Aulas Fundacoes Ufersa 010

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL Disciplina: FUNDAÇÕES

FUNDAÇÕES PROFUNDAS Parte III Prof. John Eloi Bezerra

 “A carga admissível de um estaqueamento (grupo de elementos

isolados de fundação em estacas) é fixada por cada profissional que se  julgue especialista neste tipo de fundação. O valor numérico por ele fixado decorre de sua experiência pessoal com aquele tipo específico de fundação naquela formação geológica, quando executado com o equipamento daquela firma especializada. Neste contexto fundação é uma arte e as decisões de engenharia dependerão da sensibilidade e experiência do artista. Neste caso, entende-se por experiência profissional o fato de ter projetado um estaqueamento para um determinado valor de carga admissível e ter tomado conhecimento posterior do seu comportamento sob ação deste tipo de carga em prova de carga estática. Se o comportamento foi satisfatório há tendência em se consolidar o valor adotado e até de aumentá-lo à medida que a experiência se acumula sempre com bons resultados. Se o comportamento foi deficiente a tendência é contrária. A experiência confere uma medida à confiabilidade de um determinado tipo de fundação e é um fator subjetivo” . (Prof. Nelson Aoki, 2000).

Capacidade de Carga de Estacas São de dois tipo:  

Capacidade de carga Estrutural Capacidade de carga Geotécnica

CAPACIDADE DE CARGA ESTRUTURAL 



É a capacidade de resistir aos esforços atuantes sem sofrer fissuras danosas ou se romper.  A Tabela 7.1, extraída do livro de Velloso e Lopes (2002), mostra a capacidade estrutural e também a tensão máxima (σ) para estacas prémoldadas de concreto.

Capacidade de Carga de Estacas

Tabela 7.1 – Capacidade de carga estrutural de estacas prémoldadas de concreto (Velloso e Lopes, 2002).

Capacidade de Carga Capacidade de Carga Geotécnica 



Um sistema estaca-solo submetido a uma carga vertical resistirá a essa solicitação parcialmente pela resistência ao cisalhamento gerada ao longo de seu fuste e parcialmente pelas tensões normais geradas ao nível de sua ponta. Portanto, podemos definir como capacidade de carga de um sistema estaca-solo (Qr) a carga que provoca a ruptura do con junto formado pelo solo e a estaca.

Essa carga de ruptura pode ser avaliada através dos métodos estáticos, dinâmicos e das provas de carga.

Métodos Estatísticos de Previsão Os métodos estáticos de previsão da capacidade de carga de uma estaca se dividem em: i)

ii)

MÉTODOS RACIONAIS OU TEÓRICOS: utilizam soluções teóricas de capacidade de carga e parâmetros do solo; MÉTODOS SEMI-EMPÍRICOS: se baseiam em ensaios in situ de penetração, como por exemplo, o SPT e o CPT.

** Poderia se falar ainda dos métodos empíricos , a partir dos quais se pode também estimar, grosseiramente, a capacidade de carga de uma estaca ou tubulão com base apenas na descrição das camadas atravessadas.

Conceituação Básica da Capacidade de Carga de Estacas Isoladas Equilíbrio entre a carga aplicada mais o peso próprio da estaca ou tubulão e a resistência oferecida pelo solo:

Figura 7.1 – Estaca padrão submetida a carga de ruptura de compressão.

O Conceito de Ruptura De Beer (1988) apresenta os conceitos de ruptura física e ruptura convencional, conforme definições que seguem.

Décourt (1996) propõe definir a ruptura física a partir do conceito de rigidez: - Rigidez de uma fundação qualquer (R) expressa a relação entre a carga a ela aplicada e o recalque produzido (s).

Ruptura convencional (Q UC   ): é definida quando existe uma carga correspondente a uma deformação da ponta (ou do topo) equivalente a um percentual do diâmetro da estaca, sendo 10% de B, no caso de estacas de deslocamento e de estacas escavadas em argila, e 30% no caso de estacas escavadas em solos granulares.

Métodos de Previsão de Capacidade de Carga de Estacas Fórmulas Teóricas (Racionais) para Resistência de Ponta i) Solução de Terzaghi É a mesma teoria desenvolvida para a capacidade de carga de fundações superficiais.

Hipótese de que ao longo do comprimento L da estaca o solo é bem mais compressível que o existente abaixo da base  tensões cisalhantes laterais podem ser desprezadas. OBS: B = D = diâmetro da estaca.

Métodos de Previsão de Capacidade de Carga de Estacas Fórmulas Teóricas (Racionais) para Resistência de Ponta i) Solução de Terzaghi

Em argilas homogêneas, em condição não drenada (φ = 0°), a resistência de ponta se torna praticamente constante para valores de L/D acima de 4, podendo ser admitida iguala 9.Su, portanto, independente das dimensões da estaca, como sugere Skempton (1951).

Métodos de Previsão de Capacidade de Carga de Estacas - Terzagui Na Tabela 7.2 são apresentados os valores dos fatores de capacidade de carga Nc, Nq e Nγ, para o caso de ruptura geral, e N´c, N´q e N´ γ, para o caso de ruptura localizada.

Métodos de Previsão de Capacidade de Carga de Estacas Fórmulas Teóricas (Racionais) para Resistência de Ponta ii) Solução de Meyerhof  É análoga à solução de Terzaghi, tendo a seguinte diferença: enquanto na solução de Terzaghi o solo situado acima do nível da base da fundação é substituído por uma sobrecarga frouxa .L, onde as linhas de ruptura são interrompidas no plano BD, na solução de Meyerhof essas linhas de ruptura são levadas ao maciço situado acima de tal plano, conforme mostrado na Figura 7.2b. Meyerhof (1953) propôs um procedimento relativamente simples para o cálculo da capacidade de carga de estacas, sendo a resistência de ponta obtida de:

Métodos de Previsão de Capacidade de Carga de Estacas Fórmulas Teóricas (Racionais) para Resistência de Ponta ii) Solução de Meyerhof  (8) Em que K S = coeficiente de empuxo do solo contra o fuste na zona de ruptura próxima à ponta e Nc, Nq e Nγ = fatores de capacidade de carga, que dependem de φ e da relação L/B . ** Os valores de K S, empuxo do terreno contra o fuste, na vizinhança da ponta de uma estaca cravada situam-se em torno de 0,5 (areias fofas) e 1,0 (areias compactas), conforme resultados obtidos de ensaios de laboratório e de campo (Velloso e Lopes, 2002).

Métodos de Previsão de Capacidade de Carga de Estacas Fórmulas Teóricas (Racionais) para Resistência de Ponta ii) Solução de Meyerhof  No caso de fundações profundas, o valor da relação L/B é muito grande. Por essa razão, despreza-se a última parcela da Equação 8, ficando:

Onde os fatores Nc e Nq são obtidos dos ábacos da Figura 7.3, para o caso de estacas de seção circular ou quadrada e para valores comuns de φ´.

Métodos de Previsão de Capacidade de Carga de Estacas Fórmulas Teóricas (Racionais) para Resistência de Ponta ii) Solução de Meyerhof  Capacidade de carga de estacas em solos argilosos: como neste caso, φ = 0

(10) onde Nc está entre 9 e 10, e de acordo com a Teoria da Plasticidade, Nq = 1 e K S é aproximadamente igual à unidade. Exige-se que a ponta da estaca penetre na camada argilosa pelo menos 2B. - Para penetrações menores, valor de Nc diminui quase linearmente até 2/3 do seu valor quando a base se apóia no topo da camada argilosa.

Métodos de Previsão de Capacidade de Carga de Estacas Fórmulas Teóricas (Racionais) para Resistência de Ponta ii) Solução de Meyerhof  Capacidade de carga de estacas em solos granulares: como neste caso, c = 0, a equação 8 fica:

(11) - É necessário que a ponta da estaca penetre pelo menos 2B na camada de base. - Para penetrações menores que 2B (ou 2D), serão utilizados os valores de Nq e N que correspondam à penetração real, introduzindo-os na Equação 8, com c = 0. - Capacidade de carga de estacas em solos estratificados: para uma estaca instalada em perfil de solo estratificado, pode-se considerar a resistência por atrito lateral total como sendo a soma das resistências individuais de cada camada atravessada. Já a resistência de ponta é, inevitavelmente, determinada pela camada na qual está fincada a ponta da estaca, conforme as Equações 10 e 11.

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