Aula 09 - Capacidade de Carga Estacas - Fundações e Geotecnia

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Aula 09 – Capacidade de Carga de Fundações Profundas 
Prof.Dr. Paulo Márcio Fernandes Viana 
 
9.1 Introdução 
 
A seguir apresentam-se as metodologias de cálculo comumente utilizadas 
para prever a carga de ruptura de um elemento isolado de fundação profunda. É 
interessante observar que diferentemente das fundações superficiais as 
fundações profundas dissipam o carregamento da superestrutura mediante a 
resistência lateral e de ponta do sistema. 
 
R total = R ponta + R lateral (1) 
 
Além da resistência do sistema estaca + solo – Elemento isolado de 
fundação – EIF (a compressão e tração) deve-se verificar a resistência do 
elemento estrutural isolado – EEI a compressão e a tração. 
 
9.2 Resistência à compressão do EEI: 
 
)61(
'.'..85,0



 ydscdcCd
fAfA
R (2) 
 
9.3 Resistência à tração do EEI: 
 
Verificação do ELU - Fissuração 
 
Considere o grau de fissuramento máximo aceitável do comportamento 
geral do elemento (tabela 13.3 ABNT/NBR 6118) pelo menor valor dado pelas 
equações (3) e (4) 
 
 
2 
O ítem 17.3.3.2 da NBR 6118 Controle da fissuração através da limitação 
da abertura estimada das fissuras prescreve: 
 






 454*
.5,12 risi
si
i
k E
iw




 (3) 
mfctE
w si
si
si
i
k ,
.3
**
.5,12



 (4) 
 
Em que: 

i – diâmetro da barra considerada na área da região de envolvimento 
protegida Acrit; 
Acrit - Área da região de envolvimento protegida pelo diâmetro i; 
1 – Coeficiente de aderência  1,0 para barras lisas (ver tabela 8.2); 1,4 para barras 
entalhadas (ver tabela 8.2) e 2,25 para barras nervuradas (ver tabela 8.2); 
Es – Módulo de elasticidade do aço; 
s – Tensão máxima atuante no aço tracionado para garantir as aberturas 
prefixadas das fissuras, calculada para o estágio II 
 
*segundo ítem 17.3.3.2 “O cálculo no estádio II (que admite comportamento linear 
dos materiais e despreza a resistência à tração do concreto) pode ser feito considerando a 
relação entre os módulos de elasticidade do aço e do concreto igual a 15”); 
fct,m - Resistência característica a tração do concreto 3
2
, 3,0 ckmct ff  ; 
ri – Taxa geométrica da armadura em relação à Acrit. 
 
NBR 6122 – ITEM 7.8.9.9.3 No caso de solicitação à tração, a estaca deve ser armada 
pela NBR 6118, admitindo-se uma redução de 2 mm no diâmetro das barras longitudinais. 
Caso se prefira fazer a verificação à fissuração, fica dispensada esta redução. Em ambos os 
casos deve-se garantir um coeficiente de segurança global não inferior a 2. 
 
 
Caso não se queira verificar o fissuramento deve-se respeitar os critérios 
normativos do ítem 17.3.3.3 da NBR 6118 e os valores da tabela 17.2 da referida 
norma. 
 
 
 
 
3 
 
9.4 Resistência à compressão do EIF - Estacas: 
 
A resistência à compressão do EIF pode ser estimada por métodos teóricos, 
semi-empíricos e obtida por provas de carga estáticas e dinâmicas. 
 
Em sua grande maioria emprega-se a seguinte formulação: 
 
LUrR lll .. (5) 
ppp ArR . (6) 
plT RRR  (7) 
 
Em que: 
Rl – Resistência lateral do EIF (tf ou kN); 
Rp – Resistência de ponta do EIF (tf ou kN); 
RT – Resistência total do EIF (tf ou kN); 
rl – Resistência unitária lateral do EIF (aderência e/ou atrito)(tf/m2 ou 
kN/m2); 
rp – Resistência unitária de ponta do EIF (tensão na ponta) (tf/m2 ou 
kN/m2); 
Ul – Perímetro da estaca (m); 
L – Profundidade da estaca (m); 
Ap – Área da ponta da estaca (m2) 
 
Pode-se utilizar dados dos ensaios de CPT e SPT para obter o valor da 
resistência a compressão do EIF. Geralmente têm-se utilizado os métodos do 
Decourt-Quaresma e Aoki-Velloso. 
A Figura 1 ilustra o comportamento do sistema frente aos carregamentos 
atuantes. 
 
 
4 
 
 
 
Figura 1. Comportamento do EIF 
 
9.4.1 Método Decourt-Quaresma (1978) 
 
Pu = Rl + Rp 
 
Rl = ql.Sl 
Rl = qp.Ap 
 
qp = k.Np (Capacidade de carga do solo junto a ponta da estaca) 
Np – Nspt médio da ponta da estaca (obtido com os valores de Nspt ao 
nível da ponta da estaca, o imediatamente anterior e o imediatamente posterior) 
k – Fator característico do solo 
ql = 10.(Nl/3 + 1) (Adesão média ao longo do fuste) 
Nl = Valor médio do Nspt ao longo do fuste, sem levar em conta aqueles 
valores utilizados no cálculo da resistência de ponta e, além disso, substituindo 
valores N3 e N40 por N=3 e N=40 respectivamente. 
Capacidade de carga da estaca = o 
que ela esta recebendo ela suporta? 
Capacidade de carga do solo = o que 
ela esta transmitindo o solo aquenta? 
 
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Embora estudos tenham sido feitos para poucas estacas pré-moldadas os 
autores admitem que o método também é válido para outros tipos de estacas 
(críticas) 
 
Padm = Pu/FS = (Rl+Rp)/FS 
 
FS = Fp (Relativo aos parâmetros do solo) + Ff (relativo à formulação 
adotada) + Fd (Relativo às deformações excessivas) + Fc (relativo as cargas) 
Para atrito lateral = 1.1; 1.0; 1.0;1.2 = 1.32 
Para resistência de ponta = 1.35;1.0;2.5;1.2 = 4.05 
 
Menor dos dois valores: 
 
Padm = .Rl/1.3 + .Rp/4.0 
Padm = (Rl+Rp)/2.0 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tipo de Solo C (kPa) 
Argila 120 
Silte Argiloso 200 
Silte Arenoso 250 
Areia 400 
 
 
 
 
 
 
Tipo de Solo Escavada Escavada 
com lama 
Hélice 
Contínua 
Raiz Injetada sob 
altas pressões 
Argila 0.85 0.85 0.30* 0.85* 1.0* 
Solos 
intermediários 
0.60 0.60 0.30* 0.60* 1.0* 
Areias 0.50 0.50 0.30* 0.50* 1.0* 
*Valores apenas orientativos estimados diante reduzido número de dados 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tipo de Solo Escavada Escavada 
com lama 
Hélice 
Contínua 
Raiz Injetada sob 
altas pressões 
Argila 0.80* 0.90* 1.0* 1.5* 3.0* 
Solos 
intermediários 
0.65* 0.75* 1.0* 1.5* 3.0* 
Areias 0.50* 0.60* 1.0* 1.5* 3.0* 
*Valores apenas orientativos estimados diante reduzido número de dados 
Valores de  
Valores de  
 
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9.4.2 Método Aoki-Velloso (1978) 
 
Pu = Rl + Rp 
Rp = rp.p 
Rl = U.l.rl 
 
U –Perímetro da estaca (U = 2..R) 
 
rp = K.Np/F1 
rl = .K.Nl/F2 
 
Np – Nspt na cota de apoio da estaca 
Nl – Nspt da camada de solo de espessura l 
F1 (ponta) e F2 (lateral) – São coeficientes que levam em consideração o 
efeito escala e o cone. 
 - k – Dependem do tipo de solo 
 
 
 
Sl = U.l 
No caso das estacas FRANKI a área da ponta (Ap) é calculada com o volume 
da base alargada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3
2
)
4
3(


VAp 
 SlF
kNlp
F
kNpPu
21

 
7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9.5 Resistência à tração do EIF: 
 
Pode-se estimar a resistência à tração do EIF como sendo: 
 
FS
RlRtadm
.80,0
 (8) 
 
A resistência à tração do EIF não poderá ser superior à resistência a tração 
do EEI. 
 
 
 
Tipo de Estaca F1 F2 
Franki 2.5 5.0 
Metálica 1.75 3.5 
Pré-moldada 1+D/0.8 2.F1 
 
 F2 pode variar em torna de 2 x F1 
 Estacas escavadas com lama bentonítica F1 = 3.5 e F2 = 7.0 
 Também há menção para estacas escavadas F1 = 3.0 e F2 = 6.0 (Alonso, 
1991; Aoki & Alonso, 1992) 
 
 Tipo de solo K (Mpa)  (%) 
Areia 1.00 1.4 
Areia Siltosa 0.80 2.0 
Areia Silto-Argilosa 0.70 2.4 
Areia Argilosa 0.60 3.0 
Areia Argilo-Siltosa 0.50 2.8 
Silte 0.40 3.0 
Silte – Arenoso 0.55 2.2 
Silte Areno-Argiloso 0.45 2.8 
Silte Argiloso 0.23 3.4 
Silte Argilo-Arenoso 0.25 3.0 
Argila 0.20 6.0 
Argila – Arenosa0.35 2.4 
Argila Areno-Siltosa 0.30 2.8 
Argila Siltosa 0.22 4.0 
Argila Silto-Arenosa 0.33 3.0 
 
 
 
 
8 
9.6 Estacas submetidas ao atrito negativo. 
 
O atrito é considerado positivo quando o EEI recalca mais que o solo 
circundante, caso contrário, se o solo recalcar mais que o EEI o atrito será 
negativo. O trecho do fuste onde isto ocorre deverá ser considerado de forma 
diferente pela NBR 6122. 
 
Ítem 7.5.2. “O atrito lateral é considerado negativo no trecho em que o recalque do solo é maior 
que o da estaca ou tubulão. Este fenômeno ocorre no caso de o solo estar em processo de adensamento, 
provocado pelo peso próprio ou por sobrecargas lançadas na superfície, rebaixamento de lençol d’água, 
amolgamento decorrente de execução de estaqueamento, etc.”. 
 
Segundo Cintra e Aoki (1999) a ABNT/NBR 6122 não esta correta no que se 
refere ao ítem 7.5.4 sendo melhor utilizar a expressão: 
 
R’=Rp + Rl (+) -1,5Rl (-) – Calculada para cada furo de sondagem. 
 
A resistência do EIF será o valor médio dado pela expressão: 
 
P = R’med/2 
 
Quando o atrito negativo for uma solicitação importante recomenda-se a 
realização de provas de carga à tração. (ítem 7.5.4 da NBR 6122). 
 
Exercício de aplicação 
 
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