FUNDAÇÕES (21)

Prévia do material em texto

Capacidade de carga do sistema 
solo fundaçãosolo-fundação
(fundações indiretas)(fundações indiretas)
Capacidade de carga de estacas (Qa)
Se estacas pré-moldadas, metálicas ou Franki
r r
s
s s
Q RQ
F F
= =
2sF =
(Carga de segurança a ruptura)
Qa ≤ e eQ R=
máx
Q Rρ ′
(Carga admissível estrutural da fund.)
(Carga que provoca o recalque máximo)máx
s sF F
ρ
=
1,5sF =
(Carga que provoca o recalque máximo)
Se estacas escavadas com ponta apoiada em solo
r r
s
Q RQ
F F
= =
(Carga de segurança a ruptura)
Se estacas escavadas com ponta apoiada em solo
Qa ≤
s sF F 2sF =
e eQ R= (Carga admissível estrutural da fund.)
a
Q R′
0,8
lR (Carga devido a parcela da resistência lateral)
máx
s s
Q R
F F
ρ ′
=
1,5sF =
(Carga que provoca o recalque máximo)
Se estacas escavadas com ponta em rocha
r r
s
s s
Q RQ
F F
= =
3sF =
(Carga de segurança a ruptura)
Qa ≤
e eQ R= (Carga admissível estrutural da fund.)
máx
Q Rρ ′
(Carga que provoca o recalque máximo)
0,8
lR (Carga devido a parcela da resistência lateral)
máx
s sF F
ρ
=
1,5sF =
(Carga que provoca o recalque máximo)
Métodos:
-Análiticos (Terzaghi), não apresentam bons resultados
-Semi-empíricos
-Prova de carga-Prova de carga
-Fórmulas Dinâmicas
Métodos semi-empíricos:
-Método de Aoki-Velloso (1975)( )
-Método de Decourt-Quaresma (1978)
-Método de Teixeira (1996)
-Monteiro(1997)Monteiro( )
- E outros
- Método de Aoki-Velloso (1975)
A capacidade total de carga na ruptura (Rr) é composta pela resistência de ponta (Rp) e pela 
resistência lateral (R )resistência lateral (Rl)
r l pR R R= +
( ) ( )l l l l lR A r U r= ⋅ = ⋅ ∆ ⋅∑ ∑ p p pR A r= ⋅( ) ( )l l l l l∑ ∑ p p p
pc
p
K Nq
r
F F
⋅
= =
c c l
l
f q K N
r
F F F
α α⋅ ⋅ ⋅
= = =
1 1F F
Onde
2 2 2F F F
Onde:
Rr = carga na ruptura;
Rl = parcela de atrito lateral ao longo do fuste;
r e r resistências lateral do trecho ∆ analisado e ponta (camada de assentamento darl e rp = resistências lateral do trecho ∆l analisado e ponta (camada de assentamento da
fundação) do ensaio CPT (que podem ser estimados em funçãodo SPT);
Np = SPT na ponta da estaca;
N = SPT médio no trecho ∆ considerado;Nl = SPT médio no trecho ∆L considerado;
F1e F2 = fatores de correção
Dependem do tipo de região e são obtidas pela realização de ensaios de prova de carga. 
Valores de correção F1 e F2
Tipo de Estaca F1 F2
Franki 2,50 2F1
Metálicas 1,75 2F1
Pré-moldadas 1+D/0,80 2F1
Escavadas 3,0 2FEscavadas 3,0 2F1
Raiz, Hélice
contínua e Ômega
2,0 2F1
D = diâmetro ou lado (em metros) da seção transversal do fuste da D = diâmetro ou lado (em metros) da seção transversal do fuste da 
estaca (Cintra e Aoki, 2010)
D D
Valores dos coeficientes K e α propostos por Aoki e Velloso
Tipo de solo K (MPa) α (%)
Areia 1,00 1,41,00 1,4
Areia siltosa 0,80 2,0
Areia silto-argilosa 0,70 2,4
Areia argilosa 0,60 3,0
Areia argilo-siltosa 0,50 2,8
Silte 0,40 3,0
Silte arenoso 0,55 2,2
Silte areno-argiloso 0,45 2,8
Silte argiloso 0,23 3,4
Silte argilo-arenoso 0,25 3,0argilo 0,25 3,0
Argila 0,20 6,0
Argila arenosa 0,35 2,4
Argila areno-siltosa 0,30 2,8
Argila siltosa 0,22 4,0Argila 0,22 4,0
Argila silto-arenosa 0,33 3,0
Exemplo: 
Considerando estacas pré-moldadas de concreto centrifugado, com diâmetro de 0,33 m, carga de
catálogo de 750 kN e comprimento de 12 m, cravadas em local cuja sondagem com N écatálogo de 750 kN e comprimento de 12 m, cravadas em local cuja sondagem com NSPT é
representada na figura a seguir, com a ponta à cota de -13 m, fazer a previsão da capacidade de
carga dessa fundação utilizando o método de Aoki-Velloso. Adote como carga que provoca o
recalque máximo tolerável 700 kN.
Resistência Lateral Total
Trecho
[m]
Nl K
[kPa]
α
[%]
F2 rl
[kPa]
Ul
[m]
Al
[m2]
Rl
[kN]
1 – 61 – 6
6 – 11
11 – 13 
Total:
- Método de Decout-Quaresma (1978)
- Desenvolvido inicialmente para estacas pré-moldadas e Franki;para pré
- Difere do método anterior nos valores de rl e rp
r l pR R R= +
( )l lR U L r= ⋅ ∆ ⋅∑ p p pR A r= ⋅( )l l∑ p p p
2
p pr C N kN mα  = ⋅ ⋅  210 1ll
N
r kN mβ    = ⋅ ⋅ +   
 
 
Onde:
Rr = carga na ruptura;
10 1
3l
r kN mβ     
 
r carga ruptura
Rl = parcela de atrito lateral ao longo do fuste;
rl e rp = resistências lateral e de ponta;
Np = SPT médio considerando o da ponta, o primeiro abaixo e acima;p
Nl = SPT médio na lateral (exclui os que foram utilizado no cálculo da rp e 3 ≤ Nl ≤50;
se Strauss e Tubulão à céu aberto: 3 ≤ Nl ≤15);
Ap = área da ponta da estaca;
Al = área da superfície lateral da estaca;
α e β = coeficientes – tabelados em função do tipo de solo e tipo de fundação
C = coeficiente característico do solo (f: do tipo de solo, tabela)
Observações:
• A carga de segurança à ruptura (Qs), segundo Decourt-Quaresma, é dada por:
1,3 4
pl
s
RRQ = +
• A carga de segurança à ruptura (Qs), segundo a Norma 6122-2010, é dada por:
2
r
s
RQ =
Adotar carga de segurança a ruptura ≤ :
1,3 4
pl
s
RRQ = +
Adotar carga de segurança a ruptura ≤ :
2
r
s
RQ =
• Os valores de N, ao invés de serem dados pelo SPT, podem ser tomados como 
sendo:
N = torque (dado em kgf.m)/1,2
Coeficiente característico do solo
Tipo de solo C (kPa)Tipo de solo C (kPa)
Argila 120
Silte argiloso * 200argiloso *
Silte arenoso* 250
Areia 400
Valores do coeficiente α em função do tipo de estaca e do tipo de solo
Tipo de estaca Escavada Escavada Hélice Raiz Injetada Tipo de estaca Escavada 
em geral
Escavada
(bentonita)
Hélice 
contínua
Raiz Injetada 
sob alta 
pressões
Argilas 0,85 0,85 0,30* 0,85* 1,0*
Tipo de solo
Argilas 0,85 0,85 0,30* 0,85* 1,0*
Solos intermediários# 0,60 0,60 0,30* 0,60* 1,0*
Areia 0,50 0,50 0,30* 0,50* 1,0*0,50 0,50 0,30* 0,50* 1,0*
*Valores apenas orientativos diante do reduzido número de dados disponíveis
• Estacas pré-moldadas, metálicas e tipo Franki (α = 1). Décourt (1996)
# silte argiloso e arenoso# silte argiloso e arenoso
Valores do coeficiente β em função do tipo de estaca e do tipo de solo
Tipo de estaca Escavada Escavada Hélice Raiz Injetada 
em geral (bentonita) contínua sob alta 
pressões
Argilas 0,8* 0,9* 1,0* 1,5* 3,0*
Tipo de solo
Argilas 0,8* 0,9* 1,0* 1,5* 3,0*
Solos intermediários 0,65* 0,75* 1,0* 1,5* 3,0*
Areia 0,5* 0,6* 1,0* 1,5* 3,0*
* Valores apenas orientativos diante do reduzido número de dados disponíveis. 
Décourt (1996)
• Estacas pré-moldadas, metálicas e tipo Franki (β = 1).Estacas pré moldadas, metálicas e tipo Franki (β = 1).
Exemplo: 
Adotando estaca estacada (φ = 60 cm) perfurado com uso de bentonita (Estacão com uso de
lama), cota de arrasamento -1,0 m e cota de ponta da estaca -13 m, calcule pelo método de
Décourt-Quaresma a carga admissível do sistema solo fundação. Utilize a tabela de cargas de
catálogo e adote como recalque máximo permitido da estaca-estrutura 30 mm.
Ensaio de Prova de Carga. 
Considere que a estaca do exercício é a EC03.Considere que a 
Trecho Nl β rl Ul Al Rl
Resistência Lateral Total
Trecho
[m]
Nl β rl
[kPa]
Ul
[m]
Al
[m2]
Rl
[kN]
1 – 6
6 – 11
11 – 12 
Total:Total:
Tabelas de Cintra e Aoki, Fundações por estacas: projeto geotécnico. 2010
Carga admissível estrutural da fundação (Qe)
Tabela Cintra e Aoki, Fundações por estacas: projeto geotécnico. 2010
Tabelas de Cintra e Aoki, Fundações por estacas: projeto geotécnico. 2010
Carga última em estacas: prova de carga (Qr)
Capacidade de carga das estacas pode ser determinadas (ou avaliadas) por provas de carga 
executadas de acordo coma NBR 12131 (Estacas Prova de carga estática Método de executadas de acordo com a NBR 12131 (Estacas – Prova de carga estática – Método de 
ensaio)
A prova de carga pode ser utilizada no controle “in situ” da capacidade de carga ou projeto 
Norma NBR 12131:2006 
(Prova de Carga Estática Método de ensaio)(Prova de Carga Estática – Método de ensaio)
Fonte: dynamistechne.com
Método da Norma (NBR 6122)
D = diâmetro que circunscreve a estaca;
P = carga aplicada
A = área da seção transversal da estaca;
E = módulo de elasticidade da estaca
Carga admissível
r r
2s s
a
Q QQ
FQ Q Q

= =
≤ 

Carga admissível
Carga de ruptura da estaca (prova de carga)
Carga que produz o recalque admissível da 
1,5
máx máx
s
Q Q
F
ρ ρ
=

Carga que produz o recalque admissível da 
estrutura adotado em projeto 
Exercício. Dado o resultado da prova de carga, determinar a carga admissível, usando 
o métodos da NBR6122.
Dados:
Diâmetro da estaca pré-moldada de concreto: 25 cm;
Comprimento da estaca: 6 m;
Módulo de elasticidade do concreto: 29900 MPa
Recalque máximo tolerável pela estaca: 15 mm
D/30 = 250 mm/30 = 8,33 mm
r = D/30 + P.L/(A.E) = 8,33 + P.6000/( (pi*2502/4)*29900)
r = 8,33 + 4,1x10-6P
p/ P = 100 kN = 100000N r = 8,74 mm
r r
2s s
Q QQ
F

= =

Carga admissível
Carga de ruptura da estaca (prova de carga)
1,5
máx máx
s
a
s
Q Q Q
F
ρ ρ
≤ 

=

Carga que produz o recalque admissível 
Projeto geométrico de estacas
N. de estacas por pilar (n) = Carga no pilarN. de estacas por pilar (n) = Carga no pilar
Carga admissível da estaca
Dimensões dos bloco
2,5
3,0
D
d
D

= 

P
- Pré-moldada
- Moldada in loco3,0D
Pe Pe
- Moldada in loco
60d cm≥
c
15
2
D
c cm= +
p/ eventuais erros 
dpilar
p/ eventuais erros 
de locação
c
c d c
Recomendações 
de projeto: 
-Distribuição das 
estacas em torno 
do CC do pilar;do CC do pilar;
- Deve conduzir a 
blocos de menor blocos de menor 
volume Blocos 
padronizados
Recomendações 
de projeto
Blocos 
padronizados
Espaçamento (d) Distribuição das estacas no sentido da > 
Recomendações de projeto
Espaçamento (d) 
entre estacas
Distribuição das estacas no sentido da > 
dimensão do pilar
Menos recomendávelRecomendável
Para os blocos com mais de um pilar = CC dos pilares = CG Para os blocos com mais de um pilar = CC dos pilares = CG 
do bloco
Distribuição das estacas
Recomendável
Não recomendável
(torção do bloco)
- Sempre que possível, o estaqueamento deve ser feito independente para cada pilar;
- No caso de bloco com duas estacas para dois pilares, deve-se evitar a posição de 
- Devem-se evitar quando possível blocos contínuos de grande extensão;
estaca embaixo dos pilares;
- Não se deve misturar estacas de diferentes diâmetros num mesmo bloco;
É indicado que blocos de 1 estaca sejam ligados por vigas aos blocos vizinhos em 2 - É indicado que blocos de 1 estaca sejam ligados por vigas aos blocos vizinhos em 2 
direções ortogonais. É indicado que blocos de 2 estacas tenham pelo menos 1 viga
Projeto geométrico de estacas
Blocos – pilares de divisa
a
2,5 cm
a = distância mínima estaca-divisa, 
depende do tipo de equipamento 
Divisa
V. A.
2,5 cm
ee
e d
R1 = P1 + P1.e/d R2 = P2 – ∆P1/2
Exercícios
Para os pilares indicados abaixo, projetar a fundação em estacas pré-moldadas com 
as seguintes características:
Diâmetro................................................ 40 cm
Distância entre estacas (d)..................... 100 cm
Distância à divisa (a)............................... 50 cm
Carga máxima ........................................ 700 kN
1o Exercício)
1o Verifica se se há a possibilidade de projetar o estaqueamento para cada pilar 
1o Caso: 120 cm 
1o Verifica-se se há a possibilidade de projetar o estaqueamento para cada pilar 
independentemente;
2o Se não, associar os dois pilares em um único bloco;2o Se não, associar os dois pilares em um único bloco;
1o Caso: 80 cm 
1o Verifica se se há a possibilidade de projetar o estaqueamento para cada pilar 1o Verifica-se se há a possibilidade de projetar o estaqueamento para cada pilar 
independentemente;
2o Se não, associar os dois pilares em um único bloco;2o Se não, associar os dois pilares em um único bloco;
3o Verificar a dimensão a (distância da divisa ao CG da estaca mais próxima)3o Verificar a dimensão a (distância da divisa ao CG da estaca mais próxima)
, nesse exercício: a ≥ 50 cm
Resp:
2o Exercício)
Resp.
1o Verifica-se se há a possibilidade de projetar o estaqueamento para cada pilar 
independentemente;independentemente;
2o Se não, associar os dois pilares em um único bloco;
3o Exercício)
Controle in situ da capacidade de carga: controle pela nega
- Utilizada no controle da uniformidade do estaqueamento;
- Durante a cravação procura-se manter, durante a cravação, negas aproximadamente 
Fórmula de Brix:
- Durante a cravação procura-se manter, durante a cravação, negas aproximadamente 
iguais para estacas com carga e comprimento iguais
( )
2
2
W P h
s
R W P
⋅ ⋅
=
+
Fórmula dos Holandeses:
( )R W P+
( )
2W h
s
R W P
⋅
=
+
• s = nega correspondente ao valor da altura de queda do martelo (h)
• P = peso próprio da estaca;
• R = resistência oposta pelo solo à cravação da mesma. R = 5 x Qadm da estaca (F. Brix). 
R = 10 x Qadm da estaca (F. Holandesa);
• W = peso do martelo (pilão). W = 0,7 à 1,2 P (estacas pré-moldadas de concreto)
Exemplo
Calcular a nega (s) para 10 golpes de um pilão com 30 kN de peso, caindo a uma altura
constante de 90 cm sobre uma estaca de concreto armado, com 42 cm de diâmetroconstante de 90 cm sobre uma estaca de concreto armado, com 42 cm de diâmetro
externo, 26 cm de diâmetro interno, 15 m de comprimento e carga admissível de 1000 kN.
Peso específico do concreto = 25 KN/m3 . Adote altura de queda do pilão igual a 1, 5 m.
( ) ( )2 2 2 20,42 0,26pi φ φ pi   ( ) ( ) ( )
2 2 2 2
int 0,42 0,26
.15 25 32,04
4 4
ext
estP V S L L kN
pi φ φ pi
γ γ γ
   
− −
   = ⋅ = ⋅ = ⋅ = =
   
   
1,5 1500h m mm= = (altura de queda do pilão) 
(peso da estaca) 
1,5 1500h m mm= =
0,75.
estPW

≥ 
(peso do pilão) 
(altura de queda do pilão) 
0,75. 0,75.32,04 24,03estP kNW
= =
≥  40W kN=
Fórmula de Brix:
40 (700kN Q 1300 )a
W
kN kN
≥ ≥ ≤ ≤ 40
W
kN
≥  ≥
40W kN=
( ) ( )( )
2 2
2 2
40 .32,04.1500 2,96
5.1000 40 32,04
W P h
s mm
R W P
⋅ ⋅
= = =
+ +
ou ( )29,6 / 10mm golpes
Fórmula dos Holandeses:
2 240 .1500W h
( ) ( )( )
40 .1500 3,33
10.1000 40 32,04
W h
s mm
R W P
⋅
= = =
+ +
ou ( )33,3 / 10mm golpes
- Para a consulta de outros métodos de Controle de Fundações: Alonso, U. R. 
Previsão e Controle das Fundações. 2ª Ed. Blucher.
Exercícios propostos:
Livro: Alonso, U. R. Exercícios de Fundações. 2ª Ed. Blucher
Pag. 83-85, exercícios: 4 e 5.
Pag. 113, exercício: 8
Pag. 114, exercício: 9