controle de capacidade de carga (nega)
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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO MATO GROSSO
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
DISCIPLINA: Fundação e Obras de Terra I
PROFESSORA: Aline Cristina Souza dos Santos
ACADÊMICOS:
Lucas Ribeiro dos Santos ([email protected])
Mariana Novaes Carvalho ([email protected])
Rhavel Salviano Dias Paulista ([email protected])
Lucas Hilleshein dos Santos ([email protected])
Jaqueline Rodrigues de Oliveira ([email protected])
CONTROLE DA CAPACIDADE DE CARGA “NEGA”
1 INTRODUÇÃO AO CONTROLE DE CAPACIDADE DE CARGA
A capacidade de carga numa fundação consiste no limite de carga que o solo
pode suportar sem se romper, ou até mesmo, sofrer deformação exagerada. É feito
uma análise de todos os elementos estruturais do solo que engloba a qualidade e
integridade dos materiais que comporão a fundação. Resultando em estacas com
melhor eficácia e durabilidade. Um exemplo de controle são as estacas cravadas por
percussão ou por prensagem, através de um bate-estacas no qual atua um martelo
ou pilão. Estes, geralmente, “caem” sob as estacas devido à força gravitacional
forçando o solo a receber as estacas.
Na área de geotecnia, especificamente nas fundações existem dois grupos
para se efetuar este controle: aqueles que impõem deslocamentos sobre a massa
de solo e aqueles que não impõem. Para o primeiro grupo, têm-se as estacas
cravadas por prensagem ou por percussão. No segundo grupo existem apenas as
sapatas, estacas escavadas e os tubulões. Neste trabalho é abordado somente o
controle de estacas cravadas, através da “nega”. Os controles têm que ser feitos
seguindo-se as recomendações da NBR 6122/2010 – Projeto e Execução de
Fundações.
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2 PROCESSO DE CRAVAÇÃO
Hoje, existem várias teorias de como se calcular a capacidade de carga de
uma estaca, dependendo dos autores e pesquisadores da área de geotecnia.
Abaixo, estão listados os três principais tipos:
2.1 Provas de Carga
Utiliza-se como base, o prescrito da NBR-6122/2010, teorias de Van der Veen
e estudos de Davisson. É feito através da avaliação da carga de ruptura, a qual pode
ser feita interpretando o gráfico das curvas carga-recalque.
2.2 Fórmulas Estáticas
Nos métodos estáticos obtém-se a capacidade de carga através de fórmulas
que estudam a estaca mobilizando toda a resistência ao cisalhamento do solo.
Neste método faz-se o uso convencional da Mecânica dos Solos para a sua
avaliação, a partir de parâmetros previamente instalados.
2.3 Fórmulas dinâmicas
Os métodos dinâmicos são aqueles que determinam a capacidade de carga
através da observação da sua resposta à cravação. A melhor aplicação das fórmulas
dinâmicas está no controle do estaqueamento, no qual todas as estacas ficam
firmadas com segurança.
3 SISTEMA DE CRAVAÇÃO
Os bate-estacas tradicionais são constituídos por uma plataforma sobre rolos,
com uma torre e um guincho, no qual atua um martelo ou um pilão. Existem dois
tipos de martelos mais usuais: os de queda livre e os automáticos. O martelo de
queda livre é levantado pelo guincho e deixado cair, a freqüência das pancadas é da
ordem de 10 por minuto e o peso do martelo varia entre 1,0 a 4 ton.
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Figura 1 - Exemplo de um bate-estacas
No martelo automático, este é levantado pela explosão de óleo diesel, martelo
diesel, ou pela ação de um fluido, martelo hidráulico. O último tem o mesmo princípio
do martelo à vapor/ar comprimido, porém usa-se óleo pressurizado ao invés de gás.
O levantamento do peso é feito através da pressão de vapor obtido por uma caldeira
e a queda é por gravidade. São muito mais rápidos que os de gravidade, com cerca
de 40 pancadas por minuto e o peso do martelo é de 4,0 ton.
Entre o martelo e a estaca, são utilizados os principais acessórios de
cravação:
Capacete: que é usado para guiar a estaca e acomodar os
amortecedores;
Cepo: Colocado em cima do capacete visando proteger o martelo de
tensões elevadas;
Almofada ou coxim: É colocado entre o capacete e a estaca, visando
proteger a estaca.
Fonte: http://www.estacasbrasil.com.br/equipamentos/bate-estacas-m12
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Conforme a Figura 1 abaixo:
Figura 2 - Amortecedores
3.1 Observação da Resposta à Cravação
A maneira mais simples de se observar a resposta á cravação, consiste em
riscar a lápis uma linha horizontal na estaca, com uma régua apoiada em dois
pontos da torre do bate-estacas, aplicar 10 golpes, riscar novamente e medir a
distância entre os dois riscos. Essa distância dividida por 10, e é a penetração
permanente média por golpe, chamada de “nega”.
4 CONTROLE PELA “NEGA”
Apesar de avanços tecnológicos na área de geotecnia, hoje se mantém a
tradição de se utilizar a nega para controle de carga, além de ser uma medida
tradicional fazendo parte de procedimentos rotineiros da obras. De acordo com
Alonso(1998, p.395), descreve a “nega” sendo:
“A “nega” corresponde à penetração permanente da estaca causada pela aplicação de um golpe do pilão... Em geral é medida por série de dez golpes.”
Uma vez que se tenha conhecimento das propriedades do solo,mais não do
seu comportamento, a nega também pode ser usada como um método verificador
da resistência após alguns dias do termino da cravação.
Cepo
Coxim ou
Almofada
Capacete
Fonte: Os autores
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Para o entendimento de como funciona a “nega”, teoricamente
desenvolveram fórmulas alicerçadas na Teoria de Choque de Corpos Rígidos,
desenvolvidas por Isaac Newton. Esta teoria compara a energia aplicada pelo pilão
(martelos) na face superior da estaca com a energia gasta para promover a ruptura
do solo. Em razão deste processo de cravação, soma-se ainda outras energias que
são geradas por impacto e por atrito. As quais são necessárias para superar a
estaca imersa na massa do solo. A principal equação desenvolvida para o cálculo da
“nega” é:
Equação (1)
Onde:
W = peso do pilão
h = altura da queda do pilão
R = resistência do solo à penetração da estaca
s = nega correspondente ao valor de h.
Existem outras alternativas para se calcular a nega, como a fórmula de Brix e
a dos Holandeses, que auxiliam no controle da uniformidade do estaqueamento
quando o objetivo é de se manter negas aproximadamente iguais para as estacas
com carga e comprimento iguais.
Fórmula de Brix
(
( ) ) Equação (2)
Fórmula dos Holandeses
(
( )) Equação (3)
Onde:
W = peso do pilão
h = altura da queda do pilão
R = resistência do solo à penetração da estaca
s = nega correspondente ao valor de h.
P = Falta dizer o que é
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Nas fórmulas, R representa a resistência oposta pelo solo a cravação, onde
na fórmula de Brix R é igual a 5 vezes a carga admissível da estaca, e na dos
Holandeses 10 vezes a carga admissível da estaca.
5 DESVANTAGENS
Existem várias desvantagens para a aplicação da “nega”, críticas que foram
formadas por pesquisadores, cujas principais são:
Na comunicação entre o campo e os cálculos, nem sempre é expresso o
exato numero de golpes, pois nos cálculos leva-se em consideração o
número real de golpes aplicados e no campo, geralmente se referem a 10
golpes.
Que o golpe do pilão nem sempre é suficiente para despertar a resistência
máxima que o solo tem para oferecer, devido a todos os outros fatores que
não são computados na fórmula.
Desconhecimento de alguns fenômenos, tais como o da energia real que se
aplica à estaca, a qual é avaliada somente sendo uma percentagem do peso
do pilão vezes a altura de sua queda.
Por ser de rotina na utilização das firmas executoras de obras, não existe um
controle da qualidade, pois o registro das negas logo se perde quando se
demole o trecho superior da estaca, antes de sua concretagem do bloco de
coroamento.
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Um exemplo de utilização da “nega”, são as estacas do tipo Franki, porém ela
só é obtida ao final da cravação do tubo. Por essa razão, não é propriamente um
controle da capacidade de carga da estaca, mas se utiliza dos valores de resistência
para estimá-la.
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Para as estacas escavadas do tipo Strauss e tubulões, não existe um
procedimento rotineiro de medida de resistência (analogamente à nega) que
permita, durante sua instalação, estimar a capacidade da carga. Nesses casos,
recorre-se à experiência da firma e da equipe envolvida no projeto e execução.
Apesar das críticas às fórmulas da “nega” e do seu método de utilização, elas
têm uma aplicação imprescindível para o controle de uniformidade do
estaqueamento. De acordo com a NBR-6122: “A nega e o repique devem ser
medidos em todas as estacas, atendendo às condições de segurança.” Daí, a suma
importância de se utiliza – lá, sendo que a própria norma afirma que ela deve ser
aplicada em todas as estacas atendendo todas as condições de segurança.
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REFERENCIAS
ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS.NBR 6122:Projeto e
execução de fundações. Rio de Janeiro: ABNT, 2010.
VELLOSO, Dirceu de Alencar. Fundações, vol. 2: fundações profundas. Nova
Edição. São Paulo: Oficina de textos, 2010.
YAZIGI, Walid. A técnica de edificar. 8ª Edição. PINI, São Paulo: 2007.
HACHICH, Waldemar Coelho et al. Fundações: teoria e prática. 2ª Edição. São
Paulo: 1998.
Capacidade de cargas de fundações profundas. Disponível em:
http://www.ufjf.br/nugeo/files/2009/11/GF06CapCargaProfEst%C3%A1ticoDin%C3%
A2mico-2009.pdfAcessado em: 04 de março de 2012.
Coletânea do uso do Aço. 1º Edição, 2006.Disponível
em:http://www.skylightestruturas.com.br/downloads/5_Fundacao.pdf Acessado em:
04 de março de 2012.