UFF Universidade Federal Fluminense CTC TCE TEC Projeto ... · ESTIMATIVA DA CAPACIDADE DE CARGA DE ESTACAS TIPO HÉLICE CONTINUA PELO MÉTODO SEMI-EMPÍRICO DE AOKI E VELLOSO Trabalho

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UFF – Universidade Federal Fluminense

CTC – TCE – TEC

Projeto final de Engenharia Civil III

Professor orientador: Rodrigo Menezes Raposo de Almeida

ESTIMATIVA DA CAPACIDADE DE CARGA DE ESTACAS TIPO HÉLICE

CONTÍNUA PELO MÉTODO SEMI-EMPÍRICO DE AOKI E VELLOSO

ALUNO:

Gabriel Camisão Nogueira

Mat: 210.37.112

Niterói - RJ

2017

GABRIEL CAMISÃO NOGUEIRA

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CONTÍNUA PELO MÉTODO SEMI-EMPÍRICO DE AOKI E VELLOSO

Trabalho de conclusão de curso

apresentado ao curso de Bacharelado em

Engenharia Civil, como requisito parcial de

conclusão de curso. Área de concentração:

Geotecnia

Niterói - RJ

2017

GABRIEL CAMISÃO NOGUEIRA

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CONTINUA PELO MÉTODO SEMI-EMPÍRICO DE AOKI E VELLOSO

Trabalho de conclusão de curso

apresentado ao curso de Bacharelado em

Engenharia Civil, como requisito parcial de

conclusão de curso. Área de concentração:

Geotecnia

Niterói, 24/07/2017

BANCA EXAMINADORA

_____________________________________________

Prof. Dr. Rodrigo Menezes Raposo de Almeida (Orientador) - UFF

_____________________________________________

Prof. André Maués Brabo Pereira – UFF

_____________________________________________

Prof. Me. Alessandro Reina Torres - UFF

5

DEDICATÓRIA

Aos meus pais e avós que me deram suporte até hoje com total dedicação. Em especial

aos meus avôs paterno e materno, ambos engenheiros, um formalmente graduado como

engenheiro civil e outro engenheiro polivalente formado pela vida, que tanto me inspiraram na

escolha de minha formação.

6

AGRADECIMENTOS

Agradeço aos mestres que tive na Universidade Federal Fluminense que ao longo de

minha graduação passaram seus conhecimentos adiante. Aos amigos que fiz e que de certa

forma se tornaram uma família. À minha família pelo suporte incondicional.

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RESUMO

O projeto a ser apresentado trata-se da avaliação da capacidade de carga de estacas tipo

Hélice Contínua para um projeto de uma ETE (Estação de Tratamento de Esgoto) e sua

comparação com a previsão realizada para o tipo de estaca escolhido no projeto original. Por

meio de investigações geotécnicas de simples reconhecimento do tipo SPT foram colhidos os

dados necessários para gerar o perfil representativo do terreno. Em seguida, por falta do mapa

de cargas, foi feita a aferição da capacidade de carga das estacas almejada pelo projetista

utilizando o método semi-empírico de Aoki e Velloso, tendo como base o tipo de estaca

escolhida no projeto real e suas características. Por fim, pelo mesmo método semi-empírico de

Aoki e Velloso foram realizadas as estimativas de capacidade de carga das estacas do tipo

Hélice Contínua e determinado seu comprimento e diâmetro, tendo como base a capacidade de

carga encontrada para as estacas do projeto real.

Palavras chave: Estaca, fundação, geotecnia.

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ABSTRACT

The project to be presented approaches the assessment of a Continuous Flight Auger

bearing capacity for a project of an Sewage Treatment Station in comparison to the prediction

fulfilled for the type of pile chosen in the original project. By means of geotechnical

investigations of simple recognition SPT, the necessary data were collected to generate the

representative profile of the terrain. Then, due to the lack of the load map, the bearing capacity

of the piles sought by the designer was measured using the semi-empirical method of Aoki and

Velloso, based on the pile type chosen in the real project and its characteristics. Finally, by

means of the same semi-empirical method of Aoki and Velloso, the prediction of bearing

capacity to Continuous Flight Auger was made, determining its length and diameter, based on

the bearing capacity found for the piles of the real project.

Key words: Pile, foundation, geotechnical engineering.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1- Tipos de fundações profundas; Fonte Velloso e Lopes, Vol. 1 (2010) .................... 11

Figura 2- Estaca Hélice Contínua em combinação com concreto projetado Fonte: Hachich et.

al., 1998 .................................................................................................................................... 12

Figura 3- Estaca Hélice Contínua em combinação Fonte: Hachich et. al., 1998 ..................... 13

Figura 4- Etapas de execução; Fonte: Geofix (2017) ............................................................... 14

Figura 5-Estacas pré-moldadas tipo SCAC; Fonte: Arquivo pessoal ...................................... 16

Figura 6- – Martelo de gravidade; Fonte: Arquivo pessoal ...................................................... 17

Figura 7- Cravação; Fonte: Arquivo pessoal ............................................................................ 18

Figura 8- – Representação das parcelas de resistência; Fonte: Cabette, 2014 ......................... 20

Figura 9- Planta de locação de sondagens ................................................................................ 23

Figura 10- SP-01 ....................................................................................................................... 24

Figura 11- SP-02 ....................................................................................................................... 25

Figura 12- SP- 03 ...................................................................................................................... 26

Figura 13- SP- 04 ...................................................................................................................... 27

Figura 14- Planta de locação das estacas .................................................................................. 28

Figura 15- Perfil geotécnico representativo ............................................................................. 31

Figura 16- Estimativa da capacidade de carga Ø 0,50m .......................................................... 39

Figura 17- - Estimativa da capacidade de carga Ø 0,60m ........................................................ 40

Figura 18- - Estimativa da capacidade de carga Ø 0,70m ........................................................ 41

Figura 19- Parcela da resistência de ponta na composição da carga de ruptura a 5 m ............. 42

10

LISTA DE TABELAS

Tabela 1- Fatores de conversão; Fonte: Lobo (2004) ............................................................... 21

Tabela 2 – Fatores de correção de resistência; Fonte: Lobo (2004) ......................................... 22

Tabela 3 - Parâmetros do solo em estudo ................................................................................. 32

Tabela 4– Estimativa das cargas admissíveis de serviço método de Aoki e Velloso ............... 33

11

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 10

1.1 CONCEITOS GERAIS .............................................................................................. 10

1.2 FUNDAÇÕES PROFUNDAS ................................................................................... 11

1.2.1 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA MONITORADA .............................................. 12

1.2.2 ESTACAS PRÉ-MOLDADAS .......................................................................... 15

1.3 ESTIMATIVA DA CAPACIDADE DE CARGA ATRAVÉS DE MÉTODOS SEMI-

EMPÍRICOS ......................................................................................................................... 18

1.3.1 MÉTODO DE AOKI E VELLOSO ........................................................................ 19

2 DADOS DO PROJETO ................................................................................................... 23

2.1 RESULTADOS DE SONDAGENS TIPO SPT ........................................................ 23

2.2 PLANTA DE LOCAÇÃO DAS ESTACAS ............................................................. 28

3 ANÁLISE DE DADOS .................................................................................................... 30

3.1 PERFIL GEOTÉCNICO REPRESENTATIVO DO SUBSOLO ................................... 30

3.1 MÉTODO DE AOKI E VELLOSO .......................................................................... 32

3.2.1 DETERMINAÇÃO DAS CARGAS ....................................................................... 32

3.1.1 ESTIMATIVA DA CAPACIDADE DE CARGA DA ESTACA HÉLICE

CONTÍNUA MONITORADA ......................................................................................... 34

3.3.3 ANÁLISE DA COMPOSIÇÃO DA ESTIMATIVA DA CAPACIDADE DE

CARGA ............................................................................................................................ 38

4 CONCLUSÃO .................................................................................................................. 43

REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS ..................................................................................... 44

10

1 INTRODUÇÃO

1.1 CONCEITOS GERAIS

As fundações têm como principal função realizar a absorção dos esforços provindos da

superestrutura e transferi-los ao solo, conferindo estabilidade e prezando pela segurança e

durabilidade do empreendimento. Consequentemente, é de grande importância para o sucesso

do projeto de engenharia civil o estudo do solo para que seja empregado o tipo de fundação

mais adequado às condições de carregamento. A opção a ser considerada pelo engenheiro vai

depender de vários fatores como a tecnologia disponível, a vizinhança do canteiro de obras,

fatores econômicos, características geotécnicas do solo e os carregamentos a serem aplicados.

Dentre essas variáveis, a que contém mais incertezas certamente são as características

geotécnicas do solo as quais provém do seu processo de formação. Propriedades como

resistência, permeabilidade e compressibilidade do solo são atributos que se alteram de acordo

com a maneira como estes foram formados e que está diretamente ligado a como as rochas que

o originaram foram transportadas, se depositaram e sofreram ações de temperatura e pressão ao

longo do tempo. Em vista disso, dá-se a importância às investigações geotécnicas.

11

1.2 FUNDAÇÕES PROFUNDAS

Assim como descrito na norma vigente para projetos e execução de fundações NBR

6122/2010, fundação profunda define-se pelo tipo de fundação o qual transmite as cargas para

o solo por sua superfície lateral, pela área da base ou ambas as áreas, caracterizando as

resistências de fuste e de ponta, respectivamente. De modo complementar a definição de

fundações profundas, a ponta da estaca deve estar assentada a uma profundidade maior que

duas vezes sua menor dimensão da projeção em planta, sendo esta no mínimo de três metros.

Dentre os tipos de fundações profundas destacadas na norma estão as estacas (a) e os tubulões

(b) ilustrados abaixo.

Figura 1- Tipos de fundações profundas; Fonte Velloso e Lopes, Vol. 1 (2010)

As estacas podem ser subdivididas em estacas de deslocamento e escavadas, ao passo

que os tubulões podem ser executados a céu aberto ou sob ar comprimido (Velloso e Lopes,

2010).

12

1.2.1 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA MONITORADA

Por definição na NBR 6122/2010, estacas hélice contínua monitoradas são estacas

escavadas de concreto moldadas in loco. Surgindo na década de 50, o equipamento era

composto por guindastes de torre acoplada, providos com mesa perfuradora que executavam

estacas com diâmetros reduzidos se comparados aos atuais, de somente 27,5 cm, 30 cm e 40

cm. Durante a década de 80, os equipamentos inicialmente adaptados foram substituídos por

maquinários específicos para a execução destas estacas. Mudanças substanciais como o

aumento do torque, diâmetros executáveis de até 80cm e profundidade alcançada pelo trado de

24 metros, tornaram as estacas de hélice contínua uma técnica popular em vários continentes.

Atualmente já são executadas estacas com diâmetros de 120 cm e 32 metros de comprimento

(Almeida Neto, 2002).

No Brasil, começou-se a utilizar as estacas de hélice contínua no final da década de 80

e desde então tem sido amplamente utilizadas no mercado pelas vantagens apresentadas. Além

de alta produtividade, pouco impacto na vizinhança por não gerar vibrações e custo razoável,

as estacas hélice contínua não se restringem apenas a elementos de fundação, mas também

podem atuar como paredes de contenção e cortinas em combinação com concreto projetado ou

colunas de Jet Grouting (CCP) (Hachich et. al., 1998).

Figura 2- Estaca Hélice Contínua em combinação com concreto projetado Fonte: Hachich et. al., 1998

13

Figura 3- Estaca Hélice Contínua em combinação Fonte: Hachich et. al., 1998

1.2.1.1 EXECUÇÃO

A execução é efetuada pela introdução, por rotação, de um trado contínuo em forma de

hélice, aplicando-se o torque necessário para vencer a resistência do solo. O material de

escavação por sua vez, é elevado à superfície alojado no passo da hélice, espaço entre as cristas

da hélice e o trado. Assim que atingida a profundidade de projeto inicia-se a concretagem, que

é feita pela cavidade central da haste do trado, injetando o concreto ao passo que o trado é

retirado de forma contínua e ininterrupta, prezando pela estabilidade da parede de escavação.

A armadura, por sua vez, é colocada somente após finalizar a concretagem assim como explicito

na figura 4. São estas dotadas de estribos circulares e barras longitudinais espessas para facilitar

a instalação.

14

Figura 4- Etapas de execução; Fonte: Geofix (2017)

As fases de execução são registradas por monitoramento eletrônico a partir de sensores

instalados na perfuratriz que permitem visualizar e registrar dados relevantes do processo como:

- Nivelamento do equipamento e prumo do trado;

- Pressão no torque;

- Velocidade de avanço do trado;

- Rotação do trado;

- Cota de ponta do trado;

- Pressão do concreto durante a concretagem;

- Sobreconsumo de concreto;

- Velocidade de extração do trado.

15

Pelo fato da concretagem ocorrer sob pressão, não é aconselhável executar uma nova

estaca próxima a outra recentemente concluída, podendo haver o risco de ruptura do solo de

regiões ainda instáveis.

Como definido na NBR 6122/2010, no mínimo 1% das estacas, sendo pelo menos uma

por obra, deve ser exposta abaixo da cota de arrasamento. Se possível, a escavação para

exposição deve ocorrer até o nivel d’agua, para a verificação da sua integridade e qualidade do

fuste.

1.2.2 ESTACAS PRÉ-MOLDADAS

Define-se estacas pré-moldadas ou pré-fabricadas de concreto armado as estacas de

deslocamento cujo segmento de concreto é introduzido no terreno por golpes de martelo de

gravidade, explosão, hidráulico ou martelo vibratório, assim como explícito na NBR

6122/2010. Estas podem ser de concreto armado ou protendido, de adensamento vibrado ou

centrifugado, de variadas formas geométricas e devendo apresentar resistência compatível com

as fases de projeto (transporte, manuseio, cravação e classe de agressividade do meio). Sua

grande vantagem sobre as estacas moldadas in loco está na qualidade do concreto, que por ter

a cura feita fora solo, previne a ação de agentes nocivos que podem acarretar alteração da pega

e cura do concreto. Sendo assim, preserva-se a integridade das estacas ao longo de sua vida útil.

16

1.2.2.1 EXECUÇÃO

Para a determinação do equipamento a ser usado na cravação, deve-se levar em conta o

tipo da estaca, suas dimensões, vizinhança do terreno e características do solo e de projeto. Caso

a cota de arrasamento esteja abaixo do nível de cravação das estacas, pode-se utilizar

ferramentas auxiliares de prolongamento de até 3 metros feitos de aço ou concreto que vão

garantir a execução da cravação até a cota desejada. Todo o sistema de cravação deve estar

ajustado adequadamente para evitar danos estruturais nas estacas durante a execução, até que

se atinja a profundidade almejada.

As estacas do projeto a ser estudado (Figura 5) são pré-moldadas de concreto protendido

centrifugado de 0,50m de diâmetro, tem cargas admissíveis do elemento estrutural de até 180

tf e cravadas por golpes de martelo de gravidade (Figura 6 e 7).

Figura 5-Estacas pré-moldadas tipo SCAC; Fonte: Arquivo pessoal

17

Figura 6- – Martelo de gravidade; Fonte: Arquivo pessoal

18

Figura 7- Cravação; Fonte: Arquivo pessoal

1.3 ESTIMATIVA DA CAPACIDADE DE CARGA ATRAVÉS DE MÉTODOS SEMI-

EMPÍRICOS

Fórmulas teóricas para a avaliação da capacidade de carga em estacas conferem baixa

confiabilidade pelo fato da variação de seus parâmetros de cálculo, ao passo que a utilização de

provas de carga requer custos elevados e tempo para a sua realização (Nuernberg, 2014). A

partir daí, tornou-se necessário aos pesquisadores a criação de modelos matemáticos que

correlacionem parâmetros geotécnicos para obtenção da capacidade de suporte do elemento de

fundação. Como solução mais eficiente e econômica, os métodos semi-empíricos passaram a

relacionar dados de ensaios de campo (SPT, CPT entre outros) com as tensões resistentes de

projeto para estimar, com segurança, a capacidade de carga de diversos tipos de estacas.

19

Assim como Hachich et. al. (1998) descrevem, as estimativas dos parâmetros geotécnicos

são realizadas tomando como referência a resistência à penetração expressa pelo resultado de

ensaios como o SPT (Standard Penetration Test), pela resistência de ponta do ensaio CPT

(Cone Penetration Test) ou até mesmo uma correlação entre ambos.

1.3.1 MÉTODO DE AOKI E VELLOSO

Apresentado no quinto Congresso Panamericano de Mecânica dos Solos e Engenharia de

Fundações em Buenos Aires em 1975, Aoki e Velloso conceberam seu método comparando os

resultados dos ensaios de penetração (CPT) a resultados de prova de carga em estacas, para a

estimativa da capacidade de cargas de estacas (Lobo, 2005).

Visto que o fuste da estaca transpõe várias (n) camadas distintas de solo, pode-se expressar

as parcelas de resistência de ponta (Qp) e de resistência lateral (QL), que somadas constituem a

carga de ruptura da estaca (Qu), dada por:

Qu = QL + Qp

Qp = qp x Ap

QL = U x ∑qL x ΔL

Sendo:

Qu → Carga de ruptura da estaca;

QL → Parcela da carga de ruptura pelo atrito ao longo do fuste;

Qp → Parcela da carga de ruptura pela resistência de ponta da estaca;

U → Perímetro da estaca;

ΔL → Espessura da camada considerada;

20

qL → Tensão média de adesão na ruptura na camada considerada;

Ap → Área de ponta da estaca;

qp → Resistência de ponta da estaca.

Figura 8- – Representação das parcelas de resistência; Fonte: Cabette, 2014

Complementarmente:

qp = qc / F1

ql = fc / F2

F1 e F2 → Coeficientes de correção

qc → Resistência de ponta do ensaio CPT

fc → Atrito lateral unitário do ensaio CPT

21

Os coeficientes “F1”e “F2” (Tabela 2) são fatores de correção de resistências de ponta

e lateral, respectivamente, os quais correlacionam o comportamento da estaca e o cone estático.

Para a utilização de resultados de ensaios SPT, utilizam-se fatores de conversão “k” e “α”

(Tabela 1), correlacionando a resistência de ponta e atrito lateral do cone com o Nspt , sendo

estes dependentes do tipo de solo. Além dos valores propostos por Aoki e Velloso (1975), são

apresentados também sugestões de novos valores gerados em trabalhos mais recentes propostos

por Laprovitera (1988), Benegas (1993) e Monteiro (1993). Sendo assim:

qp = qc / F1 → qp = k.Nspt / F1

ql = fc / F2 → ql = α.k.Nspt/ F2

Tabela 1- Fatores de conversão; Fonte: Lobo (2004)

22

Tabela 2 – Fatores de correção de resistência; Fonte: Lobo (2004)

Em 2010, os valores de F1 e F2 para estacas de hélice contínua foram revistos por Cintra e

Aoki (2010), sugerindo os valores:

F1 = 2

F2 = 4

23

2 DADOS DO PROJETO

Localizada na área de um antigo terreno baldio com bastante vegetação e entulhos, a locação

dos pontos de sondagens da ETE foi prejudicada. Optou-se então por executar sondagens em

pontos retilíneos como observado na figura 9 abaixo.

Figura 9- Planta de locação de sondagens

2.1 RESULTADOS DE SONDAGENS TIPO SPT

Dentre os objetivos das sondagens de simples reconhecimento explicitados na NBR

6484/2001, que regulamenta o método de ensaio SPT, estão a determinação do nível d’agua,

índice de resistência à penetração Nspt a cada metro e a classificação dos tipos de solo e suas

profundidades. Também são apresentados em norma a lista de componentes da aparelhagem

padrão e os procedimentos do ensaio, todos seguidos e documentados nos relatórios a seguir

(Figuras 10, 11, 12 e 13).

24

Figura 10- SP-01

25

Figura 11- SP-02

26

Figura 12- SP- 03

27

Figura 13- SP- 04

28

2.2 PLANTA DE LOCAÇÃO DAS ESTACAS

Figura 14- Planta de locação das estacas

29

Total de estacas:

- 78 Estacas cravadas a 6 metros

- 6 Estacas cravadas a 8 metros

Todas as estacas apresentam compressão admissível sem excentricidade de 180 tf,

compressão admissível com excentricidade de 162 tf e tração admissível de 22,9 tf. As cotas

de arrasamento das estacas serão a 1,50 metros abaixo do nível de onde foram executados os

ensaios SPT, pois será executado um rebaixamento de nível de todo o terreno do canteiro.

30

3 ANÁLISE DE DADOS

3.1 PERFIL GEOTÉCNICO REPRESENTATIVO DO SUBSOLO

Como ferramenta para obtenção do perfil representativo do subsolo foi usado um software

de plataforma CAD (Computer-aided design) para auxiliar nos desenhos do perfil. A partir da

planta de locação, relatórios dos testes SPT e planta de locação das estacas foram tomados os

seguintes passos para a obtenção do perfil representativo para apoio aos estudos das estacas:

- Espaçamento dos relatórios de ensaio SPT de acordo com a planta de locação das

sondagens;

- Valores de Nspt para cada metro de penetração;

- Ligação entre as camadas com classificação em comum de cada relatório;

- Posicionamento dos eixos das estacas;

- Interpolação dos valores de Nspt para cada eixo de estaca.

Deste modo, gerou-se o perfil geotécnico representativo a seguir (Figura 15).

31

Figura 15- Perfil geotécnico representativo

32

3.1 MÉTODO DE AOKI E VELLOSO

3.2.1 DETERMINAÇÃO DAS CARGAS

Tendo como base os dados de projeto tais como tipo de estaca, dimensões, profundidade

de cravação e arrasamento explicitados nos itens anteriores, foi possível estimar as cargas

recebidas por cada estaca aplicando o método semi-empírico de Aoki e Velloso. Visto que se

tratam de 20 eixos de referência, foi utilizado o Microsoft Excel com o intuito de evitar erros

de cálculos e agilizar o processo de análise como um todo.

Dados:

Fatores de correção propostos por Aoki e Velloso

F1 = 1,75

F2 = 3,5

Tipo de Solo k α

kN/m² %

Silte areno-argiloso

450 2.8

Argila arenosa 350 2.4

Areia fina/media 1000 1.4

Areia media com pedregulhos de

quartzo 100 1.4

Argila arenosa 350 2.4 Tabela 3 - Parâmetros do solo em estudo

Após aferir as capacidades de carga para cada eixo de estaca, verificou-se certa

homogeneidade do terreno e adotou-se o eixo 1 como base para as demais. Sendo assim, para

estacas pré-moldadas de concreto armado com o diâmetro de 0,5 metros, cravadas a 6 metros

de profundidade foi encontrado o valor de 81 toneladas, já para as cravadas a 8 metros de

profundidade o valor de 119 toneladas, como observado na tabela a seguir.

33

Tabela 4– Estimativa das cargas admissíveis de serviço método de Aoki e Velloso

34

3.1.1 ESTIMATIVA DA CAPACIDADE DE CARGA DA ESTACA HÉLICE

CONTÍNUA MONITORADA

Com a carga admissível de serviço das estacas estimadas no item anterior, foram

avaliadas várias possibilidades. A partir das profundidades de execução necessárias, foram

calculados também o volume de concreto necessário para a execução das 84 estacas.

Lembrando que a camada de silte arenoso-argiloso será retirada no rebaixamento de nível do

canteiro, esta foi desconsiderada nos cálculos.

Inicialmente, foram avaliadas estacas de diâmetro 0,50 metros, de mesmo diâmetro das

estacas de concreto pré-moldada do projeto original, para verificação de valores. Em seguida

foram avaliadas estacas de diâmetros comerciais 0,60 e 0,70 metros.

Dados:

Fatorares de correção propostos por Cintra e Aoki (2010)

F1 = 2

F2 = 4

Fator de redução de resistência de acordo como item 7.8.6.4 da NBR 6122/2010

γc = 1,8 (Fck até 20 Mpa)

35

3.1.1.1 ESTACAS DE DIÂMETRO 0,50 METROS

36


37


38

3.3.3 ANÁLISE DA COMPOSIÇÃO DA ESTIMATIVA DA CAPACIDADE DE

CARGA

A partir da estimativa das profundidades de execução e da capacidade de carga

expressas nos itens anteriores, gerou-se os gráficos expostos nas figuras 16, 17 e 18. Percebe-

se que o gráfico da resistência de fuste, gerada pelo somatório desta nas “n” camadas de solo,

se comporta linearmente crescente (nunca inferior a camada anterior) e varia sua inclinação de

acordo com a camada de solo que atravessa. Nota-se uma expressiva diferença na transição das

camadas de argila arenosa (4,45 metros) para areia fina/média (5,45 metros). A resistência de

ponta por sua vez, é gerada exclusivamente pela camada em que se encontra a cota de ponta da

estaca, podendo esta ter um valor inferior à camada anterior como é visto nas profundidades

10,45 metros e 11,45 metros. Ao passo que o diâmetro é aumentado, a parcela da resistência de

ponta toma cada vez maior peso na composição da carga de ruptura. Isso acontece, pois, a

resistência de ponta está diretamente vinculada à área da seção transversal da estaca, variando

de forma exponencial quando o diâmetro é aumentado. Já a resistência de fuste, considerando

a mesma profundidade de cravação, varia linearmente com o perímetro da seção transversal da

estaca, tendo esta uma variação menos significativa, se comparada com a resistência de ponta.

Para melhor compreender

Afim de melhor compreender a interação da estaca com o solo, é importante observar a

contribuição da resistência de ponta (Qp) e de fuste (Qs) na composição da estimativa da

capacidade de carga da estaca (Qu). No caso das estacas escavadas, a resistência de ponta não

pode ser inferior a 80% da carga admissível, pois são necessários elevados recalques para a

mobilização da carga de ponta, como também dúvidas sobre a limpeza de fundo. Para expor a

mobilização da resistência de ponta para todos os diâmetros estudados, gerou-se o gráfico da

figura 19 e constatou-se que todas a hipóteses atendem o critério de no mínimo 80% da carga

39

admissível vindo por parte da resistência de ponta, sendo assim pode ser considerada a

mobilização da resistência de ponta.

Figura 16- Estimativa da capacidade de carga Ø 0,50m

40

Figura 17- - Estimativa da capacidade de carga Ø 0,60m

41

Figura 18- - Estimativa da capacidade de carga Ø 0,70m

42

Figura 19- Parcela da resistência de ponta na composição da carga de ruptura a 5 m

85.9

87.4

89.0

84.0

84.5

85.0

85.5

86.0

86.5

87.0

87.5

88.0

88.5

89.0

89.5

Ø 0,5 m Ø 0,6 m Ø 0,7 m

%

43

4 CONCLUSÃO

Para análise do caso foram cedidos os ensaios de penetração SPT, contendo as

características geotécnicas do canteiro tais como Nspt e tipo de solo a fim de gerar o perfil

representativo com seus índices de resistência a penetração. Fundamentado nos dados gerados,

foi estudado o projeto original de fundações da ETE que prevê a execução de 84 estacas de

concreto armado pré-moldadas de diâmetro 0,50 metros. Dentre estas, 78 seriam cravadas a 6

metros e 6 seriam cravadas a 8 metros.

A partir dos aspectos acima foi feita uma estimativa da carga de ruptura pelo método de

Aoki e Velloso e estimou-se uma carga de 81 e 119 toneladas para as estacas cravadas a 6 e 8

metros, respectivamente. A fim de atender as cargas solicitantes, foi feita a estimativa da

capacidade de carga com diversos diâmetros executáveis da estaca tipo hélice contínua (0,50

m; 0,60 m e 0,70 m) para observar o comportamento da resistência de fuste e de ponta na

composição da carga de ruptura da estaca. Em todas as estimativas foi atingido o mínimo de

mobilização da carga de ponta de 80% na composição da carga de ruptura para estacas

escavadas. Já que todas atenderam este requisito, tomou-se como critério para a escolha da

estaca o consumo de concreto.

A estaca de hélice contínua com o diâmetro de 0,60 metros se mostrou a mais eficiente

dentre as demais. Seria necessária uma profundidade mínima de 4 metros para atender a

solicitação de projeto estimada de 81 toneladas e uma profundidade mínima de 7 metros para

atender a solicitação de projeto estimada de 119 toneladas. Deste modo o consumo de concreto

para a execução das 76 estacas de 4 metros seria de 1,13 m3 por estaca, resultando no total de

88,2 m3 de concreto injetado. Já as outras 6 estacas executadas a 7 metros teriam um consumo

de 1,56 m3, resultando no total de 9,33 m3 de concreto injetado.

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS

ALMEIDA NETO. Análise do desempenho de estacas hélice contínua e ômega – Aspectos

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UFF Universidade Federal Fluminense CTC TCE TEC Projeto ... · ESTIMATIVA DA CAPACIDADE DE CARGA DE ESTACAS TIPO HÉLICE CONTINUA PELO MÉTODO SEMI-EMPÍRICO DE AOKI E VELLOSO Trabalho