Disposições Construtivas

Transcrição

1 1/73 FEUP Reabilitação de Estruturas e Fundações 2/73 Tipos e Patologias Técnicas de Reforço Métodos Construtivos Disposições Construtivas Casos Práticos

2 3/73 Tipos e Patologias 4/73 Tipos de Fundações tradicionais em terrenos brandos Solução de fundações por arcos apoiados em pegões Solução de fundações por lintéis sobre estacas de madeira

3 Tipos de Fundações 5/73 Variabilidade da Geologia Patologias Estacas de madeira: efeito da variação do nível freático Degradação da estaca de madeira pelo efeito de rebaixamento do NF 6/73 Piso térreo NF inicial Grelha de distribuição Estacas madeira NF actual Exemplo : Baixa Pombalina - estacas adoptadas como elemento de tratamento do terreno

4 7/73 Patologias Fissuras verticais junto a edifício vizinhos Fissuras diagonais devidas a assentamento diferencial 8/73 Patologias Tipo Roturas em condutas Escavações Deficiente concepção Fundação em aterros Vibrações Heterogeneidade geológica

5 9/73 Patologias Carga E.L. Último E.L. Utilização (comb. rara acções) Margem Segurança em relação à rotura Deformação admissível Deformação 10/73 Tipos e Patologias Técnicas de Reforço

6 Técnicas de Reforço 11/73 Incremento da capacidade resistente por tratamento do terreno Incremento da capacidade resistente por microestacas Incremento da capacidade resistente por alargamento das sapatas 12/73 Tipos e Patologias Técnicas de Reforço Métodos Construtivos

7 FEUP Métodos Reabilitação Construtivos de Estruturas (i): e Fundações Microestacas Porto, 13 Faseamento de Maio de executivo, 2009 injecção IRS com tubo TM 13/73 1ª fase Perfuração destrutiva com vara de pequeno diâmetro até à base da microestaca FEUP Métodos Reabilitação Construtivos de Estruturas (i): e Fundações Microestacas Porto, 13 Faseamento de Maio de executivo, 2009 injecção IRS com tubo TM 14/73 1ª fase 2ª fase Perfuração destrutiva com vara de pequeno diâmetro até à base da microestaca Colocação do tubo da microestaca no interior do furo e preenchimento do espaço anelar entre o tubo e o solo com calda de cimento

8 FEUP Métodos Reabilitação Construtivos de Estruturas (i): e Fundações Microestacas Porto, 13 Faseamento de Maio de executivo, 2009 injecção IRS com tubo TM 15/73 1ª fase 2ª fase 3ª fase L S Perfuração destrutiva com vara de pequeno diâmetro até à base da microestaca Colocação do tubo da microestaca no interior do furo e preenchimento do espaço anelar entre o tubo e o solo com calda de cimento Injecção com obturador duplo, através de válvulas manchete (IRS), localizadas na zona do tubo correspondente ao comprimento de selagem (Ls) FEUP Métodos Reabilitação Construtivos de Estruturas (i): e Fundações Microestacas Porto, 13 Faseamento de Maio de executivo, 2009 injecção IRS com tubo TM 16/73 1ª fase 2ª fase 3ª fase 4ª fase L S Perfuração destrutiva com vara de pequeno diâmetro até à base da microestaca Colocação do tubo da microestaca no interior do furo e preenchimento do espaço anelar entre o tubo e o solo com calda de cimento Injecção com obturador duplo, através de válvulas manchete (IRS), localizadas na zona do tubo correspondente ao comprimento de selagem (Ls) Preenchimento do espaço interior do tubo, correspondente ao comprimento livre, com calda de cimento

9 FEUP Métodos Reabilitação Construtivos de Estruturas e (ii): Fundações Microestacas Porto, 13 Faseamento de Maio de executivo, 2009 injecção IGU com tubo MV 17/73 1ª fase Perfuração destrutiva com vara de pequeno diâmetro até à base da microestaca FEUP Métodos Reabilitação Construtivos de Estruturas (ii): e Fundações Microestacas Porto, 13 Faseamento de Maio de executivo, 2009 injecção IGU com tubo MV 18/73 1ª fase 2ª fase Perfuração destrutiva com vara de pequeno diâmetro até à base da microestaca Colocação do perfil da microestaca no interior do furo e preenchimento do espaço anelar entre o tubo e o solo com calda de cimento

10 FEUP Métodos Reabilitação Construtivos de Estruturas (ii): e Fundações Microestacas Porto, 13 Faseamento de Maio de executivo, 2009 injecção IGU com tubo MV 19/73 1ª fase 2ª fase 3ª fase L S Perfuração destrutiva com vara de pequeno diâmetro até à base da microestaca Colocação do perfil da microestaca no interior do furo e preenchimento do espaço anelar entre o tubo e o solo com calda de cimento Injecção com obturador simples, através de tubo multiválvulas acoplado ao perfil (IGU), com as válvulas na zona correspondente ao comp. selagem (Ls) FEUP Métodos Reabilitação Construtivos de Estruturas (ii): e Fundações Microestacas Porto, 13 Faseamento de Maio de executivo, 2009 injecção IGU com tubo MV 20/73 1ª fase 2ª fase 3ª fase 4ª fase L S Perfuração destrutiva com vara de pequeno diâmetro até à base da microestaca Colocação do perfil da microestaca no interior do furo e preenchimento do espaço anelar entre o tubo e o solo com calda de cimento Injecção com obturador simples, através de tubo multiválvulas acoplado ao perfil (IGU), com as válvulas na zona correspondente ao comp. selagem (Ls) Preenchimento do espaço interior do tubo, correspondente ao comprimento livre, com calda de cimento

11 Métodos Construtivos (ii): Microestacas Porto, Faseamento 13 de Maio executivo, de 2009 injecção IGU com tubo MV 21/73 a) Perfuração de pequeno diâmetro b) Instalação do tubo TM no interior do furo c) Injecção de preenchimento do espaço anelar entre paredes do furo e do TM d) Injeccção IRS Injecção de calda de cimento através das válvulas manchete e de obturador duplo Calda injectada sob pressão Manchete Solo Calda 22/73 Microestacas como ele. de fundação / reforço de fundação de estruturas de grande porte

12 23/73 Microestacas em soluções de recalçamento 1ª Transferência Carga ,5 Pormenor A Pormenor B Pilar a recalçar Barras Gewi Microestacas dimensionadas para a encurvadura Maciço e perfil de travamento 24/73 Microestacas em soluções de recalçamento Pilar a recalçar 2ª Transferência Carga ,5 Pormenor A Pormenor B Microestacas cortadas depois de aliviadas Nova laje Macaco plano Nova viga Paredes Macaco plano Nova laje

13 25/73 Microestacas em soluções de recalçamento: macacos planos Pilar / Parede a recalçar Chapa de aço Nicho de acesso Nova laje h c h d Descarregado Carregado h c -h d = 25mm: abertura máx. Circuito hidráulico Macaco Plano (N máx teórico =600 kn, N máx aplicado =200 kn) Nova estrutura Válvula de saída G1 Válvula de entrada Microestacas Manómetro Bomba Maciços de FEUP encabeçamento Reabilitação em de Estruturas e Fundações soluções de recalçamento barras GEWI 26/73 26/150 Barras GEWI Min 1,20 Ls (min 4.0m)

14 27/73 Maciços de encabeçamento em soluções de recalçamento barras GEWI 28/73 Maciços de Encabeçamento em soluções de recalçamento barras GEWI: momento aperto

15 29/73 Microestacas em soluções de recalçamento: importância da utilização de uniões exteriores Seccionamento do tubo metálico pela união interior 30/73 Dimensionamento de microestacas à encurvadura Condições de aplicação: Situações de desconfinamento por escavação: recalçamento Localização na água ou em terrenos brandos ou com potencial de liquefacção Principais regras: Limitar comprimento de encurvadura: < 120 Limitar a tensão no aço: f serviço < 0,25 a 0,50 f yd

16 31/73 Conceito de comprimento de encurvadura: L e = l e 32/73 L Conceito de carga crítica - P cr P P P n = 1 P cr (1) = 2 EI/L e 2 n = 2 P cr (2) =4 2 EI/L e 2 n = 3 P cr (3) =9 2 EI/L e 2 Diagrama de bifurcação de equilíbrio Trajectórias de pós-encurvadura Modos de encurvadura de uma coluna simplesmente apoiada P cr (3) = 9P E P cr (2) = 4P E P cr (1) = P E P E - Carga de Euler, menor carga crítica P Conceito de comp. de encurvadura - L e Coluna bi- apoiada: Coluna encastrada-apoiada: Coluna bi-encastrada: Coluna em consola: L e = L L e = 0,7 L L e = 0,5 L L e = 2 L distância entre pontos de inflexão Casos reais: relação entre a rigidez da coluna (k c ) e dos elementos adjacentes (k 1 e k 2 ) ver ábacos

17 33/73 Comportamento de colunas em regime elasto-plástico Geometria e imperfeição inicial ( ) Trajectórias de equilíbrio 34/73 Trajectórias de equilíbrio da coluna com uma configuração deformada inicial Carga - deslocamento adicional Carga deslocamento total

18 35/73 Curva de dimensionamento de uma coluna ideal: E = f y (coluna ideal: para P < P cr = 0) A curva de dimensionamento de uma coluna ideal é definida pelo menor dos valores: Esforço axial resistente P E = A E - Carga de Euler, menor carga crítica; N R = A R, P = A f y - Carga da plastificação da secção com R = min ( E, f y ) Curva de dimensionamento da coluna ideal relação entre f y e E R (f y, E ) E = P E /A = 2 EI/AL e 2 com: i = I /A e = L e /i E = 2 E/ 2 Dimensionamento óptimo valor óptimo da esbelteza: 1, para: f y R 2 E/ 1 2 R f y fy = E Curva de dimensionamento de uma coluna ideal 1 = E/ f y Plastificação da secção 1 Resistência Encurvadura por varejamento E L e / i / 1 Encurvadura Esbelteza normalizada 1 = f y / E 36/73 Curva de dimensionamento de colunas Resultados obtidos em ensaios experimentais de colunas reais

19 Efeito das imperfeições geométricas Momento 2ª ordem (coluna real, com imperfeições geométricas: para P < P cr > 0 M c = N ) A curva de dimensionamento de uma coluna real é condicionada pelo efeito das imperfeições geométricas: max = N/A + M c /I < fy Eq. Perry: fy = N/A {1 + ( c /i 2 ) [ E /( E -(N/A))]} Curva ideal Curva real P P cr 37/73 N/A= 0,5{[f y + E (1+ )] - [f y + E (1 + )] 2-4f y E }, com = c /i 2 = 0,003 Eq. Perry - Robertson Curva de dimensionamento: efeito das imperfeições geométricas R f Coluna ideal: = 0 y O efeito das imperfeições geométricas é maior na E zona de dimensionamento Coluna real: = 0 óptimo ( = 1) EC3 - Coluna real curvas a, b, c e d (imperfeições geo. + tensões residuais) 38/73 Dimensionamento de colunas (perfis de aço laminados a quente): Resistência das secções transversais ( e ) E.l.últimos [estabilidade local (classificação da secções)]; Encurvadura por compressão (varejamento); E.l.utilização Deformabilidade (coef. esbelteza máximo - ); Elementos lineares submetidos a esforços axiais de compressão: Necessário verificar segurança à encurvadura: Varejamento (REAE Artº 42 e 48); Resistência à Encurvadura de Barras à Compressão (EC3). Fenómeno dependente da geometria da barra - conceitos: Carga crítica: P (n) cr = n 2 2 EI/L e2, n - modo de encurvadura da barra Comprimento de encurvadura: L e = L, - cond. fronteira da barra Coeficiente de esbelteza: = L e / i, i - raio de giração da barra

20 39/73 REAE (Resistência à compressão sem plastificação - Artº 41): tensões normais Esbelteza - + Sd < Rd = f yd, Sd < Rd = (1/ 3)f yd, tensões tangenciais EC3 (Resistência à compressão Artº 5.3): Estabilidade local - classificação secções Classe 1: permite dim. plástico geometria distr. tensões fabrico Classe 2: permite dim. plástico, c/ capac. rotação limitada Classe 3: permite dim. plástico, c/ capac. rotação limitada Classe 4: não permite dim. Plástico Compressão simples (Resistência sem e com plastificação Artº 5.4): N Sd <N c.rd = A f y / M0 (classes 1, 2 e 3) A eff f y / M1 (classe 4) 40/73 REAE (Encurvadura por varejamento - Artº 42 e 48): tensões normais [ Sd = N Sd / ( A)] Tipo de aço Fe 360 Fe 430 Fe 510 Sd < Rd = f yd, [depende da geometria da barra: = Coef. esbelteza = Le / i ] Coeficiente de esbelteza - <= 20 <= 105 > 105 <= 20 <= 96 > 96 <= 20 <= 85 > 85 = Coef. encurvadura Coeficiente de encurvadura - = 1,0 = 1,1328 0,00664 = 4802 / = 1,0 = 1,1460 0,00730 = 4103 / = 1,0 = 1,1723 0,00862 = 3179 /

21 41/73 EC3 ( Resistência à Encurvadura de Barras Artº 5.5): N Sd <N b.rd = A A fy / M1 A = 1, para secções de classe 1, 2 e 3 A = A eff / A, para secções de classe 4 = 1/( + [ 2-2 ]); c/ <1 (factor de redução - tabela): = [ A A f y /N cr ]= ( / 1 ) [ A ] ; = factor imperfeição Tipo de secção: curvas a, b, c e d = [E / fy] = 93.9 ; = 235/fy, = 0,5[1+ ( -0,2) + 2 ] Imperfeições geométricas Tensões residuias 42/73 Resistência à Encurvadura de Barras: EC3, Artº le (comprimento de encurvadura) max = le / i (coef. de esbelteza) = [ / 93.9 A (coef. de esbelteza normalizado) = 235/fy SIM < 0.2? NÃO Barras de pequena esbelteza, onde Ncr >> N pl Tabela a), b), c), d) (factor de redução devido à encurvadura) Artº N c.rd, Compressão simples N b.rd = [ A A f y ] / M1

22 43/73 Curvas de dimensionamento de colunas: EC3 Os valores LT das curvas podem ser consultados na Tabela do EC3 44/73 Fundações por microestacas controlo da verticalidade e dos parâmetros de execução

23 FEUP Métodos Reabilitação Construtivos(iii): de Estruturas e Fundações C. Jet Grouting Porto, 13 Faseamento de Maio de 2009 executivo, colunas tipo 1 45/73 1ª fase Perfuração destrutiva com vara de pequeno diâmetro FEUP Métodos Reabilitação Construtivos(iii): de Estruturas e Fundações C. Jet Grouting Porto, 13 Faseamento de Maio de executivo, 2009 colunas tipo 1 46/73 1ª fase 2ª fase Perfuração destrutiva com vara de pequeno diâmetro Final da perfuração quando esta atingir a cota da base da coluna

24 FEUP Métodos Reabilitação Construtivos(iii): de Estruturas e Fundações C. Jet Grouting Porto, 13 Faseamento de Maio de executivo, 2009 colunas tipo 1 47/73 1ª fase 2ª fase 3ª fase Perfuração destrutiva com vara de pequeno diâmetro Final da perfuração quando esta atingir a cota da base da coluna Subida da vara com jacteamento de calda a alta pressão, acompanhada de movimento de rotação à velocidade prédefinida FEUP Métodos Reabilitação Construtivos(iii): de Estruturas e Fundações C. Jet Grouting Porto, 13 Faseamento de Maio de executivo, 2009 colunas tipo 1 48/73 1ª fase 2ª fase 3ª fase 4ª fase Perfuração destrutiva com vara de pequeno diâmetro Final da perfuração quando esta atingir a cota da base da coluna Subida da vara com jacteamento de calda a alta pressão, acompanhada de movimento de rotação à velocidade prédefinida Final do jacteamento quando o bico injector atingir a cota correspondente ao coroamento da coluna

25 49/73 Tipos e Patologias Técnicas de Reforço Métodos Construtivos Disposições Construtivas Disposições Construtivas (i): Microestacas - Solução Centrada 50/73 Min 1,20 Ls (min 4.0m)

26 Disposições Construtivas (ii): Microestacas - Solução Excêntrica 51/73 Min 0,25 Min 1,20 solo - calda Ls (min 4.0m) Disposições Construtivas (iii): Microestacas Barras pré-esforçadas 52/73 Barras GEWI Min 1,20 Ls (min 4.0m)

27 Disposições Construtivas (iv): Microestacas Uniões exteriores 53/73 Disposições Construtivas (v): Porto, 13 Microestacas de Maio de 2009 auto perfurantes 54/73

28 Disposições Construtivas (v): Microestacas auto perfurantes espessura de sacrifício 55/73 56/73 Disposições Construtivas (v): Microestacas auto perfurantes

29 Disposições Construtivas (vi): Microestacas Controlo verticalidade 57/73 Disposições Construtivas (vii): Microestacas Aspectos construtivos 58/73 Chapa de topo Centralizador Ponteira Aumenta a aderência entre o tubo e o betão do maciço de encabeçamento Assegura a uniformização do recobrimento das paredes do tubo Facilita a introdução do tubo no furo, nos casos em que este se encontre previamente preenchido com calda de cimento

30 Jet Grouting Soluções Recalçamento 59/73 Recalçamento e reforço de fundações Recalçamento e de fundações e contenção de terrenos Jet Grouting Soluções Recalçamento 60/73 Versatilidade de equipamentos para trabalhos indoor (pé direito 2,20m)

31 Jet Grouting Soluções Recalçamento 61/73 Versatilidade de equipamentos para trabalhos indoor (pé direito 2,00m) Jet Grouting Soluções Recalçamento 62/73 Versatilidade de equipamentos para trabalhos indoor (pé direito 1,80m)

32 Jet Grouting Soluções Recalçamento 63/73 Jet Grouting Soluções Recalçamento 64/73

35 Jet Grouting Soluções Recalçamento 69/73 Injecções Polímeros Soluções Reforço 70/73 Reforço por preenchimento dos vazios de solos submetidos a cargas moderadas através de injecção de resinas hidroexpansivas, à base de poliuretano

36 71/73 Injecções Polímeros Soluções Reforço 72/73 Preenchimento de cavidades

37 Injecções Polímeros Soluções Reforço 73/73