Fundações Profundas Estacas Carga Admissível e Ruptura Geotécnica - Aula Completa

Fundações ENEX 50441 AULA 8 29102024 Profa Juliana Keiko Tsugawa julianatsugawamackenziebr ESTACAS TENSÃO ADMISSÍVEL FILOSOFIA O que é ruptura de um elemento estrutural vigas pilares lages Ruina Quebra Trinca O que é ruptura geotécnica Para estacas Carga de ruptura é aquela aplicada a estaca que supera a reação do solo Prof Nelson Aoki 261024 MauáSP Ruptura Física falha real e material Ruptura Convencionada limites de segurança Estados Limites ELU e ELS FUND INDIRETA CAPACIDADE DE CARGA O estudo da capacidade de carga de estacas determina os processos de transferência dos esforços aplicados à estaca para o maciço de solo que envolve o fuste resistência lateral e o que está sob a base resistência de ponta Com esta análise podese obter o comprimento mínimo necessário das estacas de fundação de maneira que seja assegurada a resistência do solo igual ou maior que a carga de trabalho estipulada considerando todos os coeficientes de segurança envolvidos Denominase capacidade de carga carga última ou carga de ruptura de uma estaca a carga Pu que provoca a ruptura da interface entre a estaca e o solo sistema estacasolo Denominase Padm a carga admissível da estaca considerando o ELS e ELU Denominase Padm a carga admissível considerando o ELS e ELU CARGAS E SEGURANÇA NAS FUNDAÇÕES Carga admissíveis em relação à carga última ruptura ELU As cargas admissíveis são obtidas pela aplicação de fatores de segurança FATORES DE SEGURANÇA GLOBAIS MÍNIMOS Capacidade de carga de fundações rasas sem prova de carga 30 Capacidade de carga de fundações rasas com prova de carga 20 Capacidade de carga de fundações profundas sem prova de carga 20 Capacidade de carga de fundações profundas com prova de carga 16 P𝑎𝑑𝑚 𝑃𝑟𝑢𝑝 𝐹𝑆 𝑔𝑙𝑜𝑏𝑎𝑙 CARGAS E SEGURANÇA NAS FUNDAÇÕES Carga admissíveis em relação aos deslocamentos máximos ELS Os deslocamentos admissíveis são obtidas por cálculo ou experimentalmente com aplicação de FS não inferior a 15 INTERAÇÃO SOLO x ESTRUTURA 𝑃 𝑃𝑎𝑑𝑚 𝑅𝑙 𝑅𝑝 𝐹𝑆 INTERAÇÃO SOLO x ESTRUTURA FLUTUANTE PONTA COMBINADA Rp Rp MÉTODOS DE CAPACIDADE DE CARGA Os métodos disponíveis para a determinação da capacidade de carga se agrupam em Métodos teóricos estáticos ELU Atrito lateral Solos arenosos MEYERHOF 1953 Solos argilosos TOMLINSON 1956 Ponta Solos quaisquer TERZAGHI 1943 Métodos semiempíricos correlacionando ensaios de campo SPT e CPT ELU Aoki e Velloso 1975 Decourt Quaresma 1978 Fórmulas teóricas dinâmicas ELU não serão abordados no presente curso Provas de carga estáticas ELU ELS MÉTODO SEMIEMPÍRICO AOKI E VELLOSO 1975 Apresentado no 5º congresso Panamericano de Mecânica dos Solos e Engenharia de Fundações em Buenos Aires O método se baseia em correlações de capacidade de carga com ensaios CPT e provas de carga em estacas Mais tarde realizouse uma adequação para obtenção da capacidade de carga por ensaios SPT onde qu K NSPT qc carga de ponta do cone CPT K correlação entre NSPT e qc cone NSPT número de golpes para a penetração dos 30 cm finais do amostrador MÉTODO SEMIEMPÍRICO AOKI E VELLOSO 1975 Tensão de Ruptura na Ponta Rp Tensão de Ruptura Lateral RL Tensões de ruptura unitária Rp K NSPT kgfcm2 RL α K NSPT α Rp kgfcm2 Rp K NSPT F1 RL α K NSPT F2 K correlação entre NSPT e qc cone depende do tipo de solo quadro 122 α relação de atrito cone vs estaca depende do tipo de solo quadro 122 F1 e F2 fatores de carga dependente do tipo de estaca quadro 123 MÉTODO SEMIEMPÍRICO AOKI E VELLOSO 1975 Carga de Ruptura na Ponta Qp Carga de Ruptura Lateral QL Qp K N𝑝 Ap 𝐹1 QL α K N AL 𝐹2 K correlação entre NSPT e qc cone depende do tipo de solo quadro 122 α relação de atrito cone vs estaca depende do tipo de solo quadro 122 Np Nspt médio da ponta da estaca tomandose o NSPT na ponta uma acima e um abaixo N Nspt médio da camada F1 e F2 fatores de carga dependente do tipo de estaca Ap área da ponta 2πr2 AL área lateral 2 πrL MÉTODO SEMIEMPÍRICO AOKI E VELLOSO 1975 Área da ponta Área lateral Ap π 𝑟2 Ap área da ponta πr2 AL área lateral perímetro x altura L 1m pois a análise pelo método é feita de metro em metro 2 πrH r raio da seção transversal da ponta da estaca H altura da estaca no trecho analisado ou espessura da camada em análise 1 metro no método 𝐴𝐿 2π 𝑟 𝐻 MÉTODO SEMIEMPÍRICO AOKI E VELLOSO 1975 Carga de Ruptura total de ruptura Qrup Qrup K Np Ap F1 α K N AL F2 K correlação entre NSPT e qc cone depende do tipo de solo quadro 122 α relação de atrito cone vs estaca depende do tipo de solo quadro 122 Np Nspt médio da ponta da estaca tomandose o NSPT na ponta uma acima e um abaixo N Nspt médio da camada F1 e F2 fatores de carga dependente do tipo de estaca Ap área da ponta πr2 AL área lateral perímetro x altura L 1m pois a análise pelo método é feita de metro em metro 2 πrL MÉTODO SEMIEMPÍRICO AOKI E VELLOSO 1975 Onde QADM carga admissível Qrup carga total de ruptura SEMPRE ATENTAR AO FATOR DE SEGURANÇA FS MÍNIMO DE NORMA NBR 6122 DESTA FORMA MÉTODO SEMIEMPÍRICO AOKI E VELLOSO 1975 Fonte Velloso e Lopes 2010 MÉTODO SEMIEMPÍRICO AOKI E VELLOSO 1975 Fonte Velloso e Lopes 2010 EXERCÍCIO 1 Estime a carga de ruptura e admissível de uma estaca escavada utilizando os métodos de Aoki e Veloso A estaca foi executada com 30 cm de diâmetro com 9 metros de comprimento A estaca foi executada no perfil apresentado após os trabalhos de terraplenagem que rebaixaram o nível original em 2 metros Carga de Ruptura na Ponta Qp Carga de Ruptura Lateral QL Qp α K N𝑝 Ap QL β 333 𝑁𝑓 10 AL 𝑘𝑁 MÉTODO SEMIEMPÍRICO DÉCOURT E QUARESMA 1978 QL β 033 𝑁𝑓 1 AL 𝑡𝑓 QL β 10 𝑁𝑓 3 1 AL 𝑘𝑁 QL β 𝑁𝑓 3 1 AL 𝑡𝑓 Carga de Ruptura total de ruptura Qrup K correlação entre NSPT e o tipo de estaca depende do tipo de solo quadro 125 α e β fatores de carga considerando que o método foi desenvolvido para estaca cravada quadro 126 e 124 Np Nspt médio da ponta da estaca tomandose o NSPT na ponta uma acima e um abaixo Nf Nspt médio ao longo do fuste sem levar em conta os NSPT utilizados para a estimativa da ponta Ap área da ponta 2πr2 AL área lateral 2 πrL sendo L a espessura da camada Ap área da ponta 2πr2 Qrup α K N𝑝 Ap β 333 𝑁𝑓 10 AL 𝑘𝑁 MÉTODO SEMIEMPÍRICO DÉCOURT E QUARESMA 1978 1982 MÉTODO SEMIEMPÍRICO DÉCOURT E QUARESMA 1978 Escavada a seco Escavada com Lama Hélice contínua Injetadas Raiz Injetadas sob pressão Cravadas Argilas 085 085 030 085 100 100 Siltes 060 060 030 060 100 100 Areias 050 050 030 050 100 100 Escavada a seco Escavada com Lama Hélice contínua Injetadas Raiz Injetadas sob pressão Cravadas Argilas 080 090 100 150 300 100 Siltes 065 075 100 150 300 100 Areias 050 060 100 150 300 100 Décourt alfa Tipo de Solo Tipo de Solo Décourt beta MÉTODO SEMIEMPÍRICO DÉCOURT E QUARESMA 1978 Onde QADM carga admissível Qrup carga total de ruptura Qp carga de ponta de ruptura Ql carga lateral de ruptura SEMPRE ATENTAR AO FATOR DE SEGURANÇA FS MÍNIMO DE NORMA NBR 612210 DESTA FORMA DEVESE UTILIZAR O MENOR QADM DENTRE 𝑄𝑎𝑑𝑚 𝑄𝑟𝑢𝑝 𝐹𝑆 EXERCÍCIO 2 Estime a carga de ruptura e admissível de uma estaca escavada utilizando os métodos de e Décourt e Quaresma A estaca foi executada com 30 cm de diâmetro com 9 metros de comprimento A estaca foi executada no perfil apresentado após os trabalhos de terraplenagem que rebaixaram o nível original em 2 metros