Análise da capacidade de carga axial de estacas pré-moldadas: estudo de caso na Baixada Santista

Abstract

O acúmulo de experiências e o desenvolvimento teórico no estudo do comportamento de fundações possibilitaram a criação de diversas técnicas para estimar a resistência oferecida pelos elementos de fundação. Contudo, é importante destacar que existem diferenças entre os resultados obtidos por esses métodos e o comportamento real do sistema solo-estaca. O objetivo deste trabalho é avaliar a previsão da capacidade de carga e da carga admissível da fundação em estaca pré-moldada de concreto de um reservatório de água localizado na região da Baixada Santista. Para isso, foram utilizados métodos semi-empíricos, fórmulas dinâmicas e modelagem numérica, procedendo à comparação dos resultados com os obtidos no ensaio de prova de carga estática à compressão. Para a modelo numérico foi utilizado o método dos elementos finitos (MEF) com o objetivo de simular o comportamento da prova de carga estática e se obter uma curva de carga versus deslocamento, no qual se considerou duas hipóteses: a hipótese A teve parâmetros estimados por bibliografias técnicas e correlações com as informações das sondagens à percussão (SPT), enquanto que na hipótese B foi realizada uma análise paramétrica no modelo numérico, onde os valores dos parâmetros foram variados e os resultados observados, com o intuito de obter uma curva de carga versus deslocamento semelhante à obtida no ensaio de prova de carga estática. Devido ao perfil geotécnico típico com argilas de sedimentos Flúviolagunares e de Baías (SFL) encontradas na região, a fundação tem resistência majoritariamente em sua ponta, que é apoiada numa camada de maior resistência. Constatou-se que o método semi-empírico de Aoki-Velloso, a fórmula dinâmica dos Holandeses e a hipótese B pelo MEF foram os resultados mais próximos da carga admissível obtida pela prova de carga estática. Por meio do modelo numérico, foi possível obter a convergência do comportamento estaca-solo, permitindo a determinação da capacidade de carga. Somado a isso, o modelo possibilita a análise das deformações e tensões em diferentes cargas de trabalho para o mesmo tipo de fundação.

The accumulation of experiences and theoretical development in the study of foundation behavior has enabled the creation of various techniques to estimate the resistance provided by foundation elements. However, it is important to note that there are differences between the results obtained by these methods and the actual behavior of the soil-pile system. The objective of this study is to evaluate the prediction of load-bearing capacity and allowable load of the foundation of a water reservoir located in the Baixada Santista region. For this purpose, semi-empirical methods, dynamic formulas, and numerical modeling were employed, allowing for a comparison of the results with those obtained in the static compression load test. The numerical model employed the finite element method (FEM) to simulate the behavior of the static load test and obtain a load-displacement curve. Two hypotheses were considered: Hypothesis A, with parameters estimated from technical literature and correlations with Standard Penetration Test (SPT) data, and Hypothesis B, which involved a parametric analysis in the numerical model, where parameter values were varied and the results observed to obtain a load-displacement curve similar to that obtained from the static load test. Due to the typical geotechnical profile with SFL clay found in the region, the foundation's resistance is mainly concentrated at its tip, which is supported by a stronger layer. It was found that the semi-empirical method of Aoki-Velloso, the dynamic formula of the Dutch method, and Hypothesis B using FEM produced results closest to the allowable load obtained from the static load test. Through the numerical model, it was possible to achieve convergence of the pile-soil behavior, allowing for the determination of load-bearing capacity. Furthermore, the model enables the analysis of deformations and stresses under different working loads for the same type of foundation.