PUC_FUN_06_Cap de Carga Teórica - Profundas - PROF. DOUGLAS - PROF. DOUGLAS

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Capacidade de Carga 
Geotécnica de 
Fundações Profundas
FUNDAÇÕES
SLIDES 06
Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt
prof.douglas.pucgo@gmail.com
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Capacidade de Carga de Tubulões
 Toda a carga aplicada a um tubulão
será suportada pelo solo sob a base
 Como são fundações profundas, a
teoria de Terzaghi não propicia boas
previsões
 Teoria de Meyerhof adaptada para
a ruptura localizada dos tubulões adm
b
N
A


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Capacidade de Carga de Tubulões
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Capacidade de Carga de Tubulões
***
2
3,1 q
s
cu qN
K
Ncq 
Nc*, Nq* = fatores de capacidade de carga de Meyerhof
q = tensão vertical efetiva na cota da base do tubulão
Ks = coeficiente de empuxo próximo à base






 argilas'sin95,0
siltes e areias'sin1
0 

KKs
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Nc Nq
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Gráfico em escala logarítmica NTd log
d (cm) = distância a partir da origem da 
década até o ponto desejado no gráfico
T (cm) = tamanho da década
N = valor entre 1 e 10
T
d
N 10
década da origem daValor N procuradoValor 
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Nc
Exemplo
Ângulo de atrito = 45 graus
Origem da década = 1000
d
T
T
T T
d
N 10 década da origem daValor N
 
 procuradoValor 


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Capacidade de Carga de Tubulões
***
2
3,1 q
s
cu qN
K
Ncq 
Obs.: Para usar a equação de Meyerhof para tubulões,
recomenda-se alterar os de valores de “c” e de “ɸ”,
para representar melhor a ruptura localizada, exceto
para o cálculo de Ks.
 tgtg
cc
32
32
**
*


FS
q
q uadmadm 
FS = 2,0 
(fundações profundas)
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Capacidade de Carga de Tubulões
 Exemplo:
 Qual a dimensão da base do tubulão
para suportar um pilar com 2500 kN?
***
2
3,1 q
s
cu qN
K
Ncq 
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Capacidade de Carga de Estacas
 Em estacas a carga última é dada pela 
soma da parcela de atrito lateral (PL) e 
da ponta (PP)
 As parcelas de atrito lateral e de ponta 
ocorrem para diferentes valores de 
recalque
 Atrito lateral
 → cisalhamento, pequenas deformações
 Resistência de Ponta
 → compressão, grandes deformações
Pu = PL + PP
PL
PP
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Capacidade de Carga de Estacas
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Capacidade de Carga de Estacas
 Para garantir uma menor deformação da estaca na carga de 
trabalho, recomenda-se:










2
PP
4
P
3,1
P
PL
PL
admP
Décourt
NBR 6122
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Capacidade de Carga de Estacas
 Parcelas de carga
 (A) Na ponta:
 σpmax = tensão máxima à compressão no solo sob a ponta da 
estaca
 Ap = área da ponta
 (B) Atrito lateral:
 τ = tensão cisalhante máxima na interface estaca-solo
 AL = área lateral da estaca
 Solo estratificado
ppP AP  max
LL AP 



n
i
LiL
i
AP
1

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Capacidade de Carga de Estacas
 Tensões máximas
 (A) Na ponta:
 Usa-se a teoria de Meyerhoff:
 Para estacas NÃO se reduzem os valores de “c” e “ø”
 (B) Na lateral:
 A partir da resistência do solo:
**
2
3,1 q
s
cu qN
K
cNq 
 tan'na
0
'
tan32tan
2
K
ca
vn 




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Capacidade de Carga de Estacas
 Tensões máximas
 (B) Na lateral:
 Como a tensão vertical varia linearmente com a profundidade, 
pode-se estimar a tensão no ponto médio de cada subcamada
 tan'na
0
' Kvn 
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Exemplo
 Calcule a carga 
admissível de uma 
estaca com diâmetro 
de 50cm tendo em 
vista o perfil dado.
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Atrito Negativo
 Atrito lateral estaca solo
 Deslocamento relativo entre o solo e a estaca
 Atrito positivo
 A estaca recalca mais que o solo envolta
 Capacidade de carga geotécnica
 Atrito negativo
 O solo recalca mais que a estaca
 A estaca é sobrecarregada
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 Causa principal
 Recalque da camada compressível devido à atuação de 
sobrecargas (aterros, estoque de materiais, etc) e 
adensamento
Atrito Negativo
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As estacas limitam o 
recalque na região 
onde são instaladas
Alonso (1989)
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Atrito Negativo
 Estimativa de Qn (Alonso, 1989)
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   ln rlUQ
U = perímetro da estaca
Δl = trechos de solo com rl constante
rl = adesão estaca-solo
Valor de rl
• Se for argila mole = coesão das argilas
• Pode ser adotado igual ao atrito lateral no caso de aterros
Estacas pré-moldadas
• rl não deverá exceder o peso do volume de solo amolgado
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Atrito Negativo
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Estacas pré-moldadas
• rl não deverá exceder o peso do volume de solo amolgado
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Atrito Negativo
 Estimativa de Qn (Velloso e Lopes, 2010)
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lUQ nn 
a = aderência estaca-solo (geralmente desprezada)
σ’v = tensão vertical efetiva junto da estaca na profundidade em estudo
K = coeficiente de empuxo lateral (≠ K0)
δ = ângulo de atrito solo-estaca
 tan'vn Ka
'
0
'tan vvn K  
βξ = fator que considera a redução da 
tensão vertical efetiva geostática em 
decorrência da transferência de carga 
para o solo
σ’v0 = tensão vertical efetiva geostática 
na profundidade em estudo
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Atrito Negativo
 Estimativa de Qn (Velloso e Lopes, 2010)
 Sugestões de valores de βξ (Long e Healy, 1974): 
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'0vn  
Solo βξ
Argilas 0,20 a 0,25
Siltes 0,25 a 0,35
Areias 0,35 a 0,50
lUQ nn 
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Atrito Negativo
 Exemplo:
 Calcular o atrito negativo em uma estaca tipo escavada (com 
D = 50cm) que atravessa uma camada de aterro de 4 m de 
espessura constituído de uma argila arenosa.
 Dados:
 Coesão = 10 kPa
 Ângulo de atrito = 22º
 Peso específico do solo = 16 kN/m³
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Atrito Negativo
 Exemplo (empregando Alonso)
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   ln rlUQ
DU 
coesão lDQn 
010,45,0  nQ kN83,62 nQ
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Atrito Negativo
 Exemplo (empregando Velloso e Lopes)
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'
0vn  
Solo βξ
Argilas 0,20 a 0,25
Siltes 0,25 a 0,35
Areias 0,35 a 0,50
  kPa80,21625,0 n
lUQ nn 
Metade da camada
0,45,08  nQ kN27,50 nQ
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Atrito Negativo
 Exemplo (empregando Velloso e Lopes)
 Refinar em camadas de solo se não for homogêneo!
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Δl (m) z (m) σ'v τn Qn
0,5 0,25 4,00 1 0,79
0,5 0,75 12,00 3 2,36
0,5 1,25 20,00 5 3,93
0,5 1,75 28,00 7 5,50
0,5 2,25 36,00 9 7,07
0,5 2,75 44,00 11 8,64
0,5 3,25 52,00 13 10,21
0,5 3,75 60,00 15 11,78
Total (kN) 50,27
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Atrito Negativo
 Influência na carga 
admissível da estaca
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Atrito Negativo
 Influência na carga admissível da estaca (NBR 
6122, 2010)
 Método das tensões admissíveis
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   ngLPadm QFSPPP 
Padm = carga admissível geotécnica
PP = resistência de ponta na ruptura
PL = resistência lateral na ruptura
FSg = fator de segurança global
Qn = atrito negativo
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Atrito Negativo
 Métodos para reduzir Qn
 Pré-carregamento da camada compressível antes da
instalação das estacas
 Atenção ao cronograma e aos custos
 Eliminação do contato direto da estaca com o solo
 Instalação das estacas dentro de tubos de maior diâmetro
 Limpa-se o solo dentro do tubo e depois crava-se a estaca
 Inviável quando há carga horizontais
 Pintura da superfície externa da estaca com mistura
betuminosa especial
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