Modelagem numérica do comportamento de estacas nervuradas cravadas por jato de água

Abstract

A cravação de estaca pré-moldadas em concreto por percussão tem seu uso limitado pela resistência à penetração do solo, de modo que para altas resistências pode ocorrer ruptura/quebra da estaca pela necessidade de aumento da energia para a cravação da estaca. O uso de jato de água tem sido uma técnica alternativa para cravação de estacas em solos arenosos muito compactos. Entretanto, a utilização de jato d´água reduz drasticamente a capacidade de carga da estaca pelo desconfinamento e amolgamento do solo que circunda a mesma. Uma das linhas de pesquisa desta área tem sido compreender a formação da geometria da zona fluidizada e como esta influencia os parâmetros geotécnicos e, consequentemente, a capacidade de carga. Estudos em modelo reduzido, realizados em laboratório, têm mostrado que a capacidade de carga de estacas pré-moldadas pode ser aumentada pela introdução de nervuras laterais e/ou alargamento da base. Assim, este trabalho tem a intenção de fazer a modelagem numérica do comportamento destes modelos reduzidos por meio do uso do software de elementos finitos Abaqus. A partir dos modelos previamente calibrados, obtidos de resultados de trabalhos experimentais já executados, realizaram-se análises (paramétricas) para diferentes geometrias das nervuras (posição, afastamento, quantidade e formato) visando potencializar a capacidade de carga. Este trabalho também tem como objetivo avaliar a influência da compacidade de areias na capacidade de carga das estacas nervuradas cravadas por jato de água, bem como avaliar as deformações na zona fluidizada e não fluidizada com a variação da compacidade. O presente estudo mostra que o aumento da compacidade gera aumento da capacidade de carga, numa proporção logarítmica. Em termos de deformações, verifica-se que ao longo do fuste o nível de deformações independe da compacidade inicial da areia, sendo a maior diferença observada junto a ponta. Para uma baixa compacidade, ocorre a formação de um bulbo que avança na zona não fluidizada; enquanto que, para o estado muito compacto, as deformações não afetam, significativamente, a areia não fluidizada.