CAPACIDADE DE CARGA EM ESTACAS: DÉCOURT-QUARESMA

As estacas são elementos de fundação profunda, executadas por cravação ou moldadas in loco, responsáveis por transferir as cargas da estrutura ao solo. Essa transferência ocorre por meio do atrito lateral ao longo do fuste e/ou pela resistência mobilizada na ponta da estaca. Dessa forma, distinguem-se duas parcelas principais: a Resistência Lateral (RL) e a Resistência de Ponta (RP).

Quando a estaca mobiliza predominantemente a resistência lateral, ela é denominada estaca flutuante. Por outro lado, quando a capacidade de carga é governada principalmente pela resistência de ponta, tem-se a estaca de ponta. Em muitos casos práticos, ambas as parcelas contribuem de forma conjunta para o desempenho da fundação.

Para a estimativa da capacidade de carga, um dos métodos mais utilizados é o método de Décourt-Quaresma, que permite avaliar tanto a resistência lateral quanto a de ponta a partir de dados de sondagem. Ao longo do exemplo a seguir, será apresentado o passo a passo desse procedimento e, ao final, você terá acesso a uma ferramenta online gratuita para realizar o cálculo da capacidade de carga de estacas pelo método Décourt-Quaresma.

A capacidade de carga geotécnica das estacas foi objeto de estudo de muitos autores, especialmente no século XX, com diversas proposições e métodos de cálculos apresentados. Os métodos estáticos podem ser descritos como:

Racionais ou teóricos: utilizam soluções teóricas de capacidade de carga e parâmetros do solo.
Semiempíricos: utilizam resultados dos ensaios in situ de penetração (CPT e SPT). (MÉTODO DÉCOURT-QUARESMA)
Empíricos: a capacidade de carga é estimada com base apenas na classificação das camadas atravessadas.

MÉTODO SEMIEMPÍRICO: DÉCOURT-QUARESMA

O método apresentado por Luciano Décourt e Arthur R. Quaresma (Décourt e Quaresma – 1978) para a capacidade de carga de estacas também se baseia no resultado de ensaio SPT. Um fato interessante é que o método em questão foi o vencedor de um “concurso” realizado em 1982, por ocasião da ESOPT (Second European Symposium on Penetration Test) em Amsterdã, no qual 25 candidatos apresentaram suas estimativas para a capacidade de carga de uma estaca cravada próxima ao local do evento.

Todos os candidatos receberam os resultados da investigação do solo (SPT, CPT, entre outros) para que pudessem formular suas estimativas e, durante o evento, foi realizada uma prova de carga na estaca, que apresentou uma carga de ruptura entre 1.150KN e 1.200KN. Segundo o resultado apresentado por Luciano Décourt em seus cálculos, ele havia estimado uma carga de ruptura de 1.180KN, se consagrando o vencedor.

$Q_{ult} = \alpha \times C\times N_{P} \times A_{P} + \beta \times \left ( \frac{N_{L}}{3} + 1\right ) \times U\times L$

Onde:
$\alpha$ = fator de correção – TAB. 2
C = coeficiente característico do solo – TAB. 1
$A_{P}$ = área de ponta da estaca
$N_{P} = N_{spt}$ médio na ponta da estaca
$\beta$ = fator de correção – TAB. 3
$N_{L} = N_{spt}$ médio no fuste da estaca
U = perímetro da estaca
L = comprimento da estaca

Além disso, podemos observar que a formulação separa a capacidade de carga gerada pelo atrito lateral e as tensões de ponta:

$R_{L} =\beta \times \left ( \frac{N_{L}}{3} + 1\right ) \times U\times L \rightarrow$ Resistência Lateral

$R_{P} = \alpha \times C\times N_{P} \times A_{P} \rightarrow$ Resistência de Ponta

Vale informar que, ao longo dos anos, os autores trabalharam para aperfeiçoar o método e, dentre as novidades, uma segunda versão para o cálculo da Resistência Lateral. Originalmente, a tensão de atrito lateral (rl) é obtida através de uma tabela que relaciona ao NSPT médio ao longo do fuste (TAB. 4). Na segunda versão, os autores sugerem que:

$rl = \left ( \frac{N_{L}}{3} + 1 \right ) \rightarrow tf/m^{2}$

Além disso, valores menores que 3 devem ser considerados iguais a 3 e valores maiores que 50 devem ser limitados a 50. Segundo os autores, essa nova versão com seu novo limite superior de NSPT = 50 seria indicado para estacas de deslocamento e estacas escavadas com bentonita, mantendo o limite superior NSPT = 15 (versão original, em tabela) para estacas Strauss e tubulões a céu aberto.

Em nova atualização, no ano de 1996, Décourt introduz em suas formulações os coeficientes α e β nas parcelas de Resistência de Ponta e Resistência Lateral. Com esses novos coeficientes, que consideram os tipos de solos e modelo de estaca, os autores conseguem avaliar cada caso de forma particular.

EXEMPLO DE CÁLCULO: MÉTODO DÉCOURT-QUARESMA

O exemplo de cálculo está presente no livro FUNDAÇÕES EM ESTACAS.

Para o perfil geotécnico abaixo, avaliar a capacidade de carga da estaca pré-moldada.

Método Décourt-Quaresma – Exemplo de cálculo

A capacidade de carga da ponta pode ser calculada por:

$R_{P} = \alpha \times C\times N_{P} \times A_{P} \rightarrow$ Resistência de Ponta

Adotando os seguintes valores:
$\alpha$ = 1 (estaca pré-moldada)
C = 40 tf/m² = 4 kgf/cm²
$A_{P} = 0,3 \times 0,3 = 0,09 m^{2} = 900 cm^{2}$
$N_{P} = \frac{20 + 22 + 26}{3} = 22,67$

Portanto:

$R_{P} = 1 \times 4 \times 22,67 \times 900 = 81.600 kgf = 81,6 tf$

A capacidade de carga por atrito lateral pode ser calculada por:

$R_{L} =\beta \times \left ( \frac{N_{L}}{3} + 1\right ) \times U\times L \rightarrow$ Resistência Lateral

Adotando os seguintes valores:
$\beta$ = 1 (estaca pré-moldada)
$N_{L} = \frac{3 + 3 + 3 + 3 + 7 + 9 + 8 + 12 + 14 + 10 + 16}{11} = 8$
$U = 0,3 \times 4 = 1,2 m$
L = 13 m