AULA 11 FUNDAÇÕES PROFUNDAS Avaliação da Capacidade … · Sobre avaliação de capacidade de...

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  • AULA 11 FUNDAES PROFUNDAS Avaliao da Capacidade de carga- Estacas

    Mtodos Dinmicos

    maio/ 2014 Disciplina - Fundaes Zeide Nogueira Furtado

  • Avaliao da capacidade de carga de estacas

    Mtodo - Frmulas Dinmicas

    So mtodos de estimativa da capacidade de carga de

    estacas cravadas a percusso, baseados na observao do

    seu comportamento durante a cravao.

    Dentre os mtodos dinmicos esto as chamadas Frmulas

    Dinmicas.

  • Avaliao da capacidade de carga de estacas

    Mtodo - Frmulas Dinmicas

    Frmulas Dinmicas:

    Mtodo de avaliao da capacidade de carga das estacas,

    valendo-se dos elementos obtidos durante a cravao.

    No servem, pois, para as estacas "in situ".

    Todas elas partem da medida da nega, que penetrao

    que sofre a estaca ao receber um golpe do pilo, no final

    da cravao.

    Obs.: a nega uma condio necessria, mas

    no suficiente para se conhecer a capacidade de carga de uma estaca.

  • Avaliao da capacidade de carga de estacas

    Mtodo - Frmulas Dinmicas

    Frmulas dinmicas so portanto , elemento de controle da cravao.

    A utilizao de frmulas Dinmicas deve ser feita em conjunto com

    anlises estticas.

  • Avaliao da capacidade de carga de estacas

    Mtodo - Frmulas Dinmicas

    Existem inmeras frmulas (matemticas) e todas baseadas no princpio de que o trabalho motor igual ao trabalho resistente, isto ,

    h uma igualdade entre a energia de queda do martelo e o trabalho

    gasto durante a cravao da estaca.

    P h = R e + Z onde:

    P = peso do martelo;

    h = altura de queda;

    R = resistncia oferecida pelo terreno penetrao da estaca;

    e = nega;

    Z = soma das perdas de energia durante a cravao (compresso do

    terreno, da estaca, do capacete etc.).

  • Avaliao da capacidade de carga de estacas

    Mtodo - Frmulas Dinmicas

    O uso destas expresses matemticas permite a

    determinao de valores numricos limites para a

    chamada nega das estacas, ou seja,

    o valor que deve ser obtido na cravao para

    garantir dinamicamente a capacidade de carga

    esperada para a estaca.

  • Avaliao da capacidade de carga

    Frmula de Danish ( Dinamarquesa)

    ( ) =

    + /2

    Rd= 2,5P

    P : carga de trabalho (Kgf)

    M: peso do martelo

    e= eficincia do equipamento(0,55) queda livre

    h: altura de queda

    A: rea da seco transversal (cm2)

    E: mdulo de elasticidade E= 350.000Kf/cm2

    Lc: comprimento cravado

    S: nega para um golpe(cm)

  • Exemplo:

    Estaca 29,5x29,5cm M=2400 kgf h=90cm Lc=13000cm A= 870 cm2

    Avaliao da capacidade de carga

    Frmula de Danish ( Dinamarquesa)

    ( ) =

    + /2

    =

    2400900,55

    0,1 + 2400900,551300/2870350.000

    = 196.824 P=78.730 kgf = 78,73 tf para nega de 1cm = 168.850 P= 67.540 kgf = 67,54 tf para nega de 2cm = 147.838 P= 59.135 kgf= 59,13 tf para nega de 3cm

    Obs: A prova de carga dinmica deve dar carga de ruptura superior a

    130 tf, nessas condies.

  • Sobre avaliao de capacidade de carga em estacas _ descreve a

    BENETON Fundaes (2009):

    Mesmo a capacidade de carga sendo avaliada em projeto, utilizando-se

    Mtodos Estticos Empricos, o controle da capacidade de carga em

    estacas tradicionalmente efetuado atravs da recusa penetrao da

    estaca no solo associada a uma determinada energia de cravao

    (Nega).

    Considera-se satisfatria a profundidade atingida quando o elemento

    estrutural recusa-se a penetrar no solo, obtendo uma nega

    predeterminada com base em Frmulas Dinmicas de Cravao.

    Na prtica diria, se as negas no so satisfatrias, a estaca recusada.

    Ocorre que, sendo a nega apenas um indicador de impenetrabilidade do

    elemento estrutural no solo, a melhor utilizao para tal critrio,

    consiste no Controle de Qualidade e Homogeneidade do

    Estaqueamento e no na avaliao da capacidade de carga das

    estacas (NBR 6122).

  • PROVA DE CARGA EM ESTACAS

    Ser que as suas Fundaes esto suportando as

    cargas que foram destinadas?

    PROGRAMA MINHA CASA MINHA VIDA

    PRDIO EM NITRIO RIO DE JANEIRO

    conjunto habitacional Zilda Arns II

  • PROVA DE CARGA EM ESTACAS

    Ser que as suas Fundaes esto suportando as

    cargas que foram destinadas?

    A Norma Brasileira de Fundaes incentiva que se

    faam ensaios que garantam a Capacidade de Carga.

    Mtodos Dinmicos e Estticos

  • PROVA DE CARGA EM ESTACAS

    Mtodo esttico e dinmico

    usado na determinao da capacidade de carga do

    solo

    (capacidade de carga de fundaes profundas)

  • PROVA DE CARGA EM ESTACAS

    Mtodo esttico usado na determinao da

    capacidade de carga do solo

    Consiste, basicamente, em aplicar esforos estticos crescentes

    estaca e registrar os deslocamentos correspondentes.

    Os esforos aplicados podem ser axiais de trao, compresso

    ou transversais.

    Na Prova de Carga Esttica, o elemento da fundao solicitado

    por um ou mais macacos hidrulicos, empregando-se um

    sistema de reao estvel.

    Para tanto, comum o uso de vigas metlicas e ancoragens

    embutidas no terreno.

  • PROVA DE CARGA EM ESTACAS

    Mtodo esttico usado na determinao da capacidade

    de carga do solo

    O conjunto constitudo pela estaca, macaco hidrulico e sistema de

    reao deve ser projetado e montado de modo a se garantir que a

    carga aplicada atue na direo desejada.

    A anlise dos dados obtidos em campo traz informaes importantes,

    tais como:

    curva carga x deslocamento,

    capacidade de carga da estaca,

    recalque associado carga de trabalho,

    parcelas de resistncia de ponta e atrito lateral, coeficiente de

    segurana do estaqueamento.

  • PROVA DE CARGA EM ESTACAS

    Mtodo esttico usado na determinao da

    capacidade de carga do solo

  • PROVA DE CARGA EM ESTACAS

    Mtodo esttico usado na determinao da

    capacidade de carga do solo

    http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=r-6IG2MzGJRdUM&tbnid=4dmBNK6nNxH4WM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.esteioengenharia.com.br/servicos/provas_de_carga/&ei=xXlyU7eVHOmj8AHeyYH4Cg&bvm=bv.66330100,d.aWw&psig=AFQjCNFRph8wNtLfVcTASSG7Tdeu9N5NBg&ust=1400097542242703

  • PROVA DE CARGA EM ESTACAS

    Prova de Carga Dinmica - Ensaio de Carregamento Dinmico

    um ensaio que objetiva principalmente determinar a capacidade de

    ruptura da interao estaca-solo, para carregamentos estticos axiais.

    Ele difere das tradicionais provas de carga estticas pelo fato do

    carregamento ser aplicado dinamicamente, atravs de golpes de um

    sistema de percusso adequado.

    A medio feita atravs da instalao de sensores no fuste da estaca, em

    uma seo situada pelo menos duas vezes o dimetro abaixo do topo da

    mesma.

    O sinal dos sensores so enviados por cabo ao equipamento , que

    armazena e processa os sinais .

    Alguns dados podem ser obtidos pelo ensaio, por exemplo, informaes

    sobre a integridade da estaca, com localizao de eventual dano, e

    estimativa de sua intensidade, energia efetivamente transferida para a

    estaca.

  • PROVA DE CARGA EM ESTACAS

    Prova de Carga Dinmica - Ensaio de Carregamento Dinmico

  • Desenvolver o Projeto executivo da fundao do edifcio residencial:

    A = 300 m2 por pavimento

    8 pavimentos

    4 apartamentos por pavimento

    Projeto de Fundaes de um Edifcio Residencial

  • Com base na planta de carga dos pilares de um edifcio residencial e no perfil geotcnico do solo do local , pede-se projetar as suas fundaes.

    Dados:

    1. Perfis de Sondagens (SP-01 e SP-02)

    2. Locao das Sondagens

    3. Planta de carga dos pilares

    Projeto de Fundaes de um Edifcio Residencial

  • Projeto de Fundaes de um Edifcio Residencial 1. ESCOLHA DO TIPO DE ESTACA Escolha do tipo da fundao a partir do tipo de obra, tipo de estrutura, tipo de solo, equipamento disponvel, custos, material e mo de obra.

    2. LANAMENTO DA FUNDAO ( estacas)

    Pr-dimensionamento das fundaes .

    Determinar o valor da carga admissvel Padm do ponto de vista estrutural.

    Para cada pilar Pi calcular nmero de estacas ni = ( PI /Padm) + 1

    Elaborar desenho do projeto com disposio das estacas em planta .

    Determinar o Nmero total de estacas.

    3. DETERMINAO DAS RESISTNCIAS

    Mtodo Luciano Decourt/ AoKi Veloso

    4. COMPARAO DOS RESULTADOS OBTIDOS

    5. JUSTIFICATIVA DA ESCOLHA

  • Projeto de Fundaes de um Edifcio Residencial 1. ESCOLHA DO TIPO DE ESTACA Escolha do tipo da fundao a partir do tipo de obra, tipo de estrutura, tipo de solo, equipamento disponvel, custos, material e mo de obra.

    2. LANAMENTO DA FUNDAO ( estacas)

    Pr-dimensionamento das fundaes .

    Determinar o valor da carga admissvel Padm do ponto de vista estrutural.

    Para cada pilar Pi calcular nmero de estacas ni = ( PI /Padm) + 1

    Elaborar desenho do projeto com disposio das estacas em planta .

    Determinar o Nmero total de estacas.

    3. DETERMINAO DAS RESISTNCIAS

    Mtodo Luciano Decourt/ AoKi Veloso

    4. COMPARAO DOS RESULTADOS OBTIDOS

    5. JUSTIFICATIVA DA ESCOLHA

  • Projeto de Fundaes de um Edifcio Residencial

    ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAO.

    Estacas moldadas no local Vantagens

    os comprimentos das estacas so facilmente ajustveis;

    pode ser executada em base alargada,, obtendo-se uma capacidade final de carga muito mais elevada;

    a podem ser cravadas com uma extremidade fechada, excluindo desta maneira os efeitos da gua

    subterrnea;

    Desvantagens

    o concreto no pode ser verificado aps a concluso do trabalho;

    o concreto pode ser enfraquecido se um fluxo artesiano ocorrer no fuste na estaca durante a retirada do revestimento;

    o concreto no pode ser verificado aps a concluso do trabalho;

    o concreto pode ser enfraquecido se um fluxo artesiano ocorrer no fuste na estaca durante a retirada do revestimento.

    No pode ser executado em areia submersa

  • Projeto de Fundaes de um Edifcio Residencial

    ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAO.

    Estacas moldadas no local Desvantagens

    os mtodos de escavao podem afofar os solos arenosos ou com pedregulho, ou transformar rochas moles em lama,

    suscetvel a estrangulamento em solo compressvel;

    dificuldades na concretagem submersa.

    O concreto no pode ser inspecionado posteriormente;

    a entrada de gua pode causar danos ao concreto, caso ainda no tenha ocorrido a pega, ou a uma alterao do solo circundante, provocando reduo da capacidade de carga da estaca;

    no podem se executadas bases alargadas em solos granulares

  • Projeto de Fundaes de um Edifcio Residencial 1. ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAO. Tipo de solo, equipamento disponvel, custos, material e mo de obra.

    O conhecimento das caractersticas do solo muito importante, no s para escolha do tipo de fundao e seu dimensionamento, o que

    bastante obvio, como tambm para determinao dos acidentes, tais

    como existncia de gua, de mataces e de vazios que possam

    influenciar o prprio processo construtivo.

    A sondagem um procedimento que objetiva conhecer as condies

    naturais do solo, visando reconhecer seu tipo, caractersticas fsicas e

    principalmente sua resistncia. A sondagem possibilita ainda a

    determinao da profundidade do lenol fretico ( gua no subsolo).

  • Projeto de Fundaes de um Edifcio Residencial 1. ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAO. Tipo de solo, equipamento disponvel, custos, material e mo de obra.

    Fatores que determinam a escolha do tipo de estaca Os fatores fundamentais que devem ser considerados na determinao

    do tipo de estaca a

    ser adotado so:

    a localizao e o tipo de estrutura;

    as condies do solo, incluindo a posio do nvel do lenol fretico;

    a durabilidade em longo prazo.

  • Projeto de Fundaes de um Edifcio Residencial 1. ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAO. Tipo de solo, equipamento disponvel, custos, material e mo de obra.

    As estacas de madeira ficam sujeitas decomposio especialmente

    acima do lenol fretico, e ao ataque dos microorganismos marinhos.

    O concreto, suscetvel ao ataque qumico na presena de sais e cidos

    do solo;

    As estacas de ao podem sofrer corroso.

    Custos totais para o cliente: a forma mais barata de estaqueamento no

    , necessariamente, a estaca mais barata por metro de construo..

  • Projeto de Fundaes de um Edifcio Residencial

    ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAO.

    Estacas pr-moldadas de concreto Vantagens

    podem ser cravadas com um nega predeterminada;

    estvel em solos compressveis, por

    exemplo, argilas moles, siltes e turfas;

    o material da estaca pode ser inspecionado antes da cravao;

    pode ser recravada se for afetada por inchamento do solo;

    o procedimento de construo no afetado pelo lenol fretico;

    pode ser cravada com grandes comprimentos; pode ser transportada acima do nvel do terreno, por exemplo, dentro dgua para estruturas martimas;

    Desvantagens

    pode sofrer danos durante a cravao;

    no pode ser cravada com dimetros muito grandes ou em locais onde haja onde haja limitaes de altura para equipamento;

    barulho, vibrao e deslocamentos do solo podem causar dificuldades.

    Comprimento de estacas at 27 m e cargas at 1000 KN so usuais

  • Projeto de Fundaes de um Edifcio Residencial

    ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAO. Estacas de perfis laminados de AO

    As estacas de perfis laminados de ao so de fcil transporte ;

    podem ser cravadas com grande energia de cravao;

    Podem ser cravadas em comprimentos muito grandes, e o

    comprimento da estaca pode ser alterado rapidamente.;

    Podem suportar cargas pesadas, e podem ser ancoradas com sucesso em superfcies rochosas com taludes acentuados ;

    As estacas que esto sujeitas a corroso, podem ser previstas no projeto, e podem ser tratadas com proteo catdica, ou pintadas.

    As estacas de perfis laminados de ao so usadas em comprimentos de at 36m, com cargas de trabalho de at 1700KN.

  • Projeto de Fundaes de um Edifcio Residencial

    ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAO.

    Anlise de custo das fundaes profundas (ABCP, 2008)

    Considerando uma escala relativa de custos da utilizao de fundaes

    profundas, podemos, de um modo genrico, afirmar que:

    . a estaca pr-moldada uma das solues mais econmicas;

    . a estaca tipo hlice j foi considerada de custo elevado porm, devido a

    sua alta produtividade e ao aumento da demanda, houve uma progressiva

    reduo de custos ao longo dos anos;

    . a estaca Franki considerada mais custosa que as estacas anteriores

    (pr-moldada e hlice), porm de custo inferior a estaca raiz;

    . a estaca do tipo raiz apresenta alto custo;

    . O tubulo uma soluo vivel quando utilizado acima do nvel d.gua e

    com pequenas profundidades, de 4 a 6 m.

  • Quais os parmetros para

    dimensionamento de estacas de

    concreto moldadas in loco?

    De acordo com a NBR 6122 - Projeto e Execuo de Fundaes, de

    setembro de 2010, os parmetros para dimensionamento de

    estacas de concreto moldadas in loco so apresentados na tabela a

    seguir.

  • Capacidade

    de Carga

    Dimetro

    Nominal

    Dimetro Interno de

    Tubulao

    Distncia Mnima do

    Eixo da Estaca

    (t) (cm) (cm) A Divisa

    20 25 20 15

    30 32 25 20

    40 38 30 25

    60 45 38 30

    80 55 48 45

    A Estaca Strauss o tipo de fundao mais antigo de escavao

    mecnica que se tm conhecimento. Com a estaca strauss executam-se

    fundaes em diversos tipos de solos. Ela executada em concreto

    simples ou armado, moldada in loco, executada com revestimento

    metlico recupervel. A estaca strauss est disponvel no mercado com

    cargas e caractersticas tcnicas seguintes:

  • CARACTERSTICA DA ESTACA

    Dimetro

    da Estaca

    Acabada

    (cm)

    Carga

    Admissvel

    (kN)

    Distncia

    mnima

    entre eixos

    (cm)

    Distncia

    mnima do

    eixo

    parede

    vizinha (cm)

    Consumo de materiais da estaca por

    metro

    Areia (l/m) Pedra I (l/m)

    PCimento

    (saco 50

    kg/m)

    25 200 75 15 35 60 0,35

    32 300 90 20 50 90 0,50

    38 400 110 25 70 130 0,70

    45 600 130 30 105 200 1,05

  • Com base na planta de carga dos pilares de um edifcio residencial e no perfil geotcnico do solo do local , pede-se projetar as suas fundaes.

    Dados:

    1. Perfis de Sondagens (SP-01 e SP-02)

    2. Locao das Sondagens

    3. Planta de carga dos pilares

    Projeto de Fundaes de um Edifcio Residencial

  • CAPACIDADE DE CARGA DE FUNDAES PROFUNDAS

    A estimativa da capacidade de carga de ruptura de uma fundao profunda tem por objetivo:

    evitar seu colapso ( elemento estrutural), ou

    evitar o escoamento do solo que lhe confere sustentao,

  • Dimenses de estacas de concreto moldadas in loco

    a O comprimento da armadura limitado devido ao processo executivo nesse tipo de estaca. b O dimetro a ser considerado no dimensionamento o dimetro externo do revestimento nesse tipo de estaca. c Quando for utilizado ao com resistncia at 500 MPa e a porcentagem de ao for 6% da seo da estaca, a estaca dimensionada como

    pilar de concreto armado. Quando for utilizado ao com resistncia 500 MPa ou a porcentagem de ao for 6% da seo real, toda carga

    deve ser resistida pelo ao. Essa limitao est relacionada com a garantia de preenchimento do furo com argamassa ou calda de cimento. d O fck mximo de projeto da tabela o que deve ser empregado no dimensionamento estrutural da pea.

    a O comprimento da armadura limitado devido ao processo executivo nesse tipo de estaca. b O dimetro a ser considerado no dimensionamento o dimetro externo do revestimento nesse tipo de estaca. c Quando for utilizado ao com resistncia at 500 MPa e a porcentagem de ao for 6% da seo da estaca, a estaca

    dimensionada como pilar de concreto armado. Quando for utilizado ao com resistncia 500 MPa ou a porcentagem

    de ao for 6% da seo real, toda carga deve ser resistida pelo ao. Essa limitao est relacionada com a garantia de

    preenchimento do furo com argamassa ou calda de cimento. d O fck mximo de projeto da tabela o que deve ser empregado no dimensionamento estrutural da pea.