Coleção 9 - Gabarito

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Coleção 9 – Estacas: modelos de comportamento, nega e repique elástico.
1) Carga de trabalho dessa estaca como elemento estrutural: 350 kN (vide tabela da
coleção 8).
Portanto, o objetivo do exercício é, como sempre, encontrar a profundidade na qual o
solo é capaz de prover a mesma reação de 350 kN, com segurança adequada em
relação à ruptura, em princípio por combinação de ponta + atrito lateral, de modo a tirar
pleno proveito da seção transversal da estaca escolhida.
Aoki-Velloso: z = 14 m (adotado coeficiente de segurança global = 2).
Décourt-Quaresma: z = 17 m (adotados os coeficientes de segurança parciais de D-Q:
1,3 para a o atrito lateral, 4,0 para a ponta)
Analisando o perfil e considerando que D-Q é usualmente tido como mais adequado a
estacas pré-moldadas de concreto, eu ficaria com z = 17 m.
2) Já teria utilizado um processo empírico (somatória de SPT) na análise preliminar, teria
encontrado z = 11 m, mas possivelmente não teria aprovado esse comprimento,
considerando que SPT cresce bastante a partir de 2 metros mais abaixo. Provavelmente
teria pensado que valeria a pena aprofundar um pouco mais para chegar a SPTs bem
mais elevados (“economia” de 2 a 3 m de estaca pré-moldada de concreto não compensa
o risco de comportamento insatisfatório). No entanto, dispondo de estimativa D-Q, não há
motivo para regredir para algo mais empírico. Processos teóricos (baseados em tensões
normais — dificilmente determináveis ao longo do fuste e sob a ponta — e parâmetros de
resistência) raramente dão resultados confiáveis para os diversos tipos de estacas. Em
se tratando de estaca cravada, utilizaria, sim, o ensaio de carregamento dinâmico (vide
link no FundMoodle) para confirmar resultados. E, claro, nega para uniformização:
diferentes pontos do terreno, diferentes perfis de resistência com profundidade, mas um
desejo fundamental: obter mesmo comportamento, o que fatalmente levará a
comprimentos diferentes, estabelecidos na cravação, com o controle de uniformidade da
nega.
3) Fórmulas dinâmicas: o processo mais antigo de previsão de carga resistente, porém
parte de hipótese incorreta de impacto entre dois corpos rígidos; é como se toda a
energia do impacto fosse transmitida instantânea e uniformemente a toda a massa da
estaca; ignora a deformabilidade da estaca e a propagação de uma onda de tensão nela.
Por essa e outras imprecisões e incertezas é que se recomendam coeficientes de
segurança tão elevados. Difícil arbitrar. Comparar com ensaio de carregamento dinâmico
(vide link no FundMoodle). Hoje em dia, não utilizaria fórmulas dinâmicas para prever
força resistente. Mas tentaria entender como cada executor utiliza a fórmula que, na
experiência dele, melhor se adapta às previsões de comportamento do seu tipo
específico de estaca, cravada com o seu bate-estacas típico. De modo geral, a
experiência adquirida por ele permite previsões boas (executores de estacas tipo Franki,
por exemplo, utilizam uma adaptação da fórmula de Brix). As duas fórmulas dinâmicas (e
a correspondente planilha janbu.xls, disponível no FundMoodle) são apresentadas
exatamente para que você se familiarize com o efeito de algumas variáveis sobre a carga
resistente prevista. Observe o gráfico da planilha. Lembrando que as fórmulas dinâmicas
são derivadas de um equilíbrio de energia, entenda porque Brix tem um comportamento
muito diferente de Janbu para negas “fechadas”.
4) Martelo diesel é sempre mais eficiente do que martelo de queda livre, especialmente
para estacas de maior diâmetro, pois a freqüência dos impactos é maior, mantendo a
estaca em penetração praticamente contínua. Problemas: poluição ambiental (gases de
óleo queimado), poluição sonora, mais vibração. Hoje em dia, no Brasil tende a ficar
restrito a obras industriais afastadas dos centros urbanos. Já no mundo “desenvolvido”
praticamente só se utilizam martelos diesel.
Martelo de queda livre: para estacas pré-moldadas de concreto a NBR6122/2010 impõe
WH/WP ≥ 0,75 e WH ≥ 20 kN, além de outros requisitos para situações específicas (itens
D.3 e D.4). A rigor só a análise dinâmica, considerando a propagação da onda
descendente de compressão ao longo do fuste e sua reflexão na ponta da estaca,
poderia dar indicações seguras sobre peso do martelo e altura de queda. Em camadas
que oferecem pouca resistência à penetração (inclusive no início da cravação) a onda
refletida na ponta pode romper o fuste por tração (vide animações nos links do
FundMoodle). No final da cravação (nega fechada) a superposição de ondas de
compressão descendentes e refletidas também pode provocar a ruptura do fuste, agora
por compressão. Esses limites são em geral atendidos de forma empírica, caso a caso.
No caso em questão, parece razoável adotar WH = 20 kN e H = 0,5 m, levando a F > 3
com a fórmula de Janbu (verificar em janbu.xls) e nega 1 (1 cm para 10 golpes, ou 0,1 cm
por golpe). Não trocar cepo nem coxim durante a cravação, tampouco paralisar a
cravação e retomá-la posteriormente, de modo a não obter negas fechadas fictícias
(energia gasta em deformação de elementos novos no primeiro caso, “cicatrização” no
caso da paralisação).
Em princípio, especificaria nega 1. Mas faria uma verificação na obra, cravando uma
estaca-teste ao lado de uma sondagem conhecida, utilizada para o projeto, aferindo o
valor da nega em função da profundidade prevista em projeto naquele ponto. Finalidade
da nega: tentar garantir comportamento uniforme (com comprimentos diferentes!) em
diferentes pontos do terreno, os quais podem, em princípio, apresentar diferentes perfis
de resistência com profundidade. Há quem efetue o controle utilizando o repique elástico.
Sempre desejável ter, em estacas cravadas, os resultados do ensaio de carregamento
dinâmico (hoje em dia é o maior diferencial positivo das estacas cravadas). Controlar
rigorosamente a altura de queda do martelo, as interrupções de cravação, verticalidade
da estaca, etc.. A ABEF (Associação Brasileira de Empresas de Engenharia de
Fundações e Geotecnia) dispõe de um Manual com especificações de execução e
controle de diversos tipos de fundações (consultar link no FundMoodle).
Última atualização: segunda, 30 setembro 2013, 10:46