Provas de carga de estacas de grande porte no Cais C do Porto de Montevidéu

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Henrique Igrejas Affonso
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1 Provas de carga de estacas de grande porte no Cais C do Porto de Montevidéu Gutiérrez, A. Facultad de Ingeniería, Montevideo, Uruguay, agutierr@fing.edu.uy Neme, M. Facultad de Ingeniería, Montevideo, Uruguay, marianon@fing.edu.uy Cornelius, V. Facultad de Ingeniería, Montevideo, Uruguay, vcornelius@fing.edu.uy Belsito, J. Facultad de Ingeniería, Montevideo, Uruguay, jbelsito@fing.edu.uy Peluffo, A. Facultad de Ingeniería, Montevideo, Uruguay, apeluffo@fing.edu.uy González, J.P. Facultad de Ingeniería, Montevideo, Uruguay, jpgonzalez@fing.edu.uy RESUMO: O Departamento de Engenharía Geotécnica, do Instituto de Estructuras e Transporte da Faculdade de Engenharía UdelaR, realizou para o consórcio de empresas Saceem-Solétanche Bachy duas provas de carga estáticas lentas de homologação sobre estacas de grande diámetro, no prédio onde será construido o Cais C do Porto de Montevidéu. As provas foram realizadas em conjunto com a empresa mexicana CIMESA. CIMESA foi responsável da diagramação das provas e supervisão geral, assim como da instrumentação das estacas realizada mediante sensores de corda vibrante tipo sister bars e strain gages. O Departamento de Engenharía Geotécnica foi responsável da realização da operativa das provas, assim como da elaboração do relatório final.todas as tarefas foram apoiadas e coordinadas por ambas equipes.técnicas. As estacas de prova, de 1 cm de diámetro, foram construídas considerando a interação com o médio exterior das estacas definitivas: estacas na cabeceira do cais com contato solo concreto em todo o comprimento, estacas na água, sem contato solo concreto nos primeiros metros. PALAVRAS-CHAVE: provas de carga em estacas, instrumentação 1 INTRODUÇÃO O objeto do trabalho é a realização de dois ensaios lentos de carga estática sobre estacas de grande diâmetro na área onde será construído do cais C do porto de Montevidéu, pelo consórcio das empresas Saceem-Solétanche Bachy. Os testes foram realizados por Cimentaciones Mexicanas S.A., CIMESA e o LCCF. Duas estacas de 1 m de diâmetro em condições idênticas às pilhas extremas do cais foram construídas. A Pilha 1 (tipo A) representa as condições de fundação das pilhas mais afastadas da costa e, portanto, tem uma camisa externa que separa o fuste do solo circundante nos primeiros 1 m, para representar adequadamente a falta de atrito do fuste nos primeiros metros das estacas que estão na água. estacas 1. m de diámetro cais C Figura 1. Foto aérea da localização do cais C

Facultad de Ingeniería, Montevideo, Uruguay, jbelsito@fing.edu.uy Peluffo, A. Facultad de Ingeniería, Montevideo, Uruguay, apeluffo@fing.edu.uy González, J.P. Facultad de Ingeniería, Montevideo, Uruguay, jpgonzalez@fing.

2 A Pilha (tipo D) representa as estacas da cabeceira do cais e portanto não tem camisa exterior. elétrica Enerpac ZU, de litros de capacidade. areia+conchas grava suja -.m +.m areia -19.m -1.m rocha alterada -.m D rocha fraturada C B A Figura. Esquema do Cais C e perfil de solos DISPOSITIVO DE ENSAIO Figura. Foto do dispositivo de transmissão de cargas O sistema de reação é constituído por estacas de igual diâmetro (1m) com barras de φ3 de aço soldadas as vigas de transmissão.. Medição de cargas Figura 3. Foto do Dispositivo de ensaio.1 Dispositivo de carregamento O sistema de aplicação de cargas consta de três cilindros Enerpac CLSG de toneladas de carga, 1cm de curso e quase 11 litros de capacidade, acoplados em paralelo com m de mangueira. Estes cilindros são apoiados diretamente sob duas células de carga, que transmitem a carga à cabeça da estaca usando placas de aço, para uma melhor distribuição das cargas e para economizar espaço sem recorrer ao deslocamento dos cilindros de carregamento. A alimentação foi realizada por uma bomba Para a medição de cargas foram considerados dois dispositivos alternativos e complementares: - sistema principal: se coloca uma célula de carga calibrada sob cada pistão. -sistema secundário: na saída de cada pistão se coloca um manómetro calibrado com capacidade de 7bar (1 PSI), além de um quarto manómetro na saída da distribuição, de idêntica capacidade. Para a medição de tensões se escolheram oito seções das estacas, instrumentadas com strain gages e sister bars, correspondentes as distintas características das camadas de solo..3 Medição de deslocamentos verticais A medição de deslocamentos na cabeça das estacas foi realizada utilizando três sistemas em paralelo: - por meio de regras milimétrcas coladas contra a cabeça da estaca e com cordas tensas, fixadas em pontos fora da área de influência do movimento da estaca ensaiada, apreciação: 1 mm, alcance máximo: 3 mm; - por meio de nivelamento ótico, controlando os deslocamentos de diferentes pontos estratégicos

Foto do dispositivo de transmissão de cargas O sistema de reação é constituído por estacas de igual diâmetro (1m) com barras de φ3 de aço soldadas as vigas de transmissão.. Medição de cargas Figura 3.

3 profundidade (m) (movimento do centro da cabeça e pontos sobre as quatro cabeças das estacas de reação), apreciação: 1mm, alcance máximo: 3 mm; -por meio de micrômetros mecânicos colocados sobre uma viga de referência com apoios distantes da estaca de ensaio, apreciação de 1/1 mm, alcance máximo de mm. O sistema de micrômetros é fundamental para determinar a estabilização de deslocamentos sob carga constante (velocidade de deslocamento inferior a, mm/hora) 3 RESULTADO DOS ENSAIOS 3.1 Ensaio da estaca tipo A Na Figura pode se apreciar a carga em cada seção com a evolução da carga total aplicada. Para fazer o gráfico foram corrigidos os valores nas três primeiras seções (+3, -, y 1m) nelas, a estaca trabalha como coluna e a carga na seção deve coincidir com a carga total aplicada a estaca. Estes datos foram utilizados para calcular por retro análise o módulo elástico complexivo (aço-concreto) que foi estimado em E complexivo = 1 MPa Figura. Resultados do ensaio da estaca tipo A Tabela 1. Tensões (MPa) no concreto nas seções de controle estaca tipo A tramo Carga (kn) +3m -,m -1m -17m -m -m - m - 3,m 11,7 1,1 1,1,,7,,,1 3 3, 3,9,1 3,9 3,,,,3 9,,,,, 3, 3,, 9 7,3, 7, 7,1,,7,, 7 9,, 9,7 9,1 7,9,1,, 9 11, 1, 11,9 1,9 9, 7,,, 19 1, 1, 1,3 1,9 11, 9, 7,3, 11 17, 1, 1, 1,1 13, 11,,,3 Pode-se-ver na Tabela 1, que a capacidade de absorver tensões no concreto no está esgotada, a estaca pode absorver cargas maiores, considerando os.1 MPa obtidos no ensaio a compressão realizado nos laboratórios do Ministério de Transportes e Obras Públicas. 3. Ensaio da estaca tipo D A sister bar dos 7m foi inoperante durante todo o ensaio. profundidade (m) Figura. Resultados do ensaio da estaca tipo D Tabela. Tensões (MPa) no concreto nas seções de controle estaca tipo D tramo Carga (kn) 1 +3m -,m -7m -11m -1m -17m -m -7m - 1 1, 1,,,,,, - 3,3,,1 1, 1,,, - 7, 3, 3,3,7, 1,,9-1 7,,,, 3,9,1 1, - 7,,7,,,9, 1,7-9 1,,3 7,,,3 3,,3-13 1,9 9,,9 7, 7,3 3,, ,3 1, 1,,,,1 3,1 - A correção dos dados é semelhante a feita no ensaio da estaca tipo A. Novamente pode se apreciar que as tensões no concreto são baixas. CONCLUSÕES Há margem excedentário de resistência em termos da capacidade da estaca 1 tanto como da estaca. O comportamento dos dois ensaios nas curvas tensão-deslocamento mostra que nos

O sistema de micrômetros é fundamental para determinar a estabilização de deslocamentos sob carga constante (velocidade de deslocamento inferior a, mm/hora) 3 RESULTADO DOS ENSAIOS 3.

4 dois casos estamos praticamente na fase linear. No caso da estaca, a recuperação é praticamente total. A estaca 1 tem um deslocamento máximo de 1,9 mm (menos de 1/3φ) e um deslocamento residual de 1 mm. A estaca tem um deslocamento máximo de 11, mm (aprox. de 1/1φ) e um deslocamento residual de,7 mm. Na estaca, os tramos mais profundos, em princípio os mais resistentes, não colaboram na resistencia da estaca. O ensaio se encontra na etapa linear, e não é possível estimar qual é a carga última da estaca. No caso da estaca 1, mesmo se a resistência de ponta não é mobilizada, é possível estimar a carga última por métodos de regressão ou pelos métodos de Chin e Juárez Badillo. Pode se concluir que ambas estacas tem uma capacidade última de carga superior a toneladas com um deslocamento máximo associado entre os e 1 mm. AGRADECIMENTOS As empresas Saceem e Solétanche Bachy pela confiança e pelo convite a participar nos testes, e a Cimesa pela excelente disponibilidade na transmissão de experiencias e conhecimentos nos ensaios instrumentados. REFERÊNCIAS ASTM D113-7 Standard Test Method for Deep Foundations Under Static Axial Compressive Load. ASTM D9-1 Standard Test Method for High-Strain Dynamic Testing of Deep Foundations. Berenguer Ingenieros (1). Nota Técnica 3 Rev.1: Pilotaje del muelle. Muelle multipropósito C y dragado del área de maniobras en el Puerto de Montevideo. Geoproyectos (1). Informe geotécnico. Muelle multipropósito C Puerto de Montevideo. NBR 1131 Estacas Prova de carga estática Método de ensaio. NBR 13 Estacas Ensaio de carregamento dinâmico

Na estaca, os tramos mais profundos, em princípio os mais resistentes, não colaboram na resistencia da estaca.

5 Micrômetro 1 Micrômetro Micrômetro 3 Micrômetro média Micrômetros média Cabos y =,1x R =,973 19t; 1,9mm y =,1x R =,9 19t;,mm Fig. 7 Resultados das medições de deslocamentos nas distintas etapas de ensaio, Estaca 1

=,973 19t; 1,9mm 1 1 3 y =,1x R =,9 19t;,mm Fig.

6 Micrômetro Micrômetro Micrômetro 3 Micrômetro média Micrômetros média Cabos y =,1x R =, y =,9x R =, Fig. Resultados das medições de deslocamentos nas distintas etapas de ensaio, Estaca.

1 1 1 1 1 y =,1x R =,999 1 1 y =,9x R =,937 1 1 Fig.

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