monografia micro estacas
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MESTRADO EM ENGENHARIA CIVIL 2º SEMESTRE – 1º ANO -2009/20010
Monografia
Projecto e execução de microestacas de acordo com o Eurocódigo 7
Disciplina: Gestão e Qualidade
Docente: Doutor. Rui Penha
Discente: Paulo Cardoso nº6651 UE
Faro, 07 de Julho de 2010
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ÍNDICE
1 Introdução .................................................................................................................... 6
1.1 Motivação ...................................................................................................................... 6
1.2 Objectivos e síntese ..................................................................................................... 6
2 Considerações Gerais ................................................................................................ 6
2.1 Breve caracterização dos solos de Portugal ................................................................ 6
2.2 Definições e classificação ............................................................................................. 8
2.2.1 Tipos de microestacas de uso corrente .................................................................... 8
2.3 Principais aplicações .................................................................................................. 10
3 Dimensionamento ..................................................................................................... 10
3.1 Introdução ................................................................................................................... 10
3.2 Acções ........................................................................................................................ 11
3.3 Estados Limites Últimos ............................................................................................. 12
3.3.1 Capacidade resistente ............................................................................................ 12
3.4 Resistência de cálculo por fuste ................................................................................. 14
3.4.1 Método teórico ......................................................................................................... 14
3.5 Resistência por ponta ................................................................................................. 15
3.5.1 Resistência por ponta em solos .............................................................................. 15
3.5.2 Resistência por ponta em rocha ............................................................................. 16
3.6 Falha estrutural de microestacas ............................................................................... 16
3.7 Estacas experimentais ................................................................................................ 18
4 Execução de micro-estacas .................................................................................... 18
4.1 Operações básicas ..................................................................................................... 18
4.1.1 Perfuração ............................................................................................................... 18
4.1.2 Perfuração em solo com revestimento provisório .................................................. 20
3
4.2 Características das caldas de cimento ....................................................................... 20
4.3 Injecção de microestacas ........................................................................................... 21
4.3.1 Tipos de injecções .................................................................................................. 21
4.4 Ligação á estrutura ..................................................................................................... 24
5 Procedimentos de controlo de qualidade .............................................................. 25
5.1 Protocolo de execução ............................................................................................... 25
5.2 Ensaio de carga axial de compressão ....................................................................... 26
5.3 Instrumentos para provas de carga ............................................................................ 26
6 Conclusões ................................................................................................................ 28
6.1 Conclusão ................................................................................................................... 28
6.2 Desenvolvimentos futuros .......................................................................................... 28
7 Referências bibliográficas ....................................................................................... 29
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ÍNDICE DE FIGURAS
Ilustração 1 ‐ Carta de solos de Portugal (fonte INETI) ....................................................................................... 7
Ilustração 2 ‐ Microestacas auto‐perfurantes Titan – Ischebeck (Tipo E) .......................................................... 9
Ilustração 3 ‐ Esquema de estabilização de taludes ......................................................................................... 10
Ilustração 4 ‐ Tipos de furação ......................................................................................................................... 19
Ilustração 5 ‐ Estação de injecção por pressão ‐ Obermann VS‐121 E ............................................................. 21
Ilustração 6 ‐ Esquema de injecção única global (IU) ....................................................................................... 23
Ilustração 7 ‐ Detalhe do obturador de injecção .............................................................................................. 24
Ilustração 8 ‐ Disposição possível para ensaio de compressão ........................................................................ 26
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“A ciência não pode resolver o mistério final da
natureza. E isto porque, em última análise, somos
parte do mistério que tentamos resolver.”
Max Planck
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1 Introdução
1.1 Motivação
A transposição para a legislação nacional do eurocódigo 7 e da EN14199 vai provocar
alterações significativas no dimensionamento e execução de obras geotécnicas.
A obrigatoriedade de execução de sondagens geotécnicas prevista para a maioria das
obras implicará com certeza um aumento de situações onde se tenha que recorrer a
fundações indirectas assim como a crescente tendência nacional para a reabilitação de
edifícios em que as microestacas têm uma grande aplicação é em si um incentivo á
investigação e divulgação das técnicas de execução de micro estacas
1.2 Objectivos e síntese
Este trabalho tem como principal objectivo a divulgação científica de um sistema de
fundações indirectas com larga tradição na Europa que foi inicialmente desenvolvido para
a reabilitação de fundações mas que posteriormente mostrou-se adequado a muitas
outras aplicações em obras geotécnicas
Procurou-se sintetizar a metodologia de dimensionamento e execução de microestacas
sujeitas a esforços axiais de compressão prevista na EN1997-1 e EN14199,
fundamentada na teoria de solos e na prática corrente em Portugal.
2 Considerações Gerais
2.1 Breve caracterização dos solos de Portugal
A tipologia dos solos em Portugal é muito diversificada, zona norte e ilhas, predominam os
solos basálticos e pedregosos, enquanto que no centro sul do país os solos são mais
brandos, encontrando-se com muita frequência solos do período miocénico, como se
pode observar na Ilustração 1 - Carta de solos de Portugal (fonte INETI).
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Ilustração 1 - Carta de solos de Portugal (fonte INETI)
É também possível observar, na referida ilustração, que independentemente da zona do
país, o litoral e em particular as bacias da foz dos maiores rios, são locais que em geral
apresentam solos brandos, com pouca coesão e com nível freático elevado, tornando
necessário muitas vezes recorrer a fundações indirectas a grandes profundidades.
Para este tipo de situação, as fundações indicadas são as estacas, que até podem ser
cravadas de modo a aumentarem a sua capacidade de carga por atrito lateral, já que os
solos são “limpos”, com pouca probabilidade de se encontrar fragmentos rochosos ou
pedregosos.
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Nas ilhas de origem vulcânica, os basaltos são predominantes. São rochas muito
heterogéneas e duras, com elevados níveis de resistência e difíceis de perfurar. Neste
caso, quando existe a necessidade de recorrer a fundações profundas. As microestacas,
têm tido aplicações de sucesso como por exemplo nos trabalhos finais do aeroporto do
Funchal e em várias construções portuárias.
Só se recorre a fundações profundas neste tipo de terreno tão heterogéneo e resistente
em situações especiais, como por exemplo: quando surgem grandes vazios ou falhas nas
zonas das fundações; quando as camadas de rocha estão muito fracturadas ou
degradadas.
Nas ilhas também existem solos brandos, nomeadamente em zonas junto a ribeiras, no
interior de vales, só que estes materiais apresentam uma grande percentagem de
elementos pedregosos, alguns deles com dimensões consideráveis sendo as
microestacas a solução preferencial.
2.2 Definições e classificação
2.2.1 Tipos de microestacas de uso corrente
A FHWA (FHWA-SA-97-070, Junho 2000) apresenta um sistema de classificação de
microestacas baseado em dois critérios:
• Método de aplicação da calda de cimento (construção);
• Filosofia de comportamento (projecto);
O sistema de classificação consiste numa designação com duas partes: uma letra que se
refere ao método de aplicação da calda de cimento e um número que se refere à filosofia
de comportamento.
A FHWA propõe a seguinte classificação segundo o método de aplicação da calda se
cimento:
Tipo A – A classificação tipo A engloba as microestacas em que a calda de cimento é
colocada unicamente por gravidade. São normalmente utilizadas caldas de cimento ou
caldas de cimento e areia.
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Tipo B – Nas microestacas tipo B a calda de cimento é colocada sob pressão à medida
que o revestimento temporário do furo é retirado. As pressões de injecção estão
normalmente compreendidas entre 0.5 e 1.0 Mpa.
Tipo C – Neste caso a colocação da calda de cimento é feita em duas partes: 1) a calda é
introduzida pelo topo por gravidade (como no tipo A), 2) antes da presa da primeira calda
(aproximadamente 15 a 25 minutos), é injectada uma calda semelhante por uma manga
sem o uso de obturador a pressões da ordem de 1.0 Mpa.
Este tipo de microestacas é utilizado em França, e é referido como IGU (Injection Globale
et Unitaire).
Tipo D – No tipo D a colocação da calda é feita em duas partes como no tipo C, com
modificações na segunda parte: 1) a calda é introduzida pelo topo por gravidade e pode
ser pressurizada como no tipo B, 2) uma calda semelhante á primeira é introduzida por
uma manga, com obturador simples ou duplo a pressões compreendidas em 2.0 e 8.0
MPa.
Tipo E – No tipo E, a furação é feita em simultâneo com a injecção continua de calda de
cimento através de barras de aço ocas, com um bit sacrificial. A calda inicial tem um maior
rácio a/c, que vai sendo substituída por uma calda mais espessa e estrutural perto do fim
da furação.
Ilustração 2 - Microestacas auto-perfurantes Titan – Ischebeck (Tipo E)
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2.3 Principais aplicações
As microestacas foram inicialmente desenvolvidas para reforço de fundações em
monumentos históricos, em espaços limitados e onde não se possa fazer grandes
vibrações. Com o evoluir da técnica demonstrou-se a sua aplicabilidade em:
• fundações de novas estruturas (em especial em solos muito heterogéneos ou formações
rochosas)
• reforço de estruturas existentes para aumentar a capacidade de transferir cargas para
formações mais profundas com níveis aceitáveis de assentamento
• reforço de taludes
Ilustração 3 - Esquema de estabilização de taludes
3 Dimensionamento
3.1 Introdução
Para o dimensionamento de microestacas é necessário conhecer os esforços actuantes
transmitidos pela estrutura assim como as características resistentes do terreno.
Os resultados do dimensionamento deverão ser verificados e corrigidos através de
ensaios de carga e estacas experimentais.
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O dimensionamento de microestacas deverá efectuar-se em relação aos Estados Limites
Últimos (ELU) e aos Estados Limites de Utilização (ELUt).
Os Estados Limites Últimos estão associados ao colapso ou a outra forma de ruptura
estrutural que possa pôr em perigo a segurança de pessoas e bens.
Os Estados Limites de Utilização correspondem às condições de uso corrente da
estrutura em que um elemento estrutural deixa de satisfazer as exigências definidas.
No dimensionamento de microestacas baseado nos estados limites, deve-se demonstrar
que é suficientemente improvável a ocorrência dos:
Estados Limites Últimos (ELU):
• ruptura por perda de estabilidade global;
• ruptura devido a insuficiente capacidade resistente da fundação das estacas;
• colapso ou danos severos da estrutura suportada, causados por deslocamentos;
- Estados Limites de Utilização (ELUt):
• estados limites de utilização da estrutura suportada causados por deslocamentos da
estaca;
No caso de estacas que necessitem de grandes assentamentos para mobilizar a
capacidade resistente última podem ocorrer estados limites últimos nas estruturas
suportadas.
3.2 Acções
A acções a considerar no dimensionamento de microestacas deverão, em geral, ser as
seguintes:
• pesos do solo, rocha e água
• tensões “in situ” do terreno
• pressões da água livre
• pressões da água no terreno
• forças de percolação
• cargas de serviço
• sobrecargas
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• forças de amarração
• remoção de carga ou a escavação do terreno
• cargas devido ao tráfego
• movimentos devidos á fluência ou escorregamento de terrenos
• deslocamentos e acelerações devidos a sismos
• tensões de pré-esforço impostas em ancoragens ou escoras
3.3 Estados Limites Últimos
Os estados limites últimos dão lugar a uma situação de ruína, entre outros, deverão ser
comprovados os seguintes:
• Falha de estabilidade global
Para a verificação deste estado limite é necessário supor várias superfícies de ruptura e
analisar a sua estabilidade, em geral a partir de métodos de cálculo de equilíbrio limite.
Rd – Resistência de cálculo referente a um determinado modo de falha, obtida a partir de
valores característicos minorados (terreno e materiais)
Ed – Esforço de cálculo referente a um determinado modo de falha, obtido através de
acções majoradas
3.3.1 Capacidade resistente
A demonstração da capacidade de carga da fundação com adequada segurança
relativamente à ruptura por insuficiente capacidade resistente é feita para todas as
hipóteses de carregamento e combinações de acções respeitantes a estados limites
últimos, pela verificação da seguinte condição:
, ,
Rc,d – Resistência de cálculo, para cargas axiais, correspondente ao estado limite último
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Nc,Ed – Valor de cálculo da carga axial, obtido através das acções majoradas
3.3.1.1 Capacidade resistente em solos
Para se poder considerar a resistência de ponta é necessário que se verifique,
simultaneamente na zona de influencia da mesma que:
• em terrenos granulares o índice NSPT > 30, compassividade densa a muito densa
• em terrenos coesivos a resistência à compressão simples, qu > 100 KPa
• o comprimento de encastramento (Lenc) no solo com as características anteriormente
referidas deve ser igual ou superior a seis diâmetros nominais (Lenc ≥ 6 D)
Quando não se pode considerar a resistência de ponta, a resistência de cálculo para
esforços axiais é determinada unicamente pela resistência de fuste.
A capacidade resistente a esforços axiais de microestacas isoladas é determinada pela
expressão:
, , ,
em que:
Rc,d – Resistência de cálculo, para cargas axiais, correspondente ao estado limite último;
Rp,d – Resistência por ponta de cálculo, para esforços de compressão;
Rfc,d – Resistência por fuste de cálculo, para esforços de compressão;
3.3.1.2 Capacidade resistente em rochas
Para se poder considerar que uma microestaca está encastrada em rocha é necessário
conhecer o grau de meteorização na zona de influência da ponta e que se cumpra
simultaneamente:
• a rocha apresente, um grau de meteorização igual ou inferior a III segundo a escala da
IRSM, RQD > 60%, resistência de compressão superior a 20 MPa (qu > 20 MPa)
• o comprimento de encastramento (Lenc) na rocha com as características anteriormente
referidas deve ser igual ou superior a seis diâmetros nominais (Lenc ≥ 6 D)
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, ,
Rc,d – Resistência de cálculo, para cargas axiais, correspondente ao estado limite último
Re,d – Resistência de cálculo do encastramento em rocha
Caso não sejam cumpridos os requisitos especificados, para se considerar que a
microestaca está encastrada em rocha, deve ser analisada como uma microestaca em
solos.
3.4 Resistência de cálculo por fuste
A resistência de cálculo mobilizada por fuste, Rfc,d pode ser obtida através de ensaios de
carga ou a partir do valor do atrito unitário ou deduzida por métodos teóricos ou
correlações empíricas.
3.4.1 Método teórico
O coeficiente de atrito unitário pode ser obtido através da expressão:
, ·
, coeficiente de atrito unitário de cálculo referente a esforços de compressão
z ‐ profundidade, medida verticalmente desde a superfície do terreno
c' - coesão efectiva do terreno à profundidade z
- ângulo de atrito do contacto terreno-fuste
– Pressão horizontal efectiva à profundidade (z), depende do tipo de injecção:
• Injecções tipo IR ou IRS, com registo de pressão de injecção, para profundidades
superiores a cinco metros:
· 3
15
para o resto dos casos
·
– pressão vertical efectiva à profundidade (z)
pi – pressão de injecção
K0 – coeficiente de impulso em repouso
; - coeficientes de minoração que dependem do tipo de aplicação
3.4.1.1 Análise não drenada (curto prazo)
Para o caso de microestacas em solos argilosos saturados e para análises de curto prazo
o coeficiente de atrito unitário obtém-se através da seguinte expressão
,
3.4.1.2 Correlações empíricas
,,
3.5 Resistência por ponta
3.5.1 Resistência por ponta em solos
No caso de apoio de microestacas em solos e dada a pequena secção transversal das
mesmas, é habitual desprezar a contribuição da resistência por ponta.
Quando se possa considerar a resistência de ponta, com as condições referidas
anteriormente deverá adoptar-se como máximo 15% da resistência de cálculo por fuste.
16
3.5.2 Resistência por ponta em rocha
A resistência de ponta de microstacas encastradas em rocha pode ser obtida através da
expressão:
R , A · f , A · q ,
Re,d – Resistência de cálculo do encastramento em rocha
Ale – Área lateral da microestaca encastrada em rocha
fe,d – Resistência unitária por fuste de cálculo em encastramento em rocha
APe - Área da secção encastrada em rocha
qpe, d – Resistência unitária por ponta de cálculo em rocha
Tipo de rocha fe,d MPa qpe, d
Margas 0.15-0.40 0.07·qu
Xistos 0.20-0.30 0.07·qu
Arenitos 0.30-0.45 0.07·qu
Calcários 0.40-0.50 0.10·qu
Granitos e Basaltos 0.40-0.60 0.10·qu
3.6 Falha estrutural de microestacas
A resistência estrutural de microestacas à compressão deve ser comprovada pela
seguinte expressão:
N , N ,
Nc,Rd – Resistência estrutural da microestaca submetida a esforços de compressão
Nc,Ed – Esforço axial de cálculo (compressão)
N , 0.85 · A · f A · f A · f ·R
1.20 · F
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Ac, – Secção da leitada descontando armaduras
fcd – Resistência de cálculo da argamassa ou leitada de cimento à compressão:
ffγ
fck, – Resistência característica da argamassa ou leitada de cimento á compressão
simples aos 28 dias
γc – Coeficiente parcial de segurança (γc 1.50
As – Secção total das barras de aço nervurado
fsd – Resistência de cálculo das armaduras de aço nervurado, deverá ser
considerada menor ou igual a 400MPa:
ffγ 400 MPa
fsk – Limite elástico das armaduras de aço nervuradas
γs – Coeficiente parcial de segurança (γs 1.15
fyd – Resistência de cálculo do aço da armadura tubular
ffγ 400 MPa
fsk – Limite elástico da armadura de aço tubular
γs – Coeficiente parcial de segurança (γa 1.10
Aa – Secção de cálculo da armadura tubular de aço:
Aπ4
d 2r d · F ,
Onde:
de – Diâmetro exterior nominal da armadura de aço tubular
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re – Redução da espessura da armadura tubular pelo efeito da corrusão
di – Diâmetro interior nominal da armadura tubular
Fu,c – Coeficiente de minoração da armadura tubular em função do tipo de união
(compressão)
3.7 Estacas experimentais
Para a verificação do dimensionamento deverão ser realizadas microestacas
experimentais. O número de microestacas experimentais a realizar deve ter em conta os
seguintes aspectos:
• as condições do terreno e a sua variabilidade espacial;
• a categoria geotécnica da estrutura;
• evidências prévias documentadas do comportamento do mesmo tipo de estaca em
condições de terreno análogas;
• o número total e o tipo das estacas no projecto da fundação.
4 Execução de micro-estacas
4.1 Operações básicas
A execução de microestacas compreende normalmente a realização das seguintes
operações básicas:
• perfuração
• colocação da armadura
• injecção
• ligação da microestaca à estrutura
4.1.1 Perfuração
A selecção do método de perfuração é normalmente determinada pelo empreiteiro no
entanto deverá ser escolhido um método que afecte o menos possível os terreno
circundante e as estruturas a recalcar, se for o caso.
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No caso de terrenos brandos, cársicos ou colapsáveis será necessário a utilização de
tubagem de revestimento provisória.
Os métodos de perfuração podem ser agrupados de acordo com o quadro seguinte:
Ilustração 4 - Tipos de furação
Os métodos de perfuração por cabo e balde não são normalmente aplicados à execução
de microestacas.
Perfuração à rotação, consiste em provocar a ruptura do terreno e dos materiais a
perfurar (no caso de fundações existentes) pela fricção gerada. Este método é
especialmente recomendado para atravessar fundações antigas porque geralmente
provoca menos vibrações que os restantes métodos.
A perfuração á roto precursão consiste em provocar a trituração dos materiais a perfurar
por fricção e por precursão em simultâneo. Para o efeito são utilizados martelos de fundo
de furo ou junto à cabeça de rotação
Para a execução de microestacas é muitas vezes necessário perfurar através de uma
zona de solo fraco até uma zona de solos com melhores características em que a
microestaca é ancorada, o que pode levar á utilização de uma combinação de métodos de
perfuração para a execução do mesmo furo.
20
Para a limpeza do furo e lubrificação é normalmente utilizada água ou uma mistura
ar/água.
4.1.2 Perfuração em solo com revestimento provisório
A perfuração em solo com revestimento provisório é realizada por rotação de tubos com o
auxílio de circulação de água que é injectada pelo interior destes e retorna á superfície
pela face externa, estes tubos vão sendo emendados (por roscas) à medida que a
perfuração avança, sendo posteriormente recuperados após a instalação da armadura e
preenchimento do fuste com argamassa.
O revestimento deve ser instalado preferencialmente em toda a extensão do furo, mas se
as características do solo o permitirem, pode ser entubado parcialmente.
Quando a furação é feita sem revestimento utiliza-se uma ferramenta cortante
denominada “tricone”.
Quando o revestimento é parcial a armadura deverá dispor de centralizadores que
garantam a centralidade da armadura e o seu recobrimento.
Para diminuir o atrito entre o revestimento e o solo, durante a perfuração, é colocada na
parte inferior do revestimento uma ferramenta (sapata de perfuração), com diâmetro
ligeiramente maior.
Os detritos resultantes da perfuração são transportados para a superfície pela água de
perfuração, que á obrigada a retornar á superfície através do interstício anelar que se
forma entre o revestimento e o terreno.
Para possibilitar a perfuração dos mais diversos materiais (alvenaria, betão, ou rocha),
podem utilizar-se sapatas de perfuração com pastilhas
A injecção de microestacas tem uma grande importância no comportamento final das
mesmas, as características das caldas de cimento diferem consoante o tipo microestaca e
o tipo solos em que são aplicadas.
4.2 Características das caldas de cimento
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Na execução das caldas de cimento devem ser tidas em conta as seguintes
considerações:
• As caldas de cimento tem a função de conferir resistência e estabilidade mas têm
também de ter a fluidez suficiente para serem bombadas.
• O rácio água cimento (a/c), tem implicações na resistência da calda, geralmente são
utilizadas rácio a/c entre 0.40 e 0.50 (em peso).
• Caldas constituídas por água e cimento são as mais utilizadas, embora possam ser
utilizadas também caldas com areia.
• Podem ser obtidas tensões características de ruptura á compressão entre 28 e 35 MPa
com caldas de água e cimento.
4.3 Injecção de microestacas
Os parâmetros de injecção (pressão e caudal) devem ser definidos em projecto. O tempo
decorrido entre a perfuração, instalação da armadura e injecção deverá ser o menor
possível e é recomendável que não seja superior a 24 horas.
Ilustração 5 - Estação de injecção por pressão - Obermann VS-121 E
4.3.1 Tipos de injecções
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Os diferentes tipos de injecção foram já abordados para a classificação das microestacas
no capítulo 2.2.1 (Pág. 8) a seguir é feita uma descrição mais pormenorizadas dos
diferentes tipos de injecção.
4.3.1.1 Injecção prévia
Quando as perdas de injecção se prevêem elevadas (entre 2.5 a 3 vezes o volume
teórico) de injecção, é realizada uma injecção prévia com calda de cimento, que será
necessário voltar a furar para prosseguir a execução da miroestaca.
4.3.1.2 Injecção única global (IU)
Executada numa só fase, que começa por preencher o espaço entre o furo e a armadura
tubular e depois o interior desta e pode-se executar de um dos seguintes modos:
• Injecção através de um tubo de plástico, colocado no fundo do furo que produz a
ascensão da calda de cimento tanto do exterior como pelo interior da armadura tubular.
Neste caso e face ao pequeno diâmetro dos tubos de plástico de injecção só se pode
utilizar caldas de água e cimento.
• Descarga da calda pela parte superior da armadura tubular e aplicação de pressão para
que preencha o interior e o exterior da armadura, ou seja até que aflore á superfície.
23
Ilustração 6 - Esquema de injecção única global (IU)
4.3.1.3 Injecção repetitiva (IR)
Nestas microestacas o enchimento e injecção é realizado nas seguintes fases:
• Uma vez instalada a armadura é feito o enchimento do furo com calda de forma
semelhante ao descrito no tipo IU.
• Posteriormente é feita e injecção por um dos seguintes modos.
• Através da própria tubagem que serve de armadura e que tem válvulas anti-retorno,
previamente instaladas. (caso A da ilustração 3).
• Através de um circuito fechado com válvulas anti-retorno de efeito simultâneo, instalado
no espaço entre a armadura tubular e o furo.
• Através de tubos de plástico com diferentes comprimentos que injectam a calda a
diferentes cotas.
4.3.1.4 Injecção repetitiva selectiva (IRS)
A injecção repetitiva selectiva é realizada através da injecção em pressão da calda de
cimento através de um duplo obturador e de válvulas de manchete instalados na
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armadura tubular. A distância das válvulas de manchete na armadura tubular é
normalmente de cerca de um metro.
Ilustração 7 - Detalhe do obturador de injecção
4.4 Ligação á estrutura
Uma vez efectuada a injecção das microestacas é necessário executar os dispositivos
que permitem a transmissão eficaz de esforços da estrutura á microestaca, o tipo de
ligação pode variar em função da capacidade requerida á ligação, tipo de microestaca e
tipo de esforços aplicados.
No caso de microestacas para recalce de fundações em que a ligação da microestaca e a
fundação é realizada de forma directa é necessário garantir que a fundação existente
suporta os esforços devidos á introdução de um novo elemento e de forma geral ter em
conta os seguintes procedimentos.
• Antes da execução da microestaca deve ser feita a perfuração da fundação exeistente
com uma carote específica para o material a perfurar;
• Executar a microestaca pelo interior da perfuração executada;
• Na última fase deve ser feita a remoção da leitada que fica ligada á fundação existente
através de jacto de água e areia a alta pressão
25
5 Procedimentos de controlo de qualidade
5.1 Protocolo de execução
O protocolo de execução é um instrumento fundamental no controlo de qualidade da
execução de microestacas ou outras fundações indirectas. Este documento deve ser
elaborado pelo empreiteiro e deve ser adaptado aos métodos de execução e aos
equipamentos que este possui, devendo incluir pelo menos os seguintes aspectos:
• Localização e numeração das microestacas com referência ao projecto de fundações;
• Sistema de perfuração a utilizar em cada uma das microestacas;
• Diâmetro de perfuração de cada microestaca;
• Inclinação prevista;
• Comprimento de cada microestaca e critérios de encastramento;
• Ordem cronológica de execução e tempos de espera:
• Definição de armadura a utilizar, indicando, diâmetros, características, uniões,
manguitos, centralizadores e outros elementos se for o caso;
• Tempo máximo que poderá passar entre o fim da perfuração, a instalação da armadura
e a injecção da microestaca;
• Características da leitada de cimento, dosagens, aditivos, resistência á compressão
simples (aos 7 e 28 dias), densidade, viscosidade e tempo de amassadora;
• Características dos equipamentos para a fabricação da leitada de cimento;
• Definição do tipo de injecção, necessidade de injecção prévia, pressão de injecção,
pressão limite do terreno;
• Procedimentos de injecção, que inclua volumes (teóricos e máximos), caudais, pressões
tempos de execução e critérios para dar por finalizada fase de injecção;
• Características dos equipamentos de injecção e sistemas de controlo e registo dos
parâmetros de injecção;
• Definição dos ensaios de controlo a efectuar durante a fase de execução;
• Descrição dos trabalhos a efectuar para a ligação á estrutura existente;
• Ensaios de carga e outros ensaios “in situ”;
• Medidas a adoptar no caso de ocorrerem imprevistos ou desvios importantes em relação
aos parâmetros de projecto.
26
5.2 Ensaio de carga axial de compressão
O ensaio de carga estático é o método mais fiável para determinar a capacidade de carga
de uma fundação mas por ter custos elevados tem problemas de representatividade.
Antes da execução do ensaio de carga estático deve ser fixada a carga máxima de ensaio
que é normalmente fixada em duas vezes a carga de serviço de projecto.
A carga de ensaio é aplicada em escalões mediante incrementos de 25% em relação á
carga de serviço de projecto, cada escalão de carga deve manter-se até que ocorram as
seguintes circunstâncias:
• que tenham decorrido duas horas desde a aplicação do escalão de carga;
• que a velocidade de assentamento seja inferior ou igual vinte e cinco centésimas de
milímetro po hora (vs ≤ mm/h).
Ilustração 8 - Disposição possível para ensaio de compressão
5.3 Instrumentos para provas de carga
Comprovadores: os deslocamentos verticais e laterais devem ser medidos por
comprovadores, ou extensómetros (mecânicos ou eléctricos), com precisão mínima de
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vinte e cinco mícrones. Estes dispositivos devem ser instalados nas vigas de referência
independentes, situados a uma distância mínima de dois metros da microestaca de prova.
Células de carga: as células de carga podem ser utilizadas como método de contraste
adicional para medir a carga aplicada e permitem controlar de forma precisa a carga de
modo a manter constante
Reacção
Extensómetros de vareta: Compostos po varetas de metal ou fibra de vidro que são
ancoradas á leitada da microestaca e que dispostas a alturas diferentes proporcionam
dados sobre os deslocamentos longitudinais dos pontos referidos
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6 Conclusões
6.1 Conclusão
Ao longo do presente trabalho procurou-se analisar as prescrições do Eurocódigo 7 Parte
1- EN 1997-1 e EN14199 aplicadas a microestacas, sintetizando e sobrepondo os
respectivos fundamentos com referência aos conceitos teóricos e prática corrente.
6.2 Desenvolvimentos futuros
Como desenvolvimentos futuros sugerem-se a seguir vários pontos complementares, os
quais foram surgindo ao longo do presente trabalho e que por limitações temporais foram
ficando sem a adequada reflexão e resposta:
• Estudar as vantagens das microestacas autoperfurantes;
• Comparar as microestacas em relação ás estacas;
• Avaliar os custos e viabilidade económica da execução de microestadas por empresas
de pequena e média dimensão
• Dimensionamento de microestacas sujeitas a cargas dinâmicas.
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7 Referências bibliográficas
1. Carreteras, Ministerio de Fomento - Dirección General de. Guía para el
proyecto y ejecución de micropilotes en obras de carretera. 2005.
2. ALEIXO A., MIGUEL. Meânica dos solos. Évora : Livros Editóra, 1994.
3. Conferencia en el "II Curso sobre Recalces, Inclusiones, Inycciones y Jet-
Grouting. s.l. : STMR en Escuela Técnica Superior de Ingenieros de
Caminos de Valencia, 2003.
4. Transportation, US Department of. Micropile Design and construction
Guidelines. s.l. : Federal Highway Administration, 2000.
5. Standards, BSI British. European Standard EN14199:2005. 2005.
6. FOREVER - Sythèse des résultats et recommandations du Projet national
sur micropieux. 2004.
7. Standardization, European Commitee for. EN 1997-1 Eurocode 7 :
Geotechical design - Part1: General Rules. s.l. : CEN, 2004.