O dimensionamento de blocos de fundação é muito importante na análise da estrutura, uma vez que define como será a interação da estrutura com o solo no qual está apoiada.
Estimativa da capacidade de cargas das estacas com base no SPT
Neste artigo iremos visualizar como estimar a capacidade de carga última de estacas isoladas com base na sondagem SPT pelos métodos semiempíricos de Aoki-Velloso e Décourt-Quaresma.
Ensaio SPT
A sondagem SPT (Standard Penetration Test) é um ensaio de investigação do solo que consiste na cravação de uma amostrador padrão pela transferência de energia da queda de um martelo de 65 kg solto a uma altura de 75 cm. Objetiva caracterizar a resistência à penetração dinâmica por meio do índice Nspt, que corresponde ao número de golpes necessários para a cravação de 30 cm do amostrador no solo, após uma cravação inicial de 15 cm. Apesar das críticas relacionadas com a dispersão dos resultados, que dependem do operador e das diversidades dos equipamentos utilizados no procedimento, ainda é um dos ensaios de investigação do solo mais utilizados no Brasil (Lukiantchuki, 2012). Um exemplo de laudo obtido por meio do ensaio SPT é exibido na imagem abaixo:
Aoki-Velloso (1975)
No Congresso Panamericano de Mecânica dos Solos e Fundações de 1975, realizado em Buenos Aires, Argentina, Nelson Aoki e Dirceu de Alencar Velloso apresentaram um método aproximado para estimar a capacidade de carga de estacas. Esse método, que mais tarde ficou reconhecido como o método de Aoki-Velloso, caracteriza a resistência do conjunto solo/estaca “R” pela soma das parcelas de resistência por atrito lateral “RL” e resistência de ponta “RP” (CINTRA; AOKI, 2010).
A resistência unitária lateral “rl” e a de ponta “rp” eram inicialmente eram correlacionadas com ensaios de penetração estática CPT (cone penetration test), por meio dos valores da resistência de ponta do cone “qc” e do atrito lateral unitário na luva “fs”.
Os fatores de correção F1 e F2 dependem do tipo de estaca, e são dados na tabela abaixo:
Com isso, a capacidade de carga R da estaca isolada pode ser estimada como:
Onde U é o perímetro da estaca, ΔL é o comprimento da camada de solo analisada e Ap é a área da ponta da estaca.
Contudo, devido ao predominância do emprego do ensaio SPT no Brasil, essas parcelas de resistência foram correlacionadas com o índice de resistência à penetração Nspt:
Np corresponde ao Nspt na cota da ponta, ou seja, da camada de solo onde a ponta da estaca está apoiadas; enquanto NL corresponde ao Nspt da camada de solo avaliada.
O coeficiente K e a razão de atrito α são coeficientes que dependem do tipo do solo, sendo alguns dados apresentados na tabela abaixo:
Valores diferentes podem ser encontrados em outras bibliografias, pois após a publicação do método, outros pesquisadores aprimoraram os coeficientes e fatores de correção, como Alonso, Laproviterra e Monteiro.
Em acordo com as expressões acima, a capacidade de carga de uma estaca isolada pode ser estimada pela seguinte fórmula:
Décourt-Quaresma (1978)
No 6° Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia de Fundações, em 1978, Luciano Décourt e Arthur Quaresma apresentaram ao um método para a determinação da capacidade de carga de estacas a partir de valores normalmente fornecidos por sondagens (SPT). Esse método Décourt-Quaresma também caracteriza a resistência do conjunto solo/estaca pela soma das parcelas de resistência por atrito lateral e resistência de ponta:
A tensão de atrito lateral “rl”, em kPa, é calculada com o valor médio do índice de resistência à penetração Nspt ao longo do fuste (NL), não fazendo distinção quanto ao tipo do solo.
O resultado da expressão acima sairá em kPa. Caso esteja trabalhando com outras unidades, recomenda-se converter após a aplicação da fórmula.
Na obtenção do valor NL, foram adotados os seguintes limites:
- Para estacas Strauss, e tubulões a céu aberto:
- Para estacas de deslocamento e escavadas com bentonita:
A resistência de ponta unitária da estaca rp, estimada pela equação abaixo, é calculada com o valor médio do índice de resistência a penetração na ponta/base da estaca Np:
Onde Np representa o valor do Nspt médio da ponta, obtido a partir de três valores: o correspondente ao nível da ponta, e os imediatamente anterior e posterior; e C é o coeficiente característico do solo, especificado na tabela abaixo:
Em 1996, Décourt introduziu fatores α e β às parcelas de resistência de ponta e lateral, para adequar o método para estacas escavadas com lama bentonítica e escavadas em geral (inclusive tubulões a céu aberto), estacas hélice contínua, raiz e injetadas sob alta pressão. Para pré-moldadas, Franki e metálicas, os valores de α e β mantiveram-se em 1, como a fórmula original proposta em 1978.
Onde os fatores α e β são descritos nas tabelas abaixo:
Conclusão
Neste artigo visualizamos que os métodos de Aoki e Velloso e Décourt e Quaresma estimam a capacidade de carga ultima de fundações isoladas pela soma das parcelas de resistência lateral RL e resistência de ponta RP. Cada uma dessas resistências depende do tipo do solo, do tipo, profundidade e das dimensões da estaca.
Referencias bibliográficas
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6122: Projeto e Execução de Fundações. Rio de Janeiro, 1996.
CAMPOS, J.C. Elementos de fundações em concreto. São Paulo: Oficina de Textos, 2015.
CINTRA, J. C. A; AOKI, N. Fundações por estacas: projeto geotécnico. São Paulo: Oficina de Textos, 2010.
LUKIANTCHUKI, L. A. Interpretação de resultados do ensaio SPT com base em instrumentação dinâmica. Tese (Doutorado) Escola de Engenharia de São Carlos – USP, São Carlos, 2012.