Análise de cravabilidade de estacas-prancha metálicas : estudo de caso em solo da formação Guabirotuba

Abstract

Resumo: A seleção de martelos vibratórios para cravação de estacas prancha é algo que envolve uma série de variáveis sendo buscadas soluções para esse problema desde a metade do século XX, com desenvolvimento de métodos como o Vibdrive, NVAFloc, NVAFgen, CUR166, EAU1996, TNOWAVE, Vibdrive, Vipere, Azzouzi, NVAF-PSD design charts além dos ábacos empíricos desenvolvidos pelos fabricantes de estacas ou de martelos. Os modelos mais modernos se baseiam no modelo de equação de onda proposto por Smith (1960), tal solução é empregada pelo software GRLWEAP da PDI. Segundo o US COE (1997;2004), para a calibração desse programa pode-se empregar os resultados de provas de carga dinâmica (PDA). Assim, com base nos resultados obtidos de ensaio PDA que forneceu dados de damping, quake, resistência do conjunto solo/estaca e de sondagens à percussão (SPT) para reconhecimento do solo local, foi calibrado software de análise de cravabilidade de estacas (GRLWEAP da PDI) a fim de avaliar taxas de penetração e resistências máximas oferecidas por estacas-prancha metálica cravadas com martelo vibratório em solo da Formação Guabirotuba. A pesquisa utilizou como estudo de caso a obra de contenção da trincheira da Av. Mário Tourinho sob a Av. Nsa. Aparecida em Curitiba-PR, utilizando ensaios de PDA realizados nas estacas modelo AZ19-700 que servem como meso e infraestrutura para o tabuleiro da referida trincheira. Durante a pesquisa ficou claro que os métodos mais usuais de verificação de cravabilidade não levam em conta o efeito de excentricidades existentes entre a pinça e estaca e atritos entre estacas adjacentes, como no caso de cortinas de estacas, o que pode dificultar a análise de cravabilidade, levando a previsão de cravação e cotas de cravação divergentes das que serão verificadas em campo. Após os estudos e análises realizadas, é possível observar que a não convergência entre os resultados do software GRLWEAP e os encontrados no ensaio PDA pode estar associada a excentricidades e atritos desconsiderados pelo software, que geram perdas na eficiência e ganhos na resistência à cravação, superiores aos previstos na modelagem, bem como da dificuldade em estabelecer valores adequados de quake e damping ao solo do modelo.

Abstract: The selection of vibro hammers to drive steel sheet piles is something that involves a series of variables, a problem solution have being sought for since the mid-twentieth century, with the development of methods such as Vibdrive, NVAFloc, NVAFgen, CUR166, EAU1996, TNOWAVE, Vibdrive, Vipere, Azzouzi, NVAF-PSD design charts, besides empirical charts development by piles or vibratory hammers producers. More modern models are based in the wave equation model proposed by Smith (1960), such solution is used by GRLWEAP software from PDI. According to US COE (1997-2004), to calibrate this program, it can be used the results of Pile Dynamic Analysis (PDA). Thereby, based on the results obtained from the analysis (PDA) that provided data about damping, quake, resistance of soil/pile and probing to percussion (SPT) for local soil reconnaissance, the pile drivability analysis software (GRLWEAP by PDI) was calibrated in order to evaluate piercing rates and maximum resistance presented by steel sheet piles drove with vibro hammer into Guabirotuba Formation soil. This research used as case study the underpass containment work on Mário Tourinho Ave. under Nsa. Aparecida Ave. in Curitiba, Paraná done on piles model AZ19-700, which serve as abutment and substructure for the deck of that underpass. During the research it became clear that the most usual driveability verification models do not take into account the eccentricities effects present between the grips and piles and friction between adjacent piles, such as in steel sheet pile walls, what can make it harder to make driveability analysis. leading to divergent driving predictions and driving quotas from those observed in field. After conducting studies and analysis, it is possible to observe that the nonconvergence between GRLWEAP software results and those find in PDA analysis may be associated to eccentricities and friction not considered by the software, what generate efficiency loss and resistance gains to pile driving, higher to those predicted in the modeling, as well the difficulty in establishing adequate values of quake and damping to the model's ground.