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Geotecnia de Fundações TC 041

Vítor Pereira [email protected]

Agosto 2018

Curso de Engenharia Civil – 8º Semestre

ESTACA CRAVADA x ESCAVADA

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Cravação

• A cravação de estacas provoca:

• Compactação;• Fratura de grãos;• Alteração do estado de tensões no solo;• Aumento da poropressão;• Excesso de ruídos e vibrações.

Efeito em solo argiloso:Efeito em solo arenoso:

Cravação

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Escavação

• A escavação do solo provoca:

• Amolgamento do solo ao redor;• Possibilita averiguar a estratigrafia;• Cuidados no processo executivo (ferragem e

concretagem);• Nem sempre é possível garantir carga de ponta;• Descompressão do solo.

Escavação

• A escavação do solo pode ocasionardescompressão do terreno

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MECANISMOS DE TRANSFERÊNCIA DE

CARGA

Transferência de carga em estacas

• Podem trabalhar por:• Ponta;• Atrito + ponta;• Atrito;

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Estaca longa e delgada Estaca curta e robusta


• As solicitações impostas pelaestrutura são transferidas para omaciço através de um sistemahiperestático;

• Transferência é função dasdiferenças de rigidez entre omaterial da estaca e os estratos domaciço de solos;

• Para a mobilização da resistência deponta é necessário que o atritolateral tenha sido mobilizado, umavez que isso ocorre para pequenosdeslocamentos, ao contrário daresistência de ponta.

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• A transferência não se dá unicamente na interface estaca-solo,mas ao longo de um volume de solo, devido à continuidade domeio, com deslocamentos inversamente proporcionais àdistância da interface, até uma superfície tida como indeslocável


• A resistência de ponta deve ser analisada para cada tipode estaca;

• Em estacas escavadas, no geral, não é possível garantir aqualidade da ponta devido ao amolgamento do solo nabase da escavação;

• A resistência de ponta fica reduzida e, portanto, énecessário ter cautela ao considerar esse valor nacapacidade de carga da estaca.

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• Métodos para o estudo da transferência de carga:

• Método das curvas de transferência;• Métodos baseados na teoria da elasticidade;• Métodos numéricos;• Instrumentação em provas de carga em estacas;

Exemplo de instrumentação em provas de carga

• NIENOV, 2016.• Estacas ET4 (polímero) e ET5 (bentonita)

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Exemplo de instrumentação em provas de carga

• NIENOV, 2016.• Estacas ET4 (polímero) e ET5 (bentonita)

TUBULÃO

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Definição e características gerais

• São fundações de transferência de carga direta;• Assentes em profundidade:

• > 3 m;• >2 B.

• Descida de operário;• Base alargada: opcional

• Ângulo de 60°.• Diâmetro mínimo do fuste:

• 80cm.

Método construtivo (a céu aberto)

• Norma de segurança em escavações/NR 18, itens 18.6 e 18.20;

• Anexo J – NBR 6122/2010:

• Escavação manual ou mecânica do fuste;

• Conferir prumo e forma do fuste durante a escavação ;

• Alargamento da base:

• Manual;

• Mecânica.

• Descida de poceiro para retirada de material solto;

• Descida de engenheiro para confirmar a capacidade de cargaantes de concretagem;

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• Alargamento da base:

• Manual;

• Mecânica.


• Concretagem a seco logo após o término da escavação;

• Colocação da armadura;

• Concreto simples usando tremonha;

• Não é necessário utilizar o vibrador;

• Iniciar a execução de tubulões mais profundos primeiro;

• Trabalho simultâneo: distância mínima.

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Método construtivo (ar comprimido)

• NR 18/NR 15;

• Escavação Manual:

• Os trechos de revestimento descem junto coma escavação;

• Espessura da parede do revestimento: 20 cm;

• Escavação Mecânica:

• Uso de revestimento metálico;

• Mantém-se a água no interior do tubulão;

• Quando atingir a profundidade, instala-se acampânula.

Método construtivo (ar comprimido)

• Dimensionamento da camisa:

• Seguir NBR 6118 e 8800,considerando 1,5 x pressãode trabalho;

• gf=1,4, gc=1,4, gs=1,15;

• Espessura de sacrifício.

• Concretagem:

• Até chegar o N.A. é feita aar comprimido;

• O revestimento pode serrecuperado nessemomento.

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Ligação com o bloco de fundação

• Tubulões sem fluidoestabilizante:

• Concretar até 20 cmacima.

• Tubulões com fluidoestabilizante:

• Concretar até 50 cmacima (recomenda-se 80cm).

Ligação com o bloco de fundação

• Demolição:

• Martelos rompedores leves, ponteiros e marretas.

• Deixar 5 cm acima da base do bloco;

• Casos especiais:

• Topo do tubulão muito acima ou muito abaixo dacota de arrasamento.

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Especificação de materiais

• Concreto:

• Consumo de cimento mínimo: 300 kg/m³;

• Abatimento de 8 a 12 cm;

• Dmax: 25 mm (brita 2);

• fck ≥ 20MPa;

• Verificar integridade por meio de escavação (um porobra).

• Aço:

• Seguir especificação do projeto estrutural (NBR 6118 eNBR 8800);

• Deixar aberturas de 30 x 30 cm na armadura.

Fundações moldadas in loco

• Deve-se multiplicaro fck por 0,85 paraconsiderar adiferença entre osensaios laboratoriaise o concretomoldado in loco.

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RECALQUES

Tolerância a recalques

• ELU X ELS

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• Com base em observações de cerca de uma centena deedifícios, Skempton & MacDonald (1956), associaram aocorrência de danos com valores limite para distorçãoangular δδδδ/ℓ, em que δδδδ é o recalque diferencial entre doispilares e ℓ a distância entre eles.

• Segundo Skempton & MacDonald (1956):

• δ/ℓ = 1:300 – trincas em paredes de edifícios;

• δ/ℓ = 1:150 – danos estruturais em vigas e colunas deedifícios correntes.

• Bjerrum (1963) e Vargas e Silva apresenta uma relaçãomais completa.


1/100 1/200 1/300 1/400 1/500 1/600 1/700 1/800 1/900 1/1000

Limite a partir do qual são temidas dificuldades com máquinas sensíveis a recalques.

Limite de perigo para pórticos com contraventamento.

Edifícios estreitos: não são produzidos danosou inclinações.

Limite de segurança para edifícios em que não são admitidas fissuras.

Edifícios largos: não são produzidos danos ou inclinações.

Edifícios largos (B>15m) fissuras na alvenaria

Edifícios estreitos (B<15m) fissuras na alvenaria

Limite em que são esperadas dificuldades com pontes rolantes.

Limite em que são esperadas as primeiras fissuras em paredes divisórias.

Edifícos estreitos: fissuras na estrutura e pequenas inclinações.

Limite em que o desaprumo de edifícios altos e rígidos se torna visível.

Edifícios estreitos: fissuras na estrutura, inclinação notável, necessidae de reforço.

Edifícios Largos: fissuras graves, pequenas inclinações.

Limite de segurança para paredes Flexíveis de alvenaria (h/l <1/4).

Limite em que são temidos danos estruturais nos edifícios em geral.Edifícios largos: fissuras na estrutura, inclinação notável, necessidade de reforço.

Bjerrum Vargas e Silva

←←←← δδδδ/ℓ

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Cálculo

Método de Poulos e Davis (1980)

• Estaca flutuante:

• ρ = recalque;

• P = carga na estaca;

• Es = Módulo de elasticidade do solo (média ponderada aolongo do fuste da estaca);

• d = Diâmetro do fuste da estaca;

• I = Io Rk Rh Rν.

dE

IP

s

=ρ

Camada rígida

L

hd

P

Es = Módulo de elasticidade do solo

νs = Coef. Poisson

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• Estaca de ponta:

• ρ = recalque;

• P = carga na estaca;

• Es = Módulo de elasticidade do solo (média ponderada aolongo do fuste da estaca);

• d = Diâmetro do fuste da estaca;

• I = Io Rk Rb Rν.

dE

IP

s

=ρ

Camada rígida

L

hd

P

Eb = Módulo de elasticidade do solo

νb = Coef. Poisson

Es = Módulo de elasticidade

do solo

νs = Coef. Poisson


• I0 = fator de influência para uma estaca;

• Rk = fator de correção pela compressibilidade real;

• Rh = fator de correção em uma camada finita de solo;

• Rb = fator de correção para a ponta em solo mais rígido,sendo Eb o módulo de Young do solo sob a base;

• Rν = fator de correção devido ao “ν” real.

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• Db = diâmetro da base;

• νs = coeficiente de Poisson do solo;

• K = (Ep Ra)/Es:• Ep = módulo de elasticidade da estaca:

• Ep concreto = 21000 a 28000 MPa;

• Ep aço = 205000 MPa;

• Ep madeira = 13600 MPa (eucalipto).

• Es = módulo de elasticidade do solo;

• Ra = Apmaterial / Apseção (para estaca maciça Ra =1).

Gráfico Io x L/d

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Gráfico Rh x h/L

Gráfico Rv x νs

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Gráfico Rk x K

Gráfico Rb x Eb/Es

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Gráfico Rb x Eb/Es

Exercício – Estimar o recalque da estaca

N = 4

N = 8

N = 12

N > 50

0,00

6,00

10,00

15,00

0,3 x 0,3

300 kN

Silte Argiloso

Silte Argiloso

Silte Arenoso

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Exercício – Estimar o recalque da estaca

0,00

6,00

10,00

N = 4

N = 8

N > 50

0,3 x 0,3

300 kN

Silte Argiloso

Silte Argiloso

ESTACAS INCLINADAS

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Conceito

• São estacas executadas forade seu eixo vertical, podendoter diferentes ângulos emrelação a horizontal.

• Em estacas sujeitas àcarregamentos laterais seutilizam estacas inclinadas, asquais possuem oinconveniente de serem dedifícil execução ou estacasverticais que absorvamesforços de flexo-compressãoe/ou flexo-tração.

Conceito

• A inclinação máxima possíveldessas estacas depende doequipamento de cravação aser utilizado, podendo atingiraté 45º.

• As estacas escavadas do tipohélice-contínua, tradorotativo, Franki e raiz são asque possibilitam execução deestacas inclinadas. Em relaçãoàs estacas cravadas, todaspossibilitam a inclinação,basta ter o equipamentocorreto.

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Aplicação

• Exemplos:

• Fundações de portos, pontes,piers por sofrerem impacto pelaatracação e amarração degrandes navios e das ondas;

• Estruturas que sofremterremotos (comum no Japão eCalifórnia);

• Estrutura off-shore pela açãodas ondas ou do vento;

• Estacas tracionadas comoocorre em aerogeradores, torresde transmissão de energia e detelefonia celular, que possuemsuperestruturas nas quais a açãode ventos é significativa;

Trapiche em Penha (SC).

Pier de Ipanema (RJ).

Aplicação

• Exemplos:

• Nas extremidades do aterro paraprevenir os deslocamentoslaterais;

• Para terrenos com mais de 10%de declividade algumas estacasdeverão ser inclinadas parasegurar a casa contra oescorregamento;

• Junto com a parede de estacaprancha simples. Normalmente,os cavaletes são usados emregiões de solos com baixacapacidade resistente ondeseriam necessários grandescomprimentos de ancoragem dostirantes;

• Fundação do muro de arrimodevido aos esforços transversaisexistentes no subsolo;

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Aplicação

• Exemplos:





Aplicação

• Exemplos:





Paredes de estaca prancha simples

(AGERSCHOU, 1983).

Paredes de estaca prancha com

plataforma de alívio (AGERSCHOU,

1983).

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Aplicação

• Exemplos:





Vantagens e Desvantagens

Vantagens

Desvantagens

Redução esforços horizontais; Redução do deslocamento do bloco;

Redução do efeito de bloco em grupos de estacas;

Dificuldade de execução, especialmente na presença de água;

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