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Tabelas de parâmetros

Os coeficientes dos métodos semiempíricos, conforme Cintra & Aoki, Fundações por estacas: projeto geotécnico.

Coeficientes de mesmo nome, significados diferentes

\(\alpha\) aparece nos três métodos querendo dizer coisas distintas:

  • Em Aoki-Velloso é a razão de atrito \(f_s/q_c\), adimensional, em %.
  • Em Décourt (1996) é um fator de correção da ponta, adimensional.
  • Em Teixeira é uma tensão, em kPa, que multiplica \(N_{SPT}\).

O mesmo vale para \(\beta\). Não são intercambiáveis.


Aoki-Velloso

Coeficiente K e razão de atrito α

Tab. 1.3 — Aoki e Velloso (1975).

Solo \(K\) (MPa) \(\alpha\) (%)
Areia 1,00 1,4
Areia siltosa 0,80 2,0
Areia siltoargilosa 0,70 2,4
Areia argilosa 0,60 3,0
Areia argilossiltosa 0,50 2,8
Silte 0,40 3,0
Silte arenoso 0,55 2,2
Silte arenoargiloso 0,45 2,8
Silte argiloso 0,23 3,4
Silte argiloarenoso 0,25 3,0
Argila 0,20 6,0
Argila arenosa 0,35 2,4
Argila arenossiltosa 0,30 2,8
Argila siltosa 0,22 4,0
Argila siltoarenosa 0,33 3,0

A relação entre K e α é inversa

Areia limpa tem \(K\) alto (1,00 MPa) e \(\alpha\) baixo (1,4 %): resiste muito por ponta e pouco por atrito. Argila é o oposto — 0,20 MPa e 6,0 %. É por isso que estaca em argila trabalha por fuste e estaca em areia densa trabalha por ponta.

Fatores de correção F1 e F2

Tab. 1.5 — valores atualizados, adaptados de Aoki e Velloso (1975).

Tipo de estaca \(F_1\) \(F_2\)
Franki 2,50 \(2F_1\)
Metálica 1,75 \(2F_1\)
Pré-moldada \(1 + D/0{,}80\) \(2F_1\)
Escavada 3,0 \(2F_1\)
Raiz, Hélice contínua e Ômega 2,0 \(2F_1\)

Os fatores são divisores: quanto maiores, menor a capacidade. A escala é a do efeito da execução sobre o solo — a cravada densifica o terreno e leva os menores fatores; a escavada, que alivia tensões, leva os maiores.

De onde vieram os valores atualizados

A tabela original (1975) trazia apenas Franki 2,50, Metálica 1,75 e Pré-moldada 1,75.

  • Pré-moldada: Aoki (1985) constatou que o método era conservador demais para pequenos diâmetros e propôs \(F_1 = 1 + D/0{,}80\), com \(D\) em metros — o diâmetro ou lado da seção do fuste.
  • Escavada: \(F_1 = 3{,}0\) e \(F_2 = 6{,}0\), de Aoki e Alonso (1991).
  • Raiz, hélice contínua e ômega: \(F_1 = 2{,}0\) e \(F_2 = 4{,}0\), de Velloso e Lopes (2002).

Décourt-Quaresma

Coeficiente característico do solo C

Tab. 1.6 — Décourt e Quaresma (1978). Ajustado com 41 provas de carga em estacas pré-moldadas de concreto.

Tipo de solo \(C\) (kPa)
Argila 120
Silte argiloso * 200
Silte arenoso * 250
Areia 400

* alteração de rocha — solos residuais.

Fatores α e β de Décourt (1996)

Tabs. 1.7 e 1.8. Note que a classificação é em três famílias — argilas, solos intermediários e areias —, e não pelo código completo de solo.

Fator α, sobre a resistência de ponta:

Tipo de solo Escavada em geral Escavada (bentonita) Hélice contínua Raiz Injetada sob altas pressões
Argilas 0,85 0,85 0,30 * 0,85 * 1,00 *
Solos intermediários 0,60 0,60 0,30 * 0,60 * 1,00 *
Areias 0,50 0,50 0,30 * 0,50 * 1,00 *

Fator β, sobre a resistência lateral:

Tipo de solo Escavada em geral Escavada (bentonita) Hélice contínua Raiz Injetada sob altas pressões
Argilas 0,80 * 0,90 * 1,00 * 1,50 * 3,00 *
Solos intermediários 0,65 * 0,75 * 1,00 * 1,50 * 3,00 *
Areias 0,50 * 0,60 * 1,00 * 1,50 * 3,00 *

* valores apenas orientativos, diante do reduzido número de dados disponíveis.

O sentido da variação: argila em cima, areia embaixo

Em \(\alpha\), a argila leva o valor mais alto (0,85) e a areia o mais baixo (0,50). É contraintuitivo para quem espera que areia resista mais — mas o fator não mede resistência, e sim quanto do método original se aproveita naquele solo com aquela execução. A escavação alivia mais a ponta em areia que em argila, e é isso que o fator penaliza.

Trocar as linhas inverte o resultado: uma escavada em areia ganharia 70 % a mais de ponta do que deve.

Três tipos ficam de fora

Pré-moldadas, metálicas e Franki mantêm \(\alpha = \beta = 1\) — o método original de 1978, sem correção.


Teixeira

Válida para \(4 < N_{SPT} < 40\).

Parâmetro α (kPa)

Tab. 1.9 — Teixeira (1996). Depende do solo e do tipo de estaca.

Solo Pré-moldada e perfil metálico Franki Escavada a céu aberto Raiz
Argila siltosa 110 100 100 100
Silte argiloso 160 120 110 110
Argila arenosa 210 160 130 140
Silte arenoso 260 210 160 160
Areia argilosa 300 240 200 190
Areia siltosa 360 300 240 220
Areia 400 340 270 260
Areia com pedregulhos 440 380 310 290

Parâmetro β (kPa)

Tab. 1.10 — depende apenas do tipo de estaca.

Tipo de estaca \(\beta\) (kPa)
Pré-moldada e perfil metálico 4
Franki 5
Escavada a céu aberto 4
Raiz 6

Atrito lateral em argila mole sensível

Tab. 1.11 — para o caso em que o método não se aplica: estacas pré-moldadas de concreto flutuantes em espessas camadas de argila mole sensível, com \(N_{SPT}\) normalmente inferior a 3. Aqui \(r_L\) é tabelado direto, pela natureza do sedimento.

Sedimento \(r_L\) (kPa)
Argila fluviolagunar (SFL) 20 a 30
Argila transicional (AT) 60 a 80

SFL — argilas fluviolagunares e de baías, holocênicas, situadas até cerca de 20 a 25 m de profundidade, com \(N_{SPT} < 3\), cinza-escuras, ligeiramente pré-adensadas.

AT — argilas transicionais, pleistocênicas, subjacentes ao SFL, com \(N_{SPT}\) de 4 a 8, às vezes cinza-claras, com tensões de pré-adensamento maiores que as do SFL.

A tabela do programa cobre mais tipos que a fonte

Teixeira tabelou quatro tipos de estaca. O SPX oferece sete, e os três restantes — escavada com fluido, hélice contínua e ômega — recebem valores extrapolados, não publicados pelo autor.

Registre isso na memória de cálculo quando usar o método nesses tipos.


Coeficiente m para Kh

Usado na reação do solo, não na capacidade de carga. Selecionado pela fração dominante — solos arenosos e siltosos usam a tabela de areia, argilosos a de argila.

Areias e siltes (kN/m⁴)

\(N_{SPT}\) Compacidade \(m\)
1–6 Fofa 1500 – 2750
7–39 Pouco compacta 3000 – 7850
40–49 Compacta 8000 – 14300
50 Muito compacta 15000

A tabela é definida ponto a ponto para cada \(N_{SPT}\) inteiro, com progressão linear por faixa: cerca de 154 kN/m⁴ por golpe na faixa pouco compacta e 700 na compacta.

Argilas (kN/m⁴)

\(N_{SPT}\) Consistência \(m\)
0 Meio líquido 250
1–2 Muito mole 750 – 1125
3–5 Mole 1500 – 2500
6–11 Média 3000 – 4667
12–21 Rija 5000 – 6800
22–29 Muito rija 7000 – 8750
30 Dura 9000

Saturação fora da faixa

Acima do último \(N_{SPT}\) tabelado — 50 para areias, 30 para argilas — o programa adota o último valor, sem extrapolar. Uma argila com \(N = 45\) recebe o mesmo \(m\) de uma com \(N = 30\).

É a decisão conservadora, mas significa que, em solos muito resistentes, o modelo subestima a rigidez horizontal e superestima os deslocamentos.


Módulo de deformabilidade do solo

Usado no recalque. Aoki (1984):

Tipo de estaca \(E_0\)
Cravadas \(6 \, K \, N_{SPT}\)
Hélice contínua \(4 \, K \, N_{SPT}\)
Escavadas \(3 \, K \, N_{SPT}\)

com \(K\) da tabela de Aoki-Velloso.