CAPACIDADE DE CARGA DE FUNDAÇÕES SUBMETIDAS A ESFORÇOS VERTICAIS DE TRAÇÃO ' Fernando Artur Brasil Danziger • TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO DOS PROGRAMAS DE PÔS-GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO IX) GRAU DE MESTRE EM CIENCIAS (M.Sc.). Aprovada por: Dirceu de Alencar Velloso Presidente 1 ernando Ernrnanu.el Barat J,, ,1, .. ,,, Claudio Fernando Mahler RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL MARÇO DE 1983 i DANZIGER, FERNANDO ARTUR BRASIL Capacidade de Carga de Fundações Submetidas a Esforços Verti cais de Tração. (Rio de Janeiro) 1983. XIII , 331 p. 29,7 cm (COPPE - UFRJ, M.Sc., Engenharia Civil, 1983) Tese - Universidade Federal do Rio de Janeiro, Faculdade de Engenharia. 1. Fundações Tracionadas. I. COPPE/UFRJ II. Titulo (série) ii ESTE TRABALHO É DEDICADO A Priscila Maria e Bernadete, pelo amor que me ·transmi tem. Aos meus queridos pais, pelo amor que sempre me dedicam. Aos mais velhos de minha familia, especialmente os da 2~ geraçao acima da minha - aqui na Terra ou já na Es piritualidade , com os quais tive a graça e a felici dade de conviver, pelos seus exemplos de vida de incri vel força de vontade, fraternidade e trabalho no bem, e pela extremada dedicação e carinho com que sempre me contemplaram. Aos meus sogros, pelo afeto sempre demonstrado. Ao querido Professor Fernando Emmanuel Barata, pelo que tem representado como desvelado mestre e amigo. iii AGRADECIMENTOS Ao professor Dirceu de Alencar Velloso, pela sua sábia o rientação, constante incentivo e dedicada amizade. Ao professor Fernando Emmanuel Barata, pelos numerosos en sinos sobre o tema, desde bem antes da realização das pr~ vas de carga, pelo estímulo, apoio e inquestionáveis demons· trações de amizade. Aos docentes do Programa de Engenharia Civil da COPPE -UFRJ, em especial da Área de Mecânica dos Solos, pelo constante incentivo, apoio e amizade manifestados ao longo de todo o curso. De modo particular, ao professor Willy Alvarenga Lacerda. Aos meus pais e sogros, pelo inestimável apoio, constante estímulo e ajuda de todas as maneiras e em todos os momen tos. Aos meus familiares e parentes, pelo apoio e incentivo. Aos meus queridos amigos,de todas as idades, que sempre me compreenderam, apoiaram e incentivaram. À engenheira Bernadete Ragoni Danziger, pelas valiosas su gestões e contribuições e pelo auxílio em todos os momen tos. iv Ao engenheiro Claudio Pereira Pinto, querido amigo, pelas diversas contribuições à discussão do tema. Aos colegas Joaquim da Costa Monteiro Júnior e Marcus Pei gas Pacheco, respectivamente Coordenador de Projetos Civis e Chefe do Setor de Mecânica dos Solos do Grupo Electra/PI'EL, pelo inestimável apoio durante todo o desenrolar do curso e pela sincera amizade. Ao professor Claudio Fernando Mahler, pela bibliografia for necida:. e pelo apoio. Aos colegas da COPPE-UFRJ, especialmente os da Ãrea de Me cânica dos Solos, pela enriquecedora amizade. Aos amigos do Laboratório de Solos da COPPE, pelo auxílio e pela amizade. Aos colegas do Grupo Electra/PTEL, em especial aos da Se çao Civil, pela compreensão e ajuda direta ou indireta. Ao Grupo Electra/'PTEL, em especial a um de seus diretores, engenheiro Raimundo Carneiro Santiago, pelo apoio recebido . Ao colega Pedro Cesar Ferrer Cardoso, pelo incansável aux1• lio nos serviços de campo das provas de carga. A Walmir Duarte Jardim e Gilson Fernandes, pelo auxílio e sugestões quando dos serviços de campo das provas de car ga e pelo extraordinário exemplo de esforço de ambos, na V realização do trabalho de campo da tese do primeiro, no roes mo local das provas de carga. À minha querida prima Aneris, pela sua constante preocup~ ção .quanto ao desenrolar do trabalho e por todo o carinho so auxilio. A João Lucas das Chagas Filho, Maria Clara da Costa Moura e Cesar Pereira Cabral, pelo esmero na elaboração das ilus trações. A Eni dos Santos Gonçalves, pelos serviços de datilografia, pelo seu empenho e sua elogiável eficiência. vi RESUMO O tema Fundações Submetidas a Esforços de Tração cons titui-se num capítulo bastante recente da Mecânica dos Solos,as principais pesquisas tendo-se desenvolvido a partir do início da década de 60. Um extenso conjunto de provas de carga - que visavam o projeto de fundações de uma importante linha de transmissão , realizadas em sapatas e tubulÕes, permitiu a aferição das princ~ pais teorias quando aplicadas a um solo residual de gnaisse, possibilitando ainda uma série de observações sobre o comport~ menta de fundações tracionadas. fnfase especial é dada no trabalho â apresentação dos procedimentos de montagem e realização das provas e à caracteri zação geotécnica do terreno ensaiado. Extensa documentação dos resultados obtidos nos testes é fornecida. Como característica básica dos testes, foi observado, tanto para sapatas como para tubulÕes, um padrão de comportame~ to com deslocamentos muito pequenos, mesmo muito próximo da ruE tura, a qual foi efetivamente bem caracterizada. Aspectos como ciclos de carregamento, velocidade de a plicação dos carregamentos, superfícies de ruptura observadas dentre muitos outros, são analisados ao longo do trabalho. vii Quanto à aplicação das diversas metodologias de cálculo as sapatas e tubulÕes das provas de carga, urna das preocupaçoes do trabalho consistiu em discutir, com detalhe, as premissas dos procedimentos de cálculo. No caso de sapatas, adaptações e mo dificações foram necessárias de modo a adequar os rrodelos de cálcu lo às condições dos testes. Com essas adaptações e modifica çoes, todos os métodos modernos forneceram resultados aceitá veis, eventualmente excelentes. No caso de tubulões, apenas o Método da Universidade de Grenoble apresentou modelos de cálculo aplicáveis, os quais forneceram boas previsões. viii ABSTRACT Foundations Subrnitted to Pullout Forces constitute a quite recent therne of Soil Mechanics; the principal researches have been developed since the early 60 decade. A great nurnber of load tests - especially conducted for an irnportant transrnission line foundation project - have been perforrned on footings and piers, perrnitting the cornparison of the application of the principal theories to residual gneiss . These load tests have also been rnade possible a series of observations concerning the pulled out foundations. Particular ernphasis is given to the load tests procedures and to the geotechnical characterization presentation of the test site.Test results docurnentation are extensively given. As the tests basic characteristic, it was observed a pattern of behaviour with very srnall displacernents not only for the footings but also for the piers, even approxirnating the well effectively characterized failure. Load cycles, load velocity applications, observed failure surfaces are sorne of the aspects analysed throughout the work. Concerning the application of the various calculus rnethodology to the footings and piers tested, the rninor premises ix of the different calculus procedures are extensively discussed and detailed. Adaptations and modifications are introduced for footings, in order to conveniently adequate the calculus method ology to the test condi tion_s .. Such adaptations and modific~ tions have showed acceptable results for the variety of modern methods and sometimes excelent ones. For piers, only the Grenoble University Method have presented applicable calculus methodology, providing good estimates.