Dimensionamento estrutural de estacas raiz

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1 Dimensionamento estrutural de estacas raiz Considerações estimuladas por uma polêmica 3/12/02 Waldemar Hachich 1

2 A afirmação... do ponto de vista da resistência estrutural, esses catálogos necessitam ser revistos, para que se possa atender ao item do método MB-3472 (Alonso, 1993, Revista Solos e Rochas) 3/12/02 Waldemar Hachich 2

3 A conseqüência Como o coeficiente de segurança 2 do MB-3472 tornaria condicionante para o dimensionamento a solicitação da prova de carga, duas possibilidades: Armar dessa forma somente as estacas a serem ensaiadas; com isso a prova de carga deixaria de ser representativa (Antunes, 2000) Armar todas as estacas para essa ação excepcional 3/12/02 Waldemar Hachich 3

4 Segurança no projeto Incertezas Intrínseca (implícita no reconhecimento do caráter probabilista) De modelos (nunca considerada explicitamente) Modelos físicos (químicos, biológicos) Modelos probabilistas De parâmetros Ações Solicitações Resistências (solicitações-limites) Inexatidões de análise Teórica Modelos físicos (químicos, biológicos) Método de análise Numérica Conseqüências da ruína 3/12/02 Waldemar Hachich 4

5 Segurança na prova de carga Incertezas Intrínseca (implícita no reconhecimento do caráter probabilista) De modelos (nunca considerada explicitamente) Modelos físicos (químicos, biológicos) Modelos probabilistas De parâmetros Solicitações Resistências (solicitações-limites) 3/12/02 Waldemar Hachich 5

6 Estacas-raiz Elo fraco pode ser a resistência estrutural Outros tipos de estacas: elo fraco é, em geral, a interface estaca-solo 3/12/02 Waldemar Hachich 6

7 NBR-6122 vs.. NBR-6118 F N = 0,85 A c f ck + A s f yck (1) γ f γ n N = 0,85 A c f ck / γ c + A s f yck / γ s (2) Na transição da norma 1 para norma 2, procurar sempre reproduzir resultados já consagrados na prática (2) (1) γ n = [ (0,85 + f yck /f ck. γ c / γ s. A s /A c ). F] [ (0,85 + f yck /f ck A s /A c ). γ c. γ f ] 3/12/02 Waldemar Hachich 7

8 Concreto no ELU 0,85 = 0,95. 1,2. 0,75 0,95 relação entre a resistência em peças reais e a resistência medida em corpos de prova com relação altura/diâmetro = 2 1,2 ganho de resistência com idade 0,75 efeito Rüsch 3/12/02 Waldemar Hachich 8

9 Segurança de estacas-raiz f yck = 500 MPa (CA-50A) f ck = 20 MPa (muito conservador?) F = 2 (global) Ações: γ f = 1,4 Aço: γ s =máx[ 1,15 deformação de 2º/ oo na ruptura 1,19 (=500/420) ] (2) (1) γ n = [ (0, ,4 A s /A c ). 2] [ (0, A s /A c ). γ c. 1,4] 3/12/02 Waldemar Hachich 9

10 γ c (argamassa concreto) 1,3 para concretagem em usina Obs.: não é vantagem para estacas pré-moldadas pois a resistência estrutural não é, em geral, o elo fraco 1,4 em condições normais de concretagem na obra 1,5 concretagem em condições desfavoráveis por exemplo: adensamento manual ou concretagem deficiente pela concentração da armadura portanto: condições típicas de injeção de estacas-raiz 3/12/02 Waldemar Hachich 10

11 γ n para mesma armadura GamaF2 γ n FIGURA 1 γ n p/que ambas as normas levem à mesma % de armadura 1,16 1,14 1,12 1,1 1,08 1,06 1,04 1,02 1 0% 2% 4% 6% 8% de armadura % de armadura γ c = 1,4 GamaC = 1,4 γ c = 1,5 GamaC = 1,5 3/12/02 Waldemar Hachich 11

12 γ n segundo a NBR 6118 Excentricidades (solidarização ao bloco ou travamento por vigas não elimina excentricidades em outras seções da estaca!) γ n = 1 + β. e / h β 4 para seções circulares (vide formulação completa nas palestras do Stucchi e do França) 3/12/02 Waldemar Hachich 12

13 Comparativo de armaduras F 2 TABELA 2 GamaC 1,5 "GamaS" 1,19 GamaF 1,4 fck 0,2 fyk 5 GamaN variável NBR Diâmetro Carga Área 78,54 113,10 176,71 201,06 314,16 490,87 754, ,25 GamaN = 1,20 1,17 1,13 1,13 1,10 1,08 1,06 1,05 e = 0,5 Ac 75,09 108,80 170,51 193,65 304,51 479,17 739, ,61 As 3,45 4,30 6,20 7,42 9,65 11,71 14,84 15, % 4,59% 3,95% 3,64% 3,83% 3,17% 2,44% 2,01% 1,20% Ac 74,55 108,24 169,97 193,15 304,03 478,59 739, ,97 As 3,99 4,86 6,75 7,91 10,13 12,29 15,54 17, % 5,35% 4,49% 3,97% 4,10% 3,33% 2,57% 2,10% 1,33% 3/12/02 Waldemar Hachich 13

14 Comentários Na Tabela 2 e = 0,5 cm apenas! γ n entre 1,05 e 1,20 (NBR-6118 exigiria valor mínimo de 1,1) Valores de γ n menores nas estacas de maiores diâmetros % de armadura um pouco maior do que a constante dos catálogos dos executores % de armadura parecida com aquela sugerida por Alonso (1993); motivo, no entanto, não é atender ao coeficiente de segurança 2 nas provas de carga Em estacas jovens e provas de carga rápidas : o multiplicador 0,85 das expressões 1 e 2 poderia ser elevado para 0,95 as estacas até poderiam ser ensaiadas à compressão até cargas 100% maiores do que a carga de trabalho (necessário?) 3/12/02 Waldemar Hachich 14

15 Excentricidades e % de armadura γ n seria muito maior (vide palestras do Stucchi e do França) se consideradas as excentricidades imaginadas (Cepollina, 2000) Nesse caso, % de armadura seria muito maior Sucesso vem sendo obtido sem essa % de armadura muito maior Explicações possíveis: Modelo inadequado: % de armadura foi calculada para pilar; solo sempre oferece alguma tensão que se contrapõe à flexão da estaca Resistência real da argamassa de injeção seria bem maior do que os 20 MPa usualmente admitidos no cálculo Excentricidades não seriam tão exageradas (?) 3/12/02 Waldemar Hachich 15

16 Sugestões Utilizar modelo mais adequado para estacas (vide palestras do Stucchi e do França) Projeto de investigação Escavar o terreno junto a estacas-raiz executadas em três ou quatro terrenos típicos Cortar as estacas a diversas profundidades e: medir as excentricidades medir a resistência à compressão da argamassa 3/12/02 Waldemar Hachich 16