DESENVOLVIMENTO DA VERSÃO BETA DE SOFTWARE PARA
DIMENSIONAMENTO DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS
Eduardo Carvalho da Costa
Acadêmico do curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do Pampa
[email protected]
Gabriel Moro
Acadêmico do curso de Engenharia de Software da Universidade Federal do Pampa
[email protected]
Magnos Baroni
Professor/Pesquisador do curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do Pampa
[email protected]
Resumo. Este trabalho apresenta o
desenvolvimento da versão beta de um
software para o dimensionamento de
fundações profundas. A linguagem Java foi
utilizada para a programação devido à sua
flexibilidade
de
uso
em
diversas
plataformas, e os métodos de cálculo da
capacidade de carga de estacas escolhidos
foram os métodos de Aoki-Velloso (1975) e
Décourt-Quaresma (1978). Até então, foram
gerados protótipos de telas onde o usuário
poderá inserir informações relevantes ao
projeto. Essa ferramenta busca automatizar
o processo de coleta de informações do
relatório de sondagem e do cálculo da
capacidade de carga das estacas.
Tratando-se das fundações profundas
podemos considerar duas parcelas de
resistência aos esforços solicitantes:
resistência lateral (resistência de fuste) e
resistência de ponta. Entre os diversos
métodos para o cálculo do dimensionamento
de fundações profundas, foram utilizados
neste trabalho os métodos semi-empíricos de
Aoki-Veloso e Décourt-Quaresma.
O desenvolvimento do software tem por
objetivo otimizar o dimensionamento de
fundações profundas, realizando os cálculos
de forma rápida e respeitando as normas
pertinentes,
principalmente
a
NBR
6122/2010 “Projeto e Execução de
Fundações”.
Palavras-chave: Fundações Profundas.
Solos. Software.
2.
1.
INTRODUÇÃO
Dentro do universo da Engenharia Civil,
o ramo das fundações certamente é aquele
onde o engenheiro necessita de maior
experiência na área (Velloso, 2004). Isso
pode ser explicado devido à grande
quantidade de solos existentes e de sua
variedade comportamental.
Segundo Velloso e Lopes (1998), o
projeto de fundações deve atender requisitos
básicos, como deformações aceitáveis,
segurança ao colapso do solo e segurança ao
colapso de elementos estruturais.
METODOLOGIA
Para o desenvolvimento do software de
cálculo, vem sendo utilizada a linguagem de
programação Java para ambientes desktops,
a qual é indicada para desenvolver sistemas
compatíveis com inúmeras plataformas.
O diagrama de atividades é um artefato
de engenharia de software utilizado para
apresentar o fluxo das ações que o usuário
(Engenheiro Civil) poderá realizar no
sistema como: fluxos condicionais, laços de
interação, etc. Na Fig. 1 é possível visualizar
tal artefato.
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Tabela 1. Valores dos coeficientes k e  i
Tipo de Solo
Areia
Areia siltosa
Areia silto-argilosa
Areia-argilosa
Areia argilosa-siltosa
Silte
Silte arenoso
Silte areno-argiloso
Silte argiloso
Silte argilo-arenoso
Argila
Argila arenosa
Argila areno-siltosa
Argila siltosa
Argila silto-arenosa
Figura 1. Diagrama de atividades
 i (%)
1,4
2,0
2,4
3,0
2,8
3,0
2,2
2,8
3,4
3,0
6,0
2,4
2,8
4,0
3,0
K (MPa)
1,00
0,80
0,70
0,60
0,50
0,40
0,55
0,45
0,23
0,25
0,20
0,35
0,30
0,22
0,33
A resistência de ponta pelo método de
Aoki-Veloso é calculada segundo a Eq (2):
Desenvolveu-se, dentro da linguagem de
programação, as equações do cálculo do
dimensionamento de fundações profundas.
R
P
 K  N B  Ab F1
(2)
Onde:
2.1 Método de Aoki-Veloso
K = coeficiente de correlação com os
Método baseado em resultados de
resistência do ensaio de Cone (CPT), foi
apresentado por Aoki e Velloso em 1975 no
V Congresso Panamericano de Mecânica
dos Solos e Engenharia de Fundações.
A resistência total pode ser definida
como a soma das parcelas de resistência
lateral e resistência de ponta.
A resistência lateral é dada pela Eq. (1):
resultados do cone;
N B = valor de NSPT na base (ponta) da
estaca;
AB = área da base (ponta) da estaca;
F1 = coeficiente de correlação de resistência
de ponta para levar em conta a diferença de
comportamento entre a estaca e o ensaio de
cone.
A Tabela 2 mostra os valores dos
coeficientes F1 e F2 segundo o tipo de solo.
R   (
L
i
 k i  N m  P   L F2 )
(1)
Onde:
=
 i razão de atrito na camada i;
N m = valor de NSPT médio na camada i;
 L = comprimento da estaca na camada i;
k i =coeficiente de correlação com resultados
do ensaio de cone na camada i;
F2 = coeficiente de correlação de resistência
lateral para levar em conta a diferença de
comportamento entre a estaca e o ensaio de
cone.
A Tabela 1 mostra os valores dos
coeficientes k e  segundo o tipo de solo.
Tabela 2. Valores dos coeficientes
Tipo de Estaca
Franki de fuste apiloado
Franki de fuste vibrado
Metálica
Pré-moldada de concreto
cravada à percussão
Pré-moldada de concreto
crava à prensagem
Escavada com lama betonítica
Raiz
Strauss
Hélice contínua
F1 e F2
F1
F2
2,3
2,3
1,75
2,5
3,0
3,2
3,5
3,5
1,2
2,3
3,5
2,2
4,2
3,0
4,5
2,4
3,9
3,8
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2.2 Método de Décourt-Quaresma
Foi desenvolvido originalmente para
estacas de deslocamento (cravadas), onde os
valores QP e Q L são obtidos em função dos
valores de N medidos no ensaio de SPT.
A resistência de ponta é dada pela Eq.
(3):
Q
P
   K  N P  AP
Figura 2. Tela indicativa da entrada de dados
de NSPT do relatório de sondagem
(3)
Onde:
 = coeficiente de ponderação;
N p = média dos valores de N SPT medidos na
ponta de estaca e imediatamente acima e
abaixo da ponta da estaca;
AP = área da base (ponta) da estaca;
K = coeficiente em função do tipo de solo.
A resistência lateral é calculada pela Eq.
(4):
Q
L
 10    (
Nl
 1)  U  L
3
(4)
Onde:
 =coeficiente de ponderação;
do NSPT na profundidade
N l =valor
considerada;
U = perímetro da seção transversal do fuste;
L= comprimento da estaca (em geral utilizar
1,00 m).
3.
Figura 3. Tela indicativa da entrada de dados
de NSPT do relatório de sondagem, já
preenchida
Na Fig. 4 observa-se os dados
correspondentes à Tabela 1, os quais foram
armazenados na memória da ferramenta. Ao
usuário, cabe a função de determinar a
profundidade e o tipo de solo existente
(conforme o relatório de sondagem) através
de um duplo click nos dados da biblioteca do
software.
RESULTADOS
Até o presente momento, foram
realizadas as fases preliminares do
desenvolvimento da ferramenta, as quais
geraram artefatos como protótipos de tela.
Na Fig. 2, demonstra-se o protótipo de
tela onde o operador deve digitar os dados
do relatório de sondagem SPT, informando
ao software a profundidade de sondagem e o
NSPT correspondente. Já na Fig. 3 mostra-se
a mesma tela já preenchida com dados
fictícios.
Figura 4. Tela de determinação da
profundidade e do tipo de solo existente
conforme relatório de sondagem
Após a entrada dos dados referentes à
sondagem, pode-se determinar à ferramenta
outras opções para o posterior cálculo da
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capacidade de carga, como, por exemplo, o
tipo de estaca a ser utilizada pelo projetista.
A captura automática de dados relativos
à bibliografia de dimensionamento, como os
dados das Tabelas 1 e 2, representa
facilidade
ao
usuário
quanto
ao
dimensionamento.
Ao final da versão beta, a ferramenta
deverá gerar um relatório em formato .pdf
com
os
resultados
obtidos
no
dimensionamento considerando os métodos
de cálculo aplicados e as prerrogativas da
NBR 6122/2010.
5.
Figura 5. Protótipo de tela de escolha do tipo
de estaca
Os dados referentes à Tabela 2 também
estão automaticamente inseridos à biblioteca
do software e serão posteriormente
utilizados no cálculo do dimensionamento.
Na Fig. 6, mostra-se a seção de
determinação da faixa de cálculo, onde o
usuário definirá a profundidade máxima e o
passo
a
ser
considerado
no
dimensionamento.
REFERÊNCIAS
AOKI, N.; VELLOSO,D. An Approximate
method to estimate the bearing capacity
of
piles.
In:
PANAMERICAN
CONFERENCE ON SOIL MECHANICS
AND FOUNDATIONS ENGINEERING, 5.,
1975, Buenos Aires. Proceedings... Buenos
Aires: 1975. V.1. p.367-376.
DÉCOURT, L.; QUARESMA, A.R.
Capacidade de carga de estacas a partir
de valores SPT. In: CONGRESSO
BRASILEIRO DE MECÂNICA DOS
SOLOS
E
ENGENHARIA
DE
FUNDAÇÕES, 6., 1978, Rio de Janeiro.
Anais... Rio de Janeiro: 1978. V.1. p.45-54.
VELLOSO, D. A..; LOPES F. R.,
Fundações:
critérios
de
projeto,
investigação do subsolo, fundações
superficiais, fundações profundas. São
Paulo SP– BRASIL: Oficina de Textos,
2010.– 568p.
Figura 6. Protótipo de tela onde ocorre a
determinação da faixa de cálculo
4.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
HACHICH W.; FALCONI F. F.; SAES J.
L.; FROTA R. G. Q.; CARVALHO C. S.;
NIYAMA S., Fundações: teoria e prática.
São Paulo SP– BRASIL: Pini, 1998.– 751p.
ASSOCIAÇÃO
BRASILEIRA
DE
NORMAS TÉCNICAS, NBR 6122: Projeto
e Execução de Fundações. Rio de Janeiro,
2010.
Pode-se afirmar que a ferramenta
apresentou desempenho satisfatório quanto
às fases preliminares já desenvolvidas.
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