Comportamento à tração de estacas helicoidais em areia submetidas a carregamentos cíclicos - Costa, João Paulo da Silva (2017)
Estacas helicoidais são fundações usadas para resistir cargas de compressão, de tração e laterais. Elas apresentam muitas vantagens em relação a outros tipos de fundações, como alta produtividade e possi-bilidade de serem carregadas logo após a instalação. Seu uso vem crescendo muito nos últimos 25 anos ao redor do mundo. Entretanto o volume de estudos sobre o comportamento desse tipo de fundação ainda é relativamente pequeno. Resultados de testes em campo em areia pura são particularmente ne-cessários. Nesse aspecto, um programa de ensaios de campo envolvendo estacas helicoidais submetidas à tração foi elaborado. Projetou-se e construiu-se um protótipo em escala real de uma estaca helicoidal dotada de três hélices. Foram executados sete ensaios distintos de carregamento axial cíclico à tração, em um depósito de areia pura. Três testes foram efetuados com carregamentos cíclicos estáticos e inclu-íram até 15 ciclos de carga e descarga. Dois outros testes foram conduzidos com carregamentos cíclicos quase estáticos. Aumentos na rigidez do sistema solo-estaca foram observados com os resultados dos ensaios de carga estática, após a aplicação dos ciclos. Métodos teóricos e empíricos foram utilizados para prever a capacidade de carga estática à tração da estaca e produziram estimativas conservadoras comparadas aos resultados experimentais. Os testes com carregamentos quase estáticos foram feitos com valores diferentes de carga cíclica média e amplitude de carga. Os resultados desses ensaios mos-traram que o aumento da amplitude e da média das cargas tende a reduzir a estabilidade da estaca e a rigidez do sistema. A capacidade de carga estática do sistema aumentou após a aplicação dos carrega-mentos cíclicos quase estáticos. Modelos numéricos bidimensionais utilizando o método dos elementos finitos foram desenvolvidos para avaliar como o comportamento de uma estaca sujeita a carregamento estático, em solo arenoso, é afetado por parâmetros como profundidade de instalação, diâmetro das hé-lices, espaçamento entre hélices e número de hélices. A análise paramétrica permitiu avaliar tensões e deformações na massa de solo adjacente à estaca, assim como esclarecer aspectos dos mecanismos de ruptura. A capacidade de carga aumenta linearmente com a profundidade de instalação e com a área das hélices. O modo de ruptura da estaca muda de raso para profundo com uma razão de profundidade próxima a quatro. O mecanismo de ruptura muda de cisalhamento cilíndrico para capacidade individual com uma razão de espaçamento igual a três. Observou-se também que configurações com mais de uma hélice são menos eficientes que aquelas com apenas uma.