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Fundações Profundas e Capacidade de Carga Professor: Guilherme Mussi Fundações e Contenções - Universidade Estácio de Sá Fundações Profundas e Capacidade de Carga 2 Guilherme Mussi 1. Fundações Profundas • São aquelas em que o elemento de fundação transmite a carga ao terreno pela base (resistência de ponta), por sua superfície lateral (resistência de atrito do fuste) ou por uma combinação das duas, sendo sua ponta ou base apoiada em uma profundidade superior a oito vezes a sua menor dimensão em planta e no mínimo 3,0 m; • Neste tipo de fundação incluem-se as estacas, os tubulões e os caixões. Onde: R = a capacidade de carga do elemento de fundação; RP = Resistência de ponta; RL = resistência por atrito lateral. Fundações Profundas e Capacidade de Carga 3 Guilherme Mussi 2. Classificação das Estacas – Segundo o Processo Executivo • As estacas podem ser separadas segundo o efeito no solo (ou tipo de deslocamento) que provocam ao serem executadas e são classificadas como: a) “de deslocamento” – estacas cravadas em geral, uma vez que o solo no espaço que a estaca vai ocupar é deslocado (horizontalmente); b) “de substituição” – estacas escavadas em geral, uma vez que o solo no espeço que a estaca vai ocupar é removido, causando algum nível de redução nas tensões horizontais geostáticas. Velloso e Lopes, 2010 Fundações Profundas e Capacidade de Carga 4 Guilherme Mussi 3. Classificação das Fundações Profundas I. Estacas • Segundo a NBR 6122/2019 é o elemento de fundação profunda executado inteiramente por equipamentos ou ferramentas, sem que, em qualquer fase de sua execução, haja trabalho manual em profundidade; • Os materiais empregados podem ser: madeira, aço, concreto pré-moldado, concreto moldado in loco, argamassa, calda de cimento, ou qualquer combinação dos anteriores; • São elementos estruturais esbeltos que, colocados ou moldados no solo por cravação ou perfuração, têm a finalidade de transmitir cargas ao terreno, seja pela sua resistência de ponta ou de base (estacas de ponta), seja pela resistência por atrito lateral ao longo de seu fuste (estacas flutuantes), ou por combinação das duas (mais comum). Fundações Profundas e Capacidade de Carga 5 Guilherme Mussi I. Estacas 3. Classificação das Fundações Profundas Fundações Profundas e Capacidade de Carga 6 Guilherme Mussi I. Estacas a) Madeira 3. Classificação das Fundações Profundas Fundações Profundas e Capacidade de Carga 7 Guilherme Mussi I. Estacas a) Madeira 3. Classificação das Fundações Profundas Características: • Usadas em obras provisórias ou de pequeno porte; • Em obras permanentes devem permanecer totalmente submersas durante toda a sua vida útil ou receber tratamento para sua preservação; • Madeiras mais usadas: eucalipto, peroba do campo, maçaranduba, etc; • A cravação é normalmente executada com martelo de queda livre, cuja relação entre o peso do martelo e o peso da estaca deve ser o maior possível, respeitando-se a relação mínima de 1,0; • Comprimento limitado em função da altura das árvores e baixa capacidade de carga estrutural em função da resistência à compressão das madeiras. Fundações Profundas e Capacidade de Carga 8 Guilherme Mussi I. Estacas a) Madeira 3. Classificação das Fundações Profundas Theatro Municipal do Rio de Janeiro Fundações Profundas e Capacidade de Carga 9 Guilherme Mussi I. Estacas b) Metálica 3. Classificação das Fundações Profundas São constituídas por perfis laminados ou soldados, simples ou múltiplos, tubos de chapa dobrada, tubos sem costura e trilhos. Fundações Profundas e Capacidade de Carga 10 Guilherme Mussi I. Estacas b) Metálica 3. Classificação das Fundações Profundas Fundações Profundas e Capacidade de Carga 11 Guilherme Mussi I. Estacas b) Metálica 3. Classificação das Fundações Profundas Vantagens: • Fabricadas com seções transversais de várias formas e dimensões, permitindo uma adaptação bem ajustada a cada caso; • Elevada resistência à tração, compressão e flexão; • Resistem bem ao transporte e manuseio; • Facilidade de corte e emenda, não oferecendo dificuldades aos ajustes de comprimento no canteiro; • Facilidade de cravação em quase todos os tipos de terreno (produz menos vibração no solo); Desvantagens: • Custo mais elevado; • Corrosão (como solução, usa-se pintar de zarcão ou envolver a parte exposta com concreto). Fundações Profundas e Capacidade de Carga 12 Guilherme Mussi I. Estacas c) Pré-moldadas de concreto 3. Classificação das Fundações Profundas Velloso e Lopes, 2010 Fundações Profundas e Capacidade de Carga 13 Guilherme Mussi I. Estacas c) Pré-moldadas de concreto 3. Classificação das Fundações Profundas Vantagens: • Possibilidade de se obter concreto de boa qualidade; • Não são atacadas por microrganismos; • Não sofrem o estrangulamento da seção quando atravessam uma camada de terreno mole. Desvantagens: • Dificuldade de se adaptar às variações do terreno, ou seja, se a camada resistente apresentar grandes variações na sua profundidade, e se a previsão de comprimento não for feita cuidadosamente, ocorrerão problemas de corte ou emenda das estacas, gerando maiores custos a obra. Fundações Profundas e Capacidade de Carga 14 Guilherme Mussi I. Estacas d) Moldadas “in Situ” • O método de execução consiste em se efetuar uma perfuração no terreno e preenchê-la com concreto; • Strauss, Franki, Raiz, Hélice Contínua. Vantagens: • A grande vantagem das estacas moldadas in situ em relação às pré-moldadas é permitir a execução da concretagem no comprimento estritamente necessário; • Quanto à capacidade de carga, as estacas moldadas in situ podem oferecer valores ainda mais elevados do que as pré-moldadas; • Evitam o problema de transporte. 3. Classificação das Fundações Profundas Fundações Profundas e Capacidade de Carga 15 Guilherme Mussi I. Estacas d) Moldadas “in Situ” Estaca Strauss • Consiste na cravação de um tubo de ponta aberta, com limpeza de seu interior por meio de sonda ou piteira. Ao se atingir a profundidade desejada, será lançada água no interior dos tubos para sua limpeza, sendo a água e a lama totalmente retiradas pela piteira. • Atingida a cota desejada, enche-se o tubo com cerca de 75 cm de concreto úmido, que se apiloa à medida que se vai retirando o tubo; • Esta operação é repetida até a estaca atingir a cota desejada; • Para estacas armadas, a gaiola de armadura deve ser introduzida no revestimento antes da concretagem. 3. Classificação das Fundações Profundas Velloso e Lopes, 2010 Fundações Profundas e Capacidade de Carga 16 Guilherme Mussi I. Estacas d) Moldadas “in Situ” Estaca Franki • Coloca-se o tubo verticalmente, derrama-se nele uma certa quantidade de brita e areia, que é socada de encontro ao terreno, por um pilão; • Sob os golpes do pilão, a mistura de areia e brita forma na parte inferior do tubo uma “bucha” estanque, cuja base penetra ligeiramente no terreno; • Impulsionado pelos golpes do pilão, o tubo penetra no terreno e o comprime fortemente; • A bucha não permite que a água e o solo possam penetrar no tubo . Ou seja, quando a cravação é terminada, obtém- se no solo uma forma absolutamente estanque. 3. Classificação das Fundações Profundas Velloso e Lopes, 2010 Fundações Profundas e Capacidade de Carga 17 Guilherme Mussi I. Estacas d) Moldadas “in Situ” Estaca Franki • Terminada a cravação do tubo, prossegue-se com a expulsão da bucha e execução da base alargada; • Tubo é ligeiramente levantado , expulsando-se a bucha por meio de golpes de grande altura do pilão; • Em seguida, introduz-se concreto seco que, sob golpes do pilão, é introduzido no terreno, formando a base alargada; • Finalizada a base alargada, coloca-se no tubo a armadura prevista; • Colocada a armadura, passa-se a execução da do fuste, apiloando-se o concreto em camadas sucessivas de espessura conveniente, ao mesmo tempo que se retira correspondentemente o tubo. 3. Classificaçãodas Fundações Profundas Velloso e Lopes, 2010 Fundações Profundas e Capacidade de Carga 18 Guilherme Mussi I. Estacas d) Moldadas “in Situ” Estaca Franki 3. Classificação das Fundações Profundas Fundações Profundas e Capacidade de Carga 19 Guilherme Mussi I. Estacas d) Moldadas “in Situ” Estaca Raiz • Na perfuração é utilizada o processo rotativo, com circulação de água, permitindo a colocação de um tubo de revestimento provisório até a ponta da estaca; • Finalizada a perfuração, introduz-se a armadura de aço; • Injeção de argamassa de cimento e areia até a ponta da estaca. À medida que a argamassa sobe pelo tubo de revestimento, este é simultaneamente retirado, e são dados golpes de ar comprimido, que adensam a argamassa e promovem o contato com o solo. 3. Classificação das Fundações Profundas Velloso e Lopes, 2010 Fundações Profundas e Capacidade de Carga 20 Guilherme Mussi I. Estacas d) Moldadas “in Situ” Estaca Raiz - Características • Não produzem choques nem vibrações; • Existem ferramentas que permitem executá-las através de obstáculos tais como blocos de rocha ou peças de concreto; • Os equipamentos são, geralmente, de pequeno porte, o que possibilita o trabalho em ambientes restritos; • Podem ser executadas na vertical ou em qualquer inclinação; • Muito utilizadas para reforço de fundações. 3. Classificação das Fundações Profundas Velloso e Lopes, 2010 Fundações Profundas e Capacidade de Carga 21 Guilherme Mussi I. Estacas d) Moldadas “in Situ” Estaca Raiz - Características 3. Classificação das Fundações Profundas https://www.youtube.com/watch?v=H62pbVpJhsg https://www.youtube.com/watch?v=H62pbVpJhsg Fundações Profundas e Capacidade de Carga 22 Guilherme Mussi I. Estacas d) Moldadas “in Situ” Estaca Hélice Contínua • A perfuração consiste na introdução da hélice no terreno, por meio de movimento rotacional, até a cota de projeto sem que a hélice seja retirada da perfuração em nenhum momento; • Alcançada a profundidade desejada, o concreto é bombeado continuamente (sem interrupções) através do tubo central, ao mesmo tempo que a hélice é retirada, sem girar, ou girando lentamente no mesmo sentido da perfuração; • A armadura é colocada após o término da concretagem. 3. Classificação das Fundações Profundas Velloso e Lopes, 2010 Fundações Profundas e Capacidade de Carga 23 Guilherme Mussi I. Estacas d) Moldadas “in Situ” Estaca Hélice Contínua 3. Classificação das Fundações Profundas Fundações Profundas e Capacidade de Carga 24 Guilherme Mussi II. Tubulões • São elementos de fundação profunda, geralmente cilíndricos, em que, pelo menos na sua etapa final de escavação, há descida de operário (alargamento de base ou limpeza do fundo da escavação); • Podem ser feitos a céu aberto ou sob ar comprimido, e ter ou não base alargada; • Podem ser executados com revestimento (camisa metálica ou anéis de concreto armado) ou sem revestimento; • Neste tipo de fundação as cargas são resistidas preponderantemente pela ponta. 3. Classificação das Fundações Profundas Fundações Profundas e Capacidade de Carga 25 Guilherme Mussi II. Tubulões 3. Classificação das Fundações Profundas Velloso e Lopes, 2010 Fundações Profundas e Capacidade de Carga 26 Guilherme Mussi II. Tubulões a) A Céu Aberto • Acima do lençol d’água • Escavado mecanicamente ou manualmente; • Diâmetro mínimo da escavação = 70 cm. 3. Classificação das Fundações Profundas Fundações Profundas e Capacidade de Carga 27 Guilherme Mussi II. Tubulões b) Executado Sob Ar Comprimido • Quando atinge-se lençol d’água, tem-se de revestir a escavação e utilizar ar comprimido; • Utiliza-se a campânula; • A campânula recebe ar comprimido com uma pressão que impede a entrada de água no interior do tubulão; • Possui um cachimbo para descarga do material escavado e cachimbo para concretagem. 3. Classificação das Fundações Profundas Fundações Profundas e Capacidade de Carga 28 Guilherme Mussi II. Tubulões b) Executado Sob Ar Comprimido 3. Classificação das Fundações Profundas Fundações Profundas e Capacidade de Carga 29 Guilherme Mussi II. Tubulões b) Executado Sob Ar Comprimido 3. Classificação das Fundações Profundas Fundações Profundas e Capacidade de Carga 30 Guilherme Mussi III. Caixão • Elemento de fundação profunda de forma prismática, concretado na superfície e instalado por escavação interna; • Este tipo de fundação não é citado na NBR 6122/2019. 3. Classificação das Fundações Profundas Fundações Profundas e Capacidade de Carga 31 Guilherme Mussi Maiores Detalhes sobre os Principais Tipos de Fundações Profundas – Consultar Velloso e Lopes (2010) Capítulo 11 Fundações Profundas e Capacidade de Carga 32 Guilherme Mussi • Uma fundação profunda bem dimensionada apresenta, ao mesmo tempo, segurança em relação aos possíveis modos de colapso (atendimento aos estados limites últimos) e deslocamentos em serviço aceitáveis (atendimento aos estados limites de utilização); • Portanto, no projeto de uma fundação, é preciso verificar a segurança: • Em relação à perda da capacidade de carga (um dos principais modos de colapso); • Em relação as cargas de serviço (avaliar os deslocamentos verticais e horizontais); • Veremos, nesta aula, a capacidade de carga; • Abordaremos os métodos “estáticos”, dando ênfase aos semiempíricos; • Aoki-Velloso (1975), Décourt-Quaresma (1978 e 1996) e Teixeira (1996). 4. Introdução a Capacidade de Carga de Fundações Profundas Fundações Profundas e Capacidade de Carga 33 Guilherme Mussi • Vamos considerar uma estaca qualquer, de comprimento L, instalada no solo; • Na sua cabeça, vamos aplicar uma força vertical P, de compressão, progressivamente aumentada, atingindo os valores de P1 e P2; • Com aplicação gradativa dessa carga, serão mobilizadas tensões resistentes por atrito lateral, entre o solo e o fuste da estaca, e também tensões resistentes normais à base ou ponta da estaca; • Como hipótese simplificadora, vamos considerar que primeiro haja mobilização exclusivamente do atrito lateral até o máximo possível, para depois iniciar a mobilização da resistência de ponta; • Com a evolução do carregamento, os recalques da estaca aumentarão. 4. Introdução a Capacidade de Carga de Fundações Profundas Fundações Profundas e Capacidade de Carga 34 Guilherme Mussi • No início do carregamento, com P < P1, ocorre mobilização parcial do atrito lateral ao longo do fuste da estaca; • Imaginando a estaca subdividida em segmentos verticais, em cada um deles atua um atrito lateral local (ou atrito unitário, τl,rupt), de valor variável ao longo da estaca, em função das características geotécnicas das diferentes camadas e sua profundidade; • Quando P = P1, o atrito lateral é mobilizado ao máximo em todos os segmentos da estaca; • A partir daí, o atrito estaca-solo seria vencido e a estaca deslizaria continuamente para baixo (caso não tivesse início a mobilização gradativa da resistência de ponta). 4. Introdução a Capacidade de Carga de Fundações Profundas Fundações Profundas e Capacidade de Carga 35 Guilherme Mussi • Finalmente, para um valor de carga maior ainda, representado por P = P2, o valor da resistência de ponta também atinge a sua máxima mobilização possível; • Para esse valor de carga, a estaca estaria na iminência de deslocar-se incessantemente para baixo, esgotada que foi a capacidade do sistema de mobilizar resistência; • A capacidade de carga da estaca trata-se, portanto, do valor da força correspondente à máxima resistência que o sistema pode oferecer ou do valor representativo da condição de ruptura do sistema; • A palavra ruptura, nesse caso, não tem relação com o despedaçar ou quebrar a fundação. O que ocorre é o recalque incessante da estaca, o qual só é interrompido se diminuirmos a carga aplicada. 4. Introdução a Capacidade de Carga de Fundações Profundas Fundações Profundas e Capacidade de Carga 36 Guilherme Mussi • Nos métodos“estáticos” a capacidade de carga é calculada por fórmulas que estudam a estaca mobilizando toda a resistência ao cisalhamento estática do solo, obtida m ensaios de laboratório ou in situ; • Na ruptura, o solo mobiliza toda a sua resistência ao cisalhamento, através da resistência por atrito lateral, no contato do fuste da estaca com o solo, e pela resistência de ponta, no contato entre a base da estaca e o solo na região da ponta; • Os métodos estáticos separam-se em: a) Racionais ou teóricos - que utilizam soluções teóricas de capacidade de carga e parâmetros do solo; b) Semiempíricos – que se baseiam em ensaios in situ de penetração (SPT e CPT). 5. Capacidade de Carga de Fundações Profundas – Métodos Estáticos Fundações Profundas e Capacidade de Carga 37 Guilherme Mussi • Nos métodos estáticos, é imaginado o equilíbrio entre a carga aplicada, o peso próprio da estaca e a resistência oferecida pelo solo: onde: Qrupt é a capacidade de carga da estaca; W é o peso próprio da estaca Qp,rupt é a resistência da ponta ou da base da estaca Ql,rupt é a resistência devida ao atrito lateral • O peso próprio costuma ser desprezado, face ao seu valor muito reduzido diante das demais parcelas, e portanto a expressão é reescrita conforme: 5. Capacidade de Carga de Fundações Profundas – Métodos Estáticos 𝑄𝑟𝑢𝑝𝑡 +𝑊 = 𝑄𝑝,𝑟𝑢𝑝𝑡 + 𝑄𝑙,𝑟𝑢𝑝𝑡 𝑸𝒓𝒖𝒑𝒕 = 𝑨𝒃. 𝒒𝒑,𝒓𝒖𝒑𝒕 +𝑼 𝝉𝒍,𝒓𝒖𝒑𝒕 . 𝜟𝒍 onde: Ab = área da ponta ou da base da estaca qp,rupt = a resistência da ponta unitária U = o perímetro da estaca τl,rupt = a resistência lateral unitária Δl = o trecho do comprimento da estaca ao qual τl,rupt se aplica Fundações Profundas e Capacidade de Carga 38 Guilherme Mussi a) Métodos Teóricos • Diversos pesquisadores estudaram o problema teoricamente e apresentaram suas contribuições, que constituem um imenso repertório de formulas; • Essa diversidade de proposições decorre da dificuldade de ajustar um bom modelo físico e matemático à questão da ruptura em fundações profundas; • Na prática de projeto de fundações por estacas, o uso de fórmulas teóricas para a previsão da capacidade de carga é restrito, ou utilizado com cautela; • Os métodos clássicos mais conhecidos e estudados são os de Terzaghi (1943), Meyerhof (1953), Berezantzevet et al. (1961). Nestes métodos, além da geometria da estaca, a resistência unitária da ponta é função apenas da resistência ao cisalhamento do solo; • O método de Vesic (1972, 1977), é mais completo, pois considera a rigidez do solo como um aspecto relevante na determinação do mecanismo de ruptura. 5. Capacidade de Carga de Fundações Profundas – Métodos Estáticos Fundações Profundas e Capacidade de Carga 39 Guilherme Mussi b) Métodos Semiempíricos • Considerando que, geralmente, as fórmulas teóricas não são confiáveis na previsão da capacidade de carga de fundações por estacas, muitos autores tem proposto métodos baseados em correlações empíricas com resultados de ensaios in situ e ajustados com provas de carga; • Pode-se dizer que esta é uma tendência mundial e, no Brasil, métodos semiempíricos têm sido propostos desde o final da década de 70 e início da década de 80. • Aoki-Velloso (1975), Décourt-Quaresma (1978) e Teixeira (1996). Os três métodos semiempíricos brasileiro são amplamente utilizados nos escritórios de projeto de fundações, inclusive no exterior; • Veremos os dois primeiros métodos, porém com maior ênfase ao método de Aoki-Velloso (1975); • Maiores informações sobre Teixeira (1996), consultar Cintra e Aoki (2010) 5. Capacidade de Carga de Fundações Profundas – Métodos Estáticos Fundações Profundas e Capacidade de Carga 40 Guilherme Mussi • O método de Aoki e Velloso (1975) constitui experiência adquirida pelos autores quando de sua atuação na então Companhia de Estacas Franki; • O método surgiu a partir de correlações entre resultados de provas de carga em estacas, resultados de ensaios de cone (CPT) e sondagens à percussão; • Vimos que a capacidade de carga (Qrupt) é obtida pela seguinte equação: • Para o cálculo da resistência de ponta unitária (qp,rupt) e do atrito lateral (τl,rupt) unitário são utilizadas as equações abaixo, respectivamente: 6. Método de Aoki-Velloso (1975) 𝑸𝒓𝒖𝒑𝒕 = 𝑨𝒃. 𝒒𝒑,𝒓𝒖𝒑𝒕 +𝑼 𝝉𝒍,𝒓𝒖𝒑𝒕 . 𝜟𝒍 𝒒𝒑.𝒓𝒖𝒑𝒕 = 𝒒𝒄 𝑭𝟏 𝝉𝒍.𝒓𝒖𝒑𝒕 = 𝒇𝒔 𝑭𝟐 onde: qc = a resistência de ponta do cone fs = o atrito lateral unitário na luva do cone F1 e F2 = são fatores de correção que levam em conta o efeito de escala, face à diferença nas dimensões da estaca e do cone, além da influência do método executivo de cada tipo de estaca. 𝑸𝒓𝒖𝒑𝒕 = 𝑸𝒑,𝒓𝒖𝒑𝒕 + 𝑸𝒍,𝒓𝒖𝒑𝒕 Fundações Profundas e Capacidade de Carga 41 Guilherme Mussi • Porém, como no Brasil o CPT não é tão empregado quanto o SPT, o valor de qc e fs podem ser substituídos por correlações com o índice de resistência à penetração (Nspt), conforme: • Portanto, podemos reescrever as expressões da resistência de ponta unitária (qp,rupt) e do atrito lateral (τl,rupt) unitário: 6. Método de Aoki-Velloso (1975) 𝒒𝒄 = 𝑲𝑵𝒔𝒑𝒕 𝒇𝒔 = 𝜶 . 𝒒𝒄 = 𝜶 .𝑲 .𝑵𝒔𝒑𝒕 onde: K = coeficiente que depende do tipo de solo α = razão de atrito, depende do tipo de solo 𝒒𝒑.𝒓𝒖𝒑𝒕 = 𝑲𝑵𝒑 𝑭𝟏 𝝉𝒍.𝒓𝒖𝒑𝒕 = 𝜶 .𝑲 .𝑵𝑳 𝑭𝟐 onde: NP = o índice de resistência à penetração na cota de apoio da ponta da estaca NL = o índice de resistência à penetração médio na camada de solo de espessura ΔL Fundações Profundas e Capacidade de Carga 42 Guilherme Mussi 6. Método de Aoki-Velloso (1975) Valores de α e K a serem empregados no método de Aoki e Velloso (1975) Valores de F1 e F2 Na tabela, D entra em metros Fundações Profundas e Capacidade de Carga 43 Guilherme Mussi • Portanto, a capacidade de carga (Qrupt) de um elemento isolado de fundação pode ser estimada pela seguinte fórmula semiempírica: • O método de Aoki-Velloso (1975) tem sido comparado aos resultados de provas de carga realizadas em regiões ou formações geotécnicas específicas; • Consequentemente, existem publicações trazendo novos valores para K e α, válidos para determinados locais, como por exemplo Alonso (1980) para os solos da cidade de São Paulo e os valores de K obtidos por Danziger e Velloso (1986) para solos do Rio de Janeiro; • Portanto, esta deve ser a tendência no uso do método Aoki-Velloso: manter a sua formulação geral, substituindo as correlações originais, abrangente, por correlações regionais, que tenham validade comprovada. 6. Método de Aoki-Velloso (1975) 𝑸𝒓𝒖𝒑𝒕 = 𝑲𝑵𝒑 𝑭𝟏 𝑨𝒃 + 𝑼 𝟏 𝒏 (𝜶 𝑲 𝑵𝑳 𝜟𝒍) 𝑭𝟐 Fundações Profundas e Capacidade de Carga 44 Guilherme Mussi Considerando estacas pré-moldadas de concreto centrifugado, com diâmetro de 0,33 m , carga de catálogo de 750 kN e comprimento de 12 m, cravadas em local cuja sondagem com Nspt é apresentada na figura abaixo, com a ponta à cota -13 m, fazer a previsão da capacidade de carga dessa fundação pelo método Aoki-Velloso. Exercício 𝐸𝑠𝑡𝑎𝑐𝑎 𝑃𝑟é −𝑀𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑎 𝐹𝑎𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒çã𝑜 𝐹1 = 1 + 𝐷 0,8 𝐹1 = 1 + 0,33 0,8 𝑭𝟏 = 𝟏, 𝟒𝟏 𝐹2 = 2 . 𝐹1 𝐹2 = 2 . 1,41 𝑭𝟐 = 𝟐, 𝟖𝟐 Fundações Profundas e Capacidade de Carga 45 Guilherme Mussi Considerando estacas pré-moldadas de concreto centrifugado, com diâmetro de 0,33 m , carga de catálogo de 750 kN e comprimento de 12 m, cravadas em local cuja sondagem com Nspt é apresentada na figura abaixo, com a ponta à cota -13 m, fazer a previsão da capacidade de carga dessa fundação pelo método Aoki-Velloso. Exercício 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑃𝑜𝑛𝑡𝑎 (𝑐𝑜𝑡𝑎 − 13𝑚) 𝐴𝑟𝑒𝑖𝑎 𝐴𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑎 𝑁𝑠𝑝𝑡 = 14 𝐾 = 600 𝑘𝑃𝑎 𝛼 = 0,03 𝑞𝑝.𝑟𝑢𝑝𝑡 = 𝐾 𝑁𝑝 𝐹1 𝑞𝑝.𝑟𝑢𝑝𝑡 = 600 . 14 1,41 = 5.957,44 𝑘𝑁/𝑚² 𝑸𝒑,𝒓𝒖𝒑𝒕 = 𝑨𝒃. 𝒒𝒑,𝒓𝒖𝒑𝒕 𝐴𝑏 = 𝜋 . 𝐷² 4 𝐴𝑏 = 𝜋 . 0,33² 4 𝐴𝑏 = 0,0855 𝑚² 𝑄𝑝,𝑟𝑢𝑝𝑡 = 0,0855 × 5957,44 𝑸𝒑,𝒓𝒖𝒑𝒕 = 𝟓𝟏𝟎 𝒌𝑵 𝑸𝒓𝒖𝒑𝒕 = 𝑸𝒑,𝒓𝒖𝒑𝒕 + 𝑸𝒍,𝒓𝒖𝒑𝒕 Fundações Profundas e Capacidadede Carga 46 Guilherme Mussi Exercício 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐿𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑙 𝐴𝑟𝑒𝑖𝑎 𝐴𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑎 𝑁𝑚𝑒𝑑,𝑠𝑝𝑡 = 5 + 2 + 3 + 2 + 4 5 ≅ 3 𝐾 = 600 𝑘𝑃𝑎 𝛼 = 0,03 𝑸𝒍,𝒓𝒖𝒑𝒕 = 𝑼 𝝉𝒍,𝒓𝒖𝒑𝒕 . 𝜟𝒍𝑑𝑒 − 1𝑚 𝑎 − 6𝑚 𝝉𝒍.𝒓𝒖𝒑𝒕 𝟏 = 𝟎, 𝟎𝟑 . 𝟔𝟎𝟎 . 𝟑 𝟐, 𝟖𝟐 = 𝟏𝟗, 𝟏𝟓 𝐤𝐍/𝐦² 𝐴𝑟𝑒𝑖𝑎 𝐴𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑎 𝑁𝑚𝑒𝑑,𝑠𝑝𝑡 = 4 + 7 + 9 + 9 + 7 5 ≅ 7 𝐾 = 600 𝑘𝑃𝑎 𝛼 = 0,03 𝑑𝑒 − 6𝑚 𝑎 − 11𝑚 𝝉𝒍.𝒓𝒖𝒑𝒕 𝟐 = 𝟎, 𝟎𝟑 . 𝟔𝟎𝟎 . 𝟕 𝟐, 𝟖𝟐 = 𝟒𝟒, 𝟔𝟖 𝐤𝐍/𝐦² 𝑸𝒓𝒖𝒑𝒕 = 𝑸𝒑,𝒓𝒖𝒑𝒕 + 𝑸𝒍,𝒓𝒖𝒑𝒕 Fundações Profundas e Capacidade de Carga 47 Guilherme Mussi Exercício 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐿𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑙 𝐴𝑟𝑒𝑖𝑎 𝐴𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑎 𝑁𝑚𝑒𝑑,𝑠𝑝𝑡 = 7+9 2 =8 𝐾 = 600 𝑘𝑃𝑎 𝛼 = 0,03 𝑸𝒍,𝒓𝒖𝒑𝒕 = 𝑼 𝝉𝒍,𝒓𝒖𝒑𝒕 . 𝜟𝒍 𝑑𝑒 − 11𝑚 𝑎 − 13𝑚 𝝉𝒍.𝒓𝒖𝒑𝒕 𝟑 = 𝟎, 𝟎𝟑 . 𝟔𝟎𝟎 . 𝟖 𝟐, 𝟖𝟐 = 𝟓𝟏, 𝟎𝟔 𝐤𝐍/𝐦² 𝑈 = 𝜋 𝐷 𝑈 = 𝜋 . 0,33 𝑼 = 𝟏, 𝟎𝟑𝟕𝒎 𝑄𝑙,𝑟𝑢𝑝𝑡 = 1,037 . (19,15 . 5 + 44,68 . 5 + 51,06 . 2) 𝑄𝑙,𝑟𝑢𝑝𝑡 = 1,037 . (95,75 + 223,4 + 102,12) 𝑸𝒍,𝒓𝒖𝒑𝒕 = 𝟒𝟑𝟕 𝒌𝑵 𝑸𝒓𝒖𝒑𝒕 = 𝑸𝒑,𝒓𝒖𝒑𝒕 + 𝑸𝒍,𝒓𝒖𝒑𝒕 𝑄𝑟𝑢𝑝𝑡 = 510 + 437 𝑸𝒓𝒖𝒑𝒕 = 𝟗𝟒𝟕 ≅ 𝟗𝟓𝟎 𝒌𝑵 Fundações Profundas e Capacidade de Carga 48 Guilherme Mussi • O método de Décourt e Quaresma emprega apenas os resultados de sondagens à percussão; • Concebido, inicialmente, para estaca pré-moldadas; • Os valores de atrito lateral unitário podem ser estimados a partir da expressão: onde: 𝑁 é o valor o valor médio de N ao longo do fuste, calculado sem levar em conta os valores de N considerados no cálculo da resistência de ponta. • No caso de N menor que 3, considerar N = 3; no caso de N > 50, considerar N = 50, exceto nos casos de estacas Strauss e tubulões, em que o limite superior para N deve ser de 15. 7. Método de Décourt-Quaresma (1978 e 1996) Fundações Profundas e Capacidade de Carga 49 Guilherme Mussi • Para o cálculo da resistência de ponta unitária, qp,rupt, emprega-se: • A Tabela abaixo deve ser utilizada para estacas em que há cravação por percussão • O valor de N a ser considerado na resistência de ponta, deve ser tomada uma média entre os três valores correspondentes à ponta da estaca, o imediatamente anterior e o imediatamente posterior. 7. Método de Décourt-Quaresma (1978 e 1996) onde: os valores de C, função do tipo de solo, são obtidos da Tabela a seguir. Fundações Profundas e Capacidade de Carga 50 Guilherme Mussi • Décourt (1996) introduziu os fatores α, para a resistência de ponta, e β, para a resistência por atrito, de forma a estender a utilização do método aos mais diversos tipos de estacas; • A equação geral, na obtenção dos resultados em kN, é: • O método original (α = β = 1) permanece para estacas pré- moldadas, metálicas e tipo Franki. 7. Método de Décourt-Quaresma (1978 e 1996) Valores do fator α em função do tipo de estaca e do tipo de solo Valores do fator β em função do tipo de estaca e do tipo de solo Capacidade de Carga 51 Guilherme Mussi Referências Bibliográficas 1. ABNT NBR 6122 – Projeto e Execução de Fundações. Rio de Janeiro, 2019. 2. CINTRA e AOKI, Fundações por estacas – projeto geotécnico, Editora Oficina de Textos, SP, 2010. 3. VELLOSO e LOPES, Fundações: volume completo: critérios de projeto, investigação de subsolo, fundações superficiais, fundações profundas, Editora Oficina de Textos, SP, 2011. 4. Notas de aula Professor Carlos Serman, Fundações, Graduação em Engenharia Civil, Universidade Veiga de Almeida, 2015. 5. Notas de aula Professora Bernadete Danziger, Fundações Especiais, Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, 2018. 6. DANZIGER e LOPES, Fundações em Estacas, GEN LTC, 1ª edição, 2021.
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