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Geotecnia de Fundações TC 041
Vítor Pereira [email protected]
Agosto 2017
Curso de Engenharia Civil – 8º Semestre
Comparativo entre metodologias• Estaca longa em argila, Silva (2015)
Considerações Sobre Resistência de Ponta e Resistência Lateral
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Comparativo entre metodologias• Estaca longa em argila, Silva (2015)
Considerações Sobre Resistência de Ponta e Resistência Lateral
Comparativo entre metodologias
Considerações Sobre Resistência de Ponta e Resistência Lateral
– Paludo (2017)
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Comparativo entre metodologias
Considerações Sobre Resistência de Ponta e Resistência Lateral
– Distribuição de Carga, Paludo (2017)
Comparativo entre metodologias
Considerações Sobre Resistência de Ponta e Resistência Lateral
– Distribuição a Carga ao longo do fuste, Paludo (2017)
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Comparativo entre metodologias
Considerações Sobre Resistência de Ponta e Resistência Lateral
– Distribuição de atrito Lateral, Paludo (2017)
Carregamento Lateral em Estacas
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Norma Brasileira NBR 6122/2010
7.6.3.3. Para equilibrar a força horizontal queatua sobre uma fundação em sapata ou bloco,pode‐se contar com o empuxo passivo, desdeque se assegure que o solo não venha a serremovido. O valor calculado do empuxopassivo deve ser reduzido por um coeficientede no mínimo igual a dois.
Norma Brasileira NBR 6122/2010
8.2. Carga admissível ou carga resistente deprojeto. Devem ser considerados os seguintesfatores:
• Características geomecânicas do subsolo;
• Posição do NA;
• Eventual alteração das características dos solos;
• Eventual ocorrência de solicitações adicionais comoatrito negativo e esforços horizontais devidos acarregamentos assimétricos;
• Recalques admissíveis
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Norma Brasileira NBR 6122/2010
8.4.2 Esforços transversais
• Quando uma estaca ou tubulão ou grupo de estacas estásujeito a esforços horizontais ou momentos, pode ocorrer aplastificação do solo ou do elemento estrutural, o que deveser considerado no projeto, levando‐se em consideração asdeformações respectivas.
8.4.4 Efeito de carregamento assimétrico sobre solo mole
• Estacas ou tubulões (isolados ou em grupo) implantadosatravés de camada de argila mole, submetidos acarregamento de aterro assimétrico, ficam sujeitos aesforços horizontais que devem ser considerados nodimensionamento das fundações.
Norma Brasileira NBR 6122/2010
E.3.3 Colocação da armadura
• No caso de estacas submetidas a esforços detração, horizontais ou momentos, a armaduradeve ser colocada no furo antes daconcretagem e presa na superfície de acordocom a cota de arrasamento.
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Projeto de Estacas Sob CarregamentosLaterais
–Alternativas:
• Estacas inclinadas
–dificuldade de execução
• Estacas verticais
–Absorver os esforços de flexo‐compressão e/ou flexo‐tração
Projeto de Estacas Sob CarregamentosLaterais
– Avaliar:
• Resistência Última do Solo
• Carga Última do Elemento Estrutural
• Deflexão Máxima
– Verificar condições de Rigidez do Sistema
• Sistema Rígido – Deflexões na estaca não são problema
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Classificação das Estacas ‐ Rigidez
• Estacas Rígidas
• Estacas Semi‐Rígidas
• Estacas Flexíveis
Classificação das Estacas – Topo
• Estaca Engastada
• Estaca Não‐Engastada
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Método de Broms (1965)
• Capacidade de carga última do sistema solo –estaca– deformações para a carga de trabalho sejam de tal ordem que não prejudiquem o funcionamento da fundação ou superestrutura
• Coeficientes de minoração e majoração
• Diferentes formulações para diferentes tipos de solo e estaca
Método de Broms (1965)
Rótulas plásticas
Rotação da estaca
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Método de Broms (1965) – Exemplos
• Estacas curtas com topo livre em argilas
Método de Broms (1965) – Exemplos
• Estacas curtas com topo engastado em argilas
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Método de Broms (1965) – Exemplos
• Estacas curtas com topo livre em areias
Método de Broms (1965) – Exemplos
• Estacas curtas com topo engastado em areias
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Método de Broms (1965) – Exemplos
• Estacas longas com topo livre em argilas
Método de Broms (1965) – Exemplos
• Estacas longas com topo engastado em argilas
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Método de Broms (1965) – Exemplos
• Estacas longas com topo livre em areias
Método de Broms (1965) – Exemplos
• Estacas longas com topo engastado em areias
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Método de Brinch Hansen (1961)
• Capacidade de carga última do sistema solo –estaca
• Estacas Curtas/Rígidas
Fy 0 Hu puBdz 0
Zr
puBdz
Zr
L
M 0 Mu puBZdz 0
Zr
puBZdzZr
L
Método de Brinch Hansen (1961)
• Tensões do solo aumentam com a profundidade
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Método de Brinch Hansen (1961)
• Vantagens– Aplicabilidade em solos coesivos e coesivo‐friccionais,
– Permite considerar as estratificações do solo, com a segmentação dos limites dos integrais nas equações de equilíbrio
• Desvantagens– Aplica‐se somente a estacas curtas (razão L/B < 20)
– Considera rotações ao invés de considerar a formação de rótulas plásticas no elemento estrutural
– Solução feita por tentativa e erro
• Estacas Curtas (L/D<7) e Flexíveis (L/D>7)
• Considera possibilidade de reforço do solo pra aumentar a Resistência
Método de Faro (2014)
D
Ef
D
cp
D
cv
L
L
D
DF cimcim
*ln
'cos
1
*
'ln
*
'lnln
2
24
22
2
1
1
2
D
LeLD
HF
ult
ln
5385,1*** 2834,0
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Método de Winkler (1867)
• Comportamento Tensão – Deflexão
– Modelos de Reação do solo – coeficientes de reação horizontal ‐ Kh
3:)(.
L
FkUnidadeykp hh
Método de Winkler – Coeficientes de Reação Horizontal
– O coeficiente de reação horizontal pode ser constante ou variar com a profundidade z
• mh = taxa de crescimento de kh (F/L)4
• nh = taxa de crescimento de kh, incluindo a dimensão transversal
BmnOndeB
znk
zmk
hh
hh
hh
.:
.
.
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Método de Winkler – Coeficientes de Reação Horizontal ‐ Kh
• (Terzaghi 1955)
– Argilas Pré Adensadas (Kh constante com prof.)
– Válido para tensões até metade da tensão de ruptura do solo
Método de Winkler – Coeficientes de Reação Horizontal ‐ Kh
• (Terzaghi 1955)
– Areias e Argilas Normalmente Adensadas (Khcresce com profundidade) – nh (F/L
3)
Valores em MN/m3
B
zBm
B
znhk
zmhk
ArgilasNAAreias
hh
h
)..(..
..
:/
Reese et al (1975), sugerem um valor dependente da densidade relativa
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Método de Winkler – Coeficientes de Reação Horizontal ‐ Kh
• (Terzaghi 1955)
– Argilas NA – Longo Prazo:
– Argilas NA – Curto Prazo (CIRIA 1984):
– Se houver E para o solo:
Método de Winkler – Coeficientes de Reação Horizontal ‐ Kh
• Pyke & Beiake (1985) sugerem que o valor de E seja o módulo secante correspondente à metade da solicitação máxima de trabalho, determinando o Kh
• Faro (2014) afirma que diversos autores compararam o módulo de elasticidade com o módulo de reação à relação:
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Método de Hetenyi (1956)
• Coeficiente de Reação Horizontal Constantecom a Profundidade
– Viga elástica, de comprimento semi‐infinito
4. L 44..4..4
.
IE
Kh
IE
Bkh
pp
Rigidezrelativasolo‐estaca
Momento de inércia seção da estaca
Variável Fórmula
yo(deslocamentotopo estaca)
Mmáx
(z = 0,7/)
Kh
M
Kh
Hyo
2..2..2
MH
Mmáx .7,0.32,0
Método de Matlock & Reese (1961)
• Para estacas longas e topo livre, as deflexões (y) e momentos (M) ao longo da estaca são determinadas pelas equações:
• Cy e Cm são obtidos graficamente, onde Z=z/T e T indica a rigidez relativa estaca‐solo
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Método de Miche (1930)
• Coeficiente de Reação Horizontal Variável com a Profundidade
– Viga sobre base elástica).(.
.
BmhnhB
znhkh
ou
zmhkh
Variável Fórmula
yo(deslocamentotopo estaca)
MmáxEstaca curta
L<1,5.T
MmáxEstaca longa1,5.T < L < 4.T
Método de Miche (1930)
• Rigidez relativa da estaca ou comprimento característico da estaca (T)
IE
HTy
po
3
40,2
5.
h
pp
n
IET
HTM máx 25,0
HTM máx 79,0
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Modelos de Reação do Solo – Coeficientesde Reação Horizontal
Comparativo entre os Métodos
• Estaca curta em areia, Silva (2015)
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Comparativo entre os Métodos
• Estaca curta em argila, Silva (2015)
• Estaca longa em areia, Silva (2015)• Estaca longa em areia, Silva (2015)
Comparativo entre os Métodos