250

Após colocar os dados das estacas e das sondagens, Foram calculadas: A Resistência de Ponta (Rp), utilizando a Equação 2.15, Resistência Lateral (Rl) pela Equação 2.16,e a Capacidade de Carga (R) pela Equação 2.18. Resultados obtidos podem ser conferidos nas Tabelas 4.16, 4.17 e 4.18.

(58)

Tabela 4-16 – Memória de Cálculo da Estaca P2-6/E5 - SM1 Cota Profundidade Rp Rl ∑Rl R R/CS (m) (m) (KN) (KN) (KN) (KN) (KN) 181,26 0 99,63 45,45 44,26 151,08 50,36 180,26 1 153,97 64,93 107,49 292,12 97,37 179,26 2 135,86 58,43 164,40 362,08 120,69 178,26 3 144,92 61,68 224,47 459,88 153,29 177,26 4 126,80 55,19 278,22 525,11 175,04 176,26 5 72,46 35,71 312,99 531,08 177,03 175,26 6 649,10 149,33 458,43 1077,10 359,03 174,26 7 754,77 172,05 625,99 1391,84 463,95 173,26 8 754,77 172,05 793,55 1643,19 547,73 172,26 9 754,77 172,05 961,12 1894,53 631,51 171,26 10 754,77 172,05 1128,68 2145,88 715,29 170,26 11 754,77 172,05 1296,24 2397,22 799,07 169,26 12 754,77 172,05 1463,80 2648,57 882,86 168,26 13 754,77 172,05 1631,37 2899,91 966,64 167,26 14 754,77 172,05 1798,93 3151,25 1050,42

Cota Profundidade Rp Rl ∑Rl R R/CS (m) (m) (KN) (KN) (KN) (KN) (KN) 181,26 0 81,51 38,96 37,94 126,20 42,07 180,26 1 135,86 58,43 94,85 257,75 85,92 179,26 2 144,92 61,68 154,92 355,55 118,52 178,26 3 90,57 42,20 196,02 371,01 123,67 177,26 4 217,37 87,65 281,38 606,84 202,28 176,26 5 280,77 110,37 388,87 821,97 273,99 175,26 6 452,86 172,05 556,44 1219,58 406,53 174,26 7 754,77 172,05 724,00 1538,86 512,95 173,26 8 754,77 172,05 891,56 1790,20 596,73 172,26 9 754,77 172,05 1059,12 2041,55 680,52 171,26 10 754,77 172,05 1226,69 2292,89 764,30 170,26 11 754,77 172,05 1394,25 2544,23 848,08 169,26 12 754,77 172,05 1561,81 2795,58 931,86 168,26 13 754,77 172,05 1729,38 3046,92 1015,64 167,26 14 754,77 172,05 1896,94 3298,27 1099,42

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Tabela 4-18 – Memória de Cálculo da Estaca Eixo A2/EB – SM11 Cota Profundidade Rp Rl ∑Rl R R/CS (m) (m) (KN) (KN) (KN) (KN) (KN) 213,22 0 82,47 44,51 34,95 122,53 40,84 212,22 1 88,36 47,12 71,97 183,05 61,02 211,22 2 82,47 44,51 106,92 230,48 76,83 210,22 3 82,47 44,51 141,88 282,91 94,30 209,22 4 569,41 83,78 207,67 596,22 198,74 208,22 5 981,75 138,75 316,65 965,85 321,95 207,22 6 613,59 138,75 425,63 1006,60 335,53 206,22 7 613,59 138,75 534,60 1170,06 390,02 205,22 8 613,59 138,75 643,58 1333,53 444,51 204,22 9 613,59 138,75 752,56 1496,99 499,00

Estaca P2-6/E5 – SM1: Rl = 1798,93 KN Rl = 179,89 tf Estaca P2-6/E5 – SM2: Rl = 1896,94 KN Rl = 189,69 tf

Estaca Eixo A2/EB – SM11: Rl = 752,56 KN

Rl = 75,26 tf

(60)

Estaca Eixo A2/EB – SM11: Rl = 0,7 x 75,26 = 52,68 tf 4.1.3 Cabral–Antunes

Para este método, foram calculadas 3 estatísticas: A mínima, a média e a máxima, pelo fato de os coeficientes β1 e β2 serem variações. Sendo assim, será apresentado o processo de cálculo de uma estatística (mínima), mas o processo equivale para as outras, só mudando os coeficientes.

Neste método foram usados os dados das estacas raiz de Diâmetro (D) e Comprimento da Estaca (l).

Estaca P2-6/E5: D = 0,31 m l = 1,0 m

Estaca Eixo A2/EB: D = 0,25 m

l = 1,0 m

Com os dados de sondagem, foram obtidas as informações de Cota, NSPT, Profundidade e Tipo de Solo. A partir do tipo de solo, foram definidos os coeficientes β1 e β2 para cada profundidade analisada, de acordo com a Tabela 2.6 como demonstram as Tabelas 4.19, 4.20 e 4.21.

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Tabela 4-19 – Memória de Cálculo da Estaca P2-6/E5 - SM1 (Mínimo)

Cota

NSPT Profundidade Tipo de solo β1 β2

(m) (m) 181,26 11 0 Argila 2,0 1,0 180,26 17 1 Argila 2,0 1,0 179,26 15 2 Argila 2,0 1,0 178,26 16 3 Areia 4,0 2,0 177,26 14 4 Argila 2,0 1,0 176,26 8 5 Argila 2,0 1,0 175,26 43 6 Silte 2,5 1,0 174,26 50 7 Silte 2,5 1,0 173,26 50 8 Silte 2,5 1,0 172,26 50 9 Silte 2,5 1,0 171,26 50 10 Silte 2,5 1,0 170,26 50 11 Silte 2,5 1,0 169,26 50 12 Silte 2,5 1,0 168,26 50 13 Silte 2,5 1,0 167,26 50 14 Silte 2,5 1,0

Tabela 4-20 – Memória de Cálculo da Estaca P2-6/E5 – SM2 (Mínimo)

Cota

(m) (m) 181,26 9 0 Argila 2,0 1,0 180,26 15 1 Argila 2,0 1,0 179,26 16 2 Argila 2,0 1,0 178,26 10 3 Areia 4,0 2,0 177,26 24 4 Argila 2,0 1,0 176,26 31 5 Argila 2,0 1,0 175,26 50 6 Argila 2,0 1,0 174,26 50 7 Silte 2,5 1,0 173,26 50 8 Silte 2,5 1,0 172,26 50 9 Silte 2,5 1,0 171,26 50 10 Silte 2,5 1,0 170,26 50 11 Silte 2,5 1,0 169,26 50 12 Silte 2,5 1,0 168,26 50 13 Silte 2,5 1,0 167,26 50 14 Silte 2,5 1,0

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Tabela 4-21 – Memória de Cálculo da Estaca Eixo A2/EB – SM11 (Mínimo)

Cota

(m) (m) 213,22 14 0 Argila 2,0 1,0 212,22 15 1 Argila 2,0 1,0 211,22 14 2 Argila 2,0 1,0 210,22 14 3 Argila 2,0 1,0 209,22 29 4 Areia 4,0 2,0 208,22 50 5 Areia 4,0 2,0 207,22 50 6 Silte 2,5 1,0 206,22 50 7 Silte 2,5 1,0 205,22 50 8 Silte 2,5 1,0 204,22 50 9 Silte 2,5 1,0

Após colocar os dados das estacas e das sondagens, Foram calculadas: A Resistência de Ponta (Rp), utilizando a Equação 2.20, Resistência Lateral (Rl) pela Equação 2.19, e a Capacidade de Carga (R) que seria o somatório das duas resistências. Resultados obtidos podem ser conferidos nas Tabelas 4.22, 4.23 e 4.24. Ressaltando que, pelo fato de os coeficientes β1 e β2 serem encontrados como sendo variações, como consta na tabela 2.6, foi decidido construir 3 estimativas para o método, utilizando os valores mínimos, médios e máximos dos coeficientes.

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Tabela 4-22 – Memória de Cálculo da Estaca P2-6/E5 - SM1 (Mínimo) Cota Profundidade Rp Rl ΣRl R R/CS (m) (m) (KN) (KN) (KN) (KN) (KN) 181,26 0 0,83 22,00 21,43 43,43 14,48 180,26 1 1,28 34,00 54,54 88,54 29,51 179,26 2 1,13 30,00 83,75 113,75 37,92 178,26 3 2,42 64,00 146,08 210,08 70,03 177,26 4 1,06 28,00 173,35 201,35 67,12 176,26 5 0,60 16,00 188,94 204,94 68,31 175,26 6 3,25 107,50 293,63 401,13 133,71 174,26 7 3,77 125,00 415,37 540,37 180,12 173,26 8 3,77 125,00 537,10 662,10 220,70 172,26 9 3,77 125,00 658,84 783,84 261,28 171,26 10 3,77 125,00 780,58 905,58 301,86 170,26 11 3,77 125,00 902,31 1027,31 342,44 169,26 12 3,77 125,00 1024,05 1149,05 383,02 168,26 13 3,77 125,00 1145,79 1270,79 423,60 167,26 14 3,77 125,00 1267,52 1392,52 464,17

Tabela 4-23 – Memória de Cálculo da Estaca P2-6/E5 – SM2 (Mínimo)

Cota Profundidade Rp Rl ΣRl R R/CS (m) (m) (KN) (KN) (KN) (KN) (KN) 181,26 0 0,68 18,00 17,53 35,53 11,84 180,26 1 1,13 30,00 46,75 76,75 25,58 179,26 2 1,21 32,00 77,91 109,91 36,64 178,26 3 1,51 40,00 116,87 156,87 52,29 177,26 4 1,81 48,00 163,61 211,61 70,54 176,26 5 2,34 62,00 224,00 286,00 95,33 175,26 6 3,77 100,00 321,38 421,38 140,46 174,26 7 3,77 125,00 443,12 568,12 189,37 173,26 8 3,77 125,00 564,86 689,86 229,95 172,26 9 3,77 125,00 686,60 811,60 270,53 171,26 10 3,77 125,00 808,33 933,33 311,11 170,26 11 3,77 125,00 930,07 1055,07 351,69 169,26 12 3,77 125,00 1051,81 1176,81 392,27 168,26 13 3,77 125,00 1173,54 1298,54 432,85 167,26 14 3,77 125,00 1295,28 1420,28 473,43

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Tabela 4-24 – Memória de Cálculo da Estaca Eixo A2/EB – SM11 (Mínimo) Cota Profundidade Rp Rl ΣRl R R/CS (m) (m) (KN) (KN) (KN) (KN) (KN) 213,22 0 0,69 28,00 21,99 49,99 16,66 212,22 1 0,74 30,00 45,55 75,55 25,18 211,22 2 0,69 28,00 67,54 95,54 31,85 210,22 3 0,69 28,00 89,54 117,54 39,18 209,22 4 2,85 116,00 180,64 296,64 98,88 208,22 5 4,91 200,00 337,72 537,72 179,24 207,22 6 2,45 125,00 435,90 560,90 186,97 206,22 7 2,45 125,00 534,07 659,07 219,69 205,22 8 2,45 125,00 632,25 757,25 252,42 204,22 9 2,45 125,00 730,42 855,42 285,14

Estaca P2-6/E5 – SM1: Mínimo: Rl = 1267,52 KN → 126,75 tf Médio: Rl = 1511,24 KN → 151,12 tf Máximo: Rl = 1786,12 KN → 178,61 tf Estaca P2-6/E5 – SM2: Mínimo: Rl = 1295,28 KN → 129,53 tf Médio: Rl = 1583,79 KN → 158,38 tf Máximo: Rl = 1891,79 KN → 189,18 tf Estaca Eixo A2/EB – SM11:

Mínimo: Rl = 730,42 KN → 73,04 tf Médio: Rl = 873,56 KN → 87,36 tf Máximo: Rl = 1016,70 KN → 101,67 tf