AULA 7 - CAPACIDADE CARGA

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FUNDAÇÕES PROFUNDAS
AULA 07
 CAPACIDADE DE CARGA
Uma fundação corretamente dimensionada
apresenta, ao mesmo tempo, segurança em relação
aos possíveis modos de colapso (atendimento aos
estados limites últimos) e deslocamentos em serviço
aceitáveis (atendimento aos estados limites de
serviço). Assim, no projeto de uma fundação, é
preciso verificar a segurança em relação à perda
da capacidade de carga (um dos principais modos
de colapso).
 A ruptura ocorre quando a resistência da estaca
atinge sua máxima mobilização possível. Logo,
para esse valor a estaca estaria na iminência de
deslocar-se incessantemente para baixo. Ou seja,
ruptura não corresponde a quebrar mas sim em
ocasionar um recalque incessante. Conhecendo
isso podemos definir a capacidade de carga como
sendo a máxima resistência que o sistema pode
oferecer.
A capacidade de carga de uma fundação (σr) 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.
A capacidade de carga de ruptura de fundações
profundas, com objetivo de evitar seu colapso ou o
escoamento do solo que lhe confere sustentação,
poderá ser definida por um dos dois valores
seguintes:
a) resistência estrutural do material que compõe o
elemento de fundação;
b) resistência do solo que lhe confere suporte.
O conceito de carga de ruptura é relativamente diverso,
dependendo da definição do seu autor. Segundo Décourt a
carga de ruptura “é definida como sendo a carga corresponde
a deformação de ponta (ou do topo) da estaca correspondente
ao valor de 10% de seu diâmetro, no caso de estacas de
deslocamento (grande ou pequeno) e de estacas escavadas
em argilas, e de 30% de seu diâmetro, no caso de estacas
escavadas em solos granulares”.
Neste contexto, normalmente a situação mais frágil é aquela
que envolve a resistência do solo. Fato este que não é de difícil
identificação em situações onde (1) um mesmo elemento de
fundação, com comprimentos diferentes, colocado em um
mesmo solo, apresenta capacidades de carga distintas (Pb >
Pa); e, por outro lado, (2) um mesmo elemento de fundação,
com igual comprimento, porém executado em solos diferentes,
pode também apresentar capacidades de carga distintas (PII
PI), conforme ilustra a Figura abaixo.
Por esta razão, por si mesma comprovada, é
extremamente prudente e não recomendável que a
capacidade de carga admissível de elementos de
fundação não deve ser pré-fixada a partir –
exclusivamente – da capacidade resistente estrutural
do elemento. Esta situação pode servir como
referencia inicial para uma estimativa preliminar do
número de elementos necessários (número de estacas
para absorver a carga de um pilar, por exemplo), mas
a capacidade de carga admissível final continuará
dependendo de dados do solo e da profundidade de
implantação do elemento, além do tipo da estaca.
 DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE DE CARGA:
 Fórmulas estáticas (métodos convencionais da
mecânica dos solos - teóricos);
 Métodos Semi-empíricos (base em SPT -
ensaios in situ de penetração);
 Provas de carga (curva carga-recalque).
 FÓRMULAS ESTATICAS:
Baseiam-se nas características do terreno, as
quais deveram ser determinadas experimentalmente
em cada caso.
Pu = Pal + Pb - W
Capacidade de carga Peso da
estaca
Resistência Resistência
lateral Ponta
É imaginado um equilíbrio 
Na maioria das
situações, o peso
próprio da estaca é
desprezado em face
das cargas
envolvidas.
 MÉTODOS TEÓRICOS
 TERZAGHI
A ruptura do solo abaixo da base da estaca não pode 
ocorrer sem deslocamento do solo para os lados e 
para cima. 
Base circular:
Q = 1,2.c.Nc + Ɣ.L.Nq + 0,6.Ɣ.
𝐵
2
. NƔ
Base quadrada:
Q = 1,2.c.Nc + Ɣ.L.Nq + 0,8.Ɣ.
𝐵
2
NƔ
 MEYERHOF
Seu trabalho é fundamentado no trabalho de
Terzaghi porém considera que acima da linha de
base há linhas de ruptura.
Q = c.Nc + K.Ɣ.L.Nq + Ɣ.
𝐵
2
. NƔ
Coeficiente de empuxo
do solo contra o fuste na
zona de ruptura próxima
à ponta.
Correlações com boas probabilidades de acerto são aquelas
obtidas de forma semi-empírica. A filosofia contida nas mesmas é
estabelecer-se através de ajustes estatísticos equações de
correlação que tenham embutida em sua essência os princípios
definidos nos métodos teóricos e/ou experimentais. Além do mais,
conforme enfatiza Wroth (1988), correlações primárias, são
preferíveis á correlações secundárias.
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).
Para tipos específicos de estacas há também métodos
específicos, tais como o de Cabral (1986) e o da Brasfond ambos
para estacas-raiz.
 MÉTODOS SEMI-EMPIRICOS (utilizam SPT)
 AOKI E VELLOSO (SPT ou CPT);
 DECOURT E QUARESMA (SPT).
 MÉTODO AOKI-VELLOSO:
A capacidade de carga de uma estaca (Carga de
Ruptura – “Qr”) será obtida pela soma da Carga de
Ponta (“Qp”) com a Carga do Atrito Lateral (“Ql”),
assim como na equação abaixo:
𝑸𝒓 =𝑸𝒑 + 𝑸𝑳
cumulativo
 Os valores de F1 e F2 foram obtidos a partir de retroanálise de
resultados de provas de carga em estacas (cerca de 100 provas
entre os vários tipos)
Preenchimento da planilha, obrigatoriamente, deverá ter:
Células totalmente preenchidas; duas casas decimais;
arredondamento correto.
EXEMPLO: Avaliar qual seria a capacidade de carga e a
quantidade de estacas escavadas de 25 cm de diâmetro
necessárias para suportar um pilar com 900 kN.
SOLUÇÃO:
não houve a última leitura 
SPT adota-se o dobro 
como fictício.
• K e α → tabela tipo de solo;
• F1 e F2 → tabela tipo de estaca;
• Ø → diâmetro da estaca em “m”
• Ap → área de ponta, para estacas circulares A= ¶ x r2 
• ¶ = 3,1415 
• Al → área de fuste por metro, A = 2.¶.r .1 (estacas circulares);
• Q adm → Qu/FS ( em geral usar FS = 2, caso não informado).
Prof. (m) Solo SPT k (kN/m2) α (%) F1 F2 Ø (m) Ap (m2) Al (m2) Qp Ql Qu Q adm
0 - 1 Ar. Siltosa 0 800 0,02 3 6 0,25 0,05 0,79 0 0 0 0
1 - 2 Ar. Siltosa 7 800 0,02 3 6 0,25 0,05 0,79 93,33 14,75 108,08 54,04
2 - 3 Ar. Siltosa 10 800 0,02 3 6 0,25 0,05 0,79 133,33 35,82 169,15 84,58
3 - 4 Ar. Siltosa 13 800 0,02 3 6 0,25 0,05 0,79 173,33 63,21 236,54 118,27
4 - 5 Silte Ar. 18 550 0,022 3 6 0,25 0,05 0,79 165 91,89 256,89 128,45
5 - 6 Silte Ar. 27 550 0,022 3 6 0,25 0,05 0,79 247,5 134,91 382,41 191,21
6 - 7 Silte Ar. 36 550 0,022 3 6 0,25 0,05 0,79 330 192,26 522,26 261,13
7 - 8 Arg. Silt. 46 220 0,04 3 6 0,25 0,05 0,79 168,67 245,56 414,23 207,12
8 - 9 Arg. Silt. 64 220 0,04 3 6 0,25 0,05 0,79 234,67 319,71 554,38 277,19
MÉTODO DE AOKI-VELLOSO 
SOLUÇÃO:
Na profundidade de 8m a estaca teria 277,19 kN de
capacidade, o que permitiria utilizar 4 estacas para
suportar o pilar com 900kN, fazendo um bloco
quadrado mais econômico.
Exercício 01:
Com os dados abaixo, calcular a carga admissível de
uma estaca pré-moldada com diâmetro Ø = 40 cm, usando o
método de Aoki e Velloso. Como será o estaqueamento
admitindo que a carga no pilar será de 890 kN.
Argila Siltosa pouco arenosa
SOLUÇÃO:
Nᵒ Est. = 890 / 306,53 = 2,90 = 3 estacas (triangular).
Prof. (m) Solo SPT k (kN/m2) α (%) F1 F2 Ø (m) Ap (m2) Al (m2) Qp Ql Qu Q adm
0,5 - 1 Arg. A. 0 350 0,024 2,5 3,5 0,4 0,13 0,63 0 0 0 0
1 - 2 Arg. S. 7 330 0,03 2,5 3,5 0,4 0,131,26 120,12 24,95 145,07 72,54
2 - 3 Ar. Siltosa 8 700 0,024 2,5 3,5 0,4 0,13 1,26 291,2 73,33 364,53 182,27
3 - 4 Ar. Siltosa 8 700 0,024 2,5 3,5 0,4 0,13 1,26 291,2 121,71 412,91 206,46
4 - 5 Ar. Siltosa 7 700 0,024 2,5 3,5 0,4 0,13 1,26 254,8 164,05 418,85 209,43
5 - 6 Arg. Silt. 9 330 0,03 2,5 3,5 0,4 0,13 1,26 154,44 196,13 350,57 175,29
6 - 7 Arg. Silt. 16 330 0,03 2,5 3,5 0,4 0,13 1,26 274,56 253,15 527,71 263,86
7 - 7,5 Arg. Silt. 19 330 0,03 2,5 3,5 0,4 0,13 0,63 326,04 287,01 613,05 306,53
MÉTODO DE AOKI-VELLOSO 
Exercício 02:
Usando o método de Aoki-Velloso, calcular a carga
admissível de uma estaca escavada com Ø 100 cm, arrasada
na cota – 0,50 m e com 9,5 m de comprimento.
*** Semelhante ao 
exercício anteriores.
SOLUÇÃO 02:
Prof. (m) Solo SPT k (kN/m2) α (%) F1 F2 Ø (m) Ap (m2) Al (m2) Qp Ql Qu Q adm
0,5 - 1 Arg. A. 0 350 0,024 3,5 7,0 1 0,79 1,57 0,00 0,00 0,00 0,00
1 - 2 Arg. S. 7 330 0,03 3,5 7,0 1 0,79 3,14 518,35 31,10 549,45 274,72
2 - 3 A. S. 8 700 0,024 3,5 7,0 1 0,79 3,14 1256,60 91,42 1348,02 674,01
3 - 4 A. S. 8 700 0,024 3,5 7,0 1 0,79 3,14 1256,60 151,73 1408,33 704,17
4 - 5 A. S. 7 700 0,024 3,5 7,0 1 0,79 3,14 1099,53 204,51 1304,04 652,02
5 - 6 Arg. S. 9 330 0,03 3,5 7,0 1 0,79 3,14 666,45 244,50 910,95 455,47
6 - 7 Arg. S. 16 330 0,03 3,5 7,0 1 0,79 3,14 1184,79 315,59 1500,38 750,19
7 - 8 Arg. S. 19 330 0,03 3,5 7,0 1 0,79 3,14 1406,94 400,00 1806,95 903,47
8 - 9 Arg. S. 25 330 0,03 3,5 7,0 1 0,79 3,14 1851,24 511,08 2362,32 1181,16
9 - 9,5 Arg. S. 26 330 0,03 3,5 7,0 1 0,79 1,57 1925,29 568,84 2494,13 1247,06
MÉTODO DE AOKI-VELLOSO
Exercício 03: De acordo com o laudo geotécnico abaixo:
Exercício 03:
Sabe-se que a estaca a ser utilizada é do tipo hélice contínua
com diâmetro de 90 cm. Cota de arrasamento coincide com o NT
e esta assentada a 11,80 metros de profundidade. Determine a
carga admissível para uma estaca e o estaqueamento para um
bloco que recebe um pilar de 2.753 kN.
Resposta
1.548,66 kN
2 estacas
4) Dado o perfil geotécnico
definido por sondagem SPT,
pede-se determinar a
capacidade de carga última
de uma estaca pré-moldada
(prensada) de 35 cm de
diâmetro com 10 m de
comprimento. Utilize o
método proposto por Aoki e
Velloso (Desprezar o
primeiro metro).
Resp. 3.619,83 kN
5) Dado o perfil geotécnico
definido por sondagem SPTde
uma estaca Franki de 45 cm de
diâmetro. Utilize o método de Aoki
e Velloso. Determine supondo que
a carga que chegará ao pilar é de
aproximadamente 378 tf,
preferencialmente um
estaqueamento quadrado.
a) Capacidade de carga na
ruptura
b) Capacidade de carga
admissível
c) Profundidade de assentamento
Prof. (m) Solo SPT k (kN/m2) α (%) F1 F2 Ø (m) Ap (m2) Al (m2) Qp (kN) Ql Qu (kN) Q adm
0 arg. Ar. 0 350 0,024 2,3 3 0,45 0,16 1,42 0 0 0,00 0,00
1 arg. Ar. 8 350 0,024 2,3 3 0,45 0,16 1,42 194,78 31,81 226,59 113,30
2 arg. Ar. 9 350 0,024 2,3 3 0,45 0,16 1,42 219,13 67,59 286,72 143,36
3 arg. Ar. 7 350 0,024 2,3 3 0,45 0,16 1,42 170,43 95,42 265,85 132,93
4 arg. Ar. 11 350 0,024 2,3 3 0,45 0,16 1,42 267,83 139,16 406,99 203,50
5 arg. Ar. 13 350 0,024 2,3 3 0,45 0,16 1,42 316,52 190,85 507,37 253,69
6 arg. Ar. 15 350 0,024 2,3 3 0,45 0,16 1,42 365,22 250,49 615,71 307,86
7 arg. Ar. 18 350 0,024 2,3 3 0,45 0,16 1,42 438,26 322,06 760,32 380,16
8 arg. Ar. 22 350 0,024 2,3 3 0,45 0,16 1,42 535,65 409,53 945,18 472,59
9 arg. Ar. 25 350 0,024 2,3 3 0,45 0,16 1,42 608,7 508,93 1117,63 558,82
10 arg. Ar. 28 350 0,024 2,3 3 0,45 0,16 1,42 681,74 620,26 1302,00 651,00
11 arg. Ar. 35 350 0,024 2,3 3 0,45 0,16 1,42 852,17 759,42 1611,59 805,80
12 arg. Ar. 45 350 0,024 2,3 3 0,45 0,16 1,42 1095,65 938,34 2033,99 1017,00
MÉTODO DE AOKI-VELLOSO 
As formatações de estaqueamento quadrado podem ser 
compostas por 4 ou cinco estacas. Logo,
- Assentamento a 12 m com 4 estacas
- Assentamento a 11 m com 5 estacas
OBRIGADO!!!