As verificações de desempenho em obras geotécnicas são realizadas por meio de instrumentações e/ou inspeções antes, durante e após a sua construção. O projeto de instrumentação geotécnica visa a medida direta de grandezas físicas necessárias à interpretação e previsão do desempenho das obras com referência aos critérios econômicos e de segurança adotados na fase de projeto.

Para fins de fundações, uma das formas de verificar o desempenho dos projetos geotécnicos é por meio da prova de carga.

A prova de carga pode ser estática, dinâmica ou expansiva. Quando utilizar cada uma delas? Quais as diferenças entre elas? Existe alguma que determine de melhor forma a resistência das estacas em um terreno e a eficiência de sua execução? Se você deseja saber as respostas para essas perguntas, continue a leitura.

O que é prova de carga e qual sua importância para a obra?

A prova de carga é essencial para garantir que determinada fundação está realmente de acordo com o que foi projetado, possibilitando que possíveis problemas ou erros sejam percebidos rapidamente, evitando patologias e custos excessivos de reparo.

Além disso, seu uso permite economia, uma vez que ao se realizar provas de carga existe a possibilidade de redução normativa dos fatores de segurança dos projetos de fundação.

A prova de carga é uma exigência da NBR 6122, e nessa norma são indicados o número de estacas a partir do qual deve ser realizada a execução das provas de carga, obrigatoriamente, conforme a tabela a seguir.

Tipo de estaca A (mpa) B (und)
Estaca Pré-moldada 7,0 100
Estaca de Madeira – 100
Estaca Metálica – Aço 0,5 Fyk 100
Hélice contínua e hélice de deslocamento (monitoradas) 5,0 100
Estacas escavadas com ou sem fluido e diâmetro maior ou igual a 70 cm 5,0 75
Raiz 15,5 75
Microestaca 15,5 75
Trado segmentado 5,0 50
Franki 7,0 100
Estacas Escavadas sem fluido e com diâmetro menor que 70 cm 4,0 100
Strauss 4,0 100

Nessa tabela, segundo a NBR 6122, “A” representa a tensão admissível máxima em MPa. Abaixo dessa tensão, não é obrigatório realizar provas de carga desde que o número total de estacas seja inferior ao correspondente na coluna B. Já “B” representa e indica a partir de qual número de estacas devem ser realizadas provas de carga obrigatoriamente.

A escolha do tipo de prova de carga está também relacionada com a quantidade de estacas a serem executadas. Quando essa quantidade for inferior até duas vezes o quantitativo especificado em B, pode-se realizar provas de carga dinâmicas na proporção de cinco cargas dinâmicas para cada carga estática.

Quando a quantidade de estacas é superior a duas vezes o valor informado na coluna B, é obrigatório a realização de pelo menos uma prova de carga estática.

Quais os tipos de prova de carga?

Até a última versão da NBR 6122, de 2010, são mencionadas as provas de carga estáticas e dinâmicas, porém também é possível denominar um outro tipo: a prova de carga expansiva. Saiba mais sobre elas a seguir.

Carga estática

O ensaio de prova de carga estática é realizado por meio da aplicação de um esforço na estaca. Esse esforço é uma carga de trabalho que varia de 1,6 a 2,0 e é mobilizada por macacos hidráulicos que utilizam sistemas de reação para comprimir cada estaca que será testada.

Esse ensaio é o mais confiável e, por isso, é obrigatório sempre que a quantidade de estacas presentes na obra for superior a duas vezes a quantidade informada na coluna B.

Carga dinâmica

A prova de carga dinâmica é realizada por meio da aplicação de uma carga dinâmica na estaca. Ela, em geral, é muito aplicada por ser mais rápida e econômica que a prova de carga estática.

Após isso, são medidas a deformação e a propagação da onda de choque que foi provocada pela carga. Essa prova de carga é indicada para obras cujo número de estacas não excede a quantidade prevista na coluna B da tabela.

Carga expansiva

A prova de carga expansiva é uma  variação da prova de carga estática, uma vez que, nesse caso, uma célula de carga é concretada juntamente à estaca. Dessa forma, sistemas de reação de vigas, tirantes e cargueiras são eliminados.

Essa prova de carga é mais indicada para estacas moldadas in loco, uma vez que o sistema de reação utiliza parte do corpo da estaca e, dessa forma, precisaria ser concretado junto a ela.

Ensaio de placa

É importante destacar que, além das provas de carga, existe o ensaio de carga em placa para as fundações diretas. Ele proporciona a obtenção de informações mais precisas das propriedades de cada solo e, é realizado por meio da aplicação de uma carga vertical por um macaco hidráulico e um contrapeso.

Esse teste mede a penetração e determina o grau de compactação de solos aterrados, entre outros. Além de ser um ensaio de fácil aplicação, verifica a capacidade de estabilidade e suporte do solo e do substrato da fundação.

Quais as diferenças entre os tipos de prova de carga?

1. Uso

A prova de carga estática é aplicada a todos os tipos de estacas. Seu processo executivo consiste em aplicar, por meio de um macaco hidráulico, esforços estáticos que vão sendo aumentados gradativamente.

Além disso, é necessário que um sistema de reação seja construído para manter o equipamento estabilizado. Durante esse processo, são registrados todos os deslocamentos que correspondem a cada esforço aplicado, podendo ser axiais ou transversais.

A prova de carga expansiva é um tipo de prova de carga estática, porém, que faz uso de células expansivas hidrodinâmicas que são instaladas após a verificação da cura do concreto e da resistência do mesmo. Não necessita de equipamentos maiores para a estabilização.

Já a prova de carga dinâmica é realizada por meio de sensores que processam os sinais. Esses são instalados no fuste da estaca. Quando o elemento de fundação é golpeado, ondas são propagadas nele e é feita análise do equipamento PDA. Esse ensaio permite a determinação do deslocamento máximo das estacas, porém não pode ser feito em qualquer tipo de elemento de fundação.

2. Segurança

Os três tipos de ensaio, garantem um boa verificação do desempenho. É importante observar os quantitativos mínimos para substituição das provas de carga estáticas por dinâmicas. Lembrando que esta substituição só é permitida em sua totalidade para quantidades de estacas inferiores a 2x os valores apresentados na coluna B da tabela.

Isto posto, a prova de carga estática é considera por muitos profissionais como mais confiável que a dinâmica, sendo obrigatória em alguns casos. Esta opinião é fundamentada na medida direta das tensões e deformações. Os resultados dos ensaios dinâmicos são um interpretação das ondas de propagadas ao longo da estaca pelo golpe dinâmico aplicado no topo da estaca.

3. Economia

A prova de carga dinâmica é mais rápida e barata, mas o seu uso exclusivo depende da quantidade de estacas que serão executadas.

Ao comparar a carga e o custo das provas de carga estática e expansiva, observa-se que são praticamente semelhantes até 600 toneladas, e a partir daí, a prova de carga estática passa a significativamente mais econômica. Entretanto, ao fazer a prova de carga estática, é possível reduzir os coeficientes de segurança utilizados no cálculo, proporcionando maior economia.

Somado a isso, também é importante observar a economia de prazo. A prova de carga dinâmica é mais rápida que a estática, porém, necessita aguardar o tempo e cura da estaca. Porém, a prova de carga expansiva não necessita aguardar o tempo de cura e nem demanda sistema de reação formado por perfis metálicos.

4. Valores

Os custos de cada tipo de prova de carga variam em função da carga de cada estaca que será ensaiada. Quanto maior for a capacidade da estaca, maior será o custo do ensaio.

Contudo, a prova de carga dinâmica apresenta o menor acréscimo de valor em função do aumento da carga. Além disso, a prova de carga expansiva também apresenta menor custo que a prova de carga estática, sendo mais vantajosa para cargas de ensaio a partir de 600 toneladas.

5. Equipamentos

Para a realização da prova de carga estática são utilizados os seguintes equipamentos:

  • macacos hidráulicos;
  • vigas de reação;
  • réguas guias e deflectômetros;
  • central hidráulica com capacidade para alimentar os macacos.

Já para a execução da prova de carga dinâmica são necessários:

  • computador PDA para coletar e analisar os dados de cada estaca;
  • bate-estaca ou algum sistema de impacto apropriado;
  • cabos e sensores instalados na estaca.

Para a prova de carga expansiva são necessários:

  • manômetro Wika;
  • célula expansiva hidrodinâmica;
  • deflectômetros;
  • bomba elétrica;
  • bomba manual.

A prova de carga pode ser realizada de forma estática, dinâmica ou expansiva e proporciona diversas informações que são essenciais para que uma obra seja realizada com a segurança e a qualidade apropriadas.

Contudo, para a escolha do tipo de ensaio e obtenção de informações adequadas, é essencial que a NBR 6122:2010 seja seguida, assim como a quantidade especificada de estacas e os tipos de prova para cada quantidade.

Dessa forma, é possível que as construções, além de obterem maior segurança, apresentem menor custo, tanto ao evitar ou solucionar problemas rapidamente quanto por obter maior economia com a redução de coeficientes de segurança resultantes da execução da prova de carga.

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