Uso de martelo hidráulico em Uso de martelo hidráulico em obras na Região Nordesteobras na Região Nordeste

Alexandre Duarte Gusmão, D.Sc.Professor Associado da UPE e IFPE

Gusmão Engenheiros Associadosg

ApresentaçãoApresentação

IntroduçãoHistóricoPrática atual no RecifePrática atual no RecifeControles durante a cravaçãoParalisação da cravaçãoEstaca com carga garantidaEstaca com carga garantidaConsiderações finaisç

IntroduçãoIntrodução

Região NordesteRegião Nordeste

Formada por 09 estados (MA, PI, CE, RN PB PB AL SE BA)RN, PB, PB, AL, SE , BA)

Região NordesteRegião Nordeste

População: 30% do total do BrasilPIB 14 1% d i lPIB: 14,1% do nacionalMaior costa litorânea: 3.338 km de

ipraiasCrescimento acima da média

i lnacional

INVESTIMENTOS EM TURISMO E INFRA-ESTRUTURAINFRA ESTRUTURA

Região NordesteRegião Nordeste

15

11

01

MARTELOS 11MARTELOS HIDRÁULICOS

FAMBO01

FAMBO

JUTTAN

ObjetivosObjetivos

Discutir os principais aspectos de execução e controle relacionados ao uso de martelos hidráulicos na Região Nordeste.

HistóricoHistórico

SalvadorSalvador

Condomínio A: 04 torresCondomínio B: 02 torres

2009

SalvadorSalvador

AREIA FINA SILTOSA

ARGILA SILTOSA COM AREIA FINA

SalvadorSalvador

SalvadorSalvador

SalvadorSalvador

Condomínio A:630 estacas L = 30 a 40 mDiâmetro: 400 e 500 mmDiâmetro: 400 e 500 mmProdutividade: 149 m / dia

Condomínio B:305 estacas L = 30 a 40 m305 estacas – L = 30 a 40 mDiâmetro: 400 e 500 mmProdutividade: 172 m / dia

RecifeRecife

Condomínio: 05 torres com 25 a 30 lajes

2009

RecifeRecife

Solução convencional: estacas metálicas com perfis laminados com 30laminados com 30 a 40m de comprimento comcomprimento, com equipamento de queda livre

RecifeRecife

Solução alternativa: estacas de concreto centrifugado cravadas com martelo hidráulico Junttan de 70kN

$$$

RecifeRecife

Φ 500mm – L=42,15 m

Ensaio de Carregamento Dinâmico

RecifeRecife

500 L 26 8Φ 500mm – L= 26,8 m

Prova de carga estática

RecifeRecife

Dificuldade: presença de camada intermediária resistente entre 17 e 22m de profundidade em um dos prédiosp p

QUEBRA DE ESTACASESTACAS

$$$$$$

RecifeRecifeSolução adotada: estacas mistas com o primeiro elemento com perfilo primeiro elemento com perfil metálico, seguido dos elementos de concreto

CONCRETOΦ 500mm

PERFILHP-310x79

RecifeRecife

Detalhe da Ligação das Estacas

RecifeRecife

Estaca Mista

Caso RecifeCaso Recife

METÁLICA = 12mCONCRETO = 20,8m

Vproj = 1750 kNRMXmob = 3796 kN

RMX = 3500 kN

Ensaio de Carregamento Dinâmico

Prática atual no RecifePrática atual no Recife

ProdutividadeProdutividadeMovimentação: esteira

ProdutividadeProdutividadeIçamento do elemento: qualidade da estacaestaca

ProdutividadeProdutividadeCravação: elevada eficiênciaeficiência

ProdutividadeProdutividadeSolda entre elementos: capacitação do soldadorsoldador

Ciclo de cravaçãoCiclo de cravação 1ª ESTACA – MESMO BLOCO

ATIVIDADE FAMBO 70 kN QL – 45 kNL (m) T (min) L (m) T (min)

Içamento do 1º elemento 11 0,5 11 1Cravação do 1º elemento 11 8 11 20Içamento do 2º elemento 11 0,5 11 1Solda 1º / 2º elementos -- 15 -- 25Solda 1 / 2 elementos 15 25Cravação do 2º elemento 11 7 11 10Içamento do 3º elemento 11 0,5 11 1S ld 2º / 3º l 16 34Solda 2º / 3º elementos -- 16 -- 34Cravação do 3º elemento 11 20 11 23Içamento do 4º elemento 7 0,5 7 1Solda 3º / 4º elementos -- 15 -- 15Cravação do 4º elemento 7 16 7 22Outros -- 14 -- 16Outros 14 16Movimentação -- ?? -- ??Total -- 113 -- 169

Ciclo de cravaçãoCiclo de cravação 2ª ESTACA – MESMO BLOCO

ATIVIDADE FAMBO 70 kN QL – 45 kNL (m) T (min) L (m) T (min)

Içamento do 1º elemento 11 1 11 1Cravação do 1º elemento 11 9 11 6Içamento do 2º elemento 11 1 11 1Solda 1º / 2º elementos -- 20 -- 24Solda 1 / 2 elementos 20 24Cravação do 2º elemento 11 7 11 17Içamento do 3º elemento 11 1 11 1S ld 2º / 3º l 21 20Solda 2º / 3º elementos -- 21 -- 20Cravação do 3º elemento 11 8 11 16Içamento do 4º elemento 7 1 7 1Solda 3º / 4º elementos -- 15 -- 20Cravação do 4º elemento 7 11 7 24Outros -- 19 -- 19Outros 19 19Movimentação -- 11 -- 34Total -- 125 -- 184

Ciclo de cravaçãoCiclo de cravação 1ª ESTACA – BLOCO ADJACENTE

ATIVIDADE FAMBO 70 kN QL – 45 kNL (m) T (min) L (m) T (min)

Içamento do 1º elemento 11 1 11 2Cravação do 1º elemento 11 10 11 10Içamento do 2º elemento 11 1 11 1Solda 1º / 2º elementos -- 18 -- 45Solda 1 / 2 elementos 18 45Cravação do 2º elemento 11 8 11 7Içamento do 3º elemento 11 1 11 1S ld 2º / 3º l 15 40Solda 2º / 3º elementos -- 15 -- 40Cravação do 3º elemento 11 8 11 7Içamento do 4º elemento 7 1 7 2Solda 3º / 4º elementos -- 15 -- 60Cravação do 4º elemento 7 28 7 27Outros -- 22 -- 19Outros 22 19Movimentação -- 14 -- 72Total -- 142 -- 221

ProdutividadeProdutividade

4 a 8x

PreçosPreços

MOBILIZAÇÃO (R$) CRAVAÇÃO PERFIL CRAVAÇÃO PRÉ-MOLDADA (R$ / ) PRODUTIVIDADE

MARTELO

MOBILIZAÇÃO (R$) ÇMETÁLICO (R$ / m) MOLDADA (R$ / m) (m / dia)

MENOR MAIOR MENOR MAIOR MENOR MAIOR MENOR MAIOR

FAMBO 8.000,00 12.000,00 45,00 70,00 35,00 80,00 120 170

JUTTAN 80.000,00 65,00 75,00 ----

Aspectos positivosAspectos positivos

Aspectos negativosAspectos negativos

Controles durante a cravaçãoControles durante a cravação

Diagrama de cravaçãoDiagrama de cravação

PILÃO

0 5 a 1 m

H NSPT

ECRAV

0,5 a 1 m

Prof. Prof.

ESTACA

HWnE hCRAV ⋅⋅=

Diagrama de cravaçãoDiagrama de cravação

Ecrav x NSPT: representatividade das sondagens

Obs.: NBR-6122/2010: deve ser feito em 100% das estacas

Diagrama de cravaçãoDiagrama de cravaçãoFAMBO 70 kNFAMBO 70 kN

SILTE ARENOSO

ARGILAARGILA ORGÂNICA

AREIA MÉDIA E FINAFINA EC350/7

Diagrama de cravaçãoDiagrama de cravação

Ecrav x NSPT: representatividade das sondagensEcrav x NSPT : indícios de quebra daEcrav x NSPT : indícios de quebra da estaca

Obs.: NBR-6122/2010: deve ser feito em 100% das estacas

Diagrama de cravaçãoDiagrama de cravaçãoFAMBO 70 kNFAMBO 70 kN

SILTE ARENOSO

ARGILAARGILA ORGÂNICA

AREIA MÉDIA E FINA EC350/7FINA EC350/7

Energia de cravaçãoEnergia de cravação

WhH

Eo = Ecrav = Wh . H

EMX = α . Ecrav

RMX

Energia de cravaçãoEnergia de cravação

Se as estacas tiverem a mesma capacidadede carga:de carga:

EMXh = EMXq. Logo:

Ecravh = 24.007 kN.m

Ecravq = 16.380 kN.m

αh . Ecravh = αq . Ecravq .:

αq = αh . (Ecravh / Ecravq). No caso, tem-q q ( q)se:

Ecravh = 20.069 kN.m ; Ecravq = 24.007 kN.m ; αh = 57% .:

αq = 57% . (16.380 / 24.007) = 39%EC350/7

Energia de cravaçãoEnergia de cravação

Energia de cravaçãoEnergia de cravação

FAMBO 70 kN QUEDA LIVRE 45 kN

Energia de cravaçãoEnergia de cravação

FAMBO 70 kNEmedio = 21 736 kN mEmedio = 21.736 kN.mCV = 13%

QUEDA LIVRE 45 kNEmedio = 26 926 kN mEmedio = 26.926 kN.mCV = 15%

Nega e repiqueNega e repiqueMovimentos da Estaca

DMXA

SA

PILÃO

NEGADMX

K

A

AREPIQUE ELÁSTICO

B

B

t = 0 - t = 0 + t >> 0

B

Nega e repiqueNega e repiqueMedição dos Movimentos

PAPEL

K

SS

LÁPIS

Nega e repiqueNega e repiqueSinal Típico

Repique Elástico

Posição Final

(K = C2 + C3)

Posição Inicial Nega(S)( )

Nega e repiqueNega e repique

H H

RMXRMXCAMADAFRACA

CAMADARESISTENTE

K

SK

S

S

Controle através da negaControle através da negaPILÃO

HWhConceituação

Wh

PerdassRHWEE +⋅=⋅∴=

Wp

PerdassRHWEE hfo +=∴=

( )PerdasHWR

s h −⋅⋅=1

S

R

Obs.: Há mais de 450 fórmulas de nega !!

R = Rl + Rp

Obs.: á a s de 50 ó u as de ega !!

Controle através da negaControle através da negaFórmula dos Holandeses

( )h

h

tadm WW

HWV

S+⋅

⋅⋅

=2

101

( )phest WWV +10

Fórmula de Brix

( )2

2

51 ph

admHWW

VS

⋅⋅⋅= ( )25 phest

adm WWV +⋅

Se Smed > Sadm => a cravação deve continuarSe Smed > Sadm > a cravação deve continuar

Se Smed <= Sadm => a cravação deve ser paralisada

Controle através da negaControle através da negaFórmula de Gusmão et 150 (2013)

Se Perdas = 60% . Wh. H .:Se Perdas 60% . Wh. H .:

HW40

est

Hadm V

HWS ⋅⋅=

4,0

Obs.: Há mais de 451 fórmulas de nega !!Obs.: á a s de 5 ó u as de ega !!

Controle através do repiqueControle através do repique

ParcelasH

K = C2 + C3TOPO DAESTACAC2 = compressão elástica da

S

ESTACAC2 = compressão elástica da estaca

C3 = compressão elástica do solo sob a ponta da estaca (quake)

C3PONTA DA

ESTACA

(quake)

S

Controle através do repiqueControle através do repiqueConceituação

PILÃOPILÃO

HWhESFORÇO NORMAL

R

MOLAELÁSTICAE

LeC

ARE ⋅⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=∴⋅=

2εσ

C2 R R

AEC2

Le + ESTACADE PONTA

LeAECR ⋅⋅

=2

DE PONTA

LAEC

FSRVadm

⋅⋅==

22

R = Rp RLeFSadm ⋅2Obs.: estaca de ponta (RL = 0)

Controle através do repiqueControle através do repiqueMétodo de Chellis-Velloso (1987)

LeAECR

⋅⋅⋅

=7,0

2Le

AECFSRVadm ⋅

⋅⋅==

4,12

e

LV41 41 LV ⎞⎛

Logo:

AELeVC adm

⋅⋅⋅

=4,12 34,132 C

AELeVCCK adm

adm +⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⋅⋅⋅

=+=ou

Obs.: o valor do quake (C3) deve ser estimado

Se Kmed >= Kadm => a cravação pode ser paralisadaSe Kmed > Kadm > a cravação pode ser paralisada

Se Kmed < Kadm => a cravação deve continuar

Estimativa do QuakeEstimativa do Quake

TIPODE

QUAKE – C3 (mm)DE

SOLO FAIXA DEVALORES

VALOR SUGERIDO

Areia 0 – 2,5 1,25

Areia Siltosa 2,5 – 5,0 3,75

Silte Arenoso 2,5 – 5,0 3,75

Argila Siltosa 5,0 – 7,5 6,25

Silte Argiloso 5,0 – 7,5 6,25

Argila 7,5 – 10,0 8,75

Fonte: Souza Filho e Abreu (1990)

Caso de obraCaso de obra

Seção: 250 x 250 mm

L = 7,5 m

A = 0,0568 m2

E = 250.000 MPa

C3 = 2,5 mm

Wh = 15 kN

Wp = 11 kN

Fonte: Gusmão e Laprovítera (1993)

Obs.: a medição deve ser feita com energias crescentes

Controle através da negaControle através da nega

H S K DMX Vad-H Vad-B(m) (mm) (mm) (mm) (kN) (kN)50 6 5 11 73 6150 6 5 11 73 61

80 6 6 12 117 97

110 7 6 13 138 114

140 9 7 16 136 113

170 11 7 18 136 112

Controle através do repiqueControle através do repique

H( )

S( )

K( )

DMX (mm)

C2( )

Vadm(kN)(m) (mm) (mm) (mm) (mm) (kN)

50 6 5 11 73 338

80 6 6 12 117 473

110 7 6 13 138 473

140 9 7 16 136 609140 9 7 16 136 609

170 11 7 18 136 609170 11 7 18 136 609

C2 = 2,5 mm

Controle através do repiqueControle através do repique

ENERGIA DECRAVAÇÃO

RUPTURA DAESTACA

CRAVAÇÃO

REPIQUEELÁSTICO

DESLOCAMENTO NEGADESLOCAMENTODA ESTACA

Caso de obraCaso de obra

CRAVAÇÃO

S = 165mm / 10 golpes de 50cm

K = 12mm / 1 golpe de 50cm

APÓS CRAVAÇÃO

S = 2mm / 1 golpe g pde 100cm

K = 25mm / 1 golpe de 100cmEC350/7

Caso de obraCaso de obra

Vrup = 2.500 kN

Caso de obraCaso de obra

MARTELO RAMBOMARTELO RAMBO ALCOÓLICO

Caso de obraCaso de obra

200 / 50200 / 50

L = 3 m .: Wp = 74 kg

S = 100 cm / 32 golpes de 15 cm = 3,1 cm / golpe

Wh = 6 x 65 kg = 390 kgpf muito

g g

H = 15 cmalto !!!

Vadm = (390 x 390 x 74 x 15) / (5 x 3,1 x (390 + 74) x (390 + 74)))

Vadm = 49 kg

Paralisação da cravaçãoParalisação da cravação

Método (D+S)Método (D+S)A ki (2012)Aoki (2012)

DMX = a . E + b

RMX = ζ . E / (S+D)1 < ζ ≤ 2ζ

ENSAIOS DE CARREGAMENTOCARREGAMENTO

DINÂMICO

Método (D+S)Método (D+S)

DMX ( ) S ( ) RMX (kN) EMX (kN ) EMX / (DMX + S)DMX (mm) S (mm) RMX (kN) EMX (kN.m) EMX / (DMX + S)

23 3 1941 29,8 1146,2

31 3 2073 45 1323,531 3 2073 45 1323,5

25 3 1800 32,8 1171,4

31 2 1875 41 1242,4

27 2 2212 41,2 1420,7

25 1 1918 31,7 1219,2

24 3 1914 35 1296,3

27 4 1871 39,7 1280,6

ENSAIOS DE CARREGAMENTO DINÂMICO

Método (D+S)Método (D+S)A ki (2012)

DMX = a . E + b

Aoki (2012)

a = 0 4934 mm /a = 0,4934 mm / (kN.m)

b = 8,36 mm

Método (D+S)Método (D+S)Aoki (2012)

RMX = ζ . E / (S+D)ζ1 < ζ ≤ 2

ζ = 1,5433

Método (D+S)Método (D+S)Aoki (2012)

Wh (kN)= 70Wh (kN) 70

EFICIÊNCIA= 0,6

a = 0,4934

b = 8,3586b 8,3586

c = 1,5433

Set-up= 1,40

PROF. (m) N50 H (cm) S (mm) EMX (kN.m) DMX (mm) RMXo (kN) RMXf (kN)PROF. (m) N50 H (cm) S (mm) EMX (kN.m) DMX (mm) RMXo (kN) RMXf (kN)

0,50 10 20 50,00 8,40 50,00 129,64 181,49

1,00 9 20 55,56 8,40 55,56 116,67 163,34

1,50 5 20 100,00 8,40 100,00 64,82 90,751,50 5 20 100,00 8,40 100,00 64,82 90,75

2,00 2 20 250,00 8,40 250,00 25,93 36,30

2,50 3 20 166,67 8,40 166,67 38,89 54,45

3,00 4 20 125,00 8,40 125,00 51,85 72,60, , , , , ,

3,50 5 20 100,00 8,40 100,00 64,82 90,75

Método (D+S)Método (D+S)Aoki (2012)

ADAPTAÇÃO DA INSTRUMENTAÇÃOINSTRUMENTAÇÃO

ELETRÔNICA

Estaca com carga garantidaEstaca com carga garantida

ContextoContexto

Ensaios de carregamento dinâmico: mais acessíveis

No. ENSAIOS / %PIB

ContextoContexto

Métodos probabilísticos: tendência irreversível

p PROBABILIDADE DE RUÍNAp PROBABILIDADE DE RUÍNA(S > R)

S , RS R

Médio prazoMédio prazo

Estacas piloto: 01 ECD por apoioPrédio com 25 pavimentos e lâmina de 350 m2

-15 pilares com 06 estacas cada-15 pilares com 06 estacas cada- 90 estacas de 400 mm e 24 m de comprimento- Estaqueamento:

- Mob: R$ 10.000,00Mob: R$ 10.000,00- Fornecimento: 90 x 24 x 170,00 = R$ 367.200,00- Cravação: 90 x 24 x 60,00 = R$ 129.600,00- Subtotal: R$ 506.800,00$ ,

- Blocos (200 m3):- Materiais + MO: 200 x 1.200,00 = R$ 240.000,00

R$ 746.800,00

Médio prazoMédio prazo

Estacas piloto: 01 ECD por apoioPrédio com 25 pavimentos e lâmina de 350 m2

- 03 diárias de ensaios (05 ensaios / dia)- 03 diárias de ensaios (05 ensaios / dia)- 15 ensaios de carregamento dinâmico- Custo:

- Diárias: 3 x 6.000,00 = R$ 18.000,00Diárias: 3 x 6.000,00 R$ 18.000,00- Outros: R$ 2.000,00- Total: R$ 20.000,00

2,7% do custo da f d ã

17% das estacas i d fundaçãoensaiadas

Maior prazoMaior prazo

Martelo com PDA: monitoramento remoto

- Martelo Fambo 50 kN completo: R$ 3.000.000,00Martelo Fambo 50 kN completo: R$ 3.000.000,00

- PDA completo: R$ 200.000,00

7% a mais no custo da aquisição

100% das estacas ensaiadas q ç

FUNDAÇÃO GARANTIDA

Considerações FinaisConsiderações Finais

Considerações FinaisConsiderações Finais

O uso de martelos hidráulicos representou o maior avanço tecnológico nos últimos 20 anos na gárea de estacasA nega não deve ser analisada deA nega não deve ser analisada de modo isolado. Todos os dados dos controles devem ser analisados em conjunto.j

Considerações FinaisConsiderações Finais

Há necessidade de uma maior interação entre o setor produtivo(fabricantes, projetistas e executores) ( , p j )e as universidades.Há muitos assuntos relevantes aindaHá muitos assuntos relevantes ainda não resolvidos (capacidade de carga, dimensionamento da cravação, efeito set-up das argilas moles, etc).p g )

Muito obrigado pela atenção ...

gusmao.alex@ig.com.br