ensaio de carregamento

Geomec Engenheiros Consultores

ECD ENSAIO DE CARREGAMENTO DINÂMICO

Cliente : Construtora Cowan S/A

Obra : Viaduto Novo / Alargamento – Vilarinho.

Local : Belo Horizonte – MG

Data : 04 e 05/01/2012

RL27.104/2012

RL27.104/2012

Av. Bras i l , 691 – 11º andar – Santa Ef igênia

Telefone: (31) 3222-1970 – Fax: (31) 3213 -7204

CEP. : 30.140 -000 – Belo Hor izonte – MG

e-mai l : geomec.bhz@ter ra.com.br

Belo Horizonte, 16 de Janeiro de 2012.

À

Construtora Cowan S/A

Belo Horizonte – MG.

Ref. : RL27.104/2012

Obra : Viaduto Novo / Alargamento

Local : Belo Horizonte – MG

Att. : Engº. Lincoln Pires

Prezados Senhores,

Servimo-nos da presente com a finalidade de encaminhar-lhes o Relatório

RL27.104/2012, referente a Ensaio de Carregamento Dinâmico, materializado na obra em

referência, conforme estabelece a Norma Brasileira ABNT - NBR 13208 – 2007.

Colocamo-nos desde já à disposição de V.S.as. para esclarecimentos adicionais que se

tornem necessários, e no aguardo de consultas futuras, firmamo-nos,

Atenciosamente,

Eng.º Sérgio C. Paraíso – P.E.

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ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO

2. INSTRUMENTAÇÃO E CARACTERÍSTICAS DAS ESTACAS

ENSAIADAS

3. ENSAIO DE CARREGAMENTO DINÂMICO – ECD

4. ANÁLISE CAPWAP

4.1 – CONSIDERAÇÕES TÉCNICAS E RESUMO DAS

ANÁLISES REALIZADAS

4.2 – MODELAGEM E LISTAGEM ANÁLISE NUMÉRICA

CAPWAP

5. CONDIÇÕES DE ENSAIO

6. PDI CURVES

7. CURVAS RMXxDMX - RMXxEMX - RUxDESLOCAMENTO

8. COMENTÁRIOS PERTINENTES

9. SONDAGENS DE REFERÊNCIA

10. FOLHETO ORIGINAL - FABRICANTE DO EQUIPAMENTO

11. ESTACAS ENSAIADAS – GEOMEC

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1. INTRODUÇÃO

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1. INTRODUÇÃO

A equipe técnica da GEOMEC realizou nos dias 04 e 05/01/2012 Ensaios de

Carregamento Dinâmico em estacas moldadas “in loco” do tipo Escavadas Ø70cm, com

utilização do equipamento PDA (Pile Driving Analyser).

A instrumentação e ensaio dinâmico materializaram-se em 3 (três) estacas, que se

constituem em parte integrante das fundações do Viaduto Novo / Alargamento – Vilarinho –

Belo Horizonte – MG.

O objetivo da instrumentação e ensaio dinâmico consiste na avaliação da capacidade

de carga mobilizada através do método de "Case", no momento do ensaio e posteriormente

no escritório com a utilização do Software CAPWAP que utiliza os sinais de força x

velocidade gravados em campo.

Este Relatório contém detalhe típico de ensaio, Análise PDAW (Case), Análise

Capwap, etc.

O folheto do fabricante do equipamento PDA – Modelo PAX encontra-se no item

10 deste Relatório.

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2. INSTRUMENTAÇÃO E CARACTERÍSTICAS

DAS ESTACAS ENSAIADAS

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2. INSTRUMENTAÇÃO E CARACTERÍSTICAS

DAS ESTACAS ENSAIADAS

As estacas monitoradas são do tipo Escavadas Ø70cm materializadas com concreto

na resistência característica Fck=20 MPa. A velocidade da onda compressiva de 3.200m/seg.

utilizada no campo corresponde a módulo de elasticidade dinâmico de 261.000 kg/cm².

Executou-se bloco de coroamento no topo das estacas, nas mesmas características

das estacas a ensaiar, com altura conforme Tabela 1, projetados especialmente para

amortecer o impacto dinâmico. Os pares de acelerômetros e transdutores de deformação

específica foram instalados nos blocos, diametralmente opostos, conforme croqui em anexo,

visando fundamentalmente compensar os efeitos de flexão quando da realização do ensaio.

Os sinais emitidos pelos sensores foram analisados no equipamento P.D.A. e

gravados para posterior reanálise.

O P.D.A. registrou imediatamente após cada golpe os valores de energia máxima

transferida para a estaca (EMX), força máxima de compressão (FMX), carga mobilizada da

estaca pelo método de "Case" (RMX) função dos valores selecionados de amortecimento

dinâmico do solo "damping de case", deslocamento (DMX), tensão compressão (CSX),

tensão de tração (TSX) e fator de integridade (BETA).

A Tabela 1 a seguir especifica as estacas ensaiadas e as características de ensaio:

T A B E L A 1

Estaca Ø

(cm)

Área

(cm²)

Comprimentos (m) Cotas Datas Martelo

Ensaio

(kg)

H

Bloco

(m) Total Ab.Sens. Exec. Terreno Arrasa- mento

Execução Ensaio

E03-VN 70 3848,0 24,70 23,00 22,70 756,603 756,203 13/12/11 04/01/12 10.650 2,0

E11-VN 70 3848,0 21,20 19,50 19,20 748,368 747,968 31/10/11 05/01/12 10.650 2,0

E11-AL 70 3848,0 21,20 19,50 19,20 747,944 747,544 11/11/11 05/01/12 10.650 2,0

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3. ENSAIO DE CARREGAMENTO DINÂMICO – ECD

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3. ENSAIO DINÂMICO

O ensaio dinâmico consistiu na aplicação de energias cinéticas crescentes no topo

do bloco de coroamento, através de golpes de martelo queda-livre de peso conforme Tabela

1, com alturas de queda variáveis e crescentes até mobilização da Carga Máxima na interação

estaca-solo e ou no limite de tensões dinâmicas do concreto que constitui as estacas.

Paralelamente foram verificadas as tensões máximas de tração e compressão

aplicadas às estacas.

A Tabela 2 contém os resultados das Análises PDAW que reprocessam as

medições de campo através do método de Case, considerando os valores de “j” calibrados

através das Análises Capwap, para os golpes de maior carga mobilizada.

T A B E L A 2

Estaca Ø

(cm)

Carga Trabalho

(tf) Golpe

RMX

(tf)

DMX

(mm)

Hq

(m) SET

(mm/g) EMX

(txm)

%

EMX

FMX

(tf)

Tensão

Comp. (kg/cm²)

Fmín

(tf)

Tensão

Tração (kg/cm²)

J

E03-VN 70 110 3 380 5 0,5 1 2,80 52,6 696,5 181 42,3 11 0,4

E11-VN 70 205 4 384 15 1,2 6 7,68 60,1 869,6 226 50,0 13 0,3

E11-AL 70 215 4 416 17 1,2 10 10,87 85,1 1273,7 331 23,1 6 0,6

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4. ANÁLISE CAPWAP

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4.1 – CONSIDERAÇÕES TÉCNICAS E RESUMO DAS

ANÁLISES REALIZADAS

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4.1 ANÁLISE CAPWAP

O programa CAPWAP (CASE PILE WAVE ANALYSIS PROGRAM) tem como

objetivo a execução de apurado processamento dos registros previamente gravados no

campo.

O processamento dos registros de campo pelo programa CAPWAP permite:

- Estimativa da distribuição de resistência desenvolvida pelo solo ao longo da

estaca.

- Determinação da componente dinâmica desta resistência.

- Estimativa de capacidade de carga estática do sistema estaca-solo.

Os golpes selecionados correspondentes às estacas ensaiadas foram analisados

pelo programa CAPWAP.

O sinal de velocidade com base em um modelo assumido para o solo confinante à

estaca permite calcular a curva de força em função do tempo na seção da estaca ao nível dos

sensores.

O modelo do solo é então iterativamente aprimorado até que o melhor ajuste entre

as curvas medidas e calculadas de força seja obtido. O modelo obtido corresponde à solução

CAPWAP para a estaca em estudo.

As Tabelas 3 e 4 resumem os resultados das análises CAPWAP.

T A B E L A 3

Estaca Ø

(cm)

Carga

Trabalho

(tf)

Golpe WS

(m/s)

RU

(tf)

QAL

(tf)

%

QAL

QP

(tf)

%

QP J

E03-VN 70 110 3 4.000 380,0 364,3 95,9 15,7 4,1 0,36

E11-VN 70 205 4 4.000 380,0 306,2 80,6 73,8 19,4 0,31

E11-AL 70 215 4 4.000 415,0 343,4 82,7 71,6 17,3 0,55

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T A B E L A 4

Estaca

Força de

Compressão

(tf)

Tensão de

Compressão

(kg/cm²)

Força de

Tração

(tf)

Tensão de

Tração

(kg/cm²)

E03-VN 627,5 163,1 59,8 15,5

E11-VN 902,5 234,5 107,6 28,0

E11-AL 1.451,9 377,3 91,6 23,8

Observa-se com importância que as forças trativas medidas nas análises

CAPWAP correspondem a valores mais precisos que os medidos nas análises PDAW.

As análises CAPWAP referentes às estacas ensaiadas e contidas no item 4,

especificam as seguintes informações básicas:

- Dados relativos ao modelo do solo utilizado, tabela com valores de resistência,

“quakes” e “dampings” para cada um dos elementos de solo ao longo do fuste e ponta, bem

como valores totais e resistências unitárias: parâmetros de descarregamento e outros

elementos utilizados para modelar o comportamento do solo.

- Tabelas de valores extremos de forças, velocidades, energias, etc., ao longo da

estaca durante o golpe analisado.

- Modelo da estaca utilizado.

- Resultados calculados pelo método CASE para diversos fatores de

amortecimento “J”.

- Gráficos comparando a força calculada com a força medida, sendo dados de

entrada a velocidade medida e os modelos anteriores descritos do solo e da estaca.

- Curvas de força e velocidade medidas.

- Diagrama do atrito lateral e diagrama de esforços normais ao longo do fuste da

estaca.

- Tabela e gráfico de uma prova de carga estática simulada, usando o modelo do

solo e da estaca anteriormente descritos e variando-se o carregamento estático no topo da

estaca.

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- Gráficos Representativos das seguintes distribuições de esforços e Parâmetros de

Resistências Dinâmicas e Estáticas:

- RU X Profundidade;

- (Smith Damping Factor/Quake) X Profundidade;

- Atrito lateral (tf/m e tf/m2) X Profundidade.

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4.2 – MODELAGEM E LISTAGEM ANÁLISE NUMÉRICA

CAPWAP

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5. CONDIÇÕES DE ENSAIO P.D.A.

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L A

BA

IXO

SE

NSO

RE

S

L P

ER

FU

RA

DO

N.T.= NÍVEL DO

TERRENO

L T

OT

AL

N.T.

CONDIÇÕES DE ENSAIO P.D.A

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6. PDI CURVES

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7. CURVAS RMXxDMX - RMXxEMX - RUxDESLOCAMENTO

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0

1

2

3

4

5

6

0 50 100 150 200 250 300 350 400

DM

X (

mm

)RMX (t)

ENSAIO DE CARREGAMENTO DINÂMICO

Cowan Vilarinho - Ø70cm - E03-VN

CASE

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 50 100 150 200 250 300 350 400

EM

X (

txm

)

RMX (t)



CASE

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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

050

100

150

200

250

30

03

50

400

Deslocamento (mm)

RU

(t)

EN

SA

IO D

E C

AR

RE

GA

ME

NT

O D

INÂ

MIC

O

Cow

an V

ilar

inho -

Ø70cm

-E

03

-VN

CA

PW

AP

-G

OL

PE

3

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0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

DM

X (

mm

)RMX (t)



CASE

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

EM

X (

txm

)

RMX (t)



CASE

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0 5

10

15

20

25

050

100

150

200

250

30

03

50

400

Deslocamento (mm)

RU

(t)

EN

SA

IO D

E C

AR

RE

GA

ME

NT

O D

INÂ

MIC

O

Cow

an V

ilar

inho -

Ø70cm

-E

11

-VN

CA

PW

AP

-G

OL

PE

4

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0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

DM

X (

mm

)RMX (t)


Cowan Vilarinho - Ø70cm - E11-AL

CASE

0

2

4

6

8

10

12

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

EM

X (

txm

)

RMX (t)


Cowan Vilarinho - Ø70cm - E11-AL

CASE

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0 5

10

15

20

25

050

100

150

20

0250

300

350

400

450

Deslocamento (mm)

RU

(t)

EN

SA

IO D

E C

AR

RE

GA

ME

NT

O D

INÂ

MIC

O

Cow

an V

ilar

inho -

Ø70cm

-E

11

-AL

CA

PW

AP

-G

OL

PE

4

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8. COMENTÁRIOS PERTINENTES

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8 - COMENTÁRIOS PERTINENTES

8.1) Os resultados da instrumentação de campo estão apresentados na Tabela 2

após reprocessamento através do programa PDAW que ajusta e corrige os sinais de força e

velocidade.

8.2) A análise numérica CAPWAP que considera como dados básicos de entrada

os sinais de força e velocidade obtidos na instrumentação de campo; discretiza as parcelas da

resistência por atrito lateral e ponta, cujos resultados constam nas Tabelas 3 e 4, item 4 deste

Relatório.

8.3) Configura-se neste Relatório a seguinte nomenclatura técnica, relacionada

abaixo:

- RMX - Máxima Capacidade de Carga, processada através do Método de Case.

- DMX - Máximo Deslocamento (downward displacement) medido ao nível dos sensores

- EMX - Máxima Energia Transferida, que passa ao nível dos sensores.

- FMX - Máxima Força de Compressão originada quando do impacto do martelo, medida ao

nível dos sensores.

- Fmín - Força de Tração Máxima medida ao nível dos sensores

- J - Damping de Case - Fator de Amortecimento Dinâmico de Case

- RU - Carga Última Análise Capwap

- QAL - Máximo Atrito Lateral Disponível - Capwap

- QP - Máxima Resistência de Ponta - Capwap

- Hq - Altura de Queda do Martelo

- SET - Deformação Permanente

- WS - Velocidade de onda.

8.4) Os Ensaios Dinâmicos realizados seguiram rigorosamente os procedimentos

especificados nas seguintes Normas:

- ABNT - NBR13208 – 2007

- ASTM - D4945 – 00 – USA

- AASHTO - LRFD – 00 – USA

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8.5) Este Relatório deverá ser encaminhado ao consultor e projetista das

fundações para análise e fixação dos fatores de segurança necessários e conseqüente

aprovação das estacas ensaiadas.

Sugere-se que nas análises a serem realizadas se verifique as cotas de plataforma do

Ensaio ECD e cotas de arrasamento específicas caso a caso, que eventualmente implicam na

reavaliação dos resultados obtidos.

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9. SONDAGENS DE REFERÊNCIA

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10. FOLHETO ORIGINAL

FABRICANTE DO EQUIPAMENTO

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11. ESTACAS ENSAIADAS – GEOMEC

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4,6%

35,6%

33,0%

7,0%

15,2%2,9%

1,4%0,1%

0,2%

PDA - Pile Driving AnalyzerDistribuição Tipos de Estacas Ensaiadas

Acumulado até 31/12/2011

FRANKI - 434 PREMOLDADA - 3339

METÁLICA - 3090 RAIZ - 656

HÉLICE - 1421 ESCAVADA - 270

ESTACÃO - 127 STRAUSS-ÔMEGAFRANKI-TUBULÃO - 14

VIBREX/SIMPLEX - 16

14 39 77 157 289489

644868

1207

16261924

2229

2650

3230

3727

4706

5404

6052

7505

24 64 166338

601

10181265

1648

2067

2602

2968

3325

3940

4536

5082

6026

6865

7647

9367

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

Nú

mer

o E

stac

as

Ano

P.D.A - Pile Driving Analyser

Estacas Ensaiadas - Análise Capwap - Acumulado (até 31/12/2011)

Capwap Acumulado

Estacas Acumuladas

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Telefone: (31) 3222-1970 – Fax: (31) 3213 -7204



Port

ugal

13

0,1

4%

Angola

28

0,3

0%

Ala

goas

83

0,8

9%

Bahia

2086

22,2

7%

Ceará

22

0,2

3%

DF

112

1,2

0%

Espírito S

anto

582

6,2

1%

Goiá

s

64

0,6

8%

Mara

nhão

94

1,0

0%

Mato

Gro

sso

44

0,4

7%

Mato

Gro

sso S

ul

26

0,2

8%

Min

as G

era

is

2944

31,4

3%

Pará

118

1,2

6%

Para

ná

88

0,9

4%

Pern

am

buco

1249

13,3

3%

Rio

de J

aneiro

542

5,7

9%

Rio

Gra

nde d

o N

ort

e

112

1,2

0%

Rio

Gra

nde d

o S

ul

29

0,3

1%Rondônia

69

0,7

4%

Santa

Cata

rina

50,0

5%

São P

aulo

847

9,0

4%

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