Profil çekme / pultruzyon (pultrusion) yöntemi

Para compreender melhor o comportamento do solo reforçado com colunas, uma forma de analisar é considera-lo como a associação de dois elementos de fundações, sapatas e estacas, sendo as colunas associadas às estacas. Segundo Vesic (19742 _{apud PASSOS, 2005), a} capacidade de carga de um grupo de estacas em solos granulares é superior à soma das capacidades das cargas individuais das estacas. Porém, devido à complexidade em determinar

2 _{VESIC, A. S. Bearing capacity of shallow foundations. Handbook of Foundations Engineering, Winterkorn,} H. and Fang, H. Y., Chapter 3, New York, 1974, p. 121 – 147.

95 este acréscimo de resistência, a prática define que, nestes casos, a capacidade de carga seja dada pela soma das capacidades de carga das estacas isoladas.

O mecanismo de ruptura de um grupo de estacas é diferente do mecanismo de ruptura de uma estaca isolada. Isto ocorre pois, para o grupo de estacas há a superposição dos efeitos dos bulbos de pressão. De acordo com Silva (1996), quando há a aproximação dos elementos de fundação, ocorre a interação entre os elementos adjacentes, modificando as tensões normais atuantes na face dos elementos.

Nas sapatas estaqueadas, o contato da sapata com o solo aumenta as tensões verticais e horizontais na interface estaca/solo, a tensão normal e consequentemente a resistência por cisalhamento na interface. Além disso, parte do esforço aplicado pela sapata é absorvido pelo solo subjacente, sendo as estacas responsáveis por absorver o restante da carga. Fisicamente um bloco de estacas poderia ser considerado como uma “sapata estaqueada” quando o bloco de coroamento estiver em contato com o solo, pois este funciona como um elemento de fundação superficial (SALES, 2000).

Kishida e Meyerhof (1965) realizaram estudos teóricos quanto à contribuição do bloco de fundação apoiado no solo e sobre um grupo de estacas em termos de capacidade de carga. Destes estudos surgiram duas possíveis formas de se considerar a ruptura do sistema:

a) Para estacas pouco espaçadas, há uma tendência de ruptura de um conjunto, como se fosse uma única estaca, ou um “tubulão equivalente”. Neste caso, a capacidade de carga do sistema deve ser considerada como a capacidade de carga do “tubulão equivalente”, somada à capacidade de carga do bloco superficial, considerando apenas a área do bloco externa àquela ocupada pelo tubulão, com ilustra a Figura 2.55.a.

b) Para estacas com grandes espaçamentos, a capacidade de carga do sistema seria a soma da capacidade de carga do grupo de estacas com a capacidade de carga do bloco, como ilustra a Figura 2.55.b.

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Figura 2.55- Formas de ruptura de uma sapata estaqueada Fonte – Sales (2000)

Akinmusuru (1980) estudou a influência da sapata na capacidade de carga do grupo de estacas. O autor realizou uma série de testes em laboratório de sapatas estaqueadas em areia, utilizando modelos reduzidos e concluiu que a capacidade de carga de uma sapata estaqueada é superior à soma da capacidade de carga da sapata com a capacidade do grupo de estacas. Os resultados foram expressos na seguinte equação:

= ∙ + ∙ (2.10)

Sendo:

Qt – capacidade de carga da sapata estaqueada; Qs – Capacidade de carga do grupo de estacas; Qc – Capacidade de carga da sapata;

 - Fator de incremento de capacidade de carga do grupo de estacas devido à interação, sendo geralmente maior do que 1 e função do comprimento das estacas e tamanho das sapatas;  - Fator de incremento de capacidade de carga de sapata devido à presença do grupo de estacas.

Liu et al. (1985) realizaram uma série de 51 provas de carga em estacas isoladas e em grupo de estacas, variando características como: diâmetro, comprimento, espaçamento e números de estaca no grupo. Os ensaios foram executados na condição natural e inundada do solo, considerando o efeito do bloco apoiado no solo.

Os autores observaram que no teste com grupo de nove estacas, espaçadas com distância de três vezes o diâmetro e bloco apoiado sobre o solo, que a estaca central absorveu a menor carga dentre as estacas até que a capacidade de carga máxima das estacas externas fosse

97 atingida. Porém, logo após alcançar este máximo, a estaca central passou a absorver a maior carga. Os autores atribuíram este fato ao acréscimo das tensões horizontais de confinamento das estacas.

Os autores também notaram que a relação entre o comprimento (L) das estacas e o tamanho do bloco (B) influenciava na mobilização do atrito lateral e observaram que para valores de L/B maiores do que 1,5, o atrito lateral foi maior do que o encontrado considerando uma estaca isolada. No entanto, quando a relação L/B era menor do que 1, o valor do atrito lateral considerando o grupo era menor do que para uma estaca isolada.

Com base nos resultados encontrados, os autores propuseram uma nova expressão para calcular a capacidade de carga de um bloco estaqueado:

= � ∙  ∙ +  ∙ + (2.11)

Em que:

Qt– Capacidade de carga última do bloco estaqueado;

Qc – Capacidade de carga do bloco isolado;

Qsu – Atrito lateral último de uma estaca isolada;

Qpu – Carga última de ponta de uma estaca isolada;

N- Número de estacas;

s- Fator de influência do atrito lateral devido à interação entre bloco/solo/estaca;

p – Fator de influência na carga da ponta devido à interação entre bloco/solo/estaca.

Os fatores s e b são definidos como:

 = ∙ (2.12)  = ∙ (2.13)

Sendo que Gs e Gp são os coeficientes que consideram, respectivamente, o efeito da

interação estaca-solo na resistência lateral e na resistência de ponta; e Cs e Cp são os coeficientes

que consideram o efeito da interação bloco/estaca/solo na resistência lateral e na resistência de ponta.

Liu et al. (1985) apresentou as equações auxiliares para o cálculo da capacidade de carga do sistema de fundação, lembrando que os coeficientes são válidos para solos arenosos.

98 = _{{ + −[} _{+ / ]}} (2.14) =_{{[ / − ] + }} (2.15) = + , ∙ / − ,9 ∙ / (2.16) = + , ∙ / ∙ / (2.17) Onde:

s – Espaçamento entre estacas; d – Diâmetro da estaca;

m – Maior dimensão do bloco; n – Menor dimensão do bloco;

Bc– Média geométrica entre o comprimento e a largura do bloco;

H – Comprimento da estaca.