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CAPACIDADE DE CARGA DE ESTACAS

A partir da medida do atrito lateral no ensaio SPTF

Por Stelvio Ranzini*

INTRODUÇÃO

Este trabalho trata da previsão da capacidade de carga de estacas por meio das medidas de atrito lateral no amostrador padrão, obtidas pela aplicação de um momento de torção no topo das hastes do ensaio de medida de resistência a penetração: SPT, dando origem ao ensaio SPTF (Standard Penetration Test with Friction measurement) também conhecido como SPTT (Ranzini, 1988).

O método apresentado a seguir é mais direto do que os que têm sido empregados para avaliar a capacidade de carga de estacas porque se baseia numa medida estática da mesma grandeza (o atrito lateral) obtida pela rotação do amostrador padrão após sua cravação no solo; ao contrário dos demais métodos existentes que se baseiam no valor do "índice de resistência a penetração", chamado de NSPT ou simplesmente SPT, obtido pela contagem de número de golpes de uma massa cadente usada para cravar tal amostrador e que, portanto, é afetado por diversos fatores relacionados com a dinâmica do processo.

Os dados que serviram de base ao presente trabalho foram publicados em recente encontro técnico (1) e se referem exclusivamente a estacas hélice-contínua, muito embora o método possa ser estendido a outros tipos de estacas desde que os parâmetros utilizados sejam estabelecidos pelos resultados de provas de carga o que, aliás, é sempre recomendável e permite uma sensível redução da dispersão dos valores em cada caso particular.

A estaca chamada de "hélice-contínua" é moldada "in loco" pela injeção de concreto numa cavidade cilíndrica aberta por um trado helicoidal longo. O concreto é introduzido no solo pelo tubo que serve de eixo ao trado, mantendo uma pressão pouco superior à pressão geostática de modo a evitar qualquer alívio dessa pressão.

FORMULAÇÃO

Tensão de atrito lateral no amostrador - A diretriz seguida visou o emprego exclusivo das tensões de atrito "amostrador x solo" (fs) sem utilização dos índices NSPT e sem maior preocupação com nomenclaturas descritivas do tipo de solo baseadas em interpretações nem sempre muito corretas e confiáveis.

As tensões de atrito lateral são calculadas (2) pela fórmula geral:

ou pela fórmula de trabalho:

em que: T é o torque aplicado às hastes, dado em (m.kgf); h é a altura total de penetração do amostrador, em (cm); fs é a tensão de atrito lateral obtida, em (kPa).

CAPACIDADE DE CARGA

É usual que a capacidade de carga de estacas seja dada pela soma das parcelas de atrito lateral e de ponta, i. é: PR = PL + PP,

sendo: PR = Carga de ruptura ou Capacidade de Carga; PL = Parcela transmitida por atrito lateral; PP = Parcela transmitida pela ponta.

Para a previsão das parcelas que compõem a carga de ruptura (Capacidade de Carga) são aqui usadas as seguintes expressões: PL = sl*fl*Al,

em que: sl = coeficiente empírico; fl = tensão de atrito lateral no fuste da estaca; Al = área da superfície lateral, enterrada, da estaca.

em que: sp = coeficiente empírico; fp = tensão na ponta da estaca; Ap = área da seção transversal da ponta da estaca.

Evidentemente é impossível obter separadamente cada parcela da capacidade de carga a partir, apenas, de sua soma, medida em prova de carga não instrumentada.

Algum critério deve ser adotado para que o problema se torne determinado permitindo uma estimativa de cada parcela através dos dois coeficiente empíricos sl e sp. Tal critério se baseia nas considerações a seguir:

NOTA: Na rotação que se aplica ao amostrador por meio de um torquímetro pode-se medir um torque máximo, que define a tensão de atrito lateral (fs máxima) e o torque residual, que define a tensão de atrito lateral mínima (fs residual) após o remoldamento da película de solo na interface com o amostrador.

Atrito lateral - A tensão de atrito lateral tem as características de uma propriedade intensiva em relação ao diâmetro da estaca, portanto, independente dessa dimensão sendo inteiramente mobilizada com deslocamento de uma dezena de milímetros, normalmente atingido numa prova de carga, o que torna mais lógica, para cálculo dessa parcela, a utilização do atrito lateral residual medido pelo torque, que reproduz uma condição similar ao deslizamento do fuste contra o solo.

A experiência tem mostrado, também, que a medição do torque residual está menos sujeita a erros, no ensaio SPTF (Standard Penetration Test with Friction measurement) (2) ou SPTT (Standard Penetration Test -Torque), do que seu valor máximo o qual pode não ser detectado com precisão na operação de medida feita enquanto o torquímetro está sendo movimentado. Além disso não está ainda normalizada a velocidade de rotação a ser aplicada em tal operação...

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