UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL UNIJUÍ REINALDO GIORDANI FRUCK

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1 UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL UNIJUÍ REINALDO GIORDANI FRUCK PREVISÃO DA CAPACIDADE DE CARGA PARA FUNDAÇÕES PROFUNDAS POR MEIO DE PLANILHA EM SOFTWARE LIVRE Santa Rosa 2017

2 REINALDO GIORDANI FRUCK PREVISÃO DA CAPACIDADE DE CARGA PARA FUNDAÇÕES PROFUNDAS POR MEIO DE PLANILHA EM SOFTWARE LIVRE Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia Civil apresentado como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro Civil. Orientadores: André Luiz Böck (Dr) e Jeancarlo Ribas (MSc) Santa Rosa 2017

3 A Deus e às mulheres mais importantes da minha vida, minha mãe Nadir Fruck e minha companheira Márcia Dezen.

4 AGRADECIMENTOS Em ordem cronológica: Ao Criador, por toda energia e potencial confiados a mim. À minha família, em especial à minha mãe, a Sra Nadir Salete Amaral Fruck, por todo o esforço para prover atendimento médico quando nasci e a tenacidade em minha educação, dando tudo de si incondicionalmente; e ao meu pai, o Sr Rouvaldo Cledi Teixeira Fruck (in memoriam), pelos bons exemplos marcados no pouco tempo em que passamos juntos. À minha namorada, companheira e amiga Márcia Dezen, que esteve ao meu lado durante toda minha formação, apoiando e motivando-me. Tal suporte sempre me impulsionou reforçando minhas qualidades e projetando-me a estar sempre melhorando. À Unijuí e à equipe do Núcleo de Atendimento ao Aluno, em especial à Sra Maidi Sigridi Érickson, por toda a prestatividade e bons atendimentos disponibilizados em sua função, apoiando diversas vezes na realização de processos administrativos como troca e inclusão de disciplinas, documentações e informações relevantes. Ao Professor Bóris Casanova Sokolovicz pelos bons exemplos de ética dentro da elaboração de atividades de engenharia, como também pela transmissão de materiais técnicos e didáticos que mesmo após alguns anos ainda se fazem presentes. Ao professor Tarcísio Dorn de Oliveira pelo exemplo de organização e planejamento aplicados em suas disciplinas, aos quais podem ser aplicados em todo campo profissional, bem como orientações e auxílios prestados no decorrer deste curso. Ao professor Paulo César Rodrigues e ao professor Marcus Primo pelas aulas na área da Engenharia Estrutural que me motivaram a desenvolver o gosto por esse nobre campo de atuação profissional. Em especial ao professor Paulo pelas instruções e orientações que vão muito além da simples apresentação de um conteúdo para nortear a efetiva prática profissional. Ao professor Diuliano Crauss Daronco, por suas aulas expressas em qualidades que se veem em suas ações, em orientações que ultrapassam os slides para a aplicação no futuro profissional.

5 Ao professor Diorges Carlos Lopes por suas aulas repletas de experiências norteadoras e inspiradoras, que conseguem aderir descontração e aprendizado de maneira única e com ensinamos que transcendem os conteúdos do currículo. A professora Marcelle Engler Bridi pelas orientações e esclarecimentos concedidos no transcorrer deste trabalho, bem como suas mensagens positivas e motivadores expressas em suas aulas e s. Ao meu coorientador, professor Jancarlo Ribas, pela transmissão de ideias que instigaram-me a iniciar esta pesquisa, bem como pelas orientações e direcionamentos no decorrer deste trabalho, inclusive cedendo os livros que possibilitaram grande parte desta pesquisa. Ao Professor Carlos Alberto Simoes Pires Wayhs pelas orientações concedidas durante as aulas da disciplina de Fundações e fora delas, onde mesmo não sendo meu orientador, sempre esteve disposto a colaborar, contribuindo com indicações de livros, orientações de pesquisa e demonstrando dedicação total à Engenharia de Fundações, atributos que não só me impulsionaram ao caminho da pesquisa como ainda me motivaram à busca incessante pelo aprimoramento. Ao meu orientador, professor André Luiz Böck, pelas correções, paciência, assessoramentos e ideias aplicados a este trabalho, permitindo seu desenvolvimento e conclusão. Que bom contar com seus ensinamentos Do Grande Arquiteto do Universo aos seus filhos na terra: OBRIGADO, muito obrigado. O conhecimento pode ser assimilado, alguns acabam esquecidos ou atualizados, mas os valores são eternos e a lembrança dos Mestres permanece.

6 Agradeço todas as dificuldades que enfrentei; não fosse por elas, eu não teria saído do lugar. Chico Xavier

7 RESUMO FRUCK, Reinaldo Giordani. Previsão da capacidade de carga para fundações profundas por meio de planilha em software livre Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Civil, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul UNIJUÍ, Santa Rosa, O SPT é um ensaio conhecido no Brasil por ser a mais popular, rotineira e econômica ferramenta de investigação geotécnica em praticamente todo o mundo e é largamente empregado para gerar resultados em projetos de fundações diretas e profundas. Visando ampliar a oferta de planilha desenvolvida em software livre para utilização dentro da engenharia, este trabalho é a elaboração de uma revisão bibliográfica aplicada a uma planilha no programa LibreOffice Calc do pacote BrOffice (software livre) que realiza o cálculo da capacidade de carga para fundações profundas a partir de um ou até cinco sondagens SPT. Após a inserção de parâmetros básicos, a planilha retorna os cálculos dos métodos semiempíricos desejados (entre os sete que a planilha dispõe) e ainda possibilita a análise entre os métodos, que pode ser feita tanto pelos valores quanto pelos gráficos obtidos, podendo escolher entre o resultado mais conservador, o mais econômico, a média dos resultados, a média mais o desvio padrão ou a média menos o desvio padrão, otimizando a mão-de-obra do projetista, gerando mais economia, agilidade e segurança na análise. Além de resguardar o projetista a respeito de sua tomada de decisão com dados que podem ser salvos e arquivados rapidamente. Palavras-chave: Fundações. Métodos de previsão de capacidade de carga. SPT. Resistência de fundação profunda.

8 ABSTRACT FRUCK, Reinaldo Giordani. Previsão da capacidade de carga para fundações profundas por meio de planilhe em software livre Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Civil, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul UNIJUÍ, Santa Rosa, The SPT is an assay known in Brazil for being the most popular, routine and economical geotechnical research tool practically all over the world and is widely used to generate results in deep and direct foundations projects. Aiming to expand the offer of worksheet developed in free software for use within engineering, this work is the elaboration of a bibliographic revision applied to a worksheet in the program LibreOffice Calc of the package BrOffice (free software) that realizes the calculation of the load capacity for foundations From one or even five SPT probes. After insertion of basic parameters, the spreadsheet returns the calculations of the desired semi-empirical methods (among the seven that the spreadsheet has) and also allows the analysis between the methods, which can be done both in the values and in the graphs obtained, being able to choose Between the most conservative result, the most economical, the average of the results, the mean plus the standard deviation or the mean minus the standard deviation, optimizing the designer's workforce, generating more economy, agility and safety in the analysis. In addition to protecting the designer about their decision making with data that can be saved and filed quickly. Keywords: Foundations. Methods of forecasting load capacity. SPT. Deep foundation strength.

9 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Resistência total de uma estaca...26 Figura 2: Determinação da resistência de ponta (Monteiro,1997)...32 Figura 3: Delineamento de pesquisa...41 Figura 4: Aba Dados_SPT para entrada de dados do solo...43 Figura 5: Formatação condicional para cada grupo de solos...44 Figura 6: Opção Desconsiderar para não considerar uma ou mais das sondagens...45 Figura 7: Gráfico referente a uma das sondagens inseridas...45 Figura 8: Opções da aba Dados_SPT...46 Figura 9: Botão "Gráfico geral" (visualização de todas as sondagens inseridas não desconsideradas)...46 Figura 10: Opções para visualizar no gráfico de todas as sondagens inseridas...47 Figura 11: Opções na aba Dados_SPT para quais N SPT serem utilizados nos cálculos...48 Figura 12: Exemplo de utilização das opções dos botões "Usar N SPT" e "Usar solo"...48 Figura 13: Visualização inicial da aba Configurações...50 Figura 14: Aba de cadastramento para até 60 estacas...51 Figura 15: Estaca cadastrada usada diretamente na aba Configurações...51 Figura 16: Parâmetros das estacas diferenciados pelos métodos de Décourt e Quaresma e Meyerhof...52 Figura 17: Fatores K e α de acordo com o método e os tipos de solo)...53 Figura 18: Fatores de correlação das estacas e fatores de segurança parciais...54 Figura 19: Fatores do método Décourt e Quaresma na aba Configurações...55 Figura 20: Fatores dos métodos Teixeira e Meyerhof que variam com o solo e tipo de estaca Figura 21: Aba Resultados da planilha...60 Figura 22: Resultado detalhado para o método Aoki e Velloso...61 Figura 23: Resultado detalhado para o método da Contribuição de Laprovitera e Benegas...62 Figura 24: Resultado detalhado para o método Contribuição de Monteiro...63 Figura 25: Resultado detalhado para o método Décourt e Quaresma...64 Figura 26: Sondagem utilizada para um exemplo prático de uso da planilha...65 Figura 27: Análise das sondagens pelo botão Gráfico geral...65 Figura 28: Exemplo de preenchimento da aba Configurações da planilha...66 Figura 29: Exemplo de utilização da planilha...67

10 Figura 30: Resultados obtidos com a planilha...68 Figura 31: Situação mais econômica para o exemplo apresentado...70 Figura 32: Preenchimentos adotados para os fatores F1 e F Figura 33: Fatores que variam somente com a estaca preenchidos na aba "Configurações" da planilha...87 Figura 34: Valores de α e β do método de Décourt e Quaresma preenchidos na planilha...91 Figura 35: Valores de C do método de Décourt e Quaresma preenchidos na planilha...92 Figura 36: Valores de α do método de Teixeira preenchidos na planilha...92 Figura 37: Valores de C1 e C2 do método Meyerhof preenchidos na planilha...92

11 LISTA DE TABELAS Tabela 1: Coeficientes C1 e C2 do método Meyerhof em kn/m² de acordo com a estaca e o solo...27 Tabela 2: Valores F1 e F2 (Aoki e Velloso, 1975)...28 Tabela 3: Valores de K e α (Aoki e Velloso, 1975)...29 Tabela 4: Valores de K e α (Laprovitera, 1988)...30 Tabela 5: Valores de F1 e F2 (Laprovitera, 1988; Benegas, 1993)...30 Tabela 6: Valores K e α (Monteiro, 1997)...31 Tabela 7: Valores de F1 e F2 (Monteiro, 1997)...32 Tabela 8: Valores de α para o método de Décourt e Quaresma (1986)...33 Tabela 9: Valores de β para o método de Décourt e Quaresma (1986)...34 Tabela 10: Coeficiente C em kn/m² (Décourt e Quaresma, 1986)...34 Tabela 11: Valores de C em kn/m² para estacas escavadas com bentonita (Décourt e Quaresma, 1986)...34 Tabela 12: Valores para α em kn/m² (Teixeira, 1996)...35 Tabela 13: Valores para β em kn/m² (Teixeira, Tabela 14: Coeficientes adimensionais α e β para o método UFRGS (2005)...39 Tabela 15: Volume consumido de concreto obtido através do uso da planilha...69

12 LISTA DE SIGLAS ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas CPT Cone Penetration Test In loco No local kn Quilo Newton kn/m² Quilo Newton por metro quadrado NA Nível da água no solo SPT Standard Penetration Test SPT-T Standard Penetration Test complementado com medidas de torque TCC Trabalho de conclusão de curso

13 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO CONTEXTO PROBLEMA Questões de Pesquisa Objetivos de Pesquisa Delimitação REVISÃO DA LITERATURA FUNDAÇÕES PROFUNDAS STANDARD PENETRATION TEST CLASSIFICAÇÃO DAS ESTACAS QUANTO AO EFEITO PRODUZIDO NO SOLO Estacas de deslocamento Estacas de substituição (sem deslocamento) Intermediária (de pequeno deslocamento) ESTACAS ESCAVADAS Hélice contínua Estacas tipo Franki Strauss Ômega ESTACAS ESCAVADAS INJETADAS Raiz Microestaca ESTACAS CRAVADAS Metálicas Pré-moldadas de concreto MÉTODOS DE PREVISÃO DE CAPACIDADE DE CARGA Método de Meyerhof (1956) Método de Aoki e Velloso (1975) Contribuição de Laprovitera (1988) e Benegas (1993) Contribuição de Monteiro (1997) Método de Décourt e Quaresma (1986) Método de Alberto Henriques Teixeira (1996)...35

14 2.7.4 Método UFRGS (2005) COEFICIENTES DE SEGURANÇA E CARGA ADMISSÍVEL METODOLOGIA DELINEAMENTO CARACTERIZAÇÃO DADOS DE ENTRADA DA PLANILHA DADOS DAS SONDAGENS SPT CONFIGURAÇÕES GERAIS DA PLANILHA Alerta aos usuários da planilha Preenchimento dos fatores de segurança parciais para a resistência de ponta (F P) e lateral (FL) das estacas RESULTADOS DADOS DE SAÍDA DA PLANILHA EXEMPLO DE APLICAÇÃO PRÁTICA DA PLANILHA CONCLUSÃO CONSIDERAÇÕES FINAIS SUGESTÕES DE TRABALHOS FUTUROS...73 REFERÊNCIAS...74 APÊNDICE A...76 PREENCHIMENTO ADOTADO PARA OS FATORES QUE VARIAM SOMENTE COM O TIPO DE ESTACA...76 APÊNDICE B...88 PREENCHIMENTO ADOTADO PARA OS FATORES QUE VARIAM COM O TIPO DE ESTACA E COM O SOLO...88

15 14 1 INTRODUÇÃO Largamente empregada em prédios, pontes e grandes estruturas, fundações profundas são aquelas em que o elemento de fundação transmite a carga ao terreno pela base (resistência de ponta), por sua superfície lateral (resistência de atrito do fuste) ou por combinação entre as duas e está assentada em profundidade no mínimo igual ao dobro de sua menor dimensão em planta (YAZIGI, 2009, p.171). Mas como determinar a quantidade de carga que será resistida pela fundação? Diversas são as metodologias que correlacionam o perfil do solo com a resistência admissível atribuída a ele, sendo abordado aqui as mais difundidas pela literatura brasileira. Este trabalho visa possibilitar a ampliação da oferta de utilização de planilhas dentro de software livre na engenharia através da elaboração de uma planilha que permite calcular a capacidade de carga para fundações profundas a partir de um ou até cinco Standard Penetration Test (SPT). Foram selecionados sete métodos semi-empíricos que fundamentam-se no SPT e inseridos os comandos necessários em uma planilha do software LibreOffice Calc do pacote BrOffice (equivalente ao Excel do pacote Office da Microsoft Corporation) para que sejam aplicados os métodos já consagrados no estudo das Fundações, tornando-a uma ferramenta capaz de otimizar o tempo do projetista, ampliando as informações disponíveis com agilidade e auxiliando na tomada de decisão. O simples fato de salvar o arquivo da planilha, permite ao usuário registrar os dados obtidos e os processos de cálculos empregados, respaldando-o em caso de problemas futuros e permitindo retornar a análise sem necessariamente realizar todo o processo de cálculo novamente. Sempre amparado pela literatura e pelas sondagens realizadas. 1.1 CONTEXTO De acordo com Schnaid e Odebrecht (2012, p. 23) o SPT é, reconhecidamente, a mais popular, rotineira e econômica ferramenta de investigação geotécnica em praticamente todo o mundo. E, especialmente no Brasil, é sistematicamente empregada para gerar resultados em projetos de fundações diretas e profundas. Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

16 15 As planilhas têm grandes aplicações dentro da engenharia, mas ainda são pouco utilizadas. Diferentes tipos de software pagos, empregados em cálculo estrutural como o Alto QI Eberick, TQS ou Cypecad, dominam a preferência no mercado brasileiro atual. É evidente que as planilhas ainda não geram tantos resultados, como desenhos em escala, detalhamento total do projeto ou interação com o programa Autocad, mas ainda permitem uma grande realização de feitos através de métodos de controle, segurança e registro de informações que justificam e fundamentam a decisão tomada. Alguns autores consagrados pela literatura desenvolveram métodos e modelos de cálculo para a previsão de capacidade de carga em fundações profundas, bem como parâmetros mais aferidos. Como alvo deste trabalho, cita-se os seguintes: Método de Aoki e Velloso (1975), Contribuições de Laprovitera (1988) e Benegas (1993), Contribuição de Monteiro (1997), Método de Décourt e Quaresma (1986), Método de Teixeira (1996), Método de Meyerhof (1956) e Método UFRGS (2005). Porém, quando se trata de solos há uma incerteza muito grande e os próprios métodos apresentam variações de resultados. 1.2 PROBLEMA Aspectos relacionados à investigação das características do subsolo são as causas mais frequentes de problemas de fundações (SCHNAID; ODEBRECHT, 2012, p.13). Devido a grande variedade de métodos para a previsão de carga de fundações profundas, se o responsável técnico realizar todos os cálculos disponíveis a partir deste trabalho à mão, certamente ao final estará mais cansado, pois cálculos ou procedimentos mecânicos longos, demorados e/ou repetitivos tendem a desgastar ou desvirtuar o foco do projetista. Isso sem contar o desperdício de mão-de-obra qualificada que seria deixar um profissional realizando cálculos repetitivos que o computador pode fazer ao pressionar de algumas teclas. Portanto, uma planilha que realize os cálculos após a inserção dos parâmetros básicos como o resultado de um SPT, tipo de estaca e diâmetro desejado, acarreta em uma otimização da mão-de-obra do projetista, deixando-o totalmente livre para a tomada de decisão e interpretação dos resultados, que jamais poderá ser substituída ou atribuída a uma máquina. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

17 16 Consequentemente, esse tipo de aplicação de conhecimento resulta em economia e segurança Questões de Pesquisa Questão principal: Quais os métodos semi-empíricos que usam a sondagem simples SPT, para estimar a capacidade de carga para fundações profundas? Questão secundária: Como são desenvolvidos os cálculos desses métodos? Objetivos de Pesquisa Objetivo Geral: Desenvolver uma planilha para calcular a estimativa de capacidade de carga para fundações profundas a partir de um ou até cinco SPT pelos métodos semi-empíricos já citados e ainda possibilite uma análise entre os métodos e que permita ao usuário majorar os coeficientes quando julgar necessário. Os objetivos específicos determinados para o presente trabalho, são os listados a seguir: Apresentar a média dos resultados obtidos entre os diferentes métodos utilizados. Após análise dos resultados, definir o método mais conservador para os parâmetros inseridos. Apresentar, dentre os métodos analisados, o método mais econômico para os parâmetros inseridos. Permitir ao projetista escolher entre o tipo de estaca e o método a ser adotado, bem como majorar, quando desejado, os parâmetros e coeficientes de segurança. Desenvolver a planilha de modo a gerar um relatório do processo de cálculo que geraram os resultados apresentados e não somente trazer o resultado. Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

18 Delimitação Este trabalho abrange os seguintes métodos semi-empíricos que se fundamentam no SPT para estimar a capacidade de carga de fundações profundas: Método de Aoki e Velloso (1975), Contribuições de Laprovitera (1988) e Benegas (1993), Contribuição de Monteiro (1997), Método de Décourt e Quaresma (1986), Método de Teixeira (1996), Método de Meyerhof (1956), e Método UFRGS (2005). Segundo Schnaid e Odebrecht (2012, p. 15) o SPT é particularmente adequado à prospecção de solos granulares e à previsão de valores do ângulo de atrito interno, mas não é utilizado com sucesso na previsão da resistência não drenada de depósitos de argilas moles, portanto, ensaios de palheta e piezocone devem ser adotados para essa finalidade. Cintra e Aoki (2010, p. 29) advertem que o método Teixeira não se aplica ao caso de estacas pré-moldadas de concreto flutuantes em espessas camadas de argilas moles sensíveis, com NSPT normalmente inferior a 3 (três), fato advertido também pelo próprio autor do método. De acordo com Hachich et al. (1998, p.281) as fórmulas empíricas dariam bons resultados para as profundidades para as quais as mesmas foram definidas (8 à 20 m). Para comprimentos menores do que esses, os resultados dessas fórmulas seriam provavelmente conservadores e para comprimentos maiores, provavelmente contra a segurança. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

19 18 2 REVISÃO DA LITERATURA Os métodos alvos deste trabalho, foram escolhidos de modo a dar uma abrangência teórica ao projetista, podendo inclusive escolher quais métodos considerar ou não para calcular as cargas sustentadas pelo solo. Tudo a partir do resultado de uma ou mais sondagens SPT inseridas. Uma vez que o objetivo deste trabalho é a realização de uma planilha de cálculo de aplicação dos métodos e não o estudo em si dos métodos, os tópicos seguintes foram realizados objetivamente, trazendo todos os parâmetros necessários para a confecção da planilha de cálculo, apesar de relembrar parâmetros considerados fundamentais ao elaborar o presente trabalho. 2.1 FUNDAÇÕES PROFUNDAS Segundo a NBR 6122 (ABNT, 2010), define-se como fundação profunda aquela que transmite a carga proveniente da superestrutura ao terreno pela base (resistência de ponta), por sua superfície lateral (resistência de fuste), ou pela combinação das duas resistências. Ainda segundo essa norma, nas fundações profundas a profundidade de assentamento deve ser maior que o dobro da menor dimensão em planta do elemento de fundação e no mínimo à três metros. Rebello (2008, p. 69), adota como fundação profunda, a característica que define a contraindicação da fundação direta, ou seja, quando o número de golpes da sondagem SPT maior ou igual à 8 (oito) estiver a uma profundidade superior à 2 (dois) metros. 2.2 STANDARD PENETRATION TEST O Standard Penetration Test (SPT) no Brasil é regulado pela ABNT através da NBR 6484/2001. O ensaio SPT constitui-se em uma medida de resistência dinâmica conjugada a uma sondagem de simples reconhecimento. Amostras representativas do solo são coletadas a cada metro de profundidade por meio de amostrador padrão com diâmetro externo de 50mm. O procedimento de ensaio consiste na cravação do amostrador no fundo de uma escavação, Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

20 19 usando-se a queda de peso de 65 Kg de uma altura de 750mm. O valor N SPT é o número de golpes necessários para fazer o amostrador penetrar 300mm, após uma cravação inicial de 150mm (SCHNAID; ODEBRECHT, 2012, p ). Como existe uma variedade de equipamentos para execução de ensaios SPT e inclusive a forma como é executado varia em diversos locais do globo, a medida de equivalência entre as sondagens é feita através de uma eficiência expressa em percentual. A eficiência do SPT brasileiro, quando executado de acordo com a NBR 6484 (ABNT, 2001), é em média 72%. Há nos Estados Unidos e em outros países uma grande variedade de equipamentos de SPT, variando a eficiência entre cerca de 40 e 95% (HACHICH et al., 1998, p. 123). Para utilizar a transformação em eficiência equivalente, utiliza-se a Equação (1) proposta por Schnaid e Odebrecht, (2012, p.35): NSPT, 72= NSPT. Energia aplicada 72 Equação (1) Onde: NSPT, 72 = NSPT desejado na transformação NSPT = NSPT com a qual foi realizado o ensaio 72 = representa a energia do NSPT desejado A Equação (1) pode ser empregada para transformação de qualquer SPT em qualquer eficiência equivalente desejada e representa a execução de uma regra de três simples. A eficiência considerada na realização deste trabalho é a do SPT brasileiro, que é 72%. 2.3 CLASSIFICAÇÃO DAS ESTACAS QUANTO AO EFEITO PRODUZIDO NO SOLO A finalidade de especificar cada estaca abrangida neste trabalho, é apenas lembrar as vantagens, desvantagens e informações relevantes que justificam as diferenças entre os coeficientes empregados nos métodos. É importante lembrar também, que a execução bem-sucedida de uma estaca depende do atendimento ao método executivo, do uso de equipamentos adequados e mão-de-obra especializada e experiente. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

21 20 As classificações abordadas aqui, são as que influenciam diretamente nos cálculos. Todos os efeitos nas estacas, já são considerados nos cálculos através dos coeficientes dos métodos em si. Porém, o efeito produzido no solo é levado em consideração especificamente em algumas etapas, como o método de Décourt e Quaresma, limitando o atrito lateral no cálculo de acordo com o tipo de estaca. Já no método de Meyerhof, o efeito no solo é levado em consideração através da definição entre estaca escavada ou pré-moldada (cravada). A grande variedade de estacas empregadas como elementos de fundação nas obras correntes, diferem entre si basicamente pelo método executivo e materiais que são constituídas. Mas também se classificam, de acordo com Velloso e Lopes (2010) pelo efeito produzido no solo, ou seja, pelo deslocamento causado pela cravação ou escavação Estacas de deslocamento Neste grupo, estariam classificadas as estacas cravadas em geral, uma vez que o solo no espaço que a estaca vai ocupar é deslocado horizontalmente. As estacas tipo Franki, pré-moldada de concreto, tubo de aço com ponta fechada e microestacas injetadas, são classificadas como Estacas de deslocamento Estacas de substituição (sem deslocamento) Aqui estão classificadas as estacas escavadas em geral, uma vez que o solo no espaço em que a estaca ocupará é removido, causando um nível de redução nas tensões horizontais geostáticas. As estacas abrangidas neste trabalho enquadradas nesta categoria são as hélices contínuas, escavadas com ou sem revestimento e as estacas tipo Strauss Intermediária (de pequeno deslocamento) Em alguns processos de estacas escavadas em que não há praticamente remoção de solo e/ou na ocasião da concretagem, são tomadas medidas para restabelecer as tensões geostáticas (ao menos parcialmente). Essas estacas estão classificadas em uma categoria intermediária. São as estacas escavadas com revestimento metálico perdido que avançam a frente da escavação e as estacas raiz. Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

22 ESTACAS ESCAVADAS São diversos os tipos de estacas escavadas, porém, algumas possuem características mais específicas, inclusive sendo portadoras de coeficientes específicos nos métodos de cálculo. As estacas Hélice contínua, estacas tipo Franki, Escavadas a céu aberto ou com lama bentonítica, Raiz, Microestacas, Ômega e Strauss são modalidades das estacas escavadas. Wayhs (2016) ensina que as estacas escavadas possuem a execução das escavações através de sondas, perfuratrizes rotativas ou trados mecânicos ou manuais (broca). Para que não haja desmoronamento durante a escavação, pode ser ou não utilizado fluído estabilizante (bentonita), influenciando assim no seu custo. Após a escavação é executada a moldagem in loco. As estacas escavadas possuem baixo nível de vibração e ruído em seu processo de execução. Seu comprimento pode ser alterado para adaptar o projeto as variações do local, podem ser instaladas em grandes diâmetros e é possível alargar sua base (tubulão) quando executada em solos argilosos. Também podem ser executadas em comprimentos longos e em locais com pequeno espaço tanto em altura como condições de acesso. Sua execução é problemática abaixo do nível da água, sendo necessária a utilização de lama bentonítica ou outro processo específico. Se executada em solos moles, há risco de estrangulamento do fuste ou fuga de concreto se o solo for muito pouco resistente. A seguir serão apresentados os principais tipos de estacas escavadas Hélice contínua Realizada no Brasil desde 1987, sua escavação é feita com trado contínuo e a concretagem é feita em seguida pela haste central durante a retirada do trado. Permite comprimentos de até 25 metros e cargas de 250 à 3900kN. Pode ser executada em terrenos coesivos ou arenosos e acima ou abaixo do nível da água (com cuidado especial), possui grande produtividade e ausência de vibrações e descompressão do terreno. Porém, requer ausência de matacões e rochas, acesso plano e central de concreto próxima (HACHICH et al., 1998). Essa estaca admite diâmetros de 27,5 até 100 centímetros (REBELLO, 2008). Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

23 Estacas tipo Franki Executada por meio da cravação no terreno de um tubo de ponta fechada, por meio de bucha, e execução de uma base alargada, que é obtida introduzindo-se no terreno certa quantidade de material granular por meio de golpes de um pilão, é uma estaca que proporciona grande resistência à estrutura. Rebello (2008) ensina que pela forma de execução, as estacas Franki podem ser aplicadas a qualquer tipo de solo e também abaixo do nível da água. São normalmente usadas para obras com grandes cargas nos pilares e sua capacidade mínima economicamente viável é de 450 kn. Também apresentam diâmetros de 30 à 60 centímetros e carga de até 1700kN, podendo ainda alcançar uma profundidade máxima recomendável de 35 metros. Pelas características executivas não são recomendadas para terrenos com matacões, situações em que as construções vizinhas não possam suportar grandes vibrações e terrenos com camada de argila mole saturada, devido aos possíveis problemas de estrangulamento do fuste Strauss Consiste na escavação simultânea de um tubo metálico enquanto com o uso de uma piteira, se escava o interior do tubo. Quando se atinge a profundidade de projeto, concreta-se o fuste ou se alarga a base. Durante a concretagem, o concreto é adensado pelo pilão (apiloamento), mas exige cuidados para não secionar o fuste durante a concretagem (WAYHS, 2016). Possui alto nível de vibração e não é recomendada, em princípio, que seja executada abaixo do nível da água. Seu diâmetro pode variar de 25 à 70 centímetros e a carga admissível de 200 à 800 kn (REBELLO, 2008). Wayhs (2016) ensina que devido ao seu método executivo de circulação de água para a retirada de solo, causa bastante sujeira (lama) no canteiro de obras. Não deve ser executada em solos moles e areias submersas. Mas pode ser executada em uma diversidade de locais, inclusive com pé direito baixo. Seu processo executivo pode Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

24 23 ser investigatório, ou seja, comparando o solo com a sondagem. A estaca Strauss, deve ser executada, sempre com ponta em argila (VELLOSO; LOPES, 2010) Ômega Para Bustamante & Gianeselli (19-? apud WAHYS, 2016) a estaca ômega consiste em um longo parafuso que vai compactando o solo lateralmente durante a escavação e também durante a concretagem. Devido à compactação do terreno, possui um menor consumo de concreto e ausência de material escavado. Também possui maior agilidade na mudança de diâmetro, onde só o elemento com o trado é trocado e detém uma menor relação de carga por diâmetro, com consequente redução no volume de concreto (AQUINO, 2017). O sucesso da estaca ômega também está diretamente ligado ao tipo de equipamento utilizado, sendo necessário o uso de torque elevado. Também possui dificuldade de trabalhar em solos muito resistentes devido à força necessária para a perfuração. 2.5 ESTACAS ESCAVADAS INJETADAS Para Rebello (2008) as estacas injetadas possuem elevados custos e são mais utilizadas para reforço de fundações além de elemento de fundação propriamente dito. São estacas que com pequenos diâmetros (10 à 41 centímetros) são capazes de transferir grandes cargas. Os equipamentos usados apresentam altura da ordem de dois metros e meio e podem ser executadas com inclinações até 90 graus. Como possuem resistência à tração igual à de compressão, podem ser usadas como tirantes. São dois os tipos de estacas injetadas presentes no mercado atual, a estaca raiz e a microestaca. Tanto na estaca raiz quanto na microestaca, a armadura é envolvida por argamassa ou por calda de cimento, mas nunca por concreto. As estacas injetadas suportam alto carregamento, acima de 1000kN (REBELLO, 2008) Raiz De acordo com Hachich et al. (1998) são aquelas em que se aplicam injeções de ar comprimido imediatamente após a moldagem do fuste e no topo do mesmo, Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

25 24 concomitantemente com a remoção do revestimento. Usam-se baixas pressões (inferiores à 0,5 MPa), que visam apenas garantir a integridade da estaca. A estaca raiz possui indicação para reforço de fundações, locais com restrição de pé direito ou locais de difícil acesso para equipamentos de grande porte, casos em que é preciso atravessar matacões, rocha sã, blocos de concreto ou ainda quando existe a necessidade de engaste da estaca no topo rochoso (REBELLO, 2008) Microestaca Hachich et al. (1998) classifica como aquelas em que se executam com tecnologia de tirantes injetados em múltiplos estágios (uso de válvulas múltiplas denominadas manchetes). Utilizando em cada estágio pressão que garanta a abertura das manchetes e consequente injeção de cimento ao solo. Ao contrário das estacas raiz, usam-se altas pressões de injeção. Com diâmetros de 10 à 41 centímetros, as microestacas permitem capacidade de carga de 1000 à 1500kN (REBELLO, 2008). 2.6 ESTACAS CRAVADAS Consistem na cravação por meio de percussão, prensagem ou vibração aplicada na cabeça de um elemento pré-moldado, seja de concreto, aço ou madeira, até a profundidade que possa oferecer capacidade de carga (WAYHS, 2016). Esse tipo de estaca possui alto nível de ruído e vibração, mas permite a execução abaixo do nível de água e pode ser executada em solos de argilas moles sem possibilidade de estrangulamento do fuste. As estacas cravadas também possibilitam inspecionar a estaca antes da cravação, são estáveis em solos moles sem suporte lateral e permitem comprimentos bastantes extensos Metálicas Para Rebello (2008) as estacas metálicas são empregadas principalmente em situações em que o uso de estacas de concreto não é adequada. Em geral possuem considerável custo de Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

26 25 aquisição, elevada resistência ao manuseio e à cravação e podem ser emendadas através de solda, luva ou parafuso. Para Velloso e Lopes (2010) existem uma considerável variedade de estacas metálicas no mercado, podendo ser confeccionadas através de perfis laminados ou soldados (H ou I), trilhos de trem simples ou soldados entre si, chapas dobradas de seção circular (tubos), quadrada e retangular. Os perfis I ou H apresentam grande capacidade para cargas verticais, horizontais e momento fletor. Por isso podem ser usadas como elementos de arrimo, sendo capazes de conter o solo durante a execução dos subsolos em edifícios. Nesse caso, podem ser recuperadas ou, o que é mais comum, ser incorporadas à estrutura das cortinas de arrimo (REBELLO, 2008, p. 91). De acordo com a NBR 6122 (ABNT, 2010) deve existir ainda um cuidado especial contra a corrosão, onde se prevê descontar 1,5mm da seção resistente se não protegida Pré-moldadas de concreto Rebello (2008, p. 93) explica que essas estacas podem ser de concreto armado ou protendido, vibrado ou centrifugado. Podem quebrar durante o transporte, e por isso, são geralmente fornecidas com comprimento máximo de 12 metros. Sendo que quando há a necessidade de comprimento maior, a estaca pode ser emendada no canteiro com chapuz metálico ou por soldagem de anéis de união. Apresenta deslocamento do solo adjacente, podendo até mesmo danificar as estacas vizinhas, se muito próximas. Se quebrar durante a cravação, geram atrasos e custos pela substituição de elementos danificados (WAYHS, 2016). Conforme Rebello (2008, p. 95), a cravação por percussão gera grande ruído pela queda de um pilão sobre a cabeça da estaca além de vibrações. No processo de prensagem, a cravação é feita por macacos hidráulicos e necessita de um apoio de reação. A grande vantagem do processo de prensagem é a possibilidade de, ao mesmo tempo em que se crava a estaca, realizar uma prova de carga até uma vez e meia a capacidade da estaca em serviço. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

27 26 Estacas centrifugadas com diâmetro de 20 à 70 centímetros, apresentam cargas correspondentes de 300 à 3000 kn, respectivamente. Estacas vibradas quadradas, com lados variando de 15x15 até 26,5x26,5 centímetros, suportam cargas de 320 à 1080 kn, respectivamente. Já estacas vibradas circulares com diâmetros de 38 à 52 centímetros, suportam cargas de 1380 à 2440 kn (REBELLO, 2008, p. 96). 2.7 MÉTODOS DE PREVISÃO DE CAPACIDADE DE CARGA Rebello (2008, p. 69), demonstra que a fundação profunda transmite a carga da superestrutura para o solo, não somente através de sua base, mas também através do seu corpo, usando o atrito entre ela e o solo e a resistência de sua ponta. A Figura 1 apresenta um esquema da mobilização do atrito empregada em uma fundação profunda. Figura 1: Resistência total de uma estaca. Fonte: Adaptado- Rebello (2008, p. 69). Dessa forma, a resistência total de uma estaca (R), é a soma de sua resistência de ponta (RP) com a sua respectiva resistência lateral (RL), como demonstrada na Equação (2): R=R P +R L Equação (2) Onde: RP = Parcela de resistência da ponta da estaca RL = Parcela de resistência do fuste da estaca Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

28 27 Como em nosso país, a sondagem a percussão SPT é a mais difundida e realizada, há muito tempo, os profissionais de fundações tem a preocupação de estabelecer métodos de cálculo da capacidade de carga de estacas utilizando resultados da sondagem SPT. A seguir, serão apresentados os principais métodos utilizados no Brasil Método de Meyerhof (1956) Para Velloso e Lopes (2010) foi provavelmente Meyerhof (1956) quem primeiro propôs um método para determinar a capacidade de carga para estacas a partir do SPT. O resultado obtido pelo autor são representados pela Equação (3), onde a primeira parcela é referente à resistência lateral (RL) e a segunda parcela à resistência de ponta (RP). R=C 1. Nmédio. A l + C 2. NP. A P Equação (3) Onde: Nmédio = NSPT médio ao longo do fuste Np = NSPT na ponta da estaca Al = Área lateral do fuste da estaca (Al = U. L) U = Perímetro da seção transversal do fuste da estaca em metros L = Comprimento do fuste da estaca (em metros) Ap = Área da ponta da estaca (em metros quadrados) C1 = Coeficiente de correlação da lateral da estaca em kn/m² C2 = Coeficiente de correlação de ponta da estaca kn/m² De acordo com as pesquisas, os coeficientes de correlação estão de acordo com o solo e o tipo de estaca e estão dispostos na Tabela 1. Tabela 1: Coeficientes C1 e C2 do método Meyerhof em kn/m² de acordo com a estaca e o solo. Tipo de solo Areias e pedregulhos Siltes e solos siltosos Argilas e solos argilosos Pré-moldadas C1 C2 2, , ,0 300 Escavas C1 0,96 0,96 0,96 C Fonte: Meyerhof (1956 apud Wayhs, 2016) Portando, a partir da sondagem SPT, pode-se estimar a capacidade de carga para o solo pelo método de Meyerhof com o uso da Equação (3) e da Tabela 1. Esse método não prevê coeficiente de segurança parcial e quanto ao coeficiente de segurança global, será apresentado em tópico específico a frente, pois é análogo a todos os métodos. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

29 Método de Aoki e Velloso (1975) Aoki e Velloso (1975 apud SCHNAID; ODEBRECHT, 2012, p.57-58) explicam que esse método foi originalmente concebido mediante correlações entre os resultados dos ensaios de CPT (Cone Penetration Test) e SPT. Como a teoria para a estimativa da capacidade de carga de estacas é fundamentada no ensaio CPT; por meio da utilização do coeficiente K, foi feita a conversão da resistência da ponta do cone com o uso direto dos resultados de ensaios SPT, enquanto o coeficiente α expressa a relação entre a resistência lateral do ensaio CPT. Assim, a capacidade de carga da estaca em função do SPT, é dada pela Equação (4): n K. Np α. K. Nl. l R=( ). A p + U. ( ) F1 F2 i=1 Equação (4) Onde: Np = NSPT na ponta da estaca Nl = NSPT médio a cada l l = espessura de cada camada de solo que está sendo calculada (em metros) K e α = coeficientes de correlação adotados por Aoki e Velloso (1975) F1 e F2 = fatores de escala e execução U = perímetros da seção transversal da estaca (em metros) Ap = área da ponda da estaca (em metros quadrados) Os coeficientes de correção das resistências de ponta e lateral, respectivamente, levando-se em conta os diferentes comportamentos entre a estaca e o cone estático, são atribuídos às variáveis F1 e F2, conforme a Tabela 2, sendo que devido a atualizações do método, o coeficiente F1 para estacas Pré-moldada de concreto (em geral), ficou em função do diâmetro (Ø) da estaca em metros. Tabela 2: Valores F1 e F2 (Aoki e Velloso, 1975). Tipos de estacas Franki (em geral) Metálica Escavada a céu aberto Hélice contínua Raiz Ômega Pré-moldada de concreto (em geral) F1 F2 2,5 1, * 2.F1 2.F1 2.F1 2.F1 2.F1 2.F1 2.F1 Fonte: Velloso e Lopes (2010) Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

30 29 Para estacas pré-moldadas de concreto, quando de grande diâmetro, F1=1+Ø 0,8; quando de pequeno diâmetro (Ø), F1 = 1,75. Já o fator F2, independente de ser estaca de grande ou pequeno diâmetro, permanece sendo o dobro de F1. Os valores F1 e F2 foram obtidos a partir da retroanálise de resultados de provas de cargas em estacas, cerca de 100 (cem) entre os vários tipos (VELLOSO; LOPES, 2010). A Tabela 3 nos traz as variáveis K e α de acordo com o tipo de solo. Tabela 3: Valores de K e α (Aoki e Velloso, 1975). Tipos de solo Areia Areia siltosa Areia siltoargilosa Areia argilosa Areia argilossiltosa Silte Silte arenoso Silte arenoargiloso Silte argiloso Silte argiloarenoso Argila Argila arenosa Argila arenossiltosa Argila siltosa Argila siltoarenosa K (KN/m²) α (%) 1,4 2,0 2,4 3,0 2,8 3,0 2,2 2,8 3,4 3,0 6,0 2,4 2,8 4,0 3,0 Fonte: Aoki e Velloso (1975 apud SHNAID; ODEBRECHT, 2012, p.58). O método não especifica qual o limite para uma estaca de pequeno diâmetro, sendo adotado para esse trabalho, estacas com até 90 (noventa) centímetros (WAYHS, 2016). Com os coeficientes e fatores definidos em função do tipo de solo e da estaca empregada, é possível estimar a capacidade de carga da estaca através da Equação (4) Contribuição de Laprovitera (1988) e Benegas (1993) Velloso e Lopes (2010) explicam que em duas dissertações de mestrado da COPE- UFRJ (Laprovitera, 1988; Benegas, 1993), foram feitas avaliações do método Aoki e Velloso a partir de um banco de dados de prova de carga em estacas. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

31 30 Como nas análises realizadas, os valores de K e α utilizados não foram os mesmos de Aoki e Velloso original, mas sim os modificados por Danziger (1982) e nem todos os 15 (quinze) tipos de solos haviam sidos analisados por Danziger, alguns valores foram complementados por interpolação por Laprovitera (1988). Os valores finais de K e α obtidos estão na Tabela 4. Tabela 4: Valores de K e α (Laprovitera, 1988). Tipos de solo Areia Areia siltosa Areia siltoargilosa Areia argilosa Areia argilossiltosa Silte Silte arenoso Silte arenoargiloso Silte argiloso Silte argiloarenoso Argila Argila arenosa Argila arenossiltosa Argila siltosa Argila siltoarenosa K (KN/m²) α (%) 1,4 1,9 2,4 3,0 2,8 3,0 3,0 3,0 3,4 3,0 6,0 4,0 4,5 5,5 5,0 Fonte: Velloso e Lopes (2010) Visando obter previsões mais aprimoradas, não se manteve a relação F2 = 2.F1 do trabalho original de Aoki e Velloso. Para isso, foram avaliadas em torno de 200 provas de cargas, entre os vários tipos. Os valores de F1 e F2 obtidos nas dissertações estão na Tabela 5. Tabela 5: Valores de F1 e F2 (Laprovitera, 1988; Benegas, 1993). Tipos de estacas Franki (em geral) Metálica Escavada a céu aberto Pré-moldada de concreto (em geral) F1 2,5 2,4 4,5 2 F2 3 3,4 4,5 3,5 Fonte: Velloso e Lopes (2010) Nas avaliações feitas, para a resistência de ponta tomou-se a média dos N SPT numa faixa de 1 diâmetro ou pelo menos 1 metro acima e abaixo da ponta (VELLOSO; LOPES, 2010). Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

32 Contribuição de Monteiro (1997) Este método também tem como referência o método de Aoki e Velloso (1975) e não traz inovações com relação às equações, pois utiliza as mesmas. Porém, com base em sua experiência na empresa Estacas Franki Ltda., Monteiro (1997) estabeleceu correlações diferentes para K e α, utilizando a as mesmas fórmulas do método de Aoki e Velloso (1975). As correlações de Monteiro são apresentados na Tabela 6 (VELLOSO; LOPES, 2010). Tabela 6: Valores K e α (Monteiro, 1997). Tipo de solo Areia Areia siltosa Areia siltoargilosa Areia argilosa Areia argilossiltosa Silte Silte arenoso Silte arenoargiloso Silte argiloso Silte argiloarenoso Argila Argila arenosa Argila arenossiltosa Argila siltosa Argila siltoarenosa K (KN/m²) α (%) 2,1 2,3 2,4 2,8 2,9 3,2 3,0 3,2 3,6 3,3 5,5 3,2 3,8 4,5 4,1 Fonte: Velloso e Lopes (2010) Apesar de utilizar as mesmas equações do método Aoki e Velloso (1975), os parâmetros de aplicação deste método, diferencia significativamente a obtenção dos resultados. Os parâmetros para aplicação do método são: O valor de NSPT é limitado à 40 (quarenta). Para o cálculo da resistência de ponta, é realizada a média entre uma faixa que vai da ponta da estaca até 7 diâmetros da base acima (qps). Depois é realizada a média de uma faixa que vai da ponta da estaca até 3,5 diâmetros abaixo (qpi). Por fim, essas Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

33 32 duas médias (qps e qpi) são somadas e dividias por 2, obtendo-se assim a resistência de ponta da estaca. Figura 2: Determinação da resistência de ponta (Monteiro,1997). Fonte: Adaptado-Velloso e Lopes (2010) O método da Contribuição Monteiro (1997) também estabeleceu fatores diferentes do método Aoki e Velloso (1975) para F1 e F2, que estão reunidos na Tabela 7. Tabela 7: Valores de F1 e F2 (Monteiro, 1997). Tipo de estacas F1 F2 Franki (fuste apiloado) 2,3 3 Franki (fuste vibrado) 2,3 3,2 Metálica 1,75 3,5 Escavada a céu aberto * 2.F1 Escavada com lama bentonítica 3,5 4,5 Hélice contínua 3 3,8 Pré-moldada cravada a percussão 2,5 3,5 Pré-moldada cravada por prensagem 1,2 2,3 Raiz 2,2 2,4 Strauss 4,2 3,9 Fonte: Velloso e Lopes (2010) No método de Monteiro, a estaca Escavada a céu aberto recebe F1=3 quando é de pequeno diâmetro, e, F1=3,5 para grande diâmetro Método de Décourt e Quaresma (1986) Conforme Décourt e Quaresma (1978 apud SCHNAID; ODEBRECHT, 2012, p.58-59) o método foi desenvolvido para estacas pré-moldadas de concreto e posteriormente Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

34 33 estendido a outros tipos de estacas (escavadas em geral, hélice contínua e injetadas) através dos coeficientes de correlação α e β e difere seus coeficientes não só com relação à estaca mas também com relação ao solo, que é dividido em três grupos. A resistência de carga da estaca é proposta pela Equação (5), onde a primeira parcela calcula a resistência de ponta e a segunda parcela calcula a resistência do fuste da estaca ao longo de seu comprimento. n α.c. N p. A p R=( ) + β. FP (. r l. Al) i=1 FL ; sendo r l =10. Nl +1 3 Equação (5) Onde: Np = média entre os NSPT imediatamente acima, abaixo e na ponta da estaca Nl = NSPT médio ao longo do fuste C = fator característico do solo adotado por Décourt e Quaresma (1978) FP e FL = fatores de segurança parciais de resistência de ponta e lateral α e β = valores sugeridos Décourt e Quaresma (1978) em função dos diversos tipos de estacas e solos Al = área lateral da estaca em metros quadrados obtida pelo produto entre o perímetro da seção transversal do fuste e a profundidade Ap = área da ponda da estaca (em metros quadrados) A Tabela 8 traz os valores de α deste método em função do solo e da estaca empregada, sendo que ss estacas pré-moldadas de concreto, metálicas e Franki, possuem α = 1 (um). Tabela 8: Valores de α para o método de Décourt e Quaresma (1986). Escavada Escavada Hélice contínua Em geral (bentonita) Argilas 0,85 0,85 0,3 Solos intermediários 0,6 0,6 0,3 Areias 0,5 0,5 0,3 Tipo de solo Injetada sob altas pressões 0,85 1 0,6 1 0,1 1 Raiz Fonte: Cintra e Aoki (2010) As estacas pré-moldadas de concreto, metálicas e Franki, possuem α = 1 (um). A Tabela 9 apresenta os valores de β em função da estaca empregada e do solo existente. O valor de β para estacas pré-moldadas de concreto, metálicas e Franki também é igual à 1 (um). Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

35 34 Tabela 9: Valores de β para o método de Décourt e Quaresma (1986). Escavada Escavada Hélice contínua Em geral (bentonita) Argilas 0,5 0,6 1 Solos intermediários 0,5 0,6 1 Areias 0,5 0,6 1 Tipo de solo Injetada sob altas pressões 1,5 3 1,5 3 1,5 3 Raiz Fonte: Cintra e Aoki (2010) Os valores do coeficiente de correlação de ponta C para o método de Décourt e Quaresma (1986 apud VELLOSO; LOPES, 2010), estão descritos na Tabela 10, para todos os tipos de estacas, como foram originalmente publicados, diferenciando seus valores entre quatro grupos de solo. Tabela 10: Coeficiente C em kn/m² (Décourt e Quaresma, 1986). Argilas Siltes argilosos Siltes arenosos Areias Fonte: Velloso e Lopes (2010) Mais recentemente Décourt (1986 apud VELLOSO; LOPES, 2010) publicou novos valores para o cálculo de resistência de ponta das estacas escavadas com lama bentonítica, apresentados na Tabela 11. Tabela 11: Valores de C em kn/m² para estacas escavadas com bentonita (Décourt e Quaresma, 1986). Argilas Siltes argilosos Siltes arenosos Areias Fonte: Velloso e Lopes (2010) Já como fatores de segurança parciais de resistência de ponta e lateral, o método Décourt e Quaresma (1986) recomenda utilizar 1,3 para a resistência lateral e 4 para a resistência de ponta (VELLOSO; LOPES, 2010). Décourt (1982 apud CINTRA; AOKI, 2010) também especificou um limite superior de 50 (cinquenta) para o NSPT médio em estacas de deslocamento e estacas escavadas com bentonita, enquanto que para estacas Strauss e Tubulões a céu aberto, manteve o limite em 15 Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

36 35 (quinze) para o NSPT médio; isso somente quanto a resistência lateral, para a resistência de ponta, não Método de Alberto Henriques Teixeira (1996) Conforme Schulze (2013 apud TEIXEIRA, 1996, p.35-36), o autor teve como base para a formulação de seu método, os estudos de Aoki e Velloso (1975) e Décourt e Quaresma (1978). Teixeira (1996) adotou parâmetros α e β para o cálculo da capacidade de carga de um sistema solo-estaca e com isso propôs uma espécie de equação unificada. A expressão proposta para a carga de resistência da estaca é dada pela Equação (6). R=( α. Np. Ap β. Nl. U. L )+ FP FL Equação (6) Onde: Np = média entre os NSPT no intervalo de 4 diâmetros acima da ponta da estaca até 1 diâmebro abaixo Nl = NSPT médio ao longo do fuste da estaca FP e FL = fatores de segurança parciais de resistência de ponta e lateral α = valor sugerido por Teixeira (1996) em função dos diversos tipos de estacas e solos β = valor sugerido por Teixeira (1996) em função do tipo de estaca U = perímetro da seção transversal do fuste da estaca L = comprimento da estaca (em metros) A Tabela 12 apresenta os valores atribuídos para α em função do solo existente e da estaca empregada na execução da fundação. Tabela 12: Valores para α Tipos de solo Areia Areia com pedregulho Areia siltosa Areia argilosa Silte arenoso Silte argiloso Argila arenosa Argila siltosa em kn/m² (Teixeira, 1996). Tipo de estaca Metálica e Franki Escavada a céu aberto Raiz Pré-moldada de concreto Fonte: Cintra e Aoki (2010) Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

37 36 Já para o coeficiente β, o método de Teixeira sugere os valores apresentados na Tabela 13 em função da estaca: para β em kn/m² (Teixeira, Tipo de estaca β (kn/m²) Franki 5 Metálica 4 Escavada a céu aberto 4 Pré-moldada de concreto 4 Raiz 6 Tabela 13: Valores Fonte: Cintra e Aoki (2010) Assim como no método Décourt e Quaresma, Teixeira também sugere fatores de segurança parciais para a ponta e o fuste da estaca. Sendo atribuído o coeficiente de segurança da norma, isto é, 2 (dois) para as estacas pré-moldadas, tipo Franki e raiz; tanto para atrito lateral quanto de ponta. Porém, para as estacas escavadas, o valor do coeficiente de segurança parcial para a ponta é 4 (quatro) e 1,5 (um vírgula cinco) para atrito lateral (VELLOSO; LOPES, 2010). Lembrando que a norma brasileira de fundações NBR 6122 (ABNT, 2010), prevê pelo menos um coeficiente de segurança global mínimo, ao qual será especificado à frente. O método de Teixeira (1996) não se aplica as estacas pré- moldadas de concreto flutuantes em espessas camadas de argila mole, com N do SPT inferior a 3 (CINTRA e AOKI, 2010) Método UFRGS (2005) Diferente dos outros métodos, Lobo et al., (2009 apud SCHNAID; ODEBRECHT, 2012, p.58-59) fundamentou seu método no conceito de energia. Esse método determina a capacidade de carga de estacas com base na força dinâmica de reação do solo (F d), mobilizada durante a cravação do amostrador SPT. Foi desenvolvido baseado em um banco de dados composto por 272 (duzentos e setenta e duas) provas de carga à compressão, sendo: 96 (noventa e seis) de estacas cravadas pré-moldadas, 95 (noventa e cinco) de estacas hélice contínua, 53 (cinquenta e três) de estacas escavadas e 28 (vinte e oito) de estacas metálicas. Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

38 37 As características específicas de cada prova de carga utilizada são apresentadas por Lobo (2005) e Langone (2012). Langone (2012) apresenta uma comparação dos resultados entre este método, o de Aoki e Velloso, Décourt e Quaresma e também da Estimativa Teórica da de Capacidade de Carga em Estacas, concluindo que este método apresenta subestimativas e baixa dispersão para o atrito lateral e uma superestimativa com maior dispersão para a ponta das estcas. Para o desenvolvimento dos cálculos no método UFRGS, considera-se inicialmente a penetração média por golpe do amostrador: ρ= 0,30 NSPT Equação (7) Onde: ρ = penetração média por golpe do amostrador 0,30 representa os 30cm em metros da penetração do amostrador no solo durante a cravação no ensaio SPT NSPT = número de golpes necessários do amostrador para a cravação dos 30cm. Lobo (2005, pág.78) recomenda utilizar um limite de NSPT de 40 (quarenta) para a ponta e de 22 (vinte e dois) para a resistência lateral. A variação de energia potencial no sistema ( EPG) é calculada pela Equação (8): EPG=ƞ 3. [ ƞ1. (H+ ρ). Mm.g+ƞ 2. ρ. Mh. g] Equação (9) Onde: ƞ1 = coeficiente de eficiência do martelo ƞ2 = coeficiente de eficiência da composição das hastes ƞ3 = coeficiente de eficiência do sistema H = altura de queda do martelo empregado no ensaio SPT que é 0,75metros conforme NBR 6484/2001. Mm = massa do martelo empregado no ensaio SPT que é 65Kg conforme NBR 6484/2001 Mh = massa da composição (3,23Kg/m de acordo com a NBR 6484/2001). g = aceleração da gravidade 9,81m/s² Para Lobo et. al (20-?) é razoável utilizar ƞ1 = 0,76, ƞ2 = 1 e ƞ3 = 1-0,0042L (onde L representa o comprimento das hastes do topo da composição ao amostrador) e é recomendável a calibração local dos equipamentos para medir ƞ1, ƞ2 e ƞ3. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

39 38 Logo, a força dinâmica de reação do solo (Fd) fica assim determinada: Fd= EPG ρ Equação (10) Onde: EPG = energia empregada no sistema ρ = penetração média por golpe do amostrador A capacidade de carga de uma estaca é obtida da integração das resistências unitárias qp (resistência unitária de ponta) e ql (resistência unitária de atrito lateral), que são definidas a partir da Equação (11) e Equação (12): F 0,7. F q p,spt = αd, p = α d p p Equação (11) F 0,2. F f l,spt= αd, l = α d l l Equação (12) Onde: ap = área da ponta do amostrador SPT = (. d²/4) = (. 5,1²/4) 20,43 cm² a1 = soma das áreas lateral externa e interna do amostrador =. 30. (5,1+3,5) 810,5 cm²; sendo 30 cm a penetração média A relação de Fd,q/Fd foi expressa em função do índice de rigidez, do ângulo de atrito interno do solo e do nível de tensões, cuja faixa é definida entre 60% e 90%, com valor médio de 70% (Fd,q = 0,7. Fd). A parcela de atrito lateral é influenciada por efeitos de escala e resulta em atrito lateral unitário da estaca de f1,spt = 0,2.Fd. Por consequência, a carga de resistência da estaca é representada pela Equação (13): n R=α. A 0,2. U. (F d. l ) + β. 0,7. Fd. p al ap i=1 Equação (13) Onde: U = perímetro da seção transversal da estaca ΔL = comprimento do trecho da estaca ao qual Fd se aplica Ap = é a área da ponta ou base da estaca. Fd = força dinâmica de reação do solo α. = fator de correlação do fuste para as diferentes estacas β = fator de correlação de ponta para as diferentes estacas Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

40 39 O método foi desenvolvido para estacas metálicas cravadas e sua aplicação para outros tipos de estacas exige a adoção de fatores empíricos α e β, obtidos por meio de correlações estatísticas. A Tabela 14 apresenta os valores para α e β deste método. Tabela 14: Coeficientes adimensionais α e β para o método UFRGS (2005). Tipo de estaca Metálica Escavada a céu aberto Hélice contínua Pré-moldada cravada a percussão α 1 0,7 1 1,5 β 1 0,5 0,6 1,1 Fonte: Lobo (2005). Com os coeficientes definidos, obtém-se a estimativa da capacidade de carga para a estaca em função da energia empregada na cravação (NSPT).independente do tipo de solo. 2.8 COEFICIENTES DE SEGURANÇA E CARGA ADMISSÍVEL Atualmente, a norma brasileira de fundações NBR 6122/2010, prevê pelo menos um coeficiente de segurança geral com valor mínimo de 2 (dois) quando não há prova de carga, permitindo reduzir esse coeficiente para 1,6 quando houver prova de carga na obra. Esse valor independe do coeficiente de segurança parcial empregado ou não na parcela correspondente ao atrito lateral ou ponta. Conforme já demonstrado na Equação (2), a carga total resistida por uma estaca (RTotal) é a soma de sua resistência de ponta (R P) mais a parcela responsável por sua resistência lateral (RL). Já a resistência admissível (Radm), isto é, a resistência a ser atribuída à estaca, é a carga total dividia pelo seu respectivo coeficiente de segurança global (Fs global). Portanto, para atender aos parâmetros da NBR 6122/2010, recomenda-se que seja inserido um fator de segurança global nos cálculos de previsão de capacidade de carga. Esse raciocínio, foi formalizado através da Equação (14): R Adm = R Total ; sendo R Total =R P +R L FS global Equação (14) Com a resistência admissível estimada, o embasamento necessário à confecção da planilha alvo deste trabalho foi satisfeito, pois aplica-se esta equação a todos os métodos. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

41 40 3 METODOLOGIA No presente capítulo foi apresentada a metodologia utilizada para conceber a planilha e os critérios adotados para o preenchimento dos fatores, uma vez que cada método de previsão de capacidade de carga não compreende, isoladamente, todos os fatores e parâmetros abrangidos pelos outros métodos. Visando deixar a planilha o mais intuitiva possível, a mesma foi dividida em três partes. A primeira foi destinada à entrada de dados com possibilidade de uma ou até cinco sondagens. A segunda foi destinada às configurações gerais e parâmetros a serem aplicados nos cálculos desenvolvidos. E a terceira parte, ficou destinada a visualização dos resultados e cálculos gerados pela planilha. No transcorrer deste trabalho foi observada a necessidade de subdividir essas três partes básicas e cada uma delas será explicada em seguida. Sendo que o maior foco deste capítulo foi dado à primeira e segunda parte mencionada, pois a terceira parte corresponde aos resultados, que serão abrangidos no capítulo seguinte. 3.1 DELINEAMENTO O delineamento desta pesquisa, seguiu conforme ilustrado na Figura 3, sendo que na fase 4 (quatro), foram retornadas às pesquisas bibliográficas visando a correção de erros que eventualmente ocorreram, sempre buscando verificar se a programação da planilha realmente está retornando o valor correto. Salienta-se que para o desenvolvimento desta planilha, os assuntos que permeiam o tema, como a história das estacas, como surgiram, como eram, histórico que levou a chegar nos diversos tipos de materiais hoje empregados (como estaca de concreto, de aço e injetadas), foram considerados fora deste trabalho, uma vez que considera-se como finalidade da planilha a execução dos cálculos de previsão da capacidade de carga. Desta forma, somente os assuntos relevantes aos cálculos foram abordados por este trabalho, coeficientes em função de cada método proposto e coeficientes em função de cada tipo de estaca. Mesmo assim, foi realizada a Revisão Bibliográfica e a construção da planilha (nos cabeçalhos das tabelas) pensando em tornar o mais explicativa possível, de modo que Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

42 41 cada usuário possa ter um entendimento razoável disponível para suporte de utilização e emprego da planilha. As fases que foram seguidas no delineamento estão ilustradas pela Figura 3 e são descritas em seguida. Figura 3: Delineamento de pesquisa. Fase 1 Pesquisa bibliográfica Fase 2 Desenvolvimento dos códigos de programação necessários para inserção na planilha Fase 3 Inserção dos dados na planilha Fase 4 Análise dos resultados e verificação de erros Fase 5 Considerações finais e layout de apresentação Fonte: O autor. Fase 1: Realização da pesquisa bibliográfica abordando todos os métodos de cálculo envolvidos. Fase 2: Planejamento e estruturação da forma de inserção dos dados e métodos na planilha (a base oculta de cálculos), de modo a resultar nas buscas automáticas e cálculos de resultados. Fase 3: Inserção de dados resultantes da fase 2 (dois) na planilha. Fase 4: Verificação dos cálculos, inserindo gabaritos na planilha, ou seja, foram inseridos dados de cálculos conhecidos (já realizado à mão) e observado se os resultados conferiam com os gerados pela planilha. Fase 5: Definição do layout de apresentação da planilha (proteção e ocultação de células e abas, botões de navegação) e foram inseridas as considerações finais do TCC. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

43 CARACTERIZAÇÃO A planilha é baseada em valores quantitativos de cálculo amostral fundamentados nos métodos semi-empíricos consagrados pela literatura, já apresentados na Revisão da Literatura. Ao inserir os resultados de uma ou até 5 (cinco) sondagens na aba Dados_SPT, os resultados e análises programadas serão automaticamente apresentados na aba Resultados da planilha após o usuário definir os dados da estaca desejada. 3.3 DADOS DE ENTRADA DA PLANILHA Os dados de entrada correspondem as especificações empregadas não só nas análises das sondagens inseridas, mas aos parâmetros empregados nos cálculos. As especificações e parâmetros serão apresentados em seguida, onde as figuras apresentam as telas da planilha desenvolvida. 3.4 DADOS DAS SONDAGENS SPT A aba na planilha com o nome Dados_SPT é destinada à inserção dos resultados de sondagem SPT (de uma ou até cinco sondagens). O cabeçalho da planilha define a que se destinado cada espaço, sendo que a primeira coluna da esquerda para a direita traz a profundidade em metros (limitada à quarenta). Na segunda e terceira coluna, estão os espaços disponíveis para a inserção dos dados da primeira sondagem, ou seja, o NSPT correspondente à profundidade e a composição da camada de solo (areia, silte, argila ou seus derivados). Na quarta e quinta coluna, estão os espaços para os dados da segunda sondagem e assim sucessivamente até a quinta sondagem (duas últimas colunas da direita). A Figura 4 ilustra a visualização da aba Dados_SPT com as considerações realizadas, sendo que o espaço destinado à inserção do nível da água (NA) correspondente a cada sondagem está localizado logo abaixo do nome da sondagem, estando a célula na cor amarela e também foi realizada uma formatação condicional de modo que a planilha preenche automaticamente na cor azul a profundidade correspondente ao local de inserção do N SPT de acordo com o seu NA. Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

44 43 Figura 4: Aba Dados_SPT para entrada de dados do solo. Fonte: O autor. Referente à formatação condicional do NA, ao observar novamente a Figura 4, poderá visualizar-se que a exemplo da sondagem 5(cinco), que foi inserida com NA de 5 (cinco) metros, a cor azul está preenchida até a profundidade 6 (seis) metros. Também com formatação condicional, ao inserir cada composição da camada, a célula é automaticamente preenchida com uma formatação distinta para solos argilosos, arenosos ou siltosos (isso visa a facilidade da análise visual do projetista para os perfis de solo inseridos na aba Dados_SPT ). A Figura 5 mostra a visualização, onde cada célula recebe uma cor de fundo para cada um dos três grupos de solos. Devido a formatação condicional para os tipos de solos, ao inserir as composições de camadas, não se deve usar a opção copiar e colar de uma sondagem para outra sondagem. Apenas usar a opção colar quando for de uma composição para outra composição dentro da mesma sondagem. Por exemplo: Inserindo-se um SPT na sondagem 2 da Figura 5 e continuando o preenchimento do tipo de solo Argila para a profundidade 10 até 15 metros na sondagem 2, como são várias camadas iguais, seria mais prático preencher uma camada e depois copiá-la para as outras camadas. Nesse caso, jamais deve-se copiar a célula correspondente à profundidade 12 (doze) da sondagem 1 (um), pois a regra é somente copiar dentro da mesma sondagem. Assim, a maneira indicada é usar a opção copiar na profundidade 6, 7, 8 ou 9 da sondagem 2 (pois são da mesma sondagem) e depois colar nas profundidades desejadas dentro da sondagem 2. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

45 44 Figura 5: Formatação condicional para cada grupo de solos. Fonte: O autor. O exemplo citado e demonstrado pela Figura 5 serve apenas para manter a formatação condicional (cor de fundo para os grupos de solo Areia, Argila e Silte). Caso essa formatação seja violada, a planilha continua retornando os valores corretamente, porém, a cor correspondente fica em desacordo, prejudicando apenas a análise visual do usuário entre os diferentes grupos de solo citados. A aba Dados_SPT, foi desenvolvida de maneira a permitir desconsiderar uma ou mais dessas 5 (cinco) sondagens sem precisar apagá-la. Caso queira-se analisar como seriam os resultados sem alguma das sondagens, basta marcar o botão Desconsiderar, conforme exemplificado na Figura 6, onde a Sondagem 1 foi desconsiderada. Caso haja menos de 5 (cinco) sondagens para serem inseridas, para o correto funcionamento da planilha, as sondagens deixadas em branco também devem ser marcadas no botão Desconsiderar. A Figura 6 ilustra um exemplo de preenchimento, onde deseja-se Desconsiderar a Sondagem 1 e a Sondagem 3 foi deixada em branco. Também pode-se observar na Figura 6, que existe acima da opção Desconsiderar, um botão com o nome Gráfico 1 para a Sondagem 1, Gráfico 2 para a Sondagem 2 e assim sucessivamente até a Sondagem 5. Essas são opções para melhor analisar, em forma de gráfico, o perfil individual de cada sondagem inserida. Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

46 45 Figura 6: Opção Desconsiderar para não considerar uma ou mais das sondagens. Fonte: O autor. O botão Gráfico 1 direciona para outra aba da planilha, onde indica-se automaticamente em forma de alerta abaixo do gráfico, os trechos que possuem resistência decrescente (fundo vermelho somente quando há algum trecho com N SPT decrescentes). Também é indicada abaixo do alerta, a variação do SPT inserido para aquela sondagem e o SPT médio. O gráfico permite visualizar melhor o perfil, onde o eixo das ordenadas representa a profundidade em metros e o eixo das abscissas o NSPT da respectiva sondagem.. A Figura 7 mostra a aba SPT_G1 para a análise da Sondagem 1, sendo que as outras abas (gráfico para cada sondagem) são análogas a esta, porém, para a respectiva sondagem que tem o número correspondente como título. Figura 7: Gráfico referente a uma das sondagens inseridas. Fonte: O autor. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

47 46 Apesar de não estar visível na Figura 7, no canto superior esquerdo da tela o botão Voltar redireciona o usuário novamente para a aba Dados_SPT. Na aba Dados_SPT também é possível navegar até um gráfico que mostra todas as sondagens inseridas (que não foram marcadas pelo botão Desconsiderar ), onde os perfis são visualizados simultaneamente. Essa opção foi colocada na planilha na parte superior da tela, através do botão Gráfico geral, como apresentado na visualização da Figura 8. Figura 8: Opções da aba Dados_SPT Fonte: O autor. Ao clicar no botão Gráfico geral, o usuário é direcionado para a aba que contém a visualização das sondagens em conjunto. A Figura 9 mostra a visualização da aba direcionada pelo botão Gráfico geral e é análoga à Figura 7, com a diferença de que na opção Gráfico geral, o usuário é levado à visualização de não apenas uma, mas de todas as sondagens inseridas e não desconsideradas, enquanto que na opção Gráfico 3 (por exemplo), o usuário é direcionado à visualização individual da Sondagem 3. Figura 9: Botão "Gráfico geral" (visualização de todas as sondagens inseridas não desconsideradas) Fonte: O autor. Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

48 47 A aba direcionada pelo botão Gráfico geral permite ainda visualizar metro a metro, através da caixa de texto na parte superior da tela, a média ( x ) entre os SPT das sondagens, a média menos desvio padrão ( x - σ), média mais desvio padrão ( x + σ), SPT mínimo ou máximo entre as sondagens consideradas. A escolha entre as opções citadas é demarcada por uma linha vermelha no gráfico e o seu nome na legenda também atualiza-se automaticamente, como apresentado pela Figura 10. Salienta-se, que na Figura 10, a Sondagem 5 está marcada pelo botão Desconsiderar da aba Dados_SPT e, por isso, seus valores de NSPT não são apresentados no gráfico geral das sondagens. Figura 10: Opções para visualizar no gráfico de todas as sondagens inseridas. Fonte: O autor. Referente ainda à Figura 10, salienta-se que no botão Visualizar no gráfico, a média ( x ), média menos desvio padrão ( x - σ), média mais desvio padrão ( x + σ), SPT mínimo ou máximo, serve apenas para visualização no gráfico e é em relação às sondagens a cada metro. Não influenciando portanto, essa visualização nos cálculos. Por exemplo, se o usuário definir Visualizar no gráfico geral a opção Mínimo, não quer dizer que será utilizado o solo ou o SPT com a mínima resistência para os cálculos, quer dizer apenas que poderá ser visualizado no gráfico metro a metro, através da linha vermelha, o mínimo SPT existente entre as sondagens inseridas e não marcadas pela opção Desconsiderar. A opção de escolher quais parâmetros das sondagens utilizar nos cálculos (qual solo e qual NSPT), está disponível na aba Dados_SPT onde se insere as sondagens, conforme já Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

49 48 ilustrado pela Figura 8 e estes são os parâmetros que serão empregados nos cálculos da planilha. Na caixa Usar N SPT, as opções disponíveis são a média ( x ), média menos desvio padrão ( x - σ), média mais desvio padrão ( x + σ), Máximo (usar o máximo SPT entre as sondagens não desconsideradas), Mínimo (usar o mínimo SPT entre as sondagens não desconsideradas) ou uma das sondagens especificamente. Essas opções podem ser vistas na Figura 11. Figura 11: Opções na aba Dados_SPT para quais N SPT serem utilizados nos cálculos. Fonte: O autor. Já a caixa de texto Usar solo, possui as mesmas opções da caixa Usar N SPT, porém é em relação ao tipo de solo que será considerado nos cálculos (composição das camadas). Ou seja, ao escolher a opção Mínimo, será utilizado o Mínimo parâmetro correspondente entre as composições de camadas das sondagens não desconsideradas. Por exemplo, considere a Figura 12: Figura 12: Exemplo de utilização das opções dos botões "Usar N SPT" e "Usar solo". Fonte: O autor. Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

50 49 A Figura 12 mostra que a Sondagem 4 e a Sondagem 5 foram desconsideradas pela opção do botão Desconsiderar, então, para a profundidade de 5 metros, a Sondagem 1 tem NSPT = 4 e composição de solo = Areia argilosa, já a Sondagem 2 tem NSPT = 5 e Areia siltosa, enquanto que a Sondagem 3 temos NSPT = 6 e Silte argiloarenoso. Portanto para calcular a capacidade de carga para uma estaca, por exemplo, apenas para na profundidade de 5 metros e pelo método de Aoki e Velloso, de acordo com a Tabela 3, os parâmetros para a Sondagem 1 são K = 600 kn/m² e α = 0,03, enquanto que para a Sondagem 2, K = 220 kn/m² e α = 0,04 e para a Sondagem 3 os parâmetros são K = 250 kn/m² e α = 0,03. Como na Figura 12 o botão Usar N SPT está marcado como Média - desvio padrão, o NSPT a ser utilizado nos cálculos, para a profundidade 5 metros, é o resultado do cálculo da média menos o desvio padrão entre 4, 5 e 6 (que são os N SPT entre as sondagens não desconsideradas); que por sua vez resulta em 4 já que a média entre 4, 5 e 6 é 5 e o desvio padrão é 1. Quanto aos parâmetros do solo, como na Figura 12 o botão Usar solo está marcado para Mínimo, os parâmetros a serem empregados no cálculo são K = 220 kn/m² e α = 0,03 porque são os mínimos entre as sondagens não desconsideradas naquela profundidade. No exemplo da Figura 12, foi utilizado somente o método Aoki e Velloso e somente a camada de 5 (cinco) metros, mas os mesmos critérios de cálculos e parâmetros se aplicam a todos os métodos e a todas as profundidades. Salienta-se que os tipos de solos utilizados para inserção das sondagens estão em função dos solos do método de Aoki e Velloso acrescido de Areia e pedregulho do método de Teixeira. Assim, todos os métodos podem ser diferenciados nos cálculos com exatidão pela planilha através de tabelas. 3.5 CONFIGURAÇÕES GERAIS DA PLANILHA A aba Configurações é o local da planilha em que as principais opções de definição a aplicar nos métodos de cálculos estão inseridas. A Figura 13 mostra as primeiras opções. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

51 50 Figura 13: Visualização inicial da aba Configurações. Fonte: O autor. Os métodos a serem utilizados podem ser simplesmente marcados como Ativado ou Desativado nas células amarelas, sendo assim considerados ou não nos cálculos. Os Parâmetros UFRGS inseridos nas células amarelas são aplicados diretamente ao método UFRGS de cálculo, conforme a Equação (9), já apresentada no Capítulo 2. Na parte direita da Figura 13, os dados para a estaca a ser calculada são o diâmetro (Ø) em centímetros, a cota de assentamento da estaca (em metros) e o fator de segurança global a ser empregado. A planilha calcula a área da seção transversal da estaca, seu perímetro e sua área de ponta, em função do diâmetro (Ø) pela fórmula da área para uma seção cheia e circular, onde a área de ponta e a área da seção transversal é (π. ز) 4 e o perímetro é (π.ø). Porém, haveria erro se fosse desejável calcular uma estacada vazada ou uma estaca barrete por exemplo, pois essas estacas não possuem seção cheia e circular. Para possibilitar abertamente o cálculo para qualquer tipo de estaca, foi criada a opção de Correlação para as estacas cadastradas, onde simplesmente pode-se selecionar a opção de Utilizar diâmetro Ø inserido (caso deseje calcular em função do diâmetro Ø inserido para uma estaca de seção cheia e circular) ou marcar outra estaca desejada, que deve ser cadastrada clicando no botão Cadastrar estaca e inserindo os dados referentes à estaca, aos quais já ficam salvos na aba Cadastro e os dados ali inseridos, como perímetro, área da ponta e da seção transversal são utilizados nos cálculos. Para garantir o entendimento do funcionamento da planilha será demonstrado um exemplo. Conforme a Figura 13, a estaca a ser calculada seria uma de diâmetro Ø = 23 centímetros assentada na cota de 40metros, com fator de segurança global = 2 e do tipo Prémoldada de concreto (em geral). Contudo, se houvesse, por exemplo, um perfil metálico H com área de ponta = 890cm², área da seção transversal de 1004cm² e perímetro = 25 cm, não Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

52 51 haveria um diâmetro para ser inserido pois ao inseri-lo ou a área da seção transversal ou a área de ponta ficariam incorretos, já que a planilha calcularia os dois em função do diâmetro como se fosse uma estaca de seção cheia e circular. Então, o procedimento correto a ser feito é clicar no botão Cadastrar estaca. Ele abrirá a aba Cadastro de acordo como pode ser observado na Figura 14. Essa aba serve para manter um cadastramento de estacas, com suas dimensões já definidas e salvas para utilizar com maior agilidade. Figura 14: Aba de cadastramento para até 60 estacas Fonte: O autor. Como observa-se na Figura 14 bastaria preencher os dados das células amarelas para cadastrar uma nova estaca. O Perfil H- trilho de trem está cadastrado na última linha preenchida. Ao clicar no botão Voltar no canto superior esquerdo, a aba Configurações será aberta novamente e então bastaria selecionar a estaca cadastrada desejada conforme Figura 15. Figura 15: Estaca cadastrada usada diretamente na aba Configurações. Fonte: O autor. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

53 52 Assim, os dados cadastrados do Perfil H- trilho de trem são exportados diretamente da aba de Cadastro para os locais de cálculo. E, logo abaixo da Correlação para as estacas cadastradas aparece as especificações da estaca escolhida para cálculo para que o usuário tenha os dados utilizados na tela sem precisar acessar novamente a aba Cadastro. Como no método de Décourt e Quaresma o NSPT a ser utilizado para o cálculo da resistência lateral é limitado a 50 (cinquenta) para estacas de deslocamento e o método Meyerhof diferencia seus coeficientes entre estacas escavadas e pré-moldadas, visando deixar a planilha o mais flexível possível, foi criada uma tabela onde são marcadas e podem ser alteradas essas especificações para cada tipo de estacas conforme observa-se na Figura 16. Salienta-se porém, que o local onde estão inseridas as estacas Escavadas com lama bentonítica, Escavadas a céu aberto e Strauss, não devem ser alterados, pois a planilha verifica se a estaca escolhida para cálculo é igual ao nome constante nestas células para limitar em 15 (quinze) ou 50 (cinquenta) o N SPT médio para o cálculo da resistência lateral (conforme especificações do método já apresentados na Revisão da Literatura). Figura 16: Parâmetros das estacas diferenciados pelos métodos de Décourt e Quaresma e Meyerhof Fonte: O autor. Ainda na Figura 16 as possibilidades para estacas de deslocamento são Sim, Não ou Intermediária, sendo que as intermediárias, nos cálculos, são consideradas de Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

54 53 deslocamento (a favor da segurança). Já para a outra especificação é Escavada ou Prémoldada. A partir da pesquisa bibliográfica, foi verificado também que alguns fatores de cada método variam somente com a estaca enquanto outros dependem também do tipo de solo. Então os fatores foram organizados e tabelados. Assim, a planilha pode executar as buscas automáticas pelos parâmetros correspondentes aos solos inseridos nas sondagens com maior praticidade e permite uma visualização mais prática para o usuário, pois os dados ficam agrupados por tipo e por método. A Figura 17 apresenta os fatores que variam somente com o tipo de solo, que são os fatores K e α dos métodos Aoki e Velloso (1975), Contribuição de Laprovitera (1988) e Benegas (1993) e Contribuição de Monteiro (1997). Figura 17: Fatores K e α de acordo com o método e os tipos de solo). Fonte: O autor. As unidades correspondentes aos fatores estão inseridas logo abaixo da célula correspondente, que é kn/m² para K e adimensional para α, já que α já foi inserido na forma de numeral (não em percentual) e assim deve ser mantido para o funcionamento correto da planilha. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

55 54 Já os fatores que variam somente com o tipo de estaca estão ilustrados na parte esquerda da Figura 18. A parte esquerda da Figura 18 mostra os locais para inserção dos fatores de correlação para as estacas de acordo com o método que os utilizam (F1, F2, α e β). Enquanto que a parte direita da Figura 18, mostra os locais para inserção dos fatores de segurança parciais (F P e FL) de acordo com os dois métodos que os utilizam, que são o método de Décourt e Quaresma e Teixeira. Figura 18: Fatores de correlação das estacas e fatores de segurança parciais. Fonte: O autor. Devido ao surgimento de novos tipos de estacas após a concepção dos métodos abordados neste trabalho, e mesmo porque os métodos não abrangem todos os tipos de estacas ou solos em seus estudos, como pode ser observado na Figura 18, Figura 19 e na Figura 20, alguns fatores necessitam ser preenchidos, pois ainda não há F1, F2, α, β, C, C1 e C2 para todas as estacas em todos os métodos e existe a necessidade de preencher os valores ausentes na planilha para que as buscas automáticas funcionem corretamente. Para resolver isso, foram adotados critérios para o preenchimento dos parâmetros que não são abrangidos pelos métodos e esses critérios estão descritos no Apêndice A (valores ausentes na Figura 18) e no Apêndice B (valores ausentes na Figura 20 e na Figura 19). Preenchendo os valores, visou-se deixar a planilha o mais flexível possível para que o usuário possa mudar os coeficientes e parâmetros empregados. Para isso, foram mantidas as células na cor branca onde os coeficientes são originais dos métodos (além das células na cor cinza que variam conforme a classificação da estaca entre grande ou pequeno diâmetro), enquanto as células com fundo amarelo são valores preenchidos pelos critérios descritos no Apêndice A e no Apêndice B. Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

56 55 Na parte inferior e à esquerda da Figura 18, é definido na célula amarela qual o limite do tamanho da estaca para ser considerada de pequeno diâmetro, devido ao método de Aoki e Velloso e Contribuição de Monteiro que atribuem valores diferentes para estacas prémoldadas de concreto e escavadas a céu aberto de pequeno e grande diâmetro conforme Tabela 2 e Tabela 7 (apresentadas na Revisão da Literatura) e diferenciadas na planilha pela cor cincza, conforme ilustrado na Figura 18. Como os métodos não especificam qual o limite para pequeno e grande diâmetro de estacas, a planilha foi feita deixando a opção explícita para o usuário modificar como julgar conveniente, na célula citada, porém, este trabalho define como 90 (noventa) centímetros o limite para estacas de pequenos diâmetros (WAYHS, 2016). Ainda na Figura 18, na parte inferior direita, foi deixada a opção para o usuário utilizar os resultados do método Décourt e Quaresma (1986) como resultado para o cálculo de tubulões. Para isso, basta escolher a opção SIM na célula amarela e escolher a estaca Escavada a céu aberto. Pois ao utilizar essa opção, a planilha limita o N SPT utilizado no cálculo do método Décourt e Quaresma (1986) em 15 (quinze) para estaca Escavada a céu aberto, satisfazendo as exigências do método, conforme já especificado no Capítulo 2. Os demais fatores empregados na planilha variam conforme a estaca empregada e o tipo de solo presente na camada e estão dispostos conforme a Figura 19 e a Figura 20. Figura 19: Fatores do método Décourt e Quaresma na aba Configurações. Fonte: O autor. Observa-se que o nome das estacas não aparecem visualizados na Figura 19 (também na Figura 20) devido ao tamanho extenso em uma célula pequena, mas podem ser facilmente visualizados na planilha já que ao passar o mouse em cima abre-se uma caixa de mensagem indicando o tipo de estaca. Além disso, o nome da estaca também aparece na barra de fórmulas do programa quando clica-se em cima da célula desejada. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

57 56 A ordem das estacas da esquerda para a direita na Figura 19 e na Figura 20 correspondem à ordem das estacas de cima para baixo na primeira coluna da Figura 16. Os valores correspondentes à Figura 19 e à Figura 20 podem ser melhores visualizados nas Figuras do Apêndice B, onde os fatores são apresentados em Figuras separadas. Além do α, β e C do método Décourt e Quaresma, dispostos na Figura 19, existem também o parâmetro α do método Teixeira e os parâmetros C1 e C2 do método Meyerhof para completar os fatores necessários para o correto funcionamento da planilha em função dos métodos. Assim, eles estão dispostos na Figura 20, que corresponde à parte final da aba Configurações da planilha. Figura 20: Fatores dos métodos Teixeira e Meyerhof que variam com o solo e tipo de estaca. Fonte: O autor. É importante mencionar, que a senha utilizada para proteger os dados nas abas da planilha é Engenharia (com inicial maiúscula). Com a senha, caso o usuário deseje, é possível editar ou ampliar a planilha. As células protegidas são as que possuem os fatores originais dos métodos e os cálculos resultantes das configurações, porém, com uso da senha pode-se editar a planilha como julgar necessário Alerta aos usuários da planilha Ressalta-se que o preenchimento dos fatores pelos critérios citados no Apêndice A e no Apêndice B, são somente uma opção que foi adotada para seguir com a concepção da planilha, sendo que cada usuário pode preenchê-la utilizando somente os fatores já consagrados pela literatura (células na cor branca) ou valores julgados convenientes (células com fundo na cor amarela). Neste trabalho foi preenchido na forma descrita nos Apêndices porque o objetivo deste, é realizar a planilha e não o estudo de novos fatores a partir dos Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

58 57 métodos (apesar de esta ser uma sugestão para trabalhos futuros, melhor abordada no Capítulo 4). Como a planilha para funcionar precisa que tenha um fator definido, para o preenchimento foram adotados alguns critérios que seguem a lógica de funcionamento dos métodos abordados mas que não possuem nenhuma eficácia ou acurácia comprovada Preenchimento dos fatores de segurança parciais para a resistência de ponta (FP) e lateral (FL) das estacas A NBR 6122/2010 prevê, como já mencionado na Revisão da Literatura, um fator de segurança global mínimo. Porém os métodos de Décourt e Quaresma e Teixeira (anteriores à NBR 6122/2010) possuem coeficientes de segurança parciais aplicados à resistência lateral e de ponta da estaca. A utilização de fatores de segurança parciais ao mesmo tempo de um fator de segurança global, apesar de ser extremamente favorável à segurança, é muito desfavorável à economia. Para resolver esse impasse, mantendo os fatores parciais recomendados pelos autores e consagrados pela literatura, a planilha foi desenvolvida deixando opção para o projetista poder alterar os valores desejados na aba Configurações (parâmetros FP e FL dos métodos de Décourt e Quaresma e Teixeira). Assim, além do fator de segurança global (FS), pode-se utilizar um fator de segurança parcial para a resistência de ponta ou lateral da estaca. Caso o usuário deseje utilizar somente o fator de segurança global (FS), basta deixar os fatores de segurança parciais FP e FL iguais à 1 (um). Assim ao calcular a resistência de ponta, por exemplo, ela será divida por 1 (um), não alterando portanto o seu valor. Quanto ao preenchimento dos fatores de segurança parciais de ponta (FP) e lateral (FL) na planilha, visando manter os valores especificados pelos métodos de Décourt e Quaresma e Teixeira, mas satisfazendo, ao mesmo tempo, o fator de segurança global mínimo previsto pela NBR 6122/2010, foram adotados os mesmos valores especificados pelos seus autores divididos pelo fator de segurança global (FS) definido na planilha. Porém, quando esse resultado é menor do que 1 (um), foi adotado o valor 1 (um), para que os resultados permaneçam em favor da segurança. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

59 58 Por exemplo: Para a estaca Escavada a céu aberto o método Décourt e Quaresma especifica FP = 4 enquanto a NBR 6122/2010, especifica um fator de segurança global (FS) = 2 (sem prova de carga). A planilha terá então F P = 2, pois FP FS = 4 2 = 2. Satisfazendo assim o método e a norma simultaneamente. Porém, para a mesma estaca, o mesmo método especifica que seja empregado FL = 1,3. Mas como FL FS = 1,3 2 = 0,65 e a resistência dividida por esse valor resulta em um valor majorado e não minorado, em vez de dividir a resistência lateral por 0,65 a planilha divide ela por 1 (um), em favor da segurança, já que esse é o objetivo de um fator de segurança. Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

60 59 4 RESULTADOS Os resultados obtidos neste trabalho são consequências da inserção de todos os parâmetros e regras dos métodos abordados e inseridos na planilha, fazendo com que ela calcule automaticamente a estimativa da capacidade de carga para a fundação profunda escolhida com base nas sondagens inseridas, executando assim toda a parte lógica dos cálculos. Os gráficos obtidos pela inserção de sondagens na aba Dados_SPT que são visualizados através do botão Gráfico geral também são dados de saída da planilha, mas como já foram explicitados e exemplificados no capítulo anterior, não serão novamente abordados. 4.1 DADOS DE SAÍDA DA PLANILHA Com uma ou mais sondagens inseridas na aba Dados_SPT e todos os fatores desejados definidos na aba Configurações, ao clicar no botão Resultados (no canto superior esquerdo da aba Configurações ), o usuário será direcionado para a aba Resultados que pode ser visualizada na Figura 21. A capacidade de carga está calculada para cada metro de profundidade que possui SPT inserido na aba Dados_SPT e é organizada pela primeira coluna da esquerda para a direita, ao qual possui título Cota e também pode ser observada na Figura 21 A segunda coluna é a que possui os valores calculados pelo método Aoki e Velloso (1975), na terceira coluna, são apresentados os resultados calculados pelo método da Contribuição de Laprovitera (1988) e Benegas (1993). A quarta coluna é a que apresenta os resultados calculados pela Contribuição de Monteiro (1997). A quinta é a do método Décourt e Quaresma (1986). A sexta coluna é a do método Teixeira (1996), a sétima, o método Meyerhof (1956) e a oitava coluna apresenta os valores calculados pelo método UFRGS (2005). Caso algum método esteja marcado como Desativado na aba Configurações, a coluna correspondente a ele fica em branco e no título é escrito apenas um hífen. Caso o Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

61 60 usuário deseje, pode ocultar esta coluna clicando com o botão direito do mouse na coluna e selecionando a opção Ocultar colunas. Na Figura 21, o método de Meyerhof (1956) foi marcado como Desativado na aba Configurações. Figura 21: Aba Resultados da planilha. Fonte: O autor. Assim, a aba Resultados apresenta todos as resistências admissíveis metro a metro por método que foi selecionado como Ativado na aba Configurações. O botão Usar parâmetro permite escolher que resistência admissível inserir na coluna da direita do relatório apresentado na aba Resultados. Dentre as opções estão a Mínima resistência (utiliza a resistência do método mais conservador em cada camada), Máxima resistência (utiliza a resistência do método mais econômico e arrojado, porém, desfavorável à segurança em cada camada), Média (média entre os métodos Ativados para cada camada), Média menos desvio padrão (com relação aos resultados obtidos para cada camada entre os métodos), Média mais desvio padrão ou ainda, escolher um método específico como resistência para aparecer nesta coluna. A aba Resultados também apresenta um gráfico com os resultados apresentados para cada método e para a opção escolhida no botão Usar parâmetro que são facilmente identificados pela legenda do gráfico ou pelo cabeçalho das colunas da aba. Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

62 61 Ainda referente à Figura 21, mais precisamente na cota 20 (vinte) metros, os métodos de Laprovitera e Benetas, Monteiro e Décourt e Quaresma, apresentam o símbolo #N/DISP, que ocorre porque esses métodos usam em seus cálculos a média entre valores que estão abaixo desta cota e, como o SPT inserido para o resultado demonstrado não possui N SPT nem solo inserido na aba Dados_SPT na cota abaixo de 20 (vinte) metros, esses resultados permanecem assim, para que o usuário tenha ciência de que abaixo da determinada cota não existe definição da resistência pelo método que a utiliza. A aba Resultados apresenta também a opção de visualizar detalhadamente os cálculos ao clicar no botão Visualizar cálculos na parte superior da tela. Esse botão direciona para os cálculos do método Aoki e Velloso, conforme observamos na Figura 22. Figura 22: Resultado detalhado para o método Aoki e Velloso. Fonte: O autor. Na Figura 22 observa-se que na parte superior da tela foram colocados diversos botões que consistem em opções de direcionamento para visualização dos cálculos detalhados para cada método utilizado. A exemplo da aba do método Aoki e Velloso, apresentada pela Figura 22, todos os resultados dos métodos apresentam a resistência admissível metro a metro nas colunas. A clicar no botão Laprovitera e Benegas, o usuário é direcionado diretamente para os cálculos detalhados metro a metro daquele método. A Figura 23 ilustra a visualização desta aba. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

63 62 Figura 23: Resultado detalhado para o método da Contribuição de Laprovitera e Benegas. Fonte: O autor. Como esse método adota para a resistência de ponta da estaca a média entre valores abaixo, acima e na ponta da estaca, na sexta coluna da esquerda para a direita na Figura 23, observa-se que para satisfazer o método, a planilha exibe a Profundidade (L) em que se encontra o valor correspondente à 1Ø (Ø é o diâmetro da estaca) ou 1metro (o que for maior) acima da estaca, enquanto que na sétima coluna a planilha traz o SPT correspondente à sexta coluna. Em seguida, na oitava coluna, a planilha calcula a resistência de ponta correspondente a 1Ø ou 1metro (o que for maior). Na nona e décima coluna, encontram-se a cota e o SPT correspondentes à 1Ø ou 1 metro, porém, abaixo da ponta da estaca. Essas especificações já encontram-se descritas no cabeçalho da planilha ao aproximar o cursor do mouse. O exposto acima, é o motivo de existir um Øeq (diâmetro equivalente), conforme aparece em Dados na parte superior esquerda da Figura 23. A planilha calcula um diâmetro equivalente à área da estaca cadastrada na aba de cadastramento de estacas (aba Cadastro ) para em função deste diâmetro definir quanto é um Ø acima ou abaixo. Esse cálculo ocorre quando na aba Configurações não utiliza-se a opção Utilizar diâmetro Ø inserido no campo Correlação para as estacas cadastradas e utiliza-se uma estaca que não possui seção cheia e circular, daí a necessidade de existir um diâmetro equivalente (Øeq) que é calculado em função da área de uma seção circular equivalente à área inserida para a estaca na aba Cadastro. Para o usuário verificar o passo a passo de cada método de cálculo, basta escolher qual método deseja analisar e clicar no botão com o respectivo nome no canto superior da tela. Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

64 63 Ao clicar no botão Contribuição de Monteiro e ser direcionado àquele método, a visualização ocorre conforme a Figura 24. Salienta-se na Figura 24, que atendendo às especificações do método (conforme especificado na Revisão da Literatura), na quinta coluna da esquerda para a direita, a planilha mostra a cota em que se encontra 0,5Ø abaixo da estaca e na sexta coluna, o SPT correspondente. Assim é feito sucessivamente para as colunas desde 0,5Ø; 1,5Ø; 2,5Ø e 3,5Ø abaixo da cota da estaca até 1Ø, 2Ø, 3Ø, 4Ø, 5Ø, 6Ø e 7Ø acima da cota da estaca. Para então obter a média que é utilizada para calcular a resistência de ponta da estaca. Figura 24: Resultado detalhado para o método Contribuição de Monteiro. Fonte: O autor. Ao clicar no botão Décourt e Quaresma e ser direcionado àquele método, a visualização ocorre conforme a Figura 25. Na Figura 25, a quarta coluna da esquerda para a direita filtra o SPT conforme as especificações do método, mantendo o SPT da resistência lateral menor ou iguais à 50 (cinquenta) para estacas de deslocamento (assim marcadas na aba Configurações ) e menor ou igual à 15 (quinze) para as estacas Strauss e Escavada com lama bentonítica. Como o método de Décourt e Quaresma também é previsto para calcular tubulões limitando aqui o SPT à 15 (quinze), caso o usuário marque SIM para a opção correspondente na aba Configurações, aqui será também limitado em 15 (quinze) o N SPT quanto se escolhe a estaca Escavada a céu aberto e o resultado pode ser utilizado para tubulões. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

65 64 Figura 25: Resultado detalhado para o método Décourt e Quaresma. Fonte: O autor. As abas mencionadas neste capítulo estão com as células protegidas, não permitindo alteração de seus valores, uma vez que eles são todos consequentes das inserções de dados nas abas Dados_SPT e Configurações. Porém, caso o usuário deseje utilizar os resultados, basta copiar e usar a opção colar especial marcando para colar apenas textos e números. As outras abas específicas para cada método, são análogas às já demonstradas e para retornar a navegação de uma tela para outra, seja para as configurações ou sondagens, basta clicar nos botões correspondentes no canto superior da tela. As demais abas da planilha são ocultas para possibilitar o funcionamento de todos os métodos e implementos mencionados. Como demonstração de utilização, serão inseridas algumas sondagens na planilha e calculadas a previsão da capacidade de carga para aquele solo no tópico seguinte. 4.2 EXEMPLO DE APLICAÇÃO PRÁTICA DA PLANILHA Para exemplificar a aplicação da planilha, foram inseridas 3 (três) sondagens reais, oriundas de uma obra no centro da cidade de Santo Ângelo. A Figura 26 apresenta a sondagem já inserida na aba Dados_SPT. A título de exercício, será considerado que o objetivo é suportar uma carga de 1000kN para o solo apresentado. Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

66 65 Figura 26: Sondagem utilizada para um exemplo prático de uso da planilha. Fonte: O autor. A quarta e quinta sondagem (inexistentes) devem ser marcadas como Desconsiderar para que não haja erro de cálculo na planilha, pois elas não serão utilizadas. A cota 16 (dezesseis) metros da Sondagem 1 e da Sondagem 2 é a última antes do Impenetrável à percussão acusado pelas sondagens. Analogamente para a Sondagem 3 na cota 19 (dezenove) metros. Fazendo uso do botão Gráfico geral, a planilha já alerta que há trechos decrescentes após as profundidades 6 (seis) e 7 (sete) metros, conforme pode ser observado pela Figura 27. Figura 27: Análise das sondagens pelo botão Gráfico geral. Fonte: O autor. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

67 66 Esses trechos decrescentes, podem ser isoladamente observados através dos botões de gráficos específicos para as sondagens, inclusive, a própria planilha já alerta em quais sondagens há trechos decrescentes, neste caso, na Sondagem 1. Após analisar os trechos decrescentes acessando o botão Gráfico 1, da aba Dados_SPT confirma-se o ocorrido e esses trechos devem ser levados em consideração para a escolha da cota de assentamento de projeto da estaca (abaixo do trecho decrescente). Os fatores empregados nos cálculos, são os mesmos já mencionados no transcorrer deste trabalho inclusive os preenchidos pelos critérios descritos no Apêndice A e no Apêndice B. Basta agora Ativar os métodos desejados e inserir o tipo de estaca, diâmetro e fator de segurança global na aba Configurações, aos quais são, neste caso, Hélice contínua com fator de segurança global 2 (dois). Já para o diâmetro, será utilizado inicialmente com 80 (oitenta) centímetros para posteriormente substituir por outros valores e verificar qual fica mais a favor da economia. A visualização pode ser observada na Figura 28. Figura 28: Exemplo de preenchimento da aba Configurações da planilha. Fonte: O autor. A Cota de assentamento da estaca, não foi definida ainda, pois ainda não foi realizada a análise dos resultados, mas como esta não exerce influência na planilha e serve apenas para aparecer escrito no relatório da aba Resultados (parte superior), por hora, será mantida na cota 16 metros, que corresponde, de acordo com as sondagens 1 e 2, à rocha. A Figura 29 mostra os resultados apresentados para as sondagens inseridas, sendo direcionado para lá na planilha através do botão Resultados. Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

68 67 Figura 29: Exemplo de utilização da planilha. Fonte: O autor. Observando a Figura 29, percebe-se que a carga de 1000 kn seria satisfeita na cota 12 metros utilizando o parâmetro Média, porém, o método UFRGS está apresentando valores destoantes dos outros métodos ao longo de todo o perfil para esse solo com a estaca escolhida. Na cota 12 metros (onde é satisfeita a carga de 1000kN), o método de Aoki e Velloso, também está apresentando valor destoante. Então, o indicado a fazer é retornar à aba Configurações e deixar esses métodos marcados como Desativado para esta análise. Assim, ao utilizar o parâmetro Média entre os métodos, o resultado terá um respaldo consideravelmente maior, pois os métodos que destoam dos outros métodos (para mais ou para menos) não precisam ser utilizados. Salienta-se que os métodos que destoaram dos outros métodos, não são sempre os mesmos, costumam variar de perfil em perfil de solo combinado à estaca escolhida. Portanto, somente para o perfil aqui explicitado é que apresentou a citada variação. O usuário é livre para escolher o parâmetro que julgar mais adequado, como a Mínima resistência por exemplo, mas como o solo utilizado na aba de Dados_SPT já foi o de parâmetro Mínimo e o SPT empregado nesta mesma aba também foi o de parâmetro Mínimo (entre as sondagens inseridas), já deixando os dados consideravelmente em favor da segurança, como resistência o parâmetro empregado será a Média. Com apenas os métodos que aproximaram-se mais da resistência Média calculada marcados como Ativados e os outros Desativados, usando o parâmetro Média como Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

69 68 resultado, observa-se que a carga de 1000 kn ainda pode ser suportada na cota 12 metros pela estaca Hélice contínua de 80 (oitenta) centímetros, o que pode ser visualizado pela Figura 30. Figura 30: Resultados obtidos com a planilha. Fonte: O autor. Para verificar o que seria mais econômico, poderia ainda a título de exercício, ser consideradas as seguintes opções: 1. Assentar apenas uma estaca para suportar a carga de 1000 kn (como já calculado e demonstrado na Figura 30 ou com um diâmetro menor). 2. Assentar duas estacas com menor diâmetro do que o demonstrado pela Figura 30 para suportar 500 kn cada (já que o objetivo é suportar 1000kN). 3. Assentar três estacas de menor diâmetro para suportar 334 kn cada (e assim satisfazer o objetivo de suportar 1000kN). É claro que as citadas opções dependeriam dos custos da perfuração, do metro cúbico do concreto, do aço e do bloco, mas apenas a título de exercício será aqui considerado a opção que utiliza menos volume de concreto sem considerar o bloco na estaca. Então, ao voltar na aba Configurações e variar algumas vezes o diâmetro da estaca Hélice contínua de 10 (dez) em 10 (dez) entre 60 (sessenta) e 120 (cento e vinte) centímetros para analisar os resultados, foi calculado também os volumes de concreto consumidos em cada situação. Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

70 69 As informações estão sintetizadas na Tabela 15: Tabela 15: Volume consumido de concreto obtido através do uso da planilha. 1 Estaca Diâmetro Cota Volume Carga Ø (m) (m³) (kn) 60 cm 14 3, cm 13 5, cm 12 6, cm 12 7, cm 12 9, cm 11 10, cm 10 11, Cota (m) Estacas 3 Estacas Volume Carga por estaca Cota Volume Carga por estaca (m³) (kn) (m) (m³) (kn) 3, , , , , , , , , , , , , , Fonte: O autor. Na Tabela 15 o volume de concreto consumido foi obtido pelo produto da cota de assentamento que satisfaz a carga desejada multiplicada pela área da seção transversal da estaca que a planilha já apresenta através do botão Visualizar cálculos. Com as informações da Tabela 15, podem ser feitas as seguintes considerações com relação às três opções já citadas: Para solução com uma estaca (Opção 1) para suportar 1000kN o diâmetro pode ser reduzido para 60 (sessenta) centímetros e assentada na cota de 14 (quatorze) metros, com uma economia de aproximadamente 66% com relação à estaca de 80 (oitenta) centímetros apresentada pela Figura 30, pois reduz o volume de concreto de 6,03m³ para 3,96m³. Para solução com duas estacas (Opção 2) o volume de concreto para suportar 500 kn cada estaca reduz para 3,39m³ o consumo de concreto, sendo mais viável economicamente a Opção 2 do que a Opção 1, com uma estaca de 60 (sessenta) centímetros assentada na cota de 12 (doze) metros. Para solução com três estacas (Opção 3) o volume de concreto para suportar 334 kn cada estaca reduz ainda mais para 2,83m³ e também com uma estaca de 60 (sessenta) centímetros, mas assentada na cota de 10 (dez) metros. Portanto, o menor volume de concreto consumido, é o da Opção 3, com uma diferença de aproximadamente 71% com relação à Opção 1. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

71 70 Ou seja, se houvesse mesmo a carga de 1000 kn para ser suportada, a escolha em função do menor volume de concreto empregado, sem considerar o volume do bloco, seria a Opção 3, por ser a mais econômica e dentro da segurança prevista com um diâmetro de 60 (sessenta) centímetros e assentada na cota de 10 (dez) metros. A situação considerada mais econômica, é ilustrada através da Figura 31. Figura 31: Situação mais econômica para o exemplo apresentado. Fonte: O autor. Para chegar a essa conclusão, graças ao uso da planilha, foram gastos poucos minutos. Mas vale lembrar que a planilha sozinha, não teria programação para chegar a uma conclusão final sem a análise do usuário, mesmo que fossem inseridos os custos nela e programada para apresentar o resultado mais econômico. Porque se o resultado mais econômico fosse, por exemplo, para três estacas, mas com uma diferença pequena de valor, mesmo assim o mais indicado seria executar apenas uma estaca com maior diâmetro devido à maior praticidade da execução e, consequente, menor custo. É importante observar também, que por apenas poucos metros, a escolha mais acertada, inclusive no exemplo apresentado, poderia ser utilizar o assentamento da estaca na rocha, mesmo custando um pouco mais, pois garante uma grande segurança nas fundações. Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

72 71 5 CONCLUSÃO A planilha desenvolvida no decorrer deste trabalho executa os cálculos programados com precisão, gerando a estimativa da capacidade de carga para fundações profundas a partir de um ou até cinco sondagens inseridas pelos métodos definidos pelo usuário entre os sete disponíveis. Também é possível analisar as sondagens inseridas dentro da própria planilha, além de obter novos resultados rapidamente simulando considerar ou não uma determinada sondagem, mudança de parâmetro empregado ou outro tipo de estaca. Ao analisar os resultados gerados pela planilha, o método mais conservador fica evidente por apresentar a menor resistência entre os outros métodos e pode ser selecionado usando o parâmetro Mínima resistência da aba Resultados (como já descrito no capítulo anterior). Da mesma forma, o método mais econômico, fica evidente por apresentar a maior resistência entre os outros métodos e também pode ser selecionado usando o parâmetro Máxima resistência da aba Resultados, servindo como análise da carga máxima possível na estaca. A planilha também permite ao usuário majorar os coeficientes rapidamente, seja o fator de segurança global, seja os fatores que variam com a estaca e/ou solo. Para isso, basta voltar à aba Configurações e alterar o valor desejado. 5.1 CONSIDERAÇÕES FINAIS A planilha programada é uma ferramente útil não só pela economia de tempo, recursos e qualidade da análise, mas também por respaldar o projetista através da guarda dos relatórios que geraram sua tomada de decisão. Com este trabalho, obteve-se uma planilha que propicia diversos cálculos e análises de maneira rápida e precisa, estimando a capacidade de carga para fundações profundas em função da sondagem SPT. Foi observado durante a pesquisa que existem outros métodos que utilizam a sondagem simples SPT para estimar a capacidade de carga para fundações profundas, mas Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

73 72 para não estender em demasia o presente trabalho, foram utilizados somente os métodos mais consagrados pela literatura e que não fossem específicos para um tipo de estaca. A estimativa da capacidade de carga para fundações profundas em função dos fatores definidos na aba Configurações é realizada com sucesso e bastante praticidade através da planilha. Por meio da função Exportar como PDF, obtem-se um relatório completo dos cálculos envolvidos, bem como dos gráficos gerados. O desenvolvimento dos processos de cálculo de cada método além da abordagem na Revisão da Literatura deste trabalho, são explicitadas através dos cabeçalhos e mensagens de anotações na própria planilha. A média entre diversas combinações tanto para os resultados quanto para o solo ou NSPT a ser utilizado nos cálculos é apresentada e complementada pela opção de descontar ou somar o desvão padrão, além das opções de majorar a segurança utilizando os mínimos parâmetros ou empregar os parâmetros máximos para analisar se há grande diferença nos resultados. Satisfazendo todos os objetivos propostos por este trabalho, a planilha foi concluída e retorna todos os valores programados pelas exigências dos métodos abordados, desde a estimativa de capacidade de carga para as sondagens inseridas por alguns dos métodos específicos ou até a média ( x ) ou média menos desvio padrão (x - σ), média mais desvio padrão (x + σ), valores mínimos encontrados, máximos, gráficos de análise das sondagens, gráfico de análise dos resultados e todo o passo a passo de cálculo para cada método. A planilha permite também obter os resultados citados rapidamente para cada um dentre os 15 (quinze) tipos de estacas ou cadastrar dados de mais 30 (trinta) estacas para estar a pronto emprego na aba Configurações. É importante lembrar que a planilha é mera executante dos dados programados bem como o emprego de seus fatores e coeficientes, cabendo sempre, ao engenheiro definir os fatores a serem empregados nos cálculos e analisar os resultados corretamente, função que jamais poderá ser atribuída a uma planilha, software ou máquina. Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

74 SUGESTÕES DE TRABALHOS FUTUROS Durante o desenvolvimento deste trabalho, foi observado que há a possibilidade de desenvolver um estudo que utiliza critérios para preenchimentos dos fatores não apresentados pelos métodos mas que podem ser complementados utilizando as correlações existentes entre os próprios métodos. À primeira vista parecem fazer muito sentido, pois aplica diretamente os conceitos implícitos nos métodos. Para isso, deveria ser mais completo do que o preenchimento abordado por esse trabalho, de modo que, os fatores seriam TODOS em função não só das estacas como em função dos diferentes tipos de solos. E, finalmente, colocar os fatores a prova calculando pela planilha e analisando pelas provas de carga se atende ou não a uma estimativa razoável e dentro da segurança. Este poderia ser feito analisando o SPT e provas de cargas de algum banco de dados de situações reais. Possibilitando assim, calibrar os fatores, visando uma unificação entre os métodos, de modo que a média entre os resultados retornaria valores compatíveis com a realidade. O mesmo princípio desta planilha, ou seja, a inserção de dados para recepção de cálculos, execução de fórmulas e registro de lógicas que fundamentaram a tomada de decisão, podem ser aplicados em uma diversidade de áreas da engenharia como no dimensionamento de vigas, lajes, pilares ou sapatas. No caso de desenvolver diferentes arquivos para dimensionamentos, ainda é possível integrar uma planilha com a outra, possibilitando atualizar os resultados de todas elas em função de uma só. Seguindo esse raciocínio, fica claro que é possível dimensionar um prédio utilizando planilhas (apesar de ser grande o esforço que demandaria para realizar toda a programação dessa planilha). Dando continuidade a este trabalho, também poderia ser gerada uma nova planilha para calcular e analisar os recalques e, se for viável, integrar a planilha gerada com a planilha do presente trabalho. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

75 74 REFERÊNCIAS AQUINO, Hugo. Curso técnico em edificações do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará: TÓPICOS EM FUNDAÇÃO. Disponível em: < Acesso em: 12 abr Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6122: Projeto e execução de fundações. Rio de Janeiro, p. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6484: Solo- Sondagens de simples reconhecimento com SPT- Método de ensaio. Rio de Janeiro, p. CINTRA, José Carlos A.; AOKI, Nelson. Fundações por Estacas: Projeto Geotécnico. São Paulo: Oficina de Textos, Engenheiro no canteiro. Disponível em: < Acesso em: 30Dez2016 às 01:43Hs LANGONE, Marcelo Júlio (2012) Método UFRGS de Previsão da Capacidade de Carga em estacas: Análise de provas de cargas estáticas instrumentadas. Dissertação de Mestrado, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, UFRGS, 152p. HACHICH, Waldemar. Fundações: Teoria e Prática. 2. ed. São Paulo: PINI, LOBO, Bianca de Oliveira (2005) Método de Previsão da Capacidade de Carga de estacas: Aplicação dos conceitos de energia do ensaio SPT. Dissertação de Mestrado, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, UFRGS, 121p. LOBO, Bianca de Oliveira et al. Previsão da Capacidade de Carga de Estacas Cravadas: Método UFRGS, Porto Alegre, 20-?. REBELLO, Yopanan Conrado Pereira. Fundações: Guia Prático de Projeto, Execução e Dimensionamento. 4. ed. São Paulo: Zigurate, p. REIS, Raquel Cardoso (Coord.). Fundações: Teoria e prática. 2. ed. São Paulo: Pini, p. Repositório UNESP. Disponível em: < Acesso em: 31Dez2016 às 17:22Hs RIBAS, Jeancarlo. Trabalho de Término de Curso: Curso de Engenharia Civil. Unijuí campus Ijuí, Notas de aula. Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

76 75 SCHNAID, Fernando; ODEBRECHT, Edgar. Ensaios de campo: E suas aplicações à Engenharia de Fundações. 2. ed. São Paulo: Oficina de Textos, p. SCHULZE, Tami. Análise da capacidade de carga de estaca escavada instrumentada de pequeno diâmetro por meio de métodos semiempíricos p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil)- Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da Unicamp, Campinas, VELLOSO, Dirceu de Alencar; LOPES, Francisco de Rezende. Fundações: Fundações Profundas. v. 2. São Paulo: Oficina de Textos, WAYHS, Carlos Alberto Simões Pires. Disciplina de Fundações: Curso de Engenharia Civil. Unijuí campus Ijuí, Notas de aula. YAZIGI, Walid. A Técnica de Edificar: Fundações Profundas. 10. ed. São Paulo: Pini, p. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

77 76 APÊNDICE A Os critérios de preenchimento aqui descritos, foram adotados pelo autor somente para possibilitar o funcionamento da planilha, já que os cálculos automatizados demandam por fatores definidos. Sendo assim, cada usuário pode alterar os fatores preenchidos (células amarelas na planilha) como julgar conveniente, enquanto as células com fundo branco estão bloqueadas, já que são as que trazem os valores originais dos métodos. Neste trabalho foi adotado o preenchimento com valores interpolados sem comprovação de eficácia ou acurácia porque o objetivo deste, é realizar a planilha e ela precisa que tenha um fator definido para funcionar corretamente. Sendo assim, caso o usuário utilize a planilha, ressalta-se que esses preenchimentos não tiveram sua eficácia ou acurácia comprovados, apenas foram adotados com base na lógica do funcionamento dos métodos abordados. PREENCHIMENTO ADOTADO PARA OS FATORES QUE VARIAM SOMENTE COM O TIPO DE ESTACA Os resultados dos critérios adotados foram analisados e, quando desfavoráveis à segurança (não intermediários aos critérios existentes dos outros métodos), foram descartados e utilizados outros critérios. Os critérios de preenchimento são os seguintes: 1) Tanto para os parâmetros F1 quanto F2, uma vez que os métodos Contribuição de Laprovitera e Benegas e Contribuição de Monteiro complementam o método de Aoki e Velloso, os valores ausentes em um desses métodos foram preenchidos pela média entre os valores presentes nos outros dois métodos. 2) Sendo assim, para F1 e F2 da Contribuição de Monteiro para as estacas Franki (em geral) e Pré-moldada de concreto (em geral), foi adotada a média entre os valores de F1 e F2 de Aoki e Velloso e Contribuição de Laprovitera e Benegas. Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

78 77 3) Para as estacas Hélice contínua e Raiz, foram adotados para F1 e F2 da Contribuição de Laprovitera e Benegas a média entre F1 e F2 do método Aoki e Velloso e Contribuição de Monteiro. 4) Observando a Figura 18, percebe-se também que para os Fatores F1 e F2 das estacas Franki (fuste apiloado) e Franki (fuste vibrado) do método Aoki e Velloso e Contribuição de Laprovitera e Benegas, o único parâmetro de referência é F1 e F2 da Contribuição de Monteiro. 5) Assim, foi adotado para F1 do método Aoki e Velloso para a estaca Franki (fuste apiloado) a média entre três valores. O primeiro valor é a média proporcional para F1 com relação ao método Aoki e Velloso e Contribuição de Monteiro para a estaca Metálica. O segundo valor é análogo ao primeiro valor, porém, ao invés da estaca Metálica, é feito em relação à estaca Escavada a céu aberto. Já o terceiro valor também é análogo ao primeiro valor, porém, feito em relação à estaca Franki (em geral). 6) Para a obtenção de F1 da Contribuição de Laprovitera e Benegas para a estaca Franki (fuste apiloado), foi aplicado o critério anterior, porém, em vez de Aoki e Velloso foi utilizado Contribuição de Laprovitera e Benegas. 7) Para a obtenção do F2 do método de Laprovitera e Benegas para a estaca Franki (fuste apiloado), foi adotado a média entre F2 do método de Aoki e Velloso e Laprovitera e Benegas, pois o critério anterior resultou consideravelmente contrário à segurança. 8) Para a obtenção do F2 do método de Aoki e Velloso para a estaca Franki (fuste apiloado) foi realizada a média proporcional entre F2 de Aoki e Velloso e F2 da Contribuição de Monteiro da estaca Franki (em geral). 9) Para F1 da estaca Franki (fuste vibrado) do método Aoki e Velloso, foi realizada a média proporcional entre a estaca Franki (em geral) do método de Aoki e Velloso e a Contribuição de Monteiro. 10) Para F2 da estaca Franki (fuste vibrado) do método Aoki e Velloso, foi aplicado o critério anterior, porém com F2 no lugar de F1. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

79 78 11) Para F1 e F2 da estaca Franki (fuste vibrado) da Contribuição de Laprovitera e Benegas, foram aplicados os dois critérios anteriores, porém, como F2 resultou consideravelmente contrário à segurança, foi substituído pela média entre F2 do Método Aoki e Velloso e Contribuição de Monteiro. 12) Em favor da segurança, para a estaca Injetada sob altas pressões foram adotados para F1 =2,2 e F2 = 2,4 no método Aoki e Velloso (os mesmos valores da estaca Raiz já que a mesma é injetada sob baixa pressão) e para as estacas Strauss F1 = 1,75 e F2 = 3 conforme orientado por Ribas (2016). 13) Devido ao exposto no critério um, foi adotado para F1 e F2 da estaca Strauss da Contribuição de Laprovitera e Bengas a média entre F1 e F2 de Aoki e Velloso e Contribuição de Monteiro. 14) Pode-se observar ainda que para preencher os fatores F1 e F2 da estaca Injetada sob altas pressões, a única referência aos métodos de Aoki e Velloso, Contribuição de Laprovitera e Benegas e Contribuição de Monteiro é F1 e F2 adotados para o método Aoki e Velloso pelo critério 12 (doze) em favor da segurança. 15) Então, para F1 (fator de correlação de ponta) do método Contribuição de Monteiro na estaca Injetada sob altas pressões, foi adotada a média proporcional em relação à F1 da estaca Raiz da Contribuição de Monteiro e ao menor fator α (fator de correlação de ponta entre os diferentes tipos de solos) para estaca Raiz e ao maior fator α da estaca Injetada sob altas pressões, ambas do método Décourt e Quaresma. O maior e menor fator α citado é assim utilizado para que o resultado fique em favor da segurança, já que F1 está em função somente do tipo de estaca enquanto α varia também em função dos diferentes tipos de solos. 16) Durante o preenchimento dos fatores, foi evitado realizar preenchimento tomando por base algum fator que já fosse resultante de um preenchimento, mas sim utilizando os fatores já apresentados pelos métodos originais. Porém, para F1 e F2 da estaca Injetada sob altas pressões da Contribuição de Laprovitera e Benegas, foi adotada a média entre F1 e F2 da Contribuição de Monteiro e Aoki e Velloso, tendo em vista que o parâmetro base (F1 e F2 de Aoki e Velloso) é da estaca Raiz (injetada sob baixa pressão), e portanto, em favor da segurança. Foi levado em consideração também que Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

80 79 esse critério é uma média inversamente proporcional, conforme explicitado no critério 19 (dezenove). 17) Para F1 e F2 da estaca Ômega da Contribuição de Monteiro, foi realizado a média entre dois valores. Sendo o primeiro valor a média proporcional com relação à estaca Hélice contínua e o segundo valor com relação à estaca Raiz, ambas do método Aoki e Velloso e Contribuição de Laprovitera e Benegas. 18) Para F1 e F2 da estaca Ômega da Contribuição de Laprovitera e Benegas, foi adotada a média entre F1 e F2 da estaca Ômega de Aoki e Velloso e Contribuição de Monteiro. 19) Salienta-se que os fatores F1 são referentes à ponta das estacas nos métodos de Aoki e Velloso, Contribuição de Laprovitera e Benegas e Contribuição de Monteiro, enquanto que β do método UFRGS é referente à ponta da estaca, porém, inversamente proporcional, já que β multiplica enquanto F1 divide, conforme Equação (4) e Equação (13) da Revisão da Literatura. O mesmo se aplica com relação à α do método UFRGS e F2 dos outros métodos. Já o fator β do método de Teixeira é análogo ao α do método UFRGS (referente à resistência lateral e inversamente proporcional à F2). 20) Para F1 da estaca Pré-moldada de concreto cravada a percussão do método Aoki e Velloso foi adotado a média entre três valores que tomam por base as estacas Metálica e Escavada a céu aberto. Para obter o primeiro valor, realizou-se a média entre 4 (quatro) valores que são resultantes, dois deles da média inversamente proporcional entre o método Aoki e Velloso e o método UFRGS tomando por base a estaca Metálica e depois a estaca Escavada a céu aberto e os outros dois valores são resultantes da média inversamente proporcional entre os métodos UFRGS e Contribuição de Monteiro, um tomando por base a estaca Metálica e o outro a estaca Escavada a céu aberto. O segundo valor é a média diretamente proporcional entre o método de Aoki e Velloso e a Contribuição de Monteiro para a estaca Metálica. Já o terceiro valor, é a média proporcional entre o método Aoki e Velloso e a Contribuição de Monteiro para a estaca Escavada a céu aberto. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

81 80 21) Para F2 da estaca Pré-moldada de concreto cravada a percussão do método de Aoki e Velloso, é aplicado o critério anterior, porém, onde utiliza-se β é utilizado α e onde utiliza-se F1 é utilizado F2 dos métodos. 22) Para F1 e F2 da estaca Pré-moldada de concreto cravada a percussão da Contribuição de Laprovitera e Benegas, foram utilizados os dois critérios anteriores, porém, onde está com base em Aoki e Velloso, foi substituído por Laprovitera e Benegas. 23) Para F1 da estaca Pré-moldada cravada por prensagem do método Aoki e Velloso foi utilizado a média entre dois valores. Sendo o primeiro valor a média proporcional entre F1 do método Aoki e Velloso e Contribuição de Monteiro da estaca Prémoldada de concreto (em geral) e o segundo valor análogo ao primeiro, porém com relação à estaca Pré-moldada cravada a percussão. 24) Para F2 da estaca Pré-moldada cravada por prensagem do método Aoki e Velloso foi utilizado o mesmo critério anterior, porém com relação a F2 no lugar de F1. 25) Para F1 e F2 da escada Pré-moldada cravada por prensagem da Contribuição de Laprovitera e Benegas foram aplicados os dois critérios anteriores, porém, com os parâmetros de Laprovitera e Benegas no lugar de Aoki e Velloso. 26) Após análise de outras correlações, visando utilizar uma que mantenha os valores em função da segurança, para a obtenção de F1 de Aoki e Velloso para a estaca Escavada com lama bentonítica foi adotado o critério do método Décourt e Quaresma para os fatores α e C em relação ao método Aoki e Velloso, onde a F1 para a estaca Escavada com lama bentonítica permanece igual ao F1 da estaca Escavada a céu aberto com relação à α mas recebe um incremento com relação ao fator C (recebe entre 20% e 100% entre os diferentes tipos de solo). Com base nisso, visando deixar a planilha flexível a qualquer atualização que venha ocorrer em seus parâmetros, caso os fatores do método Décourt e Quaresma venham a ser atualizados, esse critério se atualiza automaticamente com a situação mais favorável à segurança, pois a fórmula incrementada retira os mínimos valores deste método entre os diversos tipos de solo para realizar a proporcionalidade inversa com relação ao método Aoki e Velloso (já que α e C multiplicam enquanto F1 divide). Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

82 81 27) Para obtenção do F1 da Contribuição de Laprovitera e Benegas para a estaca Escavada com lama bentonítica, foi adotado o critério anterior, porém, com F1 da Contribuição de Laprovitera e Benegas em lugar do F1 de Aoki e Velloso para a estaca Escavada a céu aberto. 28) Para a obtenção do F2 do método Aoki e Velloso para a estaca Escavada com lama bentonítica foi adotada a correlação entre α do critério 26 (vinte e seis), porém, sem considerar a correlação de C, pois C é referente à resistência de ponta da estaca e F2 é referente à resistência lateral. 29) Para a obtenção do F2 da Contribuição de Laprovitera e Benegas para a estaca Escavada com lama bentonítica foi adotado o critério anterior, porém, com relação à Contribuição de Laprovitera e Benegas em vez de Aoki e Velloso. Com os critérios citados, os parâmetros F1 e F2 ficaram completos para todos os métodos. Salienta-se que F1 e F2 da estaca Pré-moldada de concreto (em geral) do método de Aoki e Velloso e F1 e F2 da estaca Escavada a céu aberto atualizam-se de acordo com o diâmetro da estaca (pequeno diâmetro ou grande diâmetro conforme Tabela 2 e Tabela 7 da Revisão da Literatura). Como consequência, todos os outros valores que derivam deles atualizam-se automaticamente, mantendo todas as correlações citadas no presente trabalho. A Figura 32 ilustra os fatores F1 e F2 preenchidos com os critérios já citados a exemplo de 90 (noventa) centímetros como limite para estaca de pequeno diâmetro. Figura 32: Preenchimentos adotados para os fatores F1 e F2. Fonte: O autor. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

83 82 Observando a Figura 32, fica evidente que ainda precisam ser preenchidos os fatores β do método Teixeira e α e β do método UFRGS. Então, foram adotados os seguintes critérios: 30) Observa-se que β do método Teixeira é referente somente à resistência lateral. Portanto, faz correção inversamente proporcional somente com F2 dos outros métodos e diretamente proporcional à α do método UFRGS. 31) Como α e β são inversamente proporcionais à F1 e F2, na execução dos critérios seguintes foi inserido na fórmula das células correspondentes da planilha 1/F1 em vez de simplesmente F1 e analogamente para F2. 32) Para β das estacas Franki (fuste vibrado) e Franki (fuste apiloado) do método Teixeira, foi adotado o mesmo valor da estaca Franki (em geral). 33) Para β da estaca Escavada com lama bentonítica do método Teixeira foi dotado uma média proporcional entre β da estaca Escavada a céu aberto do método Teixeira e β das estacas Escavada com lama bentonítica e Escavada a céu aberto do método Décourt e Quaresma (adotada a combinação mais favorável à segurança entre os diferentes fatores β para cada tipo de solo). 34) Para β da estaca Hélice contínua do método Teixeira foi dotado a média entre β das estacas Metálica e Pré-moldada de concreto (em geral), do próprio método de Teixeira, após observar que no método de Décourt e Quaresma, o β dessas estacas recebe o mesmo valor. 35) Para β das estacas Pré-moldada de concreto cravada por prensagem e Prémoldada de concreto cravada a percussão do método Teixeira foi dotado o mesmo valor do β da estaca Pré-moldada de concreto (em geral) do método Teixeira. 36) Para β das estacas Injetada sob altas pressões do método Teixeira, foi adotada a média entre dois valores. O primeiro é obtido pela correlação entre o de β das estacas Raiz e Injetada sob altas pressões do método Décourt e Quaresma (análogo ao critério 26). Enquanto o segundo valor é o próprio β das estacas Raiz do método Teixeira (a média com este valor visa manter o resultado a favor da segurança). Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

84 83 37) Para β da estaca Ômega do método Teixeira, foi adotada a média entre 3 (três) valores. O primeiro valor é a média inversamente proporcional entre F2 da estaca Hélice contínua com relação à estaca Ômega entre os métodos de Teixeira e Contribuição de Laprovitera e Benegas. O segundo valor é análogo ao primeiro, porém, com relação à estaca Raiz em vez da Hélice contínua. Já o terceiro valor é a média inversamente proporcional entre β da estaca Hélice contínua no método Teixeira e F2 da estaca Ômega do método Aoki e Velloso. 38) Para β da estaca Strauss do método Teixeira, foi adotado a média inversamente proporcional entre F2 da estaca Franki (em geral) e F2 da estaca Strauss da Contribuição de Monteiro. e β da estaca Franki (em geral) do método Teixeira. 39) Para obtenção do α da estaca Franki (em geral) do método UFRGS, foi realizada a média proporcional entre o α da estaca Metálica do método UFRGS e os α das estacas Metálica e Franki (em geral) do método Teixeira para o solo Silte argiloso. Sendo que a escolha deste solo, foi a garantia de estar a favor da segurança, já que o método Teixeira diferencia α entre os solos enquanto o método UFRGS não diferencia e, esse solo, é o que possui menor correlação entre essas estacas no método Teixeira (75% enquanto que a maior correlação é aproximadamente 91% para o solo Argila siltosa ). 40) Para obtenção do β da estaca Franki (em geral) do método UFRGS, foi realizada a média entre dois valores. O primeiro valor é a média proporcional entre os β do método Teixeira para as estacas Metálica e Franki (em geral) e β da estaca Metálica do método UFRGS (estaca base do método UFRGS). Já o segundo valor é a média inversamente proporcional entre o β do método UFRGS e F2 da Contribuição de Laprovitera e Benegas para as mesmas estacas do primeiro valor. 41) Para a obtenção dos α da estaca Franki (fuste apiloado) do método UFRGS, foi adotada a média inversamente proporcional entre F1 da estaca Metálica e F1 da estaca Franki fuste apiloado da Contribuição de Monteiro. 42) Para a obtenção dos α da estaca Franki (fuste vibrado) do método UFRGS, foi adotada a média inversamente proporcional entre F1 da estaca Metálica e F1 da estaca Franki fuste vibrado da Contribuição de Monteiro. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

85 84 43) Para a obtenção dos β das estacas Franki (fuste apiloado) e Franki (fuste vibrado) do método UFRGS, foram adotados os mesmos 2 (dois) critérios anteriores, porém, com β no lugar de α e F1 no lugar de F2. 44) Análogo ao critério 26 (vinte e seis), para obtenção do α e do β da estaca Escavada com lama bentonítica do método UFRGS, foi adotado a média proporcional em relação à α, β e C do método Décourt e Quaresma entre a estaca Escavada a céu aberto e a estaca Escavada com lama bentonítica (α do método UFRGS em relação à α e C do método Décourt e Quaresma e β UFRGS em relação ao β do método Décourt e Quaresma). 45) Para a obtenção do α da estaca Pré-moldada de concreto cravada por prensagem do método UFRGS, devido a diversas combinações que ficavam bem arrojadas (desfavoráveis à segurança), foi realizado uma combinação de cálculos que visa calcular o diferencial existente entre a correlação proporcional de fatores já definidos e, após isso, aplicar esse diferencial em uma correlação a ser feita. Então, para cálculo do α mencionado foi primeiramente realizada 2 (duas) médias. A primeira média foi a execução da média entre 4 (quatro) valores, sendo que cada valor é a média inversamente proporcional entre F1 da Contribuição de Monteiro e α do método UFRGS com relação às estacas que já possuem α determinados para o método UFRGS e F1 já determinado para a Contribuição de Monteiro (as quatro estacas são Metálica, Escavada a céu aberto, Hélice contínua e Pré-moldada de concreto cravada a percussão ), sempre em relação à F1 da estaca Pré-moldada de concreto cravada por prensagem da Contribuição de Monteiro. A segunda média, consistiu em realizar a média entre o diferencial apresentado entre cada valor utilizado para a primeira média e o valor do α que o método UFRGS já apresenta para as quatro estacas mencionadas. Em seguida, foi calculado o valor de α para o método UFRGS por média proporcional descontando o diferencial encontrado pela segunda média mencionada. 46) Para a obtenção do β da estaca Pré-moldada de concreto cravada por prensagem do método UFRGS, realizado o mesmo procedimento do critério anterior, porém, onde é α, foi utilizado β e onde é F1, foi utilizado F2. Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

86 85 47) Para a obtenção do α da estaca Pré-moldada de concreto (em geral) do método UFRGS, foi realizado a média entre α da estaca Pré-moldada de concreto cravada a percussão e Pré-moldada de concreto cravada por prensagem. 48) Para a obtenção do β da estaca Pré-moldada de concreto (em geral) do método UFRGS, foi realizado a média análoga ao critério anterior, porém com β no lugar de α. 49) Para a obtenção do α da estaca Raiz do método UFRGS, foi realizada a média entre 4 (quatro) valores. O primeiro valor é a média inversamente proporcional entre F1 da estaca Metálica do método Aoki e Velloso e α da estaca Raiz do método UFRGS. O segundo valor é análogo ao primeiro valor, porém com F1 da Contribuição de Monteiro no lugar do F1 de Aoki e Velloso. O terceiro valor, é a média proporcional entre α da estaca Metálica do método Décourt e Quaresma para o solo Areia (porque é o solo que mantém a menor correlação entre a estaca Metálica e a estaca Raiz - 50%, mantendo assim, o critério em favor da segurança) e α da estaca Raiz do método UFRGS. O quarto valor é análogo ao terceiro, porém, com relação ao método Teixeira em vez do método Décourt e Quaresma, sendo o solo de menor correlação a Areia siltosa (61%). 50) Para a obtenção do β da estaca Raiz do método UFRGS, foi realizada a média análoga ao critério anterior, porém, com β no lugar de α, sendo que neste caso, β de Teixeira já está definido somente em função da estaca e não necessita de correlação entre os diferentes tipos de solo. 51) Para a obtenção do α da estaca Injetada sob altas pressões do método UFRGS, foi realizada a média proporcional análoga ao critério 15 (quinze), com relação ao método Décourt e Quaresma para as estacas Raiz e Injetada sob altas pressões e estaca Raiz do método UFRGS. 52) Para a obtenção do β da estaca Injetada sob altas pressões do método UFRGS, foi realizada a média análoga ao critério anterior, porém com β no lugar de α. 53) Para a obtenção do α da estaca Ômega do método UFRGS, foi realizada uma combinação de cálculos que tem o mesmo objetivo apresentado no critério 45 (quarenta e cinco), que visa calcular os diferenciais entre correlações de fatores já Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

87 86 existentes entre os métodos e descontar esse diferencial de um fator calculado por média proporcional. Para isso, foi realizada a média entre dois valores. A primeira média é também a média entre 2 (dois) valores. Cada um desses valores é a média inversamente proporcional, sempre com base na estaca Metálica do método UFRGS, do α em relação aos fatores F1 das estacas Escavada a céu aberto e F1 da Hélice contínua do método Aoki e Velloso (essas são as estacas que possuem fatores já definidos entre esses dois métodos). Em seguida, foi calculado o percentual de variação de cada α calculado pela primeira média em relação ao α já definido pelo método UFRGS para as estacas Escavada a céu aberto e Hélice contínua e realizado a média entre eles. A etapa final consistiu em calcular a média inversamente proporcional para o α do método UFRGS para a estaca Ômega com relação à estaca F1 da Ômega de Aoki e Velloso e descontar a média entre o diferenciais encontrados pelas etapas anteriores. 54) Para a obtenção do β da estaca Ômega do método UFRGS, foi realizado o processo análogo ao critério anterior, porém com relação à F2 no lugar de F1 e com relação à β no lugar de α. 55) Para a obtenção do α da estaca Strauss do método UFRGS, foi realizado o mesmo procedimento de cálculo do critério 53 (cinquenta e três), porém, o F1 utilizado foi a média entre os F1 dos métodos que já o possuem definidos (células amarelas da planilha). Assim, o resultado foi obtido da seguinte maneira. Primeiramente foi obtido a média entre os F1 das estacas Metálica e Escavada a céu aberto dos métodos Aoki e Velloso, Contribuição de Laprovitera e Benegas e Contribuição de Monteiro. Para obtenção de F1 da estaca Hélice continua, foi realizada a média entre F1 dos métodos Aokie e Velloso e contribuição de Monteiro. Para a estaca Ômega, foi utilizado o próprio F1 de Aoki e Velloso, pois é o único método que possui esse parâmetro definido. O restante do cálculo para diferenciais e desconto dos diferenciais encontrados, é o mesmo processo descrito no critério 53 (cinquenta e três). 56) Para a obtenção do β da estaca Strauss do método UFRGS, foi realizado o processo análogo ao critério anterior, porém com relação à F2 no lugar de F1 e β no lugar de α. Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

88 87 Com os preenchimentos descritos, todos os fatores que variam apenas com o tipo de estacas empregadas, independentes do tipo de solo, foram preenchidos na aba Configurações da planilha. Então, a exemplo do preenchimento demonstrado, a planilha fica preenchida de acordo com os valores apresentados pela Figura 33, sendo que está sendo considerado estacas de pequenos diâmetros as que possuem até 90 (noventa) centímetros (WAYHS, 2016). Figura 33: Fatores que variam somente com a estaca preenchidos na aba "Configurações" da planilha. Fonte: O autor. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

89 88 APÊNDICE B Os critérios de preenchimento aqui descritos, também foram adotados pelo autor somente para possibilitar o funcionamento da planilha, já que os cálculos automatizados demandam por fatores definidos. Sendo assim, igualmente aos critérios do Apêndice A, cada usuário pode alterar os fatores preenchidos (células amarelas na planilha) como julgar conveniente, enquanto as células com fundo branco estão bloqueadas, já que são as que trazem os valores originais dos métodos. Ressalta-se ainda, que neste trabalho foi adotado o preenchimento com valores interpolados sem comprovação de eficácia ou acurácia porque o objetivo deste, é realizar a planilha e ela precisa que tenha um fator definido para funcionar corretamente. Sendo assim, caso o usuário utilize a planilha, ressalta-se que esses preenchimentos não tiveram sua eficácia ou acurácia comprovados, apenas foram adotados com base na lógica do funcionamento dos métodos abordados. PREENCHIMENTO ADOTADO PARA OS FATORES QUE VARIAM COM O TIPO DE ESTACA E COM O SOLO Os resultados dos critérios adotados foram analisados procurando mantê-los favoráveis à segurança, sendo adotados os descritos a seguir. 1. No método Décourt e Quaresma, todos os fatores referentes ao solo Areia com pedregulho, que não é abrangido pelo método Décourt e Quaresma, receberam os mesmos valores do solo Areia tendo em vista que o método Teixeira atribui valores maiores a este solo e, portanto, estando em favor da segurança. 2. Para as estacas Franki fuste apiloado e Franki fuste vibrado no método Décourt e Quaresma e no método Teixeira, foram atribuídos os mesmos valores da estaca Franki (em geral). 3. Para as estacas Pré-moldada de concreto cravada a percussão e Pré-moldada de concreto cravada por prensagem no método Décourt e Quaresma e no método Teixeira, foram atribuídos os mesmos valores da estaca Pré-moldada de concreto (em geral). Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

90 89 4. Para a obtenção dos fatores da estaca Ômega no método Décourt e Quaresma (α, β e C) e no método Teixeira (α) foi atribuída a média entre os fatores da estaca Hélice contínua e a estaca Raiz, fazendo alusão ao método Aoki e Velloso, pois esse atribui os mesmos fatores (F1 e F2) para esses três tipos de estacas. 5. Para a obtenção dos fatores da estaca Strauss no método Décourt e Quaresma (α, β e C) e no método Teixeira (α) foi realizado o sistema de cálculo análogo ao critério 53 (cinquenta e três) do Apêndice A para cada tipo de solo, porém, com relação à F1 e F2 da estaca Hélice contínua e à estaca Raiz do método Aoki e Velloso e às mesmas estacas no método Laprovitera e Benegas. Para a consideração dos dois métodos simultaneamente com apenas um cálculo, realizada inicialmente a média entre os fatores F1 e F2. Obtidos os diferenciais, foi realizado a média inversamente proporcional em relação à estaca Hélice contínua do método Décourt e Quaresma (em favor da segurança). Para o fator C do método Décourt e Quaresma, quando resultou maior do que os fatores C para a estaca Hélice contínua (entre os diferentes tipos de solo), ele foi mantido na fórmula igual à estaca Hélice contínua. 6. Para obtenção do fator C para Silte do método Décourt e Quaresma foi realizada a média entre os fatores C para Areia e Argila. 7. Para obtenção do fator C para Silte arenoargiloso do método Décourt e Quaresma foi realizada a média entre os fatores C para Silte arenoso e Silte argiloso. 8. Para obtenção do fator C para Silte argiloarenoso do método Décourt e Quaresma foi realizada a média entre os fatores C para Silte argiloso e Argila (em favor da segurança). 9. Para obtenção dos fatores α no método Teixeira, foi analisado o que o método Teixeira atribuiu a cada fator em função do tipo de solo e adotado a relação que corresponde estar de acordo com a lógica e, na insuficiência deste, em favor da segurança. Sendo assim: 10. Para obtenção do fator α para Areia siltoargilosa do método Teixeira foi realizada a média entre os fatores α para Areia siltosa e Areia argilosa. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

91 Para obtenção do fator α para Areia argilossiltosa do método Teixeira foi realizada a média entre os fatores α para Areia siltoargilosa e Areia siltosa. 12. Para obtenção do fator α para Silte do método Teixeira foi adotado o fator α para Silte argiloso em função da análise dos valores que o método Teixeira atribuiu a cada fator e deixando em favor da segurança. 13. Para obtenção do fator α para Silte arenoargiloso do método Teixeira foi realizada a média entre os fatores α para Silte argiloso e Silte arenoso. 14. Para obtenção do fator α para Areia argiloarenoso do método Teixeira foi realizada a média entre os fatores α para Silte arenoargiloso e Silte argiloso. 15. Para obtenção do fator α para Argila do método Teixeira foi realizada a média entre os fatores α para Areia e Areia siltosa (em favor da segurança). 16. Para obtenção do fator α para Argila arenossiltosa do método Teixeira foi realizada a média entre os fatores α para Argila siltosa e Argila arenosa. 17. Para obtenção do fator α para Argila siltoarenosa do método Teixeira foi realizada a média entre os fatores α para Argila siltosa e Argila arenossiltosa. 18. Para obtenção do fator α para a estaca Escavada com lama bentonítica do método Teixeira foi adotado a média proporcional com os valores adotados para α pelo método Décourt e Quaresma para a ponta da estaca, ou seja, permanece o mesmo valor para cada tipo de solo do que a Escavada a céu aberto. Será atualizado na fórmula apenas se o método Décourt e Quaresma (tomado como base) for atualizado. 19. Para obtenção do fator α para a estaca Hélice contínua do método Teixeira foi adotado a média proporcional com os valores adotados para α pelo método Décourt e Quaresma para a ponta da estaca entre as estacas Hélice contínua e a estaca Escavada a céu aberto. 20. Para obtenção do fator α para a estaca Injetada sob altas pressões do método Teixeira foi adotado a média proporcional com os valores adotados para α pelo método Décourt e Quaresma para a ponta da estaca entre as estacas Raiz e a estaca Injetada sob altas pressões. Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017

92 Observa-se ainda que apesar de o método Meyerhof não ter sido criado para aplicação a estacas injetadas, mesmo assim, seus fatores C1 e C2 foram considerados os mesmos das estacas escavadas, cabendo ao usuário, assim como em todos os preenchimentos de fatores, analisar e atualizar os fatores. Com todos os dados tabelados, a busca automática da planilha pelos valores correspondentes está pronta para ser executada. As Figura 34 e a Figura 36, apresentam os parâmetros originais dos métodos na cor branca, enquanto que as células com fundo amarelo representam os valores preenchidos de acordo com os critérios especificados, que conforme já observado, não possuem eficiência ou acurácia comprovada, mas servem para manter o bom funcionamento da planilha, devendo assim, o usuário atentar quanto ao seu uso. A Figura 34 apresenta a planilha com os valores de α e β originais e preenchidos do método de Décourt e Quaresma (1986). Figura 34: Valores de α e β do método de Décourt e Quaresma preenchidos na planilha. Fonte: O autor. Já a Figura 35 apresenta a planilha com os valores do fator C originais e preenchidos do método de Décourt e Quaresma (1986). Salienta-se que na planilha a Figura 34 e a Figura 35 correspondem à mesma tabela, mas foram aqui representadas por figuras diferentes para facilitar a visualização do usuário, pois são muitos dados em células pequenas para uma boa visualização nas folhas deste trabalho. Previsão da Capacidade de Carga para Fundações Profundas por meio de planilha em Software Livre

93 92 Figura 35: Valores de C do método de Décourt e Quaresma preenchidos na planilha. Fonte: O autor. Já a Figura 36, ilustra os valores de α do método de Teixeira (1996). Figura 36: Valores de α do método de Teixeira preenchidos na planilha. Fonte: O autor. Os valores dos coeficientes C1 e C2 do método de Meyerhof, originais e preenchidos na planilha, também diferenciados pela cor de fundo das células, estão representados na Figura 37. Figura 37: Valores de C1 e C2 do método Meyerhof preenchidos na planilha. Fonte: O autor. Reinaldo Giordani Fruck (reinaldogf@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEENG/UNIJUÍ, 2017