Alexandre Duarte Gusmão, D.Sc. Professor Associado da UPE e IFPE Gusmão Engenheiros Associados

Transcrição

1 Uso de martelo hidráulico em obras na Região Nordeste Alexandre Duarte Gusmão, D.Sc. Professor Associado da UPE e IFPE Gusmão Engenheiros Associados

2 Apresentação Introdução Histórico Prática atual no Recife Controles durante a cravação Paralisação da cravação Estaca com carga garantida Considerações finais

3 Introdução

4 Região Nordeste Formada por 09 estados (MA, PI, CE, RN, PB, PB, AL, SE, BA)

5 Região Nordeste População: 30% do total do Brasil PIB: 14,1% 1% do nacional Maior costa litorânea: km de praias Crescimento acima da média nacional INVESTIMENTOS EM TURISMO E INFRA-ESTRUTURA

6 Região Nordeste MARTELOS 11 HIDRÁULICOS FAMBO JUTTAN 01

7 Objetivos Discutir os principais aspectos de execução e controle relacionados ao uso de martelos hidráulicos na Região Nordeste.

8 Histórico

9 Salvador Condomínio A: 04 torres Condomínio B: 02 torres 2009

10 Salvador AREIA FINA SILTOSA ARGILA SILTOSA COM AREIA FINA

11 Salvador

12 Salvador

13 Salvador Condomínio A: 630 estacas L = 30 a 40 m Diâmetro: 400 e 500 mm Produtividade: 149 m / dia Condomínio B: 305 estacas L=30a40m Diâmetro: 400 e 500 mm Produtividade: 172 m / dia

14 Recife Condomínio: 05 torres com 25 a 30 lajes 2009

15

16 Recife Solução convencional: estacas metálicas com perfis laminados com 30 a 40m de comprimento, com equipamento de queda livre

17 Recife Solução alternativa: estacas de concreto centrifugado cravadas com martelo hidráulico Junttan de 70kN $$$

18 Recife Φ 500mm L=42,15 m Ensaio de Carregamento Dinâmico

19 Recife Φ 500mm L= 26,8 m Prova de carga estática

20 Recife Dificuldade: presença de camada intermediária resistente entre 17 e 22m de profundidade em um dos prédios QUEBRA DE ESTACAS $$$

21 Recife Solução adotada: estacas mistas com o primeiro elemento com perfil metálico, seguido dos elementos de concreto CONCRETO Φ 500mm PERFIL HP-310x79

22 Recife Detalhe da Ligação das Estacas

23 Recife Estaca Mista

24 Caso Recife METÁLICA = 12m CONCRETO = 20,8m Vproj = 1750 kn RMXmob = 3796 kn RMX = 3500 kn Ensaio de Carregamento Dinâmico

25 Prática atual no Recife

26 Produtividade Movimentação: esteira

27 Produtividade Içamento do elemento: qualidade da estaca

28 Produtividade Cravação: elevada eficiência

29 Produtividade Solda entre elementos: capacitação do soldador

30 Ciclo de cravação 1ª ESTACA MESMO BLOCO ATIVIDADE FAMBO 70 kn QL 45 kn L (m) T (min) L (m) T (min) Içamento do 1º elemento 11 0, Cravação do 1º elemento Içamento do 2º elemento 11 0, Solda 1º /2º elementos Cravação do 2º elemento Içamento do 3º elemento 11 0, Solda 2º / 3º elementos Cravação do 3º elemento Içamento do 4º elemento 7 0,5 7 1 Solda 3º / 4º elementos Cravação do 4º elemento Outros Movimentação --?? --?? Total

31 Ciclo de cravação 2ª ESTACA MESMO BLOCO ATIVIDADE FAMBO 70 kn QL 45 kn L (m) T (min) L (m) T (min) Içamento do 1º elemento Cravação do 1º elemento Içamento do 2º elemento Solda 1º /2º elementos Cravação do 2º elemento Içamento do 3º elemento Solda 2º / 3º elementos Cravação do 3º elemento Içamento do 4º elemento Solda 3º / 4º elementos Cravação do 4º elemento Outros Movimentação Total

32 Ciclo de cravação 1ª ESTACA BLOCO ADJACENTE ATIVIDADE FAMBO 70 kn QL 45 kn L (m) T (min) L (m) T (min) Içamento do 1º elemento Cravação do 1º elemento Içamento do 2º elemento Solda 1º /2º elementos Cravação do 2º elemento Içamento do 3º elemento Solda 2º / 3º elementos Cravação do 3º elemento Içamento do 4º elemento Solda 3º / 4º elementos Cravação do 4º elemento Outros Movimentação Total

33 Produtividade 4 a 8x

34 Preços MOBILIZAÇÃO (R$) CRAVAÇÃO PERFIL METÁLICO (R$ / m) CRAVAÇÃO PRÉ- MOLDADA (R$ / m) PRODUTIVIDADE (m / dia) MARTELO MENOR MAIOR MENOR MAIOR MENOR MAIOR MENOR MAIOR FAMBO 8.000, ,00 45,00 70,00 35,00 80, JUTTAN ,00 65,00 75,

35 Aspectos positivos

36 Aspectos negativos

37 Controles durante a cravação

38 Diagrama de cravação PILÃO H N SPT E CRAV 05a1m 0,5 ESTACA Prof. Prof. E CRAV = n W h H

39 Diagrama de cravação Ecrav x N SPT : representatividade das sondagens Obs.: NBR-6122/2010: deve ser feito em 100% das estacas

40 Diagrama de cravação FAMBO 70 kn SILTE ARENOSO ARGILA ORGÂNICA AREIA MÉDIA E FINA EC350/7

41 Diagrama de cravação Ecrav x N SPT : representatividade das sondagens Ecrav x N SPT : indícios de quebra da estaca Obs.: NBR-6122/2010: deve ser feito em 100% das estacas

42 Diagrama de cravação FAMBO 70 kn SILTE ARENOSO ARGILA ORGÂNICA AREIA MÉDIA E FINA EC350/7

43 Energia de cravação H Wh Eo = Ecrav = Wh. H EMX = α. Ecrav RMX

44 Energia de cravação Se as estacas tiverem a mesma capacidade de carga: EMXh = EMXq. Logo: Ecravh = kn.m αh. Ecravh = αq. Ecravq.: q αq q = αh. (Ecravh / Ecravq). No caso, tem- se: Ecravq = kn.m Ecravh = kn.m ; Ecravq = kn.m ; αh = 57%.: EC350/7 αq = 57%. ( / ) = 39%

45 Energia de cravação

46 Energia de cravação FAMBO 70 kn QUEDA LIVRE 45 kn

47 Energia de cravação FAMBO 70 kn Emedio = kn.m CV = 13% QUEDA LIVRE 45 kn Emedio = kn.m CV = 15%

48 Nega e repique Movimentos da Estaca PILÃO A DMX A S K A NEGA REPIQUE ELÁSTICO B B B t = 0 - t = 0 + t >> 0

49 Nega e repique Medição dos Movimentos PAPEL K S LÁPIS

50 Nega e repique Sinal Típico Repique Elástico (K = C2 + C3) Posição Final Posição Inicial Nega (S)

51 Nega e repique H H CAMADA FRACA RMX CAMADA RESISTENTE RMX K S K S

52 Controle através da nega Conceituação PILÃO Wh H E = E W H = R s + o f h + Perdas Wp ( W H Perdas) s = 1 h R Obs.: Há mais de 450 fórmulas de nega!! S R = Rl + Rp

53 Controle através da nega Fórmula dos Holandeses S adm = 2 1 Wh H 10 V + est ( W + W ) h p Fórmula de Brix S adm = W W 5 V V h p 5 est h p H ( W W ) 2 Se Smed > Sadm => a cravação deve continuar Se Smed <= Sadm => a cravação deve ser paralisada

54 Controle através da nega Fórmula de Gusmão et 150 (2013) Se Perdas = 60%. Wh. H.: S adm W = 0, 4 V H est H Obs.: Há mais de 451 fórmulas de nega!!

55 Controle através do repique Parcelas H C2 = compressão elástica da estaca TOPO DA ESTACA K = C2 + C3 S C3 = compressão elástica do solo sob a ponta da estaca (quake) PONTA DA ESTACA C3 S

56 Controle através do repique Conceituação σ = ε E R A = C2 Le E PILÃO C2 Wh H ESFORÇO NORMAL R MOLA ELÁSTICA R R C2 E = 2 Le A ESTACA DE PONTA Le + V adm = R FS = C2 E 2 Le A R = Rp R Obs.: estaca de ponta (RL = 0)

57 Controle através do repique Método de Chellis-Velloso (1987) R = C2 E A 0,7 Le e V adm = R FS = C2 E A 1,4 Le C Logo: Vadm Le = 1, 4 ou K = C + C3 = 1,4 E A 1 Vadm Le 2 2 adm + C3 E A Obs.: o valor do quake (C3) deve ser estimado Se Kmed >= Kadm => a cravação pode ser paralisada Se Kmed < Kadm => a cravação deve continuar

58 Estimativa do Quake TIPO DE SOLO FAIXA DE VALORES QUAKE C3 (mm) VALOR SUGERIDO Areia 0 2,5 1,25 Areia Siltosa 2,5 5,0 3,75 Silte Arenoso 2,5 5,0 3,75 Argila Siltosa 5,0 7,5 6,25 Silte Argiloso 5,0 7,5 6,25 Argila 7,5 10,0 8,75 Fonte: Souza Filho e Abreu (1990)

59 Caso de obra Seção: 250 x 250 mm L = 7,5 m A = 0,0568 m2 E = MPa C3 = 2,5 mm Wh = 15 kn Wp = 11 kn Fonte: Gusmão e Laprovítera (1993)

60 Obs.: a medição deve ser feita com energias crescentes

61 Controle através da nega H S K DMX Vad-H Vad-B (m) (mm) (mm) (mm) (kn) (kn)

62 Controle através do repique H S K DMX C2 Vadm (m) (mm) (mm) (mm) (mm) (kn) C2 = 2,5 mm

63 Controle através do repique RUPTURA DA ESTACA ENERGIA DE CRAVAÇÃO REPIQUE ELÁSTICO DESLOCAMENTO DA ESTACA NEGA

64 Caso de obra CRAVAÇÃO S = 165mm / 10 golpes de 50cm K = 12mm / 1 golpe de 50cm APÓS CRAVAÇÃO S = 2mm / 1 golpe de 100cm EC350/7 K = 25mm / 1 golpe de 100cm

65 Caso de obra Vrup = kn

66 Caso de obra MARTELO RAMBO MARTELO RAMBO ALCOÓLICO

67 Caso de obra 200 / 50 L = 3 m.: Wp = 74 kg S = 100 cm / 32 golpes de 15 cm = 3,1 cm / golpe Wh = 6 x 65 kg = 390 kg H = 15 cm pf muito alto!!! Vadm = (390 x 390 x 74 x 15) / (5 x 3,1 x ( ) x ( ))) Vadm = 49 kg

68 Paralisação da cravação

69 Método (D+S) Aoki (2012) DMX = a. E + b RMX = ζ. E / (S+D) 1 < ζ 2 ζ ENSAIOS DE CARREGAMENTO DINÂMICO

70 Método (D+S) DMX (mm) S( (mm) RMX (kn) EMX (kn.m) EMX / (DMX + S) ,8 1146, , ,8 1171, , ,2 1420, ,7 1219, , ,7 1280,6 ENSAIOS DE CARREGAMENTO DINÂMICO

71 Método (D+S) Aoki (2012) DMX = a. E + b a = 0,4934 mm / (kn.m) b = 8,36 mm

72 Método (D+S) Aoki (2012) RMX = ζ. E / (S+D) 1 < ζ 2 ζ = 1,5433

73 Método (D+S) Aoki (2012) Wh (kn)= 70 EFICIÊNCIA= 0,6 a = 0,4934 b = 8,3586 c = 1,5433 Set-up= 1,40 PROF. (m) N50 H(cm) S (mm) EMX (kn.m) DMX (mm) RMXo (kn) RMXf (kn) 0, ,00 8,40 50,00 129,64 181,49 1, ,56 8,40 55,56 116,67 163,34 1, ,00 8,40 100,00 64,82 90,75 2, ,00 8,40 250,00 25,93 36,30 2, ,67 8,40 166,67 38,89 54,45 3, ,00 8,40 125,00 51,85 72,60 3, ,00 8,40 100,00 64,82 90,75

74 Método (D+S) Aoki (2012) ADAPTAÇÃO DA INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA

75 Estaca com carga garantida

76 Contexto Ensaios de carregamento dinâmico: mais acessíveis No. ENSAIOS / %PIB

77 Contexto Métodos probabilísticos: tendência irreversível p PROBABILIDADE DE RUÍNA (S > R) S R S, R

78 Médio prazo Estacas piloto: 01 ECD por apoio Prédio com 25 pavimentos e lâmina de 350 m2-15 pilares com 06 estacas cada - 90 estacas de 400 mm e 24 m de comprimento - Estaqueamento: - Mob: R$ ,00 - Fornecimento: 90 x 24 x 170,00 = R$ ,00 - Cravação: 90 x 24 x 60,00 = R$ ,00 - Subtotal: R$ ,00 - Blocos (200 m3): - Materiais + MO: 200 x 1.200,00 = R$ ,00 R$ ,00

79 Médio prazo Estacas piloto: 01 ECD por apoio Prédio com 25 pavimentos e lâmina de 350 m2-03 diárias de ensaios (05 ensaios / dia) - 15 ensaios de carregamento dinâmico - Custo: - Diárias: 3 x 6.000,00 = R$ ,00 - Outros: R$ 2.000,00 - Total: R$ ,00 17% das estacas ensaiadas 2,7% do custo da fundação

80 Maior prazo Martelo com PDA: monitoramento remoto - Martelo Fambo 50 kn completo: R$ ,00 - PDA completo: R$ ,00 100% das estacas 7% a mais no custo da ensaiadas aquisição FUNDAÇÃO GARANTIDA

81 Considerações Finais

82 Considerações Finais O uso de martelos hidráulicos representou o maior avanço tecnológico nos últimos 20 anos na área de estacas A nega não deve ser analisada de modo isolado. Todos os dados dos controles devem ser analisados em conjunto.

83 Considerações Finais Há necessidade de uma maior interação entre o setor produtivo (fabricantes, projetistas e executores) e as universidades. Há muitos assuntos relevantes ainda não resolvidos (capacidade de carga, dimensionamento da cravação, efeito set-up das argilas moles, etc).

84 Muito obrigado pela atenção...