Aula 5 Capacidade de Carga de Fundações Profundas

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CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
AULA 5
ESTIMATIVA DE CAPACIDADE DE CARGA 
DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
Prof.: Adosindro J. de Almeida
Data: 10/03/2017
Professor: Adosindro J. de Almeida
Data: 10/03/2017
 CAPACIDADE DE CARGA DAS FUNDAÇÕES
PROFUNDAS
MÉTODO DÉCOURT E QUARESMA
MÉTODO AOKI-VELLOSO
SUMÁRIO
Professor: Adosindro J. de Almeida
Data: 10/03/2017
CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
CONCEITO
A capacidade de carga de uma fundação é definida como a
tensão transmitida pelo elemento de fundação capaz de
provocar a ruptura do solo ou a sua deformação excessiva.
A capacidade de carga das fundações depende de uma
série de variáveis, como por exemplo, das dimensões do
elemento de fundação, da profundidade de assentamento,
das características dos solos, etc.
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
Segundo a NBR 6122/1996, a capacidade de carga dos solos
pode ser calculada por vários métodos, destacando-se:
➢ Métodos empíricos, nos quais a capacidade de carga é
obtida com base na descrição das condições do terreno e
em tabelas de tensões básicas;
➢ Métodos semi-empíricos: aqueles em que as propriedades
dos materiais são estimadas por meio de correlações e
são usadas em teorias da Mecânica dos Solos.
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
➢ Os métodos teóricos e experimentais e os ensaios
laboratoriais são fundamentais para estabelecer a
influência relativa de todos os parâmetros envolvidos nos
cálculos de capacidade de carga. Sua utilização na prática
da engenharia de fundações é, todavia, muitíssimo
restrita visto que a maioria dos parâmetros do solo
necessários a essas análises é de difícil ou mesmo de
quase impossível obtenção. Por outro lado, correlações
entre as tensões correspondentes a estados limites de
ruptura e dados de resistências à penetração de ensaios
"in situ" são simples de ser estabelecidas.
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
No Brasil, os dois métodos mais utilizados para o
dimensionamento de fundações em estacas são os
conhecidos como Aoki e Velloso (1975), e Décourt e
Quaresma, (1978).
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
Segundo Luciano Décourt, as estacas usuais no
Brasil podem ser classificas em duas categorias:
a) Estacas de deslocamento
b) Estacas escavadas
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
a) ESTACAS DE DESLOCAMENTO são aquelas
introduzidas no terreno através de algum processo
que não provoca a retirada do solo.
➢ Estaca pré-moldade de concreto;
➢ Estaca metálica;
➢ Estaca de madeira;
➢ Estaca tipo Franki.
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
b) ESTACAS ESCAVADAS são aquelas executadas “in
situ” através de perfuração do terreno por um processo
qualquer, com remoção de material, com ou sem
revestimento, com ou sem a utilização de fluido
estabilizante.
➢ Estaca tipo Strauss;
➢ Estaca trado rotativo;
➢ Estaca hélice contínua;
➢ Estacas-Raiz.
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
Carga Admissível Sobre Uma Estaca ou Tubulão
Força aplicada sobre a estaca ou o tubulão isolado,
provocando apenas recalques que a construção pode
suportar sem inconvenientes e oferecendo,
simultaneamente, segurança satisfatória contra a ruptura
ou o escoamento do solo ou do elemento de fundação.
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
A estimativa da Capacidade de Carga de ruptura de uma 
fundação profunda tem por objetivo:
➢ Evitar seu colapso ( elemento estrutural), ou 
➢ Evitar o escoamento do solo que lhe confere 
sustentação,
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
A capacidade de carga de ruptura de uma fundação
profunda é definida pelo menor dos dois valores
seguintes:
➢ Resistência estrutural do material que compõe o
elemento de fundação;
➢ Resistência do solo que lhe confere suporte.
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
A capacidade de carga de ruptura (última) Pu de uma
fundação profunda do tipo estaca se compõe de duas
parcelas:
➢ A resistência de atrito lateral (Psu) e,
➢ A resistência de ponta (Pbu ).
(Qu) Pu = Psu (RA) + Pbu (Rp)
Em que:
(Qu) Pu= capacidade de carga de uma fundação
(Ra) Psu= resistência atrito lateral
(Rp) Pbu- resistência de ponta
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
A capacidade de carga de ruptura (última) Pu de uma
fundação profunda do tipo estaca se compõe de duas
parcelas:
➢ A resistência de atrito lateral (Psu) e,
➢ A resistência de ponta (Pbu ).
(Qu) Pu = Psu (RA) + Pbu (Rp)
Em que:
(Qu) Pu= capacidade de carga de uma fundação
(Ra) Psu= resistência atrito lateral
(Rp) Pbu- resistência de ponta
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
(Qu) Pu = (RA) Psu + (Rp)Pbu
Em que:
Pu= capacidade de carga de uma 
fundação
Psu= resistência atrito lateral
Pbu = resistência de ponta
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE DE CARGA
A determinação da capacidade de carga de uma estaca
isolada pode ser feita por :
➢ Métodos Estáticos - fórmulas estáticas (teóricas ou
semi-empíricas),
➢ Métodos Dinâmicos - fórmulas dinâmicas, ou
➢ Provas de carga.
Existem várias teorias de estimativa de capacidade de
carga, devidas a diferentes autores.
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE DE CARGA
Métodos Estáticos - Formulação Estática (teóricas ou semi-
empíricas)
➢ Utiliza-se de métodos convencionais da Mecânica dos
Solos para a avaliação, a partir de parâmetros
previamente determinados.
Métodos Dinâmicos - Formulação Dinâmica
➢ Utiliza-se de dados obtidos no campo, na cravação da
estaca
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE DE CARGA
Prova de Carga
➢ A avaliação da carga (força) de ruptura de uma estaca
pode ser feita através da interpretação das curvas
carga-recalque obtidas de provas de carga estáticas
executadas por diversos métodos.
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO AOKI-VELLOSO (1975)
Considerando que o fuste da
estaca atravessa n camadas
distintas de solo, as parcelas de
resistência de ponta (Rp ) e de
resistência lateral (Rl ) que
compõem a capacidade de carga
(R) são dadas por:
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO AOKI-VELLOSO (1975)
Em que:
rp = capacidade de carga do solo na cota de apoio do elemento estrutural 
Ap = área da seção transversal da ponta 
rl= tensão média de adesão ou de atrito lateral na camada de espessura Δl
U= perímetro da seção transversal do fuste 
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO AOKI-VELLOSO (1975)
Os valores de rp e rl podem ser calculados a partir da
resistência de ponta (qc ) edo atrito lateral unitário (fc )
medidos em ensaio de penetração estática CPT:
Em que F1 e F2 são coeficientes de transformação que
englobam o tipo de estaca e o efeito escala entre a estaca e o
cone do CPT.
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO AOKI-VELLOSO (1975)
Valores de F1 e F2 para diferentes tipos de estacas
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO AOKI-VELLOSO (1975)
Para estacas pré-moldadas de pequeno diâmetro, o valor de
F1=1,75 mostrou-se muito conservador. Por isso, Aoki
(1985) faz nova proposição para o coeficiente empírico F1
para estaca pré-moldadas de concreto:
Onde:
D é o diâmetro ou lado (em metros) do fuste da estaca,
mantendo a relação F2=2F1.
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO AOKI-VELLOSO (1975)
Quando não se mede o valor de fc, pode-se correlacioná-lo
com a resistência de ponta qc :
Em que:
α é função do tipo de solo.
Além disso, quando não se dispõe de ensaios de CPT, o
valor da resistência de ponta (qc ) pode ser estimado por
uma correlação com o índice de resistência à penetração (N)
nos ensaios de SPT:
Em que K depende do tipo de solo.
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO AOKI-VELLOSO (1975)
Valores de K e α
para diferentes
tipos de solos.
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO AOKI-VELLOSO (1975)
Pode-se então reescrever as expressões para rp e rl :
Em que:
Np e Nl são, respectivamente o índice de resistência à
penetração na cota de apoio do elemento estrutural de
fundação e o índice de resistência à penetração médio na
camada de espessura Δl, obtidos através da sondagem mais
próxima. (média ponderada do SPT).
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO AOKI-VELLOSO (1975)
Portanto, a capacidade de carga (R) de um elemento
isolado de fundação pode ser estimada pela fórmula
semi-empírica:
A profundidade de assentamento da base ou ponta da estaca
é aquela, como recomenda a Norma de Fundações NBR –
6122/96, correspondente a uma carga de ruptura mínima de
pelo menos duas vezes a carga admissível (útil) da estaca.
Ou seja: Adota-se no método o Fator de Segurança igual a 2.
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO DÉCOURT E QUARESMA, (1978)
Em 1978 os Engs. Luciano Décourt e Arthur Quaresma
apresentaram ao 6o Congresso Brasileiro de Mecânica dos
Solos e Engenharia de Fundações um método para a
determinação da capacidade de carga de estacas a partir de
valores de SPT, que transcrevemos parte dele:
“Nesse, trabalho é apresentado processo expedido para a
determinação da carga admissível de estacas a partir,
apenas, dos dados normalmente fornecidos por sondagens
(SPT)”.
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO DÉCOURT E QUARESMA, (1978)
Em 1978 os Engs. Luciano Décourt e Arthur Quaresma
apresentaram ao 6o Congresso Brasileiro de Mecânica dos
Solos e Engenharia de Fundações um método para a
determinação da capacidade de carga de estacas a partir de
valores de SPT, que transcrevemos parte dele:
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO DÉCOURT E QUARESMA, (1978)
Luciano Décourt admite calcular a capacidade de carga de
uma estaca a partir do SPT pela expressão:
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO DÉCOURT E QUARESMA, (1978)
Processo de Cálculo
O processo ora apresentado leva em conta os valores de
SPT além de, no caso da resistência de ponta, o tipo de
solo.
Para a estimativa da resistência UNITÁRIA lateral
propôs inicialmente a utilização da Tabela I, considerando
os valores médios de SPT ao longo do fuste, sem levar em
conta aqueles utilizados para a estimativa da resistência de
ponta. Nenhuma distinção é feita quanto ao tipo de solo.
(obs.: l Kg /cm2 = 10t/ m2 = 100 KPa = 0,1 MPa)
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO DÉCOURT E QUARESMA, (1978)
Processo de Cálculo
Para a estimativa da resistência UNITÁRIA de ponta (em
t/m2) utiliza-se a seguinte expressão:
Onde: 
C é um coeficiente tirado da Tabela II e N é a resistência a penetração 
(SPT), tornando o valor médio entre correspondente à ponta da estaca, 
o imediatamente anterior e o imediatamente posterior.
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO DÉCOURT E QUARESMA, (1978)
Processo de Cálculo
Na Tabela III são apresentados os dados considerados
mais adequados.
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO DÉCOURT E QUARESMA, (1978)
Considerações Sobre Estacas de outros Tipos
Embora o estudo tenha sido efetuado basicamente para
estacas pré-moldadas de concreto, admite-se em primeira
aproximação que seja também válida para estacas tipo
Franki, para estacas Strauss (apenas com ponta em argila,
como aliás, deve sempre ocorrer) e estacas escavadas.
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO DÉCOURT E QUARESMA, (1982)
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO DÉCOURT E QUARESMA, (1982)
Sl = área = 2 ⋅π ⋅ R ⋅ H = área de contato ao longo do fuste
Onde:
R = raio da estaca
H = altura da estaca
Adesão média ao longo do fuste
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO DÉCOURT E QUARESMA, (1982)
Obs.: Na determinação do N médio: os valores de N
menores que 3 devem ser considerados iguais a 3 e os
maiores que 50 devem ser considerados iguais a 50.
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO DÉCOURT E QUARESMA, (1978)
Coeficiente de segurança
A carga admissível de uma estaca é determinada
aplicando-se à soma das cargas de ponta e lateral _ um
coeficiente de segurança global igual 1,3 para a
resistência ao atrito lateral e 4 para ponta:
Para Próxima aula
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO DÉCOURT E QUARESMA, (1978)
Coeficiente de segurança
O coeficiente de segurança global F pode ser escrito:
F = Fp.Ff .Fd .Fw
Onde:
Fp = Coeficiente de segurança relativo aos parâmetros do solo
(= 1,1 para o atrito lateral; 1,35 para a resistência de ponta).
Ff = Coeficiente de segurança relativo à formulação adotada
( = 1,0 ).
Fd = Coeficiente de segurança para evitar recalques excessivos
( = 1 para o atrito lateral; = 2,5 para a resistência de ponta ).
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO DÉCOURT E QUARESMA, (1978)
Coeficiente de segurança
Fw = Coeficiente de segurança relativo à carga de trabalho 
da estaca (= 1,2 ).
Com isso, ter-se-á:
✓ para a Resistência Lateral: Fs = 1,1x 1,0 x1,0 x1,2 = 1,32 = 1.3
✓ para a Resistência de Ponta: Fp = 1,35 x1,0 x2,5 x 1,2 = 4,05 = 4
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕESPROFUNDAS
MÉTODO DÉCOURT E QUARESMA, (1996)
Este método foi, posteriormente (Quaresma e outros,
1996), estendido para estimativa de capacidade de
carga de outros tipos de estacas.
➢Estacas tipo Franki,
➢Estacas Strauss (apenas com ponta em argila)
➢Estacas escavadas
➢Estacas Hélice Contínua
➢Estacas Raiz
➢Estacas Injetadas ( alta pressão)
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO DÉCOURT E QUARESMA, (1996)
Para tanto, são considerados os parâmetros “α” e “b” a
seguir relacionados (Tabela abaixo – a seguir).
Os valores são de majoração ou de minoração,
respectivamente para a resistência de ponta e para a
resistência lateral.
Neste caso, a expressão geral para a determinação da carga
de ruptura da estaca é dada por:
(veja que as parcelas de ponta e atrito ficaram multiplicadas por alfa e beta, respectivamente)
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO DÉCOURT E QUARESMA, (1996)
ou ainda,
onde:
Nsptp : Nspt na ponta da estaca (valor médio entre
correspondente à ponta da estaca, o imediatamente anterior
e o imediatamente posterior)
Nspt s : Nspt ao longo do fuste da estaca
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO DÉCOURT E QUARESMA, (1996)
Valores dos parâmetros “α” e “b” 
Para o cálculo da carga admissível da estaca deve-se adotar 
os Fatores de Segurança sugeridos pelos autores.
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CAPACIDADE DE CARGAS DAS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
Professor: Adosindro J. de Almeida
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REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
VELLOSO, D.; LOPES, F.R. Fundações: Fundações Profundas. 
Volumes 2, Editora Oficina Texto/ COPPE-UFRJ, Rio de Janeiro, 
2004.
HACHICH, W; FALCONI, F F; SAES, J. L. Fundações - Teoria 
e Prática. 2a Edição, Editora PINI, São Paulo, 2012.
CAPUTO, H. P. Mecânica dos Solos e suas Aplicações. Vol. 1, 2, 
3. Editora LTC, Rio de Janeiro, 4ª/6ª ed. 2012/2013/2014
ALONSO, U R; RODRIGUEZ ALONSO, U. Exercícios de
Fundações. 2 a Ed. Editora Edgard Blucher, São Paulo, 2010.
NBR 6122/2010- Projeto e Execução de Fundações;
Até próxima aula
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Data: 10/03/2017