FUND-A9-2 2_NOITE

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Fundações profundas:
• As provas de carga, além de determinar capacidade suportada pela estaca, fornece
parâmetros de recalque e integridade.
• A prova de carga estática e o ensaio de carregamento dinâmico são previstos em norma
• Ensaio de integridade – verifica qualidade da estaca, relevante p/ moldadas in loco
• Visa obter um diagnóstico da concretagem, podendo indicar falhas, como fissuras,
estrangulamentos ou alargamentos, bem como comprimentos diferentes do previsto em projeto.
• Cross Hole Analyser (CHA) - consegue mapear a integridade do concreto aplicado
por meio de tubos pré-instalados junto com a armadura.
• São utilizados sensor transmissor e receptor de onda sonora de alta frequência gerando leituras de
variação de frequência entre um tudo e outro.
• A norma de referência para o ensaio é a D6760.
• Pile Integrity Test (PIT) - posiciona acelerômetro de alta sensibilidade no topo da
estaca e na aplica de golpes com martelo de mão.
• Os golpes geram uma onda que percorrerá a estaca e sofrerá reflexões quando encontrar a ponta
da estaca ou se houver qualquer variação de área de seção, peso específico ou módulo de
elasticidade.
• Ensaio mais difundido no Brasil
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• Ensaio de carregamento dinâmico (PDA - Pile Driving Analyser) - baseado na
equação da onda e mais completo que o repique.
• Estaca é golpeada por peso em queda livre (pode ser o próprio bate-estacas em obras de estacas
pré-fabricadas) e a resposta é obtida por um transdutor instalado acima da cota do terreno.
• Segue as recomendações da norma NBR 13208.
• Os dados são registrados no equipamento PDA:
– utilizará a teoria de propagação da onda para determinar a integridade da estaca, a carga mobilizada da estaca, as tensões
durante a cravação (para estacas cravadas à percussão) e a eficiência do martelo.
• As metodologias de avaliação dos resultados podem ser realizadas por dois métodos:
– CASE (Método Simplificado) desenvolvido no Case Institute of Technology;
– CAPWAP – Case pile wave analysis program (Método de Análise Numérica).
• Provas de carga estáticas – método mais aproximado da condição real para
determinar o desempenho da fundação.
• No Brasil, poucas obras de engenharia geotécnica adotam provas de carga como critério de
projeto, por questões de custos e prazos envolvidos (Vai de nega e repique!)
• Mas..... NBR 6122 prever este ensaio dependendo do número de estacas.
• Ademais, define fatores de segurança menores em obras com duas ou mais provas de carga
estáticas executadas na fase de projeto, levadas a uma carga de até duas vezes a carga admissível
prevista, de modo que o projeto possa ser adequado às demais estacas.
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Fundações profundas:
• A NBR 6122 prevê a substituição de uma prova de carga estática por cinco ensaios
de carregamento dinâmico em caso de verificação de desempenho para obras com
número de estacas entre valores da coluna B da tabela e duas vezes esse valor.
• Acima deste valor haverá a necessidade de pelo menos uma prova de carga estática.
• As provas de carga devem reproduzir as condições reais de fundação (geometria,
técnica construtiva e tipo de carregamento*vertical**tração e horizontal)
• método mais confiável de avaliar a capacidade de carga de uma estaca isolada e o conhecimento
do seu comportamento na relação “carga x recalque”.
• A execução de uma prova de carga estática em uma obra não é um procedimento
simples no que se refere à parte executiva, demandando a necessidade de
montagem do sistema de reação, instalação de macacos hidráulicos aferidos,
extensômetros (medidores de recalque), etc
• O carregamento é realizado por meio de macaco hidráulico contra o sistema de
reação ou com o uso de cargueira das seguintes formas:
• Lento SML – Slow Maintained Load test;
• Rápido QML – Quick Maintained Load test;
• Misto;
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• Em ciclos de carga e descarga e o de carregamento cíclico CLT – Cyclic Load Test e SCT – Swedish
Cyclic Test;
• Com velocidade de recalque constante CRP – Constant Rate of Penetration test.
• Cerca de 5 horas carregando e 12 horas mantendo a carga (se teve alívio complementa) e 1 hora de
descarregamento
• A capacidade de carga é obtida a partir da interpretação da curva carga x recalque.
• A prova de carga levada até a ruptura é caracterizada por uma reta, em que a carga
provoca recalques incessantes (ruptura nítida)
• Quando é impossível levar a prova de carga até a ruptura, determina-se a capacidade de carga (R)
analisando o trecho do gráfico que apresenta deslocamentos tendendo ao infinito, sendo (R) a
assíntota vertical obtida por métodos de extrapolação da curva carga x recalque.
• Outro caso é o aumento das cargas e dos recalques. sem qualquer indício de ruptura, até atingir a
ruptura estrutural do elemento.
• O uso de células estáticas descartáveis (CED) cresce no Brasil (estacas de cargas
elevadas) que no ensaio demanda de sistemas de reação grandiosos.
• As células são instaladas na armadura das estacas, conforme e quando acionadas faz a porção
inferior reagir contra a porção superior da estaca gerando uma curva carga x recalque de topo e
uma ponta.
A prova de carga estática é realizada em
estacas do tipo hélice contínua, estacas
escavadas e também em estacas pré
moldadas de concreto ou metálicas. O
elemento da fundação é solicitado
utilizando um ou mais macacos
hidráulicos, por meio de um sistema de
reação estável. Para tanto, é comum o uso
de vigas metálicas e ancoragens
embutidas no terreno.
Na célula expansiva há aplicação de
carregamento por pressurização de fluído
hidráulico onde o fuste e a ponta da
estaca serão solicitados obtendo as
reações (mesma força, mas sentido
contrário) no segmento superior do
elemento de fundação. Os deslocamentos
obtidos no ensaio serão medidos por
extensômetros com precisão de medida
de 0,01mm. A célula de carga será
implantada na profundidade de equilíbrio
entre resistência lateral somada ao peso
próprio da porção superior da estaca.
A prova de carga com célula expansiva resulta em
três curvas de análise, as quais:
• curva de recalque do topo ou fuste da estaca;
• curva de recalque da base do fuste e ponta da
estaca;
• curva de recalque que soma causa e efeito.
avaliação das estacas e do solo simultaneamente,
porém de forma mais econômica quando
comparada ao ensaio tradicional. A metodologia
é muito precisa e eficiente.
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• A prova de carga de projeto é utilizada para:
• determinar da capacidade de carga,
• garantir a segurança do estaqueamento e, muitas vezes, otimizando o projeto com fatores
de segurança menores previstos pela NBR 6122
• evitar o superdimensionamento.
• com a instrumentação strain gages (extensômetros elétricos de resistência), tem-se a
deformação específica (e) obtida pela Lei de Hooke (σ=Exe), sendo (E) o módulo de
elasticidade e (σ) a tensão aplicada,
• Estes dados são utilizados para estimar as parcelas de atrito lateral e resistência de ponta da
estaca, determinando a evolução do atrito lateral ao longo da estaca.
• Nas provas de carga de verificação de desempenho apenas a capacidade de
carga é necessária, sem distinção de atrito lateral e resistência de ponta.
• Trata-se de uma confirmação de que a capacidade de carga determinada
pelos métodos semiempíricos é menor que a obtida no ensaio,
• Estes dados confirmam a segurança do estaqueamento ou apontando a
necessidade de reforço nas fundações.
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• Quando a carga especificada em projeto ultrapassa a capacidade da estaca
(resistência geotécnica), assim com nos tubulões, podem ser adotados bloco de
coroamento entre mais de uma estaca ligada ao pilar, ou radier estaqueado.
• Para dimensionar uma estaca isolada é necessário:
• resistência do solo
• conhecer metodologias executivas para escolher o tipo mais adequado ao projeto• determinar a máxima profundidade de apoio
– A partir dos dados de sondagens
– limites operacionais dos equipamentos disponíveis na região.
• Definido o comprimento das estacas (de acordo com esta profundidade máxima) e
a capacidade de carga (R) por métodos semiempíricos verificamos com a carga
admissível aplicando os fatores de segurança previstos na NBR 6122
• Com a sondagem, definido o tipo de estaca e a profundidade, determinamos
diâmetro (s) e a quantidade de estacas que trabalharão para cada pilar
• Em obras de médio e grande porte pode-se trabalhar em setores de acordo com as
sondagens determinando profundidades diferentes por setor.
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• O tipo de carga também interfere na definição da estaca:
• Cargas verticais pequenas aplicadas pelo pilar – pode-se adotar estacas isoladas
• Cargas mais elevadas, horizontal e/ou momento – é necessário o uso de duas ou mais
estacas ligadas por um bloco
– poderão aparecer estacas tracionadas, buscando a melhor inércia para o estaqueamento.
• Assim como nos outros elementos de fundação, no caso de pilares na divisa
pode-se adotar um grupo de estacas e viga de ligação para distribuir os
efeitos causados pela excentricidade.
• Na definição do bloco, além de adotar o menor número de estacas possível
(em geral) devido ao custo, também prioriza-se blocos de menor dimensão
desde que atenda o espaçamento (l) recomendado entre eixos de estacas
com diâmetro de:
• 2,5 𝜙 para as estacas cravadas
• 3,0 𝜙 para as estacas escavadas
• espaçamento mínimo entre estacas igual a 60 cm.
• distância entre o centro da estaca e a borda do bloco - maior entre (1,0 a 1,5) x ø e ((ø/2) +
15 cm).
• No caso de estacas alinhadas, a largura do bloco deve ser no mínimo 2 x distância entre o
centro da estaca e a borda do bloco
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• A quantidade de estacas pode variar com a carga de projeto e suporte do solo
• Ex. edificações de médio e grande porte apresentam blocos de três ou mais estacas distribuídas de
forma a coincidir o centro geométrico do pilar com o centro geométrico do bloco e das estacas.
• Em um grupo de estacas existem diferenças da isolada, devido a interação do maciço de solo que
envolve as estacas, por isso a disposição das estacas no bloco de coroamento e a distância entre
elas irá influenciar na capacidade de carga e recalques do conjunto.
• Capacidade de campo do grupo de estacas dependerá da eficiência do grupo de
estacas (eg)
– PrdgP - Carga resistente de projeto do grupo de estacas;
– Prd - Carga resistente de projeto da estaca;
– Ne - Número de estacas no grupo.
• Feld prevê a perda de 1/16 de eficiência da estaca por cada estaca adjacente
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• Tubulões são fundações profundas que trabalham predominantemente pela base
• No processo de escavação, em pelo menos uma das etapas, há descida de pessoal,
seja para alargamento de base ou simplesmente para limpeza do fundo.
• Assim como para as fundações rasas, o engenheiro deve verificar a resistência do
solo e as geometrias da base para então liberar a concretagem.
• As características dos tubulões são:
• A altura mínima do rodapé, 20 cm.
• Bloco de ligação entre o pilar e o tubulão.
• A altura total (H), que é medida da cota de arrasamento até a cota de apoio do tubulão.
• A altura de base (hb), que é a altura de base mais a altura do tronco de cone.
• A tensão resistente para dimensionamento será o fck do concreto após 28 dias,
tendo um valor mínimo de 20 Mpa, aos 28 dias.
• Minoração da tensão segundo coeficientes
• A NR 18 determina que o diâmetro mínimo para escavação de tubulão a céu
aberto seja de 0,80m, garantindo um espaço mínimo de movimentação do
trabalhador durante a escavação.
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• Nos tubulões circulares, podemos encontrar o diâmetro mínimo de base
necessário para transferir adequadamente as tensões solicitantes para o solo, por
meio da equação:
• Em que:
• P – carga do pilar (kN);
• σadm - tensão admissível do solo (kN/m²).
• No caso de proximidade dos pilares, poderá ocorrer a sobreposição de bases.
• Caso a verificação validar a sobreposição deve-se buscar geometrias ideais.
• 1ª tentativa: dois tubulões circulares.
• 2ª tentativa: um tubulão em falsa elipse e um tubulão circular.
• 3ª tentativa: dois tubulões em falsa elipse.
• A distância mínima ideal entre bases é 20 cm, mas, nas condições de pilares
próximos, como as descritas acima, essa distância pode ser reduzida até a zero,
com algumas condições:
• A NBR 6122 (ABNT, 2010, p. 68) diz que: “não pode ser feito trabalho simultâneo em bases
alargadas em tubulões cuja distância, de centro a centro, seja inferior a 2,5 vezes o diâmetro da
maior base”;
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• A NR 18 (Brasil, 1978) proíbe a escavação ou concretagem simultânea em bases alargadas, em
tubulões adjacentes, e a abertura simultânea de bases tangentes.
• Em último caso, podemos afastar os tubulões com o auxílio de uma viga de ligação.
• Para tubulões de divisa, utilizamos uma viga alavanca ou viga de ligação no
dimensionamento ligação unindo-os.
• Supondo P1 de divisa e P2 central, teremos excentricidade no tubulão de divisa, e
para diminuir os efeitos da carga do pilar excêntrico, adotamos tubulão em falsa
elipse.
• Como existem mais incógnitas que equações nesse problema, utiliza-se uma
hipótese que r1=0,80m, para determinar a excentricidade (e) e a reação do
tubulão de divisa (R1) pelas equações.
• De acordo com a NBR 6122, as bases dos tubulões não podem ter alturas hb
maiores que 1,80 m, exceto para tubulões a ar comprimido(até 3,00 m), desde que
a estabilidade do maciço da abertura de base seja garantida (ABNT, 2010).
• Ademais, um ângulo de 60º entre o apoio e o início do fuste. Com esse dado, é
possível determinar a altura de base calculando o cateto do triângulo