1. Pruebas de carga en pilotes:
pueden decir mucho más
de lo que han dicho
Prof. Eng°. Luciano Décourt
2. Na engenharia geotécnica, assim como em qualquer área
do conhecimento humano, qualquer que seja o assunto, há
muito mais controvérsias do que consenso. Especificamente
na engenharia de fundações não há consenso sobre
praticamente nada. Entretanto, há consenso absoluto de
que a melhor e mais confiável maneira de se avaliar a
capacidade de carga de qualquer fundação é através de
provas de carga. Não obstante, são inúmeras as indefinições
existentes nessas provas de carga. As informações que, via
de regra, se obtém desses ensaios são pífias. Muito mais
poder se ia e dever se ia obter. Torna-se, pois, oportuno que
se faça uma ampla análise crítica do problema. É esse o
objetivo maior dessa palestra.
3. CAPACIDADE DE CARGA;
PREVISÕES x VERIFICAÇÕES.
Ruptura Física
De Beer (1988)
∆ sp/∆Q = oo.
Décourt (1996)
Rigidez, Rig. = zero
CONCEITO DE RUPTURA
Ruptura Convencional
Quc (Sp = 0,1 d)
4. FUNDAÇÕES QUE ROMPEM
E S O P T ll
P R E C AS T C O N C R E T E P IL E
0
5
1 0
1 5
2 0
2 5
3 0
0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 1 4 0
L O AD , Q (M N x100) o r (tf)
STIFFNESSR(MN/mmx100)
or(tf/mm)
Q u C = 1 0 5 .0 3
Q u u = 1 2 4 .6 5
R = 26.669 - 0.214Q
6. PROVAS DE CARGA
As provas de carga devem, evidentemente, ser conduzidas em
observância às Normas Brasileiras, no caso específico a NBR
12.131, recentemente revisada.
Proceder-se como determina a Norma, é pois uma obrigação.
Porém, há de se reconhecer que uma prova de carga assim
conduzida e interpretada da forma usual, irá conduzir a um nível
de informações medíocre. Muito mais poder-se-ia e dever-se-ia
obter a partir desses ensaios, que por suas características
específicas são caros e demorados.
7. NÚMERO DE ESTÁGIOS
VELOCIDADE DE CARREGAMENTO
De acordo com a Norma, estágios da ordem de 20% da carga
admissível prevista.
De acordo com a Norma, existe a opção de se utilizar
carregamentos lentos e/ou rápidos. E ainda, a de se misturar as
duas condições em um mesmo ensaio.
9. CARGA MÁXIMA
As provas de carga devem ser conduzidas até a carga máxima
possível e não apenas até um valor previamente estipulado,
função de uma carga admissível, previamente admitida pelo
projetista.
A única restrição quanto ao valor da carga deveria ser aquele
que poderia provocar um dano estrutural a fundação, no caso de
a prova de carga ser realizada em uma estaca da obra.
10. TRATAMENTO ESTATÍSTICO DOS DADOS.
IMPRECISÕES E ERROS.
Todo e qualquer ensaio está sujeito a erros e as provas de carga,
obviamente, não são exceção. Esses erros podem ser tanto
humanos, como provocados por causas diversas, tais como:
ventos, temperatura, falta de rigidez do sistema e etc.
Assim, a medida que se dá um tratamento estatístico aos dados,
obtêm-se uma relação matemática que conduz a resultados mais
confiáveis do que os próprios valores medidos diretamente. É
claro que para a obtenção de bons resultados, faz-se mister que se
disponha de modelos adequados. Por exemplo: a curva carga (Q)-
recalque (s) de uma sapata e/ou base de estaca escavada é muito
bem representada por correlação linear entre “log Q” e “log s”.
11. PROVA DE CARGA INSTRUMENTADA x PROVA DE
CARGA CONVENCIONAL.
A maioria dos pesquisadores admite que a instrumentação conduz
sempre a resultados corretos, enquanto que qualquer outro
método que pretenda obter informações sobre essa transferência
de carga, sem a utilização de instrumentação, estaria “sub-judice”.
Entretanto, a realidade é que todo e qualquer método, inclusive
aqueles que fazem uso de instrumentação, “strain-gauges” e/ou
“tell-talles”, devem também ser considerados como estando “sub-
judice”. Não existe isso de um processo com base em
instrumentação dar sistematicamente resultados inquestionáveis,
enquanto todos os outros indicarem resultados questionáveis.
Todos devem ser considerados como não mais que estimativas
de grandezas, que, na realidade, jamais serão efetivamente
conhecidas.
12. PROVA DE CARGA ESTÁTICA x PROVA DE CARGA DINÂMICA
Essas denominações causam uma certa confusão. A rigor, o nome
prova de carga deve ser reservado apenas aos ensaios processados da
forma convencional, isto é, através de carregamentos “estáticos”. O
outro ensaio deve ser designado por ensaio de carregamento
dinâmico.
Esse ensaio (dinâmico) pode oferecer avaliações satisfatórias de
capacidade de cargas no caso de estacas de deslocamento.
No caso de estacas escavadas, entretanto, conduz a resultados falsos,
não devendo por isso ser utilizado.
Conclui-se pois, que no caso de estacas de não deslocamento, os
valores obtidos são aleatórios e contra segurança, pois indicam
resposta muito mais rígida do que a real.
13. Décourt (2006-2008) demonstra, de forma inquestionável, que os
resultados de provas de carga em estacas de atrito apresentam, no
gráfico de rigidez, relação linear entre carga e rigidez.
0
200
400
600
800
1000
1200
0 200 400 600 800 1000
Q (kN)
RIG(kN/mm)
pontos considerados na regressão
pontos não considerados na regressão
Q = 845,51 - 0,85RIG
R2
= 0,996
(Qs)u = 845,51kN
0
10
20
30
40
50
60
70
0 200 400 600 800 1000
Q (kN)
s(mm)
(Qs)10 = 779,27kN
(Qs)c = 833,70kN
(Qs)10/ (Qs)c = 0,93kN
Q = 845,51 - 0,85RIG
R
2
= 0,996
(Qs)u = 845,51kN
ESTACAS SEM PONTA
14. O gráfico de rigidez será utilizado para a interpretação dos
resultados das provas de carga em estacas.
Para estacas escavadas, se o carregamento for conduzido até
grandes deformações, dois domínios serão facilmente identificados:
o domínio da ponta e o domínio do atrito lateral. No trecho onde a
transferência por ponta é preponderante, a relação entre Q e RIG é
uma curva, tornando-se linear em um gráfico log x log. Já no trecho
onde o atrito lateral é dominante, essa relação é, nitidamente,
linear.
METODOLOGIA PROPOSTA – ESTACAS USUAIS
33. ESTACA
Qsc (MN)
VALOR MEDIDO (1)
Qsc (MN) CALCULADO
½INTERVALOS DE
VARIAÇÃO
VALOR
CENTRAL
(2)
T-1 ≤ 0,7 0,85 0,85 ≤ 0,82
E-9 ≤ 0,73 0,69 ≤ Qs ≤ 0,81 0,75 0,97
Barrete Av. Paulista
7,414 ( s = 11,84 mm )
8,22 (valor extrapolado
para s = 112,8mm)
6,07 ≤ Qs ≤ 8,48 7,28 1,13
Barrete ABEF / EPUSP 1,61 1,501 ≤ Qs ≤ 1,73 1,61 1,0
Metálica – Souza 0,078 0,061 ≤ Qs ≤ 0,086 0,073 1,07
Dubai – Poulos ≈ 30,0 ---- ≈ 30,0 1,0
Tabela I
VALORES MEDIDOS E CALCULADOS DE Qsc
34. DETERMINAÇÃO DA CARGA RESIDUAL
É sabido que a aplicação de sucessivos carregamentos a uma
dada estaca provoca o surgimento de cargas residuais na mesma.
Essas cargas residuais, Qr, afetam a aparente repartição da carga
entre o atrito lateral, Qs e a ponta, Qp.
36. 0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
0 200 400 600 800 1.000 1.200 1.400
s(mm)
Q (kN)
FELLENIUS- PORTO
PT1
4º Carregamento
5º Carregamento
Q' =logQ' =2,91 +
Q =971,04kN
s =9,79mm
DQr =71,04kN
Para “s” = 9,79mm
Q = 0,971 MN
∆Qr = 0,971 -0,900 = 0,071 MN
Cálculo da carga residual, carregamentos 4º. e 5º.
TABELA III
CÁLCULO DA CARGA RESIDUAL, Qr
Carregamento DQr (MN)
2º - 1º - 0,023 ou zero
3º - 2º 0,053
4º - 3º 0,050
5º - 4º 0,071
Qr (MN) 0,151 ou 0,174
37. RESUMO E CONCLUSÕES
Foi feita uma análise crítica de como as provas de carga são
rotineiramente realizadas e interpretadas.
Deu-se ênfase ao fato de algumas fundações poderem “romper”
enquanto que outras jamais se aproximarão da situação de
ruptura física, fazendo com que todo e qualquer raciocínio tenha
que ser feito com base apenas em deformações.
Ficou também evidenciada a enorme importância de se utilizar o
gráfico de rigidez para a interpretação dos dados das provas de
carga.
38. Conhecidos os dados de uma prova de carga convencional (não
instrumentada), o método aqui apresentado, permite obter:
• A curva completa carga-recalque, até a carga de ruptura
convencional, Quc.
• A separação aproximada da carga total, entre carga de
ponta, Op e de atrito lateral, Qs.
• A ordem de grandeza das cargas residuais (quando há
carregamentos sucessivos).
A obtenção das parcelas de carga transferidas ao solo por ponta
e atrito é tarefa sempre muito difícil, mesmo quando se dispõe
de provas de carga instrumentadas.
Propõe-se então que sejam determinados os limites, superior
(“upper bound”) e inferior (“lower bound”) dessas parcelas.
39. AGRADECIMENTOS
Aos colegas, professores Bengt H. Fellenius, Harry G. Poulos e Faiçal
Massad, pelo fornecimento de alguns dos dados que foram utilizados
nessas análises. Ainda ao Prof. Faiçal Massad pelas proveitosas
discussões sobre esse tema, mantidas ao longo desses últimos meses.
Ao meu filho, Roberto Frota Décourt, doutor em administração de
empresas, pelo desenvolvimento do programa de cálculo que permitiu
a análise rápida e precisa dos resultados das provas de carga que
serviram de base ao desenvolvimento do método proposto.
“Last but not least” um agradecimento também à minha secretária,
Elaine Favero, por sua paciência, perseverança e dedicação, que
viabilizaram a síntese das pesquisas, aqui apresentada.
