Aula 07 - Dimensionamento e capacidade de carga CNEC pdf

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Professor: João Alberto Machado Leite 
CAPACIDADE DE CARGA 
NBR 6122/96: 
“Carga admissível sobre uma estaca ou tubulão isolado: 
força aplicada sobre a estaca ou 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.” 
 
Métodos estáticos – estaca mobiliza toda a resistência 
estática ao cisalhamento do solo, resistência essa obtida 
em ensaios de laboratório ou in situ. 
Métodos estáticos: 
 
• Métodos racionais ou teóricos – aqueles que utilizam 
soluções teóricas de capacidade de carga e parâmetros 
do solo; 
 
• Métodos semi-emíricos – aqueles que se baseiam em 
ensaios in situ de penetração (CPT e SPT); 
 
• Métodos empíricos – capacidade de carga estimada na 
classificação das camadas atravessadas. 
 
Estático – Equilíbrio 
 
𝑄𝑢𝑙𝑡 +𝑊 = 𝑄𝑝,𝑢𝑙𝑡 + 𝑄𝑙,𝑢𝑙𝑡 
 
• 𝑄𝑢𝑙𝑡 - Capacidade de carga da estaca; 
• 𝑊 - peso próprio da estaca; 
• 𝑄𝑝,𝑢𝑙𝑡 - capacidade de carga da ponta; 
• 𝑄𝑙,𝑢𝑙𝑡 - capacidade de carga do fuste; 
 
Estático – Equilíbrio 
Pelas resistências unitária e desconsiderando W: 
𝑄𝑢𝑙𝑡 = 𝐴𝑏 . 𝑞𝑝,𝑢𝑙𝑡 + 𝑈. Σ𝜏𝑙,𝑢𝑙𝑡 . Δ𝑙 
 
• 𝑄𝑢𝑙𝑡 - Capacidade de carga da estaca; 
• 𝐴𝑏 - área da base; 
• 𝑞𝑝,𝑢𝑙𝑡 - resistência de ponta unitária; 
• 𝑈 - perímetro; 
• 𝜏𝑙,𝑢𝑙𝑡 - resistência lateral unitária; 
• Δ𝑙 - trecho do comprimento da estaca onde há 
resistência lateral; 
 
Resistência de Ponta ou Base 
As principais fórmulas teóricas se baseiam na Teoria da 
Plasticidade e supõem diferentes mecanismos de ruptura: 
Resistência de Ponta ou Base 
Solução de Terzaghi (1943): 
A ruptura do solo abaixo da base ocorre com 
deslocamento de solo para os lados e para cima. A 
influência do solo que envolve a estaca é relativo a uma 
sobrecarga γl: 
Base circular, B 
𝑞𝑝,𝑢𝑙𝑡 = 1,2. 𝑐. 𝑁𝑐 + 𝛾. 𝐿. 𝑁𝑞 + 0,6. 𝛾.
𝐵
2.𝑁𝛾 
 
Base quadrada, BxB 
𝑞𝑝,𝑢𝑙𝑡 = 1,2. 𝑐. 𝑁𝑐 + 𝛾. 𝐿. 𝑁𝑞 + 0,8. 𝛾.
𝐵
2.𝑁𝛾 
Resistência de Ponta ou Base 
Solução de Terzaghi (1943): 
 
Resistência Lateral 
Tratada de maneira análoga a resistência ao deslizamento de 
um sólido com o solo: 
𝜏𝑙,𝑢𝑙𝑡 = 𝑐𝑎 + 𝜎ℎ. 𝑡𝑔 𝛿 
• 𝑐𝑎 − aderência entre a estaca e o solo; 
• 𝜎ℎ − 𝑡𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑕𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙 𝑚é𝑑𝑖𝑎 𝑛𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓í𝑐𝑖𝑒 𝑑𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑎; 
• 𝛿 − ângulo de atrito entre a estaca e o solo. 
 
O primeiro e o segundo, podem ser determinados por ensaios de 
laboratório de resistência ao cisalhamento. O primeiro depende da 
execução e do solo, o terceiro, do âng. de atrito e do material da estaca. 
𝜏𝑙,𝑢𝑙𝑡 é preferencialmente estimado em dados empíricos de observações 
de campo. 
 
“A Engenharia de Fundações corrente no Brasil pode ser 
descrita como a Geotecnia do SPT” 
 
Método de Meyerhof (1956) 
1. Para estacas cravadas até uma profundidade D em solo 
arenoso, a resistência unitária de ponta e por atrito lateral 
(kgf/cm²) são dadas por: 
𝑞𝑝,𝑢𝑙𝑡 =
0,4. 𝑁. 𝐷
𝐵
≤ 4𝑁 (𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚²) 
 
𝜏𝑙,𝑢𝑙𝑡 =
𝑁 
50
 (𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚²) 
 
𝑁 − 𝑚é𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑜 𝑆𝑃𝑇 𝑎𝑜 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑜 𝑑𝑜 𝑓𝑢𝑠𝑡𝑒 
Método de Meyerhof (1956) 
2. Para siltes, o limite superior da resistência unitária de 
ponta (kgf/cm²) é: 
𝑞𝑝,𝑢𝑙𝑡 = 3𝑁 
3. Para estacas escavadas em solos não coesivos a 
resistência de ponta é da ordem de um terço das 
anteriores e a lateral é metade; 
4. Para estacas com base alargada tipo Franki a 
resistência de ponta é da ordem do dobro das 
anteriores; 
 
Método Aoki-Velloso (1975) 
Método obtido por um estudo comparativo entre resultados 
de prova de carga em estacas e de SPT: 
 
𝑄𝑢𝑙𝑡 = 𝐴
𝑘.𝑁
𝐹1
+ 𝑈. Σ.
𝛼. 𝑘. 𝑁
𝐹2
. Δ𝑙 
𝑘 𝑒 𝛼 𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎𝑑𝑜𝑠; 
𝐹1 𝑒 𝐹2 𝑠ã𝑜 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑐𝑎𝑙𝑎 𝑒 𝑒𝑥𝑒𝑐𝑢çã𝑜 𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎𝑑𝑜𝑠; 
𝑈 𝑒 Δ𝑙 𝑠ã𝑜 𝑜 𝑝𝑒𝑟í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑎. 
 
𝑄𝑎𝑑𝑚 =
𝑄𝑢𝑙𝑡
2
 
Método Aoki-Velloso (1975) 
Método Aoki-Velloso – Contribuições 
Laprovitera e Benegas (1988) 
𝑘 e 𝛼 utilizados são os modificados por Danziger (1982), 
F1 e F2 alterados e o N de ponta consiste na média dos N 
numa faixa de 1,0 diâmetro da estaca para baixo e para 
cima. 
 
𝑄𝑢𝑙𝑡 = 𝐴
𝑘.𝑁
𝐹1
+ 𝑈. Σ.
𝛼. 𝑘. 𝑁
𝐹2
. Δ𝑙 
Método Aoki-Velloso – Contribuições 
Laprovitera e Benegas (1988) 
Método Aoki-Velloso – Contribuições 
Monteiro (1997) 
Valor de N limitado a 40; 
Para o cálculo da resistência de ponta são considerados 
valores ao longo de espessuras iguais a 7 e 3,5 vezes o 
diâmetro da base, para cima e para baixo da profundidade 
da base, respectivamente. 
 
𝑄𝑢𝑙𝑡 = 𝐴. 𝑞𝑝,𝑢𝑙𝑡 +𝑈. Σ.
𝛼. 𝑘. 𝑁
𝐹2
. Δ𝑙 
𝑞𝑝,𝑢𝑙𝑡 =
𝑞𝑝𝑠 + 𝑞𝑝𝑖
2
 
Método Aoki-Velloso – Contribuições 
Monteiro (1997) 
 
𝑄𝑢𝑙𝑡 = 𝐴. 𝑞𝑝,𝑢𝑙𝑡+𝑈. Σ.
𝛼. 𝑘. 𝑁
𝐹2
. Δ𝑙 
𝑞𝑝,𝑢𝑙𝑡 =
𝑞𝑝𝑠 + 𝑞𝑝𝑖
2
 
 
Para a parte superior: 
𝑞𝑝𝑠 =
𝑘.𝑁
𝐹1
 
Para a parte inferior: 
𝑞𝑝𝑖 =
𝑘.𝑁
𝐹1
 
 
Método Aoki-Velloso – Contribuições 
Monteiro (1997) 
 
Método Aoki-Velloso – Contribuições 
Monteiro (1997) 
 
Método Décourt-Quaresma 
(a) Versão inicial (1978) 
Determinação da capacidade de carga de estacas a partir de 
valores de SPT (1978). 
 - Resistência de ponta 
𝑞𝑝,𝑢𝑙𝑡 = 𝐶.𝑁 
𝐶 é 𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎𝑑𝑜: 
N corresponde à média do 
valor de SPT de onde a 
base está assentada, com 
o valor anterior e o 
posterior. 
Método Décourt-Quaresma 
(a) Versão inicial (1978) 
- Atrito lateral 
Consideram-se os valores de SPT ao longo do fuste, exceto os 
utilizados para a estimativa da resistência de ponta. Pela média, 
determina-se o atrito médio ao longo do fuste pela tabela: 
Estudo feito para 
estacas pré-moldadas 
de concreto, mas 
admite-se como 1ª 
aproximação para 
Franki, Strauss e 
escavada. 
Método Décourt-Quaresma 
(b) Segunda versão (1982) 
- Resistência de ponta 
𝑞𝑝,𝑢𝑙𝑡 = 𝐶.𝑁 
 
𝐶 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑎𝑠 𝑒𝑠𝑐𝑎𝑣𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑚 𝑙𝑎𝑚𝑎 𝑏𝑒𝑛𝑡𝑜𝑛í𝑡𝑖𝑐𝑎 (𝐷é𝑐𝑜𝑢𝑟𝑡, 1986): 
Método Décourt-Quaresma 
(b) Segunda versão (1982) 
- Resistência lateral 
A resistência lateral foi aperfeiçoada pela equação (tf/m²): 
 
𝜏𝑙,𝑢𝑙𝑡 =
𝑁 
3
+ 1 
𝑁 é 𝑜 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑁 𝑎𝑜 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑜 𝑑𝑜 𝑓𝑢𝑠𝑡𝑒, 3 < 𝑁 < 50 
Método Décourt-Quaresma 
(b) Segunda versão (1982) 
- Coeficiente de segurança global F: 
𝐹 = 𝐹𝑝𝐹𝑓𝐹𝑑𝐹𝑤 
𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑟𝑎𝑛ç𝑎 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠 𝑎: 
𝐹𝑝 − 𝑝𝑎𝑟â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑜 1,1 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑎𝑡𝑟𝑖𝑡𝑜, 1,35 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑝𝑜𝑛𝑡𝑎 ; 
𝐹𝑓 − 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎çã𝑜 𝑎𝑑𝑜𝑡𝑎𝑑𝑎 𝑖𝑔𝑢𝑎𝑙 𝑎 1,0 
𝐹𝑑 − 𝑟𝑒𝑐𝑎𝑙𝑞𝑢𝑒𝑠 𝑒𝑥𝑐𝑒𝑠𝑠𝑖𝑣𝑜𝑠 1,0 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑎𝑡𝑟𝑖𝑡𝑜, 2,5 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑝𝑜𝑛𝑡𝑎 ; 
𝐹𝑤 − 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑙𝑕𝑜 𝑑𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑎 𝑖𝑔𝑢𝑎𝑙 𝑎 1,2 . 
Assim: 
𝑄𝑎𝑑𝑚 =
𝑄𝑙,𝑢𝑙𝑡
1,3
+
𝑄𝑝,𝑢𝑙𝑡
4
 
 
Blocos de coroamento são maciços de concreto armado 
que solidarizam as cabeças das estacas responsáveis pela 
transmissão dos esforços, provenientes de um mesmo 
pilar, até uma camada resistente do solo. 
• As estacas devem ser dispostas de modo a conduzir a 
um bloco de dimensões mínimas; 
• As dimensões são definidas em função do número de 
estacas e o diâmetro; 
2 – Bloco com 2 estacas: 1 – Bloco com 1 estaca: 
4 – Bloco com 4 estacas: 3 – Bloco com 3 estaca: 
6 – Bloco com 6 estacas: 5 – Bloco com 5 estaca: 
• Valores de S ou d: 
a – estacas escavadas: 
2,5 x 𝜙 
b – estacas pré-
moldadas: 3,0 x 𝜙 
 
• Valores de C e B: 
𝐶 =
𝜙
2
+ 15 𝑐𝑚 
𝐵 = 𝜙 + 2 𝑥 15𝑐𝑚 
 
Obs: dimensões mínimas. 
7 – Bloco com 7 estaca: 
 
 
 
 
 
 
 
Recomenda-se 7 o limite 
máximo de estacas para um 
mesmo bloco; 
 
• Pilar isolado: 
𝑛 = 1,10 𝑥 
𝑃
𝑃 𝑒
 
𝑛 − 𝑛º 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑎𝑠; 
𝑃 − 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑜 𝑝𝑖𝑙𝑎𝑟; 
𝑃 𝑒 − 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑠í𝑣𝑒𝑙 𝑑𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑎 
1,10 − 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑙𝑒𝑣𝑎 𝑒𝑚 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑎 𝑜 𝑃𝑃 𝑑𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑎. 
• Exercício n°1 
Dado o perfil de sondagem abaixo, pede-se: calcular a capacidade de 
carga para uma estaca tipo Strauss com um comprimento nominal de 
7,00m e diâmetro 38cm, utilizando o método de DECOURT-
QUARESMA. 
• Exercício n°2 
Calcular a capacidade de carga da estaca conforme as características 
abaixo e como mostra o perfil de sondagem, utilizando o método de 
AOKI-VELLOSO. 
• Exercício n°3 
Calcular a capacidade de carga para uma estaca do tipo Franki com 
um comprimento nominal de 10m e diâmetro de 0,42m, utilizando o 
método de DECOURT-QUARESMA e o método de AOKI-VELLOSO.