Submitted by Romulus Lima (romulus.lima@ufpe.br) on 2015-03-10T13:53:40Z No. of bitstreams: 2 Dissertação Leandro Inacio da Silva.pdf: 10343622 bytes, checksum: c57f859f206fc18bfb4d6b53cb664f29 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-10T13:53:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação Leandro Inacio da Silva.pdf: 10343622 bytes, checksum: c57f859f206fc18bfb4d6b53cb664f29 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013 / CAPES / O presente trabalho avalia a capacidade de carga obtida através de diversos métodos: semiempíricos (Aoki-Velloso (1975), Décourt-Quaresma (1978, 1982) e de Teixeira (1996)); métodos dinâmicos (Fórmulas de Brix, Holandeses, Velloso (1987), Rosa (2000) e Uto et al (1985)) para 25 estacas metálicas perfil “H”, através de ensaios de carregamento dinâmicos de energia crescente (programa CASE e CAPWAP) e prova de carga estática. As estacas foram executadas em uma edificação localizada em Paulista-PE. Os resultados obtidos pelos métodos semiempíricos apresentaram comportamento conservador quando comparados com os resultados de ensaio de carregamento dinâmico e prova de carga estática, sendo o método de Aoki-Velloso (1975) o que teve melhor aproximação. As fórmulas dinâmicas com base nos dados de nega mostraram-se extremamente conservadoras na estimativa da capacidade de carga, diferente dos resultados obtidos das fórmulas com base no repique elástico que apresentaram resultados com boa correlação. Em relação aos resultados obtidos pelo programa CASE e os obtidos em provas de carga estática mostram que a depender das circunstâncias, o ensaio de carregamento dinâmico pode superestimar a capacidade de carga.

Em obras de fundações por estacas cravadas, os diferentes comprimentos finais das estacas refletem a variabilidade natural do terreno, e variam de acordo com o critério de paralização da cravação, normalmente baseado em medidas de nega e repique elástico. Pouco se tem aproveitado desses registros para o controle da resistência mobilizada na fundação ao final da cravação, devido à limitação da aplicação das fórmulas dinâmicas e ao desconhecimento de alguns parâmetros. Em muitos casos de controle de capacidade de carga, apenas é realizada a aferição de um fator de segurança pontual, obtido via prova de carga. Neste trabalho, é apresentado um procedimento de controle de capacidade de carga de fundações por estacas cravadas, baseado em registros de nega e repique elástico, a partir de fórmulas dinâmicas, que possibilitam a estimativa da resistência mobilizada ao final da cravação em todo o universo de estacas de uma obra. Este procedimento proposto foi aplicado em um estudo de caso de uma obra em um porto em Santa Catarina. Nesta obra foram cravadas 2506 estacas pré-moldadas de concreto, controladas por nega e repique elástico, registrados em todas as estacas no final da cravação. Neste conjunto de estacas foram executadas 74 provas de carga dinâmica, com energia crescente, e quatro provas de carga estática. Neste caso de obra controlada, os resultados mostraram que o procedimento adotado, baseado na utilização de fórmulas dinâmicas, com parâmetros calibrados a partir dos resultados das provas de carga dinâmica, permitiu estimar valores de resistência mobilizada ao final da cravação das 2506 estacas da obra, que apresentaram um valor médio próximo ao valor médio encontrado nas 74 estacas ensaiadas. Além disso, o coeficiente de variação dos valores de resistência mobilizada de todas as estacas da obra foi da ordem de 16,0%, similar ao coeficiente de variação de 14,7%, obtido nos resultados das provas de carga dinâmica. / The different final lengths of driven piles reflect the natural variability of the soil, and are dependent of the driving controls based in the measurements of the final set and elastic rebound. Normally these measurements are not used to predict the ultimate capacity of pile foundations, at the end of driving, due to the limitation of the dynamic formulas and the lack of some parameters. In many cases, the pile capacity control is based on a determination of a single safety factor, obtained from pile load tests. In this work, it is proposed a procedure to control the ultimate capacity of driven piles, based on the results of the final set and the elastic rebound, and dynamic formulas, which allow the estimation of the mobilized resistance at the end of driving of all piles driven in a particular project. This procedure was applied in a case study of a port in Santa Catarina. In this case, 2506 precast concrete piles were driven, and controlled by the elastic rebound, recorded at the end of driving. Also, dynamic load tests, with increasing energy, were performed on 74 piles, and static load tests were carried out on four piles. The results showed that this procedure adopted, based on the use of dynamic formulas calibrated using the results of dynamic load tests, is capable to estimate the values of mobilized resistance along all piles at the end of driving. The average result of the mobilized resistance of the 2506 piles was close to the average value found by the results of the 74 pile dynamic load tests. Also, the coefficient of variation of the mobilized resistance of all piles was around 16.0%, similar to the coefficient of variation of 14.7%, obtained by the dynamic load tests.

Em obras de fundações por estacas cravadas, os diferentes comprimentos finais das estacas refletem a variabilidade natural do terreno, e variam de acordo com o critério de paralização da cravação, normalmente baseado em medidas de nega e repique elástico. Pouco se tem aproveitado desses registros para o controle da resistência mobilizada na fundação ao final da cravação, devido à limitação da aplicação das fórmulas dinâmicas e ao desconhecimento de alguns parâmetros. Em muitos casos de controle de capacidade de carga, apenas é realizada a aferição de um fator de segurança pontual, obtido via prova de carga. Neste trabalho, é apresentado um procedimento de controle de capacidade de carga de fundações por estacas cravadas, baseado em registros de nega e repique elástico, a partir de fórmulas dinâmicas, que possibilitam a estimativa da resistência mobilizada ao final da cravação em todo o universo de estacas de uma obra. Este procedimento proposto foi aplicado em um estudo de caso de uma obra em um porto em Santa Catarina. Nesta obra foram cravadas 2506 estacas pré-moldadas de concreto, controladas por nega e repique elástico, registrados em todas as estacas no final da cravação. Neste conjunto de estacas foram executadas 74 provas de carga dinâmica, com energia crescente, e quatro provas de carga estática. Neste caso de obra controlada, os resultados mostraram que o procedimento adotado, baseado na utilização de fórmulas dinâmicas, com parâmetros calibrados a partir dos resultados das provas de carga dinâmica, permitiu estimar valores de resistência mobilizada ao final da cravação das 2506 estacas da obra, que apresentaram um valor médio próximo ao valor médio encontrado nas 74 estacas ensaiadas. Além disso, o coeficiente de variação dos valores de resistência mobilizada de todas as estacas da obra foi da ordem de 16,0%, similar ao coeficiente de variação de 14,7%, obtido nos resultados das provas de carga dinâmica. / The different final lengths of driven piles reflect the natural variability of the soil, and are dependent of the driving controls based in the measurements of the final set and elastic rebound. Normally these measurements are not used to predict the ultimate capacity of pile foundations, at the end of driving, due to the limitation of the dynamic formulas and the lack of some parameters. In many cases, the pile capacity control is based on a determination of a single safety factor, obtained from pile load tests. In this work, it is proposed a procedure to control the ultimate capacity of driven piles, based on the results of the final set and the elastic rebound, and dynamic formulas, which allow the estimation of the mobilized resistance at the end of driving of all piles driven in a particular project. This procedure was applied in a case study of a port in Santa Catarina. In this case, 2506 precast concrete piles were driven, and controlled by the elastic rebound, recorded at the end of driving. Also, dynamic load tests, with increasing energy, were performed on 74 piles, and static load tests were carried out on four piles. The results showed that this procedure adopted, based on the use of dynamic formulas calibrated using the results of dynamic load tests, is capable to estimate the values of mobilized resistance along all piles at the end of driving. The average result of the mobilized resistance of the 2506 piles was close to the average value found by the results of the 74 pile dynamic load tests. Also, the coefficient of variation of the mobilized resistance of all piles was around 16.0%, similar to the coefficient of variation of 14.7%, obtained by the dynamic load tests.

Desde a década de 1980 diversos autores apresentaram correlações entre provas de carga estática e ensaios de carregamento dinâmico em estacas. Para uma boa correlação é fundamental que os testes sejam bem executados e que atinjam a ruptura segundo algum critério, como o de Davisson, por exemplo, além de levar em conta o intervalo de tempo entre a execução da prova de carga estática e do ensaio dinâmico, face ao efeito \"set up\". Após a realização do ensaio dinâmico realiza-se a análise CAPWAP que permite a determinação da distribuição do atrito lateral em profundidade, a carga de ponta e outros parâmetros dos solos tais como quakes e damping. A análise CAPWAP é realizada por tentativas através do procedimento \"signal matching\", isto é, o melhor ajuste entre os sinais de força medido pelos sensores e o calculado. É relativamente fácil mostrar que a mesma solução pode ser obtida através de dados de entrada diferentes. Isso significa que apesar de apresentarem cargas mobilizadas próximas o formato da curva da simulação de prova de carga estática, obtida pelo CAPWAP, assim como a distribuição do atrito lateral, podem ser diferentes, mesmo que as análises apresentem \"match quality\" (MQWU) satisfatórios. Uma forma de corrigir o formato da curva simulada do CAPWAP, assim como a distribuição do atrito lateral, é através da comparação com provas de carga estática (PCE). A sobreposição das duas curvas, a simulada e a \"real\", permite a determinação do quake do fuste através do trecho inicial da curva carga-recalque da prova de carga estática, que por sua vez permite uma melhor definição da distribuição do atrito lateral e da reação de ponta. Neste contexto surge o conceito de \"match quality de recalques\" (MQR). Quando a PCE não está disponível, propõe-se efetuar um carregamento estático utilizando o peso próprio do martelo do bate-estaca (CEPM). Mostra-se, através de dois casos de obra, em que estavam disponíveis ensaios de carregamento dinâmico e PCEs, que esse procedimento permite obter uma melhor solução do ponto de vista físico, isto é consistente com as características do subsolo e com a curva carga-recalque da PCE, e não apenas matemático, através da avaliação do \"match quality\" (MQWU). / Since the 1980s a lot of authors showed correlations between static load tests and dynamic load tests on piles. For a good correlation it is necessary a good execution of the load test, also it is necessary to choose a capacity value from the results of the static load test, for example, the Davisson Offset limit load. The time of execution between the static load test and the dynamic load test should be considered because of the set up effect. Dynamic data may be further analyzed by CAPWAP Method to evaluate the soil resistance distribution, the toe resistance, quake and damping values. It is a signal matching method. Its results are based on the \"best possible match\" between computed pile top variable such as the pile top force and its measured equivalent. It is easy to demonstrate almost the same pile capacity on CAPWAP using different soil parameters. It means that even the pile capacity is almost the same, the shape of the pile top load-displacement of the CAPWAP Method and the shaft friction distribution can be different, although all results confirm good match quality. One way to correct the shape of the top loaddisplacement of the CAPWAP Method, as well as the shaft friction distribution, is by comparisson to a static load test. Overlaying both curves, the static load test and the CAPWAP Method, it is possible to determine the shaft quake value on the initial loads on the top load-displacement curve, allowing this way a improvement of the shaft resistance distribution and the toe resistance. In this context arises the concept of \"match quality of settlements\". When the static load test is not avaliabe, this thesis proposes a static load test using the hammer\'s weight of the pile driving machine. It is shown by two case studies that were available static load tests and dynamic load tests, this procedure allows a better solution on physics aspects, this is consistent with the subsoil conditions and the load-settlement curve of the static load test, not only a mathematical solution based on match quality.

A capacidade de carga de estacas pode ser determinada experimentalmente através de provas de cargas estáticas ou de ensaios de carregamentos dinâmicos, conforme as prescrições da NBR 6122:2010. Na sua forma tradicional, o ensaio de carregamento dinâmico, fundamentado na teoria da equação da onda unidimensional, consiste em aplicar uma sequência de golpes de energia aproximadamente constante no conjunto de amortecedores colocado sobre a estaca e medir, no seu topo, valores de deformação específica e aceleração em função do tempo. Esse ensaio evoluiu ao longo dos anos com o avanço da tecnologia e com o desenvolvimento de modelos numéricos, que permitem simular a prova de carga estática na estaca ensaiada dinamicamente. Outra evolução, uma verdadeira \"revolução\", foi a introdução do método de energia crescente proposto por Aoki (1989). O presente estudo é uma iniciativa de aprofundamento do método de energia crescente com foco na definição da envoltória máxima de resistência lateral, permitindo recuperar as mobilizações dos atritos no fuste da estaca, perdidas em golpes anteriores ao de máxima energia aplicada, principalmente em camadas próximas ao topo da estaca. Este procedimento foi denominado Método da Envoltória Máxima de Resistência Lateral. É apresentada uma revisão bibliográfica envolvendo provas de cargas estáticas e ensaios de carregamentos dinâmicos para determinar a capacidade de carga em estacas, junto com os métodos analíticos, empíricos e semiempíricos, disponíveis na literatura técnica. São apresentados três estudos de casos de obras no Estado de São Paulo, nos quais foram realizados ensaios estáticos e dinâmicos nas mesmas estacas, sendo 2 pré-moldadas e uma escavada. A aplicação do Método da Envoltória Máxima de Resistência Lateral conduziu a uma definição de maiores capacidades de carga através do CAPWAP, com curvas carga-recalque simuladas aderentes às das provas de cargas estáticas. Além disso, permitiu estimativas mais precisas do efeito de \"setup\" a longo prazo e forneceu maiores detalhes a respeito do comportamento do sistema estaca-solo. / The load capacity of piles can be experimentally determined through static load tests or high strain dynamic load tests, as stated with the requirements of NBR 6122:2010. In its traditional form, the dynamic load test, based on the theory of the one-dimensional wave equation, consists of applying a sequence of constant energy blows upon the pile, and by these blows are measured values of deformation and acceleration as a function of time. The traditional method has evolved through technological advances along the years, with the development of numerical models that simulate the static load test of a pile dynamically tested. Another evolution, a true called \"revolution\", was the introduction of a method of increasing energy test created and proposed by Aoki (1989). The traditional method has evolved through technological advances along the years. The present study is an initiative to deepen the increasing energy method focusing on the definition of the maximum lateral resistance envelope, allowing recovering the mobilized resistance along the shaft, lost in blows prior to the maximum applied energy, especially in layers close to the top of the pile. This procedure was called the Maximum Envelope of Shear Strength. A review is presented involving static load tests and dynamic load tests to determine the load capacity on piles, together with the analytical, empirical and semi empirical methods available in the literature. Three case studies from the State of São Paulo are presented, where static and dynamic tests were performed on the same piles, two driven and one cast-in-place piles. The application of the Maximum Envelope of Shear Strength led to a definition of higher load capacities through the CAPWAP, with simulated load-displacement curves with good correlations in comparison with the static load tests. In addition, it allowed for more accurate estimates of the long-term \"set-up\" effect and provided more detail about the behavior of the pile-soil system.

A capacidade de carga de estacas pode ser determinada experimentalmente através de provas de cargas estáticas ou de ensaios de carregamentos dinâmicos, conforme as prescrições da NBR 6122:2010. Na sua forma tradicional, o ensaio de carregamento dinâmico, fundamentado na teoria da equação da onda unidimensional, consiste em aplicar uma sequência de golpes de energia aproximadamente constante no conjunto de amortecedores colocado sobre a estaca e medir, no seu topo, valores de deformação específica e aceleração em função do tempo. Esse ensaio evoluiu ao longo dos anos com o avanço da tecnologia e com o desenvolvimento de modelos numéricos, que permitem simular a prova de carga estática na estaca ensaiada dinamicamente. Outra evolução, uma verdadeira \"revolução\", foi a introdução do método de energia crescente proposto por Aoki (1989). O presente estudo é uma iniciativa de aprofundamento do método de energia crescente com foco na definição da envoltória máxima de resistência lateral, permitindo recuperar as mobilizações dos atritos no fuste da estaca, perdidas em golpes anteriores ao de máxima energia aplicada, principalmente em camadas próximas ao topo da estaca. Este procedimento foi denominado Método da Envoltória Máxima de Resistência Lateral. É apresentada uma revisão bibliográfica envolvendo provas de cargas estáticas e ensaios de carregamentos dinâmicos para determinar a capacidade de carga em estacas, junto com os métodos analíticos, empíricos e semiempíricos, disponíveis na literatura técnica. São apresentados três estudos de casos de obras no Estado de São Paulo, nos quais foram realizados ensaios estáticos e dinâmicos nas mesmas estacas, sendo 2 pré-moldadas e uma escavada. A aplicação do Método da Envoltória Máxima de Resistência Lateral conduziu a uma definição de maiores capacidades de carga através do CAPWAP, com curvas carga-recalque simuladas aderentes às das provas de cargas estáticas. Além disso, permitiu estimativas mais precisas do efeito de \"setup\" a longo prazo e forneceu maiores detalhes a respeito do comportamento do sistema estaca-solo. / The load capacity of piles can be experimentally determined through static load tests or high strain dynamic load tests, as stated with the requirements of NBR 6122:2010. In its traditional form, the dynamic load test, based on the theory of the one-dimensional wave equation, consists of applying a sequence of constant energy blows upon the pile, and by these blows are measured values of deformation and acceleration as a function of time. The traditional method has evolved through technological advances along the years, with the development of numerical models that simulate the static load test of a pile dynamically tested. Another evolution, a true called \"revolution\", was the introduction of a method of increasing energy test created and proposed by Aoki (1989). The traditional method has evolved through technological advances along the years. The present study is an initiative to deepen the increasing energy method focusing on the definition of the maximum lateral resistance envelope, allowing recovering the mobilized resistance along the shaft, lost in blows prior to the maximum applied energy, especially in layers close to the top of the pile. This procedure was called the Maximum Envelope of Shear Strength. A review is presented involving static load tests and dynamic load tests to determine the load capacity on piles, together with the analytical, empirical and semi empirical methods available in the literature. Three case studies from the State of São Paulo are presented, where static and dynamic tests were performed on the same piles, two driven and one cast-in-place piles. The application of the Maximum Envelope of Shear Strength led to a definition of higher load capacities through the CAPWAP, with simulated load-displacement curves with good correlations in comparison with the static load tests. In addition, it allowed for more accurate estimates of the long-term \"set-up\" effect and provided more detail about the behavior of the pile-soil system.

Desde a década de 1980 diversos autores apresentaram correlações entre provas de carga estática e ensaios de carregamento dinâmico em estacas. Para uma boa correlação é fundamental que os testes sejam bem executados e que atinjam a ruptura segundo algum critério, como o de Davisson, por exemplo, além de levar em conta o intervalo de tempo entre a execução da prova de carga estática e do ensaio dinâmico, face ao efeito \"set up\". Após a realização do ensaio dinâmico realiza-se a análise CAPWAP que permite a determinação da distribuição do atrito lateral em profundidade, a carga de ponta e outros parâmetros dos solos tais como quakes e damping. A análise CAPWAP é realizada por tentativas através do procedimento \"signal matching\", isto é, o melhor ajuste entre os sinais de força medido pelos sensores e o calculado. É relativamente fácil mostrar que a mesma solução pode ser obtida através de dados de entrada diferentes. Isso significa que apesar de apresentarem cargas mobilizadas próximas o formato da curva da simulação de prova de carga estática, obtida pelo CAPWAP, assim como a distribuição do atrito lateral, podem ser diferentes, mesmo que as análises apresentem \"match quality\" (MQWU) satisfatórios. Uma forma de corrigir o formato da curva simulada do CAPWAP, assim como a distribuição do atrito lateral, é através da comparação com provas de carga estática (PCE). A sobreposição das duas curvas, a simulada e a \"real\", permite a determinação do quake do fuste através do trecho inicial da curva carga-recalque da prova de carga estática, que por sua vez permite uma melhor definição da distribuição do atrito lateral e da reação de ponta. Neste contexto surge o conceito de \"match quality de recalques\" (MQR). Quando a PCE não está disponível, propõe-se efetuar um carregamento estático utilizando o peso próprio do martelo do bate-estaca (CEPM). Mostra-se, através de dois casos de obra, em que estavam disponíveis ensaios de carregamento dinâmico e PCEs, que esse procedimento permite obter uma melhor solução do ponto de vista físico, isto é consistente com as características do subsolo e com a curva carga-recalque da PCE, e não apenas matemático, através da avaliação do \"match quality\" (MQWU). / Since the 1980s a lot of authors showed correlations between static load tests and dynamic load tests on piles. For a good correlation it is necessary a good execution of the load test, also it is necessary to choose a capacity value from the results of the static load test, for example, the Davisson Offset limit load. The time of execution between the static load test and the dynamic load test should be considered because of the set up effect. Dynamic data may be further analyzed by CAPWAP Method to evaluate the soil resistance distribution, the toe resistance, quake and damping values. It is a signal matching method. Its results are based on the \"best possible match\" between computed pile top variable such as the pile top force and its measured equivalent. It is easy to demonstrate almost the same pile capacity on CAPWAP using different soil parameters. It means that even the pile capacity is almost the same, the shape of the pile top load-displacement of the CAPWAP Method and the shaft friction distribution can be different, although all results confirm good match quality. One way to correct the shape of the top loaddisplacement of the CAPWAP Method, as well as the shaft friction distribution, is by comparisson to a static load test. Overlaying both curves, the static load test and the CAPWAP Method, it is possible to determine the shaft quake value on the initial loads on the top load-displacement curve, allowing this way a improvement of the shaft resistance distribution and the toe resistance. In this context arises the concept of \"match quality of settlements\". When the static load test is not avaliabe, this thesis proposes a static load test using the hammer\'s weight of the pile driving machine. It is shown by two case studies that were available static load tests and dynamic load tests, this procedure allows a better solution on physics aspects, this is consistent with the subsoil conditions and the load-settlement curve of the static load test, not only a mathematical solution based on match quality.

Fundações constituídas de estacas pré-moldadas cravadas têm, na questão dos controles executivos, significativas vantagens em relação às estacas moldadas in loco: desde a simplicidade executiva dos diagramas de cravação até a sofisticação teórica dos ensaios de carregamento dinâmico, há sempre a possibilidade de expeditas verificações de comportamento da cravação, de homogeneidade de estaqueamento e até estimativas da capacidade de carga. No entanto, assim como o grande número de dispositivos de controle para esse tipo de estaca representa uma vantagem, a diversidade de formas existentes de interpretá-los representa, igualmente, uma desvantagem. Em face disso, a presente pesquisa compilou 881 registros de ensaios de carregamento dinâmico (708 em estacas de concreto e 173 em estacas de aço) e os comparou com as estimativas de resistência da Equação de Energy Approach. A aplicabilidade da equação foi testada aos dois materiais de estaca, principalmente quando se estudaram variações do parâmetro Ksp em relação às diversas grandezas envolvidas na cravação, seus extremos empíricos e uma proposta de calibração à fórmula dinâmica por meio desse parâmetro chave. O estudo dos ensaios dinâmicos também levou à proposição de uma equação para se estimar a energia efetivamente transferida à estaca no golpe do martelo por meio da nega e do repique elástico. O presente estudo também dedicou uma seção à questão das tensões dinâmicas de compressão na cravação, avaliando estimativas de tensões por meio da Equação de Gambini e propondo duas versões alternativas ao método: uma primeira, simplificada e uma de cunho prático, com objetivo de possibilitar rápidas estimativas das tensões de compressão quando ainda em campo. / Driven precast piled foundations have significant advantages in respect of quality control over cast-in-place piles - from the executive simplicity of the blow count diagrams to the theoretical sophistication of dynamic load tests - there is always the possibility of fast and practical driving behavior check, homogeneity and even load capacities estimation. However, as the large number of available quality controls represents an advantage, that diversity can equally represent a disadvantage in respect to interpretation and methodology. Therefore, the present research compiled 881 records of dynamic load tests (708 on concrete piles and 173 on steel piles) and compared them with the resistance estimation with the Energy Approach Equation. The applicability of the equation was tested for both materials, especially when studying its main parameter (Ksp) variation related to several variables involved in pile driving, its empirical extremes and a calibration to the dynamic formula by means of Ksp. The study of the dynamic tests also led to the proposition of an equation to estimate the effective transferred energy to the pile in the hammer stroke by means of the blow count (set) and the elastic rebound. The study also devoted a section to the issue of dynamic compression stresses during driving, evaluating it through Gambini\'s Equation and proposing two alternative versions of that formula: a simplified one and a practical formulation in order to enable field estimations.