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7/22/2019 Comportamento Trao De Estacas Tipo Hlice-Contnua .pdf

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Comportamento Trao De Estacas Tipo Hlice-ContnuaExecutadas Em Solo De Diabsio.

Joo Alexandre Paschoalin FilhoFaculdade de Engenharia Civil, Centro Universitrio Nove de Julho (Uninove), So Paulo, Brasil.

Maurcio PereiraFaculdade de Engenharia Civil, PUC-Campinas, Campinas, Brasil.

David de CarvalhoFaculdade de Engenharia Agrcola, Unicamp, Campinas, Brasil.

Paulo Jos da Rocha AlbuquerqueFaculdade de Engenharia Civil, Unicamp, Campinas, Brasil.

Rogrio Carvalho Ribeiro Nogueira

Faculdade de Engenharia Agrcola, Unicamp, Campinas, Brasil.

RESUMO: Apresenta-se neste trabalho um estudo do comportamento de 3 estacas tipo HliceContnua com 12m de comprimento e 400mm de dimetro. As estacas foram executadas no CampoExperimental para Estudos de Mecnica dos Solos e Fundaes da Unicamp, na cidade deCampinas. Para a verificao do comportamento destas estacas a esforos de arranque, foramexecutadas provas de carga estticas, do tipo lenta, de acordo com as recomendaes da NBR12.131/91. A capacidade de carga destas estacas foi prevista por meio de mtodos tericos, prprios

para esforos de trao e por meio de mtodos semi-empircos, prprios para esforos decompresso, considerando-se somente a parcela de resistncia lateral e inexistncia da parcela de

resistncia de ponta. Os valores estimados atravs dos mtodos considerados foram comparadoscom os obtidos por meio das provas de carga.

PALAVRAS-CHAVE: Hlice-Contnua, Esforos de Trao, Provas de Carga, Solo Residual.

1. INTRODUO.

Em projetos de fundaes profundas freqentea necessidade da determinao da capacidadede carga ltima destes elementos considerando-se esforos de trao.

Um caso bastante corriqueiro consiste noprojeto de elementos enterrados que serviro defundaes para estruturas de porte delgado e deelevada altura, como o caso de projeto defundaes que serviro de base para torres delinhas de transmisso.

Importante ressaltar que geralmentepequenos deslocamentos so necessrios para amobilizao da capacidade de carga total doconjunto estaca-solo quando este estiver

solicitado a esforos de trao.

Entretanto, o que ocorre na prtica que osmtodos tericos prprios para a previso dacapacidade de carga de estacas submetidas aesforos de trao, na maioria das vezesconduzem a valores distantes dos obtidos em

provas de carga.Diante dessa situao, prtica comum

entre diversos projetistas a adoo de mtodosempricos e semi-empricos desenvolvidos paraestacas submetidas a esforos axiais decompresso. Adota-se neste caso, a hiptese deque a resistncia ltima de uma estacatracionada corresponderia a uma porcentagemda resistncia lateral no instante de ruptura deuma mesma estaca solicitada a esforos decompresso.

Esta suposio tambm acarreta erros, poisgeralmente um determinado mtodo que se


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apresenta como adequado para um determinadoterreno e tipo de estaca, em outra condio

poder fornecer parmetros no adequados.

2. ESTACAS HLICE-CONTNUA

2.1 Generalidades.

O incio do emprego de estacas escavadas comtrado tipo hlice contnua ocorreu na dcada de50 nos Estados Unidos. Na Europa suaintroduo ocorreu atravs da Alemanha nadcada de 70, e posteriormente na sia atravsdo Japo. No Brasil, a utilizao destas estacas

j se tornou uma constante em obras de grandee mdio porte, principalmente no Estado de SoPaulo. (Albuquerque 2001).

A estaca Hlice-Contnua corresponde auma estaca moldada in-loco que utiliza, comoferramenta de escavao, um trado contnuovazado, circundado por hlices. Para evitar quedurante a introduo do trado no macio esteseja contaminado com resduos de gua ou solo,na extremidade inferior da haste tubularencontra-se uma tampa metlica, que deslocada por meio da presso exercida peloconcreto durante a operao de preenchimentoda escavao. Aps atingir no subsolo a cota de

projeto desejada, a haste tubular sacada. Amedida em que esta retirada do solo, a tampametlica desprende-se e concomitantemente oconcreto bombeado lanado pelo interior dotubo vazado do trado, minimizando-se destamaneira problemas de desconfinamento do soloe garantindo a estabilidade da escavao. Logoaps a concretagem se introduz a armadura.

O concreto utilizado caracterizado por umconsumo de cimento de no mnimo 400quilos/m3, emprego de finos no trao (materiais

passantes na peneira 200) de no mnimo 650quilos/m3.O fator gua cimento do concreto

bombeado deve situar-se entre 0,53 a 0,56 comslump 22+2cm. A resistncia mnima de projetodeve ser de 20MPa Abef (1999).

3. ESFOROS DE TRAO EMFUNDAES PROFUNDAS.

3.1 Introduo

A anlise da resistncia a esforos de trao em

estacas depende, segundo Orlando (1999),basicamente de fatores como:

a)Tipo de solo, diferenciando-se basicamente osconceitos em solos arenosos e em argilas;

b) das propriedades geo-mecnicas das camadasdo macio;c) do processo executivo da estaca;d) do tipo de carregamento que solicitar aestrutura (esttico, cclico, cargas atuando demaneira excntrica, etc).

O problema de avaliao da capacidade decarga de estacas submetidas a esforos de traoapoiando-se nos fundamentos da Mecnica dosSolos relativamente recente. Somente a partirde 1960 que este problema passou a serabordado com mais ateno.

Existem vrios mtodos de clculo para seavaliar a resistncia de fundaes profundassubmetidas a esforos de trao. Uma descriodestes mtodos pode ser encontrada namonografia de Campelo (1995), ou nas

dissertaes de mestrado de Danziger (1983) ounas teses de doutoramento de Carvalho (1991) eOrlando (1999).

Na avaliao da resistncia de estacastracionadas de seo cilndrica e ou prismtica,segundo Orlando (1999), tem-se empregadoduas linhas de mtodos de clculo:

a)Mtodos de clculo que admitem superfcies

de ruptura cilndricas ou primticas no contato

solo-estaca, ou muito prximo a este: da mesma

forma como se faz com estacas comprimidas,por meio da resistncia lateral ou do atritolateral (mtodos tericos ou semi-empricos).

b)Mtodos especficos para estacas

tracionadas: os quais podem admitir superfciesde ruptura diferentes das cilndricas ou

prismtica.


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4. MATERIAIS E MTODOS UTILIZADOS.

4.1 Campo Experimental Feagri/Unicamp.

O Campo Experimental Feagri/Unicamp estlocalizado na Universidade Estadual de

Campinas, no municpio de Campinas/SP,dentro dos limites da Faculdade de EngenhariaAgrcola (Feagri/Unicamp) e possui uma reaaproximada de 400m2. A Universidade Estadualde Campinas localiza-se na poro Centro-Lestedo Estado de So Paulo, no Planalto Atlntico.Sua posio geogrfica determinada pelascoordenadas 225322 de Latitude sul e470439 de Longitude oeste.

No local j foram executados diversos tiposde ensaios de campo: SPT, SPT com

verificao de torque (SPT-T), ensaios de coneeltrico (CPTU) e mecnico (CPT) com luva de

Begeman, ensaio tipo cross-hole, sondagemssmica vertical, ensaios pressiomtricos tipo

Menard, entre outros. Tambm j se realizaramneste local diversas provas de carga tipoesttica-lentas e rpidas (com solicitaes compresso, trao e horizontal) em estacasexecutadas in loco, alm de provas de cargadinmicas em estacas pr-moldadas deconcreto, metlicas e trilho. A figura 1 seguinte

apresenta uma vista geral da rea em questo.

Figura 1. Vista superior do Campo Experimental.

4.2 Aspectos geolgicos.O subsolo da regio do Campo Experimental formado por magmatitos bsicos, sendoobservada a presena de rochas intrusivas

bsicas da formao Serra Geral. Este subsoloocupa um total de 98km2, correspondendo a

14% da rea total da cidade de Campinas. Osubsolo do Campo Experimental constitudopor um solo poroso originado pelaintemperizao de Diabsio, apresentando uma

primeira camada de 6,5m de espessura,constituda de argila silto-arenosa de alta

porosidade, seguida de uma camada de silte-arenoso at 19m; o lenol fretico encontradoa 17,7m. Apresenta-se na figura 2 avariabilidade granulomtrica do CampoExperimental at a profundidade de

18m.

18

22

20

22

21

24

26

20

18

20

2220

25

25

20

20

22

32

35

33

39

40

57

55,5

61,5

63

65

68

7172

73

72,5

71,5

71

70

20

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1213

14

15

16

17

18

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

(%)

Profundidade(m)

AREIA ARGILA

SILTE

Figura 2. Variabilidade granulomtrica do subsolo doCampo Experimental.

Pela figura 3 pode-se verificar a variaodos valores de Nspt at uma profundidade de28m. So apresentadas nas figuras 4 e 5 as

variaes de fs e fr (coeficiente de atrito fs/qc)obtidos por meio de ensaios de CPTU.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Nspt

Profundidade(m)

3 2 1

CP8

SP8 D8

CP4

SP4

POO1

SP7

CP7

SP6

CP6

POO2

CP5 SP5

D5

SP3

CP2

SP2

SP 1

CP 1

SP12

SP11

SP10

SP9

SP14

SP13

SP16

SP17

D CPT- MECNICO (Begemann)

CP CPT- ELETRNICO(Delft)

SP SPT

CROSS-HOLE

LABORATRIODEENSAIO

DEMATERIAIS

ESTACAPR-MOLDADA

N

S

O L

SP15

SP SPT-T

ESTACAESCAVADA

ESTACAMEGA

ESTACAHLICECONTNUA

ESTACAHLICECONTNUA - REAO

CE- CONEELTRICO

CE4CE2

CE3

CE1

Desnvel1,5

8

4,80

4,05

0,35

0,60

2,40

2,4

0 CE5CE6

CE7

2,00

2,00

2,6

72

,88

7,8

5

ESC1 ESC2 ESC3

HC2 HC3HC1

1 2 3

T3

*Sem Escala*Dimenses em metros

2,40

CP8

CP124

,70

3,90

CP9

CP11

CP10

CP14

CP13


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Figura 3. Variao do Nspt com a profundidade.

0123456789

101112

1314151617181920212223242526272829

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

Profundidad

e(m)

Figura 4. Variao do fs (kPa) com a profundidade.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 10 120 130 1 40 150 160 1 70

(%)

profundidade(m)

Figura 5. Variao do coeficiente de atrito fr (%) com aprofundidade.

4.3 Execuo das Estacas.

Para a execuo desta pesquisa foramexecutadas trs estacas teste tipo hlicecontnua com 0,40m de dimetro e 12,0m de

profundidade (HC-1, HC-2 e HC-3). As estacasforam executadas com concreto bombevel,

slump de 24cm e consumo de cimentoequivalente a 400 kg/m3. Para cada estaca testeforam executadas duas estacas de reaotambm do tipo hlice-contnua, porm com

18m de profundidade. O espaamento entre asestacas de reao e as estacas teste foi de 2,40m(equivalendo a 6 vezes o dimetro da estacateste). O espaamento entre estacas teste foi de4,80m, o que corresponde a 12 vezes o dimetroda estaca.

4.4 Sistema de Reao das Provas de Carga.

O sistema de reao foi composto por uma vigametlica, sistema de atirantamento utilizando-se

tirantes de ao fundidos nas estacas teste emacaco hidrulico de 2000 kN.

A viga de reao corresponde a um perfiltipo I com largura de 0,80m, 5,30m decomprimento, 0,75m de altura e massa total de31kN. Os tirantes utilizados foram barras de aotipo Dywidag ST 85/105, com 32mm dedimetro.

4.5 Execuo das Provas de Carga.

As provas de carga foram executadas de acordocom as recomendaes da Norma Brasileira(NBR) 12.131/91 da Associao Brasileira de

Normas Tcnicas (ABNT). Estas provas foramestticas do tipo lenta. Para a verificao dasdeformaes sofridas pela estaca a cadaincremento de carregamento, foram instaladosrelgios comparadores, com preciso de leitura

de 0,01mm e curso de 50mm, sobre os blocosde coroamento das estacas teste.

5. RESULTADOS OBTIDOS

Apresenta-se nas figuras 6, 7 e 8 as curvascarga x recalque obtidas para as estacasensaiadas.

Figura 6. Curva carga recalque. Estaca HC-1

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Carr egament o (kN)

Deslocamento(mm)


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Figura 7. Curva carga recalque. Estaca HC-2.


Figura 8. Curva carga recalque. Estaca HC-3.


Apresenta-se na tabela 1 os resultados dascargas ltimas resistentes trao das estacasensaiadas, e tambm essas cargas descontadasdo peso prprio da estaca.

Tabela 1. Cargas ltimas verificadas pelas provas decarga.

Estaca R rup (kN) R rup (kN) R rup mdia(kN)

HC-1 680* 645

HC-2 695* 660HC-3 685* 650

652

*Obtidas por meio de extrapolao utilizando-se Mtodode Van deer Veen.

Onde:Rrup=Carga ltima resistente trao;Rrup= Carga ltima resistente traodescontando-se o peso prprio da estaca.

A tabela 2 seguinte apresenta os valores deresistncia lateral unitria das estacas ensaiadas,admitindo-se ruptura pelo contato estaca-solo.

Tabela 2. Resistncias laterais unitrias obtidas.Estaca fs

(kN/m2)fs mdio

(kN/m2)HC-1 42,68HC-2 43,85HC-3 42,99

43,17

Obs: fs= Resistncia lateral unitria (R rup/Sl).

6. RELAO DOS VALORES OBTIDOSNAS PROVAS DE CARGA COM VALORESOBTIDOS ATRAVS DE MTODOS DEESTIMATIVA DE CAPACIDADE DECARGA.

6.1 Mtodos tericos para esforos de trao.

Foram estimados atravs de mtodos tericos,

prprios para esforos de trao, os valores dacarga ltima destas estacas. Logo aps estesvalores previstos foram comparados aos obtidos

por meio das provas de carga. Os mtodosutilizados nesta pesquisa foram: Mtodos deGrenoble, apud Orlando (1999) e Meyerhoff(1973) apud Orlando (1999).

Na tabela 3 seguinte so apresentados osvalores obtidos.

Tabela 3. Valores estimados pelos mtodos utilizados.Mtodo Valor

estimado(kN)

R rupmed(pc)/Restimado

Grenoble 480,5 1,35Meyerhoff(1973)

1356 0,48

Atravs dos resultados apresentados naTabela 3 observa-se que o Mtodo que forneceuvalor mais prximo da mdia obtida nas provasde carga, foi o de Grenoble, com uma relao

Rrup mdia (pc)/Restimado=1,35.

6.2 Mtodos Semi-Empricos.

Foram estimados tambm os valores das cargasltimas por meio de mtodos semi-empricos

prprios para esforos de compresso,desprezando-se a parcela referente resistnciade ponta. Os valores estimados foram entocomparados com os valores obtidos nas provasde carga. Os mtodos utilizados foram: Aoki-

Veloso (1975), Decourt-Quaresma (1978),

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

0 100 200 300 400 500 600 700

Carregamento (kN)

Deslocamento(mm)

-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Carregamento (kN)

Deslocamento(mm)


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Alonso (1996) e Philliponat (1978).Apresentam-se na tabela 4 os valores obtidos.

Tabela 4. Valores estimados pelos mtodos utilizados.Mtodo Valor

estimado(kN)

fsestimado(kN/m2)

fsmed(pc)/fsestimado

A&V1(SPT)

135 8,96 4,82

A&V2

(CPT)354 23,5 1,84

D&Q3

(1978)358 23,7 1,82

Al4 304,2 20,17 2,14Ph5 501 33,20 1,30Obs:1-Aoki-Veloso (1975);2-Aoki-Veloso (1975);3-Decourt-Quaresma (1978);4-Alonso (1996);5- Philliponat (1978).

Com base nos parmetros apresentados natabela 4 pode-se verificar que os mtodosconsiderados apresentaram valoresconservadores em relao queles obtidos pelas

provas de carga. O Mtodo de Philliponat foi oque apresentou valores mais prximos quelesobtidos pelas provas de carga.

7. CONCLUSES

Baseado no que foi apresentado neste trabalho

pode ser feito as seguintes concluses:

a) De uma maneira geral, os mtodos semi-empricos aqui apresentados, considerando-seque a carga ltima trao seja igual cargalateral compresso obtida pelos mtodos,apresentaram valores conservadores.

b) Dentre os mtodos tericos prprios paraesforos de trao, o mtodo de Meyerhoff(1973) apresentou valores superiores aos reais.

c) Os resultados obtidos neste trabalho indicama necessidade de maiores estudos objetivando-se a formulao de mtodos que estimem commaior preciso a carga ltima de estacastracionadas executadas em solos tropicais.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem a Fundesp, FundaesEspeciais, pelo apoio dado na execuo dasestacas necessrias a esta pesquisa.

REFERNCIAS.

Para a realizao deste trabalho foramconsultadas as seguintes referncias:

ABEF- Associao Brasileira de Empresas de Engenhariade Fundaes e Geotecnia. Manual deEspecificaes e procedimentos.ABEF. 282p. SoPaulo.1999.

Aoki, N. ; Veloso, D.A. Approximate method to estimatethe bearing capacity of piles. In: CongressoPanamericano de mecnica de suelos e ingenieria defundaciones, 5., Buenos Aires, 1975. Memorias, v.1,p.367-376.

Alonso, U.R. Estimativa de adeso em estacas a partirdo atrito lateral medido com o torque no ensaio

SPT-T. Solos e rochas, v.1, n.19. p.81-84, abr., 1996.Danziger, F.A.B. Capacidade de carga de fundaes

submetidas a esforos verticais de trao. 331p.(Dissertao de Mestrado). Universidade Federal doRio de Janeiro. Rio de Janeiro. 1983.

Decourt, L.; Quaresma, A.R. Capacidade de carga deestacas a partir de valores de SPT. In: CongressoBrasileiro de Mecnica dos Solos e Engenharia deFundaes, 6, Rio de janeiro, 1978. Anais, v.1, p.45-53.

Campelo, N.S. Capacidade de carga de fundaestracionadas. Monografia Geotcnica no 6. Escola deEngenharia de So Carlos.Universidade de SoPaulo, So Carlos, 62p, 1995.

Carvalho, D. Anlise de cargas ltimas trao emestacas escavadas instrumentadas em Campo

Experimental de So Carlos. 204p. (Tese deDoutoramento). Escola de Engenharia de So Carlos,Universidade de So Paulo, So Carlos, 1991.

NBR 12.131. Provas de carga esttica. Rio de Janeiro :ABNT.1991.

Orlando, C. Contribuio ao estudo da resistncia deestacas tracionadas em solos arenosos. Anlisecomparativa da resistncia lateral na trao e

compresso. 332p. (Tese de Doutoramento). EscolaPolitcnica da Universidade de So Paulo, 1999.

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