Plano de Ensino: Estruturas de Fundações e Estacas

Aoki Velloso Decourt Quaresma Estruturas de Fundações UNASP Plano de Ensino Estacas Barraza 2 Barraza Estacas As estacas são peças estruturais esbeltas de formato cilindrico ou prismático que são cravadas préfabricadas ou confeccionadas no canteiro in loco com as seguintes finalidades a Transmissão de cargas a camadas profundas do terreno b Contenção dos empuxos de terras ou de águas estaca prancha As estacas recebem da obra que suportam esforços axiais de compressão A estes esforços elas resistem seja pela resistência ao longo do fuste atrito lateral pela sua extremidade inferior resistência de ponta ou pela combinação dos dois P a b c d P P P Terreno resistente Terreno em c urso de c onsolidaç ão 3 Estacas Barraza Capacidade de Carga de Estacas Isoladas Uma estaca submetida a um carregamento vertical irá resistir a essa solicitação parcialmente pela resistência ao cisalhamento gerado ao longo de seu fuste e parcialmente pelas tensões normais gerada ao nível de sua ponta A capacidade de carga Qu é definida como a soma das cargas máximas que podem suportar pelo atrito lateral Qs e pela ponta Qp Qu Qs Qp 1 Designandose por qs e qp as tensões limites de cisalhamento ao longo do fuste e normal ao nível da base e As e Ap respectivamente a área lateral da estaca e da seção transversal de sua ponta temse Qu qs As qp Ap 2 4 Barraza Método Décourt e Quaresma Décourt e Quaresma 1978 apresentaram um processo de avaliação de capacidade de carga de estacas com base nos valores N do ensaio de SPT Para estaca padrão temse Qu aqpAp bqsAs 3 A tensão de ruptura de ponta é dada por qp KN 4 Onde K é função do tipo de solo Tabela 1 E o valor de N é a média de 3 valores N ao nível da ponta imediatamente acima e imediatamene abaixo 5 Barraza Método Décourt e Quaresma Tabela 1 Valores do coeficiente K em função do tipo de solo Tipo de solo K knm2 K tfm2 Argila 120 12 Silte argiloso solo residual 200 20 Silte arenoso solo residual 250 25 areia 400 40 6 Barraza Decourt Quaresma O atrito lateral unitário é dado por qs 10 N3 1 kNm2 5 qs N3 1 tfm2 6 Onde N é a media dos valores de N ao longo do fuste da estaca logo não se utiliza os valores de N utilizados para a determinação de ruptura da ponta A ruptura aqui considerada quando a mesma não é claramente definida é a convencional ou seja carga correspondente a um deslocamento do topo da estaca de 10 de seu diâmetro Qadm QpFp QsFs 7 Ou Qadm QpQs2 8 Onde Fs é o fator de segurança igual à 13 e Fp é o fator de segurança igual a 4 7 Barraza Exemplo de cálculo Foi realizado o ensaio de SPT do subsolo obtendose os seguintes resultados Calcule a profundidade de assentamento e o número de estacas necessárias para suportar uma carga de 100 toneladas Considere estaca prémoldada de diâmetro 25 cm sp 1 sp 2 AGUA PROF SPT CAMADA AGUA PROF SPT CAMADA 1 2 ARGILA ARENOSA 1 2 ARGILA ARENOSA 2 3 2 3 3 3 3 4 4 4 4 4 5 4 5 5 6 6 ARGILA ARENOSA 6 7 ARGILA ARENOSA 7 7 7 7 8 9 8 9 9 17 AREIA FINA SILTOSA ARGILOSA 9 18 AREIA FINA SILTOSA ARGILOSA 10 24 10 29 1108 11 45 11 11 45 12 45 12 45 13 45 13 45 8 Barraza Qu aqpAp bqsAs qp KN Tabela 1 Valores do coeficiente K em função do tipo de solo Tipo de solo K knm2 K tfm2 Argila 120 12 Silte argiloso solo residual 200 20 Silte arenoso solo residual 250 25 areia 400 40 qs 10 N3 1 kNm2 𝐴𝑝 𝜋 𝐷2 4 0049𝑚2 𝐴𝑠𝜋 𝐷0785𝑚 Área da ponta da estaca Área Lateral de 1m da estaca Qu 0049 qp 0785qs 9 Barraza qp KN Tabela 1 Valores do coeficiente K em função do tipo de solo Tipo de solo K knm2 K tfm2 Argila 120 12 Silte argiloso solo residual 200 20 Silte arenoso solo residual 250 25 areia 400 40 qs 10 N3 1 kNm2 Qu 0049 qp 0785qs K 120 K 120 K 400 O primeiro metro da estaca se desconsidera normalmente O qp do segundo metro será N 3 3 23 27 qp 27 x 120 324 Qp 324 0049 1587 kN O qs do segundo metro será N 0333 media fuste 1 1 qs 10 1 10 Qs 10 0785 785 kN Qu 1587 775 2372 kN 10 Barraza qp KN Tabela 1 Valores do coeficiente K em função do tipo de solo Tipo de solo K knm2 K tfm2 Argila 120 12 Silte argiloso solo residual 200 20 Silte arenoso solo residual 250 25 areia 400 40 qs 10 N3 1 kNm2 Qu 0049 qp 0785qs K 120 K 120 K 400 O primeiro metro da estaca se desconsidera normalmente O qp desta estaca N 17 24 453 2867 qp 2867x 400 11467 Qp 11467 0049 562 kN O qs desta estaca N 0333 media fuste 1 N 0333 475 1 258 qs 10 258 258 Qs 258 0785 L Qs 25 0785 10 m 20279 kN Qu 562 203 765 kN Vejamos uma estaca de 10 metros de profundidade 11 Qadm Qu FS 765 2 kN Com FS 2 Qadm Qu FS 3825 kN ou Qadm QpFp QsFs 7 Ou Qadm QpQs2 8 Onde Fs é o fator de segurança igual à 13 e Fp é o fator de segurança igual a 4 𝑄𝑎𝑑𝑚𝑄𝑝 𝐹𝑝 𝑄𝑠 𝐹𝑠 𝑄𝑎𝑑𝑚𝑄𝑝 4 𝑄𝑠 13 𝑄𝑎𝑑𝑚562 4 203 13 29665 kN Escolher a menor Qu 562 203 765 kN 12 Pilar com 100 Toneladas então quantas estacas 296 kN 𝑁𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑎𝑠 𝑃𝑝𝑖𝑙𝑎𝑟 𝑄𝑎𝑑𝑚 𝑁𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑎𝑠 1000𝑘𝑁 296𝑘𝑁 4𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑎𝑠 13 MÉTODO DE AOKIVELLOSO Aoki e Velloso 1975 apresentaram seu método de capacidade de carga de estacas isoladas no V Congresso Panamericano de Mecânica dos Solos e Engenharia de Fundações Segundo Aoki e Velloso 1975 tanto a tensão limite de ruptura qp quanto a de atrito lateral qs são avaliadas em função da tensão de ponta qc do ensaio de penetração do cone CPT Para se levar em conta as diferenças de comportamento entre a estaca protótipo e o cone modelo foram definidos os coeficientes F1 e F2 ESTACAS F1 F2 Franki 25 5 Metálica 175 35 Prémoldada 1375 275 Escavada 3 6 Raiz Ômega 2 4 Hélice contínua 2 4 14 Especificações Barraza Na ausência de ensaios de CPT são utilizados os ensaios de SPT segundo a seguinte correlação qc K N Onde os valores de K e a coeficiente estabelecido por Begemann 1965 para correlacionar o atrito local do cone com a ponteira BEGEMANN com a tensão da ponta em são apresentados na Tabela 3 Tabela 3 Valores dos coeficientes K e a propostos por Aoki e Velloso Tipo de solo KMPa a Areia 100 14 Areia siltosa 080 20 Areia siltoargilosa 070 24 Areia argilosa 060 30 Areia argilosiltosa 050 28 Silte 040 30 Silte arenoso 055 22 Silte arenoargiloso 045 28 Silte argiloso 023 34 Silte argiloarenoso 025 30 Argila 020 60 Argila arenosa 035 24 Argila arenosiltosa 030 28 Argila siltosa 022 40 Argila siltoarenosa 033 30 FonteExercícios de Fundações Urbano Rodriguez Alonso 15 Barraza O cálculo da capacidade de carga se dá pelas seguintes equações Qu Qs Qp Carga na ruptura Qs U ℓ x q ℓ parcela de atrito lateral ao longo do fuste Qp A qp Parcela de ponta Onde U Perímetro da seção transversal do fuste A Área da projeção da ponta da estaca No caso de estacas tipo Franki assimilar o volume da base alargada a uma esfera e calcular a área da seção transversal ℓ trecho onde se admite q ℓ constante 16 Barraza A diferença entre o métodos de AoKi e Velloso e DecourtQuaresma está na estimativa dos valores q ℓ e de qp Segundo Aoki e Velloso Sendo N o valor do SPT 17 Barraza sp 1 sp 2 AGUA PROF SPT CAMADA AGUA PROF SPT CAMADA 1 2 ARGILA ARENOSA 1 2 ARGILA ARENOSA 2 3 2 3 3 3 3 4 4 4 4 4 5 4 5 5 6 6 ARGILA ARENOSA 6 7 ARGILA ARENOSA 7 7 7 7 8 9 8 9 9 17 AREIA FINA SILTOSA ARGILOSA 9 18 AREIA FINA SILTOSA ARGILOSA 10 24 10 29 1108 11 45 11 11 45 12 45 12 45 13 45 13 45 Exemplo de cálculo Exemplo de cálculo THANKS Prof Dr Mario Roberto Barraza Larios Coordenador da Pósgraduação em Segurança do Trabalho 19 3859 9059 19 991246396 mariolarioseduunaspbr