Será que nossas fundações estão suportando as cargas a que foram destinadas?

De acordo com a norma ABNT NBR 6122:2010, as fundações devem ser capazes de suportar cargas da superestrutura e transmitir esses carregamentos para o solo. Para verificar a capacidade de carga, pode-se realizar provas de carga estática (ABNT NBR 12131:2006) ou provas de carga dinâmica (ABNT NBR 13208:2007).

As Provas de Carga são atividades extremamente importantes, pois servem para medir as características e resistências das fundações e da estrutura de uma obra, bem como para avaliar se as mesmas estão adequadas ao projeto. A realização de Provas de Carga significa mais segurança para a obra, evitando riscos e prejuízos indesejáveis.

Prova de Carga Estática - norma ABNT NBR 12131:2006

A Prova de Carga Estática é a técnica mais tradicional de ensaio para a determinação da capacidade de carga de estacas. Este ensaio consiste na aplicação de esforços estáticos crescentes à estaca e no registro das cargas aplicadas e dos deslocamentos correspondentes.

Na Prova de Carga Estática, o carregamento da estaca é feito por um ou mais macacos hidráulicos, empregando-se um sistema de reação estável. Para tanto, é comum o uso de vigas metálicas e ancoragens embutidas no terreno.

É importante que a montagem desta estrutura assegure a aplicação da carga na direção e sentido desejados. O tempo de ensaio varia principalmente devido ao critério de descarregamento, podendo ser lento, misto ou rápido.

Monitoram-se durante o ensaio de carregamento, as medições de deslocamento da estaca ao longo do tempo devido ao acréscimo de carga aplicada nos diferentes estágios.

Atualmente para este monitoramento são utilizados dois tipos de sensores:

  • Células de carga ou sensores de força: estes sensores medem a carga exercida pelo macaco hidráulico e são instalados entre o macaco hidráulico e a estaca. Pode ser usado um ou mais sensores, dependendo do carregamento máximo desejado.
  • Sensores de deslocamento: estes sensores medem o deslocamento durante a aplicação da carga. São simetricamente posicionados em quatro pontos do bloco no topo da estaca e são fixados entre este bloco e as vigas de referência.

Estes sensores têm substituido, respectivamente, os antigos manômetros e relógios comparadores, devido ao indiscutível aumento de precisão, bem como da possibilidade de visualização em tempo real e do armazenamento dos dados de medição, quando utilizados em conjunto com um sistema de medição.

A análise dos dados obtidos em campo traz informações importantes, tais como:

  • Capacidade de carga da estaca;
  • Curva carga versus deslocamento;
  • Resistência de ponta e atrito lateral;
  • Recalque associado à carga de trabalho;
  • Coeficiente de segurança do estaqueamento.

Os procedimentos de preparação, início e execução do ensaio, bem como os dispositivos de aplicação de carga e de medição são regidos pela NBR 12131:2006.

Ensaio de Carregamento Dinâmico – norma ABNT NBR 13208:2007

A Prova de Carga Dinâmica, também conhecida por Ensaio de Carregamento Dinâmico (ECD), consiste na aplicação de um carregamento no topo da estaca através de um martelo ou dispositivo similar, para determinar especificamente a capacidade de carga. Este difere das tradicionais provas de carga estáticas pelo fato do carregamento ser aplicado dinamicamente, através de golpes de um sistema de percussão adequado.

A medição é feita através da instalação de sensores no fuste da estaca, em uma seção situada, pelo menos, duas vezes o diâmetro abaixo do topo da mesma. Estes sensores são conectados a um sistema de condicionamento e aquisição de dados, também conhecido como PDA (Pile Driving Analyzer), onde, além da visualização em tempo real das medições, é feito o armazenamento dos dados das medições.

São usados dois tipos de sensores:

  • Sensor de deformação: este sensor gera uma tensão proporcional à deformação sofrida pelo material da estaca durante o golpe. Para a obtenção da evolução da força em relação ao tempo, o sinal destes sensores é multiplicado pelo módulo de elasticidade do material da estaca e pela área da seção na região dos sensores. Por isso, esses sensores também são chamados de sensores de força.
  • Acelerômetro: este sensor gera uma tensão proporcional à aceleração das partículas da estaca. O sinal de cada um dos acelerômetros é integrado para a obtenção da evolução da velocidade de deslocamento da partícula com o tempo. Por isso, esses sensores também são chamados de sensores de velocidade.

As principais informações obtidas através do processamento dos dados coletados pelo sistema de medição são:

  • Carga mobilizada na interface solo-estaca;
  • Integridade estrutural;
  • Tensões dinâmicas máximas compressivas e de tração;
  • Deslocamento máximo (DMX);
  • Máxima energia transferida (EMX).

Por meio dessa prática, é possível estimar a capacidade de carga e a integridade da estaca, o que, além de evitar problemas futuros, pode gerar a otimização do custo geral da obra.

Esse tipo de ensaio pode ser utilizado em quase todo o tipo de estaca. A norma ABNT NBR 6122:2010 exige Prova de Carga Dinâmica para a determinação da real carga de ruptura de estacas.

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