ESTACAS HLICE CONTNUA: ASPECTOS DE PROJETO, EXECUO E CONTROLE

Prof. Alexandre Duarte Gusmo (Eng. Civil, D.Sc.)Universidade de Pernambuco Centro Federal de Educao Tecnolgica de PE Gusmo Engenheiros Associados Ltda

APRESENTAO

Introduo Aspectos de Execuo Aspectos de Controle Aspectos de Projeto Casos de Obras na Cidade do Recife Concluses

1) INTRODUO Demandas Atuais: Vibraes e Rudos: problemas em reas urbanas. Camadas Intermedirias encontradas em Recife. Resistentes: comumente

Edifcios Altos: elevadas cargas verticais e horizontais. Produtividade: custos fixos e de mo-de-obra.

Desenvolvimento de Novas Tecnologias: Estacas Hlice Contnua Monitorada

2) ASPECTOS DE EXECUO 2.1) Equipamento Desenvolvido nos Estados Unidos na Dcada de 50. Caractersticas tcnicas:CARACTERSTICAS UNIDADE CAPACIDADE

Torque Dimetro da Estaca Comprimento Trao

kN.m mm m kN

150 250 1200 28 400 700

Detalhe Esquemtico do Equipamento

Monitorao Eletrnica (Sistema Taracord):Sensor de Inclinao: verticalidade em relao aos eixos do plano do terreno. Sensor de Profundidade: comprimento da estaca, velocidade de penetrao e extrao do trado. Sensor de Torque: capacidade do trado. Sensor de Velocidade de Rotao Sensor de Presso do Concreto: deve ser sempre positiva. Sensor de Volume de Concreto: sobreconsumo de material.

Detalhe do Taracord

Relatrio do Taracord

2.2) Introduo do Trado Trado helicoidal circundante a uma haste tubular com tampa metlica provisria. Penetrao contnua at a profundidade especificada, atravs de rotao imposta por mesa giratria de alta capacidade. Solo contido entre as hastes do trado. A velocidade de rotao do trado deve ser compatvel com a sua velocidade de penetrao, para se evitar o desconfinamento do solo circundante.

Detalhe do Trado

2.3) Concretagem Concreto fluido (slump de 22 2 cm). Uso de caminho betoneira e bomba de concreto. Preenchimento de toda a haste tubular do trado. Levantamento do trado (cerca de 30 cm), para permitir a expulso da tampa metlica. Retirada do trado de forma lenta e contnua, sempre com presso positiva e sobreconsumo de concreto.

Detalhe da Concretagem da Estaca

2.4) Colocao da Armadura A armadura colocada aps a concretagem da estaca. Normalmente a armadura tem apenas a funo de garantir a integridade da estaca durante o seu arrasamento. Normalmente a armadura colocada manualmente, ou com auxlio de peso (pilo ou p carregadeira). O intervalo entre o final da concretagem e a colocao da armadura deve ser o menor possvel. Comprimento normal da armadura de at 12 m.

Detalhe da Colocao da Armadura

2.5) Arrasamento das Estacas Norrmalmente feito manualmente com ponteiro, trabalhando com pequena inclinao para cima. Pode ser utilizado martelete leve (eltrico), tomando-se os mesmos cuidados quanto inclinao. Se na cota de arrasamento, o concreto no apresentar boa qualidade, o arrasamento deve prosseguir, com posterior concretagem da estaca at a cota de arrasamento.

Detalhe do Arrasamento das Estacas

3) ASPECTOS DE CONTROLE 3.1) Materiais Concreto:Resistncia Caracterstica a Compresso (fck): 20 MPa Consumo Mnimo de Cimento: 400 kg/m3 de concreto Slump Test: 22 2 cm Fator gua-Cimento (a/c): 0,55 Agregados: areia e pedrisco

Armadura:DIMETRO DA ESTACA (mm) 250 400 500 700 800 1000 DIMETRO MNIMO DA ARMADURA (mm) LONGITUDINAL TRANSVERSAL 12,5 16,0 6,3 passo 15 cm 16,0 20,0 8,0 passo 20 cm 20,0 22,0 8,0 passo 20 cm

3.2) Controle Durante a Execuo da Estaca A velocidade de rotao do trado deve ser compatvel com a sua velocidade de penetrao, para se evitar o desconfinamento do solo circundante. A presso do concreto deve ser sempre positiva em solos resistentes; no caso de solos moles, a presso pode ser zero ou at mesmo negativa. Deve haver sobreconsumo de concreto (10 a 30 %). Deve ser deixado um intervalo de pelo menos 12 horas na execuo de estacas com distncias inferiores a 5 vezes o seu dimetro.

3.3) Controle Aps a Execuo da Estaca Integridade do Fuste:Escavao com exame visual Sondagens rotativas com extrao de testemunhos Ensaio de integridade (PIT Pile Integrity Tester)

Ensaio de Integridade da Estaca (PIT)

Capacidade de Carga da Estaca:Prova de carga esttica: necessidade de sistema de reao.

Prova de Carga Esttica Prova de carga dinmica: PDA (Pile Driving Analyser)

Prova de Carga Dinmica (PDA)

4) ASPECTOS DE PROJETO 4.1) Requisitos Bsicos de Projeto

ANTES

=>

EQUILBRIO

?ELEMENTO

ESTABILIDADE TERRENO

REQUISITOS DE PROJETO

DANOS ESTTICOS DEFORMAES TOLERVEIS DANOS FUNCIONAIS DANOS ESTRUTURAIS DURABILIDADE

4.2) Carga Admissvel Elemento Estrutural Carga Vertical de Compresso (Velem):Resistncia caracterstica do concreto (fck): 20 MPa Coeficiente de majorao da carga: f = 1,4 Coeficiente de minorao do concreto: c = 1,8 Desprezada a contribuio da armadura

Velem

0,85 Ac fck 0,85 fck = elem = = 6,75 MPa f c f cREA DA SEO TRANSVERSAL (cm2) 491 707 962 1257 1964 2827 3848 5027 6362 7854 DISTNCIA ENTRE EIXOS (cm) 65 75 90 100 130 150 175 200 225 250 CARGA ADMISSVEL (kN) 300 450 600 800 1300 1800 2400 3200 4000 5000

DIMETRO DA ESTACA (mm) 250 300 350 400 500 600 700 800 900 1000

Carga Vertical de Trao (Telem):Desprezada a contribuio do concreto Resistncia caracterstica do ao (fyk): 500 MPa (CA-50) Fator de segurana global igual a 2: NBR-6122/96 Deve ser deduzido 2 mm do dimetro das barras de ao (efeito da corroso)

Telem =

As fyk 2

4.3) Carga Admissvel Terreno de Fundao Mtodo de Antunes-Cabral (1996)Baseado em correlaes com o ensaio SPT Fator de segurana global igual a 2

Vrup N SPT1 2

Rl 1 Rl 2 Rl i Rl n RpPROF.

N1 N2 Li Ni Nn

. .n

Vrup = RL + R pVadm =Tadm

Vrup FS

(RL + R p ) =2

RL = = 2 FS

Trup

Resistncia por Atrito Lateral (RL):

RL = RLi RLi = ALi rLi = U Li rLi1

n

rLi = B1,i N iOnde: B1,i = fator de correlao = f (solo) Tabela Ni = mdia aritmtica do NSPT na camada i

Resistncia por Ponta (Rp):

R p = Ap rp rp = B2 N p 4 MPaOnde: B2 = fator de correlao = f (solo) Tabela Np = valor do NSPT na ponta da estacaTIPO DE SOLO Areia Silte Argila B1 (kPa) 4,0 5,0 2,5 3,5 2,0 3,5 B2 (kPa) 200 250 100 200 100 150

Carga admissvel de Compresso (Vadm):

Vadm (RL + R p ) 2

Vadm 1,25 RL

Carga admissvel de Trao (Tadm):

Tadm RL 2

Mtodo de Alonso (1996)Baseado em correlaes com o ensaio SPTT Fator de segurana global igual a 2

Vrup Torque1 2

N

SPT

. .n

Rl

L

Tmax

N

PROF.

Tmin

Tmax

Rp

Vrup = RL + R pVadm =Tadm =

Vrup FS

(RL + R p ) =2RL 2

Trup FS

=

Resistncia por Atrito Lateral (RL):

RL = AL rLi = U L rLi

rL ( kPa ) = 3,53 Tmax ( kgf .m) 200 kPaOnde: Tmax = mdia aritmtica do torque mximo medido no Ensaio SPTT (penetrao de 45 cm) ao longo da estaca, tomando-se os valores acima de 56 kgf.m como iguais a 56 kgf.m.

No caso de no ser disponvel o torque, pode-se considerar:

rL ( kPa ) = 4,24 N 200 kPaOnde: Tmax = mdia aritmtica do NSPT ao longo da estaca, tomando-se os valores acima de 47 como iguais a 47.

Resistncia por Ponta (Rp):

R p = Ap rprp

(T =

(1) min

(2 + Tmin) 2

)

Onde:

Tmin(1) = mdia aritmtica do torque mnimo no trecho 8D (oito vezes o dimetro) acima da ponta da estaca. Tmin(2) = mdia aritmtica do torque mnimo no trecho 3D (trs vezes o dimetro) abaixo da ponta da estaca. = fator de correlao = f (solo) Tabela

No caso de no ser disponvel o torque, pode-se considerar:

Tmin ( kgf .m) = N SPT 40 kgf .mTIPO DE SOLO Areia Silte Argila (kPa / kgf.m) 200 150 100

Carga admissvel de Compresso (Vadm):

Vadm (RL + R p ) 2

Vadm 1,25 RL

Carga admissvel de Trao (Tadm):

Tadm RL 2

CONCLUSES Inovao tecnolgica: rudos e vibraes; elevada produtividade. Execuo: sistema de monitorao eletrnica ainda apresenta uma srie de limitaes (confiabilidade). Controle: importncia do controle tecnolgico do concreto, e da qualidade do produto acabado (ensaios no destrutivos: PIT e PDA). Projeto: importncia da sondagem; trabalha fundamentalmente por atrito lateral (necessidade de grandes comprimentos). Limitaes: comprimentos de at 24 m; elevado custo para obras de pequeno porte. Obras em Recife: resultados satisfatrios; correlaes entre o torque e NSPT no ensaio SPTT.