Estacas escavadas de pequeno diâmetro nos solos argilosos da formação "Libertad", Uruguai

O estado atual do conhecimento na Engenharia de Fundações é baseado em trabalhos teóricos que fundamentam os problemas de interação solo-estrutura, em resultados de provas de carga e em soluções numéricas. Boa parte da bibliografia é dedicada a estacas cravadas, sendo as referências a trabalhos em estacas escavadas de pequeno diâmetro muito reduzidas. No Uruguai é freqüente a utilização de estacas escavadas de pequeno diâmetro; uma característica particular é que geralmente na execução das estacas utiliza-se concreto apiloado. Entre 1995 e 1999, o Instituto de Estruturas e Transporte da Faculdade de Engenharia de Montevideo, desenvolveu um programa de pesquisa nos solos argilosos da formação geológica “Libertad”, muito comum na região sul do Uruguai, a mais urbanizada do pais. Foram executadas 46 provas de carga em estacas de pequeno diâmetro, 34 à tração e 12 à compressão. A grande maioria foram levadas até à ruptura, sendo este um dos fatores que diferencia o presente estudo de outros trabalhos, uma vez que provas de carga em estacas são normalmente ensaiadas para carregamentos de 2 vezes a carga de trabalho. Esta pesquisa constitui-se em uma contribuição inédita, por tratar-se do primeiro trabalho sistemático relacionado à avaliação do desempenho de fundações dentro da prática de engenharia no Uruguai No presente trabalho diferentes critérios de interpretação da curva carga-recalque são avaliados, sendo complementarmente analisada a influência da relação comprimento/diâmetro na deformabilidade do sistema solo-estaca. Foram aplicados ainda, vários métodos de previsão da capacidade de carga com base nos ensaios SPT e CPT, estudando-se assim a validade da aplicação destes métodos à realidade uruguaia. O método de Philipponnat (1986), apresentou o melhor desempenho entre todos os métodos de previsão de capacidade de carga analisados. Porém trata-se de um método baseado no CPT, não muito utilizado na prática uruguaia. Por este motivo, recomendase os métodos de Decourt e Quaresma (1978) ou Cabral (1987); estes dois métodos utilizam os resultados do ensaio SPT, ferramenta mais utilizada no Uruguai para projeto de fundações que o CPT.

Previsão de capacidade de carga em estacas escavadas com a utilização de ensaios de cone em solos residuais

Na prática Brasileira os projetos de fundações são elaborados fi-eqüentemente com base em resultados de ensaios de SPr. Desde a década de 1960, novos ensaios de investigação de subsolo tem sido incorporados à prática geotécnica, complementando as infonnações obtidas no SPr, e fornecendo uma descrição mais detalhada das características do subsolo. Este trabalho tem como objetivo principal a análise do desempenho da metodologia corrente de previsão de capacidade de carga de estacas escavadas, a partir dos resultados de ensaios de Conepenetrometria (CPT), realizados em solos residuais. A experiência acumulada do ensaio de Cone a 1Úvel internacional é restrita a depósitos de solos sedimentares, havendo a necessidade de ampliação do banco de dados de provas de carga em solos de origem residual. Com o oQjetivo de relacionar resultados de ensaios de Cone (CPT) com o dimensionamento de estacas escavadas em solos residuais, foram utilizadas as metodologias propostas por Aoki & Velloso (1975), Bustamante & Gianeselli (1982) e Philipponnat (1986), comparando cargas de ruptura medidas e estimadas. As análises são aplicadas tanto à estimativa da resistência de atrito lateral (Pl) como da carga de ponta (PP) das estacas O banco de dados utilizado neste estudo é composto de 22 estacas escavadas com diâmetro entre 400 e 700 mm e comprimento entre 7,5 e 25,0 m, bem como 31 sondagens CPT com profundidades variando de 5,0 a 25,0 m. São utilizados resultados de Provas de carga no Estado do Rio Grande do Sul, sendo posteriormente ampliado para outros casos publicados da prática brasileira. Todas as 22 estacas escavadas analisadas foram ensaiadas através de Prova de carga do tipo SML, sendo o Método de Van der Veen (1953) utilizado como referência para obtenção da carga de ruptura. Conclui-se a partir do estudo dos casos que nenhum dos três métodos analisados, propostos por Aoki & Velloso (1975), Bustamante & Gianeselli (1982) e Philipponnat (1986), apresentou desempenho satisfatório para o conjunto de dados analisados. Em geral as cargas previstas foram superiores às cargas medidas, o que caracteriza uma condição contrária à segurança. Entre os métodos analisados, o proposto por Aoki & Velloso (1975) produziu a melhor relação entre cargas medidas com cargas estimadas, porém sugere-se a ampliação deste banco de dados previamente ao uso generalizado deste método na prática de engenharia sempre que as estimativas forem realizadas com base em resultados de ensaios CPr.

Análise da influência de um reforço de solo-cimento compactado na extremidade superior de estacas escavadas, sob carregamentos horizontais

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Aplicação da teoria da confiabilidade em estacas escavadas de grande diâmetro para obtenção das superfícies resistentes de projeto

In this work, the author looks forward to develop a new method capable of incorporate the concepts of the Reliability Theory and Ruin Probability in Deep Foundations, in order to do a better quantification of the uncertainties, which is intrinsic in all geotechnical projects, meanly because we don't know all the properties of the materials that we work with. Using the methodologies of Decourt Quaresma and David Cabral, resistance surfaces have been developed utilizing the data achieved from the Standard Penetration Tests performed in the field of study, in conjecture with the loads defined in the executive project of the piles. The construction of resistance surfaces shows to be a very useful tool for decision making, no matter in which phase it is current on, projecting or execution. The surfaces were developed by Kriging (using the software Surfer® 12), making it easier to visualize the geotechnical profile of the field of study. Comparing the results, the conclusion was that a high safety factor doesn't mean higher security. It is fundamental to consider the loads and resistance of the piles in the whole field, carefully choosing the project methodology responsible to define the diameter and length of the piles

Previsão da capacidade de carga de estacas escavadas em solo arenoso da região de Araquari-SC

In Geotechnical engineering the foundation projects depend on the bearing capacity and the acceptable displacements. One of the possible ways to predict the bearing capacity of foundations is through semi-empirical statistical methods which correlate in-situ tests (SPT and CPT). The piles breaking loads are defined by the interpretation of the load x head displacement curve and the experimental data acquired through the load test. In this work it is studied the behavior of bored piles executed in the Araquari/SC region, comparing the bearing capacity values predicted by the methods DECOURT & QUARESMA MODIFICADO (1996), AOKI & VELLOSO MODIFICADO MONTEIRO (2000), MILITITISKY E ALVES (1985), DECOURT & QUARESMA (1978), MÉTODO DE AOKI & VELLOSO (1975) e PHILOPANNAT (1986), with the results of the load test, evaluating their differences and discussing parameters that have direct effects on the prediction

Aplicação da teoria da confiabilidade em estacas escavadas de grande diâmetro para obtenção das superfícies resistentes de projeto

In this work, the author looks forward to develop a new method capable of incorporate the concepts of the Reliability Theory and Ruin Probability in Deep Foundations, in order to do a better quantification of the uncertainties, which is intrinsic in all geotechnical projects, meanly because we don't know all the properties of the materials that we work with. Using the methodologies of Decourt Quaresma and David Cabral, resistance surfaces have been developed utilizing the data achieved from the Standard Penetration Tests performed in the field of study, in conjecture with the loads defined in the executive project of the piles. The construction of resistance surfaces shows to be a very useful tool for decision making, no matter in which phase it is current on, projecting or execution. The surfaces were developed by Kriging (using the software Surfer® 12), making it easier to visualize the geotechnical profile of the field of study. Comparing the results, the conclusion was that a high safety factor doesn't mean higher security. It is fundamental to consider the loads and resistance of the piles in the whole field, carefully choosing the project methodology responsible to define the diameter and length of the piles

Previsão da capacidade de carga de estacas escavadas em solo arenoso da região de Araquari-SC

In Geotechnical engineering the foundation projects depend on the bearing capacity and the acceptable displacements. One of the possible ways to predict the bearing capacity of foundations is through semi-empirical statistical methods which correlate in-situ tests (SPT and CPT). The piles breaking loads are defined by the interpretation of the load x head displacement curve and the experimental data acquired through the load test. In this work it is studied the behavior of bored piles executed in the Araquari/SC region, comparing the bearing capacity values predicted by the methods DECOURT & QUARESMA MODIFICADO (1996), AOKI & VELLOSO MODIFICADO MONTEIRO (2000), MILITITISKY E ALVES (1985), DECOURT & QUARESMA (1978), MÉTODO DE AOKI & VELLOSO (1975) e PHILOPANNAT (1986), with the results of the load test, evaluating their differences and discussing parameters that have direct effects on the prediction

Provas de carga estática com carregamento lateral em estacas escavadas hélice contínua e cravadas metálicas em areia

An experimental study has been conducted to investigate the behavior of continuous flight auger (cfa) bored piles and metalic driven H-section piles under lateral loading in cohesionless soils. The piles were tested in two different areas at the same site. Both areas consisted of a 3-m thick compacted superficial fill of pure fine sand, underlain by layers of naturally occurring pure fine-thick sand. Fills are differentiated by the relative densities which were compressed, 45% e 70%, respectively. Each area received one identical pair of cfa piles and two identical pairs of H-piles. A static lateral loading test was performed in each pair of piles. In this work, the pile load test results are reported and interpreted. The horizontal coefficient of subgrade reaction was determined from the results of the loading tests and compared with values determined by correlations based on penetration resistance index of SPT tests (NSPT). p-y formulations describing the static behavior of the piles were applied to the problem under evaluation. Back Analyses were made through theoretical and experimental p-y curves for obtaining input parameters for the analytic models, among which the coefficient of horizontal reaction. The soil pile system horizontal loading at rupture was determined by the theoretical methods and the results were compared with the experimental results, checking its validity

Método de previsão de capacidade de carga de estacas : aplicação dos conceitos de energia do ensaio SPT

A previsão da capacidade de carga de estacas constitui-se um dos desafios da engenharia de fundações por requerer, na teoria, a estimativa de propriedades do solo, suas alterações pela execução da fundação e o conhecimento do mecanismo de interação solo-estaca. Devido à dificuldade de reproduzir analítica e numericamente o mecanismo de interação solo-estaca, a prática brasileira faz uso correlações empíricas, relacionando diretamente os resultados do ensaio SPT com o desempenho do elemento de fundação. Apesar da grande contribuição dos métodos tradicionalmente utilizados, a sua validade está limitada à prática construtiva regional e às condições específicas dos casos históricos utilizados em seu estabelecimento. Com o objetivo de incorporar à engenharia de fundações brasileira um novo método de previsão de capacidade de carga de estacas, obtido diretamente a partir de ensaios SPT, desenvolveu-se nesta pesquisa uma metodologia baseada na interpretação do ensaio SPT sugerida por Odebrecht (2003). À luz desta nova interpretação, utiliza-se a força dinâmica de reação do solo à cravação do amostrador SPT para estimar a capacidade de carga de estacas, relacionando os mecanismos de mobilização de resistência do amostrador (modelo) com os da estaca (protótipo). No intuito de validar a metodologia proposta, organizou-se neste trabalho, um expressivo banco de dados compostos por 325 provas de carga à compressão e 43 provas de carga à tração, executadas em diferentes regiões do país. Das provas de carga à compressão, 132 casos são de estacas cravadas pré-moldadas de concreto, 28 de estacas metálicas, 95 de estacas hélice contínua e 70 casos de estacas escavadas. Já nas provas de carga à tração, 3 casos são de estacas cravadas pré-moldadas, 31 de estacas hélice contínua e 9 casos de estacas escavadas. Conclui-se a partir de análises comparativas entre cargas previstas e medidas que o método proposto é capaz de prever de forma satisfatória a capacidade de carga de estacas. Uma análise estatística dos dados possibilitou atribuir à estimativa de capacidade de carga, um intervalo de confiança das previsões, baseado na confiabilidade requerida para o projeto.

Avaliação do desempenho de uma cortina de estacas espaçadas, atirantada, em areia

It is presented the analysis of a retaining wall designed for the basement of a residential building, located in Natal/RN, which consists in a spaced pile wall, anchored by tiebacks, in sand. This structure was instrumented in order to measure the wall s horizontal movements and the load distribution throughout the anchor fixed length. The horizontal movements were measured with an inclinometer, and the loads in the anchors were measured with strain gages, installed in three places throughout the anchor fixed length. Measurements for displacement were done right after the implementation of each stage of the building and right after the conclusion of the building, and the measurements for loads in the anchors were done during the performance test, at the moment of the locking off and, also, right after the conclusion of the building. From the data of displacement were obtained velocity and acceleration data of wall. It was found that the time elapsed on braced installation was decisive in the magnitude of the displacements. The maximum horizontal displacement of wall ranged between 0,18 and 0,66% of the final depth of excavation. The loads in the anchors strongly reduced to approximately half the anchor fixed length, followed an exponential distribution. Furthermore, it was found that there was a loss of load in the anchors over time, reaching 50% loss in one of them

Análise do comportamento de estacas do tipo broca escavada com trado mecânico, solicitadas por esforços transversais

Pós-graduação em Engenharia Civil - FEIS

Análise vibratória de fundações de máquinas sobre estacas.

A análise de fundações sob solicitações dinâmicas é algo sempre presente em projetos na área industrial. É um campo pouco explorado na área de engenharia geotécnica, onde existem relativamente poucas informações no Brasil, de maneira geral. O método mais comum de realizar essas análises é a simplificação de modelos estruturais a partir do uso de molas. Sabe-se que esses coeficientes de reação têm uma variação relativamente grande e que esse enfoque de projeto pode, em alguns casos, mostrar-se contra a segurança ou levar a superdimensionamentos desnecessários. Verifica-se, então, a necessidade de uma avaliação mais criteriosa, utilizando a interação solo x estrutura, onde as molas comumente utilizadas nas análises vibratórias convencionais são substituídas pela rigidez real do solo quando concebido como um meio contínuo, através de sua discretização pelo método dos elementos finitos. A presente dissertação analisa o problema através do módulo de dinâmica do programa Plaxis 2D. Neste tipo de análise, além da modelagem do solo como um meio contínuo, torna-se possível introduzir condições de contorno específicas ao problema em estudo, múltiplas camadas de solo, sejam horizontais ou inclinadas, além da introdução de amortecedores capazes de evitar a reflexão espúria das ondas incidentes nos limites da malha de elementos finitos e assim modelar mais adequadamente a perda de energia por radiação. A presente dissertação compara medições experimentais e soluções eficientes de métodos vibratórios clássicos com a resposta obtida pelo MEF, mostrando resultados bastante satisfatórios tanto pelos métodos clássicos quanto pelo MEF.

Fluxo contínuo: ferramenta do Sistema de Produção Enxuta aplicado ao processo de produção de estacas pré-moldadas de concreto para fundações

Este trabalho teve como objetivo a aplicação do fluxo contínuo na produção de estacas pré-moldadas de concreto para fundação, com base no Sistema de Produção Enxuta. Princípios que regem a Produção Enxuta, eliminação de desperdícios e o mapeamento do fluxo de valor em uma situação real foram utilizados para a obtenção de resultados dessa aplicação, evidenciando uma transformação enxuta, com expressivas reduções dos desperdícios gerados no processo puxado de produção das estacas. O período da pesquisa foi de 8 meses em uma empresa de caráter privado, onde por meio da utilização de ferramentas desse sistema e a metodologia da pesquisa-ação, foi possível identificar o processo crítico – serralheria – para onde se concentraram as ações de melhoria, com a mudança de leiaute, redução de desperdícios e criação de uma célula de produção, favorecendo a aplicação do fluxo contínuo nesta cadeia produtiva. No desenvolvimento da pesquisa, foram realizados treinamentos in loco com os futuros operadores da célula da serralheria, os quais participavam ativamente na promoção de melhorias. O resultado da implementação do fluxo contínuo é o seqüenciamento da produção por meio de leiaute celular e supermercados sincronizando à cadeia produtiva. A determinação do takt time de 14 minutos, o dimensionamento do pichi e o novo leiaute para a célula, permitiram reduções de 80% de movimentação no chão de fábrica, 15% de ganhos totais de área, diminuição de 66,5% de deslocamentos na serralheria. Essas mudanças beneficiaram as outras duas etapas do processo (ferragem e concretagem), também na redução de desperdícios com movimentações e, diante do contexto das melhorias, foi possível identificar os ganhos quanto aos custos operacionais. Como conseqüência, obteve-se um fluxo de informação claro através dos supermercados dentro da célula de produção, o estabelecimento de um fluxo de material e pessoas sem interrupções, favorecendo a implementação do fluxo contínuo. Contudo, criar o fluxo contínuo na produção de estacas pré-moldadas de concreto, em uma empresa privada, depende de fatores organizacionais quanto ao estilo gerencial, comprometimento e delegações de poderes, uma vez que a interrupção imediata do processo produtivo na ocorrência de problemas, somente tornou-se possível mediante intervenção da gerência geral, o que dificultou o prosseguimento das melhorias na linha de produção quanto aos demais processos.

Contribuição à confiabilidade de estacas cravadas através de um estudo de caso com aplicação da teoria Bayesiana.

Nos diversos segmentos da Geotecnia e em especial na área de fundações, o engenheiro se depara com uma série de incertezas. Algumas destas incertezas são inerentes à variabilidade local do solo, às condições de carregamento, aos efeitos do tempo, às diferenças nos processos executivos, erros de sondagens, que influenciam diretamente a estimativa da capacidade de carga da fundação, seja por ocasião de seu carregamento estático, seja durante ou logo após a cravação. O objetivo desta dissertação é a adaptação, a estacas em terra (onshore), de um procedimento concebido originalmente para emprego em estacas offshore, que trata da atualização da estimativa da resistência durante a cravação, com base em registros documentados durante a execução. Neste procedimento a atualização é feita através da aplicação dos conceitos da análise Bayesiana, assumindo que os parâmetros da distribuição probabilística utilizada sejam variáveis randômicas. A incerteza dos parâmetros é modelada por distribuições a priori e a posteriori. A distribuição a posteriori é calculada pela atualização da distribuição a priori, utilizando uma função de máxima verossimilhança, que contém a observação obtida dos registros de cravação. O procedimento é aplicado a um conjunto de estacas de um extenso estaqueamento executado na Zona Oeste do Rio de Janeiro. As estimativas atualizadas são posteriormente comparadas aos resultados dos ensaios de carregamento dinâmico. Várias aplicações podem surgir com o emprego deste procedimento, como a seleção das estacas que, por apresentarem reduzido valor de estimativa atualizada de resistência, ou uma maior incerteza desta estimativa, devam ser submetidas a provas de carga. A extensão deste estudo a diferentes tipos de estacas em perfis de solo de natureza distintos poderá levar ao desenvolvimento de sistemas mais adequados de controle de execução, capazes de identificar as principais incertezas presentes nos diferentes tipos de execução de estacas, contribuindo assim para a otimização de futuros projetos de fundações.

Critério estatístico para obtenção de valores de NSPT para previsão da capacidade de carga de estacas por métodos semi empíricos.

Uma das tarefas mais desafiadoras do engenheiro na área da Geotecnia é a escolha dos valores de parâmetros geotécnicos obtidos de ensaios de campo ou laboratório e que serão utilizados nos modelos analíticos ou numéricos na fase de projeto de fundações. Diante das incertezas inerentes aos ensaios de SPT e da heterogeneidade de abordagens para a utilização dos valores de NSPT, é proposta neste estudo, a aplicação de um critério estatístico para obtenção de valores de NSPT, a partir da construção de intervalos de confiança de 95% de probabilidade em torno da reta ajustada de regressão linear simples entre a variável aleatória NSPT e a profundidade. Os valores obtidos de NSPT pelo critério aplicado foram utilizados na previsão da capacidade de carga de 19 estacas isoladas a partir da utilização de três métodos semi-empíricos: Aoki-Velloso (1975) com coeficientes alterados por Monteiro (1997), Décourt & Quaresma (1978) alterado pelo método de Décourt (1996) e Método de Alonso (1996). As cargas de ruptura dessas 19 estacas ensaiadas através de Provas de Carga Estática foram obtidas pelos métodos de extrapolação de Van Der Veen (1953) e Décourt (1996) e serviram para comparação e consequente validação do critério estatístico. Adicionalmente, com fulcro no item 6.2.1.2.1 da ABNT NBR 6122:2010 Resistência calculada por método semi-empírico, foram avaliados os fatores de segurança em relação às cargas de projeto, inclusive, também se utilizando da premissa de reconhecimento de regiões representativas, levando em conta o número de ensaios de SPT executados, fato que promove uma diminuição da incerteza dos parâmetros, apontando a um menor fator de segurança. A dissertação enfatiza as vantagens de um adequado tratamento estatístico dos parâmetros geotécnicos, a exemplo da recomendação já existente nas normas internacionais como Eurocódigo e outras. O critério construído permite e encoraja análises e decisões racionais no universo das partes interessadas consumidores, projetistas, fiscais de obras, contratantes e comunidade científica promovendo as discussões de forma mais objetiva e harmoniosa sobre o tema.