Rec. de maciços e dimensionamento cap. vertical de _estacas LCPC 1999 - PGAE2- MMSEG 2005

Bustamante, M. & Frank. R. “Current French design practice for axially loaded piles” Ground Engineering, March 1999 Adaptado A. Viana da Fonseca (2005) 1 Sobre a prática corrente de PROSPECÇÃO para o dimensionamento de ESTACAS O programa de investigação geotécnica deve ser suficientemente flexível e integrador das técnicas de ensaios de caracterização que permitam em diversas condições lito-geológicas e geotécnicas abordar os vários terrenos interessados pelas formações. O Quadro 1 de Bustamente e Gianeselli (1999) apresenta um bom enquadramento. Bustamante, M. & Frank. R. “Current French design practice for axially loaded piles” Ground Engineering, March 1999 Adaptado A. Viana da Fonseca (2005) 2 Geralmente, as sondagens, por incluírem a recolha de amostras representativas dos maciços atravessados devem constituir a base referencial da prospecção geotécnica. Poderão ser executadas à percussão e trado oco ou à rotação, destrutiva ou não, consoante a natureza mais terrosa ou rochosa do terreno envolvido. Estas sondagens devem sempre que possível incluir ensaios SPT nos horizontes mais terrosos, amostragem contínua nos rochosos, não esquecendo a identificação da posição do nível freático e a sua variação. A interpretação desta amostragem permite derivar parâmetros para o projecto geotécnico. Em situações em que a área a reconhecer o permita, as sondagens podem ser parcialmente substituídas ou complementadas por métodos indirectos de prospecção, em particular quando estes se consagram na bibliografia como sistemas de classificação de boa fiabilidade. Alguns desses métodos apresentam frequentemente em seu abono, a vantagem de lhes estar associado um ensaio com potencialidades de definição paramétrica. São os mais correntes os seguintes: - Pressiómetros: com pré-furação (tipo Ménard: PMT) ou, mais raramente, auto-perfuradores (tipo Camkometer, SBPT); - Cone-penetrómetros estático (CPT; CPTU); - Dilatómetros (DMT...), ensaios de corte rotativo (FVT...).... Uma das práticas correntes europeias mais consagradas, expressa nos documentos normativos franceses (DTU), deve-se a Bustamante e Gianeselli e foi recentemente mais uma vez actualizada (1999). Segundo esta metodologia a base paramétrica faz-se a partir dos ensaios CPT e PMT, muito por razões que se prendem com o seu acrescido rigor em relação a outros e a sua complementariedade em maciços de características de consistência/compacidade díspares. Bustamante, M. & Frank. R. “Current French design practice for axially loaded piles” Ground Engineering, March 1999 Adaptado A. Viana da Fonseca (2005) 3 No Quadro 2, estes autores ilustram com em muitos casos o pressiómetros solucionam as limitações do CPT. Reconhecem, contudo, que a grande universalidade dos ensaios SPT impõem o correlacionamento dos parâmetros que se retiram dos CPT e PMT com aqueles. A figura “2”, apresenta uma proposta dos mesmos autores, aferida para o dimensionamento de estacas. Bustamante, M. & Frank. R. “Current French design practice for axially loaded piles” Ground Engineering, March 1999 Adaptado A. Viana da Fonseca (2005) 4 Os ensaios em laboratório sobre amostras representativas dos horizontes interessados pela estrutura a projectar – integrais ou indeformadas – deverão ser sempre considerados se o projectista considerar insuficiente a informação recolhida nos trabalhos antes referidos. Os ensaios geofísicos (baseados na resistividade ou nas ONDAS SÌSMICAS) serão também indispensáveis se as propriedades de rigidez constituírem base de alguma(s) verificações de estados limites (como a resposta a acções horizontais e momentos na cabeça das eestacas ou maciços de estacas) e, como geralmente acontece, as correlações entre os ensaios in situ acima identificados e essas propriedades, ou os valores definidos em laboratório, não forem fiáveis. DIMENSIONAMENTO GEOTÉCNICO DE ESTACAS – a metodologia DTU (Bustamante &Gianeselli, 1999) A filosofia deste método procura cumprir os seguintes requisitos: - que se satisfaça um razoável coeficiente de segurança em relação à capacidade resistente do terreno; - que se assegurem convenientes limitações de assentamentos verticais e movimentos horizontais das estacas, de tal forma que se garantam as condições de serviço da estrutura que suportam. É um método tipo “estático”, que se baseia em correlações entre resultados de ensaios geotécnicos e resultados de ensaios de carga de estacas protótipo e reais, e por isso é muito popular. Esta proposta francesa foi-se impondo por ter advindo de mais de 400 casos práticos, com correlacionamentos bem controlados e em maciços muito distintos. Bustamante, M. & Frank. R. “Current French design practice for axially loaded piles” Ground Engineering, March 1999 Adaptado A. Viana da Fonseca (2005) 5 As cargas limites que foram consideradas neste método correspondem ao conceito de “limite de fluência” (“creep load”): Q c . Esta carga define-se em documentos normativos como sendo a que identifica início de forte plastificação por fluência (ver doc - ISSMFE, 1985). A carga limite é, numa outra perspectiva, a correspondente a um assentamento de 10% de D: Q u . Na nova versão deste método mantêm-se os termos gerais a expressão da resistência última ao carregamento será: Q u = Q pu + Q su = A p ⋅ ⋅⋅ ⋅q u + ∑ ∑∑ ∑ A si q si sendo A p a área da ponta, A si a área do fuste de camada camada de solo e q u e q si as resistências de ponta e lateral unitárias. Estas resistência são função dos valores determinados - no CPT por meio de: q p = k c ⋅ ⋅⋅ ⋅q ce q si = min [q c /β ββ β; q smax ] sendo q ce o valor ponderado de q c em torno da base da estaca e k c ⋅ ⋅⋅ ⋅e β ββ β dependentes da natureza do solo e do tipo da estaca (ver quadros que se seguem – “Table 4” e “Table 6”, respectivamente); - no PMT por meio de: q p = k p ⋅ ⋅⋅ ⋅p le* sendo p le* o valor ponderado de p l* (a pressão limite efectiva do PMT: p l* = p l -p 0 ) e k p ⋅função do solo e do tipo da estaca (“Table 4”) e q s [f(p l )] definido em ábacos com os que se seguem (Figure 3, p. Table 5”). Bustamante, M. & Frank. R. “Current French design practice for axially loaded piles” Ground Engineering, March 1999 Adaptado A. Viana da Fonseca (2005) 6 NOTA IMPORTANTE: Os valores da tensão de cedência , que é prática corrente adoptar para a base de CÁLCULO , serão calculadas por: - em estacas sem deslocamento do terreno: Q c = 0,5⋅ ⋅⋅ ⋅Q pu + 0,7⋅ ⋅⋅ ⋅Q su - em estacas com deslocamento do terreno: Q c = 0,7⋅ ⋅⋅ ⋅Q pu + 0,7⋅ ⋅⋅ ⋅Q su COEFICIENTES DE SEGURANÇA EM ESTADOS LIMITES A metodologia expressa nos Eurocódigos é desenvolvida com base no conceito de estados limites, sendo no documento francês traduzida como se segue:~ Em estados limites últimos Aqui a referência é a carga última, Q u (ver acima) - para combinações fundamentais: Q d = Q u ⋅ ⋅⋅ ⋅/ 1,4 - para combinações acidentais: Q d = Q u ⋅ ⋅⋅ ⋅/ 1,2 Em estados limites de utilização Aqui a referência é a carga de limite de fluência, Q c (ver acima) e não se consideram as combinações frequentes - para combinações raras: Q d = Q c ⋅ ⋅⋅ ⋅/ 1,1 - para combinações quase-permanentes: Q d = Q u ⋅ ⋅⋅ ⋅/ 1,4 Bustamante, M. & Frank. R. “Current French design practice for axially loaded piles” Ground Engineering, March 1999 Adaptado A. Viana da Fonseca (2005) 7 Bustamante, M. & Frank. R. “Current French design practice for axially loaded piles” Ground Engineering, March 1999 Adaptado A. Viana da Fonseca (2005) 8