INTRODUÇÃO
Na construção civil, observa-se uma crescente necessidade da utilização de estacas de concreto com capacidade de carga e profundidade cada vez maiores. Tais estacas são utilizadas tanto para fundações de edifícios, muitas vezes por exigências arquitetônicas, quanto para obras de infraestrutura urbana. Para tanto, compreendem o conhecimento da estratigrafia do subsolo combinado com o comportamento das estruturas de fundação (interação solo-estrutura), de modo a permitir que as estruturas de fundações estejam exercendo os efeitos esperados quando apoiadas em horizontes com adequada capacidade de suporte. Assim, tais comportamentos necessitam ser controlados de modo a garantir, dentro de uma tolerável confiabilidade definida nos projetos, o seu equilíbrio estático. Neste ínterim, aplicam-se os já consagrados métodos de controle e avaliação de desempenho, os chamados de método direto, restringindo-se à medida de nega padrão. Como exemplo tem-se a Prova de Carga Estática (NBR – 6489/84) e a Prova de Carregamento Dinâmico (NBR – 13208/94), cada uma com suas peculiaridades especificas e que devem ser adotadas para cada tipo de obra. Tradicionalmente, a avaliação da integridade estrutural de fundações prevista na NBR 6122/10 – Projeto e Execução de Fundações – é feita por dois métodos consagrados na engenharia geotécnica, mas esses não preveem ensaiar mais do que 3% do total das estacas executadas. Além disso, ambos os métodos supracitados utilizam o sistema de conservação de energia e seus equipamentos são robustos, exigem mão -de-obra especializada, portanto o serviço prestado costuma de custo elevado, que dependendo do tipo de obra, acaba inviabilizando sua prática. Entretanto, a tendência internacional tem contemplado e exigido da engenharia brasileira a aplicação dos métodos indiretos. Assim, os chamados Ensaios Não Destrutivos (END’s), vêm sendo popularizados e gradativamente aceitos pela comunidade cientifica e, muitas vezes, exigidos nas obras geotécnicas, uma vez que permitem ensaiar as peças estruturais sem alterar suas propriedades físicas e mecânicas, já que não implica em dano físico à peça ensaiada. Assim, com o advento da nanotecnologia, novos métodos de controle e análise da integridade das estacas permitem soluções, através do conceito da equação da onda, servindo tanto para estacas cravadas quanto para moldadas in loco. O seu uso desencadeou o avanço qualitativo em relação às fórmulas dinâmicas que tratavam a cravação da estaca com um impacto newtoniano entre dois corpos rígidos, enquanto a equação da onda propagaria este efeito ao longo da estaca (Niyama, 2002). Além disso, por este método indireto, a captação dos dados é obtida por meio de um acelerômetro introduzido na cabeça da estaca. Com saída USB ligado ao computador ou a um Rardware específico onde é possível visualizar na tela o comportamento da estaca. Mais recentemente algumas empresas inovaram e já disponibilizam versões para aquisição dos dados através do Bluetooth de um Smartphone. Igualmente, por meio de um software interpretativo, é possível verificar no mesmo minuto o comportamento e a integridade ou então checar o seu comprimento
Figura 1 – Conjunto martelo padronizado, acelerômetro por Blouetooth e o Smartphone. Fonte: Pile Test.
A vantagem desta evolução é que, com estemétodo é possível ensaiar a totalidade das estacas em menos tempo, porém exige do engenheiro um conhecimento aprofundado do sistema.
NORMATIZAÇÃO
O referido ensaio possui normatização internacional, qual seja, ASTM D 5882-2000 – Standard Test Method for Low Strain Integrity Testing of Piles. Por ora, no Brasil, tal prática não está devidamente normatizada, apesar da atual norma de fundações recomendar o ensaio de integridade para todas as estacas escavadas da obra, executadas com lama bentonítica. No Brasil não há fabricante de acelerômetros para esta finalidade.
METODOLOGIA
O ensaio de integridade (Pile Integrity Test – PIT) é um ensaio não destrutivo de fundações profundas que tem sido realizado para avaliar qualitativamente a integridade de estacas com relação a falhas de concretagem, tais como trincas, rupturas e variações de seção, especialmente em estacas de concreto moldadas in loco. No entanto o ensaio também pode ser utilizado para determinar ou confirmar o comprimento de estacas já existentes e/ou executadas sem controle (sem monitoramento).
O Ensaio
O ensaio de integridade se baseia na propagação de ondas acústicas longitudinais de baixo nível de deformação. A análise da integridade das estacas é realizada com a interpretação da forma da onda acústica (refletida) gravada no topo da estaca medida por meio de um acelerômetro que capta os sinais provocados pelos golpes de um martelo de peso padrão. Qualquer alteração na seção ou na densidade do material resulta em variações significativas na configuração da onda, que, vez por outra, pode sustentar a decisão de conservála, reforçá-la ou condená-la. Portanto, estas variações permitem estabelecer indícios de alterações na seção da estaca, bem como a localização de trincas ou vazios ao longo da profundidade ou ainda checar o seu comprimento.
Uma vez selecionadas e numeradas as estacas, aguardam-se no mínimo 7 (sete) dias após a concretagem das estacas para iniciar a campanha dos ensaios.
Para melhorar o contato entre o acelerômetro e a estaca, após o arrasamento da peça, é realizado o acabamento no intuito de eliminar as irregularidades da cabeça da estaca que podem influenciar na qualidade do sinal. O serviço é feita com uma esmerilhadeira com potência acima de 1.000 watts. Ainda, para filtrar o sinal é utilizada uma cera à base petróleo (grout) introduzida na interface entre cabeça acabada da estaca e o acelerômetro.
Figura 2 – A foto mostra o acelerômetro apoiado na estada prémoldada (com cabeça acabada), onde na interface aparece a cera grout. Fonte: Versal Engenharia e Consultoria Ltda.
Interpretação.
A velocidade de propagação da onda está em função das características do material da estaca. Dita velocidade é diretamente proporcional ao parâmetro elástico e inversamente proporcional a massa específica do material. A onda gerada no impacto do martelo se propaga na estaca com uma velocidade c, a qual é dada pela seguinte expressão (Kormann, 2002):
onde:
E = Modulo de Elasticidade do concreto (MPa);
r = massa específica (Kg/m3).
Em estacas de concreto, a velocidade de propagação de onda associada aos níveis de deformação do ensaio de integridade situa-se usualmente entre 3500 e 4300 m/s. Conhecido antecipadamente o comprimento da estaca e o tempo que o pulso leva para alcançar a ponta da estaca e retornar ao topo, pode-se calcular uma velocidade de propagação média a partir da relação abaixo:
c = velocidade de propagação da onda no concreto.
L = Comprimento da estaca (m)
T = tempo (s)
Caso ocorra a detecção de algum defeito entre o topo e a ponta da estaca, neste intervalo ocorrerá uma reflexão “parecida” com aquela observada ao final de uma estaca íntegra, conforme se vê na figura seguinte.
Figura 3 – Estacas com fustes intactos mostram a reflexão da ponta da estaca (figura superior). Estacas defeituosas exi reflexões antecipadas vindas do local do defeito (figura inferior). Fonte: Pile Dynamics, inc.
Ainda, a localização do problema determinada a partira da expressão abaixo:
onde:
l’ = Distância da anomalia encontrada em relação ao topo da estaca (m).
Figura 4 – Perfil de uma estaca de 610 mm de diâmetro, calculada a partir de dados coletados Fonte: Revista: Fundações e Obras Geot abril/2013.
Sempre que a onda gerada pelo martelo encontrar mudanças de seção transversal propriedades do material (densidade de elasticidade), ocorrerão nesta região, pois seus efeitos afetam a impedância na direção em que a onda viaja e causam reflexões na onda de tensão que se propagam em direção ao topo da estaca (Cintra et al, 2013). Tais reflexões aparecem quando a estaca apresenta variações de impedância qual é dada pela seguinte equação:
Onde:
Z = Impedância (GPa.m.s)
A = área da seção transversal da estaca ( m2)
No ensaio PIT, a integridade da estaca é avaliada pela variação da impedância ao longo do fuste, onde a mesma está associada à variação do sinal da velocidade Z também é definida como a resistência imposta pela estaca à mudança de velocidade das partículas.
O resultado típico do ensaio consiste em um sinal, obtido a partir da média de diferentes golpes, que expressa a evolução da velocidade com o tempo. Os sinais estaca podem ser trabalhados com programas específicos, introduzindo-se amplificações úteis.
para melhorar a visualização das velocidades correspondentes aos trechos mais distantes do topo (Kormann, 2002). Já os sinais considerados pelo engenheiro como oltliner, são eliminados. Daí a importância da empresa executora das estacas hélice contínua apresente, ao final dos trabalhos, um relatório fidedigno informando o comprimento de cada estaca executada, para eventualmente contrapor ou ratificar os comprimentos obidos pelo PIT. A referida informação permite ao engenheiro, que analisará os boletins resultantes do PIT, uma margem para simular e/ou lapidar a representação final dos sinais, portanto, de sua integridade, possibilitando conhecer os limites para configurá-la ou não como uniforme (integra) e assim aceitar ou reprovar a estaca, da qual deverá passar por outras verificações antes de condená-la totalmente.
Dos Sinais de Velocidade
Figura 5 – Exemplos de sinais de velocidade obtidos no ensaio. Fonte: Kormann (2002).
A figura acima mostra exemplos de sinais comuns de serem observados na prática, preferencialmente a Figura 5b e 5c. Delas se observam que a variação de impedância, vista como sinal de problemas na estaca (redução das propriedades mecânicas do concreto ou redução da seção transversal), em tese não estaria totalmente condenada se ela tivesse o comportamento da Figura 5c, pois se observa um aumento da seção transversal, portanto um aumento da impedância será constatada, visto que a velocidade é menor, devido a reflexões de compressão (Kormann, 2002). Na mesma figura, agora em “b”, ocorre o oposto, estrangulamento da seção, aumento da velocidade e reflexões de tração. Assim é a estaca com característica semelhante ao da Figura 5b que deverá ser melhor investigada, pois estaria ela suscetível ao aparecimento de futuros problemas quando a estaca estiver carregada. Conclui-se nesta seção que do grupo de estacas ensaiadas e com impedâncias menores deverão ser voltadas as atenções. Aderindo o controle tecnológico do concreto, problemas relacionados às propriedades mecânicas são controlados (módulo de elasticidade constante), remanescendo problemas relacionados à redução das seções transversais.
Figura 6 – Retirada da estaca de concreto após ter sido avaliada pelo ensaio PIT e constatado o presente dano. Fonte: Pile Dynamics, Inc., Newsletter, n0 75, maio/2014.
ESTRUTURA DE FUNDAÇÃO
Dentre os tipos de estacas moldadas in loco, encontra-se a estaca tipo Hélice Contínua, presente no estudo de caso. Trata-se de uma estaca de concreto moldada in loco, executada por meio de um trado helicoidal com espiral na face externa de um tubo metálico contínuo com seção vazada. Na perfuração o tubo é fechado de modo que o solo é expelido pelo espiral esterno (fase de perfuração). Ao alcançar a profundidade desejada, inicia-se a fase da retirada do trado concomitantemente a injeção de concreto, fazendo-o passar pelo tubo interno do trado. A figura abaixo exemplifica a explicação.
Figura 7 – Dois momentos da execução da estaca hélice contínua. Em (a) perfuração do trado para remoção do solo; b) Injeção do concreto simultaneamente a retirada do trado. Fonte: Manual de Execução de Fundações e Geotecnia Práticas Remendadas.
ESTUDO DE CASO
O estudo de caso foi desenvolvido por meio de uma parceria com a empresa VERSAL ENGENHARIA E CONSULTORIA LTDA., empresa sediada na cidade de Joinville/SC/Brasil. Dita empresa possui em seu portfólio de serviços, a atividade de controle de qualidade, utilizando equipamentos para execução de ensaios não destrutivos (END’s) em concrceto. Continuamente presta consultorias para inúmeras empresa de construtoras e incorporadoras. Recentemente uma delas resolveu avaliar o desempenho das fundações de sua obra por meio do ensaio PIT por assim ser, foram analisados os dados obtidos, que por meio deles será desenvolvido a análise.
Características da Obra
A referida obra consiste na construção de um edifício residencial multifamiliar de 09 (nove) pavimentos e por uma única torre. Está localizado na Rua Dom Pedro I América, em Joinville/SC/Brasil, com coordenadas geográficas 26°16´58,80 48°50´50,73”O.
A estrutura do edifício está apoiada em fundação profunda, executada por meio de hélice continua monitorada. Previamente, foram feitas sondagens CPT – Cone Penetration Test objetivando saber tanto a resistência do quanto o tipo do solo e residual, onde possivelmente as estacas estariam apoiadas. A sondagem mostrou de argila a partir dos 5 metros aos 18 metros, vez por outra com presença de lentes de areia. Por conta do tipo do solo observado, a sua resistência de ponta da estaca tende a ser menor e insuficiente, tanto que se procurou alcançar horizontes de maior resistência, o que acabou acontecendo entre 20 e 23 metros, profundidade onde se constatou a presença de solo residual, de maior resistência de ponta, classificado como silte Assim, o comprimento paradigma que poderiam alcançar as estacas seriam, em mé metros.
Num total de 84 estacas, somente 23 foram possíveis de ser ensaiadas concretagem, haja vista que a contratação ocorrera com 61 estacas já executadas há mais de 28 dias. Portanto, sobre estas últimas não foi feito o controle por esta empresa. Pelo diário da execução das estacas hélice contínua, somou-se um total de 1876,86 metros de perfuração, que ao dividir por 84 estacas, alcançou uma média de 22,34 metros por estaca, ou seja, uma profundidade média já aguardada em razão dos resultados da sondagem.
Figura 8 – Perfil da resistencia do solo local conforme sondagem CPT. Fonte: Proprietária da Obra
EXPERIMENTOS FATORIAIS
Conceito
A análise dos resultados advindos dos ensaios PIT foram avaliados estatisticamente através de um teste estatístico, pois o que se busca é a inferência (conclusão) dentro de uma probabilidade aceitável, elegendo as variáveis independentes (fatores) que mais dev influenciar na variável dependente estudada). Existem inúmeros testes estatísticos neste estudo utilizaremos a metodologia de Projetos de Experimentos (DOE). A metodologia DOE é um conjunto de técnicas estatísticas que permite a análise de vários fatores de influência um processo de maneira simultânea, através de uma de testes onde estes fatores são sistematicamente alterados de acordo com uma matriz de projeto prescrito. Desta forma, torna se possível a obtenção de precisos e com um desprendimento de tempo e recursos muito menores que metodologia tradicional (Montgomery, 200 Sem nos aprofundar nos definições que regem esta metodologia, partiremos direto para a elaboração do projeto e avaliaremos os efeitos resultantes Análise de Variância – ANOVA.
Confecção do Projeto de Experimento.
O primeiro passo na busca pela avaliação simultânea das variáveis que influenciam num sistema é definição das variáveis envolvidas no processo a ser estudado. Foi dito q PIT, a integridade da estaca é avaliada pela variação da impedância Z onde a mesma está associada à variação do da velocidade. Assim, e características do ensaio, o tempo disponível para execução dos mesmos, da qualidade e da quantidade dos experimentos possíveis de serem realizados e os recursos financeiros para viabilizar o presente estudo, foi po estabelecer 03 (três) fatores que possam influenciar na integridade da estaca. primeiras estão relacionadas estaca propriamente ditas (propriedades intrínsecas) e a terceira está externo (propriedade extrínseca). fator seria o módulo de elasticidade E, que segundo a NBR – 6118/2010 é dado pela equação abaixo:
Onde,
aE = 1,2 agregado de basalto e diafásico
aE = 1,0 para granito e gnaisse
Como o ensaio do PIT foi realizado com a idade do concreto aos 7 dias, ao invés de obter o concreto aos 28 dias, considera dias, igual ao fcj. Como a empresa, proprietária da obra, não precedeu o control concreto usado nas estacas, este estudo admitiu que o fck = fcj = de 20Mpa usina de concreto utilizou agregados obtidos de duas diferentes jazidas, cada qual com aE diferentes. Em razão disso, para os dois níveis de interesse, dois módulos de elasticidade foram definidos, quais sejam, E = 30.052,75 MPa e E = 25.043,96 MPa. O segundo fator foi o diâmetro D (m) da estaca, um 0,50 m e outro de 0,60 m, representados respectivamente pelos níveis baixo e alto. O terceiro e último fator foi o tipo do solo predominante em volta da estaca. Foram considerados dois tipos. Conforme sondagem no local há presença de solo argiloso com pouca resistência de ponta e presença de silte-argiloso, com maior resistência de ponta. Assim, ter-se-ia o solo tipo 1 e solo tipo 2 A variável dependente medida foi a impedância Z, calculada a partir da Equação 4. Sabe-se que a variações de impedância podem ser detectadas pela variação do sinal de velocidade. A velocidade média das ondas capturadas pelo acelerômetro, foram obtidas por um total de 48 golpes do martelo e distribuídos em 4 pontos na cabeça da estaca, conforme figura abaixo. Portanto, as médias das velocidades obtidas em cada réplica, serão transformadas em impedância Z.
Figura 9 – Seção da estaca, sendo indicados os quatros pontos em que foi posicionado o acelerômetro.
Em cada ponto foram executados em torno de 16 a 18 golpes, sendo selecionados e classificados sempre 12 golpes, com comportamentos de ondas mais semelhantes entre si. Isso permite a filtragem de interferência randômicas, sobressaindo no sinal apenas variações causadas pelas reflexões da onda (PDI, 1998). Assim, são descartadas as medidas que resultem num comportamento mais heterogêneo da média obtida, causadas por falhas extrínsecas (cabeça da estaca não homogênea, falha na operação do acelerômetro, umidade excessiva na cabeça da estaca etc). A velocidade média de cada estaca ensaiada foi a média das 12 velocidades medidas e extraída dos 4 pontos (réplicas) diferentes da estaca. Segundo a literatura (Vieira, 2006), os experimentos com dois ou mais fatores em dois ou mais níveis são chamados de experimentos fatoriais. No caso, têm-se três fatores, em dois níveis, com as propriedades medidas em quatro réplicas, resultando um experimento fatorial do tipo 2k completo, aqui desenhado como mostrado abaixo.
Figura 10 – Distribuição do experimento.
Assim, ter-se-ia que experimentar 8 estacas, cada qual com 4 réplicas, totalizando 32 experimentos. Do total de 23 estacas ensaiadas com o PIT, 8 delas foram escolhidas aleatoriamente para fazer parte deste experimento. Os fatores, após classificação, foram ajustados nos limites inferiores ou baixos (−) e superiores ou altos (+), conforme tabela abaixo.
Tabela 1 – Níveis utilizados no projeto.
As medidas em campo ocorreram conforme a sequência não aleatória dispostas abaixo:
Tabela 2 – Parte da sequencia de 32 experimentos classificados in loco.
De forma resumida, tem-se a distribuição dos níveis e medidas consideradas, conforme tabela abaixo.
Tabela 3 – Níveis utilizados no projeto com suas réplicas e medidas de Z.
Utilizando o Software Statistica, versão 7, abaixo segue o sorteio dos experimentos, tendo havido o experimento sido configurado como aleatório.
Tabela 4 – Parte da tabela. Sorteio dos experimentos a iniciar com o de número 29.
Em campo, o ensaio é feito aleatoriamente por estaca e não por experimento, por isso o consideramos como não aleatório, já que respeita a ordem dos pontos da Figura 7 somado ao fato que os ensaios não ocorreram no mesmo dia. Por outro lado, tendo mantido armazenado as medidas extraídas em campo, antes da geração do sorteio da Tabela 4, posteriormente foi respeitado esta distribuição como se aleatória fosse o experimento, e assim não contrariando a metodologia recomendada.
Análise de Variância.
Tendo havido elaborado o projeto fatorial completo 23, buscou-se analisar os efeitos dos fatores principais (1a ordem) e de interação (2a e 3a ordem) para avaliar suas significâncias em relação à propriedade estudada. Para fazer isso acessamos a ferramenta denominada de Análise de Variância, comumente chamada de ANOVA (Analysis of Variance). O seu uso permite concluir, com um certo grau de confiança préestabelecida, a existência ou não de diferenças significativas entre as médias as populações (Werkema, 1996). O fatorial completo 23 permite estimar todas as interações de dois fatores -2a ordem (1×2, 1×3 e 2×3), além de uma interação de três fatores – 3a ordem (1x2x3). Configurando as informações de análise, um panorama inicial do problema pode ser visualizado pelo Gráfico de Pareto, conforme mostra abaixo.
Gráfico 1 – Gráfico de Pareto ao nível a = 5%.
Observa-se que os efeitos que avançarem a direita da linha indicada (com p-valor < 0,05) seriam os efeitos significantes que estariam influenciando a propriedade estudada.
Tabela 5 – Tabela ANOVA, ao nível a = 5%.
A primeira ANOVA selecionada acima, contou com um nível de significância de 5% (a = 5%). Os efeitos significantes são os mesmos apontados pelo Gráfico de Pareto. Observa-se que todos os efeitos principais (1,2 e 3), assim como e os efeitos de interação 1×2, 1×3 e 1x2x3, com 95% de confiança, mostram-se como significantes. Os efeitos de interação 1×3 e 2×3, através dos testes de hipóteses, verificouse aceitar a hipótese nula de que as médias são iguais (H0:m1=m2=m2), haja vista de terem seus respectivos p-valores maiores que a. Toda vez que o p-valor for menor do que o nível de significância estabelecido, você rejeita a hipótese de que as médias são iguais (Vieira, 2006), ao passo que se for maior, aceita-se a hipótese nula. Portanto os efeitos de interação 1×3 e 2×3 não afetam significativamente a variável estudada, portanto, há evidências de que as médias são iguais e podem ser descartadas do estudo.
Tabela 6 – Tabela ANOVA, ao nível a = 2,5%, após descartados os efeitos não significantes.
A segunda ANOVA testada se observa que, com a exclusão dos efeitos das interações apontadas na primeira ANOVA, permitiu que houvesse um aumento da confiabilidade do estudo passando de 95% para 97,5% (a = 5%, devido ao p-valor = 0,024688). Ainda o coeficiente de determinação (R2), passou de 99,78% para 99,76%, ou seja, uma ínfima diferença a menor, mostrando assim que 99,76% da variabilidade dos dados são explicadas pela variação de tratamentos. Somente 0,24% são atribuídos a algum erro ou aleatoriedade dos dados.
Gráfico Meio Normal
Procurando pelos efeitos que mais afetam a variável dependente, utilizar-se-á o gráfico meio normal (Half Normal plot). Trata-se de um gráfico de valor absoluto das estimativas dos efeitos versos suas propriedades normais acumuladas (Montgomery, 2004). Busca saber quais os efeitos são mais importantes para o experimento. Do gráfico gerado, que simula o papel probabilidade normal, todos os efeitos (principais e de interação) que estão próximos a linha reta, localizada na parte mais concentrada da Curva de Gauss, pela teoria da álgebra linear, constata-se que não são significantes ao nível a = 2,5%, ao passo que os efeitos mais distantes da reta, comportam-se como significantes. Da análise do gráfico abaixo, nota-se que os efeitos principais Diâmetro (2), Módulo de Elasticidade (1) e Solo (3) estão fora da reta, o que indica que são os mais significantes (nesta ordem).
Gráfico 2 – Gráfico meio normal dos efeitos (Half Normal plot).
Falta de Ajustes
Objetivando avaliar o erro entre as réplicas, considera-se a opção de Pure error (Erro Puro) na fase de configuração da análise do projeto, pelo Software Statistica. Sabe-se que a falta de ajuste está condicionada ao número de réplicas do problema. Neste caso desejando não haver a falta de ajuste, pois se pretende igualar (aproximar) à igualdade (aceitar H0) “p-valor” terá que ser suficientemente grande (maior que a). Quanto maior for o “ maior a tendência de não haver Ainda, as medidas do experimento são aceitáveis sob o ponto de vista e termos de igualdade. Da Tabela 6, observa que a linha Falta de Ajuste (Lack of Fit valor resultou em 38,48%, significando dizer, que a última ANOVA, as medidas do experimento são mais aceitáveis sob o ponto de vista estatístico e em termos de igualdade, portanto não há falta de ajustes no experimento.
Equação do Modelo.
A equação do modelo será extraída da tabela abaixo, resultante do software.
Tabela 7 – Tabela dos coeficientes dos regressores.
A equação do modelo de regressão para estimar a impedância, com base nos resultados do experimento é se levanta da primeira coluna da Tabela 7.
Z = 1.632813 + 0.150125.x1 + 0.301875.x2
0.017813.x3 + 0.025688.x1.x2 + 0.007813.x1.x2.x3
Equação 6 – Equação do modelo adotado.
A equação acima parece estar adequada, pois os sinais positivos dos coeficientes sugerem que ao incrementar os efeitos, a contribuição para o desenvolvimento da impedância aumenta, do contrário Pela análise da equação, observa a menor e a maior impedância ocorreu distribuição dos índices dos níveis tabelados abaixo.
Tabela 8 – Distribuição dos níveis.
Como ficou demonstrado que a integridade da estaca está diretamente relacionada com a impedância vez é inversamente proporcional à velocidade da onda (c) no meio, as atenções devem estar voltadas para as estacas de menor impedância, pois são nelas que poderão haver problemas com a falta de integridade. Tais problemas estão relacionados com estacas de menor Módulo de Elasticidade, menor diâmetro e envolta de solos de maior resistência ponta.
ANÁLISES DOS RESÍDUOS
Antes que conclusões tomadas a partir da análise adequação do modelo deve ser verificada. A primeira ferramenta de diagnóstico é a análise residual (Montgomery, 2004). Para tanto, deverá supor que erros seguem uma distribuição normal e independente. Para isso, busca-se analisar os resíduos, que é a diferença entre o valor observado e o correspondente valor ajustado. Abaixo seguem os principais gráficos para avaliar os resíduos são:
– Probabilidade Normal
– Valor Predito versus Valor Residual
– Resíduo versus Valor Ajustado
a – Gráfico da Probabilidade Normal
Gráfico 3 – Normal Plot. O gráfico de probabilidade normal dos resíduos deve seguir uma linha reta.
Em regra, os pontos no gráfico devem globalmente formar uma linha reta se os resíduos forem distribuídos normalmente. Do gráfico, observa-se que os desvios (distância do ponto à reta) são pequenos, portanto, “visualmente” os resíduos seguem uma tendência normal.
b) Valor Predito versus Valor Residual (Residuals vs. case numbers)
Gráfico 4 – Predicted vs. residual values. Gráfico do Valor Predito versus Valor Residual.
Em regra, o gráfico há de ter pontos (positivos e negativos) distribuídos uniformemente em ambas as regiões da reta. Caso a maioria dos pontos concentrados em uma única região, desconfiar-se-á das medidas dos experimentos. O importante é de se observar uma curva imaginária (sobe e desce) passando pelos pontos. Portanto, visualmente os dados se comportam adequadamente.
c) Resíduo versus Valor Ajustado (Residuals vs. case numbers
Gráfico 5 – Residuals vs. case numbers. Este gráfico distribui os resíduos versos valores ajustados.
Trata-se do valor predito em função do valor residual. Neste caso, desejável não se observar uma tendência de afunilamento (da esquerda para direita, tendendo se abrir). Na abscissa (valor predito) a variável dependente cresce. Caso os desvios igualmente e aumentando a medida que se aumenta o valor predito, significa dizer que não há uma aleatoriedade, logo se observará uma tendência ao afunilamento. Tal ocorrência pode estar relacionada ao equipamento de medição que se manifesta mais quando se aume grandeza medida. Preferível observar variações de amplitudes dos resíduos. No caso, não se observa uma tendência de afunilamento. Conclui-se que as análises dos resíduos não violam as prerrogativas da literatura consagrada, não apresentand em suas composições.
ANÁLISE GRÁFICA
O objetivo da análise gráfica é buscar otimização das respostas, balizadas nos gráficos de contorno (de áreas e de linhas). Para tanto inicialmente fixam-se as variáveis que mais influenciam na propriedade estudada, como Módulo de Elasticidade e o Diâmetro da estaca.
a) Gráfico de Contorno (por Áreas)
Gráfico 6 – Gráfico de Contorno Versos Diâmetro, considerando nível inferior ( estiverem aumenta o valor da apresentando graves desvios a , visto aqui por áreas. Mód. De Elast. , (-) para o solo.
Gráfico de Contorno (por Linhas)
Gráfico 7 – Gráfico de Contorno por Linhas. Mód. De Elast. Versos Diâmetro, considerando nível inferior (-) para o solo.
Da Equação 4 e dos gráficos de contorno, almejando-se trabalhar com o desempenho elevado das fundações, busca-se optar por utilizar agregados de basalto e diafásico no concreto, resultando num aumento no Módulo de Elasticidade do concreto, conforme prediz a Equação 5. Quanto ao fator diâmetro, que teve sua maior colaboração dentre os demais efeitos estudados, em razão de sua influência na integridade das estacas, aconselha usar o maior diâmetro estabelecido neste experimento, o que aprimora ainda mais o desempenho da estaca, haja vista que a área em contato com o solo é maior, portanto, maior será o atrito lateral que a estaca fará com o solo. Quanto ao solo, observou-se sua reduzida significância, como visto no Gráfico 2. A equação do modelo e os gráficos de contorno indicaram um incremento na impedância, quando a estaca estiver cravada num solo argiloso de baixa resistência de ponta. Nada de absurdo esta conclusão, haja vista que a estrutura de um edifício, quando apoiada em fundação profunda, as estacas são dimensionadas para resistirem as cargas de pontas “e” atritos laterais (estaca/solo). Portanto, quanto maior o diâmetro da estaca, maior a área de contato com o solo, maior será a resistência de atrito lateral e menor será a parcela atribuída à resistência de ponta necessária para equilibrar as forças atuantes no subsolo.
PREDIÇÃO DA VARIÁVEL DEPENDENTE
O gráfico seguinte tem como objetivo informar qual seria a melhor impedância a considerar nas estacas, tomando seus níveis altos e baixos, bem como o seu intervalo de confiança, já que a estatística não é um evento determinístico e sim um evento probabilístico.
Tabela 9 – Em destaque, o valor predito e o intervalo de confiança.
Assim, para o nível maior estabelecido na Tabela 8, a impedância será maior. Desejável, pois se buscará aceitar, com 95% de confiança, qualquer valor de impedância limitado pelo intervalo, variando de 2,11 GPa.m.s a 2,14 GPa.m.s, com valor predito de 2,13 GPa.m.s.
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
É notório o avanço e o necessário crescimento pela busca da qualidade total nas obras de engenharia. A avaliação do desempenho das obras de fundações é o primeiro passo para assegurar a confiabilidade e o sucesso do empreendimento. Diversas técnicas de controle estão disponíveis, porém a um custo muito elevado e com uma infraestrutura de difícil absorção pelas pequenas e médias construções. O avanço dos ensaios não destrutivos (END’s) aplicados na avaliação de estrutura de fundações devem se afirmar cada vez mais e, portanto, importante será absorver e entender esta tecnologia. Dentre os END’s existentes voltados a avaliação de desempenho, o presente estudo discorreu sobre ensaio PIT – Pile Integrity Test que busca avaliar a integridade e a uniformidade da estaca tipo hélice contínua, verificando os fatores e os efeitos que mais influenciaram na integridade das estacas estudas neste experimento. A interpretação dos resultados com o auxílio do Software Statistica, foram cruciais para lapidar o experimento e concluir, com uma confiabilidade superior ao pré-estabelecido (97,5%) que de fato as variáveis consideradas influenciaram na propriedade estudada, mostrando que o experimento foi válido e representativo. Ao mesmo tempo, sem procurar esgotar o assunto, chegam-se a algumas recomendações:
a) Quanto às atividades de campo.
· Aconselha-se fazer o ensaio PIT em todas as estacas, haja vista que uma campanha de 1 (um) dia é possível ensaiar 50 estacas;
· Não dispensar o controle tecnológico do concreto, pois diante de uma integridade reduzida a causa estaria relacionada mais com a alteração da seção transversal do que pela influencia da qualidade do concreto (massa especifica, módulo de elasticidade etc);
· Buscar informações acerca da classificação do agregado usado no concreto.
b) Quanto ao DOE e ANOVA.
· Que as supracitadas análises estatísticas poderão ser aplicadas e/ou estendidas a outras propriedades e fatores que o operador julgar necessário.
REFERÊNCIAS
– ABEF – Associação Brasileira de Empresas de Engenharia de Fundações e Geotecnia. Manual de execução de fundações e geotecnia: práticas recomendadas. São Paulo: Pini, 2012. ASTM D 5882-2000 – Standard Test Method for Low Strain Integrity Testing of Piles. American Society for Testing and Materials. – CINTRA, J.C.A; AOKI, N; TSUHA, C.H.C.; GIACHETI, H.L. Fundações: ensaios estáticos e dinâmicos. 1. ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2013. – GONÇALVES, C.; ANDREO, C.S.; BERNARDES, G.P.; FORTUNATO, S.G.S. Controle de Fundações Profundas Através de Métodos Dinâmicos. 1. Ed. São Paulo, 2000. – KORMANN, A. C. M. Ensaio de Integridade de Estacas (PIT). Workshop Controle de Qualidade de Fundações através de Provas de Carga Dinâmicas e Verificação de Integridade Estrutural, Sinduscon-SP e ABMS. São Paulo, 2002. – MONTGOMERY, D. C..Disen᷉o y Análisis de Experimentos. 2. ed. México: Limusa Wiley, 2004. – NBR 6122/10 – Projeto e Execução de Fundações. ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. – NBR 12231/91 – Estacas – Prova de Carga Estática – Método de Ensaio. ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. – NIYAMA, S. Introdução de ensaios dinâmicos nas obras de fundações no Brasil: Breve histórico. Workshop Controle de Qualidade de Fundações através de Provas de Carga Dinâmicas e Verificação de Integridade Estrutural, Sinduscon-SP e ABMS. São Paulo, 2002. – PDI (1998 e 2003). PIT-W Manual – Software for PDI’s Pile Integrity Tester. Pile Dynamics, USA. – WERKEMA, M. C., (1996). Como estabelecer conclusões de confiança: entendendo inferência estatística. UFMG, Fundação Cristiano Ottoni.
