Fundações estacas Aula 13 (2)

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Fundações e Empuxos de Terra
Capacidade de carga axial de estacas
NT
Rf
RP
No caso de cargas axiais, as estacas as transferem ao solo de duas maneiras:
Resistência por ponta ou base
Resistência por aderência ou atrito lateral fuste-solo
Rf
RP
Q
Q
onde
Ab= área da base ou ponta da estaca
U = perímetro da seção transversal
L = comprimento da estaca
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Fundações e Empuxos de Terra
Métodos para avaliação da capacidade de carga
Métodos teóricos baseados na Mecânica dos Solos: são métodos normalmente muito conservativos (Terzaghi, Meyerhoff, Poulos/Davis).
Métodos baseados na cravação de estacas: muito utilizado durante o controle da execução do estaqueamento. Possui várias limitações.
Métodos semi-empíricos: são baseados em correlações com ensaios de campo. São os mais utilizados devido a sua acurácia e simplicidade.
Métodos baseados em provas de carga: são os métodos mais confiáveis, sendo normalmente utilizados em obras de médio e grande porte.
i) Métodos baseados na cravação de estacas (fórmulas dinâmicas)
As fórmulas dinâmicas propostas baseiam-se sempre no princípio de que o trabalho motor seja igual ao trabalho resistente. A relação entre a resistência dinâmica e resistência estática de uma estaca deveria ser independente do tempo. No entanto, este não é o caso quando se trata de solos argilosos. Portanto, de um modo geral, as fórmulas para cravação de estacas não devem ser aplicadas a solos coesivos, e sim a solos granulares, isto é areias e pedregulhos. 
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Fundações e Empuxos de Terra
Principais fórmulas dinâmicas:
Holandeses, Hiley, Engineering News, Brix, Eytelwein e Redtenbacher
Fórmula dos Holandeses: devido a sua grande simplicidade, tem sido bastante utilizada na prática.
onde
Rd = resistência dinâmica
M = peso do martelo (tf)
P = peso da estaca (tf)
h = altura de queda do martelo (mm)
s = nega por golpe (mm)
Nega é a penetração da estaca, em milímetros, correspondente a um décimo de penetração para os últimos dez golpes.
NT
h
M
P
s
 martelo gravidade
 martelo a vapor
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Fundações e Empuxos de Terra
Fórmula de Brix:
FS > 5
Fórmula Engineering News:
Pu = Carga de ruptura (t)
P = Peso do pilão (t)
Q = Peso próprio da estaca (t)
h = Altura de queda do martelo (cm)
s = Nega (cm)
c = 2,5 cm (queda livre)
c = 0,25 cm (duplo efeito)
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FÓRMULA RACIONAL (HILEY)
Onde: 	eh	 eficiência do martelo
	Wr	 peso do martelo
	Wp	 peso da estaca (+ peso do capacete)
	h 	 altura de queda do martelo
	s	 nega (penetração por golpe)
	n	 coeficiente de restituição do choque
	ki	 compressão elática (estaca,capacete e solo)
	
Fator de segurança = 4
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Parâmetros para a fórmula de Hiley:
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Fundações e Empuxos de Terra
A = seção da estaca
E = Módulo de elasticidade
L = comprimento da estaca
K3 = 0,0 (rocha, areia compacta e pedregulhos)
K3 = 2,5 a 5,0 mm (outros solos)
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ii) Métodos semi-empíricos:
Correlações com o ensaio de penetração estática:
 Sanglerat, P. P. Velloso
Correlações com o ensaio de penetração dinâmica:
 Aoki-Veloso, Décourt-Quaresma, P. P. Velloso
Método de Aoki-Velloso (1975,1988)
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onde
Rp = tensão limite de ruptura de ponta
Rfi = tensão limite de ruptura de atrito lateral na camada i
Ni = SPT médio da camada i
K, a = fatores de correlação (dependem do tipo de solo)
F1, F2 = fatores de escala e execução (dependem do tipo de estaca)
e
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Tabela dos coeficientes K e a
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Fundações e Empuxos de Terra
Tabela dos fatores de escala e execução, F1 e F2
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Método de Décourt- Quaresma (1978)
NT
Qtrab
L
onde
K = fator de correlação (depende do tipo de solo)
N = média dos valores de ponta, imediatamente anterior e imediatamente posterior.
Obs.: na média despreza-se N>15 e N<3.
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Tabela do coeficiente de correlação, K
*solos residuais
Décourt (1982) 
Décourt- Quaresma (1978) 
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iii) Métodos baseados em provas de carga:
Determinar a capacidade de carga máxima;
Determinar o recalque para a carga de trabalho;
Avaliação das fundações executadas
Objetivos:
Principais tipos de provas de carga:
Prova de carga sob carga mantida constante: a carga máxima a ser aplicada deverá ser determinada com antecedência e os incrementos de carga e descarga deverão ser pré-fixados. Para cada incremento de carga devem ser feitas leituras de recalques ao longo do tempo;
Prova de carga com velocidade constante de penetração: neste tipo de prova de carga a estaca é cravada continuamente no solo, por meio de macaco, sendo a carga ajustada para a velocidade de penetração constante. A ruptura é definida como a carga para a qual a estaca continua o seu movimento descendente sem aumento posterior de carga, ou a carga para a qual a penetração alcança um valor igual a 10% de diÂmetro da base da estaca.
Em qualquer circunstância a prova de carga deve reproduzir de forma mais próxima possível, as condições que a estaca estará submetida.
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Fundações e Empuxos de Terra
Observações:
Os sucessivos incrementos de carga devem ser iguais e não superior a 20% da carga máxima aplicada, a qual deve ser igual a 200% da carga de trabalho.
A cada estágio faz-se leituras de deslocamentos no momento de aplicação da carga e em intervalos de tempo pré-fixados ( 1, 2, 4, 8, 15 e 30 minutos, 1 hora e a partir daí, de hora em hora até a estabilização dos deslocamentos)
Admite-se que estabilização dos deslocamentos é alcançada quando a diferença entre duas leituras sucessivas for no máximo 5% do deslocamento no estágio.
Prova de carga sob carga mantida constante
Intervalo de tempo mínimo entre um estágio e outro deve ser de 30 minutos.
A carga máxima deve ser mantida por no mínimo 12 horas após a estabilização dos deslocamentos.
Resultados:
Curva carga x recalque
Curva tempo x recalque
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Fundações e Empuxos de Terra
Resultados de uma prova de carga
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Fundações e Empuxos de Terra
Métodos para determinação da carga de ruptura:
Van der Veen (1953)
Zeevaert (1972)
Mazurkiewicz (1972)
Fellenius (1975)
Método de Van der Veen (1953):
onde
Q = carga correspondente ao recalque z
Qr = carga de ruptura
a,b = coeficientes que dependem do tipo de solo e da estaca
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Fundações e Empuxos de Terra
Procedimento:
Arbitra-se um valor para Qr
Plota-se com o valor de Qr o gráfico z x –ln(1-Q/Qr) 
Se a curva reultante for uma reta, significa que o valor arbitrado é o correto; caso contrário, arbitrar outro valor
z
–ln(1-Q/Qr)
1
a
b
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Fundações e Empuxos de Terra
ATRITO NEGATIVO
As estacas ou tubulões que atravessam uma camada de aterro lançada sobre um solo compressível, podem sofrer um carregamento adicional devido ao atrito negativo gerado entre o solo e a estaca ou tubulão. O solo que estava em equilíbrio sob seu peso próprio passa a se adensar, sobrecarregando as fundações.