Métodos de capacidade de carga de fundações profundas: um estudo de caso das fundações de dois viadutos localizados na rodovia BR-376/PR

Abstract

É frequente o emprego de instrumentos de controle de execução de fundações profundas para aferição da capacidade de carga geotécnica da fundação em campo. Essa prática se tornou importante, visto que os métodos de previsão de capacidade de carga a nível de projeto apresentam incertezas relacionadas aos parâmetros adotados no cálculo. Assim, este trabalho analisa o desempenho apresentado por diferentes métodos de previsão de capacidade de carga de fundações profundas, tendo como referência resultados de provas de carga dinâmica. Para isso, foi realizado um estudo de caso do projeto e execução das fundações de estacas metálicas tipo H de dois viadutos localizados nos municípios de São José dos Pinhais e Tijucas do Sul, no estado do Paraná. A partir dos resultados dos ensaios de Standard Penetration Test (SPT), foram definidos os perfis estratigráficos representativos dos terrenos e estimados os parâmetros geotécnicos necessários para cálculo. A previsão da capacidade de carga das fundações foi realizada pelo método analítico de Terzaghi (1943) para resistência de ponta e pelos métodos citados por Velloso e Lopes (2010) e Viajayvergiya e Focht (1972) para a resistência por atrito lateral. Os métodos semiempíricos utilizados foram Aoki e Velloso (1975) e Décourt e Quaresma (1978). Concluiu-se que, em termos de carga de ruptura, o método analítico se mostrou o mais conservador, seguido pelo método Aoki e Velloso (1975) e Décourt e Quaresma (1978), o mais arrojado. No entanto, as parcelas de resistência de ponta e resistência por atrito lateral calculadas mostraram elevadas divergências com as parcelas mobilizadas nas provas de carga dinâmica. Devido às estacas metálicas do estudo de caso serem estacas de ponta aberta, os cálculos foram feitos de acordo com a recomendação de Salgado (2006) na adoção da geometria da seção transversal, em que a depender do tipo de solo utiliza-se a área e perímetro do perfil H ou do retângulo envolvente. Ao notar as disparidades dos resultados das parcelas de resistência, procedeu-se uma segunda análise pelo método Décourt-Quaresma (1975), que resultou em mais dois valores de capacidade de carga, um utilizando a geometria do perfil H e outro utilizando a geometria do retângulo envolvente, sem considerar o tipo de solo. Novamente observou-se significativas divergências dos resultados das parcelas de resistência quando comparados com os resultados das provas de carga dinâmica. Entretanto, resultados satisfatórios de carga de ruptura foram obtidos ao utilizar a geometria do perfil H.

The use of field instrumentation to control the execution of deep foundations is frequent to measure the geotechnical ultimate load capacity of foundations. This technique became important, because there are uncertainties related to the parameters involved in the formulations used to estimate the ultimate load capacity of piles. Therefore, this work analyses the performance of several methods used to estimate the ultimate load capacity of piles, comparing the results of the calculations with the results of dynamic load tests (PDA). For this, this work presents the case study of the design and execution of the steel H-section piles of two highway viaducts, located in the cities of São José dos Pinhais and Tijucas do Sul, state of Paraná. Using the Standard Penetration Tests (SPT) results, stratigraphic profiles of the area were determined and the geotechnical parameters of the soils behavior were estimated. The ultimate load capacity of the piles was calculated using the analytical method of Terzaghi (1943) to estimate the ultimate base resistance, and the method cited by Velloso and Lopes (2010) and Viajayvergiya e Focht (1972) to estimate the ultimate shaft resistance. The semiempirical methods used were Aoki and Velloso (1975) e Décourt and Quaresma (1978). In therms of ultimate load capacity, it was concluded that the analytical methods were the most conservative, followed by Aoki and Velloso (1975) method and Décourt and Quaresma (1978) method. However, significant divergences were obtained between the ultimate base and shaft resistance calculated and the dynamics load tests results. Due to the fact that steel H-section piles are an open-ended piles, for the ultimate load capacity calculations it was used the recommendation from Salgado (2006), which considers that the H-pile cross-sectional area depends on the type of soil. Considering the significant divergences of the results mentioned above, a second analysis was conducted using the Décourt and Quaresma (1978) method and two results for the ultimate load capacity were obtained, one considering the actual H-pile cross-sectional area and the other considering the gross sectional area, without considering the type of soil. It was noticed again significant divergences between the ultimate base and shaft resistance calculated and dynamics load tests results. However, the most satisfactory results of ultimate load capacity were obtained using the actual H-pile cross-sectional area.