Geotecnia de Fundações TC 041

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1 Geotecnia de Fundações TC 041 Curso de Engenharia Civil 8º Semestre Vítor Pereira Faro Agosto 2018 EXERCÍCIOS DE CAPACIDADE DE CARGA 1

2 RELEMBRANDO R Capacidade de Carga R L Resistência Lateral R P Resistência de Ponta Método Aoki- Velloso (1975) U - Perímetro do fuste; r L - Tensão cisalhante por atrito lateral; L - Segmento da estaca; r P - Tensão normal na ponta da estaca; A P - Área da ponta. F1 e F2 são fatores que levam em conta a diferença de comportamento entre a estaca e o cone do CPT e a influência do método executivo de cada tipo de estaca. 2

3 Método Aoki- Velloso (1975) Exercício: Método Aoki- Velloso (1975) qc (Mpa) Calcular a capacidade de carga de uma estaca escavada com lama bentonítica, com 12 m de comprimento e Ø 60 cm Profundidade (m) qc 4,8 MPa = 4800 kpa F1 = 3,5 Ap 0,28 m² 3

4 Exercício: Método Aoki- Velloso (1975) fs (kpa) F2 = 7,0 U 1,88 m Profundidade (m) Profundidade ΔL (m) U (m) fs (kpa) F2 RL 2 à 3,5 1,50 1, ,00 8,06 3,5 à 6 2,50 1, ,00 83,93 6 à 7 1,00 1, ,00 20,14 7 à 10,5 3,50 1, ,00 164,50 10,5 à 14 3,50 1, ,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, são introduzidos fatores de ponderação: resistência de ponta a; atrito lateral b. 4

5 Método Décourt & Quaresma (1978) β - Fator de correção da resistência de atrito lateral em função do tipo de estaca e solo; NL - Valor médio do NSPT ao longo do fuste; α - Fator de correção da resistência de ponta em função do tipo de estaca e solo; K - Coeficiente característico do solo que relaciona a resistência de ponta 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 5

6 Exercício: Método Décourt & Quaresma (1978) Profundidade NSPT Descrição do material Argila siltosa Areia siltosa Silte arenoso medianamente compacto à compacto Silte arenoso muito compacto 18 30/11 Calcular a capacidade de carga de uma estaca crava no perfil descrito pelo ensaio SPT, com 15 m de comprimento e Ø 30 cm (kpa) Exercício: Método Décourt & Quaresma (1978) Profundidade NSPT Descrição do material Argila siltosa Areia siltosa Silte arenoso medianamente compacto à compacto Silte arenoso muito compacto 18 30/11 U 1,88 m Ap 0,28 m² L = 15 m K = 250 kn/m² (silte arenoso) α =1 e =1 Np = ( )/3 = 25,67 Nl = 11,33 6

7 Exercício: Método Décourt & Quaresma (1978) Profundidade NSPT Descrição do material Argila siltosa Areia siltosa Silte arenoso medianamente compacto à compacto Silte arenoso muito compacto 18 30/11 Para o mesmo perfil, calcular a capacidade de carga de uma estaca hélice contínua, com as mesmas dimensões (15 m de comprimento e Ø 30 cm) α Exercício: Método Décourt & Quaresma (1978) Profundidade NSPT Descrição do material Argila siltosa Areia siltosa Silte arenoso medianamente compacto à compacto Silte arenoso muito compacto 18 30/11 U 1,88 m Ap 0,28 m² L = 15 m K = 250 kn/m² (silte arenoso) α =0,3 e =1 Np = ( )/3 = 25,67 Nl = 11,33 7

8 Capacidade de carga em argilas Método teórico: Onde: R rup = Ab c u l u ( N S + γd) + A ( S α) R rup = capacidade de carga última; A b = área da ponta da estaca; A l = área lateral; S u = resistência não drenada das argilas; N c = coeficiente de capacidade de carga = 9,5; D = profundidade da ponta; α = coeficiente de adesão; γ = peso específico do solo. Capacidade de carga em argilas Coef. de adesão α Limite inferior Curva Média Resistência nã drenada -Su - kn/m 2 Coef. adesão α IP < 30% IP > 30 < 60 IP > 60% Resistência não drenada - Su - kn/m 2 8

9 Exercício: Capacidade de carga em argilas Calcular a capacidade de carga da estaca instalada no perfil abaixo com um diâmetro de 0,3 m. 0, S u kn/m 2 2,0 γ = 16kN/m2 IP = 50 R p = A b ( N c S u + γ D) 6,0 γ = 17kN/m2 IP = 40 R p = 0,07 [9, ( )] R p = 30,3 kn 3 ton γ = 17kN/m2 IP = 30 10,0 γ = 18kN/m2 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 R rup = 30, ,1 = 383,4 kn 38 ton 9

10 Capacidade de carga em areias Resistência de ponta: σ rup = cn c * + p N q * Onde: p = tensão efetiva na ponta da estaca; c = coesão (normalmente desconsiderada); Nq = fator de capacidade de carga (gráfico); N c * = (N q * - 1) cot φ Capacidade de carga em areias 10

11 Capacidade de carga em areias Resistência de atrito lateral: τ l, ult = ks. σ ' v.tgδ Onde: σ v = tensão vertical efetiva; K s = coeficiente de empuxo de serviço; δ = ângulo de atrito solo-estaca: Valores de δ segundo Aas (1966) Estaca de aço δ = 20 o Estaca de concreto δ = 3/4φ Estaca de madeira δ = 2/4φ Função: Do estado de tensões iniciais no solo; Do método de execução da estaca; Do seu comprimento e forma. Função: Ângulo de atrito do solo e do seu diâmetro equivalente; Da rugosidade da estaca, seu material e tipo de estaca. Exercício: Capacidade de carga em areias Determinar capacidade de carga de estaca de concreto com D=0,3m instalada no perfil. φ = 25 o c =0,0 γ = 16kN/m 3 Na 0,00 2,00 Q + W = Q + Q ult p, ult l, ult φ = 30 o c = 0,0 γ = 17kN/m 3 Q = A. q + U. τ. l ult b p, ult l, ult φ = 35 o c = 0,0 γ = 18kN/m 3 6,00 τ l, ult = ks. σ ' v.tgδ 10,00 q, = σ '. N p ult vo q φ = 40 o c = 0,0 γ = 18kN/m 3 11

12 Exercício: Capacidade de carga em areias Supondo que a estaca é pré-moldada e o modo de instalação é por cravação solo é Normalmente Adensado: Prof. L (m) φ (graus) σ v metade da camada (kpa) Ko= 1-sen(φ) Ks/Ko cravada Ks cravada δ=0.95φ (graus) cravada A L (m²) Q l = A L (σ v*ks*tanδ) (kn) 0,00 a 2,00 2, *2=32/2 = 16 0,57 3,75 2,2 23,75 1,88 29,11 2,00 a 6,00 4, *2+((17-10)*4)/2 =46 0,50 2,5 1,2 28,5 3,76 112,69 6,00 a 10,00 4, *2+(17-10)*4+ (18-10)*4/2=76 0,42 2,0 0,8 33,25 3,76 149,88 ΣQ f 291,68 Exercício: Capacidade de carga em areias σ v = 16*2+ (17-10*)4+(18-10)*4 = 92 kpa A p = D 2 π/4 = 0.07 m² N q = 100 Q p = 644 kn Q ult = 935 kn Q adm =Q ult /FS 12

13 PERGUNTAS 1) As correlações utilizadas por Aoki-Velloso são boas ou não? Deve-se tomar cuidado com o que? VER TABELA. 2) No método de Décourt-Quaresma por que há variação no coeficiente em função da ponta e atrito lalteral? 3) Se eu projeto uma estaca de hélice contínua, posso trocar essa estaca por uma escavada de mesmo diâmetro? (As demais considerações de projeto se mantém) 13