NBR 13208

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Brasileira deNormas Técnicas

Palavra-chave: Estaca 4 páginas

NBR 13208OUT 1994

Estacas - Ensaio de carregamentodinâmico

Origem: Projeto 02:004.11-002/1993

CB-02 - Comitê Brasileiro de Construção CivilCE-02:004.11 - Comissão de Estudo de Execução de Prova de Carga emEstacasNBR 13208 - Dynamic Testing of Piles - Method of testDescriptor: PileVálida a partir de 30.11.1994

Método de ensaio

1 Objetivo

1.1 Esta Norma prescreve o método de ensaio de carrega-mento dinâmico em estacas, com análise fundamentada nateoria da equação da onda (ver também NBR 6122).

Nota: Este ensaio visa verificar o comportamento da interaçãoestaca-solo durante a aplicação de uma força de impactono seu topo.

1.2 Esta Norma aplica-se a estacas, verticais ou inclinadas,independentemente do processo de execução ou de instala-ção no terreno, desde que exista a possibilidade de deter-minar as características geométricas e de submetê-las a uma

força de impacto.

1.3 Nesta Norma, dependendo das técnicas e equipamentosempregados, o ensaio de carregamento dinâmico das esta-cas permite a obtenção de dados de força, aceleração e/oudeslocamento da estaca próximo do seu topo, para a avalia-ção da capacidade de carga, da eficiência do sistema decravação, das tensões máximas ao longo da estaca, da in-tegridade estrutural, além das características dinâmicas dosolo.

2 Documentos complementares

Na aplicação desta Norma é necessário consultar:

NBR 6122 - Projeto e execução de fundações - Proce-dimento

NBR 12131 - Estacas - Prova de carga estática - Métodode ensaio

3 Aparelhagem

3.1 Dispositivo de aplicação da força de impacto

Qualquer martelo convencional de cravação de estacas oudispositivo similar pode ser utilizado para aplicação da forçade impacto, capaz de provocar um deslocamento permanen-te, ou para mobilizar a resistência das camadas do solo atra-vessadas pela estaca. O dispositivo deve ser posicionado detal forma que o impacto seja aplicado centrada e axialmenteao topo da estaca.

3.2 Dispositivo para obtenção das respostas dinâmicas

Para obtenção das respostas dinâmicas, podem ser utiliza-dos transdutores ou dispositivos que forneçam valores dedeformação, de aceleração ou de deslocamento, em funçãodo tempo e numa seção transversal específica da estaca,conforme 3.2.1 a 3.2.3.

3.2.1 Transdutor de deformação ou de força

3.2.1.1 As medidas de deformação podem ser convertidas emforça, considerando-se a área da seção transversal e o módulode elasticidade dinâmico do material da estaca, na posição dainstrumentação. O valor do módulo de elasticidade dinâmico(E) pode ser calculado através da seguinte expressão:

E = ρ . c

2

Onde:

ρ = massa específica do material que compõe a estaca

c = velocidade de propagação da onda do material daestaca.

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3.2.1.2 Os dispositivos para medida direta de força tambémpodem ser utilizados entre o topo da estaca e o martelo decravação, lembrando-se que o uso destes pode alterar ascaracterísticas do sistema de cravação.

3.2.1.3 Os dispositivos devem ter resposta linear em toda a

faixa de deformação ou de força a ser medida.3.2.2 Transdutor de aceleração, de velocidade ou de

deslocamento

As medidas de velocidade podem ser obtidas através de ace-lerômetros, integrando-se o seu sinal num equipamentoadequado. Estes acelerômetros devem ser lineares, no mí-nimo, até 1000 g e 7500 Hz no caso de estacas de concreto, e,no mínimo, até 5000 g no caso de estacas de aço. Transduto-res de velocidade ou de deslocamento podem ser utilizadospara obtenção direta destas variáveis.

Nota: g = aceleração da gravidade

3.2.3 Dispositivo para registro de deslocamento

Este dispositivo deve possibilitar o registro contínuo dedeslocamento de uma seção transversal da estaca em fun-ção do tempo, para uma exatidão de 1 mm para o desloca-mento e de 0,5 ms para o tempo.

3.3 Equipamentos para aquisição, registro e tratamento

de dados

Os equipamentos utilizados para aquisição, registro e trata-mento dos sinais obtidos por meio de instrumentação devemser adequados ao uso e às condições a que são submetidos.É desejável que estes equipamentos possuam um sistemade autodiagnóstico para verificação da calibração internadas variáveis utilizadas, devendo os desvios não exceder a2% dos valores de calibração esperados.

Nota: Os dispositivos para obtenção das respostas dinâmicas,bem como os equipamentos para análise, registro etratamento de dados devem ser utilizados seguindoprocedimentos atualizados que atendam às recomenda-ções de projeto.

4 Execução do ensaio

4.1 Generalidades

Todos os dados relativos à estaca, ao solo, à instrumentação(com as respectivas calibrações) e aos equipamentos de cra-vação utilizados devem ser devidamente registrados.

4.2 Preparação da estaca

O topo da estaca deve estar suficientemente plano e per-pendicular ao seu eixo, bem como não conter materiais dequalidade inferior ao restante da estaca. Para as estacas quevão ser cravadas, recomenda-se pintar uma seqüência de fai-xas com espaçamentos constantes com a finalidade deelaborar-se o diagrama de cravação.

4.3 Instalação de transdutores

4.3.1 Os transdutores, no mínimo quatro, devem ser instala-dos a uma distância mínima de dois diâmetros do topo daestaca, exceto se utilizados os dispositivos para medida di-reta de força citados em 3.2.1.

4.3.2 Os transdutores devem ser instalados numa mesma se-ção transversal, aos pares, em posições diametralmenteopostas em relação ao eixo, de forma a detectar e compensaros efeitos de momento fletor.

4.3.3 Estes transdutores devem ser calibrados para umaexatidão de ± 2% na faixa de valores a serem medidos.

4.3.4 A fixação dos transdutores deve ser feita de modo aimpedir o deslocamento destes em relação à estaca duranteo golpe, sem afetar suas características de funcionamento.

4.4 Medições durante a cravação ou recravação

Além da medição de diversos parâmetros de interesse, obti-dos por meio de instrumentação dinâmica, devem ser feitostambém registros da correspondência entre os golpes e asrespectivas penetrações da estaca, além da altura de quedado martelo naqueles instantes, valores da resistência àpenetração ou de repique, e demais dados de relevância, co-

mo troca de coxim, entre outros.4.5 Avaliação da capacidade de carga

4.5.1 Para melhor avaliação da capacidade de carga, a ins-trumentação deve ser realizada durante uma recravação daestaca, decorrido um período suficiente para a ocorrência detoda a variação de resistência do solo afetada pelo processode cravação.

4.5.2 A capacidade de carga deve ser estimada a partir de umou dois golpes no início da recravação, utilizando energia igualou ligeiramente superior àquela utilizada ao final da crava-ção. A utilização do procedimento de aplicação de golpes

com energias crescentes, a partir de um nível de energia in-ferior ao da cravação, é possível, desde que comprovada-mente não ocorram fenômenos tais como relaxação ou outrosque possam prejudicar a interpretação.

4.6 Determinação da velocidade de propagação da onda

O valor da velocidade de propagação da onda deve serdeterminado por métodos adequados para cada estacaensaiada, com exceção da estaca de aço que apresentapequena variação deste valor.

4.7 Verificação da qualidade dos dados

Nos equipamentos que registram sinais de força e velocida-de, a qualidade dos sinais obtidos pode ser verificada pelaproporcionalidade entre as curvas de força e do produto davelocidade e impedância da estaca no momento do impacto.Não se verificando uma concordância satisfatória, deve serinvestigada a sua causa, e caso isto se deva aos instrumen-tos, estes devem ser submetidos a novas aferições ousubstituídos. A impedância da estaca (Z) é definida pelaequação:

ZEAc

=

Onde:

E = módulo de elasticidade dinâmico do material da estaca

A = área da seção transversal do material da estaca

c = velocidade de propagação da onda

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4.8 Registro e análise de dados

4.8.1 Os diversos dados obtidos através da instrumentaçãodinâmica, além de outros dados como diagrama de cravação,resistência à penetração e repique, devem ser devidamenteregistrados para permitir eventual análise posterior. Estas

análises podem incluir máxima energia transferida, verifica-ção da integridade da estaca, avaliação da capacidade de car-ga da estaca e respectiva curva de transferência de cargano momento do ensaio.

4.8.2 Os procedimentos de análise a serem utilizados parainterpretação destes dados devem ser aqueles reconhe-cidamente consagrados em nível nacional e/ou internacional.Particularmente, para avaliação da capacidade de carga, têm-se os seguintes métodos:

a) método simplificado , do tipo “CASE”;

b) método numérico, do tipo “CAPWAP”.

4.8.3 Os resultados dos métodos simplificados, desde queatendidas as condições específicas para as quais foramconcebidos, apenas permitem avaliar uma faixa de valores dacapacidade de carga. Para uma avaliação mais precisa econfiável da capacidade de carga, os resultados obtidos pormétodo simplificado, para cada lote de estacas de mesmascaracterísticas na obra, devem ser aferidos por pelo menosuma análise do tipo “CAPWAP” ou por uma prova de cargaestática, conforme NBR 12131.

5 Resultados

Os resultados devem ser apresentados em relatório oficialdo executor no qual devem constar, pelo menos, as informa-ções prescritas em 5.1 a 5.5.

5.1 Dados gerais:

a) identificação do projeto;

b) locação do ensaio;

c) fornecedor da estaca;

d) sondagem mais próxima;

e) planta de locação das estacas e das sondagens;

5.2 Equipamentos de cravação da estaca:

a) massa do martelo;

b) altura de queda nominal;

c) energia nominal do martelo;

d) tipo, dimensão e rigidez do cepo e coxim;

e) peso e dimensão do capacete;

f) descrição detalhada do prolongador;

g) descrição do equipamento de pré-furo;

h) descrição detalhada de algum arranjo especial utilizadopara aplicação da força de impacto.

5.3 Estaca ensaiada:

a) identificação e locação da(s) estaca(s) ensaiada(s);

b) carga de trabalho da(s) estaca(s);

c) tipo de estaca(s);

d) especificações do material da(s) estaca(s);

e) características geométricas da(s) estaca(s);

f) características completas da qualidade e resistência,no caso de estaca(s) de madeira;

g) descrição de reforços ou adaptações no topo e na ponta;

h) descrição de pinturas asfálticas ou similar;

i) resultados de ensaios de resistência do concreto;

j) descrição de eventuais reforços internos, bem comodos processos de fabricação das estacas de concreto.

5.4Execução da estaca:

a) data da cravação ou da execução;

b) volume de concreto utilizado em estacas moldadas nolocal;

c) pressão de injeção de nata utilizada;

d) condições e operação do martelo;

e) tipo e posição das emendas da estaca;

f) diagrama de cravação;

g) resistência à penetração ao final da cravação;

h) altura de queda aplicada no golpe pelo martelo;

i) resistência à penetração na recravação;

j) substituição do capacete ou do coxim;

l) causa e período de eventual interrupção da operação;

m) anotação de qualquer ocorrência anormal.

5.5 Ensaio dinâmico:

a) descrição e dados de calibração de todos os instru-mentos e equipamentos utilizados;

b) data do ensaio;

c) identificação da estaca ensaiada;

d) módulo de elasticidade, densidade e velocidade depropagação de onda na estaca e a forma de sua de-terminação;

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e) comprimento total e cravado da estaca, bem como adistância do ponto de instalação do instrumento atéa ponta da estaca;

f) resistência à penetração durante o ensaio dinâmico;

g) valores máximos de força de compressão e do des-locamento, bem como a máxima energia transferida(eficiência do sistema de cravação) dos golpes ana-lisados. Valor máximo de força de tração, nos golpesanalisados, principalmente em se tratando de estacasde concreto;

h) discriminação do modelo do método numérico utili-zado nas análises;

i) parâmetros utilizados na análise;

j) comentários sobre a integridade da estaca;

l) representação gráfica dos sinais obtidos, principal-mente daqueles nos quais se baseou a determinaçãoda capacidade de carga ou se observou algumaanomalia, com indicação das escalas utilizadas.

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