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Geotecnia de Fundações TC 041
Vítor Pereira [email protected]
Agosto 2018
Curso de Engenharia Civil – 8º Semestre
EXERCÍCIOS DE CAPACIDADE DE CARGA
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R – Capacidade de Carga
RL – Resistência Lateral
RP – Resistência de Ponta
RELEMBRANDO
Método Aoki- Velloso (1975)
U - Perímetro do fuste;
rL - Tensão cisalhante por atrito lateral;
∆L - Segmento da estaca;
rP - Tensão normal na ponta da estaca;
AP - Área da ponta.
F1 e F2 são fatores que levam em conta a diferença de comportamentoentre a estaca e o cone do CPT e a influência do método executivo de cadatipo de estaca.
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Método Aoki- Velloso (1975)
Exercício: Método Aoki- Velloso (1975)
qc (Mpa)
Pro
fun
did
ade
(m
)
• Calcular a capacidade de carga deuma estaca escavada com lamabentonítica, com 12 m decomprimento e Ø 60 cm
qc ≈ 4,8 MPa = 4800 kPaF1 = 3,5
Ap ≈ 0,28 m²
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Exercício: Método Aoki- Velloso (1975)
fs (kPa)P
rofu
ndid
ade
(m
)
F2 = 7,0U ≈ 1,88 m
Profundidade ΔL (m) U (m) fs (kPa) F2 RL
2 à 3,5 1,50 1,88 20 7,00 8,06
3,5 à 6 2,50 1,88 125 7,00 83,93
6 à 7 1,00 1,88 75 7,00 20,14
7 à 10,5 3,50 1,88 175 7,00 164,50
10,5 à 14 3,50 1,88 20 7,00 18,80
Questionamento: Rp > Rl para estaca
escavada com lama. Resultado
confiável?
Método Décourt & Quaresma (1978)
• Baseado exclusivamente em resultados do SPT.
• Para permitir a aplicação do método a outros tipos de estaca, sãointroduzidos fatores de ponderação:
� resistência de ponta a;
� atrito lateral b.
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Método Décourt & Quaresma (1978)
• β - Fator de correção da resistência de atrito lateral em função do tipo deestaca e solo;
• NL - Valor médio do NSPT ao longo do fuste;
• α - Fator de correção da resistência de ponta em função do tipo de estacae solo;
• K - Coeficiente característico do solo que relaciona a resistência deponta com o valor de Np;
• Np - Valor médio do índice de resistência à penetração (NSPT) na ponta,obtido a partir da média do NSPT ao nível da ponta e dos níveis(metros) imediatamente superior e inferior.
Método Décourt & Quaresma (1978)
Valores de α
Valores de β
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Exercício: Método Décourt & Quaresma (1978)
Profundidade NSPT Descrição do material
1 6
2 4
3 2
4 4
5 2
6 3
7 4
8 5
9 10
10 15
11 25
12 20
13 22
14 25
15 23
16 29
17 30
18 30/11
Argila siltosa
Areia siltosa
Silte arenoso
medianamente
compacto à compacto
Silte arenoso muito
compacto
• Calcular a capacidade de carga deuma estaca crava no perfil descritopelo ensaio SPT, com 15 m decomprimento e Ø 30 cm
(kPa)
Exercício: Método Décourt & Quaresma (1978)
Profundidade NSPT Descrição do material
1 6
2 4
3 2
4 4
5 2
6 3
7 4
8 5
9 10
10 15
11 25
12 20
13 22
14 25
15 23
16 29
17 30
18 30/11
Argila siltosa
Areia siltosa
Silte arenoso
medianamente
compacto à compacto
Silte arenoso muito
compacto
U ≈1,88 mAp ≈ 0,28 m²L = 15 mK = 250 kN/m² (silte arenoso)α =1 e �=1
Np = (23 + 25 + 29)/3 = 25,67Nl = 11,33
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Exercício: Método Décourt & Quaresma (1978)
Profundidade NSPT Descrição do material
1 6
2 4
3 2
4 4
5 2
6 3
7 4
8 5
9 10
10 15
11 25
12 20
13 22
14 25
15 23
16 29
17 30
18 30/11
Argila siltosa
Areia siltosa
Silte arenoso
medianamente
compacto à compacto
Silte arenoso muito
compacto
• Para o mesmo perfil, calcular acapacidade de carga de uma estacahélice contínua, com as mesmasdimensões (15 m de comprimento eØ 30 cm)
α
�
Exercício: Método Décourt & Quaresma (1978)
Profundidade NSPT Descrição do material
1 6
2 4
3 2
4 4
5 2
6 3
7 4
8 5
9 10
10 15
11 25
12 20
13 22
14 25
15 23
16 29
17 30
18 30/11
Argila siltosa
Areia siltosa
Silte arenoso
medianamente
compacto à compacto
Silte arenoso muito
compacto
U ≈1,88 mAp ≈ 0,28 m²L = 15 mK = 250 kN/m² (silte arenoso)α =0,3 e �=1
Np = (23 + 25 + 29)/3 = 25,67Nl = 11,33
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Capacidade de carga em argilas
Método teórico:
Onde:• Rrup = capacidade de carga última;• Ab = área da ponta da estaca;• A
ℓ= área lateral;
• Su = resistência não drenada das argilas;• Nc = coeficiente de capacidade de carga = 9,5;
• D = profundidade da ponta;• α = coeficiente de adesão;• γ = peso específico do solo.
)()( α+γ+= uucbrup SADSNARl
Capacidade de carga em argilas
0 25 50 75 100 125
Resistência nã drenada -Su - kN/m2
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
Co
ef.
de
ad
es
ão
α
Curva Média
Limite inferior
0 20 40 60 80 100 120
Resistência não drenada - Su - kN/m2
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
Co
ef.
ad
es
ão
α
IP < 30%
IP > 30 < 60
IP > 60%
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Exercício: Capacidade de carga em argilas
• Calcular a capacidade de carga da estaca instalada no perfil abaixo com um diâmetro de 0,3 m.
Rp = Ab( Nc Su + γ D)
Rp = 0,07 [9,5 30 + (16 2 + 17 4 + 17 4)]
Rp = 30,3 kN ∼ 3 ton
Su kN/m210 20 30 40
0,0
2,0
6,0
10,0
γγγγ = 16kN/m2
γγγγ = 17kN/m2
γγγγ = 17kN/m2
γγγγ = 18kN/m2
IP = 50
IP = 40
IP = 30
Exercício: Capacidade de carga em argilas
Prof. (m) L(m) Su (kN/m2) α Al Su α
0,00 a 2,00 2,00 8,00 0,8 40,21
2,00 a 6,00 4,00 15,00 0,7 131,94
6,00 a 10,00 4,00 24,00 0,6 190,85
Σ = 353,11
Rrup = 30,3 + 353,1 = 383,4 kN ∼∼∼∼ 38 ton
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Capacidade de carga em areias
Resistência de ponta:
σrup = cNc* + p Nq*
Onde:•p = tensão efetiva na ponta da estaca;
•c = coesão (normalmente desconsiderada);
•Nq = fator de capacidade de carga (gráfico);
•Nc* = (Nq* - 1) cot φ
Capacidade de carga em areias
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Capacidade de carga em areias
Resistência de atrito lateral:
Onde:
• σ’v = tensão vertical efetiva;
• Ks = coeficiente de empuxo de serviço;
• δ = ângulo de atrito solo-estaca:• Valores de δ segundo Aas (1966)
Estaca de aço δ = 20o
Estaca de concreto δ = 3/4φ
Estaca de madeira δ = 2/4φ
, . ' .tgl ult s vkτ σ δ=
Função:•Do estado de tensõesiniciais no solo;•Do método de execuçãoda estaca;•Do seu comprimento eforma.
Função:•Ângulo de atrito do soloe do seu diâmetroequivalente;•Da rugosidade da estaca,seu material e tipo deestaca.
Exercício: Capacidade de carga em areias
• Determinar capacidade de carga de estaca de concretocom D=0,3m instalada no perfil.
, . ' .tgl ult s vkτ σ δ=
, ' .p ult vo qq Nσ=
, ,. . .ult b p ult l ultQ A q U lτ= + ∑ ∆
, ,Wult p ult l ultQ Q Q+ = +0,00
2,00
6,00
10,00
φφφφ = 25o c =0,0
φφφφ = 30o c = 0,0
φφφφ = 35o c = 0,0
φφφφ = 40o c = 0,0
γγγγ = 16kN/m3
γγγγ = 17kN/m3
γγγγ = 18kN/m3
γγγγ = 18kN/m3
Na
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Exercício: Capacidade de carga em areias
Prof. L (m) φ (graus)σ’v metade da camada (kPa)
Ko= 1-sen(φ)
Ks/Kocravada
Kscravada
δ=0.95φ
(graus)
cravada
AL
(m²)Ql = AL (σ’v*ks*tanδ)
(kN)
0,00 a 2,00
2,00 25 16*2=32/2 = 16 0,57 3,75 2,2 23,75 1,88 29,11
2,00 a 6,00
4,00 3016*2+((17-10)*4)/2
=460,50 2,5 1,2 28,5 3,76 112,69
6,00 a 10,00
4,00 3516*2+(17-10)*4+
(18-10)*4/2=760,42 2,0 0,8 33,25 3,76 149,88
ΣQf291,68
• Supondo que a estaca é pré-moldada e o modo de instalação é por cravação e o solo é Normalmente Adensado:
Exercício: Capacidade de carga em areias
σ’v = 16*2+ (17-10*)4+(18-10)*4 = 92 kPaAp = D2 π/4 = 0.07 m²
Nq = 100 Qp = 644 kN
Qult = 935 kN
Qadm =Qult/FS
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PERGUNTAS
1) As correlações utilizadas por Aoki-Velloso são boas ou não? Deve-setomar cuidado com o que? VER TABELA.
2) No método de Décourt-Quaresma por que há variação no coeficiente emfunção da ponta e atrito lalteral?
3) Se eu projeto uma estaca de hélice contínua, posso trocar essa estaca poruma escavada de mesmo diâmetro? (As demais considerações de projeto semantém)