PROVA DE CARGA DINÂMICA (PDA) - ENSAIO DE CARREGAMENTO DINÂMICO (ECD) ENSAIO DINÂMICO

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UNIS CENTRO UNIVERSITÁRIO 
ENGENHARIA CIVIL
PROVA DE CARGA DINÂMICA (PDA) - ENSAIO DE CARREGAMENTO DINÂMICO (ECD) ENSAIO DINÂMICO 
Varginha - MG
2020
PROVA DE CARGA DINÂMICA (PDA) - ENSAIO DE CARREGAMENTO DINÂMICO (ECD) ENSAIO DINÂMICO 
Trabalho apresentado ao curso de Engenharia Civil do Unis MG como pré-requisito para obtenção de crédito na disciplina de Mecânica dos solos, sob orientação do Professora Luane Carolina Mendes. 
Varginha - MG
2020
PROVA DE CARGA DINÂMICA (PDA) - ENSAIO DE CARREGAMENTO DINÂMICO (ECD) ENSAIO DINÂMICO 
O ensaio de carregamento dinâmico (ECD), também chamado de prova de carga, é uma tecnologia desenvolvida em 1964 na cidade de Cleveland, nos Estados Unidos, para medir a intensidade da ruptura do sistema estaca-solo. Ao contrário do ensaio de carregamento estático, o ECD utiliza sensores para medir o impacto nas estacas por meio da teoria da equação de onda.
A finalidade do teste é conhecer de uma forma rápida e econômica a capacidade de carga das estacas. Objetiva principalmente determinar a capacidade de ruptura da interação estaca-solo, para carregamentos estáticos axiais. Determinando a capacidade de carga de estacas, de forma rápida e econômica, podendo ser realizado tanto em estacas cravadas como em estacas moldadas in-loco. Ao mesmo tempo avalia a integridade das estacas e a eficiência dos sistemas de cravação, bem como otimiza o projeto de fundação evitando custos excessivos devido a comprimentos extras de estacas ou altos coeficientes de segurança. Detecta danos na estaca, indicando a extensão e a localização. O ensaio se distingue da prova de carga estática tradicional, pelo fato do carregamento ser aplicado dinamicamente, através de golpes de um bate-estacas. As respostas são medidas através de sensores de deformação e de aceleração afixados no topo da estaca.
No Brasil, esse tipo de método começou a ser introduzido na década de 1980 para controle da cravação de estacas em plataformas marítimas de petróleo da Petrobras no litoral brasileiro. Posteriormente, o ensaio de carregamento dinâmico foi utilizado em obras para fundações por todo o país.
VANTAGENS DO TESTE 
Além de obter a capacidade de ruptura do solo, obter dados das tensões máximas de compressão e de tração no material da estaca durante os golpes, da flexão sofrida pela estaca durante o golpe, da integridade da estaca (com localização do eventual dano e estimativa de sua intensidade), da energia efetivamente transferida para a estaca (permitindo estimar a eficiência do sistema de cravação) e do deslocamento máximo da estaca durante o golpe.
REALIZAÇÃO DO ENSAIO
A metodologia do ECD encontra-se normalizada através da NBR-13208:2007 Estacas – Ensaio de Carregamento Dinâmico.
De acordo com o item 4.1.1 da NBR-13208:2007, o sistema de aplicação de impacto (martelo) deve apresentar massa e/ou energia potencial suficiente para provocar força de impacto capaz de gerar deslocamentos permanentes da ponta da estaca, e mobilizar resistências das camadas de solo atravessadas pelo fuste. O sistema pode ser constituído de martelos automáticos de simples ou duplo efeito e martelos de queda livre (item 5.1.3 da NBR 13208:2007).
O ensaio é baseado na teoria de propagação da onda. Sabe-se que quando uma estaca é submetida a um golpe (por um bate estaca, por exemplo), é gerada uma onda de tensão que se propaga ao longo da estaca, a qual trafega com uma velocidade constante, e que depende apenas das características do material.
Energia crescente – consiste na aplicação de golpes com alturas de queda variáveis e crescentes a partir de um nível de energia inferior ao do término da cravação (sistema de impacto de queda livre)
Energia constante – consiste na aplicação de golpes de energia constante, preferencialmente com energia igual ou ligeiramente superior àquela utilizada no final da cravação.
Para medição das respostas dinâmicas, no ensaio são utilizados dois tipos de sensores, posicionados na parte superior da estaca, quais sejam:
Acelerômetro para medida da velocidade (a partir da integração da aceleração) de propagação de onda;
Extensômetro para medida da força aplicada (a partir da medida de deformação, e posterior tensão);
As respostas medidas pelos sensores são enviadas ao sistema PDA (Pile Dynamic Analyser), o qual armazena e processa os sinais de modo “on line“.
A norma atesta o ECD como uma das alternativas válidas para avaliação da capacidade de carga. Isso significa uma garantia confiável no resultado obtido por meio do uso dessa técnica.
Feito através da instalação de sensores no fuste da estaca, em uma seção situada pelo menos duas vezes o diâmetro abaixo do topo da mesma. Os sinais dos sensores são enviados por cabo ao equipamento PDA, que armazena e processa os sinais “online”. Uma estaca é golpeada por um martelo, ondas resultantes do impacto se propagam ao longo da mesma. Em estacas de concreto, essas ondas viajam a 3.500m/s. À medida que as ondas percorrem a estaca, sua intensidade gradualmente se modifica, pois é necessário consumir a energia do impacto para que a estaca supere a resistência do solo do atrito lateral e de ponta e penetre no terreno. Utilizando-se uma instrumentação adequada, é possível medir a intensidade das ondas de impacto do martelo, e as alterações que as mesmas sofrem devido à resistência do solo. Os sinais são monitorados e armazenados através do equipamento denominado PDA – Pile Driving Analyzer.
 Existem normas para ECD também em vários outros países, dentro os quais citamos: Austrália (AS 2159-1995); Alemanha (Comitê 2.1 da DGGT- recomendações para futura inclusão na norma DIN); China (JGJ 106-97); Estados Unidos (ASTM D 4945-89 e outras); Inglaterra (Specification for Piling – Institution of Civil Engineers – capítulo 11.1). 
PARÂMETROS OBTIDOS
A interpretação e análise dos dados são fundamentados na teoria de propagação unidimensional da onda. Em geral, utilizam-se as seguintes metodologias (NBR 13208:2007):
· Método simplificado tipo CASE, empregado no momento do ensaio;
· Análise numérica rigorosa, tipo CAPWAP (Case Pile Wave Analysis Program), realizado posteriormente;
A estimativa de capacidade de carga do método tipo CASE é dada pela soma do atrito lateral e da resistência de ponta através de fórmula expedita. A análise do tipo CASE fornece para cada golpe transmitido à estaca, as seguintes informações principais:
· carga mobilizada na interface solo-estaca;
· integridade estrutural;
· tensões dinâmicas máximas de compressão e de tração;
· deslocamento máximo;
· máxima energia transferida;
Já no método tipo CAPWAP, utiliza-se um programa computacional que estima a capacidade de carga da estaca com base em ajustes de um modelo numérico. No programa, este modelo numérico representa a estaca através de elementos de molas e de massas, e representa o solo através de elementos de molas e amortecedores. Na análise, varia-se os parâmetros do modelo numérico, ajustando-os até que se obtenha um bom ajuste entre as respostas calculadas e medidas. Estes ajustes são feitos de forma interativa, tendo como base um fator de qualidade denominado MQ (Match Quality). Quanto menor é o valor do fator de qualidade MQ, melhor é o ajuste entre as curvas medida experimentalmente é obtida numericamente.
De acordo com o item 7.3 da NBR 13208, no ensaio de carregamento dinâmico de energia crescente, quando for necessário avaliar as cargas máximas mobilizadas por atrito lateral e ponta, recomenda-se que seja processada para cada golpe a análise do tipo CAPWAP correspondente, verificando-se a consistência da solução com base na tendência do conjunto de golpes e face às características do perfil geotécnico.
Por meio do ECD, é possível chegar a alguns resultados a seguir principais deles a seguir:
· detecção da existência de dano estrutural na estaca, como fissuras ou mesmo rupturas, sendo possível determinar a profundidade do dano;
· obtenção da sua capacidade de carga e a definição da resistência lateral e de ponta;
· obtençãodas tensões de compressão e tração mobilizadas durante a cravação da estaca, reduzindo a possibilidade de danos durante a sua instalação;
· levantamento de dados gerais do projeto, da estaca e sondagens;
· levantamento de dados da execução e do ensaio, como módulo de elasticidade, densidade e velocidade de propagação da onda na estaca;
· comprimento da estaca, valores de força de compressão e deslocamento;
· máxima energia transferida, dentre outros. 
· informações sobre a integridade da estaca, com localização de eventual dano, e estimativa de sua intensidade;
· energia efetivamente transferida para a estaca, permitindo estimar a eficiência do sistema de cravação;
· parcelas de resistência devida a atrito lateral e de resistência de ponta, e distribuição de atrito ao longo do fuste;
· limite de deformação elástica do solo.
REFERÊNCIAS
Ensaio de carregamento dinâmico: entenda como funcionaDisponível em: <https://blog.apl.eng.br/ensaio-de-carregamento-dinamico-entenda-como-funciona/>. Acesso em 12 out. 2020.
PDA – Prova De Carga Dinâmica (Chamado De Ensaio Dinâmico Ou Ensaio De Carregamento Dinâmico). Disponível em: <http://www.testgeo.com.br/services /prova-de-carga/>. Acesso em 12 out. 2020.
Prova de Carga Dinâmica em Estacas. Disponível em: <https://dynamistechne.com/nossos-servicos/prova-de-carga-dinamica-em-estacas>. Acesso em 12 out. 2020