MICRO-ESTACAS. Autor: Eng.º Rui Machado. Coordenação: Prof. F. A. Branco, Prof. Jorge de Brito, Prof. Pedro Vaz Paulo e Prof. João Ramôa Correia

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1 DECivil Autor: Eng.º Rui Machado Coordenação: Prof. F. A. Branco, Prof. Jorge de Brito, Prof. Pedro Vaz Paulo e Prof. João Ramôa Correia 1/66

2 ÍNDICE DECivil 1. INTRODUÇÃO 1.1. Definição 1.2. Classificação 2. CARACTERÍSTICAS GERAIS 2.1. Campo de aplicação 2.2. Vantagens e desvantagens 3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS 3.1. Materiais 3.2. Equipamentos 4. PROCESSO CONSTRUTIVO 4.1. Marcação ou implantação 2/66

3 DECivil 4.2. Perfuração 4.3. Colocação da armadura 4.4. Injecção 4.5. Ligação à estrutura 5. REFERÊNCIAS ÍNDICE 3/66

4 DECivil 1. INTRODUÇÃO 4/66

5 1. INTRODUÇÃO 1.1. Definição DECivil Micro-estaca: Elemento de elevada esbelteza que faz parte da estrutura e que transmite ao solo, fundamentalmente por atrito lateral mas também m por ponta,, as solicitações que lhe são impostas Estaca de pequeno diâmetro (8 cm a 40 cm, sendo mais utilizadas entre os 10 e 20 cm), executada in situ, com elevada capacidade resistente (300 a 1300 kn). 5/66

6 1. INTRODUÇÃO 1.1. Definição DECivil Constituição de uma micro-estaca: Armadura principal Armadura secundária Calda de cimento 6/66

7 1. INTRODUÇÃO 1.2. Classificação DECivil Micro-estacas Menor aplicabilidade Maior aplicabilidade Micro-estacas do tipo I : injectadas a baixa pressão Micro-estacas do tipo II : injectadas a alta pressão 7/66

8 1. INTRODUÇÃO 1.2. Classificação DECivil Micro-estacas do tipo I (injectadas a baixa pressão) injecção da calda feita por gravidade ou baixa pressão; furação entubada provisoriamente; onde se introduz uma armadura clássica (estacas agulha) ou um varão único (estacas raiz com injecção de ar comprimido); a extracção do tubo faz-se simultaneamente com a injecção da argamassa. 8/66

9 1. INTRODUÇÃO 1.2. Classificação DECivil Micro-estacas do tipo II (injectadas a alta pressão) injecção da calda feita sob pressão, cerca de 20 a 40 bar IRS (injecção repetitiva e selectiva) técnicas de injecção IGU (injecção global unitária); maior eficiência, devido à melhor qualidade de injecção. 9/66

10 DECivil 2. CARACTERÍSTICAS GERAIS 10/66

11 2. CARACTERÍSTICAS GERAIS 2.1. Campo de aplicação DECivil reforço de fundações; recalce de fundações; fundações de novas estruturas; fundações em locais de difícil acesso ou permanência; fundações em terrenos particularmente difíceis; fundações de equipamentos industriais; melhoria de solos e maciços rochosos; consolidação de terrenos; contenções. 11/66

12 2. CARACTERÍSTICAS GERAIS 2.1. Campo de aplicação DECivil Reforço de fundações capacidade resistente do terreno insuficiente assentamentos diferenciais em edifícios contíguos; erro de projecto/construção aumento das solicitações Fundações Reforçadas (PLANTA) Edifício Vizinho 12/66

13 2. CARACTERÍSTICAS GERAIS 2.1. Campo de aplicação DECivil Reforço de fundações modificação das condições de fundação (ex: aqueduto das águas livres em Lisboa); em obras de arte, com limitações de vibração, condicionamentos rodo e ferroviários rios ; elementos muito esbeltos; 13/66

14 2. CARACTERÍSTICAS GERAIS 2.1. Campo de aplicação DECivil Reforço de fundações de estruturas diversas gruas; redes de abastecimento; postes de electricidade; obras de arte - rodoviárias rias e ferroviárias. rias. 14/66

15 2. CARACTERÍSTICAS GERAIS 2.1. Campo de aplicação DECivil Recalce de fundações reforço o e recalce de sapatas isoladas; fundação precária; ria; reforço o a acções horizontais (ex.: sismo). 15/66

16 2. CARACTERÍSTICAS GERAIS 2.1. Campo de aplicação DECivil Recalce de fundações MICRO 16/66 16/66

17 2. CARACTERÍSTICAS GERAIS 2.1. Campo de aplicação DECivil Fundações em locais de difícil acesso ou permanência espaços confinados - áreas de trabalho reduzidas quer em superfície quer em pé direito; torres de telecomunicações torres de linhas de alta tensão chaminés encostas íngremes estruturas de apoio de teleféricos ricos. 17/66

18 2. CARACTERÍSTICAS GERAIS 2.1. Campo de aplicação DECivil Fundações de estruturas de contenção de fachadas Contenção de fachada no edifício número 250 e 254 na Avenida da Liberdade, Lisboa 18/66

19 2. CARACTERÍSTICAS GERAIS 2.1. Campo de aplicação DECivil Consolidação de terrenos escarpas e falésias; taludes; túneis (injecções); muros de suporte. 19/66

20 Protecção de estruturas existentes 2. CARACTERÍSTICAS GERAIS 2.1. Campo de aplicação DECivil Edifício na Quinta das Conchas, Lumiar 20/66

21 DECivil Vantagens diâmetro reduzido (10 a 20 cm); 2. CARACTERÍSTICAS GERAIS 2.2. Vantagens e desvantagens grande comprimento; qualquer direcção espacial (entre 0 e 90 º); aplicação válida em qualquer tipo de terreno; capacidade de carga relativamente elevada mesmo em solos de características fracas ou impermeáveis; funcionamento à tracção ou compressão; excelente controlo de assentamentos; versáteis campos de aplicação distintos; 21/66

22 DECivil Vantagens equipamento de furação de baixa potência, rotativo, ligeiro, pouco volumoso e barato; execução em espaços exíguos; reduzidas vibrações e ruído; perturbação mínima no terreno; 2. CARACTERÍSTICAS GERAIS dispensa a realização de escavação; 2.2. Vantagens e desvantagens rapidez e facilidade de execução economia de tempo e mão-de-obra; possibilidade de adequada verificação / controlo de execução. 22/66

23 DECivil Desvantagens 2. CARACTERÍSTICAS GERAIS necessidade de recorrer a firmas especializadas com equipamento e mão- de-obra adequados; limitação da capacidade de carga (até 1000 a 1300 kn) em virtude dos pequenos diâmetros; apenas mobilizam atrito lateral em terrenos com N SPT > 40 pancadas; reduzida capacidade para transmitir cargas por ponta; 2.2. Vantagens e desvantagens limitação à encurvadura (elevada esbelteza), em solos com zonas ocas ou vazios. 23/66

24 DECivil 3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS 24/66

25 DECivil 3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS Calda de cimento cimento portland; água Materiais 25/66

26 DECivil Trado 3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS 3.2. Equipamentos Micro-Estacas 26/66

27 DECivil Pequeno porte 3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS Alguns tipos de máquina m utilizadas na execução de micro-estacas 3.2. Equipamentos 27/66

28 DECivil Alguns tipos de máquina m utilizadas na execução de micro-estacas Grande porte 3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS 3.2. Equipamentos 28/66

29 Varas e bit 3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS 3.2. Equipamentos DECivil Varas de furação Bits ou cabeças as de furação Micro-Estacas 29/66

30 3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS 3.2. Equipamentos DECivil Esquema de funcionamento de um equipamento por roto-percursão Coluna Terra solta Vara Bit de furação 30/66

31 3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS 3.2. Equipamentos DECivil Tubo manchete Manchete Cintas helicoidais soldadas Ligações entre tubos Ponteiras 31/66

32 3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS 3.2. Equipamentos DECivil Mangueira para limpeza e injecção com obturador Obturador duplo Parede do furo Orifício de injecção Manga de borracha Tubo selado no furo Tubo de injecção Obturador simples ou duplo Obturador duplo 32/66

33 3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS 3.2. Equipamentos DECivil Geradores a gasóleo móveism Geradores a gasóleo fixos Caroteadora 33/66

34 DECivil 3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS Misturadoras móveism 3.2. Equipamentos 34/66

35 DECivil 3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS Bombas de injecção 3.2. Equipamentos 35/66

36 DECivil 4. PROCESSO CONSTRUTIVO 36/66

37 4. PROCESSO CONSTRUTIVO DECivil Fases de execução de uma micro-estaca 1. Marcação ou implantação; 2. Perfuração; 3. Colocação da armadura; 4. Injecção; 5. Ligação à estrutura. 37/66

38 4. PROCESSO CONSTRUTIVO 4.1. Marcação ou implantação DECivil 1. Nivelamento do terreno circundante; 2. Marcação no terreno do centro de cada micro-estaca a executar com base nos elementos de projecto, com auxílio de meios topográficos. Formas de marcação: - cravação duma ponta de varão de aço o ou madeira; - aplicação duma tinta resistente. 38/66

39 4. PROCESSO CONSTRUTIVO 4.2. Perfuração DECivil Existem duas técnicast Trado Varas e bit 39/66

40 4. PROCESSO CONSTRUTIVO 4.2. Perfuração DECivil Existem duas técnicast Trado Varas e bits com tubo de revestimento sem tubo de revestimento com tubo de revestimento sem tubo de revestimento Solos coerentes - sem tubo de revestimento Solos incoerentes - com tubo de revestimento 40/66

41 4. PROCESSO CONSTRUTIVO DECivil 4.2. Perfuração 1. Colocação da ferramenta de furação (varas e bit ou trado) na cabeça de rotação da máquina; 2. Faz-se coincidir o eixo da ferramenta de furação com o eixo do furo; 3. Verifica-se o ângulo de ataque através de dois níveis perpendiculares, colocados na torre da máquina; 41/66

42 4. PROCESSO CONSTRUTIVO 4.2. Perfuração DECivil 4. Perfuração até à cota de projecto (vários troços da ferramenta de furação vão sendo ligados; profundidade de furação avaliada pela quantidade de troços colocados) 5. A remoção do solo é executada com jacto de água se se utilizar varas e bit (que também efectua a limpeza) ou extraída pela rosca do trado. 42/66

43 4. PROCESSO CONSTRUTIVO 4.2. Perfuração DECivil 6. Com a furação terminada, retiram-se as varas e bit ou o trado, numa operação inversa à da furação, e limpa-se o furo; 43/66

44 4. PROCESSO CONSTRUTIVO 4.3. Colocação da armadura DECivil 1. Coloca-se a armadura principal (varas de 6 metros) com o auxílio da torre da máquina e de duas chaves de grifos; 2. Colocação do troço inferior (tubo TM) e, de seguida, os troços complementares que enroscam no anterior. Armadura principal Armadura secundária 44/66

45 DECivil (i) Execução da calda 4. PROCESSO CONSTRUTIVO 4.4. Injecção 1. Retirar alguns sacos de cimento do estaleiro da obra e posicioná-los perto da betoneira; 45/66

46 DECivil (i) Execução da calda 4. PROCESSO CONSTRUTIVO 2. Colocação de água na betoneira de acordo com a relação água / cimento pretendida; 4.4. Injecção 46/66

47 DECivil (i) Execução da calda 4. PROCESSO CONSTRUTIVO 4.4. Injecção 3. Colocação de um rasga-sacos sacos na cabeça a da misturadora e introdução do cimento na amassadura; 47/66

48 DECivil (i) Execução da calda 4. PROCESSO CONSTRUTIVO 4.4. Injecção 4. Mexer manual ou mecanicamente até obter uma mistura homogénea nea. 48/66

49 DECivil (ii) Processo de selagem 4. PROCESSO CONSTRUTIVO 4.4. Injecção 5. Com a calda de cimento homogénea, esta é colocada no balde da bomba de injecção; 49/66

50 DECivil (ii) Processo de selagem 6. Esta calda fica situada entre: 4. PROCESSO CONSTRUTIVO - solos coerentes: : o terreno e a armadura principal / TM - solos incoerentes: : o tubo de revestimento e a armadura principal / TM 4.4. Injecção 50/66

51 DECivil (ii) Processo de selagem 4. PROCESSO CONSTRUTIVO 4.4. Injecção 7. A bomba de injecção começa a a introduzir calda de cimento (baixa pressão), de baixo para cima,, com o auxílio de um obturador simples ou de uma mangueira. 51/66

52 DECivil 4. PROCESSO CONSTRUTIVO (iii) Processo de injecção primária ria 8. Com a calda de cimento homogénea, esta é colocada no balde da bomba de injecção; 9. O processo de injecção dá-se d de baixo para cima ao nível n das manchetes; 10. O obturador (simples ou duplo) é posicionado por forma a seccionar o tubo de manchete; 4.4. Injecção 11. A bomba de injecção começa a a introduzir calda de cimento no interior do TM ao nível da 1ª 1 manchete (IRS); 52/66

53 DECivil 4. PROCESSO CONSTRUTIVO (iii) Processo de injecção primária ria 12. Começa-se a injectar calda até a manchete abrir: : o manómetro metro de pressão vai subindo progressivamente até a manchete abrir; quando este fenómeno ocorre, a pressão baixa repentinamente 13. Observa-se este fenómeno no manómetro metro de pressão instalado à saída da bomba injectora ou na boca da micro-estaca; 4.4. Injecção 14. Continua-se com a injecção até atingir a pressão de projecto; 53/66

54 DECivil 4. PROCESSO CONSTRUTIVO (iii) Processo de injecção primária ria 15. Se se verificar que a pressão não sobe e que se está a gastar muito calda, suspende-se se a injecção ão,, lava-se o furo e executa-se nova injecção no dia seguinte; 16. Com a 1ª 1 manchete executada, registam- se os valores de pressão da abertura da manchete e de injecção da calda, assim como a quantidade de calda; 17. Para executar a injecção da 2ª 2 manchete, move-se o obturador duplo para a zona a injectar e repete-se o processo Injecção 54/66

55 DECivil 4. PROCESSO CONSTRUTIVO (iv) Processo de injecção secundária 18. Colocação de calda cimentícia cia no interior da armadura principal, sendo preenchidos os troços os acima do tubo TM; 19. Quando a calda afluir à boca do furo limpa e sem resíduos do terreno, dá-se d por concluída a injecção Injecção 20. Eventualmente,, nesta fase, poder-se se-á colocar uma armadura secundária no interior do tubo TM. 55/66

56 4. PROCESSO CONSTRUTIVO 4.5. Ligação à estrutura DECivil 1. Após s a execução da micro-estaca, escava- se o terreno até cota de fundação do maciço de encabeçamento; amento; 2. Coloca-se um betão de limpeza na base da fundação e saneia-se se a micro-estaca; 56/66

57 4. PROCESSO CONSTRUTIVO 4.5. Ligação à estrutura DECivil 3. Colocação da armadura do maciço o de fundação ão,, utilizando espaçadores adores para garantir o recobrimento; 4. Colocação da armadura de arranque da superstrutura 5. Betonagem do maciço. 57/66

58 DECivil 4. PROCESSO CONSTRUTIVO Resumo da execução de uma micro-estacas em solos coerentes Furação até à cota prevista em projecto; 2. Retira-se o trado e introduz-se o tubo manchete (armadura principal); 58/66

59 DECivil 4. PROCESSO CONSTRUTIVO Resumo da execução de uma micro-estacas em solos coerentes 3 3. Preenchimento do espaço entre o TM e o terreno, com calda cimentícia A calda é introduzida com o auxílio de uma bomba injectora e de um obturador simples; 4 4. Para realizar o bolbo de selagem, injecta-se calda cimentícia através das manchetes, com o auxílio de um obturador duplo (de baixo para cima) e de uma bomba injectora. 59/66

60 DECivil 4. PROCESSO CONSTRUTIVO Resumo da execução de uma micro-estacas em solos incoerentes 1. Perfuração com varas e bit ou trado à roto-percussão e tubo de revestimento; 2. Extracção das varas e bit ou trado e limpeza do furo; 3. Introdução da armadura principal (tubo manchete - liso em zona corrente e com manchetes na zona de selagem); Selagem com calda cimentícia do espaço entre tubos (tubo moldador e TM); /66

61 DECivil 4. PROCESSO CONSTRUTIVO Resumo da execução de uma micro-estacas em solos incoerentes 5. Extracção do tubo moldador, logo após a selagem ou injecção secundária; 6. Operação de injecção faseada do bolbo de selagem (IRS ou IGU); 7. Preenchimento do tubo TM com calda; 8. Introdução de eventual armadura complementar ou secundária no interior do tubo TM /66

62 DECivil 5. REFERÊNCIAS 62/66

63 5. REFERÊNCIAS DECivil [1] Coelho, Silvério Tecnologia de Fundações Edições EPGE, Lisboa 1996 [2] Bowles, J.E. Foundation Analysis and Design McGraw-Hill, 5TH Edition 1996 [3] Brito, Jorge de Micro-Estacas I.S.T - Mestrado em Construção, Cadeira de Tecnologia de Contenções e Fundações. Lisboa, Novembro de 1999 [9] Bustamante, Michel Un Metodo para el calculo de los anclajes y de los micropilotes inyectados Laboratório Central de Puentes y Caminos - Paris [10] Sopecate - TerraTest Pré-Norma Espanhola - Micropilotes guia para el diseno y la ejecución Borrador Marzo /66

64 DECivil Trabalho realizado com o apoio do Programa Operacional Sociedade da Informação - POSI 64/66

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