APS 3 - Ensaio Prova de Carga em Estacas (1) (2)

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Atividade Prática Supervisionada III
DISCIPLINA: Fundações e Arrimos PROFESSOR: Vinícius Vieira Sousa TEMA: Fundações Profundas
Defina o método executivo da Prova de Carga Estática em Estacas conforme a NBR 12131.
Execução do ensaio:
5.2 Início do ensaio
 
5.2.1 Entre a instalação da estaca e o início do carregamento da prova de carga deve ser respeitado um prazo mínimo de três dias, no caso de solos com comportamento não coesivo e de dez dias, no caso de solos com comportamento coesivo.
 
5.2.2 No caso de estacas moldadas no solo, além do estabelecido em 5.2.1, deve-se garantir um prazo mínimo para que a resistência do elemento estrutural seja compatível com a carga máxima do ensaio.
A resistência característica do concreto deve ser assegurada por meio de ensaios pertinentes.
 
5.2.3 Os prazos estabelecidos em 5.2.1 podem ser modificados caso haja interesse em observar o comportamento da estaca ao longo do tempo (casos de recuperação ou perda de resistência do solo ao longo do tempo, atrito negativo, etc.).
5.3 Execução da prova de carga propriamente dita
 
5.3.1 Na execução da prova de carga, a estaca é carregada até a carga definida pelo projetista, atendendo aos requisitos de segurança da NBR 6122.
A critério do projetista, o ensaio pode ser realizado:
a) com carregamento lento; ou
b) com carregamento rápido; ou
c) com carregamento misto (lento seguido de rápido); ou
d) com carregamento cíclico, lento ou rápido, para estacas submetidas a esforços axiais de compressão, cuja finalidade, entre outras, é a de é permitir a separação das parcelas da resistência de ponta e de atrito lateral (Van Weele, 1957; Massad, 2002).
 
A carga de ruptura convencional, entretanto, somente poderá ser definida através de carregamentos lentos.
 
A carga máxima do ensaio deve ser definida como aquela em que seja observada a estabilização dos deslocamentos após o recalque máximo do topo da estaca ser, no mínimo, 10% do diâmetro da estaca. Deve seguir os critérios de estabilização dos deslocamentos de acordo com o item 5.3.2b e c.
 
A definição da carga da máxima do ensaio é muito importante, pois sempre fica-se a dúvida: qual carga a considerar? A máxima ou a de estabilização? Em uma prova de carga executada com célula de carga, devido sua sensibilidade, este valor sempre aumenta quando se aplica carga para obtenção do deslocamento máximo da estaca, após o esgotamento do atrito lateral. Isto não é observado em PCs realizadas com leituras manômétricas (devido sua precisão). Este fato ainda é mais importante quando se trata de pesquisas. 
Os deslocamentos correspondentes a estes quatro tipos de ensaios podem ser diferentes e sua interpretação deve considerar o tipo de carregamento empregado.
 
5.3.2 O ensaio com carregamento lento deve ser realizado segundo as seguintes prescrições:
a) o carregamento deve ser executado em estágios iguais e sucessivos, observando-se que:
- a carga aplicada em cada estágio não deve ser superior a 20% da carga de trabalho prevista para a estaca ensaiada;
- em cada estágio, a carga deve ser mantida até a estabilização dos deslocamentos e, no mínimo, por 30 minutos;
b) em cada estágio os deslocamentos devem ser lidos imediatamente após a aplicação da carga correspondente, seguindo-se leituras decorridos dois 2, quatro 4, oito 8, l5, 30 minutos, uma, duas, três, quatro horas, etc, contados a partir do início do estágio, até se atingir a estabilização;
c) a estabilização dos deslocamentos está atendida quando a diferença entre duas leituras consecutivas corresponder a, no máximo, 5% do deslocamento havido no mesmo estágio (entre o deslocamento da estabilização do estágio anterior e o atual);
d) não sendo atingida a carga de ruptura da estaca (definida conforme NBR 6122), terminada a fase de carregamento, a carga máxima do ensaio deve ser mantida durante um intervalo de tempo mínimo de 12 horas entre a estabilização dos recalques e o início do descarregamento;
e) o descarregamento deve ser feito em, no mínimo, quatro cinco estágios. Cada estágio é mantido até a estabilização dos deslocamentos com registro segundo os critérios estabelecidos em 5.3.2b e 5.3.2c. O tempo mínimo de cada estágio é de l5 minutos;
 
Está havendo um contra-senso pois no item 5.3.8b fala-se em cinco estágios de descarregamento, e 5.3.2e (acima) fala-se em quatro. Sou da opinião de manter cinco estágios.
f) após o descarregamento total, as leituras dos deslocamentos devem continuar até a sua estabilização.
 
5.3.3 O ensaio com carregamento rápido deve ser realizado segundo as seguintes prescrições:
a) o carregamento deve ser executado em estágios iguais e sucessivos, observando-se que:
- a carga aplicada em cada estágio não deve ser superior a 10% da carga de trabalho prevista para a estaca ensaiada;
- em cada estágio a carga deve ser mantida durante 10 5 10 minutos, independentemente da estabilização dos deslocamentos; 
Não concordo com a diminuição do tempo de 10min para 5min, é praticamente impossível ler os deslocamentos. Deve permanecer a sugestão inicial de 10min.
- em casos especiais, como fundações de torres de linhas de transmissão, o tempo de manutenção da carga pode ser reduzido para cinco minutos.
b) em cada estágio, os deslocamentos devem ser lidos obrigatoriamente no início e no final do estágio;
c) atingida a carga máxima do ensaio, devem ser feitas cinco leituras: a dez 10 minutos, 30 minutos, 60 minutos, 90 minutos e 120 minutos, neste estágio. A seguir procede-se ao descarregamento, que deve ser feito em cinco ou mais estágios, cada um mantido por 10 5 10 minutos, com a leitura dos respectivos deslocamentos;
Deve permanecer a sugestão inicial de 10min.
 
d) após 10 5 10 minutos do descarregamento total, devem ser feitas mais duas leituras adicionais aos 30 minutos e aos 60 minutos.
Deve permanecer a sugestão inicial de 10min.
 
5.3.4 O ensaio com carregamento misto (lento, seguido de rápido) deve ser realizado segundo as seguintes prescrições:
a) o ensaio é feito com carregamento lento (conforme itens 5.3.2a a 5.3.2c, até a carga 1,2 vezes a carga de trabalho da estaca);
b) a seguir, executar o ensaio com carregamento rápido, conforme item 5.3.3.
 
5.3.5 Outros procedimentos de ensaio podem ser adotados, desde que previamente justificados pelo projetista. 
Neste caso, é sempre exigido, para fins de comparação, que pelo menos uma das provas de carga da obra seja executada conforme um dos o itens m 5.3.2, 5.3.3 ou 5.3.4.
 
5.3.6 Provas de carga para solicitações combinadas, como compressão com esforço transversal, etc., devem obedecer, no que couber, ao prescrito no item 5.3.1. Neste caso, é indispensável que os dispositivos de reação e de aplicação de carga reproduzam as condições reais de trabalho da estaca.
 
5.3.7 Nas provas de carga interrompidas por acidente, a estaca deve ser totalmente descarregada, e o ensaio reiniciado, não deixando de se levar em conta, na interpretação do ensaio, o carregamento interrompido, face à existência de tensões e deformações residuais provocadas pelo mesmo. desprezando-se totalmente os dados colhidos no carregamento inicial.
5.3.8 No caso de estacas submetidas a esforços axiais de compressão, sejam ou não instrumentadas em profundidade para medir encurtamentos em profundidade, a prova de carga, lenta, rápida ou mista, poderá fornecer elementos para a separação das parcelas de atrito e ponta, desde que satisfaça aos seguintes requisitos:
a) o recalque máximo do topo da estaca deve ser, no mínimo, 10% do diâmetro da estaca, de forma a garantir, para a carga máxima, o esgotamento substancial desenvolvimento do atrito lateral e que se avance no desenvolvimento também da resistência de ponta; e
b) o descarregamento deve ser feito em, no mínimo, cinco estágios, seguindo as mesmas prescrições do carregamento quanto: ao tempo de manutenção da carga; aos intervalos de tempo para leitura; e ao critério de estabilização, essa última prescrição se for aplicável (isto é, se a prova de carga for lenta).5.3.9 O ensaio cíclico lento deve ser realizado segundo as seguintes prescrições:
a) o carregamento deve ser feito em ciclos de carga-descarga, com incrementos iguais e sucessivos, observando-se que:
o incremento de carga aplicada, entre ciclos sucessivos de carga-descarga, não deva ser superior a 20% da carga de trabalho prevista para a estaca ensaiada; e
em cada ciclo de carga-descarga a carga máxima, aplicada de uma só vez (um estágio), deva ser mantida até a estabilização dos deslocamentos e, no mínimo, por 30 minutos;
b) em cada ciclo os deslocamentos devem ser lidos imediatamente após a aplicação da carga máxima correspondente, seguindo-se leituras decorridos dois 2 minutos, quatro 4 minutos, oito 8 minutos, l5 minutos, 30 minutos, uma hora, duas horas, três horas, etc., contados a partir do início do estágio, até se atingir a estabilização;
c) a estabilização dos deslocamentos está atendida quando a diferença entre duas leituras consecutivas corresponder a, no máximo, 5% do deslocamento havido no mesmo estágio (entre o deslocamento da estabilização do estágio anterior e o atual);
d) não sendo atingida a carga de ruptura da estaca (estabelecida na NBR 6122), a carga máxima do ensaio deve ser mantida durante um tempo mínimo de 12 horas entre a estabilização dos recalques e o início do descarregamento do último ciclo; e
e) os descarregamentos, em cada ciclo, devem ser feitos também de uma só vez, em um único estágio por ciclo. A carga nula no topo, em cada ciclo, é mantida até a estabilização dos deslocamentos com registro segundo os critérios estabelecidos em 5.3.2b e 5.3.2c.
 
5.3.10 O ensaio cíclico rápido deve ser realizado segundo as seguintes prescrições:
a) o carregamento é feito em ciclos de carga-descarga, com incrementos iguais e sucessivos, observando-se que:
o incremento de carga aplicada entre ciclos sucessivos de carga-descarga não deve ser superior a 10% da carga de trabalho prevista para a estaca ensaiada;
em cada ciclo de carga-descarga a carga máxima, aplicada de uma só vez (um estágio), deve ser mantida durante dez 5 10 minutos, independentemente da estabilização dos deslocamentos; e
o recalque máximo do topo deve ser, no mínimo, 10 % a 20% do diâmetro da estaca, de forma a garantir, para as cargas máximas dos ciclos finais, o esgotamento substancial desenvolvimento do atrito lateral e que se avance no desenvolvimento também da resistência de ponta;
b) em cada ciclo os deslocamentos são lidos obrigatoriamente no início e no final do estágio;
c) atingida a carga máxima do ensaio (último ciclo) devem ser feitas cinco leituras: a dez 10 minutos, 30 minutos, 60 minutos, 90 minutos e 120 minutos;
d) os descarregamentos, em cada ciclo, devem ser feitos também de uma só vez, em um único estágio por ciclo. A carga nula no topo, em cada ciclo, é mantida por dez 10 minutos, com a leitura dos respectivos deslocamentos; e
e) após os dez 5 10 minutos do descarregamento total do último ciclo, devem ser feitas mais duas leituras adicionais a 30 minutos e 60 minutos.
Defina e ilustre “nega” e “repique elástico” em estacas de fundação.
Repique Elastico:
Repique é a parcela elástica do deslocamento máximo de uma seção da estaca, decorrente da aplicação de um golpe de pilão. A verificação do repique é feita por meio de um gŕafico traçado no final da cravação para os últimos 10 golpes de cada estaca. O gráfico é traçado em uma folha de papel colada na superfície da estaca com um lápis que desliza horizontalmente sobre uma régua (ver imagem) no momento da cravação, medindo-se assim a cada golpe do martelo o deslocamento vertical da estaca.
Nega:
Nega é o comprimento médio, pré-fixado em projeto, obtido dos 10 últimos golpes do martelo (ou pilão) durante o processo de cravação de uma estaca. É uma medida dinâmica e indireta da capacidade de carga de uma estaca e tem o objetivo de verificar a uniformidade do estaqueamento.
No que diz respeito a casos especiais em fundações profundas, defina:
Atrito negativo.
O fenômeno designado atrito negativo ocorre geralmente quando estacas são cravadas através de aterros recentes, construídos sobre solos compressíveis, com suas pontas assentes em solos competentes, isto é, relativamente incompressíveis e de elevada resistência ao cisalhamento. Nesse caso poderá ocorrer recalque de parte do solo circunscrito às estacas, invertendo a tendência natural, que é a de recalque das estacas com relação ao solo estável circunvizinho. As principais causas são: 
• Adensamento de uma camada de solo devido à aplicação de uma sobrecarga (Aterro); 
• Rebaixamento do lençol freático; 
• Adensamento da camada de argila devido à cravação de estacas. (neste caso o atrito negativo 
tem valores reduzidos); 
• Colapso de solos.
Efeito Tschebotarioff.