Professor do Departamento de Engenharia Civil da UNESPIlha Solteira tem tese premiada
A tese de doutorado “Estaca
Piloto Instrumentada: Uma Ferramenta para o Estudo da Capacidade da Carga de Estacas Submetidas a Esforços Axiais de Compressão”, do Professor Adriano
Souza, do Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de
Engenharia de Ilha Solteira, foi premiada no XII Congresso Brasileiro
de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica, realizado em
2002, em são Paulo. Adriano é exaluno do curso de Engenharia Civil da UNESP-Ilha Solteira.
A tese, que contou com o Auxílio à Pesquisa da Fundação de
Amparo a Pesquisa do Estado de
São Paulo (FAPESP), recebeu o
“Prêmio Costa Nunes”, concedido
pela Associação Brasileira de Mecânica dos Solos (ABMS), que premiou as três melhores teses defendidas entre os anos de 2000 e
2002, que se destacaram pela originalidade, qualidade, clareza de
exposição e revisão cuidadosa da
literatura. O Prêmio também considerou a publicação de artigos científicos. A tese foi defendida em
dezembro de 2001, junto ao Departamento de Estruturas e Fundações da Escola Politécnica da
Universidade de São Paulo (USP).
A tese - O Professor Adriano
Souza desenvolveu uma ferramenta de ensaio, a Estaca Piloto
Instrumentada (EPI), visando a
obtenção de dados para uma melhor compreensão do fenômeno da
transferência de carga, em profundidade, de estacas solicitadas a
esforços axiais de compressão.
Esta ferramenta é composta por
segmentos de um tubo de aço
com 8,89 cm de diâmetro, intercalados por células de carga, possibilitando montagens de acordo
com a necessidade do ensaio,
quer na quantidade de células de
carga quer no seu comprimento.
Para comprovar a sua eficácia,
foram feitos ensaios em três campos experimentais: USP/ABEF,
UNESP-Ilha Solteira e EESC/USP.
“A escolha destes campos foi devido ao fato de envolverem alguns
solos típicos do Estado de São
Paulo e estarem disponíveis resultados de sondagens SPT, ensaios CPT e provas de carga em
estacas em verdadeira grandeza,
dos mais variados tipos, algumas
delas instrumentadas em profundidade”, explicou o Professor.
A tese apresenta detalhes da
confecção
da
EPI,
instrumentação, calibração e sistema de aquisição de dados utilizado. São também apresentadas
informações sobre os sistemas de
reação, instalação, carregamento
e arrancamento.
Os ensaios realizados com a
EPI foram executados em três etapas: instalação, equalização e prova de carga.”A instalação foi executada por macaqueamento estático, em estágios de 10 cm, com
uma velocidade controlada de 25
mm/min, monitorando-se as cargas efetivas e residuais
registradas pelas células de carga da EPI, ao longo de todo o processo”, disse o Professor.
Já a equalização, que
corresponde ao tempo necessário para a estabilização das cargas residuais “armazenadas” nas
células de carga da EPI, resultante da sua instalação no solo, se
deu no tempo de: 3 horas (USP/
ABEF), 5 horas (UNESP-Ilha Solteira) e 4 horas (EESC/USP). Estas cargas residuais “aprisionadas” na ponta da EPI, ao final de
sua instalação, geraram atritos
negativos ao longo do fuste.
As provas de carga realizadas
foram do tipo rápidas (QML), levadas até à ruptura. No Campo Experimental da USP/ABEF foram
também realizadas provas de carga cíclicas.
Foram feitas comparações entre os resultados obtidos com as
instalações, equalizações e provas de carga em cada campo experimental, mostrando o bom desempenho da EPI. As cargas
registradas revelam desenvolvimentos similares, demonstrando
repetibilidade e consistência; a dispersão dos valores foi relativamente pequena, dando uma
confiabilidade aos resultados obtidos.
A variação da transferência de
carga, em profundidade, foi gradual e contínua; já a presença das
cargas residuais foi marcante,
pois, nos estágios de carga subseqüentes, parte-se delas e
retorna-se a elas. Para cada instalação, foram apresentados gráficos de transferência de carga,
mostrando como a carga axial é
transmitida ao terreno, até a ponta
da EPI.
Nos diagramas iniciais de transferência de carga, do tipo atritos
laterais unitários x profundidades,
verificaram-se valores negativos,
gerados pelas cargas residuais
oriundas das instalações da EPI.
Com o aumento da carga aplicada nos diversos estágios das provas de carga os atritos laterais reverteram-se, tornando-se positivos e crescentes com a profundidade.
Em todas as provas de carga
observou-se que a maior parte da
carga aplicada no topo da EPI foi
absorvida por atrito lateral. Através
de uma análise das funções de
transferência de carga verificou-se
que as suas curvas representativas tinham um formato curvilíneo
bem acentuado, quer no fuste,
quer na ponta. No entanto, foi possível “ajustar” as Leis ou Relações
de
Cambefort
e
extrair
parâmetros, associados aos solos
dos três campos experimentais.
Os pequeníssimos deslocamentos da EPI para as cargas iniciais
implicaram valores significativos
da parcela de adesão (A). Já, a
mobilização da resistência de ponta, durante as provas de carga,
ocorreu com deslocamentos (y2)
em torno de 10% do diâmetro da
EPI, tal como preconizado na literatura. Por sua vez, o atrito lateral
unitário máximo (médio) esgotouse com deslocamentos (y1) de
poucos milímetros.
Os resultados auferidos com a
EPI foram comparados aos obtidos com estacas em verdadeira
grandeza, nos três campos experimentais. De um modo geral, o
valor do atrito lateral unitário máximo, obtido através da EPI nos três
campos experimentais, aproximou-se bem dos valores relativos
às diversas estacas em verdadeira grandeza. Apesar desta afirmação ser, em princípio, válida apenas para estacas de deslocamento, ela se mostrou verdadeira também para alguns tipos de estacas
escavadas, com uma razoável
aproximação. Em particular, estas
comparações foram consolidadas
através
de
gráfico
que
correlaciona o atrito lateral unitário máximo (médio) e a resistência de ponta com o comprimento
das estacas, incluindo-se: a) a
EPI, quer no processo de instalação quer nas provas de carga; b)
resultados de ensaios CPT; e c)
as estacas em verdadeira grandeza.
Finalmente, o trabalho permitiu
comprovar o bom funcionamento
da ferramenta de ensaio, o EPI,
desenvolvido neste trabalho; e verificar a sua validade como “estaca piloto”.