Métodos Práticos de previsão da carga admissível

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1 Métodos Práticos de previsão da carga admissível FUNDAÇÕES SLIDES 09 / AULA 11 Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt prof.douglas.pucgo@gmail.com

2 Métodos Práticos São realizados ensaios tipo prova de carga, em que a fundação ou semelhantes são submetidos a carregamentos progressivos até a iminência de ruptura Os ensaios são executados dentro da própria área de fundação Prova de carga sobre placa Prova de carga estática em estacas Ensaio de carregamento dinâmico 2

3 Prova de carga sobre placa 3

4 Prova de carga sobre placa 4

5 Prova de carga sobre placa Método executivo ABNT NBR 6489 (1984) Instalação e aparelhagem Cota de aplicação da carga igual a da fundação A placa deve ser rígida ter A 0,5 m² (Ø = 80cm) A placa dever ser apoiada no fundo da cava preservando a condição natural do solo Relação largura profundidade do poço idêntica Transmissão vertical de carga em área aplainada 4 Extensômetros opostos com precisão de 0,01mm Distância das ancoragens 1,5 Ø Evitar trepidações no terreno 5

6 Prova de carga sobre placa Método executivo ABNT NBR 6489 (1984) Execução da prova de carga Prova de carga em estágio de 20% da provável carga admissível do solo Cada estágio de carga recalques em Δt/t = 1 (1,2,4,8,15 min...) Cada estágio é terminado após estabilização dos recalques (Δr = 5% do recalque total no estágio, entre leituras sucessivas) O Ensaio é levado até 2 σ adm provável ou recalque total de 25 mm Carga máxima caso não haja ruptura, deverá ser mantida por 12 horas Descarga em estágios sucessivos de 25% da carga total, lendo-se os recalques finais 6

7 Prova de carga sobre placa Método executivo ABNT NBR 6489 (1984) Resultados curva tensão-recalque 7

8 Prova de carga sobre placa 8

9 Prova de carga sobre placa 9

10 Prova de carga sobre placa 10

11 Prova de carga sobre placa Tensão admissível do solo Argilas Areias adm r 2 max 1,5 adm r 2 r max tensão na ruptura tensão no recalque máximo r tensão na ruptura (trecho retilíneo final) 11

12 Prova de carga sobre placa Previsão de recalques Argilas s P B B S P s P Areias B B S P B B P S 0,30 0,30 12

13 Prova de carga estática em estacas ABNT NBR 6122 (2010) 13

14 Prova de carga estática em estacas Método executivo ABNT NBR 12131(2006) Identificação da curva carga-recalque Avaliação da carga admissível da estaca Aplicação de cargas conhecidas no topo da estaca Estágios sucessivos e iguais Monitoração dos recalques Atingir a carga de ruptura ou pré-definida e descarregar Sistemas de reação: Estacas, tirantes ou cargueiras 14

15 Prova de carga estática em estacas Estacas de reação 15

16 Prova de carga estática em estacas Tirantes 16

17 Prova de carga estática em estacas Cargueiras como sistema de reação 17

18 Prova de carga estática em estacas 18

19 Prova de carga estática em estacas Prova de carga lenta (CML) Carga Mantida Lenta Estágios de carga sucessivos e iguais 20% de Padm Carga máxima (NBR 6122) 2xPadm (início da obra) 1,6xPadm (verificação de desempenho) Manutenção da carga do estágio até a estabilização dos recalques e pelo menos 30 minutos T = 0, 2, 4, 8, 15, 30 e 60min, 2h, 3h, 4h, etc. 19

20 Prova de carga estática em estacas Prova de carga lenta (CML) Critério de estabilização dos recalques A diferença entre duas leituras consecutivas não deve ser superior a 5% do recalque do estágio Última fase de carregamento Manter a carga por mais 12 horas após estabilização Descarregamento em 4 estágios Recalques estabilizados e duração mínima de 15 minutos 20

21 Prova de carga estática em estacas 21

22 Prova de carga estática em estacas Prova de carga rápida (CMR) Carga Mantida Rápida Estágios com duração padronizada sem estabilização dos recalques 20 estágios com 10% de Padm com duração de 10 minutos Melhor definição da curva carga-recalque Descarregamento em 4 estágios 22

23 Prova de carga estática em estacas Prova de carga rápida (CMR) Não estabilização dos recalques acarreta menores recalques A capacidade de carga no CMR é cerca de 10% maior que no CML 23

24 Prova de carga estática em estacas Ensaio Misto Primeira metade com carregamentos lentos 5 estágios com incrementos de 20% de Padm Segunda metade 10 estágios com incrementos de 10% de Padm Vantagens Recalque estabilizado para Padm Estágio rápido na fase que seria mais demorada Alonso (1997) propõe a primeira parte para até 1,2xPadm 24

25 Prova de carga estática em estacas Ensaio Misto 25

26 Modos de Ruptura Geotécnica Nos modos de ruptura geotécnica em provas de carga, a palavra ruptura tem um significado semântico especial, sem qualquer relação com destruição, quebra, ruína ou inutilização. Reensaios na mesma estaca comprovam que a capacidade de carga é no mínimo igual ao valor anterior, podendo até aumentar, mesmo que antes tenha havido ruptura ou sido atingido um recalque elevado. Assim, a ocorrência de ruptura geotécnica na prova de carga não condena uma estaca e, por isso, a prova de carga pode ser conduzida sobre estacas da obra, além da opção de ensaios em estacas adicionais à parte do estaqueamento (Cintra et al, 2013). 26

27 Modos de Ruptura Ruptura Nítida Ocorre a verticalização da curva P x ρ antes do último estágio Os recalques são incessantes Atinge-se a resistência máxima do sistema estaca-solo O valor de R representa a capacidade de carga da estaca e não requer interpretação para ser determinado 27

28 Modos de Ruptura Ruptura Física Curva do tipo aberta Os pontos na fase de carregamento constituem parte de um gráfico assintótico a uma reta vertical A capacidade de carga R é definida pela assíntota vertical 28

29 Modos de Ruptura Ruptura Física Critério de Van der Veen (1953) P R 1 e ln 1 P R α é o coeficiente que define a forma da curva (mm -1 ) ρ é o recalque (mm) α e R são constantes determinadas por tentativas, adotando-se valores para R e desenhando-se os respectivos gráficos de ln (1-P/R) contra ρ O gráfico que mais se aproximar de uma reta indicará o valor procurado de R 29

30 Modos de Ruptura Ruptura Física Critério de Van der Veen (1953) 30

31 Modos de Ruptura Curva sem ruptura nítida ou física Ruptura convencional Ponto convencionado que representa a capacidade de carga 31

32 Modos de Ruptura Curva sem ruptura nítida ou física 32

33 Ensaio de carregamento dinâmico Prova de carga dinâmica Aplicação de golpe de martelo no topo de estacas com medição de aceleração e de deformação específica À medida que a onda viaja pela estaca ela perde intensidade, pois a energia do golpe é utilizada para mobilizar a resistência por atrito e na ponta, fazendo a estaca penetrar no solo Os resultados obtidos são lidos pelo PDA (Pile Driver Analyzer) A partir da Teoria da Equação de Onda pode ser calculada a resistência geotécnica do sistema de fundação 33

34 34

35 Ensaio de carregamento dinâmico 35

36 Ensaio de carregamento dinâmico Transdutor de deformação Acelerômetro 36

37 Ensaio de carregamento dinâmico Exemplo de sinal obtido depois de aplicado um golpe de pilão 37

38 Fórmulas dinâmicas Fórmula de Brix P = peso do martelo do bate estacas Q = peso da estaca quando da retirada do sinal da nega h = altura de queda do martelo s = penetração final para o último golpe do martelo (nega) R d 2 P Q h 2 P Q FS s FS = Fator de Segurança 4 FS 5 38

39 Fórmulas dinâmicas Fórmula dos Holandeses P = peso do martelo do bate estacas Q = peso da estaca quando da retirada do sinal da nega h = altura de queda do martelo s = penetração final para o último golpe do martelo (nega) R d 2 P h P Q FS s FS = Fator de Segurança 6 FS 10 39