INSTRUMENTAÇÕES EM FUNDAÇÕES PROFUNDAS Eng. Civil, Mestre em Geotecnia Danilo Pitz Solugeot Soluções Geotécnicas
ESTRUTURA DA APRESENTAÇÃO 1. INTRODUÇÃO 2. FUNDAMENTOS E MODELOS 3. PROTOTIPOS 4. APLICAÇÕES DOS DLT
1- INTRODUÇÃO 1.1. PRELIMINARES NECESSIDADE NO BRASIL E NOSSA REGIÃO DE TECNICOS E FERRAMENTAS PARA EXECUÇÃO DE CONTROLE DE QUALIDADE NAS FUNDAÇÕES. ENSAIOS DINÂMICOS, ESTÁTICOS E MODELOS REDUZIDOS. MERCADO:EM NOSSA REGIÃO DE ITAPEMA, BALNEÁRIO CAMBORIU, BRUSQUE EXISTEM MAIS DE 100 EQUIPAMENTOS DE HÉLICES CONTINUA, E MERCADO IMOBILIÁRIO EM EXPANSÃO. ATRAVÉS DE UM MESTRADO INICIADO EM 2009 NA UFPR, FOI DESENVOLVIDO E APRIMORADO TÉCNICAS DE CONTROLE DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS A SEGUIR DEMONSTRADAS.
1- INTRODUÇÃO 1.2. TIPOS DE INSTRUMENTAÇÃO ABORDADAS TIPOS DE INSTRUMENTAÇÃO ABORDADOS NESTA APRESENTAÇÃO. MODELOS REDUZIDOS ECE ENSAIOS DE CARREGAMENTO ESTÁTICO ECD ENSAIOS DE CARREGAMENTO DINÂMICO
2.1. MODELOS FÍSICOS REDUZIDOS 2- FUNDAMENTOS Modelos reduzidos poderiam ser mais utilizados em geotecnia. Algumas vantagens: garantia de repetibilidade possibilidade de isolar variáveis. constância entre modelo e protótipo (exemplos): densidade, ângulo de atrito e porosidade. Tabela 2.1 - Fatores de escala. (Adaptado de DELL AVANZI, 2006) Grandeza Fator de escala/protótipo/modelo Aceleração 1 Densidade 1 Ângulo de atrito 1 Porosidade 1 Comprimento Tensão Módulo de elasticidade Intercepto coesivo N N N N Área N 2 Volume N 3 Força N 3 Massa N 3
3- COMPONENTE EXPERIMENTAL 2.1. COMPOSIÇÃO DOS MODELOS REDUZIDOS. 2.1.1 Caixa forte e distibuição das estacas do modelo Verificado o espraiamento (adotado 6 vezes a distancia entre eixos). 3x já era suficiente. x Fig 3.2 Ruptura teórica Fig 3.3 locação das estacas modelo (etapa I) foto Fig 3.4 locação das estacas modelo (etapa I)
2- FUNDAMENTOS 2.1. COMPOSIÇÃO DOS MODELOS REDUZIDOS. 2.1.2 Sistema de cravação Fita métrica Cabo de aço 3mm roldana Viga I12 hastes guias de 12,5 mm Martelo de 2kg capacete, cepo de madeira, Figura 3.5 - Detalhes executivos do modelo executado Figura 3.6 - Perspectiva do modelo executado.
2- FUNDAMENTOS 2.1. COMPOSIÇÃO DOS MODELOS REDUZIDOS. 2.1.3 Sistema reduzido de provas de carga e aferição de dados Prensa: adaptada e calibrada seguindo preceitos da ABNT NBR 12131/2005. manômetro ajustado para 4 Mpa (tensão prevista atuante). Mini célula de carga para 5 Kn (aferida) Sistema Labview (aquisição de dados da célula de carga) Figura 3.8. Prensa adaptada para 4 Mpa e calibrada para o sistema, colocada sobre vigas de reação. Figura 3.7. Resultados provenientes do programa LABVIEW (carga x tempo). Figura 3.9. Detalhe da Célula de carga e esquema de ligação, com o programa LABVIEW,
2- FUNDAMENTOS 2.1.4 CARACTERIZAÇÃO DAS AREIAS Furos cada 5cm e Ø 5mm garantem vazão de 1,26 g/s de areia. Figura 3.14.Densidade relativa x altura de queda. (adaptado de Sachet, 2010) (Adotada hqueda 100cm e assim Dr=93% Figura 3.15 Fotos do preenchimento da caixa com areia.
2.2 CAPACIDADE DE SUPORTE VERTICAL Tabela 2.2 - Valores de Nq. 2- FUNDAMENTOS Pesquisador Valores de Nq Referência Terzagui (1943)e Meyerhof (1963). Nq = (tan² (45º + Ø/2))* e π *tan Ø Santos (2008) Vesic (1975) Nq = ((3/3-sen Ø)* e ( π/2-ø) *tan Ø )) * ((tan² (45º + Ø/2)* I rr Santos (2008) Janbu (1976) Nq = (tanø + (1+tan 2 Ø) 1/2 ) 2 * (e 2*η* tanø ) Das (2007) Método Aoki-Velloso. Rp= qc/f1 Rl = fs/ F2 F1= 1,75 ::: F1=1+D/0,8 (Aoki, 1985) F2= 2 F1
2- FUNDAMENTOS 2.3. MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE DE SUPORTE- ECD E ECE. Princípio da conservação de energia, Teorema trabalho energia; Princípio da conservação da quantidade de movimento; Teoria de choque dos corpos rígidos; Lei de Hooke. Figura 2.2. Esquema para determinação do repique e nega e esquema de golpe
2- FUNDAMENTOS 2.3. MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE DE SUPORTE- ECD E ECE. Figura 2.3. Exemplo de controle por repique
2- FUNDAMENTOS 2.3. MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE DE SUPORTE- ECD E ECE. Tabela 2.2 - Métodos de avaliação de resistência Métodos Valor de R (resistência dinâmica) Referência Wellington (1888) Avelino (2006) Hilley (1925) Dinamarqueses (1957) Janbu (1951) Bernardes et al (2007) Velloso e Lopes (2010) Bernardes et al (2007)
profundidade (cm) profundidade em cm 2- FUNDAMENTOS 2.3.RESULTADOS DOS MODELOS Estacas de aço ECE/ECD Resultados inferiores ao ESTAPETs 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Estaca de aço3- Etapa I 0 500 1000 1500 2000 carga (N) 20 30 50 70 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Estaca de aço1-etapa II- 120cm 0 500 1000 1500 2000 carga (N) 20 30 50 70 Figura 2.3- Exemplos de Resultado médio (ECD) - carga x profundidade Estaca de aço 3- Etapa I e Estaca de aço I - etapaii
2- FUNDAMENTOS 2.3. MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE DE SUPORTE- ECD E ECE. Transdutores parafusados na estaca Gabarito de montagem Acelerômetros ::Leitura de a1 e a2 :: v1,2= a1,2*dt :: Vmedia1,2= V Medidor de deformação:: Leitura de Ɛ1 e Ɛ2:: F1,2= E*A* Ɛ1,2=Fmédia1,2=F Figura 2.4 - Equipamentos para ensaio DLT.
2- FUNDAMENTOS 2.3. MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE DE SUPORTE- ECD E ECE. *Métodos diretos: CASE e TNO. *Com F e V pela mecânica das ondas é obtito :: Z = F/V :: Z = impedância( impedir a mudança de velocidade). 1) CASE: Rs=Rt- Rd= (1-Jc)* *t1=instante de pico de intensidade do golpe. *t2= t1+2l/c =tempo de impacto (2º pico). *Rd= resistência dinâmica=jc*z*v *Jc=coeficiente de amortização dinâmica Rt=(Rs+Rd) 2) TNO: (basicamente separa as parcelas laterais e de ponta)
2- FUNDAMENTOS 2.3. MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE DE SUPORTE- ECD E ECE. Software TNOWAVE *Utiliza um golpe escolhido expresso em um sinal. * Utiliza um modelo de solo assumido. * Iterativamente o programa ajusta o sinal medido no golpe com o modelo de solo calculado
2- FUNDAMENTOS 2.3. MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE DE SUPORTE- ECD E ECE. Métodos Estáticos (ECE)- Critérios para avaliação da curva carga recalque ρ= (R*L/E*A) + D/30 (NBR 6122-1996) Rupturas convencionais ou de deslocamento arbitrado *Método de Van der Veen (ruptura física) *Consiste em encontrar o valor de Pult (fixo), por tentativas, traçando um gráfico: -ln(1- P/Pult) em função do recalque (ρ). Figura 2.5. Estimativa de Pultimo por Van der Veen
deslocamento (mm) 2- FUNDAMENTOS 0 1 2 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Carga (N) Trecho de desenvolvimento do Atrito lateral 3 Etapa I - ESTAPET 4 4 5 6 7 8 Etapa I - ESTAPET 2 Etapa I - ESTAPET 1 Etapa II - ESTAPET 7 Etapa II - ESTAPET 6 Etapa II - ESTAPET 4 9 10 Figura 2.6- Resultados agrupados dos modelos ECE para as ESTAPETs Deformação elástica da estaca
deslocamento (mm) 2- FUNDAMENTOS Desenvolvimento do atrito lateral 0 1 2 3 4 5 6 Carga (N) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Etapa I - Estaca Aço 5 Etapa I - Estaca Aço 3 Etapa II - Estaca Aço 3 (80cm) Etapa II - Estaca Aço 2 (100cm) Etapa II - Estaca Aço 1 Etapa II - Estaca Aço 5 7 8 Deformação elastica quase nula Figura - Resultados agrupados dos modelos ECE para as estacas de aço
3- PROTÓTIPOS Preparação dos protótipos ESTAPET (marcação para contagem de golpes e instalação de sensores e estaca de aço (05/04/2013)- Itapema-SC Primeira protótipo em PET ensaiado, que se tem notícia. Para a ESTAPET foi adotado K (fator de escala)= Lp/Lm=4,83 = ou seja 145mm de lado (ESTAPET).
3- PROTÓTIPOS Figura Croqui esquemático do ensaio de Carga Estático dos Protótipos
Figura. Ensaio em andamento. 3- PROTÓTIPOS
3- PROTÓTIPO 5Mpa Figura. Sondagem CPT- Obra Itapema. A alta e repentina resistência a 1 metro de profundidade acentuou o efeito elástico da ESTAPET. Os gráficos (ECE) no entanto tiveram formatos similares.
profundidade (cm) deslocamento(mm) PROTOTIPO Protótipo ESTAPET Acentuada deformação plástica do material Protótipo ESTAPET- Martelo 710 N 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 50000 100000 150000 200000 carga (N) Figura Resultado médio (ECD) Prototipo ESTAPET - (até prof= 75cm ) 50 75 100 150 0 5 10 15 20 25 Carga (N) 0 50000 100000 150000 tensãox deslocamento NBR 6122 Davisson critério ingles Figura - Avaliação da Curva Carga X Recalque por métodos arbitrados. Protótipo ESTAPET (prof=90cm) Elevado aumento de resistencia devido a elevada resistencia abrupta do solo conforme sondagem CPT
profundidade (cm) Deformação (mm) 3- PROTÓTIPO Protótipo Estaca de aço Devido a pouca penetração inicio da mobilização de ponta a menos de 50000N Protótipo Estaca de aço- Martelo 710 N 0 20 40 60 80 0 100000 200000 300000 400000 carga (N) 50 75 100 150 0 2 4 6 0 50000 100000 150000 200000 Carga (N) tensãox deformação NBR 6122 100 8 Davisson 120 Figura- Resultado médio (ECD) Prototipo Estaca de aço - (até prof= 95cm ) 10 12 Critério Ingles Figura -Avaliação da Curva Carga X Recalque por métodos arbitrados. Protótipo estaca de aço (prof=95cm)
Force[MN] 4- RESULTADOS EXPERIMENTAIS 4.4.PROTÓTIPOS ESTAPET e estaca de aço 4.4.2. Protótipo Estaca de aço 0,10 Force Pile Driving Analysis Force and Velocity x Impedance ( Blow Number: 480 ) Velocity x Impedance 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00-0,02-0,04 0 5 10 15 20 25 30 35 Time [ms] Figura 4.14 Sinal apresentado durante a cravação de Estaca de aço PDA-DLT 8.1.18
Aplicações ECD - DLT
PRINCIPAIS RESULTADOS OBTIDOS Energia transferida durante o ensaio Eficiência do martelo Resistencia Mobilizada Total, Lateral, Ponta Integridade da estaca Descontinuidade, Estrangulamentos, etc
Definição do Martelo Adequado Martelo que não adequado ao ensaio. Resultados insatisfatórios.
Processo Entrada de Dados Estaca e Solo Instalação dos Sensores na Estaca Aplicação de Golpe de Martelo Análise em campo - Obtenção de Dados: Energia transferida Resistencia mobilizada Integridade Avaliação dos dados obtidos em escritório, com analise de sondagem Obtenção de Resultados mais precisos Resistencia lateral e ponta Etc
Instalação do Equipamento Instalação dos sensores na estaca. Defletometro e Acelerometro
Qualidade do Ensaio Problemas de instalação Desenvolvimento de gabaritos
Estaca tipo raiz Itajaí/SC Aplicações
Estaca tipo hélice continua Brusque/SC Aplicações
Obras especiais Aeroporto Curitiba/PR Aplicações
Análise Campo / Escritório ANÁLISE CAMPO Tensão máxima Energia transferida Excentricidade golpe Resistência estática TNO Danos Estruturais ANÁLISE ESCRITÓRIO Ajuste com modelo de solo; Método numérico; Maior aproximação das parcelas de resistência lateral x ponta.
Avaliações Prévias Danos Elevada Res. lateral ou ponta
Avaliação de fuste.
OBRIGADO PELA ATENÇÃO!