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____________________________________ RAFAEL LEITE GONÇALVES ESTUDO DO COMPORTAMENTO DE ESTACAS APILOADAS EM SOLO COLAPSÍVEL DA REGIÃO DE LONDRINA/PR ____________________________________ Londrina 2006

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  • ____________________________________

    RAFAEL LEITE GONALVES

    ESTUDO DO COMPORTAMENTO DE ESTACAS

    APILOADAS EM SOLO COLAPSVEL DA REGIO DE LONDRINA/PR

    ____________________________________

    Londrina 2006

  • RAFAEL LEITE GONALVES

    ESTUDO DO COMPORTAMENTO DE ESTACAS APILOADAS EM SOLO COLAPSVEL DA REGIO DE

    LONDRINA/PR

    Dissertao apresentada ao Curso de Ps-Graduao em Engenharia de Edificaes e Saneamento da Universidade Estadual de Londrina, como requisito parcial obteno do ttulo de Mestre.

    Orientadora: Prof. Dr. Miriam Gonalves Miguel.

    Londrina 2006

  • RAFAEL LEITE GONALVES

    ESTUDO DO COMPORTAMENTO DE ESTACAS APILOADAS EM SOLO COLAPSVEL DA REGIO DE

    LONDRINA/PR

    Dissertao apresentada ao Curso de Ps-Graduao em Engenharia de Edificaes e Saneamento da Universidade Estadual de Londrina, como requisito parcial obteno do ttulo de Mestre.

    COMISSO EXAMINADORA

    _______________________________

    Prof.a Dr.a Miriam Gonalves Miguel Universidade Estadual de Campinas

    _______________________________ Prof. Dr. Antonio Belincanta

    Universidade Estadual de Maring

    _______________________________ Prof. Dr. Cludio Vidrih Ferreira

    Universidade Estadual Paulista Unesp Bauru

    Londrina, __ de ___________ de 2006

  • Dedico este trabalho

    aos meus pais, Sandra e Joel, pelo amor, compreenso,

    estmulo e patrocnio;

    minha irm Carolina, pela ajuda e carinho;

    minha namorada Monique, pelo amor e incentivo;

    aos meus parentes e amigos pelo grande apoio.

  • AGRADECIMENTOS

    Prof. Dr. Miriam Gonalves Miguel, pela orientao competente demonstrada ao

    longo do trabalho, pela confiana em mim depositada, pelo estmulo e compreenso

    nas horas mais difceis.

    Ao Centro de Tecnologia e Urbanismo (CTU) da UEL, pela infra-estrutura e

    laboratrios disponveis para a realizao de ensaios.

    prefeitura do Campus Universitrio, pelo fornecimento dos materiais e funcionrios

    para execuo dos ensaios.

    Universidade Estadual de Maring (UEM) e Universidade de So Paulo/ Campus

    So Carlos, pelo emprstimo de diversos equipamentos utilizados para a realizao

    das provas de carga para este trabalho.

    s empresas patrocinadoras do projeto: BASESTAC Engenharia de Fundaes e

    Estaqueamento Ltda, Cia de Cimento ITAMB, Construtora CONSTRUBLOCK Ltda,

    Ferro e Ao BERTIN Ltda, Pedreira URBALON Ltda, Protendidos DYWIDAG, pelo

    apoio financeiro e incentivo s pesquisas.

    Coordenao de Aperfeioamento de Pessoal de Nvel Superior (CAPES) e ao

    Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico (CNPq), pelo

    auxlio financeiro dispensado a essa pesquisa.

    A todos, professores, funcionrios, alunos e amigos que colaboraram para a

    realizao deste trabalho.

  • GONALVES, Rafael Leite. Estudo do comportamento de estacas apiloadas em solo colapsvel da regio de Londrina/Pr. 2006. Dissertao (Mestrado em Engenharia de Edificaes e Saneamento) Universidade Estadual de Londrina

    RESUMO

    O solo superficial da regio de Londrina/PR se caracteriza por uma argila siltosa, de consistncia mole mdia, latertica e colapsvel. Os solos colapsveis caracterizam-se por apresentarem, quando em sua umidade natural, estrutura com partculas ligadas por vnculos atribudos suco e s substncias cimentantes. Esta estrutura porosa e instvel confere ao solo uma resistncia adicional que pode ser quebrada por agentes externos, em geral, a gua. Quando inundados e submetidos a um carregamento, os solos colapsveis sofrem um movimento relativo entre as partculas, gerando reduo do seu volume, o que pode levar a runa um elemento de fundao. Em obras de pequeno e mdio porte da regio, comum a execuo de fundaes por estacas de pequeno dimetro e relativamente curtas, de modo que ficam sujeitas influncia da colapsibilidade do solo. Atentando para esse fato, foram executadas doze estacas apiloadas de dimetro 20cm, sendo seis de 3m de comprimento e seis de 6m de comprimento, no Campo Experimental de Engenharia Geotcnica (CEEG) da UEL, com o intuito de se avaliar seus comportamentos quanto capacidade de carga. Na execuo das estacas apiloadas, a abertura do furo foi realizada com a queda livre de um pilo, porm, em considerao s prticas locais de execuo, a concretagem do furo foi feita de duas formas distintas: a) com o lanamento de um lastro de brita na base do furo (denominado de p de brita) com posterior apiloamento e, aps, o lanamento de concreto auto-adensvel e b) com o lanamento em camadas de concreto seco com apiloamento, aps cada lanamento, formando uma base alargada e bulbos ao longo do fuste. Neste trabalho, foram estudadas seis estacas de cada tipo, visando ao comportamento das mesmas atravs de provas de carga esttica compresso, do tipo mista, em duas condies: para solo no saturado, com determinaes de suco matricial a cada metro de profundidade, e para solo umedecido por inundao superficial por 48 horas. As medidas de suco matricial foram obtidas em curvas de reteno de gua (teor de umidade versus suco) determinadas para o solo superficial do CEEG, com posse dos teores de umidade do solo, durante as provas de carga. Com as curvas carga versus recalque foi possvel determinar os valores de capacidade de carga para as duas variantes de estacas apiloadas, nas duas condies de umidade do solo, permitindo avaliar as diferenas de comportamento quanto ao tipo de execuo e quanto suco matricial. Palavras-chave: Estacas apiloadas; provas de carga; solos colapsveis

  • GONALVES, Rafael Leite. Study of the behavior of pounded piles in collapsible soil of the area of Londrina/Pr. 2006. Dissertation (Master Degree in Construction and Sanitation Engineering) Londrina State University.

    ABSTRACT

    The superficial soil of the region of Londrina/PR is characterized by soft to average consistency, lateritic and collapsible clay. The collapsible soil is characterized by presenting, when in its natural humidity, structures with particles attached by ties attributed to suction. This porous and unstable structure grants to the soil an additional resistance that can be broken by external agents, generally water. When submitted to a load after flooding, collapsible soils suffer a relative movement among its particles, causing a reduction of volume that can ruin a foundation element. In small and medium sized constructions in the region, it is common to execute foundations with small diameter and relatively short stakes, which are subjected to the influence of the collapsibility of the soil of this region. Considering this, twelve 20cm diameter pounded piles, six of which were 3m and six, 6m long, were executed in the Experimental Field of Geotechnical Engineering of UEL, with the intent of evaluating their behavior with relation to load capacity. In the execution of the pounded piles, the opening of the hole was accomplished by a free fall pile driver; though, in consideration to the local execution practices, concreting of the hole was realized in two different ways: a) with fluid concrete and b) with the release in layers of dry concrete. In this paper, six stakes of each type were studied, analysing their behavior through mixed type tests of static load by compression under two soil conditions: non saturated soil, with suction measurements for each meter of depth, and soil superficially flooded for 48 hours. The matrix suction values were obtained in curves of water retention (humidity versus suction percentage), determined for CEEGs superficial soil, drawing on its known soil humidity values, during the load tests. With the load versus regression curves it was possible to determine the values of load capacity for the two variants of pounded piles under the two soil conditions, enabling the evaluation of the differences of behavior with relation to the execution type and to suction. Key-words: pounded piles; vertical loading tests; collapsible soil.

  • SUMRIO

    1 INTRODUO................................................................................................... 19

    2 OBJETIVOS....................................................................................................... 22

    2.1 Objetivo geral................................................................................................... 22

    2.2 Objetivos especficos....................................................................................... 22

    3 REVISO BIBLIOGRFICA............................................................................... 24

    3.1 Solos laterticos............................................................................................... 24

    3.2 Solos colapsveis............................................................................................. 27

    3.3 Influncia da suco matricial no comportamento de fundaes ................... 34

    3.4 Definio de fundaes profundas.................................................................. 36

    3.4.1 Fundao profunda....................................................................................... 36

    3.4.2 Estacas......................................................................................................... 37

    3.4.3 Estacas Strauss............................................................................................ 37

    3.4.4 Estacas apiloadas......................................................................................... 38

    3.5 Capacidade de carga....................................................................................... 39

    3.5.1 Capacidade de carga do ponto de vista geotcnico..................................... 40

    3.6 Definio de recalque...................................................................................... 43

    3.7 Carga admissvel, recalque admissvel e fatores de segurana em

    fundaes........................................................................................ 44

    3.8 Estimativa de capacidade de carga de fundaes.......................................... 45

    3.8.1 Mtodo semi-emprico de Dcourt & Quaresma (1978)............................... 46

    3.8.2 Mtodo semi-emprico de Aoki & Veloso (1975).......................................... 49

    3.9 Critrios de extrapolao das curvas carga versus recalque.......................... 54

    3.9.1 Mtodo de Van der Veen (1953)................................................................... 55

    3.9.2 Mtodo de Rigirez de Dcourt (1998)........................................................... 56

    3.9.3 Mtodo de Brierley Modificado (MBM).......................................................... 58

    3.10 Estacas apiloadas em solos colapsveis........................................................ 60

    3.10.1 Estacas apiloadas em solo colapsvel da cidade de Pederneiras/SP....... 60

    3.10.2 Estacas apiloadas em solo colapsvel de Ilha Solteira/SP......................... 61

  • 3.10.3 Estacas apiloadas em solo colapsvel Bauru/SP........................................ 62

    3.11 Influncia do reensaio no resultado de provas de carga em estacas............ 64

    4 CAMPO EXPERIMENTAL DE ENGENHARIA GEOTCNICA (CEEG)

    DA UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA (UEL)................................... 67

    4.1 Perfil geolgico geotcnico do solo de Londrina/PR.................................... 67

    4.2 Caractersticas geolgicas geotcnicas do campo experimental de

    engenharia geotcnica (CEEG) da UEL.......................................... 69

    4.2.1 Ensaios de campo........................................................................................ 70

    4.2.1.1 SPT-T......................................................................................................... 70

    4.2.1.2 Fundaes de pequeno porte em Londrina/Pr.......................................... 71

    4.2.1.2.1 Estacas escavadas com trado manual (Brocas)..................................... 71

    2.2.1.2.2 Estacas apiloadas................................................................................... 75

    4.2.2 Ensaios de laboratrio.................................................................................. 84

    5 MATERIAIS E MTODOS.................................................................................. 88

    5.1 Objeto de estudo............................................................................................. 88

    5.2 Estimativa da capacidade de carga das estacas atravs do mtodo de

    Dcourt & Quaresma (1978)............................................................ 90

    5.2.1 Estimativa da capacidade de carga das estacas apiloadas de 3 m de

    comprimento (ACL3 e ACA3) de 6 m de comprimento (ACL6 e

    ACA6)............................................................................................... 91

    5.2.2 Dimensionamento das estacas Strauss (estacas de reao)....................... 93

    5.3 Locao das estacas....................................................................................... 94

    5.4 Execuo das estacas..................................................................................... 95

    5.4.1Estacas apiloadas de dimetro 20 cm, comprimento 3,0 m e 6,0 m com

    lanamento do concreto (ACL3 e ACL6).......................................... 95

    5.4.2 Estacas apiloadas de dimetro 20 cm, comprimento 3,0 m e 6,0 m com

    apiloamento do concreto (ACA3 e ACA6)........................................ 97

    5.4.3 Estacas Strauss de dimetro 32 cm, comprimento 12,0 m (estacas de

    reao)............................................................................................. 99

    5.4.4 Blocos de coroamento.................................................................................102

    5.4.5 Cavas de infiltrao.....................................................................................103

  • 5.5 Execuo das provas de carga.......................................................................103

    5.5.1 Materiais e equipamentos utilizados............................................................104

    5.5.2 Montagem dos equipamentos......................................................................106

    5.5.3 Execuo do ensaio.....................................................................................113

    5.6 Determinao do teor de umidade e estimativa da suco matricial..............115

    5.7 Determinao da reduo da capacidade de carga com a diminuio da

    suco matricial e da recuperao da capacidade de carga com o

    aumento da suco matricial...........................................................115

    5.8 Determinao das tenses no solo aps os ensaios......................................117

    6 APRESENTAO E ANLISE DOS RESULTADOS........................................119

    6.1 Curvas carga versus recalque........................................................................119

    6.2 Capacidade de carga, carga de colapso, resistncia de ponta e

    resistncia lateral............................................................................123

    6.3 Influncia dos reensaios.................................................................................133

    6.4 Influncia da suco matricial no comportamento das estacas.....................143

    6.5 Comparativo do comportamento entre as estacas apiloadas e

    estacas brocas................................................................................155

    6.6 Resultados de tenso do solo e dimenses das estacas aps os

    ensaios............................................................................................157

    7 CONSIDERAES FINAIS...............................................................................162

    REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS.....................................................................164

    ANEXOS...............................................................................................................167

  • LISTA DE FIGURAS

    Figura 3.1 Distribuio das coberturas laterticas no Brasil Melfi, 1997......... 26

    Figura 3.2 Macro-estrutura formada por pontes de argila; por Capilaridade;

    por cimentaes de argila ou xidos de ferro ou alumnio.

    (Lopes, 2001).................................................................................. 29

    Figura 3.3 Estrutura de solo colapsvel carregado sem inundao (a) e

    com inundao (b), (Gutierrez et al, 2003).................................... 31

    Figura 3.4 Ocorrncia de solos colapsveis no Brasil Cintra, 1998................ 32

    Figura 3.5 Carga de ruptura segundo Van der Veen (1953)............................. 55

    Figura 3.6 Grfico Rigidez - Fundaes que no apresentam ruptura fsica -

    Campos, 2005................................................................................. 58

    Figura 3.7 Grfico Rigidez - Fundaes que apresentam ruptura fsica -

    Campos, 2005...................................................................................58

    Figura 3.8 Mtodo do MBM para estimativa da resistncia lateral (Rl)

    Campos, 2005...................................................................................59

    Figura 3.9 Curvas carga versus recalque para recarregamento Massad,

    1992..................................................................................................65

    Figura 4.1 Curvas carga versus recalque das estacas apiloadas com

    lanamento do concreto, de comprimento L = 3 m, na condio

    de solo no saturado Campos, 2005.............................................77

    Figura 4.2 Curvas carga versus recalque das estacas apiloadas com

    lanamento do concreto, de comprimento L = 6 m, na condio

    de solo no saturado Campos, 2005.............................................77

    Figura 4.3 Curvas carga versus recalque das estacas apiloadas com

    apiloamento do concreto, de comprimento L = 3 m, na condio

    de solo no saturado Campos, 2005.............................................78

    Figura 4.4 Curvas carga versus recalque das estacas apiloadas com

    apiloamento do concreto, de comprimento L = 6 m, na condio

    de solo no saturado Campos, 2005.............................................79

  • Figura 4.5 Curvas caractersticas de suco do solo do CEEG Padilha

    (2004)................................................................................................87

    Figura 5.1 Disposio das estacas apiloadas e Strauss no CEEG.....................95

    Figura 5.2 Abertura do furo das estacas apiloadas (ACL e ACA) com o

    auxilio do pilo..................................................................................97

    Figura 5.3 Concretagem das estacas apiloadas ACAs.......................................99

    Figura 5.4 Colocao das armaduras e concretagem das estacas de

    reao.............................................................................................102

    Figura 5.5 Vista geral da montagem das provas de carga................................109

    Figura 5.6 Montagem do sistema de reao (reao 1 esquerda e

    sistema de atirantamento da reao 2 direita).............................109

    Figura 5.7 Detalhe da montagem do macaco e da clula de carga..................110

    Figura 5.8 Esquema das provas de carga.........................................................112

    Figura 5.9 Locao dos poos de inspeo......................................................117

    Figura 5.10 Abertura de poo de inspeo tangenciando a estaca apiloada

    ACL6(1)...........................................................................................118

    Figura 6.1 Curvas carga versus recalque das estacas apiloadas com

    lanamento do concreto, de comprimento L = 3 m, na

    condio de solo umedecido por inundao superficial..................120

    Figura 6.2 Curvas carga versus recalque das estacas apiloadas com

    lanamento do concreto, de comprimento L = 6 m, na

    condio de solo umedecido por inundao superficial..................121

    Figura 6.3 Curvas carga versus recalque das estacas apiloadas com

    apiloamento do concreto, de comprimento L = 3 m, na

    condio de solo umedecido por inundao superficial..................122

    Figura 6.4 Curvas carga versus recalque das estacas apiloadas com

    apiloamento do concreto, de comprimento L = 6 m, na

    condio de solo umedecido por inundao superficial..................122

    Figura 6.5 Grfico de rigidez da estaca ACL3(1) Campos, 2005...................124

    Figura 6.6 Grfico de rigidez da estaca ACL6(2) Campos, 2005...................125

    Figura 6.7 Grfico de rigidez da estaca ACA3(1) Campos, 2005...................125

  • Figura 6.8 Grfico de rigidez da estaca ACA6(2) Campos, 2005...................126

    Figura 6.9 Grfico MBM das estacas apiloadas com lanamento do concreto

    e comprimento L = 3 m (ACL3) na condio de solo no

    saturado Campos, 2005...............................................................127

    Figura 6.10 Grfico MBM das estacas apiloadas com lanamento do

    concreto e comprimento L = 6 m (ACL6) na condio de solo

    no saturado Campos, 2005........................................................127

    Figura 6.11 Grfico MBM das estacas apiloadas com apiloamento do

    concreto e comprimento L = 3 m (ACA3) na condio de solo

    no saturado Campos, 2005........................................................128

    Figura 6.12 Grfico MBM das estacas apiloadas com apiloamento do

    concreto e comprimento L = 6 m (ACA6) na condio de solo

    no saturado Campos, 2005........................................................128

    Figura 6.13 Grfico MBM das estacas apiloadas com lanamento do concreto e

    comprimento L = 6 m (ACL6) na condio de solo umedecido.......129

    Figura 6.14 Grfico MBM das estacas apiloadas com lanamento doconcreto e

    comprimento L = 6 m (ACL6) na condio de solo umedecido.......129

    Figura 6.15 Grfico MBM das estacas apiloadas com apiloamento do concreto e

    comprimento L = 3 m (ACA3) na condio de solo umedecido......130

    Figura 6.16 Grfico MBM das estacas apiloadas com apiloamento do concreto e

    comprimento L = 6 m (ACA6) na condio de solo umedecido......130

    Figura 6.17 Curvas carga versus recalque da estaca apiloada com

    lanamento do concreto, de comprimento L = 3 m (ACL3(2))

    para o ensaio e os reensaios..........................................................134

    Figura 6.18 Curvas carga versus recalque da estaca apiloada com

    apiloamento do concreto, de comprimento L = 3 m (ACA3(2))

    para o ensaio e os reensaios..........................................................134

    Figura 6.19 Curvas carga versus recalque da estaca apiloada com

    apiloamento do concreto, de comprimento L = 6 m (ACA6(1))

    para o ensaio e os reensaios..........................................................135

  • Figura 6.20 Grfico de rigidez da estaca ACL3(2)-Reensaio (3), para solo

    no saturado...................................................................................137

    Figura 6.21 Grfico de rigidez da estaca ACA3(3) Reensaio (3) , para solo

    no saturado...................................................................................137

    Figura 6.22 Grfico de rigidez da estaca ACA6(1) Reensaio (3) , para solo

    no saturado...................................................................................138

    Figura 6.23 Grfico MBM da estaca ACL3(2) Reensaio 2 Solo

    umedecido.......................................................................................139

    Figura 6.24 Grfico MBM da estaca ACA3(2) Reensaio 2 Solo

    umedecido.......................................................................................139

    Figura 6.25 Grfico MBM da estaca ACA6(1) Reensaio 2 Solo

    umedecido.......................................................................................140

    Figura 6.26 Grfico MBM da estaca ACL3(2) Reensaio 3 Solo no

    saturado..........................................................................................140

    Figura 6.27 Grfico MBM da estaca ACA3(2) Reensaio 3 Solo no

    saturado..........................................................................................141

    Figura 6.28 Grfico MBM da estaca ACA6(1) Reensaio 3 Solo no

    saturado..........................................................................................141

    Figura 6.29 Curvas carga versus recalque da estaca apiloada com

    lanamento do concreto, de comprimento L = 3 m, (ACL3(1))

    na condio de solo no saturado e umedecido por inundao

    superficial........................................................................................144

    Figura 6.30 Curvas carga versus recalque da estaca apiloada com

    lanamento do concreto, de comprimento L = 3 m, (ACL3(3))

    na condio de solo no saturado e umedecido por inundao

    superficial........................................................................................144

    Figura 6.31 Curvas carga versus recalque da estaca apiloada com

    lanamento do concreto, de comprimento L = 6 m, (ACL6(1))

    na condio de solo no saturado e umedecido por inundao

    superficial........................................................................................145

  • Figura 6.32 Curvas carga versus recalque da estaca apiloada com

    lanamento do concreto, de comprimento L = 6 m, (ACL6(3))

    na condio de solo no saturado e umedecido por inundao

    superficial........................................................................................145

    Figura 6.33 Curvas carga versus recalque da estaca apiloada com

    apiloamento do concreto, de comprimento L = 3 m, (ACA3(1))

    na condio de solo no saturado e umedecido por inundao

    superficial........................................................................................146

    Figura 6.34 Curvas carga versus recalque da estaca apiloada com

    apiloamento do concreto, de comprimento L = 3 m, (ACA3(3))

    na condio de solo no saturado e umedecido por inundao

    superficial........................................................................................146

    Figura 6.35 Curvas carga versus recalque da estaca apiloada com

    apiloamento do concreto, de comprimento L = 6 m, (ACA6(2))

    na condio de solo no saturado e umedecido por inundao

    superficial........................................................................................147

    Figura 6.36 Curvas carga versus recalque da estaca apiloada com

    apiloamento do concreto, de comprimento L = 6 m, (ACA6(3)) na

    condio de solo no saturado e umedecido por inundao

    superficial........................................................................................147

    Figura 6.37 Relao entre suco matricial e capacidade de carga das estaca

    ACLs3..............................................................................................150

    Figura 6.38 Relao entre suco matricial e capacidade de carga das estaca

    ACAs3.............................................................................................150

    Figura 6.39 Relao entre suco matricial e capacidade de carga das estaca

    ACLs6..............................................................................................151

    Figura 6.40 Relao entre suco matricial e capacidade de carga das estaca

    ACAs6.............................................................................................151

    Figura 6.41 Falha de concretagem da estaca ACA6(3).....................................160

    Figura 6.42 Ponta da estaca ACL e da estaca ACA..........................................161

  • LISTA DE TABELAS

    Tabela 3.1 Valores do coeficiente em funo do tipo de estaca e do

    solo....................................................................................................47

    Tabela 3.2 Valores do coeficiente em funo do tipo de estaca e do

    solo....................................................................................................47

    Tabela 3.3 Fator caracterstico do solo C............................................................48

    Tabela 3.4 Coeficiente de transformao F1 e F2 (Aoki & Velloso, 1975) .........51

    Tabela 3.5 Coeficientes K e (Aoki & Velloso 1975)..........................................52

    Tabela 3.6 Cargas mximas e recalques (Morais & Segantini, 2002).................62

    Tabela 3.7 Cargas de ruptura a partir de interpretaes das provas de carga e

    de estimativas de mtodos semi-empricos Ferreira et al. 2000....64

    Tabela 4.1 Capacidade de carga, carga de colapso e reduo da capacidade

    de carga das estacas brocas Miguel & Belincanta, 2004...............74

    Tabela 4.2 Estimativa de capacidade de carga (Pu), resistncia lateral (Rl),

    resistncia de ponta (Rp) e carga adimissvel (Padm) Campos,

    2005..................................................................................................76

    Tabela 4.3 Capacidade de carga (Pu) das estacas apiloadas com lanamento

    do concreto de comprimento 3 m (ACL3) e Comprimento 6 m

    (ACL6) Campos, 2005....................................................................80

    Tabela 4.4 Capacidade de carga (Pu) das estacas apiloadas com

    apiloamento do concreto de comprimento 3 m (ACA3) e

    Comprimento 6 m (ACA6) Campos, 2005......................................81

    Tabela 4.5 Resistncia lateral (Rl) e de ponta (Rp) das estacas apiloadas com

    lanamento do concreto de comprimento 3 m (ACL3) e

    Comprimento 6 m (ACL6) Campos, 2005......................................82

    Tabela 4.6 Resistncia lateral (Rl) e de ponta (Rp) das estacas apiloadas com

    apiloamento do concreto de comprimento 3 m (ACA3) e

    Comprimento 6 m (ACA6) Campos, 2005.....................................83

  • Tabela 4.7 Valores caractersticos do substrato do CEEG obtidos atravs de

    ensaios de campo e laboratrio Miguel et al (2002).....................85

    Tabela 5.1 Identificao dos ensaios, condies de solo e intervalo de

    tempo em que foram realizados........................................................90

    Tabela 5.2 Identificao das estacas apiloadas executadas no CEEG

    UEL...................................................................................................90

    Tabela 5.3 Valores estimados de capacidade de carga (Pu), resistncia lateral

    (Rl), resistncia de ponta (Rp) e Carga admissvel (Padm).................93

    Tabela 6.1 Carga de colapso (Pc), Resistncia lateral (Rl) e de ponta (Rp) das

    estacas apiloadas com lanamento do concreto de comprimento

    3 m (ACL3) e Comprimento 6 m (ACL6) para solo umedecido.......131

    Tabela 6.2 Carga de colapso (Pc), Resistncia lateral (Rl) e de ponta (Rp) das

    estacas apiloadas com apiloamento do concreto de comprimento

    3 m (ACA3) e Comprimento 6 m (ACA6) para solo umedecido......132

    Tabela 6.3 Carga de colapso, resistncia lateral e resistncia de ponta das

    estacas apiloadas de comprimento L= 3 m e L=6 m, na condio de

    solo umedecido (reensaio 2)...........................................................142

    Tabela 6.4 Capacidade de carga, resistncia lateral e resistncia de ponta das

    estacas apiloadas de comprimento L= 3 m e L=6 m, na condio

    de solo no saturado(reensaio 3)....................................................142

    Tabela 6.5 Teores de umidade de campo e suco correspondente para as

    estacas apiloadas com lanamento do concreto de comprimento

    L = 3 m (ACL3) e L = 6 m (ACL6) e estacas apiloadas com

    apiloamento do concreto de comprimento L = 3 m (ACA3) e

    L = 6 m (ACA6)................................................................................149

    Tabela 6.6 Perda da capacidade de carga das estacas apiloadas com

    lanamento do concreto de comprimento L = 3 m (ACL3) e

    L = 6 m (ACL6)................................................................................152

    Tabela 6.7 Perda da capacidade de carga das estacas apiloadas com

    apiloamento do concreto de comprimento L = 3 m (ACA3) e

    L = 6 m (ACA6)................................................................................153

  • Tabela 6.8 Perda da capacidade de carga das estacas apiloadas com

    lanamento do concreto de comprimento L = 3 m (ACL3) e

    L = 6 m (ACL6)................................................................................154

    Tabela 6.9 Capacidade de carga (Pu), Carga de colapso (Pc) e perda da

    capacidade de carga das estacas brocas e estacas apiloadas

    com lanamento do concreto (ACL) e com apiloamento do

    concreto (ACA)................................................................................156

    Tabela 6.10 Tenses do solo ao longo da profundidade das estacas apiloadas

    de comprimento L = 3 m..................................................................158

    Tabela 6.11 Tenses do solo ao longo da profundidade das estacas apiloadas

    de comprimento L = 6 m..................................................................158

  • 19

    1. INTRODUO

    Londrina, localizada na regio norte do estado do Paran,

    possui populao de, aproximadamente, 490 mil habitantes, sendo um

    importante plo de desenvolvimento regional. Sua principal fonte de renda est

    ligada aos agro-negcios, porm a indstria da construo civil vem ganhando

    fora nas ltimas dcadas.

    Dentro da construo civil, as obras de pequeno e mdio porte

    tm se destacado, constitudas por, principalmente, edificaes uni-familiares e

    edificaes de interesse social (conjuntos habitacionais). Devido s suas

    pequenas solicitaes, esses tipos de obras, comumente, dispem como

    elementos de fundaes estacas curtas do tipo escavadas com trado manual

    (estacas brocas manuais). Apesar da extrema importncia para a solidez da

    obra, as fundaes dessas edificaes no tm recebido o devido estudo para

    sua execuo, esta sendo baseada no empirismo e, principalmente, na

    experincia acumulada dos profissionais regionais.

    So comuns na regio casos de aparecimento de trincas em

    edificaes, em geral de pequeno e mdio porte, aps inundao do solo que

    d apoio s suas fundaes. Essa inundao, no geral, decorrente de

    rompimento de dutos de gua de abastecimento ou de redes coletoras de

    esgoto ou mesmo de um nvel elevado de precipitao pluviomtrica.

    Atentando para esse fato, o meio tcnico passou a se

    preocupar com o comportamento das fundaes na regio de Londrina,

    necessitando de um estudo mais rigoroso dos solos locais.

  • 20

    No ano de 1998, implantou-se no campus da Universidade

    Estadual de Londrina (UEL) o Campo Experimental de Engenharia Geotcnica

    (CEEG) Prof. Saburo Morimoto e, desde ento, comeou-se a desenvolver

    pesquisas sobre o solo da regio de Londrina e as estacas assentes nesse

    solo.

    Pesquisas de investigao do subsolo, atravs de diversas

    sondagens (SPT-T, CPT, DMT, DPL, DPSH, e abertura de poos de inspeo),

    e ensaios de laboratrio com amostras deformadas e indeformadas coletadas

    das campanhas de sondagem indicaram que a camada superficial de solo do

    CEEG (at 12 m de profundidade) constituda por argila siltosa, porosa, de

    consistncia mole a mdia, com teor de umidade entre 30 % e 45 % (TEIXEIRA

    et al., 2003). Ensaios realizados em laboratrio por Lopes et al. (2000) apontam

    que as argilas do solo superficial do CEEG apresentam comportamento de

    argilas laterticas.

    Os estudos de comportamento de estacas de diferentes

    mtodos executivos tambm tm sido realizados no CEEG, atravs de anlise

    das curvas carga versus recalque, obtidas de resultados de provas de carga

    executadas nas estacas. Dentre as estacas j estudadas no CEEG, merecem

    destaque as estacas brocas manuais, que so as mais comuns para

    edificaes de pequeno e mdio porte na regio de Londrina/PR, devido a sua

    facilidade de execuo e baixo custo.

    Porm, as provas de carga executadas nessas estacas para a

    condio de solo inundado revelaram dados expressivos de reduo da

    capacidade de carga (48,8% e 35,6%) em comparao capacidade de carga

  • 21

    de estacas preenchidas por concreto, de dimetro 25 cm e comprimento 3 m e

    6 m, respectivamente (MIGUEL & BELINCANTA, 2004).

    Devido a esses resultados obtidos para as estacas brocas

    manuais, outro tipo de fundao, tambm de uso comum em obras de pequeno

    porte, tem sido analisado. A estaca apiloada foi escolhida como objeto de

    estudo, visto que sua utilizao em obras de pequeno e mdio porte acontece

    em larga escala na regio.

    Para tal estudo foram utilizadas estacas apiloadas de dimetros

    20 cm e comprimentos de 3 m e 6 m, as quais foram submetidas a ensaios de

    provas de carga estticas para duas condies de solo: o no saturado e o

    umedecido por inundao superficial.

    Na estaca apiloada, o processo executivo, que, atravs da

    queda de um pilo, abre o furo deslocando o solo lateralmente e para baixo,

    proporciona uma diminuio dos vazios do solo nas imediaes da estaca, o

    que, acredita-se, ocasiona melhorias nas condies de susceptibilidade do

    elemento de fundao ao colapso, alm de proporcionar uma melhor

    resistncia de ponta da estaca que na estaca broca manual, praticamente

    inexiste.

    Por fim, acredita-se que a estaca apiloada mostre-se como

    alternativa tcnica vivel para edificaes de pequeno e mdio porte em

    Londrina/PR, merecendo maiores investigaes sobre seu comportamento

    para solos laterticos e colapsveis da regio.

  • 22

    2. OBJETIVOS

    2.1 Objetivo geral

    Neste trabalho pretende-se obter informaes a respeito do

    comportamento de estacas apiloadas com confeco de p de brita na ponta

    e preenchidas por concreto auto-adensvel e de estacas apiloadas

    preenchidas por concreto apiloado sem a confeco do p de brita, com

    comprimento de 3m e 6m e dimetro de 20cm, executadas em solo argilo-

    siltoso, poroso, de consistncia mole a mdia, latertico e colapsvel, tpico da

    regio de Londrina/PR, nas condies do solo no saturado, mas com medida

    do teor de umidade do solo, e com umedecimento do solo por inundao

    superficial de no mnimo 48 horas.

    2.2 Objetivos especficos

    Determinar as curvas carga versus recalque das estacas

    apiloadas, executadas no solo da regio, submetendo-as a provas de carga

    esttica, compresso, com controle da suco matricial do solo;

    Indicar parmetros para a elaborao de projetos

    geotcnicos que necessitam da execuo de estacas apiloadas no solo de

    Londrina/PR, tais como capacidade de carga, carga admissvel e recalques

    admissveis;

  • 23

    Verificar a influncia da colapsibilidade do solo no

    comportamento das estacas apiloadas, preenchidas por concreto com e sem

    apiloamento.

  • 24

    3. REVISO BIBLIOGRFICA

    3.1 Solos laterticos

    Segundo Schellmann (1982, apud MELFI, 1997), lateritas

    podem ser definidas como: acumulaes superficiais ou subsuperficiais de

    produtos provenientes do intenso intemperismo de rochas, desenvolvidos sob

    condies favorveis a uma maior mobilidade dos elementos alcalinos,

    alcalinos terrosos e slica e imobilizao de ferro e de alumnio.

    Para Melfi (1997), a laterizao favorecida devido s

    condies de alta temperatura e umidade, tpicas de regies tropicais entre os

    paralelos 30 N e 30 S de latitude. Nas formaes laterticas,

    mineralogicamente predominam os xidos e hidrxidos de ferro e de alumnio

    (geothita, hematita, gibsita e materiais amorfos) e argilo-minerais do grupo da

    caulinita, alm do quartzo, que representa o mineral residual do intemperismo.

    Para o autor, as lateritas, apesar de formadas a partir de um

    processo nico, englobam vrios tipos de produtos, pois a intensidade do

    processo pode variar conforme a localizao, tipos de material de origem,

    tempo de durao, etc. Devido ao exposto, as lateritas apresentam

    propriedades fsicas, qumicas, fsico-qumicas e mineralgicas totalmente

    distintas.

    Melfi (1997) apresenta, como um dos fatores de grande

    importncia ao processo de intemperismo, a evoluo da matria orgnica, que

    em regies frias e temperadas acontece de maneira lenta e resulta na

  • 25

    formao de compostos orgnicos. J nas regies tropicais, devido s altas

    temperaturas, ocorre uma degradao muito rpida da matria orgnica,

    tornando-a totalmente mineralizada, dando origem gua e gs carbnico

    (CO2).

    A presena do CO2 confere s solues das regies tropicais

    caractersticas relativamente cidas (pH entre 5,5 e 6,0). Nessas condies, o

    alumnio e o ferro so praticamente insolveis e se acumulam na forma de

    xidos ou hidrxidos, enquanto que os elementos alcalinos e alcalinos terrosos

    so totalmente lixiviados, assim como a slica. Esta tambm mobilizada,

    porm com velocidade menor que os alcalinos, possibilitando em algumas

    situaes a recombinao entre a slica e o alumnio, formando os argilo-

    minerais.

    O Brasil possui caractersticas tropicais (altas temperaturas e

    elevada pluviosidade), fatores propcios ocorrncia do processo de

    laterizao; por isso, apresenta mais de 60% de sua superfcie recobertos por

    formaes laterticas, como mostra a Figura 3.1, extrada de Melfi (1997).

    Porm, essa cobertura no homognea, visto que composta por diferentes

    tipos de materiais laterticos, sendo mais comum a presena de materiais

    argilo-ferruginosos friveis, que por processos pedogenticos foram

    transformados em solo muito fino, pulverulento, com microagregaes

    caractersticas (latossolos).

  • 26

    Figura 3.1 Distribuio das coberturas laterticas no Brasil Melfi, 1997.

    Como pode ser observado na Figura 3.1, praticamente todas as

    regies do Brasil so cobertas por formaes laterticas, sendo que cada regio

    possui um conjunto de materiais predominantes, marcados, principalmente,

    pela natureza dos xidos metlicos: no norte do pas, a cobertura latertica

    constituda, essencialmente, por goethita e gibsita, sendo a hematita

    subordinada ou mesmo ausente; na regio nordeste, a goethita ainda

    predominante, porm no so encontradas gibsita e hematita; no Brasil central

    so encontrados os trs oxihidrxidos metlicos, goethita, hematita e gibsita; j

    no sul, a goethita desaparece e a hematita o principal constituinte frrico.

    Melfi (1997) destaca a importncia dos estudos, sobretudo

    microscpicos, sobre as lateritas no Brasil, visto que cada tipo de laterita

    apresenta propriedades mecnicas peculiares e estudos sobre a composio

  • 27

    mineralgica dos materiais podem auxiliar o meio geotcnico a compreender

    por que solos de ndices geotcnicos semelhantes apresentam, em muitos

    casos, comportamento mecnico totalmente distinto.

    Dcourt (2002) observa que as argilas laterticas apresentam

    rigidezes muito acima das argilas no laterticas, apesar de elas apresentarem

    mesmo ndice de resistncia penetrao dos ensaios de SPT. Segundo o

    autor, devido maior rigidez dos solos laterticos, todos os mtodos de

    estimativa de capacidade de carga de fundaes subestimam o

    comportamento de fundaes implantadas nesse tipo de solo. Dcourt (2002)

    sugere ainda que seja realizado um nmero significativo de provas e carga

    para que se possam introduzir ajustes aos mtodos de previso de capacidade

    de fundaes executadas em solos laterticos.

    3.2 Solos colapsveis

    Segundo Cintra (1998) todos os tipos de solos quando

    submetidos a um carregamento sofrem algum tipo de recalque, sendo que a

    magnitude desses recalques varia de solo para solo. Esses recalques

    acontecem em solos no saturados e podem ser previstos no clculo de

    fundaes.

    Ainda segundo o autor, alguns tipos de solos, quando

    umedecidos, sofrem um tipo de colapso de sua estrutura que se caracteriza por

    recalques repentinos e de grandes propores. Os solos que sofrem esse

    fenmeno so denominados de solos colapsveis. Ento, podem ser definidos

    solos colapsveis como sendo solos que sofrem bruscas e significativas

  • 28

    redues de volume quando umedecidos, sem que ocorra a variao da tenso

    qual esto submetidos.

    A colapsibilidade est ligada a dois fatores externos ao solo: a

    carga limite crtica de colapso e umedecimento do solo. Quando ocorre uma

    combinao dos dois fatores, tem-se uma condio favorvel para a ocorrncia

    do colapso. Aliado a esses fatores externos tem-se o tipo de estrutura do solo.

    Solos colapsveis caracterizam-se por apresentar, quando em sua umidade

    natural, estrutura com partculas ligadas por vnculos atribudas suco e a

    substncias cimentantes, formando uma estrutura porosa e instvel.

    Segundo Lopes (2001), esta estrutura confere ao solo uma

    resistncia adicional que pode ser quebrada por agentes externos, em geral a

    gua. Na Figura 3.2, apresentada por Lopes (2001), pode-se observar

    ilustraes de macro-estruturas formadas por partculas ligadas por vnculos. A

    Figura 3.2(a) apresenta macro-estruturas formadas por microagregados de

    argila ou de silte ligada por vnculos de pontes de argila. Tambm pode

    acontecer dessas estruturas com vnculos por cimentao de xidos de ferro. A

    Figura 3.2(b) mostra a formao de estruturas mantidas por capilaridade, que

    esto ligadas suco do solo. J na figura 3.2(c), tm-se as microagregaes

    mantidas estveis por cimentao de argilas ou xidos de ferro.

  • 29

    (a) (b)

    (c)

    Figura 3.2 (a) Macro-estrutura formada por pontes de argila; (b) Macro-estrutura formada por Capilaridade; (c) Macro-estrutura por cimentaes de argila ou xidos de ferro ou alumnio. (Lopes, 2001).

    Antigamente, acreditava-se que o colapso ocorria quando se

    atingia a inundao mxima do solo, ou seja, saturao de 100%, mas estudos

    mostram que no necessria a inundao completa do solo para que ocorra

    o fenmeno do colapso. Em geral, quando a saturao atinge cerca de 70 a

    80%, tem-se uma variao de suco significativa que pode causar colapso.

    Segundo Padilha (2004), a suco normalmente dividida em

    duas componentes: a componente matricial e a componente osmtica, sendo a

    suco total a soma das duas componentes. A suco osmtica depende da

    concentrao qumica da gua do solo, enquanto a matricial depende da

    estrutura e da composio do solo e tende a desaparecer com a inundao do

  • 30

    solo. A suco matricial definida como a diferena entre a presso de ar e a

    presso de gua nos vazios.

    O aumento da suco matricial confere uma maior rigidez ao

    solo, aumenta sua capacidade de carga e diminui os recalques para uma

    mesma tenso aplicada; por sua vez, com o solo inundado (suco

    praticamente nula) o solo apresenta sua menor capacidade de carga e maiores

    recalques para a mesma tenso aplicada.

    Guterrez et al. (2003) comentam que os solos colapsveis

    apresentam microagregaes que so mantidas estveis pela presena da

    suco e agentes cimentantes e, quando submetidas a carregamento em seu

    estado de umidade natural, resistem carga atravs de compresso entre os

    gros, sem sofrer movimento relativo entre os mesmos e sem que ocorra

    grande variao em seu volume.

    Para esses autores, quando h umedecimento, as foras que

    mantm estveis as microagregaes se enfraquecem, e se o solo estiver

    submetido a carregamento acima do considerado de carga de colapso, ocorre

    movimento relativo entre as partculas, de modo que essas partculas passam a

    ocupar os espaos vazios do solo, gerando uma grande e repentina reduo de

    seu volume, causando o colapso da estrutura do solo. Esse fenmeno de

    resistncia dos solos colapsveis ilustrado na Figura 3.3.

  • 31

    Figura 3.3 Estrutura de solo colapsvel carregado sem inundao (a) e com inundao (b), (Gutierrez et al, 2003).

    O fenmeno do colapso no deve ser confundido com o

    adensamento, mesmo porque so completamente distintos: no adensamento

    ocorre a expulso de gua, enquanto no colapso a expulso do ar que

    preenche os vazios do solo. Alm disso, no colapso, a variao do volume

    ocorre em um curto espao de tempo, enquanto no adensamento a variao de

    volume de forma lenta.

    Basicamente, duas caractersticas diferem os dois fenmenos:

    o colapso pode se repetir se form atingidas novamente a umidade critica e a

    carga de colapso, causando recalques repentinos e acentuados, enquanto o

    adensamento produz recalques uniformes ao longo do tempo.

    De maneira geral, os solos colapsveis apresentam algumas

    caractersticas em comum: valores de NSPT normalmente baixos (n de golpes

    4), baixo grau de saturao (Sr 60%) e grande porosidade ( 40%). Os solos

    colapsveis so encontrados em diversos pases do mundo, mas

    predominantemente em paises de clima tropical.

    No Brasil, processos pedogenticos aliados a processos

    intempricos do origem a solos com estrutura altamente porosa e de

    espessas camadas superficiais, como o caso dos latossolos. Esses solos

    possuem grande representao geogrfica no Brasil, sendo encontrados em

  • 32

    quase todas as regies do pas. So solos altamente evoludos, laterizados,

    ricos em argilo-minerais, xidos de ferro e alumnio: apresentam estrutura

    altamente porosa e suas caractersticas bsicas e condies em que ocorrem

    no Brasil os colocam como solos susceptveis ao colapso.

    No Brasil os primeiros solos colapsveis foram identificados

    pela primeira vez em So Paulo por volta de 1940 e, desde ento, tem sido

    objeto de investigao em quase todo pas: foram encontrados relatos de sua

    existncia em varias regies, sendo mais comuns no centro-sul do Brasil, como

    mostra a Figura 3.4.

    Figura 3.4 Ocorrncia de solos colapsveis no Brasil Ferreira et al.

    (1989, apud CINTRA, 1998).

    Para o meio tcnico de grande valia a identificao dos locais

    onde ocorrem os solos colapsveis, pois suas caractersticas e carga de

    1 Manaus / AM 2 Parnaba / PI 3 Gravat / PE 4 Carnaba / PE 5 Petrolandia / PE 6 Santa Maria da Boa Vista / PE 7 Petrolina / PE 8 Rodelas / BA 9 Bom Jejus da Lapa / BA 10 Manga / MG 11 Trs Maria / MG 12 Itumbiara / MG 13 Uberlndia / MG 14 Braslia / DF 15 Ilha Solteira e Pereira Barreto / SP 16 Rio Sarapu / SP 17 So Carlos / SP 18 Rio Mogi Guau / SP 19 So Jos dos Campos / SP 20 So Paulo / SP 21 Sumar e Paulnea / SP 22 Itapetininga / SP 23 Bauru / SP 24 Canoa / SP 25 Carazinho / RS 26 Londrina e Maring / PR

  • 33

    colapso podem ser levadas em considerao no clculo e na elaborao de

    projetos de fundaes.

    Segundo Cintra (1998), a carga de colapso pode ser

    interpretada como sendo a capacidade de carga do solo, em seu teor de

    umidade natural, reduzida pela influncia da inundao no solo colapsvel.

    Muitas edificaes so construdas sobre solos colapsveis e,

    quando ocorre o fenmeno da colapsibilidade, as fundaes dessas

    edificaes sofrem recalques, acompanhando a ao do solo. Esses recalques

    das fundaes causam significativos danos s estruturas das edificaes,

    aparecendo trincas e rachaduras ou at o desaprumo e a runa de algumas

    delas.

    Fundaes de edificaes de pequeno porte, geralmente

    estacas curtas, ficam embutidas por completo em camadas superficiais onde

    so mais susceptveis ao colapso. Estacas de pequeno porte, quando sujeitas

    ao colapso, sofrem uma reduo de cerca de 50% da capacidade de carga em

    seu estado de umidade natural (CINTRA, 1998).

    Normalmente, no levado em considerao o fenmeno da

    colapsibilidade na estimativa da capacidade de carga das fundaes de

    edificaes: por isso existem inmeros registros de recalques bruscos em

    edificaes aps rompimento de tubulao de gua ou esgoto, perodos

    prolongados de chuva ou elevao do lenol fretico.

  • 34

    3.3 Influncia da suco matricial no comportamento de fundaes

    Como exposto anteriormente, a suco do solo dividida em

    duas componentes, a osmtica e a matricial, sendo a suco total a soma das

    duas componentes. A componente osmtica depende da concentrao qumica

    da gua do solo, no sendo objeto desse estudo. J a matricial depende da

    estrutura e da composio do solo e influencia diretamente no comportamento

    do mesmo e, conseqentemente, no comportamento das fundaes nele

    implantadas.

    O comportamento das fundaes, sejam elas diretas ou

    indiretas, est diretamente ligado ao solo sob o qual essas fundaes esto

    instaladas, sendo de extrema importncia o conhecimento das caractersticas

    do solo para se prever o comportamento da fundao a ser nele implantada.

    Como exposto anteriormente, em solos colapsveis, a suco

    matricial confere ao solo uma maior resistncia e essa resistncia aparente

    pode ser quebrada com a presena de umidade adicional no solo. Por isso,

    quanto menor for a umidade do solo colapsvel, maior ser sua suco matricial

    e, conseqentemente, maior ser a capacidade de carga da fundao.

    Cintra et al. (2005) realizaram 13 ensaios de provas de carga

    do tipo rpido em placas circulares de 0,80m de dimetro em trs

    profundidades diferentes: 1,5m, 4,0m e 6,0m. Seis ensaios foram realizados

    com solo pr-inundado por no mnimo 24 horas. Os outros sete ensaios foram

    realizados em diferentes pocas do ano e ocorreram para solo no saturado,

    com leituras de suco matricial do solo atravs de tensimetros.

  • 35

    Analisando os resultados das provas de carga, Cintra et al.

    (2005) observaram que o aumento da suco matricial confere uma resistncia

    maior ao solo, elevando sua capacidade de carga e diminuindo os recalques

    para uma mesma tenso aplicada.

    Observaram ainda que para os ensaios realizados em solo no

    saturado com nveis de suco mais elevados, a reduo de capacidade de

    carga devido ao colapso se mostrou maior que os realizados em suco

    menor.

    Os autores notaram que, para a suco matricial de 16kPa, a

    reduo da capacidade devido ao colapso foi de um tero, enquanto a

    capacidade de carga duplica quando passa da condio de solo inundado para

    solo no saturado com tenso de suco de 26kPa.

    J Guimares et al. (2004), com o objetivo de avaliar a

    influncia da suco matricial na capacidade de carga de fundaes profundas

    assentes em solo do Distrito Federal, realizaram cinco provas de carga em

    cinco estacas escavadas mecanicamente de comprimento 8m e 30cm de

    dimetro.

    Esses autores observaram que ocorreram expressivas

    variaes de umidade do solo (conseqentemente da suco matricial) apenas

    nos trs primeiros metros de profundidade. Nestes, segundo os autores, a

    variao da suco matricial acarretou variaes de capacidade de carga das

    estacas, observando que, quanto maior o nvel da suco matricial, maior foi a

    capacidade apresentada pela estaca. Para uma variao de 41,7% da umidade

    do solo (passando de 18% para 25,5%) ocorreu uma variao de 33% na

    capacidade de carga das estacas (passando de 360 kN para 270 kN). J para

  • 36

    os demais metros, a variao no mostrou significativa influncia na

    capacidade de carga das estacas.

    Os autores concluram que a variao da suco tem

    significativa influncia na capacidade de carga de fundaes assentes em solo

    do Distrito Federal e que a poca do ano em que se realizam as provas de

    carga deve ser levada em considerao na anlise do comportamento das

    mesmas.

    3.4 Definio de fundaes profundas

    3.4.1 Fundao profunda

    Segundo a norma NBR 6122/96, fundao profunda o

    elemento estrutural de fundao (estaca, tubulo ou caixo) que transfere a

    carga proveniente da estrutura ao terreno atravs da sua base (resistncia de

    ponta), da superfcie lateral (resistncia lateral) ou da combinao de ambas. A

    NBR 6122/96 tambm define que sua cota de assentamento deve ser superior

    ao dobro da menor dimenso, em planta, e de no mnimo 3m, exceto com

    justificativa.

    Cintra & Aoki (1999) consideram como elemento isolado de

    fundao o sistema composto pelo elemento estrutural de fundao e o

    macio de solo que o envolve. Desse modo, o elemento estrutural de fundao

    representa um elemento do sistema de fundao, divergindo da definio da

  • 37

    norma. No presente trabalho convencionou-se mais sensata a utilizao da

    definio desses autores em relao da norma.

    3.4.2 Estacas

    Conforme apresentado pela norma, conveniente classificar as

    fundaes profundas em trs grupos: estacas, tubules e caixes. Neste

    trabalho, constituem-se objeto de estudo as fundaes profundas por estacas.

    A NBR 6122/96 define estaca como sendo elemento de

    fundao profunda, executado inteiramente por equipamentos ou ferramentas,

    sem que, em qualquer fase da sua execuo, haja descida de operrio. As

    estacas podem ser classificadas por diversas maneiras; o meio geotcnico

    costuma classificar as estacas pelo material, mtodo executivo, processo de

    transferncia de carga e inclinao.

    Para este trabalho, de extrema relevncia o mtodo executivo

    das estacas, visto que uma simples mudana no processo executivo provoca

    significativas diferenas no comportamento mecnico da fundao.

    3.4.3 Estacas Strauss

    Segundo a NBR 6122/96, estacas Strauss so um tipo de

    fundao profunda executada por perfurao atravs de balde sonda (piteira),

    com uso parcial ou total de revestimento recupervel e posterior concretagem.

    Consiste em uma estaca escavada que possui em sua

    execuo a formao de bulbo de concreto na ponta da estaca e de pequenos

  • 38

    bulbos laterais ao longo do fuste, o que concedem estaca melhores

    resultados de resistncia de ponta e lateral. Devido a esse mtodo executivo

    apresenta-se como uma boa alternativa de fundao para edificaes de

    pequeno e mdio porte.

    3.4.4 Estacas apiloadas

    A NBR 6122/96 define estaca apiloada por tipo de fundao

    profunda executada por perfurao com emprego de soquete. A Norma ainda

    apresenta ressalva explicativa de que as estacas apiloadas configuram um tipo

    especial de estacas que no so cravadas e nem totalmente escavadas.

    Seu mtodo executivo apresenta a abertura do fuste por

    apiloamento do solo atravs da queda de um soquete de massa entre 300 e

    600 kg, suspenso por cabo de ao. A queda do pilo induz o solo a

    deslocamentos laterais e verticais para baixo, formando ao redor do fuste um

    anel de solo compactado, que garante a estabilidade do furo (FERREIRA et al.,

    1998).

    Ainda segundo Ferreira et al. (1998), estacas apiloadas,

    tambm conhecidas como estacas pilo ou soqueto, podem ser consideradas

    estacas de deslocamento, pois seu processo executivo, como exposto acima,

    no provoca a retirada do solo, por no ser escavado, mas sim, causa um

    deslocamento do mesmo.

    Apesar de as estacas apiloadas serem um tipo especial de

    fundao, estando entre estacas escavadas e estacas cravadas, por seu

    comportamento mecnico parece mais adequado classific-las como estacas

  • 39

    de deslocamento, visto que apresentam resistncia de ponta, o que

    praticamente inexistente nas estacas escavadas.

    3.5 Capacidade de carga

    Capacidade de carga de uma fundao a carga que provoca

    a ruptura do sistema (elemento estrutural e solo) e cujo valor limitado pela

    resistncia do elemento estrutural (AOKI & CINTRA, 1999). Dois so os tipos

    de ruptura que determinam a capacidade de carga de fundaes: a ruptura

    fsica e a ruptura convencional.

    A ruptura fsica est ligada runa de uma fundao de

    maneira que os danos so irrecuperveis. Para a engenharia geotcnica, a

    ruptura fsica do solo (Pu) corresponde a uma carga (P) que, ao sofrer pequeno

    incremento, provoca recalques (r) excessivos no elemento de fundao.

    Como na maioria das fundaes a ruptura fsica no acontece,

    passa a ser de extrema relevncia a definio de ruptura convencional. A

    ruptura convencional, segundo Dcourt (1998), mais bem definida pela

    escola inglesa, que considera, para estacas, como sendo a carga que

    corresponde a um recalque de 10% de seu dimetro (para estacas de seo

    circular) ou de 10% do dimetro equivalente (Deq), para estacas de outra

    geometria. O dimetro equivalente (Deq) dado por:

    Deq = (4 A / )1/2 (3.1)

    Por fim, a capacidade de carga (carga de ruptura) de uma

    estaca definida como sendo o menor valor entre a resistncia estrutural do

  • 40

    material que compe o elemento estrutural de fundao e a resistncia do solo

    que lhe d suporte.

    Apesar de a capacidade de carga de uma fundao considerar

    o menor dos dois valores apresentados acima, na grande maioria dos casos, o

    fator determinante na capacidade de carga de uma fundao a resistncia do

    solo que lhe d suporte. Atentando para esse fator, este trabalho vai dar maior

    nfase ao ponto de vista geotcnico para determinao da capacidade de

    carga da estaca. A NBR 6122/96 traz em seu item 7.8 algumas recomendaes

    sobre a resistncia dos materiais empregados nos elementos estruturais de

    fundaes.

    3.5.1 Capacidade de carga do ponto de vista geotcnico

    Para a Geotecnia, a capacidade de carga de um elemento

    isolado de fundao (Pu) se d atravs da soma de duas parcelas.

    Pu = Rl + Rp (3.2)

    onde:

    - Rl: resistncia lateral ao longo do fuste;

    - Rp: resistncia de ponta.

    A parcela da resistncia de ponta (Rp) definida como sendo o

    produto da capacidade de carga do macio de solo que serve de apoio ao

    elemento estrutural de fundao (r) pela rea da seo transversal da ponta

    ou base do elemento (Ap).

    Rp = r Ap (3.3)

  • 41

    J a parcela de resistncia lateral (Rl) expressa o produto do

    atrito/adeso unitrio mdio do solo ao elemento estrutural de fundao (fs,md)

    pela superfcie lateral do fuste do elemento (Sl).

    Rl = fs,md Sl (3.4)

    A NBR 6122/96 apresenta diversos mtodos de estimativa de

    capacidade de carga (Pu) para fundaes profundas, os quais se encontram

    citados a seguir:

    - Mtodos estticos;

    - Provas de carga;

    - Mtodos dinmicos.

    A prpria norma traz os mtodos estticos subdivididos em

    mtodos tericos (clculos desenvolvidos atravs de teorias desenvolvidas

    dentro da Mecnica dos Solos) e semi-empricos (clculos que utilizam

    correlaes com ensaios in situ).

    Algumas frmulas tericas foram desenvolvidas na Mecnica

    dos Solos para estimativa de capacidade de carga, porm essas so restritas a

    casos muito especficos de solos. Atentando para essa grande limitao das

    formulaes tericas, diversos autores tm criticado sua utilizao e sugerido a

    utilizao dos mtodos semi-empricos na determinao da capacidade de

    carga de fundaes.

    Dentre os mtodos semi-empricos para a determinao de

    capacidade de carga em fundaes profundas, os mais empregados no Brasil

    so: Aoki & Velloso (1975) e Dcourt & Quaresma (1978). Para o presente

    trabalho, utilizou-se o mtodo de Dcourt & Quaresma (1978) na estimativa da

  • 42

    capacidade de carga das estacas, que se encontra descrito em um item

    especfico posteriormente.

    Sobre as provas de carga, a NBR 12.131/91 define que

    consiste na aplicao de esforos estticos crescentes estaca e o registro

    dos deslocamentos sofridos por ela. Segundo essa Norma, o objetivo da prova

    de carga o de fornecer elementos que possibilitem avaliar o comportamento

    da estaca atravs da curva carga versus recalque e que possam determinar a

    sua capacidade de carga.

    Alonso (1991) apresenta as provas de carga esttica como as

    que se destacam como melhor procedimento de estimativa de capacidade de

    carga para fundaes isoladas, especialmente para fundaes profundas.

    Existe tambm prova de carga dinmica, facilmente encontrada

    na literatura geotcnica, que busca obter a curva carga mobilizada versus

    recalque dinmico mximo referente a uma srie de golpes de martelo com

    energias crescentes.

    Alm dos mtodos estticos e das provas de carga, os

    mtodos dinmicos tambm so utilizados na estimativa de capacidade de

    carga de fundaes profundas; basicamente, esses mtodos se assentam na

    previso do comportamento do elemento de fundao submetido ao de

    carregamento dinmico. Maiores detalhes sobre esses mtodos so

    encontrados na NBR 6122/96.

  • 43

    3.6 Definio de recalque

    A NBR 6122/96 apresenta trs tipos distintos de recalque: o

    recalque total ou absoluto (r) do elemento isolado de fundao; o recalque

    diferencial ou relativo () entre dois apoios vizinhos e o recalque diferencial

    especfico ou distoro angular (/a), que corresponde ao movimento de

    rotao que pode sofrer o elemento de fundao.

    Os recalques diferenciais so os que despendem maior

    ateno do meio tcnico, visto que so mais prejudicais s estruturas. Se em

    uma obra acontecerem recalques absolutos de grandes propores e se esses

    fossem de mesma magnitude em todos os elementos da fundao,

    provavelmente o risco a estrutura da obra seria menor do que se ocorressem

    recalques de grandes propores em apenas um elemento da fundao.

    Contudo, os recalques absolutos so os que provocam os recalques

    diferencias e os movimentos das edificaes.

    O recalque absoluto (r) pode ser dividido em duas parcelas: a

    do recalque de adensamento (rc) e a do recalque imediato (ri), ou seja:

    r = rc + r i (3.5)

    O recalque de adensamento, por sua vez, dividido em duas

    parcelas: recalque de adensamento primrio (rcp) e o recalque de adensamento

    secundrio (rcs). O recalque de adensamento primrio (rcp) acontece em solos

    de baixa permeabilidade e saturados, quando as tenses atuantes so

    superiores s de pr-adensamento e os recalques so provocados pela

    reduo de volume do solo atravs da sada da gua. O recalque de

  • 44

    adensamento secundrio (rcs) ocorre aps cessar o primrio: o solo continua se

    deformando sob ao da carga efetiva constante.

    O recalque imediato (ri) apresenta uma deformao

    tridimensional do elemento solo, ou seja, acontece um rearranjo da estrutura do

    solo que altera sua forma sem que ocorra mudana de volume.

    Nas provas de carga, os recalque monitorados so os

    recalques imediatos sofridos pelo elemento de fundao; por isso, nesse

    trabalho, o recalque analisado ser o recalque imediato, no sendo

    considerada a parcela do recalque de adensamento no recalque total.

    3.7 Carga admissvel e fatores de segurana em fundaes

    Segundo a NBR 6122/96, a carga admissvel de uma fundao

    definida como a fora aplicada sobre a fundao a qual provoca apenas

    recalques que a construo pode suportar sem inconvenientes, oferecendo

    simultaneamente a segurana satisfatria contra a ruptura e o escoamento do

    solo ou do elemento estrutural da fundao.

    Esses recalques, denominados recalques admissveis, so

    sofridos pela fundao quando submetida carga admissvel e eles no

    provocam danos estabilidade da estrutura.

    A NBR 6122/96 adota conceitos de fatores de segurana global

    ou parcial para a determinao da carga admissvel. Em se conhecendo as

    diferentes aes que compem o carregamento, aplicam-se os fatores de

    segurana parciais; caso contrrio, utiliza-se simplesmente o fator de

    segurana global.

  • 45

    A segurana nas fundaes deve ser analisada atravs dos

    estados-limite de utilizao (vrios so os estados limites de utilizao

    definidos pela NBR 8681/03) e atravs dos estados-limite ltimos (perda de

    capacidade de carga, instabilidade, por exemplos). Em obras correntes de

    fundao, a anlise de segurana restringe-se verificao do estado limite-

    ltimo de ruptura ou de deformao excessiva e o estado-limite de utilizao

    caracterizado por deformao excessiva.

    A verificao do estado limite ltimo consiste na determinao

    da carga admissvel (Padm) a partir de um fator de segurana global (FSG)

    aplicado ao valor mdio da capacidade de carga do solo (Pu).

    A NBR 6122/96 prescreve valores mnimos para os fatores de

    segurana global, sendo FS = 2,0 para casos de fundaes profundas sem

    provas de carga; FSG = 1,6 para casos de obras com provas de carga

    representativas; FSG = 1,5 para casos de cargas admissveis, definidas em

    relao aos deslocamentos mximos; ou com fator de segurana indicado por

    autores de mtodos tericos ou semi-empricos, respeitando, porm, o valor

    mnimo de 2,0.

    3.8 Estimativa de capacidade de carga de fundaes

    Devido dificuldade de definio dos parmetros geotcnicos

    do solo, o meio tcnico apresenta certa insegurana em relao s

    formulaes tericas de previso de capacidade de carga; por esse motivo,

  • 46

    muitos autores tm sugerido mtodos semi-empricos para estimativa da

    capacidade de carga em fundaes, mtodos baseados em correlaes

    empricas de resultados de ensaios in situ.

    Neste trabalho, para a estimativa da capacidade de carga das

    fundaes, utilizaram-se dois mtodos bastante difundidos no meio geotcnico:

    o mtodo de Dcourt & Quaresma (1978) e o mtodo de Aoki & Veloso (1975).

    3.8.1 Mtodo semi-emprico de Dcourt & Quaresma (1978)

    Esse mtodo considera a capacidade de carga da fundao

    como a soma de duas parcelas, uma da ponta (Rp) e outra da resistncia

    lateral (Rl). Dcourt (1996) recomenda a utilizao de fatores de correo para

    as parcelas de resistncia de ponta () e resistncia lateral () para o mtodo

    de Dcourt & Quaresma (1978), sendo ento a capacidade de carga das

    estacas definida por:

    Pu = pR + lR (3.6)

    Os valores de e esto expressos nas Tabelas 3.1 e 3.2

    respectivamente.

  • 47

    Tabela 3.1 - Valores do coeficiente em funo do tipo de estaca e do solo (DCOURT, 1996).

    Tipo de solo

    Tipo de estaca

    Escavada

    em geral

    Escavada

    (bentonita)

    Hlice

    contnua

    Raiz

    Injetada sob

    altas

    presses

    Argilas 0,85 0,85 0,30 0,85 1,00

    Solos

    intermedirios

    0,60

    0,60

    0,30

    0,60

    1,00

    Areias 0,50 0,50 0,30 0,50 1,00

    Tabela 3.2 - Valores do coeficiente em funo do tipo de estaca e do solo (DCOURT, 1996)

    Tipo de solo

    Tipo de estaca

    Escavada

    em geral

    Escavada

    (bentonita)

    Hlice

    contnua

    Raiz

    Injetada sob

    altas

    presses

    Argilas 0,80 0,90 1,00 1,50 3,00

    Solos

    intermedirio

    s

    0,65

    0,75

    1,00

    1,50

    3,00

    Areias 0,50 0,60 1,00 1,50 3,00

    A parcela da capacidade de carga resistida pela ponta (Rp)

    expressa por:

    Rp = C Np Ap (3.7)

    Sendo:

    Ap = rea da ponta da estaca;

  • 48

    Np = valor mdio do ndice de resistncia penetrao na

    ponta a partir de trs valores: o correspondente ao nvel da ponta, o

    imediatamente anterior e o imediatamente posterior.

    C = fator caracterstico do solo, apresentado na Tabela 3.3.

    Tabela 3.3 - Fator caracterstico do solo C (Dcourt Quaresma, 1978) Tipo de solo C (kPa)

    Argila 120

    Silte argiloso 200

    Silte arenoso 250

    Areia 400

    Fonte: Hachich, W. et al., 1996.

    J a parcela devido resistncia lateral dada pela equao

    3.8:

    Rl = 10

    +1

    3lN Sl (3.8)

    e

    Sl = 2 R (L) (3.9)

    Sendo:

    L = comprimento da estaca;

    R = raio da seo transversal da estaca;

  • 49

    Nl = valor mdio de ndice de resistncia penetrao SPT,

    sendo considerados valores maiores que 3,0 e menores que 15,0, no se

    admitindo valor de Nl < 3,0.

    Para o mtodo de Dcout & Quaresma (1978), a carga

    admissvel da estaca determinada atravs de fatores de segurana globais

    de 1,3 e 4,0, referentes s parcelas de resistncia lateral e resistncia de

    ponta, respectivamente. Vale lembrar que o fator de segurana global mnimo

    da NBR 6122/96 de 2,0 sobre a capacidade de carga da estaca (Pu). As

    expresses 3.10 e 3.11 apresentam as frmulas de clculo da carga admissvel

    propostas pelo mtodo, sendo considerada a carga admissvel da fundao o

    menor valor fornecido pelas expresses 3.10 e 3.11:

    Padm = 30,1lR +

    00,4pR (3.10)

    Ou

    Padm = Pu / 2 (3.11)

    3.8.1 Mtodo semi-emprico de Aoki & Veloso (1975)

  • 50

    Segundo este mtodo, considera-se que a estaca esteja

    apoiada na cota n do terreno; tem-se a resistncia de ponta (Rp) e a

    resistncia lateral (Rl) dadas por:

    Rp = rp.Ap (3.12)

    Rl = U. ( ) n

    l lr1

    . (3.13)

    Onde:

    rp = capacidade de carga do solo na cota de apoio do elemento

    estrutural de fundao;

    Ap = rea da seo transversal da ponta;

    rl = atrito lateral na camada de espessura l ;

    U = permetro da seo transversal do fuste.

    Os valore de rp e rl podem ser obtidos atravs da resistncia de

    ponta (qc) e do atrito lateral unitrio (fc), obtidos atravs de ensaio de Cone

    Penetration Test (CPT), sendo:

    rp = 1F

    qc (3.14)

    rl = 2F

    fc (3.15)

  • 51

    Os valores de F1 e F2 so propostos pelo mtodo e

    apresentados na Tabela 3.4.

    Tabela 3.4 - Coeficiente de transformao F1 e F2 (AOKI & VELLOSO, 1975) Tipo de estaca F1 F2

    Franki 2,50 5,00

    Metlica 1,75 3,50

    Pr moldada 1,75 3,50

    Fonte: Hachich, W. et al., 1996.

    O mtodo tambm traz a relao entre F1 e F2, sendo que F2 =

    2F1.

    Para estacas pr-moldadas de pequeno dimetro, Aoki (1985)

    fez nova formulao para os valores da tabela acima, sendo que o valor de F1

    dado por:

    F1 = 1+(D/0,8) (3.16)

    Onde

    D = dimetro da estaca em metros

    Para estacas escavadas, foram propostos os seguintes valores

    para F1 e F2, (ALONSO, 1991 e AOKI & ALONSO, 1992): F1 = 3,0 e F2 = 6,0.

  • 52

    Esse mtodo tambm nos permite obter fc em relao qc:

    fc = cq. (3.17)

    Tambm possvel corrigir o valor de qc quando se possuem

    apenas resultados de N de ensaio SPT e no se tm resultados de CPT.

    qc = K.N (3.18)

    Os valores de e K esto apresentados na Tabela 3.5.

    Tabela 3.5 - Coeficientes K e (AOKI & VELLOSO, 1975) Tipo de solo K (MPa) (%)

    Areia 1,00 1,40

    Areia siltosa 0,80 2,00

    Areia silto argilosa 0,70 2,40

    Areia argilosa 0,60 3,00

    Areia argilo siltosa 0,50 2,80

    Silte 0,40 3,00

    Silte arenoso 0,55 2,20

    Silte areno argiloso 0,45 2,80

    Silte argiloso 0,23 3,40

    Silte argilo arenoso 0,25 3,00

    Argila 0,20 6,00

    Argila arenosa 0,35 2,40

    Argila areno siltosa 0,30 2,80

    Argila siltosa 0,22 4,00

    Argila silto arenosa 0,33 3,00

    Fonte: Hachich, W. et al., 1996.

    As equaes ento podem ser reescritas como:

  • 53

    rp = 1

    .FNK p (3.19)

    rl = 2F

    NK l (3.20)

    onde:

    Np = o ndice de resistncia penetrao na cota de apoio da

    fundao;

    Nl = resistncia penetrao mdia na camada de solo de

    espessura l .

    Sendo Np e Nl obtidos atravs de furos de sondagem SPT.

    Assim, temos que a capacidade de carga da fundao(Pu)

    expressa por:

    Pu = PP A

    FNK

    1

    + ( )lNKFU

    l

    n

    12

    (3.21)

    E a capacidade de carga admissvel, segundo o mtodo, de:

    Padm = Pu / 2 (3.22)

  • 54

    3.9 Critrios de extrapolao das curvas carga versus recalque

    Segundo a NBR 6122/96, a capacidade de carga de um

    elemento de fundao profunda, ensaiada em prova de carga, deve ser

    considerada definida quando ocorrer ruptura ntida (ruptura fsica). Ainda

    segundo a Norma, existem casos onde a prova de carga no indica uma carga

    de ruptura ntida; isso ocorre quando:

    1. No se pretende levar o elemento de fundao profunda a

    ruptura ou;

    2. Este elemento tem capacidade de resistir a cargas maiores

    do que se pode aplicar na prova (por exemplo, por limitao

    da reao) ou;

    3. A estaca carregada at apresentar um recalque

    considervel, mas a curva carga versus recalque no indica

    uma carga de ruptura e sim um crescimento contnuo do

    recalque com a carga.

    A Norma recomenda que, para os dois primeiros, a curva carga

    versus recalque deve ser extrapolada para se avaliar a carga de ruptura. A

    extrapolao deve ser feita com o uso de critrios consagrados, sobre uma

    curva de primeiro carregamento. Para o terceiro caso, a Norma apresenta a

    possibilidade de se convencionar a carga de ruptura, utilizando para isso um

  • 55

    mtodo apresentado pela prpria NBR 6122/96 ou atravs de mtodos j

    consagrados.

    A seguir, apresentam-se os mtodos utilizados na extrapolao

    das curvas carga versus recalque das provas de carga, para a obteno da

    capacidade de carga (Pu) e da resistncia lateral (Rl) e de ponta (Rp).

    3.9.1 Mtodo de Van der Veen (1953)

    O mtodo de Van der Veen (1953) um dos mtodos mais

    utilizados no Brasil para interpolao e extrapolao da curva carga versus

    recalque. Segundo o autor, a curva representada pela expresso:

    P = Pu ( 1 e r) (3.23)

    Onde:

    P e r so as coordenadas dos diversos pontos da curva carga

    versus recalque; Pu a carga de ruptura que se pretende calcular e um

    coeficiente que define a forma da curva. O valor de Pu corresponde

    assinttica da equao 3.12, conforme mostra a Figura 3.5.

    Rec

    alqu

    e

    CargaP

    r

    Figura 3.5 Carga de ruptura segundo Van der Veen (1953)

  • 56

    A expresso 3.12 tambm pode ser definida como:

    r = - ln (1 P / Pu) (3.24)

    Portanto, o mtodo de Van der Veen consiste em determinar a

    carga de ruptura (Pu) que conduz a melhor regresso linear pelos pontos

    [r ; - ln (1 P / Pu)]. Aoki (1976), observando que, na maioria dos casos, o

    trecho inicial da curva poderia ser desprezado na determinao da capacidade

    de carga, sugeriu uma modificao na expresso 3.23 do mtodo para:

    P = Pu ( 1 e ( r+b)) (3.25)

    Com essa alterao no mtodo, a regresso ficou melhorada,

    uma vez que a reta, quando plotada em escala semilogartmica, deixou de

    passar obrigatoriamente pela origem e passou a interceptar o eixo dos

    recalques em um ponto b.

    3.9.2 Mtodo de Rigidez de Dcourt (1998)

    Segundo Dcourt (1998), rigidez (Rig) definida como a

    relao entre a carga aplicada (P) a uma fundao e o recalque (r)

    correspondente:

    Rig = P / r (3.26)

    A aplicao desse mtodo se d com base no Grfico de

    Rigidez (GR), plotando as cargas (P) obtidas nas provas de carga no eixo das

    abscissas e as rigidezes associadas s cargas (Rig), no eixo das ordenadas.

    importante observar que para determinao da capacidade de carga pelo

    Grfico de Rigidez, a regresso linear deve considerar os pontos com valores

  • 57

    de P correspondentes a deformaes relativas inferiores a 2% do dimetro da

    estaca (D) (DCOURT, 1998). Analisando o Grfico de Rigidez (GR) de

    diferentes tipos de fundaes, o autor dividiu as fundaes em dois grupos de

    comportamento distintos.

    O primeiro grupo trata de fundaes que podem apresentar

    ruptura fsica (estacas de deslocamento, por exemplo), o segundo grupo

    composto por fundaes que no apresentam ruptura fsica (estacas

    escavadas, por exemplo).

    A maioria das fundaes apresenta caractersticas do segundo

    grupo, ou seja, no possvel definir nitidamente uma ruptura fsica; pode-se

    verificar apenas no GR desse grupo de estacas dois trechos distintos: um,

    onde ocorre significativa reduo de rigidez com o aumento de carga e outro,

    onde ocorre uma reduo da rigidez pouco significativa com o aumento de

    carga; para esses casos, o Grfico de Rigidez utilizado para a determinao

    da parcela de resistncia lateral (Rl).

    Por outro lado, as fundaes que possuem ruptura fsica

    (estacas de deslocamento, por exemplo) apresentam o Grfico de Rigidez

    semelhante a uma reta, o que permite estimar de maneira mais adequada as

    cargas de ruptura (Pu).

    Nas Figuras 3.6 e 3.7 so apresentados os Grficos de Rigidez

    dos dois grupos distintos.

  • 58

    Rig

    idez

    (kN

    / m

    m)

    Carga (kN) Carga (kN)

    Rig

    idez

    (kN

    / m

    m)

    R l uP uP

    Figura 3.6 Grfico Rigidez

    Fundaes que no apresentam ruptura

    fsica - Campos, 2005

    Figura 3.7 Grfico Rigidez

    Fundaes que apresentam ruptura fsica

    - Campos, 2005

    3.9.3 Mtodo de Brierley Modificado (MBM)

    Dcourt (1998) afirma que a determinao da resistncia lateral

    (Rl) de maneira precisa exige instrumentao da estaca que por razes

    econmicas normalmente no realizada e, mesmo quando implementada,

    freqentemente surge erro na interpretao dos dados, devido dificuldade de

    separar a parcela de resistncia lateral (Rl) da parcela de resistncia de ponta

    (Rp).

    Em face a esse problema, Dcourt (2002) sugere a utilizao

    do Mtodo de Brierley Modificado (MBM).

    O MBM consiste na determinao da parcela de resistncia

    lateral da estaca (Rl) a partir da curva carga versus recalque obtida da prova

    de carga, aplicando-se uma regresso linear dos valores de recalque

    compreendidos no intervalo definido entre 2 % e 4 % do dimetro da estaca. A

    Figura 3.8 ilustra a aplicao do Mtodo de Brierley Modificado (MBM).

  • 59

    Carga (kN)

    Rec

    alqu

    e (m

    m)

    2% D

    4% D

    R l

    Figura 3.8 Mtodo do MBM para estimativa da resistncia lateral (Rl) Campos, 2005.

    Dcourt (2002) afirma ainda que o MBM subestima o valor de

    Rl; por esse motivo apresenta uma majorao do mtodo em 10 %, ou seja, o

    valor a ser considerado seria de 1,1 (Rl).

    Finalmente, para as fundaes que apresentam ruptura fsica

    (Figura 3.7), o valor da parcela da resistncia de ponta (Rp) da estaca fica

    definido como sendo o valor da capacidade de carga (Pu), encontrado pelo

    Grfico de Rigidez, diminudo da parcela da resistncia lateral da estaca (Rl)

    do mtodo MBM. J para o caso da Figura 3.6, deve-se extrair a mdia das

    parcelas de resistncia lateral (Rl) obtida pelos mtodos MBM e Grfico de

    Rigidez, sendo esse valor considerado como a capacidade de carga da

    fundao.

  • 60

    3.10 Estacas apiloadas em solos colapsveis

    3.10.1 Estacas apiloadas em solo colapsvel da cidade de Pederneiras/SP

    Ferreira et al. (2004) avaliaram o comportamento de duas

    estacas apiloadas (C1 e C2) de dimetro D = 32cm e comprimento L = 8,10m,

    ensaiadas compresso para solo no saturado e para o solo previamente

    inundado.

    As estacas foram executadas no campo experimental de

    Pederneiras/SP, cujo subsolo caracterstico constitudo de duas camadas

    distintas de solo, separadas por uma fina camada de fragmentos de quartzo,

    sendo a primeira camada formada por sedimentos inconsolidados e a segunda

    composta por solo residual. A anlise de perfis de sondagem retrata a grande

    variabilidade do solo, com predominncia de sedimentos arenosos, classificado

    como areia fina argilosa fofa.

    Cada estaca foi submetida a trs provas de carga estticas,

    sendo as duas primeiras com solo no saturado e a terceira com solo

    umedecido. A estaca C1 passou por um primeiro ensaio compresso do tipo

    lento e os demais do tipo rpido, enquanto a estaca C2 foi submetida a trs

    ensaios rpidos.

    Os autores verificaram que a velocidade do ensaio teve pouca

    influncia na capacidade de carga das estacas. A capacidade de carga para D

    /10 e 25mm encontrada pelos autores foi de 755kN e 710kN, respectivamente.

    Quanto ao ensaio das estacas com solo inundado, os autores

    constataram que a reduo da capacidade de carga foi de 10 % para a estaca

  • 61

    C1 e de 5 % para a estaca C2, em relao aos resultados obtidos para o solo

    no saturado.

    3.10.2 Estacas apiloadas em solo calapsvel de Ilha Solteira/SP

    O trabalho de Morais e Segantini (2002) apresenta os

    resultados de seis provas de carga estticas, compresso, com

    carregamento rpido, realizadas em trs estacas apiloadas, com comprimento

    L = 4,5m e dimetro D = 20cm, executadas em solo colapsvel de Ilha

    Solteira/SP.

    Cada estaca foi ensaiada duas vezes, primeiramente com solo

    no saturado e depois reensaiada em solo umedecido. Na cota de

    assentamento das estacas colocou-se um elemento de EPS com espessura de

    50mm e dimetro equivalente ao das estacas, para evitar assim a contribuio

    da resistncia de ponta no incio do ensaio.

    As provas de carga, para a condio de solo no saturado,

    foram realizadas at recalques de 100mm, enquanto os reensaios com solo

    umedecido foram levados at a ruptura.

    Os autores afirmam que as trs curvas carga versus recalque

    obtidas atravs dos ensaios com solo em sua condio no saturado,

    apresentaram ponto de