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Aula 16Aula 16

FACULDADE DE ENGENHARIA E ARQUITETURA – FEARPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA

ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: INFRA-ESTRUTURA E MEIO AMBIENTE

Controle de Qualidade de Estacas(estruturas enterradas)

Estaca moldada (lamas bentoníticas+polímeros) φ1.5m e L=22m

Anomalias a 1.5m do topo – diagrafias sónicas

Defeito localizado (zona pequena em relação à seção total):

não detectável pelo método sônico de eco

Estaca pré-fabricada – posicionamento das armaduras inadequado

Como detectar este tipo de anomalia após a construção?

Dificuldades e incertezas

• Interação solo-estaca - problema de extrema

complexidade (solo, material e seção da

estaca, perturbação do solo provocada pelo

processo construtivo).

• A inspeção dos simples registros obtidos

durante a execução não é por si só suficiente

e oferece incertezas quanto à qualidade das

estacas construídas.

Importância do controle de qualidade

Dimensionar as estacas limitando a tensão atuante média na secção a um valor limite arbitrário de ≈ 5MPa?

Controle de qualidade

Principais objetivos:

1. A integridade da estaca e a sua resistência como elemento estrutural.

2. A rigidez e a resistência do sistema solo-estaca.

Questões básicas:

1. Número de ensaios a realizar?

2. Critério de escolha?

3. Tipos de ensaios a realizar?

�Estacas Moldadas no local

� Data e hora da construção: Perfuração, concretagem, interrupções (?)

� Composição e volume do concreto utilizado;

� Posicionamento da armadura

� Ensaio dinâmicos

�Estaca pré-moldada

� Medições de Nega e Repique• Nega: Penetração permanente da

estaca (geralmente medido em obra após 10 golpes)

• Repique: Deslocamento elástico sofrido pela estaca (Concreto + solo)

Controle de qualidade pControle de qualidade póóss--construconstruççãoão

�Verificação da integridade de estacas do concreto armado� Ensaio dinâmico (PIT)� Ecografia entre furos

Ensaio de carga dinâmicaEnsaio de carga dinâmica

Vantagens do ensaio dinâmicoVantagens do ensaio dinâmico

�Análises mais racionais: teoria da propagação da onda;

� Mais confiável do que as simples fórmulas de cravação;

�obtenção de uma série de informações no instante da cravação;

�eficiência do sistema de cravação, verificação da integridade da estaca e avaliação da resistência mobilizada;

�ensaio expedito e consideravelmente mais econômico do que o ensaio estático (estacas cravadas);

�pode ser realizado em grande número (representatividade)

Desvantagens do ensaio dinâmicoDesvantagens do ensaio dinâmico

�para o caso das estacas moldadas, torna-se necessário montar um sistema complementar para a aplicação do impacto;

�será que a energia de cravação é suficiente para mobilizar toda a resistência disponível no sistema solo-estaca?

�a análise dos resultados deve ser feita por um operador experiente que conheça bem os fundamentos teóricos que estão por detrás da técnica de ensaio.

Baseado no TCC de Luizmar da Silva Lopes Junior

PROVA DE CARGA ESTÁTICA EM ESTACAS ESCAVADAS (NBR

12131-2005)

1- PROVA DE CARGA ESTÁTICA

A prova de carga consiste,

basicamente, em aplicar esforços

estáticos crescentes à estaca e registrar

os deslocamentos correspondentes. Os

esforços aplicados podem ser axiais de

tração ou compressão, ou transversais.

Execução de sondagem SPT com uso de trado

Execução de sondagem SPT com uso de lavagem

Retirada de amostra de solo do amostrador padrão

Perfil de sondagem realizada com uso de lavagemData

Início Término Processo TH CA Nível de Água

Inicial Final Prof: Data:

Visto Eng: Des.

Cota relativa Nível da

Água Amostras Profund. da

camada (m) Nº de golpes

1º/2º 2º/3º Penetração - S.P.T. (golpes p/ 30 cm)

- - - 1º 2º 2º 3º Classificação do

Material 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,20 17,0 16

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

25/03/2004 26/03/2004 não consta não

consta 16,20 m -

13 10 16 09

15 12 18 10

10 20 30 40

de consistência média. Argila de coloração marrom-avermelhada

Argila arenosa de coloração vermelha com pigmentos de coloração cinza

Limite de sondagem solicitado.

Data: Prof:

-5,34m

-10,34m

-15,34m

ao NR.

9,0

11 09 04 05

05 06

05 05

12 10 11 12

13 13

14 13

08 14

09 16

07 14

08 14

avermelhada de consistência rija. Argila arenosa de coloração marrom- avermelhada de consistência muito rija. Argila arenosa de coloração marrom-

de consistência rija.

com cinza de consistência rija. Argila arenosa de coloração vermelha

Perfil de sondagem realizada com trado mecânico

40 2º 3º 30 20

Prof: Data: não não

consta Final

Classificação Material do

Eng: Des. Altura de Queda 75 cm Amostrador - Interno 34,9 mm

PERCUSSÃO À Des: PER Ref: PSP Externo 50,0 mm Escala 1:100 Prof. Rev. Endereço obra: Campo Experimental de Geotecnia da Faculdade de Engenharia e Arquitetura Cliente: UPF - Trabalho de Conclusão - Curso de Engenharia Civil

06 07 11 14 09 10 07 08

avermelhada de consistência muito rija. Argila arenosa de coloração marrom- avermelhada de consistência média. Argila arenosa de coloração marrom-

de consistência rija. Argila de coloração marrom-avermelhada

consta - - - 1º 2º (golpes p/ 30 cm) Penetração - S.P.T.

Inicial

SONDAGEM

5

10,0 10 9 8 7 6

8,0 9,0

7,0 6,70 13 16

Processo Data

1,0

-5,34m 4 3 2 1

5,0 16 4,0

20

2,0 3,0

Cota Água Nível da

ao NR. relativa Amostras 26/03/2004 Início

26/03/2004 Término Profund.

Nº de golpes 1º/2º camada

(m) da 10 2º/3º

- CA 6,70 m TH

Prof: Data:

Cota: -0,34m Sondagem: 02 Revestimento: 63,5 mm Peso 65 Kg.

PERFIL DE

Limite de sondagem solicitado.

Visto Nível de Água

2.4 – MÉTODOS SEMI-EMPÍRICOS

� Méyerhof

� Aoki-Velloso

� Décourt-Quaresma

� Velloso

� Teixeira

� Vorcaro-Velloso

Corte esquemático das estacas

Altu

ra fi

nal d

a es

taca

Isopor 15cm

Vazio 20cm

Cota de arrazamento

solo natural solo natural

2.5 Execução das estacas com trado mecânico

3- Locação dos furos de sondagens e estacas

campo experimental de geotecnia

rua

sem

pav

imen

taçã

o

lavo

ura

lavoura

rua sem pavimentação

1.50

1.50

1.00

1.00

1.00

1.5

0

1.50

E 02

5.5

0

55.00

Referência de nível

-0,34mProf.: 4,70mData: 18/08/04

Data: 18/08/04Prof.: 3,98m-0,27m

E 04

-0,15mProf.: 4,10mData: 18/08/04E 06

Prof.: 4,30mData: 18/08/04E 03

-0,27m

-0,15m

Data: 18/08/04Prof.: 3,86m

E 05

Data: 18/08/04Prof.: 3,95m-0,34m

E 01 S 02

Prof.: 6,70mData: 26/03/04

-0,34m -0,34m

Data: 25/03/04Prof.: 16,20m

S 01

Características geométricas e estruturais das estacas

executadas

EstacasData

execução ProfundidadeIsopor na

ponta

Slumpmédio doconcreto

Tensão rupturamédia do concreto

(28 dias)

Módulo de elasticidademédio do concreto

E01 18/08/2004 3,95 metros Sim

E02 18/08/2004 4,70 metros Não

E03 18/08/2004 4,30 metros Sim

E04 18/08/2004 3,98 metros Não

E05 18/08/2004 3,86 metros Sim

E06 18/08/2004 4,10 metros Não

5 cm 30,62 MPa 34490 MPa

Sistema de reação

E01

E04E03

E05

E02

E06

Sistema de transmissão de carga e aquisição de dados

Sistema de transmissão de carga e aquisição de dados

Critérios de ruptura

•1º critério: absoluto - 2,5cm de

deslocamento (Holanda, Código de Nova

Iorque);

•2º critério: relativo - 10% do diâmetro da

estaca (Inglaterra BSI - CP2004);

•3º critério: gráfico - (Fellenius, 1975)

CargaR

ecal

que

Qr

•4º critério: relativo – (P.L) / (A.E) + (D/30)

– (NBR 6122/2010).

D/30

P (Carga)

(Rec

alqu

e)

Pr

Curva P x (ensaio)

P x L + D A x E 30r

Resultados dos cálculos dos métodos de

capacidade de carga com circulação de água.

Carga de Ruptura Prevista com circulação de água

0

5

10

15

20

25

30

35

1 2 3 4 5Profundidade (m)

Car

ga d

e r

uptu

ra (

ton)

Aoki-Velloso

Aoki-Velloso-Lapr. Benegas

Aoki-Velloso-Monteiro

Décourt-Quaresma 1

Décourt-Quaresma 2

Velloso

Teixeira

Resultados dos cálculos dos métodos de

capacidade de carga sem circulação de água.

Carga de Ruptura Prevista sem circulação de água

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

1 2 3 4 5Profundidade (m)

Car

ga d

e r

uptu

ra (

ton)

Aoki-Velloso

Aoki-Velloso-Lapr. Benegas

Aoki-Velloso-Monteiro

Décourt-Quaresma 1

Décourt-Quaresma 2

Velloso

Teixeira

Curvas carga x recalque, mobilização por atrito lateral

Mobilização somente por Atrito Lateral

0,01,02,03,04,05,06,07,0

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

Carga (Kgf)

Rec

alqu

e (c

m) E01

E04

E05

Curvas carga x recalque, mobilização por atrito e ponta

Mobilização por Atrito Lateral e Ponta

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

Carga (Kgf)

Rec

alqu

e (c

m) E02

E03

E06

Curvas carga x recalque médias

Curvas médias da mobilização por atrito e atrito e ponta

0,01,02,03,04,05,06,07,0

0 5000 10000 15000 20000

Carga (Kgf)

Re

calq

ue (

cm) atrito e ponta

atrito

Cargas medidas segundo critérios de ruptura

Cargas de ruptura (kgf)

1º e 2º critério de ruptura 3º critério de ruptura 4º critério de rupturaEstacas

2,5cm e 10% do D. Fellenius, 1975. NBR

E01 10000 8250 7800

E02 12000 10100 9000

E03 12250 8600 9100

E04 9400 7000 7200

E05 9000 7250 7000

E06 11600 9000 9000

Relação carga prevista / carga medida, método Aoki V.

com circulação de água.

Método Aoki-Velloso com circulação de água

2000

6000

10000

14000

18000

22000

26000

2000 6000 10000 14000 18000 22000 26000

Carga observada (kgf)

Car

ga p

revi

sta

(kgf

) 1º e 2º atrito e ponta

3º atrito e ponta

4º atrito e ponta

1º e 2º atrito

3º atrito

4º atrito

Situação ideal

Relação carga prevista / carga medida, método Aoki V.

sem circulação de água.

Método Aoki-Velloso sem circulação de água

2000

6000

10000

14000

18000

22000

26000

2000 6000 10000 14000 18000 22000 26000

Carga observada (kgf)

Car

ga p

revi

sta

(kgf

) 1º e 2º atrito e ponta

3º atrito e ponta

4º atrito e ponta

1º e 2º atrito

3º atrito

4º atrito

Situação ideal

Relação carga prevista / carga medida, método Aoki V.

cont. L. e B. com circulação de água.

Método Aoki-V. - Lap. e Ben. com circulação de água

40008000

120001600020000240002800032000

4000 8000 12000

16000

20000

24000

28000

32000

Carga observada (kgf)

Car

ga p

revi

sta

(kgf

) 1º e 2º atrito e ponta

3º atrito e ponta

4º atrito e ponta

1º e 2º atrito

3º atrito

4º atrito

Situação ideal

Relação carga prevista / carga medida, método Aoki V.

cont. L. e B. sem circulação de água.

Método Aoki-V. Lap. e Bem. sem circulação de água

40008000

120001600020000240002800032000

4000 8000 12000

16000

20000

24000

28000

32000

Carga observada (kgf)

Car

ga p

revi

sta

(kgf

) 1º e 2º atrito e ponta

3º atrito e ponta

4º atrito e ponta

1º e 2º atrito

3º atrito

4º atrito

Situação ideal

12.4 – Relação carga prevista / carga medida, método

Aoki V. cont. Mont. com circulação de água.

Método Aoki-V. Monteiro com circulação de água

5000

10000

15000

20000

25000

30000

5000 10000 15000 20000 25000 30000

Carga observada (kgf)

Car

ga p

revi

sta

(kgf

) 1º e 2º atrito e ponta

3º atrito e ponta

4º atrito e ponta

1º e 2º atrito

3º atrito

4º atrito

Situação ideal

Relação carga prevista / carga medida, método Aoki V.

cont. Mont. sem circulação de água.

Método Aoki-V. Monteiro sem circulação de água

5000

10000

15000

20000

25000

30000

5000 10000 15000 20000 25000 30000

Carga observada (kgf)

Car

ga p

revi

sta

(kgf

)

1º e 2º atrito e ponta

3º atrito e ponta

4º atrito e ponta

1º e 2º atrito

3º atrito

4º atrito

Situação ideal

Relação carga prevista / carga medida, método Décourt-

Quar. 1º versão com circulação de água.

Método Décourt-Quaresma 1º com circulação de água

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000

Carga observada (kgf)

Car

ga p

revi

sta

(kgf

) 1º e 2º atrito e ponta

3º atrito e ponta

4º atrito e ponta

1º e 2º atrito

3º atrito

4º atrito

Situação ideal

Relação carga prevista / carga medida, método Décourt-

Quar. 1º versão sem circulação de água.

Método Décourt-Quaresma 1º sem circulação de água

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000

Carga observada (kgf)

Car

ga p

revi

sta

(kgf

) 1º e 2º atrito e ponta

3º atrito e ponta

4º atrito e ponta

1º e 2º atrito

3º atrito

4º atrito

Situação ideal

Relação carga prevista / carga medida, método Décourt-

Quar. 2º versão com circulação de água.

Método Décourt-Quaresma 2º com circulação de água

5000100001500020000250003000035000

5000 10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

Carga observada (kgf)

Car

ga p

revi

sta

(kgf

) 1º e 2º atrito e ponta

3º atrito e ponta4º atrito e ponta

1º e 2º atrito3º atrito

4º atrito

Situação ideal

Relação carga prevista / carga medida, método Décourt-

Quar. 2º versão sem circulação de água.

Método Décourt-Quaresma 2º sem circulação de água

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000

Carga observada (kgf)

Car

ga p

revi

sta

(kgf

) 1º e 2º atrito e ponta

3º atrito e ponta

4º atrito e ponta

1º e 2º atrito

3º atrito

4º atrito

Situação ideal

Relação carga prevista / carga medida, método de Velloso

com circulação de água.

Método Velloso com circulação de água

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000

Carga observada (kgf)

Car

ga p

revi

sta

(kgf

) 1º e 2º atrito e ponta

3º atrito e ponta

4º atrito e ponta

1º e 2º atrito

3º atrito

4º atrito

Situação ideal

Relação carga prevista / carga medida, método de Velloso

sem circulação de água.

Método Velloso sem circulação de água

5000

15000

25000

35000

45000

55000

5000 15000 25000 35000 45000 55000

Carga observada (kgf)

Car

ga p

revi

sta

(kgf

) 1º e 2º atrito e ponta

3º atrito e ponta

4º atrito e ponta

1º e 2º atrito

3º atrito

4º atrito

Situação ideal

Relação carga prevista / carga medida, método de

Teixeira com circulação de água.

Método Teixeira com circulação de água

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000

Carga observada (kgf)

Car

ga p

revi

sta

(kgf

) 1º e 2º atrito e ponta

3º atrito e ponta

4º atrito e ponta

1º e 2º atrito

3º atrito

4º atrito

Situação ideal

Relação carga prevista / carga medida, método de

Teixeira sem circulação de água.

Método Teixeira sem circulação de água

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000

Carga observada (kgf)

Car

ga p

revi

sta

(kgf

) 1º e 2º atrito e ponta

3º atrito e ponta

4º atrito e ponta

1º e 2º atrito

3º atrito

4º atrito

Situação ideal