Mecânica dos Solos e Fundações PEF 522. Fundações por estacas. Fundações por estacas. Capacidade de carga de estacas. Q ult. Concreto Aço madeira

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1 Meânia dos Solos e Fundações PEF 522 Fundações por estaas Fundações por estaas Conreto Aço madeira Capaidade de arga de estaas Q ult Q atrito lateral Q ult = Q atrito lateral + Q ponta Q ponta 1

2 Função das Estaas Transmitir a arga de fundação para um subsolo apropriado Resistir argas vertiais, horizontais e, algumas vezes, de levantamento Classifiação das Estaas om Relação a Tranferênia de Carga Estaas que trabalham só om a ponta Estaas que trabalham só om o atrito lateral Estaas que ombinam os dois sistemas Classifiação das Estaas om Relação ao Tipo de Material Madeira Conreto Aço Compostas Problemátia da Verifiação da Qualidade do Elemento de Fundação Fundações Diretas e Tubulões: Inspeção objetiva e direta da tensão admissivel por engenheiro responsável; Estaas Cravadas: nega de ravação penetração/golpes (equivalente ao indie SPT) Estaas Moldadas In Loo: Parâmetros ainda mais indiretos assoiados ao torque e avanço da maquina de perfuração sistemas omputadorizados a bordo Estaas de Madeira + As estaas são fáeis de manusear. + São relativamente baratas + Podem ser emendadas e o exesso pode ser failmente removido - As estaas apodreem se oloadas aima do nível d água - Possuem uma apaidade suporte limitada - Podem ser danifiadas durante a ravação - Em deuso em função de restrições ambientais de desmatamentos 2

3 Estaas Pré-Fabriadas de Conreto + As estaas não se deterioram. + São relativamente fáeis de serem onetadas, podem ser ravadas em longos omprimentos. + São relativamente baratas. + A qualidade do onreto pode ser verifiada antes da ravação. + São estáveis em terrenos moles + A exeução não é afetada pela presença do nível d água. + Pode aumentar a densidade relativa de materiais granulares. - Pode haver desloamento, expansão ou perturbação do solo durante a ravação. - Pode ser danifiada durante a ravação. - Pode ausar problemas de barulho e vibrações. Estaas Esavadas e Moldadas in situ + O omprimento pode ser variavel de forma a se adequar às ondições do terreno. + O solo removido da esavação pode ser inspeionado. + Pode-se utilizar grandes diâmetros. + Pode ser exeutada sem grandes ruídos ou vibrações. + Não ausa levantamento da superfíie. + Alargamento da base é possível em argilas (tubulões) em situações e equipamentos espeiais. - São suseptíveis à formação de estrangulamento do fuste. - O onreto pode não ser oloado em ondições ideias, não podendo ser inspeionado. - Se houver artesianismo pode haver problemas om o onreto. Estaas de Revestimento Cravado e Conretagem Moldada in situ Revestimento é mantido no terreno Revestimento é removido ou não existe + Podem ser inspeionadas, interrompidas ou extendidas para o omprimento adequado. + O preço depende do tipo da estaa + Induzem baixo nível de ruído + Pode-se alargar a base (tubulão) + Pode ser ravada om a ponta fehada o que exlui o efeito do n.a. - Levantamento da superfíie do terreno vizinho e riação de atrito negativo - Desloamento de muros de arrimo próximos - O tempo de exeução não é pequeno - O omprimento é limitado 3

4 Estaas de Aço + Faeis de manusear e podem ser ortadas nos omprimentos desejados. + Podem ser ravadas em amadas densas. + O desloamento lateral devido a ravação é pequeno. + Suportam argas elevadas. - As estaas sofrem orrosão - Podem desviar da vertialidade durante a ravação. Roldana Motor Guinho Tripé Água Tubo F 20 a 50m Balde sonda Rosa Perfuração Estaa Strauss (esavada) Conreto Eventual armadura Estaa Franki om Compatação 4

5 Hélie Contínua Seqüênia onstrutiva Perfuração Conretagem Coloação da armadura Monitoração da exeução das estaas Hélie Contínua Seqüênia onstrutiva A hélie é introduzida até a ota espeifiada A hélie é removida lentamente a medida que o onreto é injetado Hélie Injeção de onreto Conreto 5

6 Hélie ontínua utilizada neste aso pois evita vibrações na edifiação existente. As estaas foram feitas em uma linha únia, formando uma parede ontínua. Devido à presença da fundação vizinha foi neessário se introduzir um tirante. Estaa Ômega Perfuração om desloamento lateral do solo 6

7 Estaa Esavada Estaa Esavada 1. Coloação da amisa guia esavação om lamshell, ompletando om lama o volume esavado. 2. Atingida a profundidade prevista, oloa-se a armadura e o "air-lift" ou bomba de submersão para a troa de lama usada por nova. 3. Coloação do tubo de onretagem e da bomba de submersão iníio da onretagem submersa om onreto plástio. 4. Terminada a onretagem, proede-se o aterro da parte superior e ao arranamento da amisa guia ClamShell 7

8 Emboque do tunel Niolai em Portland Estaa Raiz Sonda Rotativa Central Hidráulia Perfuração Coloação da armadura e preenhimento do furo om Extração do tubo e injeção de ar omprimido Estaa pronta Perfuratriz 8

9 Seqüênia Exeutiva de uma Estaa Raiz perfuratriz Misturador Agitador revestimento Armação interna e tubo de injeção Bomba de Bomba de injeção de imento Calda de imento Exeução de Miroestaas Injetadas a Baixa Pressão (estaa tipo raiz) Injeção de tampa Tubo de perfuração armadura Golpes de ar omprimido Água ou lama bentonítia estribos Água ou lama bentonítia armadura 1a fase Perfuração om Argamssa de imento equipamento espeial Miro Estaa Estaa Raiz 2 a fase 3 a fase Coloação da Introdução da armadura Exeução de Miroestaas Injetadas a Alta Pressão 4 a fase 5 a fase Introdução de ar Miroestaa omprimido a baixa onluida pressão Injeção de nata de imento Ferragem de espera tubo injetor manhete Armação tubular 1a fase Perfuração om equipamento espeial Armação tubular nata de imento Detalhe da manhete 2 a fase Miroestaa perfurada 3 a fase Coloação do tubo injetor 4 a fase Injeção de imento a alta pressão 5 a fase Miroestaa injetada onluída om tubo interno Coluna injetada CCP ou Jet Grouting JG Seqüênia exeutiva de uma oluna injetada: 1. Perfuração rotativa om injeção d água sob pressão 2. Vedação da saída d água seguida do iníio do proesso de injeção 3. Subida asenional da haste, a veloidade onstante, om injeção de alda a alta pressão e alta veloidade 4. No aso de exeução de linha ontinua de elementos JG, prosseguimento do tratamento, alternadamente 9

10 Estaa Mega manômetro maao hidráulio Cunhas de aço Pilares de onreto m Segmentos irulares de onreto armado oos F 20, 25 e 40m 24 horas após a retirada do maao o espaço restante é preenhido om onreto Ponta de onreto armado Projeto de Fundação em Estaa F/2 F/2 d d F/2 F/2 a F/2 d F/2 F/2 F/2 Projeto de Fundação em Estaa Divisa a F/2 F/2 F/2 d d d F/2 a Divisa d d 10

11 Projeto de Fundação em Estaa x h o o h tan x 11

12 Controle de Qualidade de Estaas Cravadas Controle das estaas por Prova de Carga Estátia Melhor método Os inonvenientes são o tempo e o usto O número de estaas a serem testadas pela Norma Brasileira é de 1% do total Controle de estaas pela Nega de Cravação A nega orresponde à penetração permanente da estaa ausada pela apliação de um golpe do pilão. Em geral é medida por uma série de dez golpes. O uso da nega tem a vantagem de uniformizar o estaqueamento A ordem de grandeza da nega é de 1 a 2m para 10 golpes. Controle de Qualidade das estaas por Instrumentação Dinâmia O ensaio usualmente onheido omo prova de arga dinâmia (PDA) é uma ténia que onsiste na instrumentação de estaas, om o objetivo de se onheer de uma forma rápida e eonômia a apaidade de arga de fundações Quando uma estaa é golpeada por um martelo, ondas resultantes do impato se propagam ao longo da mesma. Em estaas de onreto, essas ondas viajam om veloidades da ordem de 3500 m/s. A medida que as ondas perorrem a estaa, sua intensidade gradualmente se modifia, pois é neessário onsumir a energia do impato para que a estaa supere a resistênia do solo de atrito lateral e de ponta e penetre no terreno. Utilizando-se uma instrumentação adequada, é possível medir a intensidade das ondas de impato do martelo, e as alterações que as mesmas sofrem devido à resistênia do solo. Os sinais são monitorados e armazenados através do equipamento denominado PDA - Pile Driving Analyzer Controle das Estaas pelo Repique Avalia-se o retorno dos desloamentos quando a estaa é soliitada. Quanto maior o repique maior a mobilização da resistênia de ponta. Deve-se ter uidado para não quebrar a estaa om um repique muito alto. 12

13 PROVA DE CARGA VERTICAL À COMPRESSÃO PROVA DE CARGA EM PLACA Equipamento para leitura das deformações Campo de provas USP/Uniamp para estudo omparativo entre estaas esavadas sem lama, hélie ontínua e hélie tipo ômega Sistema de arregamento no ampo de provas USP/Uniamp - Campinas Detalhe do strain gage instalado nas estaas 13