I- GENEL BİLGİLER
4. İnsan Kaynakları
A previsão de recalques em fundações profundas é um problema complexo, influenciado por uma série de fatores, principalmente por: características geométricas das estacas, características de resistência e deformabilidade do solo circundante e da estaca, mecanismos de transferência de carga, dentre outros.
Tomando por base o trabalho de Silveira (2014), foram utilizadas as seguintes variáveis de entrada do modelo:
T = tipo de estaca;
L = comprimento da estaca (m); D = diâmetro da estaca (m);
NF = número representativo dos valores de NSPT ao longo do fuste da estaca
(golpes/30cm);
NP = NSPT na ponta da estaca (golpes/30cm);
d = profundidade da camada de influência da carga em relação a ponta da estaca (m);
Arg = fator representativo das camadas de solo argiloso ao longo do comprimento da estaca (m/m);
Sil = fator representativo das camadas de solo siltoso ao longo do comprimento da estaca (m/m);
Ar = fator representativo das camadas de solo arenoso ao longo do comprimento da estaca (m/m);
P = carga aplicada na estaca (kN).
Nesta pesquisa foram estudadas quatro formas diferentes de consideração dos resultados do ensaio SPT ao longo do fuste da estaca. A variável denominada NF foi calculada como a soma, a média aritmética, a soma ponderada e a média ponderada dos valores de NSPT
ao longo do fuste da estaca.
Com as variáveis de entrada apresentadas foram trabalhados modelos onde a variável de saída fosse o recalque da fundação profunda ().
Conforme indicado na Tabela 3.6, para o desenvolvimento dos modelos, as variáveis de entrada T, L, D e P foram obtidas nas provas de carga estáticas, e as variáveis NF, NP, d, Arg, Sil e Ar foram obtidas através de sondagens à percussão SPT, e a variável de saída nas provas de carga estáticas.
Tabela 3.6 – Aquisição dos dados utilizados no modelo
Variável Tipo Aquisição
T
Entrada
Prova de Carga Estática
L Prova de Carga Estática
D Prova de Carga Estática
NF Sondagem à Percussão
NP Sondagem à Percussão
d Sondagem à Percussão
Arg Sondagem à Percussão
Sil Sondagem à Percussão
Ar Sondagem à Percussão
P Prova de Carga Estática
Saída Prova de Carga Estática Fonte: Araújo, 2015
A variável tipo da estaca (T) foi escolhida, pois, cada tipo de estaca apresenta mecanismos de transferência de carga entre o solo e o elemento estrutural diferentes, os quais são função do processo executivo da estaca, do seu material constituinte e de sua interação com o solo circundante. Na Tabela 3.7 são apresentados os valores que representam cada tipo de estaca na modelagem.
Tabela 3.7 – Valores para a variável tipo de estaca (T)
Fonte: Araújo, 2015
As variáveis comprimento (L) e diâmetro (D) da estaca representam a inércia do elemento estrutural, além levar em conta o mecanismo de transferência de carga ao longo fuste e na ponta da estaca. Para as estacas cravadas metálicas que não possuíam seção circular, foi calculado o diâmetro equivalente segundo a Equação 3.1:
(3.1) Onde:
D= diâmetro equivalente;
A e B = dimensões da seção do perfil (Figura 3.25)
Tipo de estaca (T) Valor
Hélice contínua 1 Cravada metálica 2 Escavada 3 B A D 4 .
Figura 3.25 – Seção transversal para estacas cravadas metálicas
Fonte: Araújo, 2015
As variáveis NF e NP foram introduzidas por serem uma forma de representar a resistência a deformabilidade do solo. O índice de resistência penetração (NSPT) obtido através
da sondagem a percussão é utilizado para definir NF e NP, e leva em consideração a compacidade/consistência do solo, que influenciam diretamente os recalques sofridos pelo solo quando submetido a uma carga.
Para a variável NF foram estudadas quatro formas diferentes de cálculo, apresentadas a seguir:
Somatório de NSPT ao longo do fuste: método de cálculo adotado por Silveira
(2014), apresentada na Equação 3.2.
(3.2) Onde:
NSPT = índice de resistência à penetração ao longo fuste, em golpes/30 cm;
NP = valor de NSPT na ponta estaca (Figura 3.26).
Média aritmética simples do NSPT ao longo do fuste: conforme apresentada na
Equação 3.3.
(3.3)
Onde:
n = quantidade total de NSPT ao longo do comprimento da estaca.
Soma ponderada do NSPT ao longo do fuste: A transferência da carga aplicada na
estaca para o solo é não uniforme ao longo do fuste. Conforme apresentado no
N NP NF SPT 1
n NP N NF SPTtrabalho de Murthy (2002), maior parte da carga é transferida através do atrito lateral no topo da estaca. Por isto, foram adotados pesos para os NSPT ao longo
do fuste da estaca, conforme indicados na Equação 3.4 e na Figura 3.26. Cada um dos NSPT da primeira metade do comprimento da estaca receberam pesos de
0,6, os NSPT correspondentes a 25% do comprimento da estaca consecutivos ao
anterior receberam pesos de 0,3, e os NSPT consecutivos ao anterior e
desconsiderando NP, receberam pesos de 0,1.
(3.4) Onde:
S1 = somatório dos NSPT correspondentes a primeira metade do comprimento da
estaca;
S2 = somatório dos NSPT correspondentes a 25% do comprimento da estaca,
sendo estes consecutivos ao anterior;
S3 = somatório dos NSPT restantes consecutivos ao anterior, desconsiderando NP.
Figura 3.26 – Determinação da variável NP e cálculo da variável NF
Araújo, 2015
Média ponderada do NSPT ao longo do fuste: conforme apresentada na Equação
3.5 e na Figura 3.26. 1, 0 . 3 , 0 . 6 , 0 . 2 3 1 S S S NF
(3.5)
Onde:
n1 = quantidade dos NSPT correspondente ao peso de 0,6;
n2 = quantidade dos NSPT correspondente ao peso de 0,3;
n3 = quantidade dos NSPT correspondente ao peso de 0,1.
A variável d foi escolhida por influenciar na deformabilidade do solo. Silveira (2014) adotou d como a distância entre a ponta da estaca e a camada incompressível, e para casos onde não houve progressão do ensaio SPT até a camada incompressível, a variável d foi adotada como o dobro do diâmetro da estaca (2.D).
A adoção de d = 2.D apenas para casos que não se sabe a distância até a camada incompressível, pode acarretar na adoção de diferentes valores de d para uma mesma estaca, que dependerão do prosseguimento do ensaio SPT. Isto ocorre para estacas onde a camada incompressível esteja a uma distância maior que 2.D da ponta da estaca, pois, caso o ensaio SPT prossiga até a camada incompressível o valor adotado será um d > 2D, já caso o ensaio encerre antes de atingir-se esta camada, o valor adotado será um d=2.D.
Neste trabalho, para sondagens à percussão que não progrediram até a camada incompressível, e quando esta encontra-se a uma distância da ponta da estaca maior que duas vezes o diâmetro da estaca, a variável d foi adotada como o dobro do diâmetro da estaca, conforme indicado na Figura 3.27. Desta forma (Equação 3.6):
(3.6)
A escolha de adotar d igual a duas vezes o diâmetro da estaca, quando não for atingida a camada incompressível no ensaio SPT, ou quando esta estiver a uma distância maior que duas vezes o diâmetro da estaca, foi feita com base no conceito de bulbo de tensões. Segundo Niyama et. al (1998), o bulbo de pressões, ou de tensões, é a denominação dada à região abaixo da base da fundação, dentro do qual os valores significativos de tensões são induzidos ao subsolo. Tensões inferiores a 10% da aplicada pela fundação são geralmente desconsideradas para os problemas práticos. O bulbo de tensões atinge profundidades da ordem de 1,5 a 2,5 vezes a largura da área carregada, dependendo da geometria do elemento de fundação. Para esta pesquisa foi adotado o valor de 2,0.
1, 0 . 3 , 0 . 6 , 0 . 1, 0 . 3 , 0 . 6 , 0 . 3 2 1 3 2 1 n n n S S S NF D d se adota D d Se d d se adota D d Se . 2 . 2 . 2
A camada incompressível foi definida como a camada onde NSPT foi igual a 40,
sabendo que em todas as sondagens foi adotado para o parâmetro NSPT o valor máximo igual a
40 golpes/30 cm. Para a previsão dos recalques das estacas utilizando o modelo deste trabalho, nos casos em que NSPT for maior que 40 golpes/30 cm, este valor deve ser adotado.
É importante ressaltar que, algumas vezes, pode ocorrer nos resultados do ensaio de sondagem à percussão SPT, que em um metro consecutivo a ponta da estaca, a sondagem apresente NSPT maior que 40 e nos metros seguintes os valores de NSPT sejam menores que este
valor. Neste caso, não foi atingida a camada incompressível no ensaio, devendo-se observar com cuidado os valores adotados para a variável d.
Figura 3.27 – Definição da variável d
Fonte: Araújo, 2015
O recalque em estacas também é influenciado pelos diferentes tipos de material que constituem o solo (argila, silte e areia). Utilizar as variáveis Arg, Sil e Ar é uma forma de considerar o comportamento de cada tipo de solo quando submetido a um carregamento e a influência da estratigrafia no mecanismo de transferência de carga.
Os valores das variáveis Arg, Sil e Ar foram determinados analisando os relatórios de sondagem à percussão e verificando a estratigrafia do solo ao longo do fuste da estaca (Figura 3.28), utilizando as Equações 3.7, 3.8 e 3.9.
Para camadas constituídas por mais de um tipo de solo, como por exemplo argila arenosa, foi utilizado para definição da variável o solo predominante, neste caso a argila.
Figura 3.28 – Estratigrafia do solo
Fonte: Araújo, 2015
(3.7)
(3.8)
(3.9)
Onde:
∑ Largila = somatório das espessuras das camadas de solo argiloso em contato com
fuste da estaca;
∑ Lsilte = somatório das espessuras das camadas de solo siltoso em contato com fuste
da estaca;
∑ Lareia = somatório das espessuras das camadas de solo arenoso em contato com
fuste da estaca.
L L Arg
argilaL L Sil
silte L L Ar
areiaAs variáveis carga aplicada P e o recalque medido () foram diretamente obtidas nos relatórios dos ensaios de provas de carga estática. Acrescentar a carga aplicada como uma variável de entrada permite ao modelo proposto calcular recalques para quaisquer valores, assim como conhecer o comportamento da curva carga x recalque.