ql: Tensão de ruptura unitária por atrito lateral; Al: Área lateral da estaca. Em geral, a tensão de ruptura lateral é determinada por:
Esses métodos de previsão da capacidade de carga determinam a resistência lateral e de ponta e, juntamente, com seus respectivos coeficientes de segurança, a carga admissível. A área lateral da estaca é dada por:
FÓRMULA_5 Ql = ca + σh . tgδ Onde: ca: Aderência entre a estaca e o solo; σh: Tensão horizontal média na superfície lateral da estaca na ruptura; δ: Ângulo de atrito entre a estaca e o solo. A tensão de ruptura lateral ao longo do fuste é de difícil avaliação (LAMBE e WHITMAN, 1969). A mobilização da estaca em ambas as partes de atrito, de ponta e lateral, propicia à estaca uma capacidade de carga maior do que quando submetida a apenas uma das partes de atrito, como ilustrado na figura 3.
2.4 Métodos semi-empíricos que utilizam SPT Segundo (MAGALHÃES, 2010), no Brasil, o uso da sondagem por percussão SPT é sem dúvida a investigação geotécnica mais difundida e realizada. A engenharia de fundações correntes no Brasil pode ser descrita como a geotecnia do SPT. Por este motivo, os profissionais de fundações se preocuparam em desenvolver métodos de cálculo da capacidade de carga que utilizam SPT (VELLOSO e LOPES, 2002). Os métodos semi-empíricos são baseados em correlações empíricas com resultados de ensaios “in loco”. Meyerhof (1956) publicou seu primeiro trabalho e, possivelmente, foi o primeiro pesquisador a desenvolver um método semi-empírico para estimar a capacidade de carga de estacas utilizando o SPT (VELLOSO e LOPES, 2002). No Brasil, o primeiro método de estimativa da capacidade de carga de estacas foi proposto por Aoki e Velloso (1975). Neste trabalho serão adotados além do método Aoki-Velloso (1975), o método de Décourt-Quaresma (1978), o método de Pedro Paulo Costa Veloso (1979), o de Alberto Henriques Teixeira (1996) e o método de Urbano Rodriguez Alonso (1996), bastante utilizados no Brasil. 41 • FUNDAÇÕES & OBRAS GEOTÉCNICAS
FÓRMULA_6 Al = Σp . ∆l onde: p: Perímetro da seção transversal do fuste da estaca; ∆l: Trecho onde se admite ql constante; ql e qp: Parâmetros que diferenciam os métodos semi-empíricos que serão abordados neste artigo. Os métodos semi-empíricos apresentados a seguir serão utilizados para estimar a capacidade de carga das Microestacas Arcos cravadas em diferentes tipos de solo.
2.5 Métodos Aoki-Veloso (1975) Aoki e Velloso (1975) apresentaram o método de estimativa da capacidade de carga de estacas. O método prevê o uso de diferentes seções e execuções. Através deste método foi possível analisar os diferentes tipos de estacas em solos diversos com vários tipos de execuções. Aoki e Velloso desenvolveram essa metodologia para que fosse usada a partir de dados colhidos em investigações do solo por SPT ou CPT (Cone Penetration Test). Neste trabalho serão utilizados dados colhidos em sondagens à percussão SPT. A capacidade de carga do solo “Qpu” na cota de apoio da estaca é dada por: FÓRMULA_7 Qpu = (Sp/ F1) . k. Np e o atrito lateral ql entre a estaca e o solo é definido como: FÓRMULA_8 Qlu = fs / F2 FÓRMULA_9 fs = α . k . Nl FÓRMULA_10 Qlu= (p/ F2) . Σ ( α . k . Nl) Onde: Qpu: A resistência de ponta unitária medida no ensaio de SPT
Fs: resistência lateral unitária F1e F2: São os coeficientes de correção que levam em consideração o tipo de estaca e o efeito de escala entre a estaca. Existe uma correlação entre os valores obtidos por CPT e SPT. Aoki e Velloso (1975) estimaram uma relação que a partir de dados obtidos por SPT ou CPT, ambos pudessem ser utilizados no mesmo método. O ensaio por SPT é muito comum nas investigações do solo. Por este motivo, muitos processos foram desenvolvidos ao longo dos anos proporcionando uma maior diversificação de ensaios com a possibilidade de melhores opções de viabilidade. Obtém-se a expressão utilizada para resultados em SPT: FÓRMULA_11 FÓRMULA_12 e
Onde: Np: Índice de resistência à penetração na cota de apoio da fundação. Nl: índice de resistência à penetração ao longo do fuste da estaca, obtidos a partir do SPT. α : Atrito do cone com a tensão de ponta. K: Coeficiente em função do tipo de solo correlacionado entre o ensaio de CPT e SPT. Segundo Aoki e Velloso (1975) o método proposto fora desenvolvido com a intenção de trabalhar com tipos de estacas limitadas como as estacas tipo Franki, metálicas e pré- fabricadas. Posteriormente, o método foi estendido para outros tipos de estacas, como por exemplo as escavadas com lama bentonítica. Os coeficientes de proporcionalidade propostos por Aoki e Velloso (1975), Danziger (1982), Laprovitera (1988) e Monteiro (1997) são apresentados nas Tabelas 1 e 2. Os valores de k e α estão apresentados na Tabela 3. Para o cálculo da capacidade de carga Qu de estacas isoladas, Aoki e Velloso (1975) estimaram pelo método semi- empírico a expressão: