reforco de fundacoes

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

0/176Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João VeludoJoão Veludo (Prof. Adjunto da ESTG - IPLeiria)

Reforço de fundações. Aspectos estruturais: ligação micro-estaca estrutura

REFORÇO DE FUNDAÇÕES


1/176Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

ÍNDICE

1. Introdução

2. Soluções de Reforço

3. Reforço de Fundações com Micro -estacas

4. Ligação Micro -estaca / Estrutura

5. Ligações Seladas (Investigação realizada)

6. Ligações Seladas (Investigação em curso)

7. Dimensionamento de Ligações Seladas



1ª SESSÃO



ÍNDICE

1. Introdução


3. Reforço de Fundações com Micro-estacas

4. Ligação Micro-estaca / Estrutura






1. Introdução

• A reabilitação e o reforço de estruturas de betão armado

implicam em variadíssimas situações o reforço das suas

fundações e muitas vezes o recalçamento da própria

estrutura.

• As operações de reforço de fundações são na grande

maioria operações bastante complexas e onerosas.

• Os trabalhos de reforço são executados sobre uma

estrutura existente e na grande maioria das situações em

funcionamento.



1. Introdução� A necessidade de reforço de fundações resulta de um

mau desempenho das fundações ou quando se procede à

alteração de uso ou ao reforço da estrutura.

� Todos os problemas associados às fundações

manifestam-se ao nível da superestrutura na forma de

assentamentos ou de fissuras sendo responsáveis por

danos arquitetónicos, danos de funcionamento e danos

estruturais.

� O diagnóstico do problema é fundamental para tomada de

decisão da necessidade de reforço da fundação e qual o

tipo de reforço a adotar.



1. IntroduçãoLimites admissíveis para assentamentos diferenciais

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

Fissuras de grandes dimensões

Rotura estrutural (ELU)

Fendilhação em paredes (ELS)

Fendilhação emedifícios correntes

Limite paraequipamentossensíveis

S1 S2 S3 S4

βmáxθmáx ∆smáx

θ - rotação

β - rotação relativa ou distorção angular

ω - inclinação

smáx - assentamento máximo

∆smáx - assentamento diferencial máximo

ω



1. Introdução- Fendilhação de elementos não estruturais

a) Pilares interiores

assentamento assentamento assentamento

b) Pilares exteriores

A fendilhação resulta da rotura das alvenarias por tração cuja resistência é

muito reduzida. O assentamento dos apoios provoca um estado de tensão,

com isostáticas de compressão e tração, nos elementos não estruturais.



1. IntroduçãoAssentamento diferencial entre pilares

cos cos2

sen

ε ε επθ ββ

∆ = ≅ = −

2 2a b

sen b

ε εβ

+∆ ≅ ≅

l

l + ∆

tracção

compress

ão

Pormenor

estado de tensão

assentamentodiferencial (∆)

biela

tirantefenda

a)

b)

c)

pilares

fenda

fend

a

fenda

P1

P2

F1F2a

b

∆

ω

L

a´

θa´

L

ε

β

L´=L + ε

π/2−β

∆

∆



ÍNDICE

1. Introdução










2.1 Escolha do tipo de reforço

A escolha do tipo de reforço depende de vários fatores:

• Tipo de solicitação: estática ou dinâmica; permanente ou temporária;

• Estado de conservação da fundação existente;

• Assentamentos máximos admissíveis para a estrutura;

• Condições do solo de fundação;

• Profundidade do nível freático;

• Estado de conservação da superestrutura;

• Condições de acesso e de mobilidade para a execução dos trabalhos;

• Perigo de desastres ambientais.




2.2 Técnicas de reforço

a) Melhoramento do solo de fundação (injeções;

inclusões rígidas; geossintéticos);

b) Reparação da fundação (fendilhação e delaminação

do betão; corrosão de armaduras);

c) Reforço da fundação por alteração da sua geometri a

(alargamento da base com ou sem sobreposição);

d) Aumento da rigidez da estrutura ;

e) Reforço com recalçamento da fundação .



2. Soluções de Reforço2.2 Técnicas de reforçoa) Reparação da fundação- Fundações superficiais

a) Antes da reparação b) Picagem de betãoe colocação de conetores

c) Encamisamento d) Após reparação

Reparação da fundação de uma antena de telecomunicações



2. Soluções de Reforço2.2 Técnicas de reforçoa) Reparação da fundação- Fundações profundas

a) Reparação de estacas debetão com FRP

Reparação de estacas de betão armado e estacas metá licas em ambientes marítimos.

a) Reparação de estacas metálicascom betume mantas de PEAD



3. Soluções de Reforço2.2 Técnicas de reforçoa) Reparação da fundação- Fundações profundas

Laje de betão para redistribuir esforços

Elementos metálicos

Encamisamentocom betão

Reparação de estacas de madeira



2. Soluções de Reforço2.2 Técnicas de reforçoc) Alteração da geometria da fundação

Quando o terreno de fundação tem capacidade de carga suficiente, mas a área da

fundação é insuficiente, devido a erros de projeto ou a um aumento da carga

aplicada á estrutura, o reforço de fundações pode ser realizado com alargamento

da fundação existente.

P P+∆P

a bac

a) Tensão para cargas existentes; b) Tensão para o aumento de carga; c) Tensão total



2. Soluções de Reforço2.2 Técnicas de reforçoc) Alteração da geometria da fundação

Redução da superfíciede rotura

Superfíciede rotura

A

C

B

P P

q=γ.D q=γ.D D

0,5u c c c c q q q qq c N b s i q N b s i B N b s iγ γ γ γγ ′′′′= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅



2. Soluções de Reforço2.2 Técnicas de reforçoc) Alteração da geometria da fundação- Alargamento sem sobreposição

emenda de varões comacopladores permiteuma menor escavação

furos a executarpara selagem dearmadurasconectores

a não utilização deacopladores implicauma maior escavação

superfícierugosa

armaduraexistente

fundação existente

superfícierugosa

alargamento


armaduraexistente

varões depré-esforço

placas deancoragem

Aumento da área de contacto . Este reforço pode ser executado com varões

correntes selados em furos previamente executados na fundação existente ou por

aplicação de varões roscados pré-esforçados.



2. Soluções de Reforço2.2 Técnicas de reforçoc) Alteração da geometria da fundação- Sobreposição

Hi H

f

camada de betãode sobreposição

armaduraexistente


armadura dereforço

conectores


h s

Esta solução permite

aumentar a capacidade

resistente:

• à flexão;

• ao corte;

• ao punçoamento.



2. Soluções de Reforço2.2 Técnicas de reforçoc) Alteração da geometria da fundação- Alargamento com sobreposição

armadurade reforço

emendade varões

armaduraexistente


estribosconectores

armadurade reforço

Hi H

f

h s

superfícierugosa

superfícierugosa

armadurade reforço


estribosconectores

Hi H

f

h s

estacas de reforço

estacasexistentes

Aumentar a área de contacto e a capacidade resistente à flexão, ao cortee ao punçoamento.

a) Sapatas isoladas b) Maciços de encabeçamento



2. Soluções de Reforço2.2 Técnicas de reforçoc) Alteração da geometria da fundação- Considerações para dimensionamento

1. Determinação das ações atuantes;

2. Verificação da capacidade resistente do solo de fundação;

3. Verificações do estado limite último de flexão;

4. Verificação ao estado limite último de punçoamento;

5. Verificação ao estado limite último de esforço transverso;

6. Verificação da tensão tangencial nas juntas de betonagem;

7. Verificação ao corte da ligação pilar / fundação.



2. Soluções de Reforço2.2 Técnicas de reforçoc) Alteração da geometria da fundação- Verificação da tensão tangencial nas juntas de bet onagem

• dimensionamento de conectores

Eurocódigo 2 (2010)- cláusula 6.2.5

( ), cos 0.5Rd i ctd n yd cdv c f f sen fµ σ ρ µ α α ν= ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ + ≤ ⋅ ⋅

s

w

τσ

στ

σs

σs

Coesão Atrito Dowelaction



2. Soluções de Reforço2.2 Técnicas de reforçoc) Alteração da geometria da fundação- Exemplo de reforço com alargamento com sobreposiçã o



2. Soluções de Reforço2.2 Técnicas de reforçoe) Reforço com recalçamento

As técnicas de reforço referidas anteriormente nem sempre são aplicáveis,

quer pelo aumento considerável de cargas na estrutura, quer pela

natureza do solo de fundação, sendo nestas situações necessário

transferir as cargas da estrutura para estratos mais profundos.

Os principais objetivos do recalçamento são os seguintes:

• Corrigir e evitar os assentamentos da estrutura;

• Evitar os assentamentos de uma estrutura no caso da realização de

escavações na sua vizinhança;

• Reforçar as fundações para aumentar a sua capacidade de carga.



2. Soluções de Reforço2.2 Técnicas de reforçod) Reforço com recalçamento- Métodos utilizados

1. Recalçamento com sapatas contínuas em betão armado

ou de maciços de betão;

2. Recalçamento com estacas moldadas;

3. Recalçamento com cravação de estacas prensadas;

4. Recalçamento com injeções;

5. Recalçamento com micro-estacas .



2. Soluções de Reforço2.2 Técnicas de reforçoe) Reforço com recalçamento3. Recalçamento com estacas prensadas

estruturaexistente

prato dereação

macacohidráulicobloco deaço

entivaçãomacacohidráulico

estruturaexistente

estacas

furo previamenteexecutado nafundação existente

estruturade reacção

selagem

Cravação de elementos segmentados sobrepostos de betão armado ou metálicos.A sua cravação é feita com o auxílio de macacos hidráulicos.

b) Instalação através da fundaçãoa) Instalação sob a fundação



3. Soluções de Reforço3.2 Técnicas de reforçoe) Reforço com recalçamento- Exemplo de recalçamento de uma moradia com estacas prensadas

1 2

3

3

5 6



ÍNDICE

1. Introdução


3. Reforço de Fundações com Micro -estacas







3. Reforço de Fundações com Micro -estacas3.1 Micro-estacas: Definição

• As micro-estacas são elementos estruturais de pequeno diâmetro,inferior a 300 mm, perfurados no solo e injetados sob pressão comcalda de cimento e reforçados através de tubos, perfis metálicos e / ouvarões em aço, capazes de transferir as cargas para estratos maisprofundos e / ou limitar deformações.

• Podem ser igualmente cravadas, sendo constituídas por elementosmetálicos de pequeno diâmetro e pequenos segmentos (0.5 a 1.0 m), einstaladas com auxílio de macacos hidráulicos e de um sistema dereação.

• São elementos que podem trabalhar à compressão ou à tração, sendoa transferência de carga feita essencialmente por atrito lateral, nainterface calda / solo, podendo contudo mobilizar alguma resistência deponta.



3. Reforço de Fundações com Micro -estacas3.1 Micro-estacas: Utilizações

• Aumento da capacidade de carga de fundações devido à

alteração de uso de edifícios;

• Reforço sísmico de estruturas;

• Controlar e prevenir assentamentos;

• Resistir a esforços de levantamento em argilas expansivas ou

em situações em que pode ocorrer levantamento hidráulico;

• Recalçamento de estruturas;

• Suporte de escavações em zonas urbanas consolidadas.



3. Reforço de Fundações com Micro -estacas3.1 Micro-estacas: processos construtivos ( EN 14199-2005)

c) injecção de prenchimentocom pressão

a) injecção de preenchimentosem pressão

b) injecção de prenchimentocom revestimento

obturador

d) injecção global unitária [IRU] e) injecção repetida selectiva [IRS] f) injecção multi-tubo

obturador

tubomanchete

tubo deinjeção

tubo deinjeção

tubomanchete

armaduras

tubulares



3. Reforço de Fundações com Micro -estacas3.1 Micro-estacas: processos construtivos ( equipamento )



4. Reforço de Fundações com Micro -estacas4.1 Micro-estacas: processos construtivos ( equipamento )



4. Reforço de Fundações com Micro -estacas4.2 Materiaisa) Caldas de cimentoA EN 14199 define calda como um ligante constituído por água e cimento

por vezes contendo aditivos e agregados finos responsável pela

transferência de cargas do corpo da micro-estaca para o solo funcionando

também como proteção contra a corrosão.

As caldas são um elemento fundamental nas micro-estacas e têm as

seguintes funções :

• Transferir as cargas entre as armaduras e o solo;

• Nas secções compostas suportam parte da solicitação quando

solicitadas à compressão;

• Servem como proteção das armaduras;

• Servem para a densificação do solo.



3. Reforço de Fundações com Micro -estacas3.2 Materiaisa) Caldas de cimento: CaracterísticasAs principais características a que devem obedecer as caldas são asseguintes:

• A relação água / cimento deve ser inferior a 0.55. Os valores usuais situam-se

no intervalo 0.40-0.50 de modo a garantir uma elevada resistência e serem

suficientemente fluidas;

• A água a utilizar na amassadura deve ser potável para reduzir os riscos de

corrosão das armaduras;

• A resistência à compressão deve ser superior a 25 MPa (valores usuais situam-

se entre 28 e 35 MPa);

• Os cimentos a utilizar devem ser do tipo CEM I ou CEM II;

• Devem apresentar exsudação e variação de volume reduzidas.



3. Reforço de Fundações com Micro -estacas3.2 Materiaisb) Armaduras

A armadura a utilizar depende da carga a suportar e da rigidez axial

necessária para limitar o deslocamento elástico da micro-estaca, podendo

utilizar-se varões isolados (maciços ou ocos), grupo de varões (soluções

multi-varões), tubos e perfis.

a) Varões b) Tubos



3. Reforço de Fundações com Micro -estacas3.2 Materiaisb) Armaduras

a) Varões nervurados com rosca interrompida

c) Varões nervurados ocos

b) Varões nervurados com rosca continua



4. Reforço de Fundações com Micro -estacas4.2 Materiaisb) Armaduras (varões)

Designação Norma f y (MPa) ft (MPa) φφφφ (mm)

GEWI Threadbar(aço normal)

NP EN 10080 (2005)

ASTM A615 (2003)

500 550 32, 40 e 50

555 700 63.5

GEWI Plus 670 800 28-63.5

GEWI Threadbar(aço de pré-esforço)

prEN 10138-4 (2009)ASTM A722 (2008)

950 1050 26.5-47

Hollow Bar EN 10083-1 (2006) 470-590* (520-750)* 25-76

* Estes valores variam de acordo com os diâmetros adotados; fy - Tensão de cedência à tração do aço; ft - Tensão de rotura à tração do aço; φ - Diâmetro do varão



3. Reforço de Fundações com Micro -estacas3.2 Materiaisb) Armaduras (Tubos)

Designação Normafy

(MPa)fu

(MPa)dt

(mm)et

(mm)

St52 e E355 EN 10025-2 (2007) 355 500 60-168 5-12.5

K 55 - J 55EN 10210-1 (2008)EN 10219-1 (2009)

387 527 60.3-73 5.5

N 80API 5CT (2006)API 5L (2004)

ISO 11960 (2010)551 703 60.3-177.8 7-19

fy - Tensão de cedência à tração do aço; ft - Tensão de rotura à tração do aço; dt - Diâmetro exterior do tubo; et - Espessura do tubo



3. Reforço de Fundações com Micro -estacas3.2 Materiaisb) Armaduras (Tubos)

Dext e A I i w M Rd NRd VRd

[mm] [mm] [cm2] [cm4] [cm] [cm3] [kNm] [kN] [kN]60,3 5,0 8,69 33 1,96 11,1 5,7 442,2 162,573 6,0 12,63 71 2,38 19,6 10,0 642,9 236,3

88,9 6,5 16,83 144 2,92 32,3 16,5 856,6 314,988,9 7,5 19,18 160 2,89 36,0 18,3 976,4 358,988,9 9,5 23,70 189 2,83 42,6 21,7 1206,4 443,4101,6 9,0 26,18 283 3,29 55,8 28,4 1332,9 489,9114,3 7,0 23,60 341 3,80 59,7 30,4 1201,3 441,5114,3 9,0 29,77 416 3,74 72,7 37,0 1515,7 557,1127 9,0 33,36 584 4,18 92,0 46,8 1698,5 624,3

139,7 9,0 36,95 793 4,63 113,5 57,8 1881,3 691,5177,8 9,0 47,73 1705 5,98 191,8 97,6 2429,7 893,1177,8 10,0 52,72 1862 5,94 209,4 106,6 2683,7 986,4177,8 11,5 60,08 2087 5,89 234,7 119,5 3058,7 1124,2

( )/1.1; /1.1; / 1.1 3 2 /Rd yd Rd yd Rd v yd vM w f N A f V A f com A Aπ= ⋅ = ⋅ = ⋅ =

;

;



3. Reforço de Fundações com Micro -estacas3.2 Materiaisc) Secções tipoAs secções a utilizar dependem da capacidade pretendida podendo ser

constituídas por um varão, ou grupo de varões, por tubos metálicos ou soluções

conjuntas de tubos reforçados com varões selados no seu interior.

varão calda

varãotubo

calda

tubo calda

varões caldatubo calda

tubo calda

varõesvarão

a) b) c)

d) e) f)



3. Reforço de Fundações com Micro -estacas3.3 Tipos de Micro-estacasa) Micro-estacas com varões



3. Reforço de Fundações com Micro -estacas3.3 Tipos de Micro-estacasa) Micro-estacas tubulares



4. Reforço de Fundações com Micro -estacas4.3 Tipos de Micro-estacasc) Micro-estacas auto perfurantes



4. Reforço de Fundações com Micro -estacas4.3 Tipos de Micro-estacasd) Micro-estacas hélice

Capacidade de carga

� Compressão

Cu=2500 kN

� Tração

Tu=2000 kN



4. Reforço de Fundações com Micro -estacas4.4 Soluções de reforçoa) Recalçamento de edifícios históricos



4. Reforço de Fundações com Micro -estacas4.4 Soluções de reforçob) Suporte de escavações e obras no sub-solo



4. Reforço de Fundações com Micro -estacas4.4 Soluções de reforçoc) Reforço de fundações superficiais


furo executadona fundaçãoexistente

calda decimento

micro-estacasde reforço

conetores



a) Reforço com ligação selada b) Reforço com alargamento



4. Reforço de Fundações com Micro -estacas4.4 Soluções de reforçoc) Reforço de fundações superficiais

furovarõespré-esforçados

fundaçãoexistente


superfícierugosa

armadurade reforço


estribosconetores


c) Reforço com alargamento e aplicação de pré-esforço lateral

d) Reforço com alargamento e sobreposição



4. Reforço de Fundações com Micro -estacas4.4 Soluções de reforçod) Reforço de fundações profundas

a) Reforço com alargamento e sobreposição

b) Reforço com alargamento e recalçamento


estacas existentes

alargamento

ligaçãoquímica

superfícierugosa

estribos

ligaçãomecânica

armaduralongitudinal

de flexão

fundaçãoexistente

superfícierugosa fundação

existente


alargamento

estacas existentes

armaduralongitudinalde flexão



4. Reforço de fundações com micro -estacas4.5 Recalçamentos: Casos de transferência de cargas

CategoriaExistência de vigas ou de estruturas

independentes de transferência de cargasUtilização de

macacos hidráulicosA Não NãoB Sim NãoC Não SimD Sim Sim

Categorias de estruturas de transferência de carga (Jouko Lehtonen)

Em recalçamentos os sistemas de transferência de carga podem ser divididos emdois grandes grupos:

(i) os que resultam em assentamentos da estrutura após a conclusão dorecalçamento, devido à compressão elástica das micro-estacas;

(ii) os que não provocam assentamentos após a construção.

Podem ser definidas quatro grandes categorias tendo em conta os seguintesfatores: solicitação a transferir (compressão, tração); utilização de estruturas detransferência independentes da estrutura; e eventual utilização de macacoshidráulicos ou de pré-carga.



4. Reforço de fundações com micro -estacas4.5 Recalçamentos: Casos de transferência de cargas: CASO 1

Super-estrutura 1

1

68

ASituação Inicial

CSituação Final

Solo 8

Novas micro-estacas 6

Estacas existentes 7

Compressão

Compressão

Compressão

Compressão

CASO 1

CATEGORIA A: Neste caso as micro-estacas são instaladas diretamente através

da fundação existente e a transferência de carga é feita por aderência nas

interfaces aço / calda e calda / fundação.




CASO 2

Super-estrutura 1

1

8

ASituação Inicial

CSituação Final

Solo 8

Compressão

Compressão

Compressão

Compressão

6

2 Novas micro-estacas 6


Estrutura detransferência de carga 2

Compressão

CATEGORIA B: Neste caso, a carga é transferida da estrutura para as novas

micro-estacas através de uma viga metálica independente sem utilização de

macacos hidráulicos.




Super-estrutura 1

ASituação Inicial

CSituação Final

Solo 8

Compressão

Compressão

Novas micro-estacas 6




BPré-carga

Compressão

Macaco hidráulico 3

Compressão

Tração

Compressão

Compressão

1

6

2

4

3

8

Compressão

Tração

Compressão

Compressão

CASO 10

CATEGORIA C: Neste caso são utilizados macacos hidráulicos para transferir as cargas daestrutura para as micro-estacas, o que permite aplicar uma carga superior à carga de serviço(pré-carga), evitando desta forma a deformação elástica destes elementos após a construçãoe, consequentemente, os assentamentos




Super-estrutura 1

1

8

ASituação Inicial

CSituação Final

Solo 8

Compressão

Compressão

Compressão6

2Novas micro-estacas 6



Macaco hidráulico 3

BPré-carga

Compressão

Compressão

Compressão

Compressão

Compressão

CASO 3

CATEGORIA D: Neste caso é utilizado um macaco hidráulico para transferir as

cargas da estrutura para as micro-estacas, através de uma viga metálica.



4. Reforço de fundações com micro -estacas4.5 Recalçamentos: Casos de transferência de cargas- Exemplos de aplicação

CASO 2 Fundação acessível dos dois lados

CASO 2 Fundação acessível só de um lado




Fundação acessível dos dois lados Fundação acessível só de um lado

CP

T

a b

; 1P a a

T C Pb b

⋅⋅⋅⋅ = = ⋅ += = ⋅ += = ⋅ += = ⋅ +

CP

C

2

PC ====




b) CASO 10 b) CASO 3



4. Reforço de fundações com micro -estacas4.6 Metodologia para dimensionamento

Etapa 1Avaliação da aplicabilidade do uso demicro-estacas

Etapa 5

1) Compressão

Etapa 2Informação disponível sobre o projeto e condições geotécnicas da obra 2) Tração

Etapa 3 Definição das combinações de ações aplicáveis 3) Flexão composta

Etapa 4

Pré-dimensionamento da solução 4) Resistência lateral

A. Espaçamento das micro-estacas C. Ligação das micro-estacas à fundação existente

B. Comprimento das micro-estacas 1) Estruturas novas

C. Secção transversal 2) Estruturas existentes

D. Sistemas de injeção D. Estados limite de serviço

Etapa 5

Dimensionamento da solução 1) Assentamento axial

A. Estado limite último de capacidade de carga do terreno 2) Movimentos laterais

1) Comprimento de selagem E. Proteção contra corrosão

2) Resistência de ponta F. Considerações sísmicas

3) Efeito de grupo para carregamentos axiais Etapa 6 Programa de ensaios e de monotorização

B. Estados limite últimos de resistência estrutural Etapa 7 Pormenorização e especificações de construção



ÍNDICE

1. Introdução



4. Ligação Micro -estaca / Estrutura






4. Ligação Micro -estaca / Estrutura4.1 IntroduçãoUm dos aspetos mais importantes quando se procede ao reforço e recalçamento

de fundações com micro-estacas é a sua ligação à estrutura e a forma como se

processa a transferência de carga da estrutura existente para os novos elementos

da fundação. Existem diversos tipos de ligação de micro-estacas à estrutura ,

dependendo a sua escolha dos seguintes fatores:

• Tipo de estrutura;

• Tipo de obra: fundações de estruturas novas ou recalçamento de estruturas

existentes;

• Tipo de solicitação;

• Capacidade de carga pretendida para a ligação;

• Tipo de armadura utilizada;

• Estado da fundação a reforçar e pormenorização das armaduras.



4. Ligação Micro -estaca / Estrutura4.1 Introdução

Tipos de ligação :

a) Ligação direta das micro-estacas à estrutura através da selagem

destes elementos em furos previamente executados na fundação

existente;

b) Ligação das micro-estacas através da execução de novos

elementos de betão armado ligados à fundação existente;

c) Ligação das micro-estacas através de braçadeiras ligadas à

estrutura existente;

d) Ligação das micro-estacas a estruturas de reação que transferem

as cargas da estrutura para os novos elementos de fundação.



4. Ligação Micro -estaca / Estrutura4.2 Tipos de ligaçãoa) Ligações seladas

Ligação direta das micro-

estacas à estrutura através

da selagem destes

elementos, em furos

previamente executados na

fundação existente, com

calda de cimento não

retrátil;

fund

ação

exi

sten

te

micro-estaca

furocalda



4. Ligação Micro -estaca / Estrutura4.2 Tipos de ligaçõesa) Ligações em zonas de alargamento

chapa

varão

tubofund

ação

exi

sten

te

porca

alargamento da fundação

conetores

calda

Execução das micro-estacas

nas zonas de alargamento

com betonagem de novos

elementos de betão ligados à

fundação existente com

conetores metálicos ou com

aplicação de pré-esforço

lateral;



4. Ligação micro -estaca / estrutura4.2 Tipos de ligações

micro-estacas

fund

ação

exi

sten

te

braçadeira

fund

ação

exi

sten

tebraçadeira

vigas dereação

micro-estacas

fundaçãoexistente

c) Ligação com braçadeiras d) Ligação com vigas de reação



4. Ligação Micro -estaca / Estrutura4.3 Ligação a estruturas novas- Mecanismo de transferência de cargasNo reforço de fundações as micro-estacas podem ser instaladas em zonas

de alargamento, dependendo a transferência de cargas do tipo de

amarração.

alargamentoda fundação


conetores

micro-estacas


conetores


alargamentoda fundação

micro-estacas

conetoresconetores


a) Ligação com amarração reta b) Ligação com placa de ancoragem



4. Ligação micro -estaca / estrutura4.3 Ligação a estruturas novas: Soluções com varões

porca

chapacontraporca

lb

fund

ação

exi

sten

tevarão

conetores

fund

ação

exi

sten

te

porca

porca lb

chapa

varãofu

ndaç

ão e

xist

enteporca

contraporca

porca

chapa

varão

varão

lb1

lb2

fund

ação

exi

sten

te

lb

chapa

porca

contraporca

varão

fund

ação

exi

sten

te

lb

chapa

ligaçãosoldada

varão

fund

ação

exi

sten

te

contraporca

porcachapa

lb

varão

conetores



4. Ligação micro -estaca / estrutura4.3 Ligação a estruturas novas: Soluções com varões

porcacom flange

contraporca

fund

ação

exi

sten

te

2)

Lb

varão

conectores

fund

ação

exi

sten

te porca comflange

contraporca

Lb

varão

conectores



4. Ligação Micro -estaca / Estrutura4.3 Ligação a estruturas novas: Soluções com varões

Nas zonas comprimidas na vizinhança dos dispositivos de ancoragem

deve ser colocada uma armadura em espiral de modo a confinar

convenientemente o betão nesta zona.

Soluções comerciais da Dywidag-systems



4. Ligação micro -estaca / estrutura4.3 Ligação a estruturas novas: Soluções com tubos

fund

ação

exi

sten

te

lb

tubo

anéissoldados

Nas ligações diretas com armaduras tubulares é usual utilizar

micro-estacas com superfície texturada, conseguida através da soldadura

de anéis ou de cintas helicoidais.

fund

ação

exi

sten

te

lb

chapa dereforço

chapa

tubo

soldadura

varão



5. Ligação micro -estaca / estrutura5.3 Ligação a estruturas novas: Soluções com tubos



5. Ligação Micro -estaca / Estrutura5.3 Ligação a estruturas novas- Considerações para dimensionamento

Forças atuantes VerificaçõesDimensões

determinadas

Forças verticais

Compressão

Esmagamento do betão na zona superior da chapa de

ancoragem

Dimensões em planta do prato de ancoragem

(a × b)

Verificação do punçoamento Altura hc

Tração

Tensão no betão na zona superior do parto de ancoragem

Dimensões em planta do prato de ancoragem

(a × b)

Verificação do punçoamentoComprimento de amarração (lb)

Força horizontal(micro-estaca perto dos limites da

fundação)

Verificação do punçoamento nos lados da fundação

Distância h´

Força horizontal e momentoEsmagamento do betão no comprimento de amarração

Comprimento de amarração (lb)



4. Ligação micro -estaca / estrutura4.3 Ligação a estruturas novas- Considerações para dimensionamento: Verificações

a) E.L.U. de Punçoamento para forças de compressão

d

d

σcv hc

superfíciede rotura

a × b

t

P

dt

θ

Pdd lb


a × b

dtθ

b) E.L.U de Punçoamento paraforças de tração



4. Ligação micro -estaca / estrutura4.3 Ligação a estruturas novas- Considerações para dimensionamento: Verificações

( )1/30,12 100Ed l ckV k f u dρ ≤ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

Esmagamento do betão: definir A p

Punçoamento: definir h c

dc

p

P

Aσ =

Espessura do prato tp

2

2c

Ed

rM

σ ⋅⋅⋅⋅====Pd

c

r

tp

c nomh d c= += += += +

1 / 3d Rdu cd p p cd pP F f A A A f Aν≤ = ⋅ ⋅ ≤ ⋅ ⋅ ⋅

bp

b ≤ 3b1

Ap

A1

p

hc ≥ b - bp1

hc

, /Ed c Rd y p MM M f w γ≤ = ⋅



4. Ligação Micro -estaca / Estrutura4.3 Ligação a estruturas novas- Considerações para dimensionamento: Verificações

c) Verificação do esmagamento do betão devido à ação horizontal

dtH lbσch

H

superfície de rotura

lbh´ dt

d) Verificação ao E.L. Último de Punçoamento devido à ação horizontal



4. Soluções de Reforço4.3 Ligação a estruturas novas: Dimensionamento- Verificação da tensão tangencial nas juntas de bet onagem

• dimensionamento de conectores

Eurocódigo 2 (2010)- cláusula 6.2.5

( ), cos 0.5Rd i ctd n yd cdv c f f sen fµ σ ρ µ α α ν= ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ + ≤ ⋅ ⋅

s

w

τσ

στ

σs

σs

Coesão Atrito Dowelaction



4. Ligação Micro -estaca / Estrutura4.3 Ligação a estruturas novas- Exemplo de Dimensionamento ( Ischebeck TITAN )



4. Ligação Micro -estaca / Estrutura4.3 Ligação a estruturas novas: Dimensionamento

Ischebeck TITAN

• TITAN 40/16

• Betão C30/37

• Adist=10 cm2/m

• Força de tração de

400 kN

• prato de

ancoragem

200×200×30 mm3

lb=40 cm



4. Ligação Micro -estaca / Estrutura4.3 Ligação a estruturas novas- Questões na utilização de chapas de ancoragem

Desvantagens:

� Aumento do custo;

� Dificuldades de assegurar uma betonagem eficiente abaixo da chapa;

� Dificuldades de assegurar aderência perfeita entre a chapa e calda da

micro-estaca;

� Superfícies lisas na interface mais propicias à propagação de

fendilhação;

� Utilização de modelos de escoras e tirantes?

P



4. Ligação Micro -estaca / Estrutura4.3 Ligação a estruturas novas: Dimensionamento- Chapas de ancoragem (Nadir Ansari, IWM 2005)

b) Modos de rotura

c) Padrão de fendilhaçãoa) Esquema de ensaiod) Trajetória das escoras

e) Tensões no betão (σmáx≈136 MPa)



4. Ligação Micro -estaca / Estrutura4.4 Ligação a estruturas existentesa) Ligações seladas: Tipos de ligação

fundaçãoexistente

anéismetálicos

cintashelicoidais

superfícieindentada

superfícielisa

varãonervurado

tubo



4. Ligação Micro -estaca / Estrutura4.4 Ligação a estruturas existentesa) Ligações seladas: Processo de execução

armadura

furocalda

Fase I: Execução etratamento do furo

fund

ação

exi

sten

te

Fase II: Execuçãoda micro-estaca

Fase III: Limpezado furo e selagem



4. Ligação Micro -estaca / Estrutura4.4 Ligação a estruturas existentesa) Ligações seladas: Textura da superfície do furo

a) Superfície lisa - carotagem

Após a carotagem a aderência

na interface calda / betão pode

ser melhorada:

� Execução de dentes na

superfície do furo;

� tratamentos com jato de areia

ou de água para aumentar a

rugosidade da superfície.




32

dentes

20

hd

bd

micro-estaca

superfícieindentada

(unidades em mm)

b) Superfície indentada Geometria dos dentes




c) Superfície rugosa - percussão

A execução do furo com

percussão garante uma

superfície mais rugosa e a

consequente aumento da

aderência nesta interface mas

apresenta uma grande

desvantagem por causa da

vibração induzida na estrutura e

nas próprias fundações.




a) Carotagem com coroa diamantada b) Carotagem por percussão



4. Ligação Micro -estaca / Estrutura4.4 Ligação a estruturas existentesa) Ligações seladas: Textura da superfície do tubo

a) Anéis soldados b) Cordões de solda

A utilização de tubos texturados aumenta a aderência na interface aço / calda.



4. Ligação Micro -estaca / Estrutura4.4 Ligação a estruturas existentesa) Ligações seladas: Textura da superfície do tubo

c) Cintas helicoidais



4. Ligação Micro -estaca / Estrutura4.4 Ligação a estruturas existentesa) Ligações seladas: Caldas de selagem

Método de EnsaioImediatamente após a

amassadura

30 min após a amassadura (1) ou no fim do período

especificado pelo produtor

Fluidez

(NP EN 445, 2008)

Tempo (s) t0 ≤ 25 s1.2 t0 ≤ t30 ≤ 0.8 t0 e

t30 ≤ 25 sa= espalhamento

médio (mm)a0 ≥ 140 mm

1.2 a0 ≤ a30 ≤ 0.8 a0 et30 ≥ 140 s

(1) A duração da amassadura deve ser medida a partir do momento em que todos os materiais se encontram na misturadora

Exsudação

(NP EN 445, 2008)

Método da mecha≤ 0.3 % do volume inicial da calda ao fim de 3 h

Método do tubo

Variação de volume

(NP EN 445, 2008)Método da mecha -1 % ≤ ∆V ≤ + 5 %

Resistência à compressão

(NP EN 196-1, 2006) fc,g ≥ 30 MPa aos 28 dias ou fc,g ≥ 27 MPa aos 7 dias

Fim do tempo de presa

(NP EN 196-3, 2006)Início do tempode presa ≥ 3 h

Fim do tempode presa ≤ 24 h

Massa volúmica (NP EN 445, 2008)Relação entre a massa e o volume medidos

no estado liquido



4. Ligação Micro -estaca / Estrutura4.4 Ligação a estruturas existentesa) Ligações seladas: Caldas de selagem

Referência a / cfc,g

(MPa)ft,g

(MPa)Eg

(GPa)νg

Coesão,c (MPa)

Ângulo de atrito (º)

τg(MPa)

pico res. pico res. pico res.

(Hyett et al., 1992)0.32 68 4.7 16.5 0.19 27.0 41 18.91 3.070.41 - - - 0.19 - - 22.6 40.8 15.55 2.390.51 - - - 0.19 - - 20.2 26.9 11.52 6.34

(Hyett et al., 1995)0.30 79 18.6 0.20 - - 27 - 18.9 -0.40 58 12.1 0.20 - - 22 - 15.5 -0.50 45 9.3 0.20 - - 20 - 11.5 -

(Benmokrane et al., 1995)0.45 52.6 3.8 15.3 0.14 - - - - - -0.60 34.6 3.4 8.8 - - - - - - -

(Barley, 1997) 0.4549.5-67.8

12.9-19.9

(Zhang et al., 2000) 0.40 62.6 3.3 17.4 0.11 - - - - - -

(Kılıc et al., 2002)0.34 42 (1) 9.3 11.9(1)

0.40 32 (1) 7.3 10.3(1)

(Moosavi e Bawden, 2003)0.40 50.6 - 15.3 5.6 22.3 28.3 - -0.50 40.3 - 11.2 2.0 22.8 32.4 - -



5. Ligação micro -estaca / estrutura5.4 Ligação a estruturas existentesa) Ligações seladas: Mecanismo de transferência de carga

a) Tubos lisos

A transferência de carga da estrutura

para a fundação é realizada por

aderência nas interfaces aço / calda

e calda / betão e por resistência na

cabeça da micro-estaca. A

resistência na cabeça da

micro-estaca pode ser correntemente

desprezada devido ao pequeno

diâmetro destes elementos.



5. Ligação micro -estaca / estrutura5.4 Ligação a estruturas existentesa) Ligações seladas: Mecanismo de transferência de carga

b) Tubos texturados

Para ligações com tubos texturados

com anéis metálicos soldados, a

ligação é controlada pela resistência

ao esmagamento das escoras que se

formam na calda devido à interação

mecânica dos anéis, pela aderência

na interface calda / betão e pela

resistência ao corte do betão da

fundação existente.



4. Ligação Micro -estaca / Estrutura4.4 Ligação a estruturas existentesa) Ligações seladas: Comportamento geral da ligação

a) Ligação com tubos liso b) Ligação com tubo Textur ado1 in = 25,4 mm; 100 psi = 0,69 MPa 1 in = 25,4 mm; 100 psi = 0,69 MPa

[Trabalho realizado por Gómez et al (2005)]



4. Ligação Micro -estaca / Estrutura4.4 Ligação a estruturas existentesa) Ligações seladas: Ensaios realizados

Autores

(Ano)Modelos

EnsaiosMicro-estaca(armadura)

FuroTensão deaderência

Tipo

nº Tipodm

(mm)Superfície

Df

(mm)

lb(mm)

fb(MPa)

Al Sehn(Hayward Baker)

(1998)

Blocos de betão

C --Varão

nervurado35 Indentada (3) 203 635 3.29-3.51(5)

Blocos de betão

C 2 Tubo liso 139.7 Indentada (3) 165 6352.41-5.51

Blocos de betão

C 2 Tubo liso 139.7 Indentada (3) 203 635

Timothy Myers

(Layne Geo Const.) (2004)

Blocos de betão

armado

T 1Tubo

texturado+(varão)

117.8(--)

Rugosa (4)

254 6102.37 (5)

2.97 (6)

T 1Tubo

texturado+ (varão)

117.8(--)

254 12203.21 (5)

4.01 (6)

Tom Richards(NicholsenConst.)

(2004)

Fundação existente

T1 Varão

oco(2) 103Indentada (3) 203 559 4.29 (5)

1 Lisa 203 508 4.14 (5)



4. Ligação Micro -estaca / Estrutura4.4 Ligação a estruturas existentesa) Ligações seladas: Tensão de aderência

ReferênciaTensão de aderência

(MPa)Observações

(Mazo, 2003) 3.0 – 6.0 (∼ 0.2 fc) (1) Valores na interface calda / betão

(Cadden et al., 2004)

0.7 a 1.4 Para superfícies do furo lisas

> 2.1

Quando se utiliza furos de superfícies indentadas ou

micro-estacas texturadas com anéis soldados

(Alcudia, 2005) 1.7 a 3.3 [(0.9/1.6)*(fck/1.5)0.5] (2)

(1) fc - Valor nominal da tensão de rotura do betão à compressão;(2) fck - Valor característicoda tensão de rotura do betão à compressão



5. Ligação micro -estaca / estrutura5.4 Ligação a estruturas existentesb) Ligações com braçadeirasNeste sistema de recalçamento, as micro-estacas são instal adas junto à

estrutura existente e ligadas a esta por braçadeiras.

Braçadeira plana

Braçadeira em L



5. Ligação Micro -estaca / Estrutura5.4 Ligação a estruturas existentesb) Ligações com braçadeiras: Tipos de braçadeiras correntes



5. Ligação Micro -estaca / Estrutura5.4 Ligação a estruturas existentesb) Ligações com braçadeiras: Braçadeiras correntes



5. Ligação Micro -estaca / Estrutura5.4 Ligação a estruturas existentesb) Ligações com braçadeiras:

- Considerações para dimensionamento

� Colocação da micro-estaca o mais próximo possível da fundação

existente de modo a minimizar a excentricidade;

� A capacidade da ligação depende da:

� resistência do betão da fundação existente

� da resistência da braçadeira

� resistência da estaca.



5. Ligação Micro -estaca / Estrutura5.4 Ligação a estruturas existentesb) Ligações com braçadeiras: Transferência de cargas

b) Braçadeira em La) Braçadeira plana

A – Chapa verticalB – Manga ou braçadeirasC – Chapa de apoioP1 – Carga axial aplicadaL2 – Carga horizontal

aplicadaP2 – Carga transmitida à

micro-estacaL1 – Ação horizontal sobre

a ligaçãoM1 – Momento resistente da

ligaçãoM2 – Momento resistente da

estaca devido á reaçãolateral do solo



5. Ligação Micro -estaca / Estrutura5.4 Ligação a estruturas existentesb) Ligações com braçadeiras: Transferência de cargas

- Momentos

0 10

1 2E

R

M P eM M

M M M

= ⋅= ⋅= ⋅= ⋅≤ →≤ →≤ →≤ → = += += += +

1 20HF L L= → == → == → == → =∑∑∑∑

Equações de Equilíbrio

- Vertical e horizontal

1 20VF P P= → == → == → == → =∑∑∑∑

Compatibilidade

1 2θ θ====



2ª SESSÃO



ÍNDICE

1. Introdução









5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.1 IntroduçãoSão vários os parâmetros que influenciam a capacidade da ligação de

micro-estacas de reforço seladas em fundações existentes:

• Materiais da fundação existente: resistência do betão, percentagem

de armadura e pormenorização;

• Materiais utilizados: calda e armadura da micro-estaca;

• Diâmetro do furo (Df);

• Comprimento de selagem (Lb);

• Rugosidade da superfície do furo;

• Textura da superfície da armadura da micro-estaca;

• Confinamento lateral ativo e passivo.



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.1 Introdução

OBJECTIVOS

1. Avaliar a influência dos seguintes parâmetros na capacidade da

ligação, de ligações seladas utilizando micro-estacas de tubos lisos e

tubos texturados:

• Diâmetro do furo executado na fundação (diâmetro da calda);

• Comprimento de selagem da micro-estaca;


• Textura da micro-estaca (lisa e texturada);

• Confinamento ativo e passivo.

2. Propor expressões e recomendações para dimensionamento neste

tipo de ligações.



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.2 Programa experimentalO programa experimental foi desenvolvido em três fases, tendo sido

realizados um total de noventa e nove (99) ensaios.

• Fase I - realização de trinta e oito (38) ensaios à compressão em micro-

estacas seladas em tubos de PVC e em tubos de aço.

• Fase II - realização de trinta e três (33) ensaios à compressão em

micro-estacas seladas em furos previamente executados em blocos de

betão armado com dimensões 450×450×500 mm3.

• Fase III consistiu na realização de vinte e oito (28) ensaios à tração em

micro-estacas seladas em furos previamente executados em blocos de

betão com dimensões 450×450×500 mm3.



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.2 Programa experimentalb) Modelos utilizados: FASE I

micro-estaca

lb

Dc

calda

50 60

tubo(PVC)

colarmetálico

dt

dt,c

(unidades em mm)

e t,c

e(6.0)

t,m

. 81 mm

. 101 mm

. 119 mm

Dc

. 200 mm

. 275 mm

. 350 mm

l b

chapa(150×150×20)

. 4.5 mm

. 4.5 mm

. 10.5 mme t,c

lb

Dc

calda

50 60

tubo(aço)

dt

dt,c

(unidades em mm)

Colar

chapa(150×150×20)

. 80 mm

. 100 mm

. 120 mm

Dc

. 200 mm

. 275 mm

. 350 mm

l b

. 5.0 mm

. 5.0 mm

. 5.0 mme t,c

micro-estaca

e(6.0)

t,m

e t,c

a) Confinamento com tubos de PVC b) Confinamento com tubos de Aço



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.2 Programa experimentalb) Modelos utilizados: FASE II

fD

tD =60; e =6.0t

450×450 (unidades em mm)

furo

tubo

armadura# φ8//75

calda

chapa(150×150×20)

150

poliestirenoexturdido

varão (φ16)

500

varãoDywidag φ=16

225 225

450

225

225

450

100

250

100

chapas(100×100×10)

Planta

Pe

Pe

Pe

Pe

5015

0

100

100

450×450

• Três diâmetros do furo: Df,1=82/92 mm; Df,2=102 mm; Df,3=122 mm;

• Três comprimentos de selagem: lb1=200 mm; lb2=275 mm; lb3=350 mm;

• Três rugosidades da superfície do furo: lisa; rugosa; indentada;

• Dois tipos de micro-estacas: tubos lisos; tubos texturados;

• Três níveis de confinamento ativo (N1:Pe,total=240 kN; N2:Pe,total=360 kN; N3:Pe,total=480 kN.



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.2 Programa experimentalb) Modelos utilizados: Fase III

225

225

450

100

250

100

Plantachapas(100×100×10)

Pe

Pe

Pe

Pe50

150 10

015

0

2 chapas(150×150×20)

chapa de reforço(e=8mm)

varão Dywidag225 225

450450×450(unidades em mm)

varõesDywidag

16 mm

22

132.5 185 132.5varões dereforço

(φ16)

125

furocalda

varão(φ16)

tD =60; e =5.5t

450×450

500

Df

chapa(150×150×20)

tubo

300

• Três diâmetros do furo: Df,1=82/92 mm; Df,2=102 mm; Df,3=122 mm;

• Três comprimentos de selagem: lb1=200 mm; lb2=275 mm; lb3=350 mm;

• Três rugosidades da superfície do furo: lisa; rugosa; indentada;

• Dois tipos de micro-estacas: tubos lisos; tubos texturados;

• Três níveis de confinamento ativo (N1:Pe,total=240 kN; N2:Pe,total=360 kN; N3:Pe,total=480 kN.



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.2 Programa experimentalc) Materiais: Calda de selagem

EnsaiosRelação

a / c

Massa Volúmica

(kg/l)

Teor em ar

(%)

Fluidez(s)

∆∆∆∆V(%)

Exsudação(%)

fcg,28d

(MPa)Eg,28d

(GPa)

0.40 1.92 2.0 11 0.0 0.53 / 0.45 61.1 14.0

1 3

5

6

3

4

7

1. Fluidez2. Variação de vol.3. Exsudação4. Massa volúmica5. Teor em ar6. Res. à flexão7. Res. à compressão8. Módulo de elasticidade2

8



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.2 Programa experimentalc) Materiais - Armaduras

Tubos•API N80:

˗ dt=60 mm

˗ et=6.0 mm

˗ fy/fu=760/860 MPa

•API J55-K55 :

˗ dt=60 mm

˗ et=5.5 mm

˗ fy/fu=655/735 MPa

Varões•Dywidag:

˗ φ=16 mm

˗ 500/550API J55-K55

API N80

Ensaios de tração dos tubos: curva σσσσ- εεεε



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.2 Programa experimentalc) Materiais - Armaduras

Micro-estacas de tubos lisos Micro-estacas de tubos texturados



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.2 Programa experimentald) Esquema de ensaios

LVDT(25 mm)

LVDT(25 mm)

célula decarga (50 tf)

LVDT(25 mm)

LVDT(25 mm)



poliestirenoextrudido

FASE I FASE II



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.2 Programa experimentald) Esquema de ensaios

célula 9

75

150

LVDT 1

240

240

1270

PERFIL

150

75LVDT 25

PLANTA

LVDT 2

UPE 180célula 1 célula 2

célula 3

célula 4

1240

laje de piso

180

célula 51 1

2

2

Pormenor 1 Pormenor 2

IPE 300

1000

240

LVDT 6

LVDT 5célula 6

célula 7

célula 8

1000

180

125

2080

300

FASE III



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.2 Programa experimentale) Preparação dos provetes: FASE I

a) Marcação da cofragem

b) Colagem dasmicro-estacas e dos tubos

de confinamento

c) Selagem das micro-estacas

d) Provetes prontos



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.2 Programa experimentale) Preparação dos provetes e blocos de ensaio: FASE II e III

a) Montagem das cofragens b) Colocação da armadura dos blocos (Fase II)

c) Betonagem dos Blocos e provetes

d) Carotagem e) Tratamento dos furos (denteação)

f) Furo com superfície indentada



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.2 Programa experimentale) Preparação dos provetes e blocos de ensaio: FASE II e III

g) Colocação dasmicro-estacas nos furos

h) Selagem dasmicro-estacas

i) Modelos concluídos (Fase II)

j) Modelos concluídos (Fase III)

k) Abertura de furos e colocaçãodos varões de confinamento

l) Blocos confinados com pré-esforço lateral (ativo)



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.2 Programa experimentalf) Procedimento dos ensaios: FASE I



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.2 Programa experimentalf) Procedimento dos ensaios: FASE II



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.2 Programa experimentalf) Procedimento dos ensaios: FASE III



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.2 Programa experimentalg) Instrumentação

20

5017

5

350 30

033

0

(em mm)

ext. horizontal

ext. vertical

superfíciedo bloco

sh

102



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.3 Resultados dos ensaios de compressão- Resumo dos resultados: FASE I

EnsaioDc

(mm)lb

(mm)Pmáx(kN)

Pr(kN)

fbu(MPa)

δδδδPmáx(mm)

K0(kN/mm)

KPmáx(kN/mm)

δδδδy(mm) µµµµδδδδ

PCC-PVC-1,2 81 200 25.2 13.3 0.67 0.545 95.1 46.1 0.264 2.06PCC-PVC-3,4 81 275 29.8 19.9 0.57 0.265 119.3 114.0 0.251 1.05PCC-PVC-5,6 81 350 45.8 26.2 0.69 0.845 96.0 57.0 0.476 1.78PCC-PVC-7,8 101 200 40.3 20.3 1.07 0.312 129.1 129.1 0.312 1.00PCC-PVC-9,10 101 275 46.5 18.8 0.90 0.361 128.5 128.5 0.361 1.00PCC-PVC-11,12 101 350 70.5 33.8 1.07 0.495 142.2 142.2 0.495 1.00PCC-PVC-13,14 119 200 45.4 25.2 1.20 0.330 150.1 110.4 0.308 1.09PCC-PVC-15,16 119 275 69.6 39.5 1.34 0.454 153.2 94.6 0.453 1.00PCC-PVC-17,18 119 350 91.8 43.9 1.39 0.583 174.1 162.1 0.527 1.10

PCC-Aço-1,2 80 200 199.1 97.1 5.28 1.045 290.9 191.8 0.681 1.54PCC-Aço-3,4 80 275 317.5 167.0 6.12 1.197 324.4 266.3 0.910 1.31PCC-Aço-5,6 80 350 396.3 244.3 6.01 1.749 320.3 228.0 1.238 1.41PCC-Aço-7,8 100 200 160.7 71.9 4.26 0.936 281.1 172.8 0.573 1.64PCC-Aço-9,10 100 275 244.9 133.6 4.72 1.068 340.1 229.8 0.721 1.48PCC-Aço-11,12 100 350 345.4 169.6 5.23 1.379 358.3 250.8 0.964 1.43PCC-Aço-13,14 120 200 99.6 59.2 2.64 1.171 137.7 87.4 0.728 1.60PCC-Aço-15,16 120 275 151.4 85.8 2.92 1.165 206.6 133.1 0.730 1.61PCC-Aço-17,18 120 350 245.5 115.4 3.72 1.301 259.9 189.4 0.943 1.38



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.3 Resultados dos ensaios de compressãob) Resumo dos resultados: FASE II

EnsaioSuperfície

do furoDf

(mm)lb

(mm)Pmáx(kN)

Pr(kN)

fbu(MPa)

δδδδPmáx(mm)

K0(kN/mm)

KPmáx(kN/mm)


NC(kN)

BC-TL-1*,2 Rugosa 102 200 281.3 160.5 7.46 0.678 586.8 415.0 0.479 1.41 --

BC-TL-3*,4 Rugosa 102 275 402.2 276.8 7.76 1.668 664.2 241.1 0.606 2.76 --

BC-TL-5,6 Rugosa 102 350 485.5 220.4 7.36 1.027 659.3 474.6 0.737 1.39 --

BC-TL-7,8 Rugosa 82 350 549.8 278.1 8.33 1.290 891.9 448.3 0.640 2.00 --

BC-TL-9,10 Rugosa 122 350 410.9 182.1 6.23 1.171 746.7 351.5 0.553 2.15 --

BC-TL-11,12 Lisa 102 350 475.9 224.9 7.21 1.140 656.9 431.2 0.726 1.56 --

BC-TL-13,14 Indentada 102 350 502.2 214.6 7.61 0.971 717.5 489.0 0.699 1.39 --

BC-TT-1,2 Rugosa 102 200 301.8 266.8 4.71 13.550 275.0 22.4 1.090 12.43 240

BC-TT-3,4 Rugosa 102 275 486.3 421.7 5.52 8.382 774.9 67.5 0.661 12.69 240

BC-TT-5,6 Rugosa 102 350 802.6 334.8 7.16 1.325 1482.2 613.1 0.550 2.41 240

BC-TT-7,8 Rugosa 92 350 864.6 431.5 8.55 2.540 1548.5 498.6 0.559 4.54 240

BC-TT-9,10 Rugosa 122 350 638.4 495.5 4.76 4.611 1129.7 458.2 0.571 8.07 240

BC-TT-11**,12** Indentada 102 350 842.1 175.5 10.79 1.152 1074.7 780.6 0.784 1.47 0

BC-TT-13***,14 Indentada 102 350 980.5 565.9 12.56 1.578 1529.4 373.9 0.623 2.53 240

BC-TT-15,16 Indentada 102 350 1040.4 585.0 13.33 4.535 1544.2 232.4 0.674 6.73 360

BC-TT-17,18 Indentada 102 350 1097.6 697.6 14.06 5.661 1611.5 221.1 0.683 8.29 480



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.3 Resultados dos ensaios de compressão- Modos de rotura: Tubos lisos

Rotura por aderência na interface aço / calda



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.3 Resultados dos ensaios de compressão- Modos de rotura: Tubos texturados

1. Rotura da aderência (Parede do furo rugosa e

blocos confinados)

2. Rotura monolítica(Furo denteado e blocos

não confinados )

3. Rotura mista (Furo denteado e blocos

confinados)



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.3 Resultados dos ensaios de compressão- Modos de rotura: Tubos texturados

Blocos confinados como Nível 1: P e,total =240 kN



Para o Nível 3 de confinamento, observa-se que a superfície d e corte é próxima

da vertical, indiciando uma mudança do modo de rotura por fen dilhação para

uma rotura por arrancamento para níveis superiores de confi namento.



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.3 Resultados dos ensaios de compressão- Curvas carga / deslocamento: FASE I

FASE I: Tubo de PVC FASE I: Tubo de aço



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.3 Resultados dos ensaios de compressão- Curvas carga / deslocamento: FASE II

Tubos lisos Tubos texturados



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.3 Resultados dos ensaios de compressão- Comportamento geral da ligação: Tubos lisos

b) Mecanismos de aderênciaa) Comparação da resposta para vários níveis de confinamento



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.3 Resultados dos ensaios de compressão- Parâmetros avaliados: Tubos lisos

b) Diâmetro da calda / tensão de rotura da aderência

a) Confinamento / tensão de rotura da aderência



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.3 Resultados dos ensaios de compressão- Parâmetros avaliados: Tubos lisos

d) Rugosidade da superfície do furo / tensão de rotura da aderência

c) Comprimento de selagem / tensãode rotura da aderência



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.3 Resultados dos ensaios de compressão- Comportamento geral da ligação: Tubos Texturados

a) Superfície do furo rugosa b) Superfície do furo denteada




Pe trações

compressãoradial

Pe

Pe Pe

Pe Pe

Pe Pe

fendilhaçãoradial no

betão




c) Força nos varões de confinamento d) Mecanismos de aderência



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.3 Resultados dos ensaios de compressão- Parâmetros avaliados: Tubos texturados

b) Comprimento de selagem / tensão de rotura da aderência

a) Diâmetro do furo / tensão de rotura da aderência




c) Confinamento lateral ativo / tensãode rotura da aderência






e) Textura da micro-estaca



5. Ligações Seladas (Investigação em curso)5.4 Resultados dos ensaios de tração- Modos de rotura

b) Rotura mista nos blocos não confinados verticalmente

a) Rotura por punçoamento nos blocos não confinados verticalmente




150

Pe Pe

102

102 300

Pe Pe

Pe Pe

102

300

Pe Pe

Pe Pe

potenciaissuperfíciesde rotura65

120

a) Rotura porpunçoamento

b) Rotura mista c) Rotura mista(superfície indentada) (superfície rugosa)

50

120

60

4

3

2

1

Verificou-se que os modos de rotura observados foram condicionados pelo

esquema de ensaio adotado




escoras

pré-esforçolongitudinal

pré-esforçotransversal

P

ea

Paescora

Pg

P - componente de atrito; P - resistência da escora à ação dos anéisP - força de confinamento; e - espessura anelarσ - tensão de tração da calda; τ - tensão de corte da calda

Pg

Pa

a g

a

σ

τστg

gt,g

t,g

t,g g

e

Pe

e



5. Ligações Seladas (Investigação em curso)5.4 Resultados dos ensaios de tração- Resumo dos resultados

EnsaioSuperfície

do furoDf

(mm)lb*

(mm)Pmáx(kN)

Pr(kN)

fbu(MPa)

δδδδPmáx(mm)

K0(kN/mm)

KPmáx(kN/mm)


NC(kN)

BT-TL-1,2 Lisa 102 145 52.2 36.2 1.91 0.410 185.4 130.0 0.282 1.46 --

BT-TL-3,4 Lisa 102 215 68.5 45.9 1.69 0.477 147.9 144.8 0.463 1.03 --

BT-TL-5,6 Lisa 102 280 85.9 66.5 1.60 0.739 157.8 121.5 0.544 1.36 --

BT-TL-7,8 Lisa 92 285 90.5 57.9 1.66 0.470 223.6 194.5 0.405 1.16 --

BT-TL-9,10 Lisa 122 280 76.2 55.4 1.44 0.504 158.0 152.4 0.482 1.04 --

BT-TT-1,2 (1) Indentada 102 145 131.5* -- 2.83 1.003 135.1 131.2 0.973 1.03 120

BT-TT-3 (2),4 Indentada 102 220 441.1 -- 6.26 4.590 315.8 96.1 1.397 3.29 360

BT-TT-5 (3),6 Indentada 102 290 618.6 -- 6.66 3.613 349.8 171.2 1.769 1.56 360

BT-TT-7,8 Indentada 102 290 516.9 -- 5.56 2.560 315.5 201.8 1.638 1.56 240

BT-TT-9,10 Indentada 102 290 687.4 -- 7.40 3.812 354.7 189.6 1.938 1.97 480

BT-TT-11 (3),12 Rugosa 92 295 580.3 -- 6.81 3.350 402.9 189.0 1.440 2.33 360

BT-TT-13,14 Rugosa 102 290 580.1 -- 6.24 2.515 353.6 228.2 1.641 1.55 360

BT-TT-15,16 Rugosa 122 285 546.1 -- 5.00 2.666 309.2 216.3 1.766 1.49 360



5. Ligações Seladas (Investigação em curso)5.4 Resultados dos ensaios de tração- Curvas carga / deslocamento

Tubos lisos Tubos texturados



5. Ligações Seladas (Investigação em curso)5.4 Resultados dos ensaios de tração- Comportamento geral da ligação: Tubos Texturados

a) Superfície do furo lisa e denteada

b) Curvas tempo / deslocamento



5. Ligações Seladas (Investigação em curso)5.4 Resultados dos ensaios de tração- Comportamento geral da ligação: Tubos Texturados

Força nos varões de confinamento

b) Superfície do furo indentadaa) Superfície do furo indentada



5. Ligações Seladas (Investigação em curso)5.4 Resultados dos ensaios de tração- Parâmetros avaliados: Tubos Texturados

a) Diâmetro do furo / tensão de aderência

b) Rugosidade da superfície do furo / tensão de aderência



5. Ligações Seladas (Investigação em curso)5.4 Resultados dos ensaios de tração- Parâmetros avaliados: Tubos Texturados

c) Confinamento lateral ativo / tensão de aderência

d) Textura da micro-estaca



5. Ligações Seladas (Investigação em curso)5.5 Comparação ensaios compressão / tração - Tubos Texturados

b) Confinamento lateral ativo / tensão de aderência

a) Diâmetro do furo / tensão de aderência



5. Ligações Seladas (Investigação em curso)5.5 Síntese de conclusões: Tubos Lisos1. O comportamento de ligações seladas com micro-estacas de tubos lisos depende

fundamentalmente do diâmetro do furo; do nível de confiname nto; da rugosidade do

tubo; da resistência da calda e da resistência do betão;

2. A capacidade da ligação é controlada pela aderência na int erface aço / calda,

inicialmente apenas dada pela contribuição da adesão e, pos teriormente pelo atrito

nesta interface, sendo este último proporcional ao confina mento;

3. A tensão de rotura da aderência aumenta linearmente com a d iminuição do diâmetro

do furo e com o aumento do comprimento de selagem;

4. São adequados comprimentos de selagem inferiores a 15 vez es o diâmetro do tubo

(lb / dt =15), valores que representam metade dos conduzidos pelos r egulamentos

atuais;

5. A capacidade da ligação e a tensão de rotura da aderência na interface aço / calda,

aumentam linearmente com o aumento da rigidez radial do conf inamento. Este

aumento é proporcional à classe de resistência do betão e da c alda.



5. Ligações Seladas (Investigação em curso)5.5 Síntese de conclusões: tubos texturados1. O comportamento das ligações seladas com micro-estacas t exturadas é

influenciado pelo diâmetro do furo; pelo número de anéis uti lizado; pela rugosidade

da superfície do furo; pelo nível confinamento; pela resist ência do betão; e pela

resistência da calda;

2. A capacidade da ligação é largamente superior à obtida com micro-estacas de tubos

lisos. Neste caso os mecanismos de aderência preponderante s são o atrito e a

interação mecânica dos anéis;

3. A rugosidade da superfície do furo condiciona os modos de r otura e a capacidade

da ligação

4. A tensão de rotura da aderência aumenta linearmente com a d iminuição do diâmetro

do furo e com o aumento do comprimento de selagem;

5. São adequados comprimentos de selagem inferiores a 10 vez es o diâmetro do tubo

(lb / dt =10);

6. O aumento do nível de confinamento garante um aumento da ca rga máxima, um

aumento da ductilidade pós-rotura e uma diminuição da fendi lhação dos blocos.



ÍNDICE

1. Introdução









6. Ligações Seladas (Investigação em curso)5.1 Introdução

OBJECTIVOS

Avaliar a influência dos seguintes parâmetros na capacidade de ligações

seladas :


• Confinamento passivo.

O programa experimental foi desenvolvido em duas fases:

• Fase I - Estudo da calda de selagem com a realização de 5

composições com diferentes relações A/C (0.40;0.39;0.38;0.37;0.36).

• Fase II - Realização de vinte e seis (26) ensaios à compressão em

provetes cilíndricos com altura e diâmetro de 300 mm.



6. Ligações Seladas (Investigação em curso)6.2 Programa experimentala) Provetes: não confinados

Foram fabricados 3 provetes de cada tipo: Interface lisa (L); Interface rugosa (R);

Interface denteada em hélice (1,25 cm de altura e 1 cm de profundidade) (H);

Interface denteada com anéis (1,25 cm de altura e 1 cm de profundidade) (A)..

Superfície do rugosa Superfície do furo indentada

315

Superfície do furo lisa

114 75 114303 66315

300

Tubo PVCØ315

Chapade aço

Betão Calda

Varão Ø25

114 75 114303 66

300

Furo

114 75 114303 66315

300



6. Ligações Seladas (Investigação em curso)6.2 Programa experimental- Provetes: com confinamento passivo

TuboPVC

Ø315

Chapade aço

VarãoØ6 Varão Ø6

EstribosØ6//0.15

Betão Calda

Varão Ø16

114 114303 66315

300

114 114303 66315

300

114 114303 66315

300

114 114303 66315

300

Nível 1 Nível 2 Nível 3 Nível 4

Foram fabricados 3 provetes de cada tipo: Nível 1 - 3 estribos (C3);

Nível 2 – 4 estribos (C4); Nível 3 – 5 estribos (C5); Nível 4 – 6 estribos (C6).

Em todos os provetes confinados a superfície do furo é indentada.



6. Ligações Seladas (Investigação em curso)6.2 Programa experimentalb) Materiais

Calda de selagem :

� Relação a/c=0.36; Fluidez=15s;

� Teor em ar= 1.1 %

� fc,g=64,6 MPa (aos 14 dias);

� Eg=16,9 GPa

Betão (betão pronto):

� Classe C20/25;

� Classe de consistência S3

Armaduras:

� Aço A400NR;

� diâmetros de 6 mm; 25 mm



6. Ligações Seladas (Investigação em curso)6.2 Programa experimentalc) Preparação dos provetes

Tubo com areia colada Tubo com anéis de poliestireno extrudido

Tubo com corda de nylon em hélice



6. Ligações Seladas (Investigação em curso)6.2 Programa experimentalc) Preparação dos provetes



6. Ligações Seladas (Investigação em curso)6.2 Programa experimentald) Esquema de ensaio e procedimentos




0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 5 10 15

Car

ga (

kN)

Deslocamento (mm)

L-1 L-2

L-3 R-1

R-2 R-3

H-1 H-2

H-3 A-1

A-2 A-3

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 5 10 15C

arga

(kN

)

Deslocamento (mm)

C3-1 C3-2

C3-3 C4-1

C4-2 C4-3

C5-1 C5-2

C6-1 C6-2

C6-3

5.4 Resultados dos ensaios- Comportamento geral da ligação

a) Provetes não confinados b) Provetes confinados



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.4 Resultados dos ensaios

0

50

100

150

200

250

300

350

0 5 10 15

Car

ga (

kN)

Deslocamento (mm)

A-2 (sem confinamento transversal)

C3-2 (Confinamento transversal mínimo)

3.102.85

4.18 4.14

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

Lisa Rugosa Indentada 1 Indentada 2Te

nsão

de

rotu

ra d

a ad

erên

cia,

fbu

(MP

a)Tratamento da Superfície do Furo

Comportamento geral da ligação Tratamento da superfí cie do furo

(provetes não confinados)



5. Ligações Seladas (Investigação realizada)5.4 Resultados dos ensaios- Compressão transversal

Força transversal total

2t st stF A f= ⋅= ⋅= ⋅= ⋅

2 st stt

A fp

s dt

⋅⋅⋅⋅====⋅⋅⋅⋅

Ft

pt

Ftdt

Pressão transversal

C3(0.41;,4.25)

C4(0.61;4.88)

C5(0.82;5.17)

C6(1.02;5.41)

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

Tens

ão d

e ro

tura

da

ader

ênci

a, f

bu(M

Pa)

Pressão Transversal, p t (MPa)



ÍNDICE

1. Introdução









7. Dimensionamento de Ligações Seladas7.1 Materiais a utilizara) Caldas de cimento

Características das caldas a utilizar na selagem das micro-estacas

à fundação existente.

• Relação água / cimento: 0.36 a 0.40

• Fluidez: ≤ 25 s

• Exsudação: ≤ 0.3 %

• Variação de volume: ∆V ≥ 0 % (caldas expansivas)

• Resistência à compressão: ≥ 50 MPa

• Módulo de elasticidade (≥ 14 GPa), tempo de presa (3 h ≤ t ≤ 24h ) e

massa volúmica (~19 kN/m3)



7. Dimensionamento de Ligações Seladas7.1 Materiais a utilizarb) Armaduras

Características:- Geometria

- Tubos: dt; e et

- Varões: φ

- Classe de resistência

- Textura da superfície:

- lisa

- texturada: dimensão dos

anéis

t rbr sr

d

anéissoldados

t

Pd

dr

Pd

e t

dt

varão dereforço

a) Tubos lisos

varãode reforço

b) Tubos texturados

dt dt

dr

calda



7. Dimensionamento de Ligações Seladas7.2 Geometria da ligação

• Relação diâmetro do furo / diâmetro

do tubo (Df / dt)

• Espessura anelar (ea)

• Relação comprimento de

selagem / diâmetro do tubo (lb / dt)

1.20 / 2.0f tD d≤ ≤

10ae mm≥

6 / 10b tTubos Texturad l dos ≤ ≤

lb

Df

dt

calda

espessuraanelar

dt

Df

varão

calda

ea

tubo

furo

/ 15b tTubos lisos l d→ ≤



7. Dimensionamento de Ligações Seladas7.3 Ligações com tubos lisosDevem ser verificadas as seguintes situações:


hc

Pdtubo

lb

45°

hc

Pd

fbu

tubo

calda

1) Aderência aço / calda

lb

fundaçãoexistente hc

Pdtubo

dt

calda

lb

2) Esmagamento da calda


hc

tubo

lbd

Pd

θ

3) Punçoamento em compressão 4) Punçoamento em tração

1. Verificação da segurança à

rotura da aderência na

interface aço / calda;

2. Verificação da segurança ao

esmagamento da calda;


rotura por punçoamento para

cargas de compressão e

tração.



7. Dimensionamento de Ligações Seladas7.3 Ligações com tubos lisos

( )2 2

2 2

0.30 0.0101 1.75 0.0101

2

(1 ) 1 2

r bu r

c o ir

c i c i o

K f K

E d dcom K

d d dν ν

+ ≤ ≤ +

− = ⋅ + ⋅ − ⋅ +

4.14 0.054 4.83 0.054a bu ae f e− × ≤ ≤ − ×

1) Verificação da segurança à rotura por aderência na interf ace aço / calda

A verificação da segurança à rotura da ligação na interface aço / calda :

fbu pode ser determinada pelas seguintes expressões:

1)

2)

do

di=Df furo

Fun

daçã

o ex

iste

nte

micro-estacas

pilar

espessuraanelar

calda

ea

3.14d bu b tP f l d≤ ⋅ ⋅ ⋅



7. Dimensionamento de Ligações Seladas7.3 Ligações com tubos lisos2) Verificação da segurança à rotura por punçoamento

( )4d

vd vRdt c c

P

d h hτ τ= ≤

⋅ + ⋅


hc

Pdtubo

lb

45°

0.2 1.2vRd cdf MPaτ = ≤

Nas situações em que a fundação é reforçada com armaduras longitudinais ou

verticais a verificação ao punçoamento deve ter em conta estas armaduras.

τvRd - é o valor de cálculo da resistência ao

punçoamento (fundação sem armadura longitudinal);

Pd - é o valor de cálculo da carga aplicada;

dt - é o diâmetro do tubo da micro-estaca;

hc - é a altura da sapata que resiste ao

punçoamento.



7. Dimensionamento de Ligações Seladas7.3 Ligações com tubos lisos

, , 0 1 0 , 0/ 3d Rdu g cd g cd gP F f A A A f Aν ν≤ = ⋅ ⋅ ⋅ ≤ ⋅ ⋅ ⋅

3) Verificação da segurança ao esmagamento localizado da ca lda

A verificação da resistência ao esmagamento localizado da calda, FRdu,g, pode ser

realizada através da seguinte expressão:

Pd - é o valor do esforço atuante

ν - é um coeficiente de redução da resistência da calda

(recomenda-se um valor de 0.6);

fcd,g - é o valor de cálculo da tensão de rotura à

compressão da calda,

A0 e A1 - são, respetivamente, a área carregada e a

maior área de distribuição de cálculo homotética de A0.

.

hc

Pdtubo

dt

calda

lb



7. Dimensionamento de Ligações Seladas7.4 Ligações com tubos texturadosDevem ser verificadas as seguintes situações:

.


rotura da aderência na

interface calda / betão;

2. Verificação da segurança ao

esmagamento localizado da

calda;


rotura por punçoamento;

4. Verificação da capacidade

resistente da micro-estaca.


d


d

PdPd

dr

dr

Df

t r

brsr

dt

Pd

dr

hd

bd

Df

caldaDf

Pe

Pe

fbu

Pd

Pe

1) Aderência calda / betão 2) Esmagamento da calda

3) Punçoamento em compressão 4) Punçoamento em tração



7. Dimensionamento de Ligações Seladas7.4 Ligações com tubos texturados

.

1) Verificação da segurança à rotura da aderência n a interface calda / betão

( ), ,d gd f d d bd sr f b d d e totalP D n h f D l n h Pτ π π µ≤ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ + ⋅

Df

Pe

Pe

fbu

Pd

Pe

Pd - carga aplicada; τgd - valor da tensão de corte da calda;

Df - diâmetro do furo;

nd - número de dentes na superfície indentada;

hd - altura dos dentes;

fbd,sr - valor da tensão de aderência na interface

calda / betão na superfície não denteada;

lb - comprimento de selagem;

µ - coeficiente de atrito calda / betão e

calda / calda (0.6 a 0.8);

Pe,total - pré-esforço total aplicado ao longo do

comprimento de selagem.




.

tr

brsr

dt

Pd

dr

hd

bd

calda

2) Verificação da segurança ao esmagamento localiza do da calda

,d r Rdu gP n F≤ ⋅

, , 0 1 0 , 0/ 3.0Rdu g cd g cd gF f A A A f Aν ν= ⋅ ⋅ ⋅ ≤ ⋅ ⋅ ⋅

A capacidade resistente da ligação é proporcional ao número de anéis

soldados na superfície do tubo, e pode ser condicionada pelo

esmagamento da calda abaixo dos anéis.

( )4r r rs b t= + Espaçamento entre anéis




.

3) Verificação da segurança à rotura por punçoamento


d

Pd

dr

Df

d RdP V≤

( )1/3

, 1,

min 1

100Rd c l ck cpRd c

cp

C k f kV

v k

ρ σσ

⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅≥ + ⋅




.

3) Verificação da segurança à rotura por punçoamento


varões verticaisde reforço

hd

Para garantir a segurança ao

estado limite de punçoamento

pode ser necessário reforçar a

fundação existente com pré-

esforço lateral e / ou com varões

verticais embebidos no betão

com ancoragem química.




.

4)Verificação da capacidade resistente da micro-estaca

Em ligações seladas em que se garanta uma elevada aderência nas

interfaces aço / calda / betão a capacidade da ligação pode ser

condicionada pela rotura da micro-estaca.

, , , , ( )u m g c g s t s t t tC A f A f A f compressão= ⋅ + ⋅ + ⋅

, , , ( )u m s t s t t tT A f A f tração= ⋅ + ⋅

Cu,m e Tu,m - capacidade resistente à compressão e à tração da micro-estaca;

Ag - área da secção da calda;

At - área da secção do tubo metálico;

As - área da secção do varão;

fc,g - tensão de rotura à compressão da calda;

ft,s e ft,t - valores da tensão de rotura à tração do aço do varão e do tubo metálico.



7. Dimensionamento de Ligações Seladas7.5 Ensaios teste

fundaçãoexistente

prato metálico: B = 305 mm D = 203 mm

tubo metálico(d = 139.7mm)

caldafuro(Df = 203 mm)

macaco(136 tf)

560

int

t

75

anéissoldados

l1

varão(φ = 57 mm)

reforco de fundacoes

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