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Geotecnia de Fundações TC 041

Vítor Pereira [email protected]

Agosto 2017

Curso de Engenharia Civil – 8º Semestre

Comparativo entre metodologias• Estaca longa em argila, Silva (2015)

Considerações Sobre Resistência de Ponta e Resistência Lateral

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Comparativo entre metodologias


– Paludo (2017)

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– Distribuição de Carga, Paludo (2017)



– Distribuição a Carga ao longo do fuste, Paludo (2017)

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– Distribuição de atrito Lateral, Paludo (2017)

Carregamento Lateral em Estacas

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Norma Brasileira NBR 6122/2010

7.6.3.3. Para equilibrar a força horizontal queatua sobre uma fundação em sapata ou bloco,pode‐se contar com o empuxo passivo, desdeque se assegure que o solo não venha a serremovido. O valor calculado do empuxopassivo deve ser reduzido por um coeficientede no mínimo igual a dois.


8.2. Carga admissível ou carga resistente deprojeto. Devem ser considerados os seguintesfatores:

• Características geomecânicas do subsolo;

• Posição do NA;

• Eventual alteração das características dos solos;

• Eventual ocorrência de solicitações adicionais comoatrito negativo e esforços horizontais devidos acarregamentos assimétricos;

• Recalques admissíveis

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8.4.2 Esforços transversais

• Quando uma estaca ou tubulão ou grupo de estacas estásujeito a esforços horizontais ou momentos, pode ocorrer aplastificação do solo ou do elemento estrutural, o que deveser considerado no projeto, levando‐se em consideração asdeformações respectivas.

8.4.4 Efeito de carregamento assimétrico sobre solo mole

• Estacas ou tubulões (isolados ou em grupo) implantadosatravés de camada de argila mole, submetidos acarregamento de aterro assimétrico, ficam sujeitos aesforços horizontais que devem ser considerados nodimensionamento das fundações.


E.3.3 Colocação da armadura

• No caso de estacas submetidas a esforços detração, horizontais ou momentos, a armaduradeve ser colocada no furo antes daconcretagem e presa na superfície de acordocom a cota de arrasamento.

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Projeto de Estacas Sob CarregamentosLaterais

–Alternativas:

• Estacas inclinadas

–dificuldade de execução

• Estacas verticais

–Absorver os esforços de flexo‐compressão e/ou flexo‐tração

Projeto de Estacas Sob CarregamentosLaterais

– Avaliar:

• Resistência Última do Solo

• Carga Última do Elemento Estrutural

• Deflexão Máxima

– Verificar condições de Rigidez do Sistema

• Sistema Rígido – Deflexões na estaca não são problema

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Classificação das Estacas ‐ Rigidez

• Estacas Rígidas

• Estacas Semi‐Rígidas

• Estacas Flexíveis

Classificação das Estacas – Topo

• Estaca Engastada

• Estaca Não‐Engastada

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Método de Broms (1965)

• Capacidade de carga última do sistema solo –estaca– deformações para a carga de trabalho sejam de tal ordem que não prejudiquem o funcionamento da fundação ou superestrutura

• Coeficientes de minoração e majoração

• Diferentes formulações para diferentes tipos de solo e estaca

Método de Broms (1965)

Rótulas plásticas

Rotação da estaca

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Método de Broms (1965) – Exemplos

• Estacas curtas com topo livre em argilas


• Estacas curtas com topo engastado em argilas

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• Estacas curtas com topo livre em areias


• Estacas curtas com topo engastado em areias

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• Estacas longas com topo livre em argilas


• Estacas longas com topo engastado em argilas

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• Estacas longas com topo livre em areias


• Estacas longas com topo engastado em areias

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Método de Brinch Hansen (1961)

• Capacidade de carga última do sistema solo –estaca

• Estacas Curtas/Rígidas

Fy 0 Hu puBdz 0

Zr

puBdz

Zr

L

M 0 Mu puBZdz 0

Zr

puBZdzZr

L


• Tensões do solo aumentam com a profundidade

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• Vantagens– Aplicabilidade em solos coesivos e coesivo‐friccionais,

– Permite considerar as estratificações do solo, com a segmentação dos limites dos integrais nas equações de equilíbrio

• Desvantagens– Aplica‐se somente a estacas curtas (razão L/B < 20)

– Considera rotações ao invés de considerar a formação de rótulas plásticas no elemento estrutural

– Solução feita por tentativa e erro

• Estacas Curtas (L/D<7) e Flexíveis (L/D>7)

• Considera possibilidade de reforço do solo pra aumentar a Resistência

Método de Faro (2014)

D

Ef

D

cp

D

cv

L

L

D

DF cimcim

*ln

'cos

1

*

'ln

*

'lnln

2

24

22

2

1

1

2

D

LeLD

HF

ult

ln

5385,1*** 2834,0

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Método de Winkler (1867)

• Comportamento Tensão – Deflexão

– Modelos de Reação do solo – coeficientes de reação horizontal ‐ Kh

3:)(.

L

FkUnidadeykp hh

Método de Winkler – Coeficientes de Reação Horizontal

– O coeficiente de reação horizontal pode ser constante ou variar com a profundidade z

• mh = taxa de crescimento de kh (F/L)4

• nh = taxa de crescimento de kh, incluindo a dimensão transversal

BmnOndeB

znk

zmk

hh

hh

hh

.:

.

.

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Método de Winkler – Coeficientes de Reação Horizontal ‐ Kh

• (Terzaghi 1955)

– Argilas Pré Adensadas (Kh constante com prof.)

– Válido para tensões até metade da tensão de ruptura do solo


• (Terzaghi 1955)

– Areias e Argilas Normalmente Adensadas (Khcresce com profundidade) – nh (F/L

3)

Valores em MN/m3

B

zBm

B

znhk

zmhk

ArgilasNAAreias

hh

h

)..(..

..

:/

Reese et al (1975), sugerem um valor dependente da densidade relativa

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• (Terzaghi 1955)

– Argilas NA – Longo Prazo:

– Argilas NA – Curto Prazo (CIRIA 1984):

– Se houver E para o solo:


• Pyke & Beiake (1985) sugerem que o valor de E seja o módulo secante correspondente à metade da solicitação máxima de trabalho, determinando o Kh

• Faro (2014) afirma que diversos autores compararam o módulo de elasticidade com o módulo de reação à relação:

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Método de Hetenyi (1956)

• Coeficiente de Reação Horizontal Constantecom a Profundidade

– Viga elástica, de comprimento semi‐infinito

4. L 44..4..4

.

IE

Kh

IE

Bkh

pp

Rigidezrelativasolo‐estaca

Momento de inércia seção da estaca

Variável Fórmula

yo(deslocamentotopo estaca)

Mmáx

(z = 0,7/)

Kh

M

Kh

Hyo

2..2..2

MH

Mmáx .7,0.32,0

Método de Matlock & Reese (1961)

• Para estacas longas e topo livre, as deflexões (y) e momentos (M) ao longo da estaca são determinadas pelas equações:

• Cy e Cm são obtidos graficamente, onde Z=z/T e T indica a rigidez relativa estaca‐solo

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Método de Miche (1930)

• Coeficiente de Reação Horizontal Variável com a Profundidade

– Viga sobre base elástica).(.

.

BmhnhB

znhkh

ou

zmhkh

Variável Fórmula

yo(deslocamentotopo estaca)

MmáxEstaca curta

L<1,5.T

MmáxEstaca longa1,5.T < L < 4.T

Método de Miche (1930)

• Rigidez relativa da estaca ou comprimento característico da estaca (T)

IE

HTy

po

3

40,2

5.

h

pp

n

IET

HTM máx 25,0

HTM máx 79,0

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Meio ContínuoComportamento Tensão‐Deflexão

Meio ContínuoComportamento Tensão‐Deflexão

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Modelos de Reação do Solo – Coeficientesde Reação Horizontal

Comparativo entre os Métodos

• Estaca curta em areia, Silva (2015)

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• Estaca curta em argila, Silva (2015)

• Estaca longa em areia, Silva (2015)• Estaca longa em areia, Silva (2015)


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• Estaca longa em argila, Silva (2015)




• Estacas Curtas e Longas em Solos Residuais, Faro (2017)

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