TRANSFERÊNCIA DE CARGA ESTACA-SOLO

O estudo da capacidade de carga (geotécnica) em estacas é bastante conhecido e está fundamentado na condição de que o deslocamento apresentado pela estaca é suficiente para mobilizar toda a capacidade do solo, seja através das tensões cisalhantes ao longo do fuste (atrito lateral) ou pela tensão normal na ponta (resistência de ponta). O recalque necessário para a ativação completa da resistência pelo atrito lateral é pequeno, não excedendo 10mm segundo VESIC. Para ativar toda a resistência de ponta, no entanto, os deslocamentos necessários estão na ordem de 8% do diâmetro da ponta para estacas cravadas e até 30% do diâmetro para estacas escavadas.

Na prática, as estacas trabalham com cargas bem inferiores à carga de ruptura do solo e os recalques são controlados. O estudo do mecanismo de transferência de carga da estaca para o solo, ou interação estaca-solo, é essencial para entender o comportamento da estaca desde o início do carregamento até a ruptura do solo.

RECALQUE EM ESTACAS

O recalque medido no topo de uma estaca pode ser separado em duas parcelas:

  1. Recalque da ponta (deslocamento vertical da estaca) –  w_{p}
  2. Encurtamento elástico no fuste da estaca –  \rho

Portanto:

 w = w_{p} + \rho

INTERAÇÃO ESTACA-SOLO

Para compreender o mecanismo de transferência de carga da estaca para o solo, vamos analisar a figura abaixo. Nela está descrito o comportamento usual de uma estaca relativamente esbelta quando submetida a 4 níveis de carregamento, sendo o 4º nível a capacidade (geotécnica) última da estaca.

  • 1º NÍVEL DE CARREGAMENTO:

Analisando o primeiro gráfico (a), que mostra o recalque da estaca em relação à profundidade, notamos que o recalque no topo é superior ao recalque na ponta. A diferença é, justamente, a parcela descrita como encurtamento elástico da estaca. Vejamos:

 w = w_{p} + \rho \rightarrow \rho = w - w_{p}

Através da capacidade de encurtamento elástico apresentada pela estaca, mais pronunciada em estacas esbeltas, o topo começa a se deslocar (recalque) primeiro, mobilizando o atrito lateral de cima para baixo conforme visto no gráfico (b). Portanto, para a primeira parcela de carregamento, o atrito lateral é responsável por toda a capacidade resistente ao carregamento – gráfico (c).

Além disso, podemos notar nos gráficos (e) e (f) que a carga de ponta – Qp não é mobilizada para o pequeno recalque apresentado nessa primeira parcela de carregamento.

  • 2º NÍVEL DE CARREGAMENTO:

Para o segundo nível de carregamento, o comportamento se mantém semelhante ao primeiro estágio: o atrito lateral é responsável por toda a capacidade resistente (gráficos (b) e (c)) e a carga de ponta ainda não é mobilizada para o recalque apresentado (gráficos (e) e (f)).

No entanto, de acordo o gráfico (b), podemos observar como o atrito lateral é mobilizado de cima para baixo e os metros finais ainda não atingiram sua capacidade resistente (última).

  • 3º NÍVEL DE CARREGAMENTO:

Para o terceiro nível de carregamento, podemos notar no gráfico (a) que o recalque da ponta da estaca já se torna significativo. Dessa forma, o carregamento de ponta é mobilizado parcialmente, conforme gráfico (e), contribuindo na capacidade resistente ao carregamento (gráfico (c)).

É possível observar no gráfico (b) que as tensões cisalhantes ao longo do fuste já atingiram sua capacidade última em quase todo o comprimento.

  • 4º NÍVEL DE CARREGAMENTO (CAPACIDADE DE CARGA ÚLTIMA):

A capacidade de carga através das tensões cisalhantes, aqui supostas uniformes ao longo do fuste (gráfico (b)), é mobilizada por completo. Podemos notar no gráfico (d) que já a partir do 3º nível de carregamento o recalque aumenta de forma significativa sem maiores avanços na capacidade resistente pelo atrito lateral. A carga de ponta também atinge todo o seu potencial, conforme visto em (e).

O gráfico (f) apresenta um resumo do comportamento da estaca com subdivisões de acordo com a contribuição: carga de ponta – Qp, carga por atrito lateral – Qs, e carga total – Q. Os principais aspectos que podemos considerar são:

  1. A parcela de ponta – Qp, não é mobilizada para os recalques apresentados até o nível 2 de carregamento. Ou seja, no início do carregamento, até que a ponta da estaca sofra um recalque significativo (deslocamento vertical), apenas o atrito lateral será responsável pela capacidade resistente.
  2. A partir do 3º nível de carregamento, a capacidade de carga através das tensões cisalhantes ao longo do fuste já atinge praticamente todo o seu potencial. Os recalques a partir desse ponto aumentarão as tensões normais de ponta até a sua capacidade última.

CONCLUSÃO

O estudo da interação estaca-solo é essencial para entender o comportamento do elemento de fundação (profunda) e de como ocorre a distribuição das cargas no solo conforme o carregamento avança, sendo a base para a análise da estaca sob condições (cargas) de serviço e o estudo de recalque em estacas.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Fundações: Volume Completo

Fundações em Estacas

Rolar para cima