15- Cálculo do Recalque de estacas - Método Aoki

Programa para cálculo e determinação do recalque de estacas cravadas e escavadas. O programa, software, a seguir foi desenvolvido utilizando o Método Aoki (1979). O recalque calculado é a soma do recalque por encurtamento elástico do fuste da estaca e o recalque devido à deformação do solo.

A ilustração ao lado ilustra com visão geral, a apresentação do programa.

Dentre os gráficos que aparecem, estão:

1. Gráfico demonstrando o recalque a partir da cota de apoio.

2. Gráfico com diagrama do atrito lateral.

3. Gráficos dos módulos de deformabilidade Ec, Eo.

4. Gráfico da tensão geostática.

5. Gráfico demonstrando os índices de SPT.

O programa foi desenvolvido para demonstrar através dos resultados e gráficos todo perfil do recalque por deformação do fuste e do solo. O programa realiza o  cálculo para as estacas do tipo cravadas e escavadas, dentre elas:

1. Pré-moldadas ou pré-fabricadas

2. Hélice contínua

3. Escavadas com revestimento

4. Escavadas sem revestimento

5. Raiz

6. Franki

etc...

Entendendo passo a passo, veja a figura a abaixo:

Na parte superior do programa é necessário inserir, além da profundidade da estaca em metros, o diâmetro em "mm", a carga axial sobre a estaca, Módulo de elasticidade do material da estaca (Ec) em GPa (no próprio programa existem legendas com os valores usuais) e nível d'agua.

No lado esquerdo da figura fica a parte de inserção dos dados da sondagem. Para cada cota é necessários que o usuário insira o valor do índice de SPT da sondagem e marque o tipo de solo correspondente. O programa necessita que a sondagem seja maior pelo menos em 1 metro além da profundidade da estaca. Os tipo de solos devem estar devidamente marcados conforme cada cota preenchida com índice de SPT.

A primeira coluna no centro da figura representa a profundidade de estaca e a segunda em cor azul representa o nível d'agua. O gráfico em vermelho representa os valores de recalque a partir da cota de apoio da estaca. Os valores dispostos no alto direito da figura são os resultados em números do recalque por encurtamento do fuste, da deformação do solo e o recalque total.

Neste exemplo que será detalhado mais abaixo apresentou recalque total p= 6,12mm.
O programa calcula a deformação do solo até 12 camadas (12  metros) a partir da cota de apoio. É importante que a sondagem preenchida no  programa tenha profundidade suficiente para que  o resultado seja significativo.

Na parte superior da figura, no lado esquerdo, estão dispostos os tipos de estacas que o programa calcula. Os tipo de estacas que estão representadas entre cravadas e escavadas são os mesmos que geram os coeficientes F1 e F2 no método Aoki-Velloso. Os tipo de estacas foram listados no alto desta página.

Na parte central da figura ao lado observa-se gráficos demonstrando o perfil do recalque. O primeiro, da esquerda para a direita, representa o Diagrama de atrito lateral. Este gráfico mostra as forças atuantes do solo na estaca ao longo  do fuste. O segundo e terceiro gráficos ilustram os valores dos módulos de deformabilidade do solo antes da execução da estaca (Eo) e o módulo de deformabilidade da camada de solo (Es). O último gráfico ilustra a tensão geostática gerada pelo acúmulo sobre a cota de apoio.

Na parte esquerda da figura, ao lado dos gráficos, estão dispostos os valores de n= "expoente da natureza do solo", onde é usual utilizar para solos granulares 0,5 e para solos tipo argila rija, 0,0. Para modificá-lo basta clicar sobre a célula e editá-lo.

Para os valores do peso específico (ʸ), o programa busca e retorna automaticamente com os valores tabelados. Para modificá-lo, basta inserir, na coluna ao lado do valor a ser modificado (coluna com células em branco), o valor do peso específico desejado.

Na parte inferior do programa observa-se que o gráfico Carga x recalque (de Van der Veen (1953)) é representado e ilustrado com valores em "mm" para o recalque e em toneladas para carga.

Este gráfico é importante para aumentar as chances de análise global do comportamento de uma estrutura de fundação num certo perfil geológico.

Caso a carga axial inserida no programa seja menor que o atrito lateral que o programa calculou, o gráfico não aparece. A expressão de Van der Veen (1953) foi desenvolvida para cargas acima da capacidade de carga lateral.

Além dos valores representados no gráfico, outros fatores importantes podem ser observados. Através do gráfico é possível gerar uma classificação para uma determinada sondagem. Numa fundação, de mesmas estacas com variação apenas das profundidades, pode-se determinar, através dos valores apresentados no gráfico, os recalques das demais estacas e assim determinar, através deste gráfico, todo o comportamento da fundação.

Também, através dos números representados é possível verificar a carga admissível em relação aos recalques.

O exemplo criado e ilustrado ao lado, apesar da pouca nitidez, mostra que o recalque de 15mm acontece com 80 ton. Verificando a carga admissível em relação ao recalque temos:

80 ton / 1,5 (coef. segurança) = 53,33 ton > 50 ton (carga axial).

O exemplo utilizado nas figuras é o mesmo realizado no exercício 04 do livro  "Fundações por estacas - projeto geotécnico" - CINTRA J. C.A.; AOKI N. 2010

Na figura abaixo é possível verificarmos os valores utilizados para exemplificar as ilustrações acima. Os valores utilizados foram os mesmos do exercício 04 do livro "Fundações por estacas - projeto geotécnico" - CINTRA J. C.A.; AOKI N. 2010.

Para o diâmetro da estaca premoldada ou pré fabricada foi inserido o valor de 330 mm. O comprimento ou a profundidade de cravação é de 13 metros. A carga axial utilizada foi de 50 ton, 28 GPa para o módulo de elasticidade (Ec) e o nível d'agua em 10 metros de profundidade. Os valores para o peso específico variaram conforme a tabela contida no mesmo livro, pg 36. O valor de "n" foi de 0,5 que é para solos tipo granulares. Os valores de "K" e "α" são os mesmos do método Aoki-Velloso para capacidade de carga. Os resultados apresentados foram de 1,85mm para recalque por encurtamento elástico da estaca e 4,28 para o recalque do solo, totalizando 6,12 mm. Este exemplo é o mesmo da pg 64 do livro citado acima.