UNIVERIDADE: Curso: Fundações Profundas: Estacas Aluno: RA: Professor: Disciplina: Professor Douglas Constancio Fundações I Data: Americana, junho de 2004. 0
ETACA: 01 CONIDERAÇÕE GERAI: ão consideradas como elementos estruturais e podem ser: Madeira Aço Concreto Podem ser armadas ou não. ão dimensionadas para suportar cargas verticais, horizontais e inclinadas. 02 DEVEM ER UTILIZADA QUANDO: (considerações de norma) a - Transmitir as cargas de uma estrutura através de uma camada de solo de baixa resistência ou através de água, até uma camada de solo resistente que garanta o apoio adequado. A forma de trabalho das estacas assemelha-se aos pilares de uma estrutura. b - Transmitir a carga a uma certa espessura de solo de resistência não muito elevada, utilizando para isso o atrito lateral que se desenvolve entre o solo e a estaca. c - Compactar solos granulares para aumentar a capacidade de carga desses solos. d - Proporcionar escoramento lateral a certas estruturas ou resistir a forças laterais que se exerçam sobre elas (como o caso de pontes), nesses casos é comum utilizar estacas inclinadas. e - Proporcionar ancoragem a qualquer efeito que tenha a tendência de levantar a estrutura (estaca de tração). f - Alcançar profundidades onde não tenha a ocorrência de erosão ou outro efeito nocivo que comprometa a estabilidade da estrutura. g - Proteger estruturas marítimas contra o impacto de navios ou outros objetos flutuantes. 03 CLAIFICAÇÃO DA ETACA: a - Quanto à forma de trabalho: Estaca de ponta: Capacidade de carga se dá com o apoio direto a uma camada resistente. Estaca de atrito: Capacidade de carga se dá através do atrito lateral, produzido contra o solo adjacente. Estaca mista: Utiliza os dois efeitos acima. 1
b - Forma de instalação no terreno: Cravação Escavação ou perfuração do terreno Reação ou prensagem Injeção d água 04 TIPO DE ETACA: Podem ser (quanto ao material): a madeira b concreto c Aço d Mista: Madeira + concreto Concreto + Aço Categorias: a Estacas pré-moldadas: Madeira Aço Concreto b Moldada in loco c Mistas (fundamentalmente pré-moldadas). 05 CARACTERÍTICA DA ETACA: Neste capítulo estaremos abordando as características técnicas e executivas das estacas usualmente empregadas em nosso mercado de trabalho, sendo que algumas serão detalhadas num capítulo especial denominado de fundações especiais. Estacas pré-moldadas: Estacas de madeira: ão utilizadas sempre abaixo do nível d água do subsolo. Duração ilimitada abaixo do N.A., pois não sofrem o ataque de organismos aeróbios e organismos inferiores, que delas se alimentam, causando seu apodrecimento. Permitem uma emenda fácil, como pode ser visto abaixo. Esquema tradicional de emendas Chapa de aço Esquema de proteção Anel metálico Parafuso com rosca e porca Ponteira metálica 2
Madeiras mais utilizadas são: Eucalipto Aroeira Peroba do campo (rosa) Diâmetros usuais: 25 cm } Diâmetros 30 cm 35 cm 40 cm aparentes. Comprimento disponível de 4 á 10 metros com possibilidade de emendas. O diâmetro da estaca de madeira é determinado pela fórmula empírica. d = d o + 0,02 x l Onde: d o = diâmetro (de tabela) l = comprimento Cargas de trabalho x diâmetro: Ø (cm) C.T. (tf). 25 28 30 33 35 38 (*) 40 45 (*) (*) ão consideradas especiais. Desvantagens: Dificuldade de encontrar. ó para ser utilizada abaixo do N.A. Ataque por microorganismos quando utilizada acima do N.A. Limitações de carga. Alto custo. Vantagens: Facilidade de emendas. Duração ilimitada quando utilizada abaixo do N.A. Oferece grande resistência a solicitação oriunda de levantamentos e transportes. 3
Estacas Metálicas: Estas estacas no Brasil possuem 03 categorias: Perfis (novos) Trilho de trem (usados) Tubos (novos ou usados) Perfis: Podem ser utilizados isolados ou soldados como pode ser visto abaixo, formando a área que precisamos. olda Perfil I Perfil I olda Tubos: Podem ser preenchidos de concreto ou não e também podem ser cravados com a ponta aberta ou fechada. Trilhos: ão conhecidos como estacas TR. ão trilhos de ferrovias que não servem mais como rolamento, ou seja, perdera 10% de seu peso original, os quais possuem uma ótima utilização como elemento de fundação profunda. Podem ser utilizados isoladamente ou conjugados como podem ser vistos abaixo. DEENHO pág. 6 TIPO PRINCIPAI DE TRILHO DIPONÍVEI NO MERCADO: Dimensões Trilhos A B C D TR - 37 122,2 122,2 62,7 13,5 DEENHO pág. 6 TR 45 142,9 130,2 65,1 14,3 TR 50 152,4 136,5 68,2 14,3 TR - 67 168,3 139,7 69,0 15,9 4
Desvantagens: Falta de conhecimento técnico do produto Poucos fornecedores Vantagens: Não fissuram não trincam não quebram. Fácil descarga e manuseio. Custo do frete mais barato em vista de seu peso. Pouca vibração de cravação. Facilidade de emendas. Podem ser utilizadas em galpões com altura de até 4,00 metros. Elevada resistência à flexão e compressão. ETACA DE CONCRETO (UM CAPÍTULO A PARTE): { Pré Tipos: moldadas e Moldadas in Loco Desprezamos a ponta. L Estacas curtas: L 10 m Estacas longas: L > 10 m 5
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1 Estacas Pré-moldadas de Concreto: ão segmentos de concreto armado ou protendido com seção quadrada, ortogonal, circular vazadas ou não, cravada no solo com o auxílio de bate estacas. Detalhe típico de uma emenda. Este tipo de emenda deve ser utilizado em estacas onde além dos esforços de compressão atuam também os esforços de tração e flexão. É feita a superposição dos elementos, já com as luvas ancoradas nos mesmos, aplicando-se a solda em todo o contorno da emenda. 8
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Desvantagens: Dificuldades de transporte. Devem ser armadas para levantamento e transporte. Limitadas em seção e comprimento, devido ao peso próprio. Dificuldade de cravação em solos compactos, principalmente em areais compactas. Danos na cabeça quando encontra obstrução. Cortes e emendas de difícil execução. Exige determinação precisa de comprimento. Vantagens: Duração ilimitada quando abaixo do N.A. Boa resistência aos esforços de flexão e cisalhamento. Boa qualidade do concreto (pois é confeccionada em fábricas apropriadas). Diâmetro e comprimento precisos. Controle do concreto feito em laboratório. Boa capacidade de carga. 2 Estaca Mega: ão conhecidas também como estacas de reação, sua utilização é feita para reforçar fundações e também em locais onde não podemos admitir vibrações. 0,50 m ão segmentos curtos, cravados um após o outro, justaposto por meio de um macaco hidráulico que reage contra um peso que pode ser a própria estrutura a ser reforçada. 10
Vazio = 5cm 0,50m 0,20m 0,20m Estrutura a ser reforçada Cabeça (elemento de concreto ou chapa metálica) Macaco hidráulico Estaca Mega Reação 0,50m 11
3 Estacas de Concreto Moldadas In Loco : a - Estaca de Broca Manual: ão executadas com o auxílio de um trado manual do tipo espiral ou cavadeira, em solos coesivos e sempre acima do N.A. Diâmetros: 6 = 15 cm 5 Ton 8 = 25 cm 10 Ton Comprimentos: 5.0 a 6.0 metros. Desvantagens: Concreto feito a mão (baixa qualidade). Material de escavação mistura com o concreto. ó pode ser executada em solos coesivos. ó pode ser executada acima do N.A. Vantagens: Elimina transporte de equipamento. Facilidade de execução. Baixo Custo. Armadura Concreto Bulbo ou cebola Bulbo "utiliza concreto apiloado". 12
b - Estaca tipo trauss: ão estacas moldadas in loco, executadas com revestimento metálico recuperável, de ponta aberta, para permitir a escavação do solo. Podem ser em concreto simples ou armado. Como são estacas muito utilizadas no mercado da Construção Civil estamos colocando abaixo as características das mesmas, sugeridas pela APEMOL (Associação Paulista de Empresas Executoras de Estacas Moldadas no Local, do istema trauss 1979). Desvantagens: Não pode ser executada abaixo do N.A. Concreto de baixa qualidade (feito à mão). Muita lama proveniente escavação. Execução lenta. Vantagens: imples Execução. Baixo Custo. Capacidade de carga e diâmetros diversos. I CARACTERÍTICA: 1.1 - Classificação As estacas moldadas no local, tipo trauss, são estacas executadas com revestimento metálico recuperável, de ponta aberta, para permitir a escavação do solo. Podem ser em concreto simples ou armado. 1.2 - Utilização ão usadas para resistir a esforços verticais de compressão, de tração ou ainda, esforços horizontais conjugados ou não com esforços verticais. 1.3 - Disponibilidade As estacas trauss estão disponíveis no mercado com cargas e características técnicas seguintes: NOTA: CAPACIDADE DE CARGA (t) DIÂMETRO NOMINAL (cm) DIÂMETRO INTERNO DA TUBULAÇÃO (cm) DITÂNCIA MÍNIMA DO EIXO DA ETACA A DIVIA (cm) 20 25 20 15 30 32 25 20 40 38 30 25 60 45 38 30 90 55 48 35 - Distância mínima entre eixos de estacas: 3 diâmetros nominais. - Estacas sujeitas à tração estão sujeitas à armação (utilizar φ nominal 32 cm). 13
1.4 - Vantagens As estacas trauss apresentam vantagem pela leveza e simplicidade do equipamento que emprega. Com isso, pode ser utilizada em locais confinados, em terrenos acidentados ou ainda no interior de construções existentes, com pé direito reduzido. O processo não causa vibrações, o que é de muita importância em obras que as edificações vizinhas, dada a natureza do subsolo e de suas próprias deficiências, sofreriam danos sérios com essas vibrações. Por ser moldada no local, fica acabada com comprimento certo, arrasada na cota prevista, não havendo perda de material nem necessidade de suplementação. II EQUIPAMENTO: Consta de um tripé de madeira ou de aço, um guincho acoplado a motor a explosão ou elétrico, uma sonda de percussão munida de válvula em sua extremidade inferior para retirada de terra, um soquete com aproximadamente 300 quilos, linhas de tubulação de aço, com elementos de 2,00 a 3,00 metros de comprimento, rosqueáveis entre si, um guincho manual para retirada da tubulação, além de roldanas, cabos e ferramentas. (fig.1) Fig. 1 - Descrição do Equipamento. III PROCEO EXECUTIVO: 3.1 - Centralização da estaca O tripé é localizado de tal maneira que o soquete preso ao cabo de aço fique centralizado no piquete de locação. 3.2 - Início da perfuração Com o soquete é iniciada a perfuração até a profundidade de 1,00 a 2,00 metros, furo esse que servirá de guia para a introdução do primeiro tubo, dentado na extremidade inferior, chamado "coroa". (fig.2) 14
Fig. 2 - Início da Perfuração 3.3 - Perfuração Com a introdução da coroa, o soquete é substituído pela sonda de percussão, a qual, por golpes sucessivos vai retirando o solo do interior e abaixo da coroa, e a mesma vai se introduzindo no terreno. Quando estiver toda cravada, é rosqueado o tubo seguinte, e assim por diante, até atingir uma camada de solo resistente e/ou que se tenha uma comprimento de estaca considerado suficiente para garantia de carga de trabalho da mesma. A seguir, com a sonda, procede-se à limpeza da lama e da água acumulada durante a perfuração. (fig.3 e 4). Fig. 3 - Colocação da Coroa. Fig. 4 - Estaca perfurada. 15
IV CONCRETAGEM 4.1 - Nessa etapa, a sonda é substituída pelo soquete. É lançado concreto no tubo em quantidade suficiente para se ter uma coluna de aproximadamente 1 metro. em puxar a tubulação apiloa-se o concreto formando uma espécie de bulbo. (fig.5) Fig. 5 - Início da concretagem. 4.2 - Para execução do fuste, o concreto é lançado dentro da tubulação e, à medida que é apiloado, esta vai sendo retirada com emprego de guincho manual. (fig.6, 7 e 8) Para garantia da continuidade do fuste, deve ser mantida, dentro da tubulação durante o apiloamento, uma coluna de concreto suficiente para que o mesmo ocupe todo o espaço perfurado e eventuais vazios no subsolo. Dessa forma o pilão não tem possibilidade de entrar em contato com o solo da parede da estaca e provocar desbarrancamento e mistura de solo com o concreto. Fig. 6 - Início do apiloamento. Fig. 7 Fig. 8 16
4.3 - A concretagem é feita até um pouco acima da cota de arrasamento da estaca, deixando-se um excesso para o corte da cabeça da estaca. 4.4 - O concreto utilizado deve consumir, no mínimo 300 quilos de cimento por metro cúbico e será de consistência plástica. É importante frisar que a coluna de concreto plástico dentro das tubulações, por seu próprio peso, já tende a preencher a escavação e contrabalançar a pressão do lençol freático, se existente. V COLOCAÇÃO DO FERRO A operação final será a colocação dos ferros de espera para amarração aos blocos e baldrames, sendo colocados 4 ferros isolados, com 2 metros de comprimento, que são simplesmente enfiados no concreto. Os ferros servirão apenas para ligação das estacas com o bloco ou baldrame, não constituindo uma armação propriamente dita. Quando houver necessidade de colocação da armação para resistir a esforços outros que não de compressão, devem-se tomar os seguintes cuidados: a) A bitola mínima para execução de estacas armadas é 32cm; b) Os estribos devem ser espaçados no mínimo 30 centímetros; c) As armações serão sem emendas até 6 metros de comprimento, uma vez que os tripés usuais têm 7 metros de comprimento; d) Os estribos, sem ganchos, deverão ser firmemente amarrados aos ferros longitudinais e, se possível, não havendo prejuízo ao aço, soldados; e) O concreto deverá ser francamente plástico, para vazar através da armação. Armação: os dados a seguir são limitações para se garantir a perfeita concretagem da estaca. Armações mais pesadas poderão ser usadas em casos especiais. Diâmetro da estaca (cm) Diâmetro interno da tubulação (cm) Diâmetro externo do estribo (cm) Diâmetro do ferro do estribo Diâmetro do ferro longitudinal Quantidade de ferros longitudinais 32 25 22 1/4" 3/8" e 1/2" 4 38 30 27 1/4" 1/2" e 5/8" 6 45 38 35 1/4" a 3/8" 5/8" e 3/4" 6 55 48 43 1/4" a 3/8" 5/8" e 1" 8 VI PREPARO DA CABEÇA DA ETACA: Já a cargo do construtor, há necessidade de se preparar a cabeça da estaca, para a sua perfeita ligação com os elementos estruturais. 17
O concreto da cabeça da estaca geralmente é de qualidade inferior, pois ao final da concretagem há subida de excesso de argamassa, ausência de pedra britada e possibilidade de contaminação com o barro em volta da estaca. Por isso, a concretagem da estaca deve terminar no mínimo 20cm acima da cota de arrasamento. A preparação ou "quebra" da cabeça das estacas, ou seja, a remoção do concreto excedente deve ser feita com ponteiros, os quais devem ser aplicados verticalmente. O acabamento da cabeça deverá ser feito com o ponteiro inclinado, para se conseguir uma superfície plana e horizontal. A estaca deverá ficar embutida 5 cm dentro do bloco ou baldrame. Quando se usa lastro de concreto magro, abaixo do bloco ou baldrame, a cabeça da estaca deve ficar livre 5 cm acima do mesmo. (fig.9 e 10). 18
c - Estaca tipo Franki: (tandard) (Bucha eca) Esta estaca é executada, cravando-se no terreno um tubo de revestimento (posteriormente recuperado), cuja ponta é fechada por uma bucha de brita e areia, a qual é socada energicamente por um pilão ou soquete (peso de 1,0 a 3,0 ton). Ver abaixo as fases de execução: 1 ª ETAPA: Tubo de revestimento 1,00m Tampão de brita + areia ou Concreto magro Tubo de revestimento Pilão 1,0 a 3,0 ton. 19
3 ª ETAPA: Vai sacando o revestimento e socando o concreto com o auxilio do soquete. Tubo de revestimento Bulbo ou cebola 4 ª ETAPA Detalhe da estaca terminada Armadura estribada 20
Desvantagens: - Alto custo - Provoca muita vibração - Dificuldade de transporte de equipamentos - Espaço da obra deve ser grande para permitir o manuseio no canteiro, do equipamento FRANKI. Vantagens: - uporta cargas elevadas - Pode ser executada abaixo do N. A. cm Carga máxima tf Armação mínima Espaçamento entre eixos (cm) 35 55 4 5/8" 1,20 40 75 4 5/8" 1,30 45 90 4 5/8" 1,40 52 130 4 4/4" 1,50 60 170 4 7/8" 1,60 Cargas usualmente utilizadas nas estacas VII BLOCO DE CAPEAMENTO PARA ETACA: - As estacas devem ser dispostas de modo a conduzir a um bloco de dimensões mínimas as cargas estruturais. - As dimensões são definidas em função do número de estacas e o diâmetro. - ão consideradas dimensões mínimas a- Bloco com 1 estaca: 1,10 x ó para cargas reduzidas, sempre com travamento em 02 direções, no mínimo, ideal travamento nas 04 direções. 1,10 x 21
b- Bloco com 02 estacas: C C B Travamento lateral entre um bloco e outro. c- Bloco com 03 estacas: 1,10x ou B Para utilizar em divisa C C d- Bloco com 4 estacas: C 22
e- Bloco com 05 estacas: C 1,41 x C 1,41 x f- Bloco com 06 estacas: C g- Bloco com 07 estacas: C Recomendação: Limite máximo de estacas para um único bloco Valores de '' ou 'd' a- Para estacas pré-moldadas: 2,5 x b- Para estacas moldadas in loco: 3,0 x 23
Valores de C e B C = φ 15cm 2 + B = φ + 2 15cm Nota importante: As condições acima representam dimensões mínimas. VIII REFORMULAÇÃO DE BLOCO DE ETACA Quando uma estaca de um bloco não pode ser aproveitada, o bloco tem que ser reformulado e deve atender: a- Manter o centro de gravidade do bloco ou, no caso de não ser mantido, verificar a carga na estaca mais carregada. b- Manter o espaçamento mínimo entre estacas aproveitadas: 2,5 x para estacas pré-moldadas 3,0 x para estacas moldadas in loco c- Manter uma distância mínima de 1,5 x entre qualquer estaca não aproveitada de uma nova que a substituirá, porém sempre acima de 30cm. d- Na reformulação não devem existir diâmetros diferentes de estacas. Exemplo: Admitir: Estaca quebrada Estaca já cravada Estaca a ser cravada a - Caso de quebra da 1 ª estaca a ser cravada 24
b- Caso da primeira estaca já estar cravada e a segunda estaca quebra c- Caso de estar cravada duas estacas e quebrar uma terceira 25
IX CAPACIDADE DE CARGA EM ETACA 1- Fórmulas teóricas 2- Métodos empíricos a- Método Aoki - Velloso - 1975 b- Método Decourt - Quaresma - 1978 c- Método Velloso - 1991 Lembrança É verdade que experiência em fundações não se transfere, mesmo que se queira, mas adquire-se na vida prática pela vivência. Também é importante se Ter bons mestres, como tudo na vida. CAPACIDADE DE CARGA NA ETACA a- Método Decourt-Quaresma PU RP Rl Onde: PU = capacidade de carga da estaca Rl = Resistência lateral por atrito ao longo do fuste RP = Resistência de ponta PU = Rl + RP RP = qp Ap Resistência de ponta qp = k Np Capacidade de carga do solo junto à ponta da estaca k = fator característico do solo TIPO DE OLO K (kn/m 2 ) K (tf/m 2 ) ARGILA 120 12 ILTE ARGILOO 200 20 ILTE ARENOO 250 25 AREIA 400 40 Np = PT médio na ponta da estaca, obtido com os valores de PT correspondentes ao nível da ponta da estaca, o imediatamente anterior e o imediatamente posterior. Ap = Área da seção transversal de ponta Rl = ql l = resistência lateral 26
l = área = 2 π R H = área de contato ao longo do fuste Onde: R = raio da estaca H = altura da estaca Nl ql = 10 ( + 1) = Adesão média ao longo do fuste 3 N l = Valor médio se PT ao longo do fuste, sem levar em conta aqueles utilizados no cálculo de ponta. NOTA IMPORTANTE: Quando: N 3 adotar 3 N 50 adotar 50 N = PT Finalmente temos: Rl Rp P U = + (kn ou tf) 1,3 4,0 b- Método AOKI-VELLOO Fatores de egurança PU PU = RP + Rl endo: PU = capacidade de carga total RP = resistência de ponta Rl = resistência lateral Δl Rl R = PU 2 endo: R = capacidade de carga admissível 2 = coeficiente de segurança RP 27
Cálculo da resistência de ponta - RP Rp = Rp Ap ou rp Ap Np = PT da camada de apoio da estaca k = coef. do solo (tabela) F1 = coeficiente do tipo de estaca (tabela) Ap = Área da ponta da estaca. rp = k Np F1 Cálculo da resistência lateral - Rl Rl = ΣU Δl rl rl k Nl = α F 2 α = coeficiente do solo (tabela) F2 = coeficiente do tipo de estaca (tabela) Nl = PT da camada (Δl) U = perímetro da estaca Tabela n 1 Coeficiente F1 e F2 Tipo da estaca F1 F2 FRANKI 2,50 5,0 METÁLICA 1,75 3,5 PRÉ-MOLDADA DE CONCRETO 1,75 3,5 Tabela n 2 Coeficiente K E α TIPO DE OLO K (MN/m 2 ) α (%) AREIA 1,00 1,4 AREIA ILTOA 0,80 2,0 AREIA ILTO-ARGILOA 0,70 2,4 28
AREIA ARGILOA 0,60 3,0 AREIA ARGILO-ILTOA 0,30 2,0 ILTE 0,40 3,0 ILTE ARENOO 0,55 2,2 ILTE ARENO-ARGILOO 0,45 2,8 ILTE ARGILOO 0,23 3,4 ILTE ARGILO-ARENOO 0,25 3,0 ARGILA 0,20 6,0 ARGILA ARENOA 0,35 2,4 ARGILA ARENO ILTOA 0,30 2,8 ARGILA ILTOA 0,22 4,0 ARGILA ILTO-ARENOA 0,33 3,0 X DIMENIONAMENTO DA ETACA 1. Pilar isolado n = 1, 10 P Pe ONDE: n = numero de estacas P = carga do pilar P e = carga de trabalho da estaca 1,10 = coeficiente onde leva em conta o peso próprio da estaca 2. Pilar de divisa b e = a 0 2, 5cm 2 ONDE: bo = menor dimensão do pilar R 1 l P l e = 1 R1 n1 = 1, 10 Pe Δ P = R 1 P 1 onde: R 2 Δ P = P2 2 R2 n2 = 1, 10 Pe 29
a c P1 P2 l P1 P2 R1 R2 OBERVAÇÕE: a- Devido ao formato e as dimensões dos equipamentos de cravação das estacas, deve-se respeitar uma distância mínima do centro da estaca a divisa a. Onde a é característica do fabricante (tabelado). b- Até um numero de 04 estacas na divisa, podem ser alinhadas, minimizando o valor da excentricidade. c- Não podemos utilizar diferentes de estacas em um mesmo bloco. 30
3- Associação de pilares próximos Quando temos a necessidade da associação de dois ou mais pilares num mesmo bloco devese promover a coincidência do ponto de aplicação da resultante das cargas com o centro de gravidade do bloco. l C.G. x X = P2 l P1 + P2 P1 + P2 n = 1,10 Pe 31
Exercícios de cálculo de capacidade de carga de estacas Exercício n 1 Dado o perfil de sondagem abaixo: Pede-se: calcular a capacidade de carga para uma estaca tipo trauss com um comprimento nominal de 7,00m; Diâmetro = 38cm, utilizando o método de DECOURT-QUAREMA. PROF. (m) PT DECRIÇAO DO MATERIAL 1 3 Areia fina pouco siltosa, fofa 2 4 amarela clara 2,00 Rl 3 8 4 10 Areia fina siltosa, 5 12 Mediamente compacta, 6 13 Vermelha clara. Rp 7 18 7,00 8 25 9 28 10 32 11 43 12 I.P. ilte argiloso compacto, Amarelo escuro. 12,00 PU = Rl + Rp Rp = qp Ap Resistência de ponta qp = k Np 18 + 13 + 25 N p = = 18,6 3 2 2 π d π 0,38 2 Ap = = = 0,113m 4 4 qp = 400 18,6 = 7440 Tabela para areia Rp = qp Ap = 7440 0,113 = 840, 72kN Rl = ql l Resistência por atrito lateral Nl ql = 10 + 1 3 3 + 4 + 8 + 10 + 12 N l = = 7,4 5 7,4 2 ql = 10 + 1 = 34,6kN / m / m 3 2 l = 2 π R H = 2 3,14 0,19 5 = 5,96m (Obs.: l - 2,0m = 5,0 m) 32
Rl = ql l = 34,6 5,96 = 206, 20kN PU = Rl + Rp Rl Rp P U = + 1,3 4,0 206,20 840,72 PU = + = 368, 80kN 1,3 4,0 Ou 36,88tf. Exercício nº 2 Calcular a capacidade de carga da estaca; conforme características abaixo como mostra perfil de sondagem. PROF. (m) PT Descrição do material 0,00 1,00 5 Argila arenosa 2,00 7 2,00 3,00 8 Areia siltosa 4,00 12 4,00 5,00 22 6,00 25 ilte arenoso 7,00 40 7,00 Limite da sondagem Dados: Estaca Pré-moldada de concreto = 26cm = 0,26m l = 6,0metros Ap= 531cm 2 = 0,05m 2 = área U = 82cm = 0,82m = perímetro PU = Rp + Rl Rp = Resistência de ponta Rp = rp Ap k Np rp = F1 0,55 25 1,75 Rp = 785 0,05 = 39, 25t 2 rp = = 7,85MN / m = K= tabela n 2 (silte arenoso) = 0,55 Np= 25 golpes F1= tabela n 1 (estaca pré-moldada de concreto) =1,75 785 tf / m 2 Nota: Utilizar o método de cálculo de Aoki - Velloso 33
Rl = Resistência lateral Rl = ΣU Δl rl k Nl rl = α ( MN/m 2 = 100 tf/m 2 ) F 2 l α % K(MN/m 2 ) Nl F2 rl comprimento tabela 02 Tabela 02 PT Tabela1 1,00 2,4 0,35 5 3,5 1,20 2,00 2,4 0,35 7 3,5 1,68 3,00 2,0 0,80 8 3,5 3,66 4,00 2,0 0,80 12 3,5 5,48 5,00 2,2 0,55 22 3,5 7,60 6,00 2,2 0,55 25 3,5 8,64 - - - - - Σ = 28,26tf/m 2 Rl = 28,26 0,82 = 23, 17 tf PU = Rp + Rl PU = 39,25 + 23,17 = 62, 42 tf PU 62,42 R = = = 31, 2 tf 2 2 Exercício n 3 Dado o perfil de sondagem abaixo: Prof (m) PT Descrição do material 1 2 Argila silto arenosa mole, 2 2 vermelha clara. 3 3 4 5 5 8 6 9 7 12 8 19 9 23 10 25 11 41 12 48 13 54 14 61 15 I.P. 3,00 ilte arenoso pouco compacto a compacto, amarelo claro. N.A.=7,00 9,00 Areia fina argilosa muito compacta, variegada vermelha clara/escura. 15,00 34
Pede-se: Calcular a capacidade de carga para uma estaca do tipo Franki com um comprimento nominal de 10m e diâmetro de 0,42m, utilizando o método de DECOURT- QUAREMA e o método de AOKI - VELLOO. U = 123 cm; A = 1385 cm 2 Exercício de dimensionamento por estacas: Exercício n 01 Dimensionar o pilar isolado abaixo, utilizando estacas pré-moldadas de concreto. Dados: = 50 cm Pe = PU: carga de trabalho = 90 tf 25 25 P = 65 tf Definir seu bloco de capeamento. 1,10 P 1,10 65 n = = = 0,79 ; 1 estaca Pe 90 = 2,5 x = 2,5 x 0,50 = 1,25m 1,10 = 1,40 m =1,25m 1,10 x 1,25 = 1,38 1,40m 1,10 = 1,40 m Exercício n 02 Dimensionar o pilar isolado abaixo utilizando estaca tipo pré-moldada de concreto = 30 cm Pe = PU = 40 tf 60 40 P=200 tf 35
1,10 P 1,10 200 n = = = 5,5 6 estacas Pe 40 = 2,5 x = 2,5 x 0,30 = 0,75 m 30 c = φ + 15cm = + 15 = 0, 30m 2 2 2,10m C 1,35m Exercício n 03 Dimensionar o esquema abaixo, utilizando: Estacas do tipo Pré-moldada de concreto = 35 cm; PU= 55 tf DIVIA 4,00 1,90 V.A. 1,00.25 P1=150 tf.25 P2=200 tf 0,025m Dimensionamento do P1 = bo e a 2 0,025 a = 0,40m (tabela) 0,25 e = 0,40 0,025 = 0, 25m 2 36
l 4 R1 = P1 = 1,50 = 159, 9t l e 4 0,25 1,10 P 1,10 159,9 n = = = 3,19 4 estacas Pe 55 = 2,5 x = 2,5 x 0,35 = 0,875m 35 c = φ + 15cm = + 15 = 32,5cm = 0, 325m 2 2 C 3,30 a 0,75m Dimensionamento de P2 ΔP R2 = P2 2 ΔP = R1 P1 = 159,9 150 159,9 150 R2 = 200 = 195, 5tf 2 1,10 P 1,10 195,5 n = = = 3,91 4 estacas Pe 55 1,55 1,55 C 37
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XI COMPORTAMENTO DE GRUPO DE ETACA 39
Difere do comportamento de um estaca isolada, porque no grupo de estacas é maior o recalque do que numa estaca isolada, devido ao efeito do bulbo de pressões das várias estacas, resultando um bloco de pressões de dimensões maiores. Inclusive a capacidade de suporte de um grupo de estacas é menor do que a soma das capacidades de cargas das estacas consideradas isoladamente. egundo a regra de Feld: Consiste em descontar 1/16 da eficiência de cada estaca, para cada estaca vizinha a ela. O método de Feld não se refere a um grupo específica de estacas. Obs.: O método de Feld não leva em consideração a distância entre as estacas, e pode ser equacionado da seguinte forma: e n e1 + n2 e2 +... + n n + n +... + n e ni e 1 = n 1 m m = m 1 2 m m 1 i i Bloco com 02 estacas: e = 93,75 % Bloco com 03 estacas: a-) e = 91,67 % b-) e = 87,50 % Bloco com 4 estacas: 40
e = 81,25 % Bloco com 05 estacas: e = 80,00 % Bloco com 06 estacas: e = 77,00 % Bloco com 07 estacas: e = 78,50 % Onde e = Eficiência Exemplo: 41
Determinar a eficiência de um bloco de seis estacas, segundo o Método de Feld: Bloco com 06 estacas: e =? Cálculos: 1 a condição: 04 estacas com 03 estacas vizinhas; logo: e =? ( vizinhas) 16 3 13 4 estacas = 82% 16 16 16 2 a condição: 02 estacas com 05 estacas vizinhas; logo: e =? ( vizinhas) 16 5 11 2 estacas = 69% 16 16 16 Portanto: e total n = 1 e 1 + n 1 2 e n + n 2 2 +... + n +... + n m m e m = m n e i 1 m 1 n i i = 4 82% + 2 69% 4 + 2 = 77% 42
Anexos: Projeto Estacas 01 Projeto Estacas 02 43