Aula_15_-_Mecanismos_de_interacao_solo-fundacoes_profundas

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Fundações – ENG01142 - 1 -
MECANISMOS DE INTERAÇÃO SOLO ESTACA
Carga é constituída de duas parcelas
• Atrito desenvolvido ao longo do fuste
• Resistência de ponta da estaca
LATERALPONTA QQQ +=
sBASEBASE fpqAQ ⋅⋅+⋅= 
onde p = perímetro do fuste da estaca
sf = atrito unitário
 = comprimento da estaca
BASEq = resistência de ponta por unidade de área
Figura 1 (a) – Relação carga-recalque para uma estaca com fuste reto e comprido na
argila de Londres; (b) relação carga-recalque para uma estaca curta, com base alargada
na argila de Londres, segundo Burland e Cooke (1974)
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CONTROLE DE CAMPO DAS ESTACAS
Durante a execução de qualquer obra de fundação e, especialmente, nos casos de
fundações profundas em estacas, é essencial contar-se com um adequado controle de
campo para garantir a qualidade e bom funcionamento das mesmas.
Esse controle deve implicar não apenas um fiel registro de dados e evento
ocorridos durante a execução, mas também na sua interpretação de maneira rápida e
objetiva, utilizando como base os critérios e premissas adotados na elaboração do
projeto.
Se durante a execução as premissas de projeto não forem confirmadas, essas
diferenças devem ser imediatamente comunicadas à equipe de projeto, para que se
proceda à análise do problema, bem como à revisão da previsão ou à realização de
investigações geotécnicas complementares, se for necessário. É importante destacar que
esse controle deve ser feito não só sobre os dados de instalação das estacas, como
também sobre os materiais que as compõem.
CONTROLE DAS ESTACAS CRAVADAS
O controle de capo da capacidade de carga das estacas cravadas por percussão
pode ser feito por u ou mais dos seguintes procedimentos: nega e gráficos de cravação, e
provas de carga dinâmicas e estáticas.
A utilização da nega e gráfico de cravação é uma tradição mantida até hoje,
apesar do avanço de outros métodos mais confiáveis, que apresentam menor dispersão.
Apesar das críticas às fórmulas dinâmicas baseadas na nega, elas têm aplicação no
controle da uniformidade do estaqueamento, quando na cravação se usam negas
aproximadamente iguais para as estacas com carga e comprimento de mesma ordem de
grandeza.
O uso da monitoração com instrumentação dinâmica P.D.A. (“Pile Driving
Analyzer”), para a previsão da carga de ruptura das estacas cravadas, tem aumentado a
partir da confirmação de sua compatibilidade com os valores obtidos em provas de
carga estáticas. Sua interpretação é feita normalmente usando programas
computacionais com o método CASE (desenvolvido pela Case Western Reserve
Institute) ou o CAPWAP (Case Pile Wave Analysis Program), que modelam o sistema
martelo-estaca-solo com base na aplicação da teoria de equação de onda de Smith
(1960), para estimativa da capacidade de carga. A vantagem da monitoração dinâmica
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reside no fato de se poder ensaiar grande quantidade de estacas de uma obra, em curto
período de tempo, ao contrário das provas de carga estáticas, que são mais demoradas e
onerosas. Outra vantagem é a possibilidade de ser repetida periodicamente, de modo a
permitir verificar se o solo apresenta ou não fenômenos de cicatrização (recuperação de
resistência) ou de relaxação (perda de resistência com o tempo) após a cravação.
Um outro controle que pode ser efetuado é o da integridade física do fuste
utilizando ensaios não destrutivos com equipamentos P.I.T. (“Pile Integrity Test”) ou
P.D.A. (“Pile Driving Analyzer”), que permitem avaliar qualitativamente possíveis
defeitos construtivos, tais como falhas de concretagem, trincas, rupturas e variações de
seções no fuste. Nesses ensaios dinâmicos, ambos equipamentos, através da análise dos
sinais de força e velocidade (Figura 2) e com base na aplicação da teoria da equação de
onda, permitem conhecer como as ondas de deformação se propagam ao longo do
comprimento da estaca (sofrendo reflexão na sua ponta ou nos eventuais pontos de
singularidade da mesma) e, conseqüentemente, detectar os possíveis danos, bem como
avaliar sua extensão. O P.D.A. é utilizado nos ensaios de integridade de alta deformação
(imposta pelo martelo no topo da estaca durante a cravação), enquanto que o P.I.T. é
empregado nos ensaios de baixa deformação (imposta por um simples martelo de mão
no topo do elemento de fundação).
Figura 2 – Registro típico de uma instrumentação dinâmica
Embora, ultimamente, esteja havendo uma tendência de maior incentivo à
realização de provas de carga dinâmicas em relação às provas de carga estáticas, cabe
ressaltar que estas últimas constituem-se no único ensaio que reproduz as condições de
trabalho de uma estaca e que a norma NBR 6122 da ABNT (que tem valor de lei) diz
que os ensaios de carregamento dinâmico devem ser aferidos por uma prova de carga
estática.
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CONTROLE DE ESTACAS ESCAVADAS
No caso das estacas escavadas, o controle de campo restringe-se praticamente à
análise táctil visual do material escavado para compará-lo com o da sondagem mais
próxima da estaca e à manutenção das características exigidas para a lama, bem como
verificação da limpeza do fundo da escavação mediante sonda e comparação entre o
volume teórico previsto para a estaca e o volume real utilizado na escavação da mesma,
pois um volume real inferior ao teórico indica problemas na estaca. Outro controle
importante diz respeito à qualidade dos materiais empregados e às condições de
concretagem. Um outro controle que ultimamente tem sido efetuado é o da integridade
física do fuste utilizando ensaios não destrutivos P.I.T. (“Pile Integrity Test”). Provas de
carga estáticas raramente têm sido utilizadas, apesar das recomendações da norma.
No caso das estacas Strauss, encontra-se uma grande deficiência para comparar
o material escavado com o da sondagem mais próxima, pois o mesmo vem totalmente
desagregado e misturado em forma de lama devido à água lançada para permitir o
trabalho da piteira.
Quanto às estacas escavadas e injetadas, tipo raiz, também é encontrada uma
certa deficiência para comparar o material escavado com o da sondagem mais próxima
devido à perfuração com o auxílio de circulação de água. As provas de carga exigidas
pela norma brasileira para esse tipo de estacas de um modo geral parecem ser um pouco
excessivas e, em muitos casos, não chegam a ser realizadas. A substituição de provas de
carga à compressão por tração, permitida pela norma neste tipo de estacas, pode em
certos casos conduzir a resultados contra a segurança.
Em relação às estacas tipo hélice contínua, embora já exista uma grande
variedade de equipamentos, tanto em relação ao torque que podem aplicar ao trado
quanto à força de arrancamento, ainda há falta de um procedimento padrão para medir
esses valores, lembrando que as informações dos catálogos das máquinas nem sempre
são confiáveis. Quanto à pressão de bombeamento do concreto, seu controle pode ser
feito por meio de um transdutor de pressão colocado em correspondência com o
mangote da bomba de concreto que está acoplada no topo da haste de perfuração.Algumas empresas dispõem de instrumento medidor digital (TARACORD) que informa
todos os dados de execução da estaca, tais como inclinação da haste, profundidade da
perfuração, perfil da estaca (variação hipotética do diâmetro), torque e velocidade de
rotação da hélice, pressão de injeção, vazão e consumo de concreto (Figura 3). Na falta
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de uma padronização para este tipo de estaca, no país, o que se tem feito é manter a
velocidade de giro constante e comparar os gráficos de variação do torque e da
velocidade de avanço, com a profundidade, em relação à variação da resistência à
penetração N, da sondagem mais próxima. Como a velocidade de rotação é mantida
constante, se o torque aumenta ou se mantém constante e a velocidade de avanço vai
diminuindo com a profundidade significa que o terreno aumenta de resistência com a
profundidade. Esse par de valores (torque e velocidade de avanço) assim interpretado,
deve estar em concordância com a variação da resistência da sondagem mais próxima.
Figura 3 – Controle da execução da estaca tipo hélice contínua
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