Este artigo visa orientar a comunidade geotécnica e de fundações a utilizar parâmetros fornecidos nas análises CAPWAP (Case Pile Wave Analysis Program) para verificar se uma análise foi bem feita ou não ...

1. 46 • FUNDAÇÕES & OBRAS GEOTÉCNICAS
ARTIGO
A INFLUÊNCIA DO FATOR DE
QUALIDADE (MATCH QUALITY) NA
ANÁLISE CAPWAP
Este artigo visa orientar a comunidade
geotécnica e de fundações a utilizar
parâmetros fornecidos nas análises
CAPWAP (Case Pile Wave Analysis Pro-
gram) para verificar se uma análise foi
bem feita ou não. A análise CAPWAP
utiliza o modelo proposto por Smi-
th (1960), variando os parâmetros
do solo até que se obtenha um bom
ajuste entre as curvas das forças, ve-
locidades ou ondas ascendentes e
descendentes medidas e calculadas.
Neste modelo, a estaca é modelada
através de molas e elementos com
massa e o solo por molas e amorte-
cedores. Esses ajustes são medidos
e orientados por um fator de qua-
lidade determinado no programa
pela nomenclatura de MQ (Match
Quality). Quanto menor o valor do
fator de qualidade MQ, melhor será
o ajuste das curvas medida e calcu-
lada. Como o fator de qualidade MQ
depende da qualidade e do tipo de
sinal obtido, criou-se uma falta de
parâmetros para se qualificar uma
boa análise CAPWAP, uma análise re-
gular e uma análise ruim.
Com base nesses problemas de
qualificação das análises e se seus
resultados seriam confiáveis, cria-
ram-se parâmetros para avaliação
através do seu fator de qualidade
MQ, uniformizando os critérios,
que serão demonstrados ao longo
desse artigo.
Felipe Souza Cruz, Arcos
Engenharia de Solos
felipe.cruz@arcos.eng.br
1 ENSAIO DE
CARREGAMENTO DINÂMICO
(PDA – PILE DRIVING
ANALYSER)
O Ensaio de Carregamento Dinâmico
através do aperfeiçoamento das fór-
mulas de cravação, sendo que New-
ton em 1931 foi o primeiro a registrar
que durante o processo de cravação,
se desenvolve a propagação da onda
gerada pelo impacto, estimulando
assim o elemento de fundação. Em
1938, Fox publicou o primeiro con-
junto de equações para estimar a ca-
pacidade resistente de estacas a partir
do ensaio de carga dinâmico. Estas
equações baseiam-se na teoria da
propagação unidimensional de ondas
mecânicas longitudinais.
O princípio de execução do ensaio é
relativamente simples, uma vez que
consiste apenas na geração de um
impacto no topo da estaca, que se
propaga até a ponta, onde se reflete
voltando ao topo. Hoje possuímos
percussores, equipamentos gerado-
res de impacto com pesos de marte-
los elevadíssimos e especializados na
realização do Ensaio de Carregamen-
to Dinâmico (PDA).
Este impacto propaga-se na estaca
sob a forma de uma onda longitudi-
nal e unidimensional na direção do
eixo de simetria da estaca. Durante
o processo de propagação, a onda é
afetada pela interação solo-estaca e
com isso é importante o estudo da
sondagem para identificar as sin-
gularidades por camadas. A análise
através da equação de onda consis-
te na quantificação desta interação,
através do estudo da onda que se
propaga na estaca, inicialmente no
sentido descendente e numa fase
posterior no sentido ascendente.
(Foto 01)
Devido às limitações tecnológicas da
época, embora se conhecessem os
princípios de execução e de interpre-
tação do ensaio, este não era muito
utilizado. Essa situação alterou-se com
o desenvolvimento dos meios infor-
máticos e com o trabalho pioneiro de
Smith (1960).
Numa primeira fase de utilização
deste ensaio, a energia transferi-
da para a estaca era determinada a
partir da velocidade de impacto do
martelo e do coeficiente de restitui-
ção do amortecedor. Cada uma des-
tas grandezas era determinada teo-
ricamente recorrendo, às leis básicas
da física. A interpretação do ensaio
baseava-se na energia transferida
para a estaca e no trabalho realiza-
do correspondente à penetração da
estaca. As dúvidas surgidas na inter-
pretação do ensaio ocorriam devido
às incertezas no conhecimento dos
parâmetros do solo, e também às
aproximações efetuadas no cálcu-
lo da energia. Para ultrapassar es-
sas incertezas foi implementada a
realização de medições na própria
estaca, efetuadas através da insta-
lação de sensores de deformação e
aceleração no fuste da estaca. Desta
forma, são obtidas as curvas da força
e da velocidade em função do tem-
po numa determinada posição da
estaca. Atualmente é esta a técnica
utilizada na realização do Ensaio de
Carregamento Dinâmico (PDA).
O Ensaio de Carregamento Dinâmico

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Foto01–TipodeEquipamentodePercussãoutilizadopararealizaçãodoPDA Foto 02 – Análise no Campo do Ensaio de PDA
possui como objetivo principal deter-
minar a capacidade de carga estática
mobilizada do conjunto solo-estaca,
pois seu fator de amortecimento visa
reduzir a parcela dinâmica da carga
mobilizada, mas, além disso, esse en-
saio pode nos fornecer a verificação
da integridade da estaca, no cálculo
da eficiência do sistema de cravação,
na determinação das tensões aplica-
das à estaca na cravação, as simula-
ções dos ensaios estáticos, tanto a
compressão quanto à tração e até es-
timar a carga de ruptura do elemento
de fundação – isso caso o ensaio seja
levado até a estaca, pare de mobilizar
cargas e ocorra a realização de aná-
lises CAPWAP em todos os seus gol-
pes. (Figura 02)
2 ANÁLISE CAPWAP
2.1 Considerações Teóricas
As principais limitações do modelo
apresentado por Smith (1960) são as
incertezas acerca da energia trans-
mitida para a estaca, inerentes às
simplificações efetuadas na determi-
nação da velocidade de impacto do
martelo e do coeficiente de restitui-
ção do amortecedor. Para diminuir
estas incertezas, foram implemen-
tadas medições da deformação e da
aceleração no topo da estaca, numa
posição em geral, no fuste da estaca.
As medidas da deformação e da
aceleração no topo da estaca são
independentes entre si, embora
tenham sido provocadas pelo mes-
mo impacto sendo assim afetadas

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pela mesma resistência do solo,
com isso possuem as mesmas re-
lações físicas da equação de onda,
Fellenius et al.
A análise CAPWAP utiliza o modelo
proposto por Smith (1960), variando
os parâmetros do solo até que se ob-
tenha um bom ajuste entre as curvas
das forças, velocidade ou ondas as-
cendentes e descendentes medidas e
calculadas. Neste modelo, a estaca é
modelada através de molas e elemen-
tos com massa e o solo por molas e
amortecedores. Por meio do método
CAPWAP efetua-se a interpretação
dos registos obtidos, determinando a
força na estaca a partir da velocidade
obtida da aceleração medida, e com-
para-a com a força obtida na defor-
mação medida.
São exportados os dados da estaca e
todas as informações obtidas no mé-
todo CASE (Case Institute of Technolo-
gy), após essa etapa são inseridos ajus-
tes de cargas e parâmetros conforme
a melhor adequação das curvas, bus-
cando um resultado limpo, coerente
e ajustado. Desta forma, o método
CAPWAP pode ser calibrado para as
condições locais e permite a determi-
nação não só da capacidade resistente
da estaca, bem como de parâmetros
dinâmicos do solo.Tem a vantagem de
eliminar as incertezas quanto à avalia-
ção da energia dissipada quando da
aplicação do impacto.
O modelo utilizado considera que o
solo tem um comportamento elásti-
co-perfeitamente plástico, definido
por duas zonas: uma zona inicial em
que a resistência é proporcional ao
deslocamento, e uma segunda zona
em que a resistência se mantém com
o aumento do deslocamento, como
apresentado na Figura 01. O pon-
to que marca a separação das duas
zonas é definido pelo deslocamen-
to elástico limite, Q (conhecido na
bibliografia por “quake”) e pela re-
sistência última Ru. Nesta figura, “s”
representa o deslocamento plástico.
(Figura 01)
Ainda na análise CAPWAP, consegui-
mos dimensionar o fator de amorte-
cimento JC, que define a forma como
a energia é dissipada pelo solo, cor-
respondendo a uma diminuição da
energia efetiva transmitida aos ele-
Figura 01 – Comportamento considerado na análise CAPWAP para o solo e modelo para
modelagem numérica
mentos restantes da estaca. Através
dos cálculos numéricos, a partir da
equação da onda, é possível obter
a velocidade instantânea de qual-
quer ponto em qualquer instante.
Se a velocidade instantânea de um
ponto da estaca for designada por v,
e o fator de amortecimento por JC,
o produto JCvRx traduz a resistência
por amortecimento do ponto x, re-
presentado na Figura 01.
Os valores obtidos para o desloca-
mento elástico limite, para o fator de
amortecimento e para a distribuição
da resistência lateral são utilizados
na avaliação da resistência mobiliza-
da, pois com a obtenção desse fator
de amortecimento diminuímos a in-
fluência dinâmica nos resultados ob-
tidos e analisados. Uma vez obtidos
os parâmetros do modelo, é possível
simular o resultado de um ensaio de
carga estática
2.2 Análise do Fator de
Qualidade Match Quality
O fator de qualidade MQ é um mé-
todo bastante eficaz de se avaliar a
adequação entre a curva calculada e a
curva obtida, mas bastante subjetivo
para se avaliar a qualidade da análise
CAPWAP, pois a adequação das curvas
muitas das vezes independe da quali-
dade da análise e sim do sinal aquisita-
do em campo.
Esse tipo de incerteza gerava mui-
tos paradigmas na hora da aceita-
ção ou não das análises, pois como
não havia uma orientação do que se-
ria aceitável, do que seria considera-
do ótimo, do que seria considerado
ruim, cada um elaborava seu próprio
critério de avaliação, não existindo
uma uniformização.
Com base nisso, a fabricante do equi-
pamento Pile Dynamics, Inc. forneceu
aos usuários um critério para aceita-
ção das análises. Em resumo, a partir
de 2014 só é considerado um match
considerado “ótimo” deve estar em
MQ < 3; se estiver entre 3 e 5 consi-
dera-se “bom”; se estiver entre 5 e 10
considera-se “aceitável”; já acima de
10 é considerado“ruim”. Além disso, se
o match estiver entre 5 e 8 a impressão
sai com uma advertência de que o re-
sultado pode não ser confiável, e se for
maior que 8 o programa não imprime
o resultado.
• Excelente ≤ 3
• Bom para 3 < MQ ≤ 5
• Aceitável para 5 < MQ ≤ 10
• Ruim para MQ > 10 e não
aceitável
Com base no proposto pela empresa
fabricante do programa, estamos pro-
pondo um novo critério para avaliação
das análises CAPWAP, levando em con-
sideração o seu fator de qualidade MQ.
• Excelente ≤ 3
• Bom para 3 < MQ ≤ 5
• Aceitável para 5 < MQ ≤ 8
• RuimparaMQ>8enãoaceitável

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Nossa proposta é adotar os valores
acima, com suas respectivas caracte-
rísticas, sendo assim podemos esta-
belecer que MQ igual ou menor que
três são excelentes interações; MQ
entre três e cinco são boas intera-
ções; e entre cinco e oito são aceitá-
veis, mas há necessidade de entender
o porquê da interação não conseguir
melhores resultados, onde foi o pro-
blema do sinal aquisitado e com MQ
acima de oito não é apresentável. O
programa, na versão 2014, faz um
bloqueio em oito, impossibilitando
assim o envio destas análises a clien-
tes, projetistas, consultores e interes-
sados no resultado, não sendo neces-
sário esse valor ser estendido até 10.
CONCLUSÕES
O Ensaio de Carregamento Dinâmico
(PDA), tão difundido no Brasil e no
mundo terá muitos benefícios com
uniformização de seus critérios de
aceitação nas análises, pois quando
definimos parâmetros, reduzimos
as chances das análises ruins sejam
repassadas aos clientes e interessa-
dos, tornando assim o ensaio mais
confiável “aos olhos” da engenharia
de fundações.
A padronização proposta é bastan-
te correta e traz a possibilidade do
cliente avaliar a qualidade da análi-
se obtida e entender as justificativas
dos executores de ensaios pelos re-
sultados não a contento.
A expectativa desse artigo é auxiliar
na melhoria do entendimento das
análises CAPWAP, assim como provo-
car uma melhoria delas até atingirem
valores aceitáveis para a apresentação
dos resultados.
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