Comportamento de sapatas estaqueadas carregadas axialmente em solo residual considerando diferentes grupos de estacas

Abstract

A engenharia de fundações tem sido desafiada a desenvolver soluções econômicas e seguras que atendam aos mais variados tipos de edificações executadas em solos com comportamentos diversos. Neste contexto, a utilização de fundações mistas tem se tornado uma opção atrativa por combinar elementos de fundação superficial e de fundação profunda, os quais juntos contribuem com a resistência e rigidez do sistema. Como o desempenho de tais elementos ainda não foi devidamente estudado em solos residuais, o presente trabalho propõe-se a analisar o comportamento de fundações do tipo sapata estaqueada assentes em solo residual considerando diferentes distribuições de estacas sob a sapata. Para isso, foram executadas em campo fundações constituídas por sapatas quadradas de 80 cm e grupos de quatro estacas escavadas com 10 cm de diâmetro e 3 m de comprimento e com 15 cm de diâmetro e 2 m de comprimento resultando em uma mesma área lateral para ambos grupos de estacas. As respectivas fundações convencionais (sapata, estacas e grupos de estacas) também foram executadas em campo e sobre todos os elementos (sete) realizaram-se provas de carga estática a fim de avaliar seus comportamentos carga-recalque. Também foram aplicadas metodologias simplificadas e modelagem numérica para previsão do comportamento das sapatas estaqueadas. Os resultados demonstraram que as fundações mistas estudadas apresentam melhor desempenho geotécnico do que as fundações convencionais em termos de capacidade de carga e recalques. Também constatou-se que a capacidade de carga obtida para a sapata estaqueada é em média 88% da soma das capacidades de carga dos elementos inidividuais (grupo de estacas + sapata). Além disso, a pesquisa indicou que para mesma área lateral, as estacas com comprimento maior apresentam um desempenho superior, devendo-se ter atenção com a ocorrência de efeito de grupo. De forma geral, os métodos simplificados e numéricos demonstraram-se satisfatórios na representação do comportamento das sapatas estaqueadas. Finalmente, o trabalho indica que há viabilidade na utilização de sapatas estaqueadas em obras da região, sendo necessários maiores estudos para que tais fundações sejam incorporadas com segurança a prática de fundações.

Foundation engineering has been challenged to develop cost-effective and safe solutions to various types of buildings on soils with different behaviors. In this connection, the use of piled raft presents as an interesting option because combine shallow and deep foundations, which together contribute to the strength and stiffness of the system. As the performance of such elements has not been properly studied in residual soils, the present work proposes to analyze the behavior of piled footing foundations supported on residual soil with different pile groups under the footing. Thus, two piled footings were executed on the experimental field, composed of a square footing of 80 cm and groups of four augered piles with piles of 3 m length and 10 cm diameter and piles of 2 m length and 15 cm diameter, resulting in the same shaft surface area. The respective traditional foundations (footing, piles, and pile groups) were also executed on the experimental field and static load tests were carried out on all elements (seven) in order to assess their load-settlement behaviors. Simplified methods and numerical modeling were also applied to estimate the behavior of the piled footings. The results indicate that the studied foundations presented better geotechnical performance than traditional foundations considering the bearing capacity and settlements. It was also found that the bearing capacity for the piled footing is on average 88% of the sum of the bearing capacities of the individual elements (pile group + footing). In addition, the research indicated that for the same shaft surface area the piles with greater length present better performance. Also, according to results is important to verify the occurrence of group effect in pile groups. In general, the simplified and numerical methods were satisfactory in representing the behavior of the piled footings. Finally, the study indicates that there is feasibility in using piled footings foundations in buildings in the region. But, further studies are necessary for these foundations to be safely incorporated into the foundations' practice.