Geotecnia de Fundações TC 041 - dcc.ufpr.br · 16/08/2016 1 Geotecnia de Fundações TC 041...
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16/08/2016 1 Geotecnia de Fundações TC 041 Setembro 2016 Curso de Engenharia Civil – 8º Semestre Vítor Pereira Faro Roberta Bomfim Boszczowski [email protected] [email protected] Fórmulas Dinâmicas Tem sido usual a aplicação da teoria do Choque no monitoramento do estaqueamento.
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Geotecnia de Fundações TC 041
Setembro 2016
Curso de Engenharia Civil – 8º Semestre
Vítor Pereira Faro Roberta Bomfim [email protected] [email protected]
Fórmulas Dinâmicas
Tem sido usual a aplicação da teoria do Choque no monitoramento do
estaqueamento.
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Fórmulas Dinâmicas
h
s
Rrup
Wr
Wp
Bate estaca com Martelo de Gravidade
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Martelo de Gravidade
Martelo de Gravidade
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Bate estaca com Martelo Hidráulico
Martelo Hidráulico - Junttan
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Bate estaca com martelo Hidráulico
Martelo Hidráulico
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Fórmulas Dinâmicas Wr h = Rrup S + C
Wr h = Energia do Golpe Rrup S + C = Trabalho gasto na cravação
Onde: Wr = Peso do Martelo; h = Altura de queda do martelo; S = “nega” penetração da estaca no terreno pela ação
de um golpe; Rrup = Resist6encia oferecida pelo terreno à cravação; C = Soma das perdas de energia durante a cravação.
Fórmulas Dinâmicas Formula de Hilley
Chellis recomenda seu uso para Wr> Wp
pr
prrrup WW
WeW
CCCs
hWefR
21
2
321
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Fórmulas Dinâmicas Formula de Hilley
Onde: Rrup = Capacidade de carga dinâmica (t) Wr = peso do martelo (t) Wp = Peso da estaca (t) s = nega (mm) por golpe (valor médio para os últimos 5
golpes do martelo de gravidade e 20 golpes para os outros tipos de martelo;
h = altura de queda do martelo (mm) ef = eficiência do golpe;
0,75 – martelo de gravidade;1,00 – martelo diesel
Fórmulas Dinâmicas Formula de Hilley
e = coeficiente de restituição Estacas de aço
0,55 sem capacete 0,32 com capacete
Estacas de concreto 0,40 sem capacete 0,25 com capacete
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Fórmulas Dinâmicas Formula de Hilley
C1 = perdas deviso a compressão temporária da cabeça da estaca e do capacete (mm) C1 = a(Rrup/Sc)
a = 0 estaca sem capacete a = 28,09186 estacas de aço com capacete de
madeira a = 18,07527 estacas de concreto com capacete
de madeira Sc = área da seção do capacete (cm2)
Fórmulas Dinâmicas Formula de Hilley
C2 = perda devido ao encurtamento temporário da C2 = b(Rrup / Se) L
b = 0,474093 estaca de aço b = 4,740784 estaca de concreto estaca (mm) Se = área da seção da estaca L = comprimento da estaca entre a cabeça de bater e
centro de reação da do soloL = l (m)l = comprimento da estaca = 1 para estaca de ponta = 0,7 para estaca flutuante
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Fórmulas Dinâmicas Formula de Hilley
C3 = perda devido a compressão temporária do solo;
C = C1 + C2 + C3 pode ser obtido no canteiro de obras para martelo de gravidade.
C S1 S2 S3 S(mm/golpe)
H(mm)h3h2h1
Fórmulas Dinâmicas Formula de Hilley
C2 + C3 também pode ser determinada no canteiro de obras para martelo de gravidade e martelo diesel mantendo-se a altura de queda constante. (E=Wr h = Constante).
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Fórmulas Dinâmicas Determinação de C2 + C3
Estaca
Papel Direção de deslocamento do lápis
Estaca
Lápis
Fórmulas Dinâmicas
s
Altura de queda crescenteK=C2+C3
ss
A figura apresenta uma seqüência de sinais obtidos durante a execução de um ensaio com alturas de queda crescente, em que se nota, a partir do terceiro
sinal, a constância das deformações (K) (as deformações elásticas chegaram ao seu valor máximo) e o aumento dos deslocamentos permanentes (s). Este
comportamento caracteriza a ocorrência de ruptura geotécnica.
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Fórmulas DinâmicasAltura de queda
crescente
K
Nesta figura verifica-se que os deslocamentos permanentes (s) permanecem constantes e o valor das deformações elásticas (K) aumentam. Este caso
caracteriza a ruptura estrutural do elemento (estaca).
Fórmulas Dinâmicas
S=2,4mm
C2+C3 =10,8mm
Altura de queda constanteH = 40cm – Martelo 3,5t
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Fórmulas Dinâmicas Engineering News
C = 2,540 (mm) Martelo de gravidade C = 0,254 (mm) Martelo a vapor Fator de segurança 6
Cs
hWR r
rup
Fórmulas Dinâmicas Fórmula dos Holandeses
Fator de segurança 10 martelo de gravidade
Fator de segurança 6 martelo a vapor
pr
rrrup WW
W
s
hWR
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Fórmulas Dinâmicas Fórmula de Brix
Fator de segurança 5
2
pr
prrrup
WW
WW
s
hWR
Fórmulas Dinâmicas Fórmula de Janbu
2
3
3
2
1..
112
.2
Cs
EAL
EC
s
ERu
ef
ef
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Fórmulas Dinâmicas Fórmula de Janbu
Onde: Ru = resistência máxima mobilizada; Eef = Energia efetivamente transferida à estaca (W.h.ef); L = comprimento da estaca; A = área da seção da estaca; E = módulo de elasticidade da estaca; s = nega; C3 = deformação elástica do solo; W = peso do martelo; h = altura de queda do martelo ef = eficiência do golpe;
Fórmulas Dinâmicas Fórmula de Janbu;
Tipo de solo Fator Areia 1,00 – 1,15
Areia Siltosa 1,15 – 1,25Silte Aremoso 1,20 – 1,45Argila Siltosa 1,40 – 1,70
Argila 1,70 – 2,10
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Fórmulas Dinâmicas Formula de Janbu
= função do comprimento da estaca e da resistência do solo na ponta da estaca; Para L < 10m, estaca curta e resistência alta na
ponta do solo próximo da unidade, para resistência baixa fica em torno de 0,7;
Para estacas longas L > 10m o valor de pode variar entre 0,5 e 1,0, dependendo da resistência mobilizada.
Fórmulas Dinâmicas OBS: Verifica-se que em solos
permeáveis e não saturados Rrup não difere muito da carga de ruptura de uma estaca. Para solos argilosos e saturados isso não ocorre.
A utilização da formula dinâmica é recomendável para um controle mais adequado do estaqueamento.
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Fórmulas Dinâmicas Principais vantagens formulas dinâmicas:
Simplicidade; Todas as estacas da obra podem ter medições de
nega e registros de cravação; Úteis para implantar um estaqueamento
homogêneo.
Fórmulas Dinâmicas Principais críticas às formulas dinâmicas:
Essas formulas foram baseadas na Teoria do choque de corpos rígidos, formulada por Newton e não de corpos elásticos;
A resistência mobilizada pelos golpes do pilão nem sempre é suficiente para despertar a resistência máxima disponível que o solo pode oferecer;
Existem fatores pouco conhecidos envolvendo o fenômeno, tais como energia real aplicada a estaca, influência do coxim de madeira e do cepo instalados no capacete.
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Fórmulas Dinâmicas Principais críticas às formulas dinâmicas:
Eficiência do martelo varia; Medidas de nega são imprecisas; Aplicam-se apenas no final da cravação (a
resistência do solo varia com o tempo).
Fórmulas Dinâmicas Exercício: Determinar a capacidade de
carga admissível de uma estaca concreto pré-moldada de 12m, de 25 cm de lado, cravada com um martelo de 2500kg, caindo de uma altura de 0,40m e apresentando uma nega de 1mm.
