seminário “tecnologia de contenções e fundações com foco ... · estacas escavadas (fluido...
TRANSCRIPT
Seminário “Tecnologia de contenções e fundações
com foco em desempenho e produtividade”
Palestra: Investigação geotécnica visando a
segurança e desempenho de fundações.
Fernando Schnaid: Doutor em Engenharia, Professor Titular
da UFRGS e Diretor da Analysis Consultoria Civil e
Geotécnica
1. OBJETIVO
Apresentar o tema de INVESTIGAÇÃO
GEOTÉCNICA APLICADA À ENGENHARIA
DE FUNDAÇÕES considerando:
Abrangência
Desafios para a melhoria
P&D e Inovação
Aplicação direta ao meio profissional
Custo, benefício e análise de risco
3. INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO
Investigação do subsolo para obras correntesno Brasil é sinônimo de execução desondagens de simples reconhecimento (SPT);
Grandes contratantes (DNIT, PETROBRÁS) fornecem /solicitam /exigem apenas sondagens de simples reconhecimento em grande número de
projetos.
?? Atende a necessidade de obras correntes? Obras de infra-estrutura?
PERGUNTAS
1. Métodos de investigação geotécnica adotados
em obras correntes são necessários, suficientes e
adequados?
2. Investigação bem conduzida: métodos de Projetosão precisos quando aplicados à previsão dedesempenho de estacas?
3. Técnicas de investigação e métodos projeto podem
ser incorporados a rotina de engenharia emcasos de avanços tecnológicos?
ESTUDOS DE CASOS
3. INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO
Aspectos relacionados a investigação dascaracterísticas do subsolo são as causas maisfreqüentes de problemas de fundações.
Estatística internacional (Milititsky et al, 2015) e Eurocode
Incertezas quanto às condições do subsolo, falta deprecisão de projeto e (eventuais) patologias:
Simples ausência (prática inaceitável)
Investigação ineficiente
Investigação com falhas
Falha da concepção da campanha de investigação
Má interpretação dos resultados
Interação entre ensaios e métodos de projeto
Infraestrutura: Nova Pista
Aeroporto de Abu Dahbi (Emirados)
>100 sondagens SPT
investigação ineficiente ?investigação com falhas ?
Geofísica oferece alternativa preliminar de investigação, a
ser complementada por sondagens, em áreas de grande
variabilidade espacial, diversidade de unidades geotécnicas,
restrições ambientais e condições especiais (cársticas):
Amostragem de grandes áreas
Amostragem tridimensional
Métodos não destrutivos
Orientação na tomadas de decisões
COMENTÁRIOS
Fundações superficiais ou profundas :
Edificações (Concepção e Interpretação)
(obras correntes): $$$$
Sondagem SPT: medida de resistência
COMENTÁRIOS: Cidade de Santos
Fundações superficiais: ensaios especiais (história de tensões, compressibilidade, expansibilidade, colapsibilidade, etc).
4. ANÁLISE E PROJETO
Os métodos utilizados em projeto variam deacordo com a complexidade da obra, regiãodo país, prática local, forma de contratação.
Fundações profundas – situação atualUso de métodos empíricos ou uso de cargasnominais nas estacas, caso das obras pequenas eregiões menos desenvolvidas;
Correlação com ensaios de SPT (prática maiscomum e obras maiores)
Correlação com ensaios de CPT (prática incomum)
Uso de formulação analítica para casos de cargas
especiais (pouco usual no Brasil);
Métodos numéricos sofisticados (comparação
entre soluções, analise paramétrica).
Tipos de Fundações profundas
Variabilidade de soluções de uso corrente
Estacas Moldadas in loco (escavadas, hélice contínua,
raiz, Franki)
Estacas cravadas (concreto, aço, madeira)
Tratamento de solos (Cutter soil mixing, Deep soil
mixing, Jet-grouting)
Prática Brasileira: Estacas Escavadas
Baseada na correlação empírica entre medida de
penetração do SPT e capacidade de carga da
estaca
Cálculo de resistência de ponta
Cálculo da resistência de atrito lateral
11
.
F
NK
F
qr c
p
222
...
F
NK
F
q
F
fr cc
(kPa) 13
10
Nr
Prática Inglesa: Estacas Escavadas
Proposição clássica de Skempton para projeto deestacas escavadas de grande diâmetro em argilasde Londres é um exemplo da dispersão dosvalores obtidos para a proposição de α = 0,45
Fs= α Su
Resistência lateral unitária
Fator de correlação
Resistência não drenada
AREIAS???? Como dimensionar estacas?
Campo Experimental de Araquari
Iniciativa da ISSMGE / Promoção da ABMS
Conhecimento de interação em Areias
Parceira publico – privada
Local (Araquari) 5 anos de operação
Extensa campanha de investigação
Estacas instrumentadas de grande diâmetro
Estacas escavadas (fluido estabilizante) e Estacas hélice
contínua
Provas de carga instrumentadas
Estaca Diam.
(m)
Comp.
(m)
Prova de carga Observação
1. Escavada
Lama
1,0 24,0 Estática
Comparação de
desempenho 2. Escavada
polímero
1,0 24,0 Estática
3. Hélice
Contínua
1,0 24,0 Estática
4. Escavada
polímero
1,0 24.0 Osterberg Comparação
procedimento
5. Escavada
polímero
0.6 16.0 Estática e
Dinâmica
Influência do tipo de
carregamento
6. Hélice
Contínua
0.6 16.0 Estática e
Dinâmica
Influência diâmetro
Instrumentação:Cross-hole (instalação tubos metálicos) Sensores Térmicos
Ensaios de Integridade PIT Strain gauges (sister bars)
O Cell (importar USA) Tell tales (haste e tubo guia)
Estaca escavada de PolímeroCurva Carga x Deslocamento
0,140,17
0,490,56
1,191,61 2,41
3,083,664,71 5,69
7,80
8,73
11,52 14,74
18,73
24,24
33,2334,03
39,1740,6740,98
40,5840,58
39,7039,7039,02
38,9237,76
37,0437,6637,69
38,4438,64
39,7439,94
44,5947,09
51,70
58,98
63,49
73,95
80,37
94,08
98,8199,03
98,6297,13
96,07
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
100,0
110,0
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000
Deslo
cam
en
to (
mm
)
Carga Aplicada (kN)
Resultado Prova de Carga Leituras LVDT
Previsões de desempenho: 72
Participantes : 42% Acadêmicos
58% Projetistas
América do Norte32%
América do Sul22%
Europa31%
Outros15%
Estaca escavada instrumentada
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000
He
ad
Dis
pa
lce
me
nt
(mm
)Axial Load (kN)
Dean Harris
Francesco Basile
Mehari Tesfagabr Weldu
Measurements
Estaca escavada instrumentada
0
5
10
15
20
25
30
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000
Dep
th (m
)
Distribution of Axial Load (kN)
Dean Haries
Francesco Basile
Mehari Tesfagabr Weldu
Measurements
Métodos de Projeto
3% - Teóricos 2% - Abordagens
Empíricas
(Regras práticas)13% - Métodos
combinados
40% - Ensaios de
Campo
42% - Métodos
Numéricos
API (2002): expressar Ks= f(cv)
Novas tecnologias Ks /K0
Métodos de projeto (1960s)
0
5
10
15
20
25
30
0,0 1,0 2,0
Pro
fund
idad
e (m
)
ks - Polímero
ks
k0
ql = ks.σ´v tanδ = βσ´v
Prática Brasileira: Estacas escavadas0
10000
20000
30000
40000
50000
0 10000 20000 30000 40000 50000
Qu
ltim
ate
pre
dic
ted
(k
N)
Qultimate measured (kN)
ULTIMATE RESISTANCE MEASURED x PREDICTED
DeQAeVUFRGS
(1:2)
(2:1)
(1:1)
UFRGS: Langoni e Lobo
Prática Brasileira: Estacas escavadas
UFRGS: Langoni e Lobo
050
0010
000
1500
020
000
2500
030
000
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000
Qsk
in p
red
icte
d (k
N)
Qskin measured (kN)
SKIN RESISTANCE MEASURED x PREDICTED
DeQAeVUFRGS
(1:2)
(2:1)
(1:1)
050
0010
000
1500
020
000
2500
0
0 5000 10000 15000 20000 25000
Qto
e p
red
icte
d (k
N)
Qtoe measured (kN)
TOE RESISTANCE MEASURED x PREDICTED
DeQAeVUFRGS
(1:2)
(2:1)
(1:1)
COMENTÁRIOS
O conhecimento especifico e ferramentas deanálise da área de fundações e o desenvolvimentode equipamentos e ensaios tem evoluçãocontinua e acelerada.
Uso contínuo de métodos empíricos é fonte deincerteza.
Deve ser usado somente no universo estatísticono qual o método foi desenvolvido
COMENTÁRIOS FINAISO conhecimento geotécnico e o controle de execuçãosão mais importantes para satisfazer os requisitosfundamentais de segurança de uma fundação do quea precisão dos modelos de cálculo e os coeficientesde segurança adotados”. EUROCODE 7
Conscientização de que investigação geotécnica éinvestimento e não custo
Reconhecimento da degradação da qualidade deserviços de investigação, que não tem sidoacompanhados de iniciativas de melhoria do setor.
Proliferação de empresas de investigação, muitas vezessem a devida qualificação, associada a prática daterceirização de serviços por empresas nãoespecializadas.
COMENTÁRIOS FINAIS
Planejamento de um programa de investigação deve ser concebido por um engenheiro geotécnico experiente que possa conjugar os custos à complexidade ou dificuldades do projeto.
A consistência da investigação deve ser adequada às necessidades do projeto continuamente revista
Supervisão dos serviços investigação comorequisito mínimo de qualidade.
Utilizar novas tecnologias quando apropriado.
Investigação Geotécnica
A informação solicitada nem sempre é a informação necessária
A informação necessária nem sempre pode ser obtida
A informação obtida nem sempre é suficiente
A informação suficiente nem sempre é economicamente viável
(adaptado)