Reforço de Fundações Utilizando Estaca Mega

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1 PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL REFORÇO DE FUNDAÇÕES UTILIZANDO ESTACA MEGA Átila Almeida de Oliveira(1); Rennan Racy Lopes (1), Flávio Ricardo Leal da Cunha, (2) (1) Graduandos em Engenharia Civil, Departamento de Engenharia – Pontifícia Universidade Católica de Goiás (2) Professor M.Sc. Assistente I, Departamento de Engenharia – Pontifícia Universidade Católica de Goiás Resumo Trata-se de estudo de caso sobre reforço de fundação em um edifício utilizando estaca Mega, tema ainda pouco evidenciado na literatura científica. Pretende-se apresentar uma experiência de utilização da estaca Mega como reforço na fundação, onde foram relatados erros operacionais que propiciaram a execução e a adaptação deste reforço. Partiu-se da contextualização de uma situação-problema, da revisão da literatura sobre o tema, do relato descritivo da concepção da estrutura de reação, juntamente com seus aspectos operacionais, processo executivo e dimensionamento do reforço. Foram três os desafios encontrados: tronco de cone executado invertido, estaca Raiz com capacidade inferior à dimensionada e duas destas perdidas durante o processo de execução. A experiência retratada constitui-se em um desafio ímpar, por lidar com situação complexa em que não se admite falhar. Palavra-Chave: Estaca Mega, Reforço, Fundação 1. INTRODUÇÃO As edificações são constituídas de superestrutura, fundação ou infraestrutura e solo. A fundação é a ligação entre a superestrutura e o solo, interface que transmite os esforços provenientes ao solo. (CUNHA, 2011). Erros durante o projeto e na fase de execução, assim como deslizes nas investigações geotécnicas e alterações estruturais não previstas, podem interferir diretamente no conjunto da obra, prejudicando o adequado funcionamento da edificação e colocando em risco a integridade física dos seus usuários. Além disso, a administração incorreta, negligências e descuidos no planejamento e execução,

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Artigo Científico (PUC-GO)Graduandos:Átila Almeida de Oliveira;Rennan Racy Lopes.

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1 PONTIFCIA UNIVERSIDADE CATLICA DE GOIS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL REFORO DE FUNDAES UTILIZANDO ESTACA MEGA tila Almeida de Oliveira(1); Rennan Racy Lopes (1), Flvio Ricardo Leal da Cunha, (2) (1) Graduandos em Engenharia Civil, Departamento de Engenharia Pontifcia Universidade Catlica de Gois(2) Professor M.Sc. Assistente I, Departamento de Engenharia Pontifcia Universidade Catlica de Gois Resumo Trata-sedeestudodecasosobrereforodefundaoemumedifcioutilizandoestaca Mega,temaaindapoucoevidenciadonaliteraturacientfica.Pretende-seapresentaruma experincia de utilizao da estaca Mega como reforo na fundao, onde foram relatados errosoperacionaisquepropiciaramaexecuoeaadaptaodestereforo.Partiu-seda contextualizao de uma situao-problema, da reviso da literatura sobre o tema, do relato descritivodaconcepodaestruturadereao,juntamentecomseusaspectos operacionais,processoexecutivoedimensionamentodoreforo.Foramtrsosdesafios encontrados:troncodeconeexecutadoinvertido,estacaRaizcomcapacidadeinferior dimensionadaeduasdestasperdidasduranteoprocessodeexecuo.Aexperincia retratada constitui-se em um desafio mpar, por lidar com situao complexa em que no se admite falhar. Palavra-Chave: Estaca Mega, Reforo, Fundao 1. INTRODUO As edificaes so constitudas de superestrutura, fundao ou infraestrutura esolo.Afundaoaligaoentreasuperestruturaeosolo,interfaceque transmite os esforos provenientes ao solo. (CUNHA, 2011). Errosduranteoprojetoenafasedeexecuo,assimcomodeslizesnas investigaesgeotcnicasealteraesestruturaisnoprevistas,podeminterferir diretamentenoconjuntodaobra,prejudicandooadequadofuncionamentoda edificao e colocando em risco a integridade fsica dos seus usurios. Alm disso, a administraoincorreta,neglignciasedescuidosnoplanejamentoeexecuo, 2 podem gerar custos adicionais e desnecessrios, difceis de serem arcados.FELD & CARPER (1997) apud KLEIN, CAMPAGNOLO & SILVA FILHO (1999) mencionam que,desdeostemposremotos,porvoltade1700a.C.,ocdigodeHamurabij traziaregrasseverasparaosconstrutoresque,pormaufuncionamentoecolapso dasconstrues,dessemprejuzosfsicosemateriaisdurantearealizaodas mesmas. Portanto, o engenheiro ao se deparar com algum problema nas edificaes ou ao fazer alteraes nas mesmas, necessita de um estudo para as novas condies e caso seja necessrio, realizar um reforo da fundao, j que atua sobre o elo entre a superestrutura e o solo. 1.1 JUSTIFICATIVA O reforo de fundaes, apesar de ser uma rea de grande importncia para aengenhariacivil,aindapoucoevidenciadanaliteraturacientfica.Segundo OLIVEIRA & OLIVEIRA (2005), os estudos sobre reforo de fundaes fazem parte dageotecnia,esetratadeassuntorelativamentepoucodivulgadonoseventos tcnico-cientficosdaengenharia.Omesmoseconcluicomrelaoaoslivros didticos nacionais. Arrisca-se argumentar, na forma de explicao racional carente decomprovao,quepelofatodeseconstituiremumprocessodecorreode falhasdeplanejamentooudeexecuodeobras,estasuposiopoderialevaros proprietriosdaobraaocultarsuaexecuo,comointuitodeevitaramargos prejuzosfuturoscausadospeladesinformaodosclientes,queaosaberemdo fato, poderiam desistir do pleito e cancelar o investimento. Amotivaoinauguralparaescolhadotemaemquestofoiaoportunidade deaprofundaroconhecimentorelacionadosestacasMegaeacompanhara execuo de um reforo de fundao de um determinado edifcio. Pretende-secomesseestudoapresentarumaexperinciadeutilizaoda estacaMegaparacorreodafundaodeumpilar,dandonfasenosaspectos operacionais e ao dimensionamento do reforo. 3 2. REVISO BIBLIOGRFICA 2.1. REFORO DE FUNDAES UTILIZANDO ESTACA MEGA. 2.1.1. ESTACAS MEGA OU PRENSADAS - CONCEITO Asestacascravadasreao,tambmdenominadasde estacasprensadas,ouaindaestacasMega,soconstitudaspor segmentosdeconcretoarmadooumetlicos.Aprincipal caracterstica deste tipo de estaca a sua cravao esttica atravs demacacohidrulico,reagindocontracargueiroouestrutura existente,seestaresistiraosesforosqueseroaplicados.(NBR 6122, 2010, p. 81). Os segmentos de estaca variam geralmente entre 0,5 a 1,0m de comprimento e de 0,20 a 0,25m de dimetro (DONADON, 2009). 2.1.2. VANTAGENS DE SUA UTILIZAO Segundo,HACHICHetal.(1998),omtodoexecutivodaEstacaMega possibilitatrabalharemlocaisdedifcilacesso,almdeseevitarpossveis instabilidadesgraasaofatodenoprovocarvibraesduranteacravaoda estaca. Pelofatodapossibilidadedesemonitorarocarregamentoexercidopelo atuadorhidrulico,pormeiodeummanmetro,pode-sedizerqueaexecuo funciona como uma prova de carga, j que se tem em mos o carregamento real em tempo real (DONADON, 2009). Estemtodopossuiavantagemdaprofundidadeetransportedasestacas noseremfatoreslimitantes,jqueaprofundidadedependeapenasdas caractersticasdosoloedaestruturaquevaiexercerafunodereao.O transportefacilitadopelofatodaestacasersegmentadaemvriasfraescom menos de um metro de comprimento. (DONADON, 2009). Almdesuautilizaocomoreforo,temsidoexecutadatambmcomo fundao convencional nos casos em que os fatores relacionados a rudo, vibraes 4 choques mecnicos devam ser evitados, preservando a vizinhana de perturbaes (CAVALCANTE, 2005). 2.1.3. FABRICAO DOS SEGMENTOS DE ESTACAS Nocasodeestacasdereaodeconcreto,ocomprimentoumfatormais influentenacapacidadedecargadaestacaquearesistnciainternadamesma (REFORA, 1994). Os segmentos da estaca de concreto, geralmente so moldados em tubos de PVC, com as dimenses pr-determinadas. Os moldes so tratados com limpeza e lubrificao para o desmolde antes que ocorra a concretagem. As formas possuem umcortelongitudinalparafacilitar,aindamais,odesmoldeeparanoseabrirem duranteaconcretagemouvibrao, fatoquemelhoraoadensamentodoconcreto. Por ltimo, so fixadas as presilhas em cada corpo de prova (DONADON, 2009). Outro mtodo de se fabricar os segmentos da estaca utilizando o processo decentrifugao.Quandoaestacaforsubmetidaagrandescarregamentos, comum se utilizar estacas armadas, geralmente aplicando-se a armadura mnima de norma.UmexemplofoiautilizaodeumreforoexecutadonacidadedeSo Pauloondecadaestacadeconcretoestavasubmetidaaumesforode400tf (REFORA, 1994). 2.1.4. ATUADOR HIDRULICO Para execuo do servio, utilizam-se atuadores hidrulicos cujo acionamento feito por bombas eltricas ou por meio manual, o que era comum at a dcada de 70 (REFORA,1994). O atuador hidrulico juntamente com os cilindros so peas fundamentais no processo de cravao dos segmentos da estaca. O atuador hidrulico injeta leo no cilindro de maior dimetro que empurra para fora o de menor dimetro. Colocando o cilindrodemaiordimetro(externo)emcontatocomosegmentodaestacaeo cilindrodemenordimetro(interno)emcontatocomaestruturadereao, consegue-secravaraestacanosolo,atravsdoprincpiodaaoereao.H atuadorescomvriasfaixasdecapacidade,sendoqueasmaisencontradasno 5 mercado, variam entre 300 e 500 kN(DONADON, 2009), entretanto podem chegar a valores de capacidade maiores. 2.1.5. UTILIZAO DA ESTACA MEGA O sistema de reao pode ser colocado, opcionalmente, acima ou abaixo do elementodefundao.NorefororealizadoporOLIVEIRA&OLIVEIRA(2005),o sistema foi montado acima do elemento de fundao (sapata corrida), desta forma, eliminandoquaisquerprejuzoscomescavaes,conformedemonstradosna Figura 1. Figura 1. Torre de reao e atuador hidrulico durante a cravao da estaca Mega. Fonte: Adaptado de OLIVEIRA & OLIVEIRA, 2005 (p.5). Quando h um bloco estaqueado, tambm possvel executar a cravao por cimadobloco,oqueevitafuturosimprevistoseamobilizaocausadapela escavao.Aaberturadoblocofeitaemformadetroncodecone(Figura2), utilizando-semoldesdetijolos,quesoretiradosdepoisdaconcretagem (REFORA,1994). 6 Figura 2. Esboo da abertura do bloco no formato de tronco de cone. Fonte: Adaptada de REFORA, 1994 (p. 9) 2.1.6. PROCEDIMENTOS EXECUTIVOS SEGUNDO A NBR 6122:2010 2.1.6.1 CRAVAO A cravao da estaca Mega segue o anexo N da Norma NBR 6122:2010:Deve ser realizada atravs do macaco hidrulico acionado por bomba eltrica ou manual. A escolha do macaco hidrulico deve ser feita de acordocomotipoedimensodaestaca,caractersticasdosolo, cargaespecificadanoprojetoepeculiaridadesdolocal.Emsolos porosos a cravao pode ser auxiliada atravs da saturao do solo e emareiacompactascomjatosdeguapelointeriordosegmento. Quandoossegmentosforemdeconcreto,aemendaserfeitapor simplessuperposioouatravsdesolidarizaoespecificadaem projeto.Asemendasdesegmentosmetlicosseroporsoldaou rosca (p. 81). Aps o trmino da cravao, coloca-se o cabeote sobre as estacas, a fim de realizaroencunhamento,utilizando-secalosecunhas.Ascargasdecravaoe encunhamento devem ser de no mnimo 1,5 vezes a carga admissvel e devem ser especificadas no projeto. 2.1.6.2 REGISTROS DA QUALIDADE DOS SERVIOS Paragarantirumcontroleordenadoemcampo,anormaNBR6122:2010 determinaquedeveserpreenchidaumafichadecontroleparacadaestaca, diariamente, devendo constar no mnimo as seguintes informaes (ABNT, 2010, p. 82) 7 a)Identificaodaobra,local,nmerodaestacaenomedo contratante e executor; b)Data da cravao; c)Tipo de estaca e caractersticas geomtricas; d)Ensaios de resistncia do concreto, quando for o caso; e)Comprimento cravado da estaca; f)Quantidade de segmentos utilizados; g)Carga de encunhamento; h)Caractersticas do cabeote e da estrutura de reao; i)Desaprumo e desvio de locao; j)Caractersticas e identificao do equipamento de cravao; k)Nmero e dimenses de calos; l)Nmero e dimenses de cunhas; m)Descrio da eventual armadura; n)Caractersticasdacaldaouargamassadepreenchimento quando empregadas; o)Anormalidades de execuo; p)Observaes pertinentes. 3.ESTUDO DE CASO 3.1. HISTRICO A fundao do edifcio em questo foi executada toda em sapatas, exceto na regio de dois pilares onde as caractersticas do solo eram diferente do restante da rea,sendonecessriaaexecuodeblocosestaqueados.Oprojetopreviaum bloco de 390x320x125cm com dez estacas do tipo Raiz, porm durante a execuo, duas estacas foram perdidas. Oerroexecutivoemquestotrouxeanecessidadedeseavaliarpropostas para soluo. Inicialmente foram observadas as caractersticas locais para que ento fosse escolhida aquela que melhor se adequasse a esta situao.AexecuodoreforocomestacaMegafoiasoluoescolhida,devidoao poucoespaoexistentenolocal,lenolfreticoprximosuperfcieeano propagaodevibraes,promovendoanointerferncianoselementosde fundao j existentes. 8 3.2. ESTACA MEGA A estaca Mega tem como princpio bsico, a cravao promovida por atuador hidrulico utilizando sua prpria estrutura como reao. Para que isso seja possvel, deveexistirumarranjoestruturalquetransmitaosesforosprovenientesda cravao estrutura, para que a mesma exera o papel de sistema de reao.Paraarealizaodoreforo,foicriadaumaconcepodaestruturade reao (torre) que suportar os esforos de cravao e os transmitir estrutura do edifcio. Com a ideia do projeto concretizada, o dimensionamento das peas que iro compor a estrutura realizado. Emseguida,jcomasdimensesestabelecidas,inicia-seafasede montagemdosistemadereaodaestrutura.ApesardaestacaMegaseresumir basicamentenacravaodeestacas,existemalgumaspeculiaridadesreferentes forma de se construir o processo para que a cravao seja executada. Segundo a concepo adotada, a torre de reao se situa acima do bloco de concreto (Figura 3). Figura 3. Execuo da estaca Mega. 9 3.3. ESTRUTURA DA TORRE DE REAO Basicamente,atorredereaoexecutadacompostapelosseguintes elementos (Figura 4): 1.Arranques (Ancorados no Bloco); 2.Chapa Inferior (Chapa vazada soldada nos arranques); 3.Tirantes Rosqueveis; 4.Chapas Superiores (apoia o atuador na estaca). Figura 4. Torre de reao. 10 Os arranques so estruturas ancoradas no bloco e soldadas na chapa inferior, esta chapa era vazada na regio central e nos pontos dos arranques, que recebem os tirantes rosqueveis. Ostirantesrosqueveissobarrasrosqueveiscujafunotransmitiro esforodetraoprovenientedaschapassuperiores,derivadasdoesforodo atuador hidrulico, para a chapa inferior. Na extremidade superior dos tirantes, as chapas superiores cumprem o papel deapoioparaoatuadorhidrulico,oqualporsuavezcravaaestacanosolo,de maneira direta. 3.4. SERVIOS PRELIMINARES Paraqueamontagemdatorredereaosejapossvel,algunsservios preliminares devem estar executados, juntamente com a concretagem do bloco, que so:aberturasprevistasparacravaodaestacaearranquesmontadospara receber a torre de reao (Figura 5). Figura 5. Servios preliminares. 11 3.4.1. ABERTURAS PARA CRAVAO DA ESTACA Duranteaetapadedimensionamentofoiverificadaanecessidadeda utilizaodequatroestacasMega(Figura3)elogo,paraqueacravaodas estacassetornassepossvel,foramexecutadosquatroaberturas(furos)nobloco estaqueado.Ocorretoeoqueestavaprevistoexecutar,eramfurosnaformade troncodecone,comoraiomaiorparabaixo,poisdestaformairiamgerarum confinamentodoconcretonovo,resolvendooproblemadamadernciado concreto novo com o velho, para que depois de finalizada a cravao, esse artifcio funcionasse como mtodo de conteno das estacas no bloco.Aps a execuo da abertura, percebeu-se uma falha operacional. O furo em tronco de cone foi executado de forma invertida, ou seja, com o raio maior para cima (Figura5),destaformanoexercendoopapeldeconfinaraestacanobloco.A soluoadotadaparaseresolveresteproblema,foidobrarosarranquesque trabalharamnacravaoparadentrodobloco,ancorando-osnaetapade consolidao,promovendomaioradernciadoconcretonovonaestruturae garantindoaregiodeconfinamento.Futuramente,naetapadeconsolidao,a armadura do ltimo segmento de estaca ser tambm ancorada. 3.4.2.MONTAGEM DOS ARRANQUES DA TORRE DE REAO Estaetapadeveserexecutadacomantecednciaparaqueamontagemda torresejaconsolidada,poissoosarranquesquefaroopapel deligaoentrea torre de reao e o bloco estrutural. Nomomentodaconcretagemdobloco,osarranquesjdevemestar devidamente posicionados (Figura 5). 3.5. MONTAGEM DA TORRE DE REAO 3.5.1. ARRANQUES Paramontagemdatorredereao,osarranquesjdevemestar perfeitamenteposicionados.Oarranqueabarradeaopr-posicionadaque 12 cumpreopapeldetransmitiresforosdetraoprovenientesdacravao, repassandoosmesmosaobloco,pormeiodocomprimentodeancoragem dimensionado.Foramusadasoitobarrasaoredordecadaumdosquatrofuros, distribudas uniformemente ao longo do permetro da chapa inferior (Figura 5). 3.5.2. CHAPA INFERIOR Achapainferiorumelementonoformatodeumachapavazada,soldado diretamentenosoitoarranquesquesaemdecadaaberturadobloco,sujeitona maior parte aos esforos de trao e cisalhamento (Figura 6). Sua dimenso externa de 70 x 80 cm e interna de 35 x 35 cm, com espessura de duas polegadas. Esta estrutura possui o formato retangular, sendo que cada canto possui um furo previsto parareceberotiranterosquevel.Omesmodeveestarposicionadoenivelado, conforme previsto no projeto. Figura 6. Chapa Inferior soldada nos arranques. 3.5.3. FIXAO DOS TIRANTES ROSQUEVEIS Comaestruturadachapainferiorfinalizadaeoelementodeestacaj posicionadoeaprumadodentrodaaberturadobloco(troncodecone),inicia-sea fixaodostirantes.Otiranteumabarrarosquevelcujafunotransmitiro esforodetraoprovenientedaschapassuperiores(advindasdoesforodo atuador hidrulico) para o chapa inferior. Cada barra possui um par de porcas, que 13 cumpreopapeldetravamentodachapainferiornaschapassuperiores,assim completandooeloentreoselementos(Figura4).Devidolimitaodotorno mecnico, no foi possvelrosquearabarrainteira,sendonecessrioousode um complemento metlico, que possibilita o trmino da cravao. 3.5.4. CHAPAS SUPERIORES Aschapassuperiorescompemaestruturaresponsvelporreceberaao diretadoatuadorhidrulicoetransmiti-laaostirantes,atravsdasporcas.Cada unidade de chapa possui dois furos para posicionamento dos tirantes.Soformadasporsegmentossuperpostosesuaquantidadedependedo esforo solicitado na cravao, sendo que so necessrias no mnimo, duas para se realizar o travamento dos tirantes. Estas chapas so posicionadas em forma de cruz, paragerarumasuperfciecentralizada,ondeseapoiaroatuador.Esto submetidas,emsuamaioria,aosesforosdeflexoecisalhamento,possuem grande mobilidade e podem ser posicionadas na altura que for necessria, ao longo dos tirantes (Figura 7). Figura 7. Atuador hidrulico apoiado nas chapas superiores. 14 3.5.5. ESCOLHA DO ATUADOR HIDRULICO O atuador hidrulico deve ser escolhido de acordo com a faixa de carga que o mesmoirtrabalhar.Paraaobraemquesto,foiutilizadoumatuadorcom capacidade de 100 tf e manmetro da marca Famabras. necessrioquehajaumacorreodasleiturasdomanmetro,noatuador hidrulico,comascargasreaisaferidas.Olaudocomaequaodeaferioe correlaodasleiturasnoatuadorhidrulicocomascargasnoaferidor,foi executado pelo laboratrio de materiais de construo da UFG. 3.5.6. SEGMENTOS DA ESTACA Os segmentos da estaca (Figura 8) utilizados na obra possuem a dimenso de 1m de comprimento por 25 cm de dimetro e so pr-fabricados. Nas extremidades de cada segmento, por processo de centrifugao, colocado um anel metlico que terafunodeprotegerasextremidadesdasestacasduranteacravaoe promover a emenda entre duas estacas, por meio de solda. Figura 8. Dois segmentos de estaca justapostos. 3.6. PROCESSO EXECUTIVO Noblocoestaqueado,foramexecutadasquatroestacasMega,sendoque cada estaca foi cravada isoladamente. Para ligar o bloco ao sistema de reao, oito arranquesforamancoradosnointeriordomesmo,assimgarantindouma transmissoseguradosesforosdecravao,queiriamreagircontraacarga transmitidapelopilar(Figura3).Comosistemadereaodevidamentemontado, iniciou-se o processo de cravao da estaca Mega. TendoemvistaqueaexecuodeumaestacaMegaconsistenacravao desegmentossobrepostosdeestaca,cabeinformarqueo primeiroelementodeve compreenderauniodedoissegmentosdeummetrocada,porquestesde 15 compatibilizaodealturacomobloco.Duranteestaetapa,realizadoo nivelamentodosegmentodeestaca,paraqueamesmasejacravadano ocasionandoproblemasfuturos.Existetambm,umcomplementometlicoque basicamenteumapeademetalutilizadaparacomplementaraalturadasestacas no momento da cravao. Com o segmento de estaca devidamente posicionado, o atuador hidrulico colocadocomseupistodemaiordimetrovoltadoparabaixo(emcontatocoma estaca)eodemenordimetrovoltadoparacima(emcontatocomaschapas superiores) (Figura 7). Emseguida,aschapassuperioressopostasemposiodecruz,sendo que inicialmente, utilizam-se apenas duas chapas devido baixa carga absorvida na etapainicial.Devidamenteparafusadaseemcontatocomoatuadorhidrulico,a cravao se inicia at o ponto em que o cursor do atuador chegue ao final. medida queopistoterminaoprimeirociclo,hanecessidadedeserebaixaraschapas cruzadas,paraqueasmesmasvoltemaestaremcontatocomopisto.Quando necessrio, o complemento metlico utilizado. Nacravaoemquesto,utilizou-seumatuadorhidrulicomanual,que possuiduasformasbsicasdeuso:aformalentaque,apesardesermaisleve, possuiummenorrendimentoeaformarpida,quenecessitadeumbraode alavancamaior,atravsdaaplicaodeumacargamaior,assimproporcionando maior rendimento (Figura 4). Quandoooperadornotaqueaposiodoatuadorjestbaixaeexiste espao suficiente para se inserir um novo segmento de estaca, as chapas superiores so retiradas e um novo segmento de estaca soldado. A solda feita, in loco, por um soldador, que checa seu nvel para garantir o nivelamento correto (Figura 8). Figura 8. Solda executada in loco. 16 Duranteoprocessodecravao,oaumentodascargasocasionou deformaoplsticanaschapassuperiores,assimsendonecessriaaadiode mais unidades chapas, de acordo com a carga exigida (Figura 9). Figura 9. Chapas superiores submetidas ao esforo de cravao. Quando o manmetro atinge a carga de 51 toneladas e com no mnimo seis metrosdeestacacravada,acravaofinalizada(Figura10).Istosignificaquea cargaaferidaatingiu1,5vezesacargaadmissvel,comoconstananormaNBR 6122:2010.Omtododesecontrolaracargavisualizando-seomanmetro acopladoaoatuadorecomparando-seosresultadoscomolaudodeequaode aferio (Equao 1), onde Y a carga corrigida (tf) e L, a leitura mdia no atuador.

Y=0,8458.L - 2,5938(1) Figura 10. Cravao das estacas Mega finalizada. 17 Aps a fase de cravao das estacas Mega (Figura 10), iniciou-se a fase de consolidao destas estacas com o bloco.Nesta fase, foi inicialmente executada a quebradacabeadasestacasnaregioexternaaobloco,coma funodeexpor suaarmaduraqueserdobradaeajudarnoconfinamento,apsoprocessode grauteamento (Figura 11). Figura 11. Cabea da estaca quebrada e armaduras expostas e dobradas. Naetapaseguinte,foiexecutadoocontrapisonaregioexternaaobloco (Figura 12) para possibilitar a limpeza adequada da regio a ser grauteada, evitando que novas partculas de solo voltem a atingi-lo, comprometendo, assim, a aderncia do concreto novo com o velho. Figura 12. Contrapiso externo ao bloco executado antes da limpeza. 18 Duranteaexecuo,verificou-sequeocomprimentodosarranquesera insuficienteparaaexecuodasdobrasqueexerceriamoconfinamento,sendo necessriaasoldadenovasbarrasdeaonosarranques,deformaageraruma estruturacapazdeexercerafunodeconfinamentodasestacas.Estasnovas barraspossuemdobrasnasextremidadesgerandoaestruturadeconfinamento (Figura 13). Figura 13. Sequncia de grauteamento da gaiola de confinamento. Depoisdalimpezaeconstruodaestruturadeconfinamento,foram executadas as frmas de madeira, ao redor das gaiolas de confinamento para que o grauteamento fosse possvel. Depois das frmas preenchidas (Figuras 13 e 14) e o grauteatingindoaresistncianecessria,iniciou-seaconcretagemdaregio restante do bloco at atingir a cota inicial do contrapiso. A finalizao do contrapiso foi feita aps o trmino do fechamento do bloco. Figura 14. Bloco com duas estacas grauteadas. 19 3.7. PROCESSO DE ANLISE E DIMENSIONAMENTO DO REFORO Comovistonoprocessoexecutivo,oprojetoprevia10estacasRaizcom comprimentode12metrosedimetrode25cm.Duranteaexecuo,duasdelas foram perdidas.Verificou-setambm,queumcontroletecnolgicoineficazresultou nadiminuiodaresistnciadaargamassadaestaca,quenaprevisodoprojeto originalseriade20MPaequenapiorsituaoensaiadaresultouem9MPa, havendo assim, a necessidade deum provvel reforo na fundao. O laudo de sondagem utilizado foi o do furo mais prximo do ponto de estudo (Tabela 1). O valor do Nspt para o clculo da carga admissvel do solo foi restringido em 20 para a parcela de atrito lateral e em 40 para a parcela de ponta por motivos desegurana,tendoemvistaagrandevariaodascaractersticasdosoloda regio.Por se tratar de um edifcio com dois subsolos, a cota inicial utilizada para o clculo foi de -7,45m e o tipo de solo encontrado na camada foi silte arenoso. Tabela 1. Valores extrados do laudo de sondagem. Camada Tipo de solo ProfundidadeNspt 1 Silte Arenoso -7.4518 -8.4518 -9.4529 -10.4530 -11.4530 -12.4537 -13.4548 -14.4550 -15.4549 -16.4552 -17.4551 -18.4551 -19.4551 -20.4551 20 3.7.1. VERIFICAO QUANTO NECESSIDADE DO REFORO Inicialmente,foinecessriocalcularacargaatuanteemcadaumadasoito estacas Raiz restante e verificar se as mesmas resistiriam aos esforos advindos do pilar.Paraesteclculofoiutilizadoomtododasuperposioqueconsiste, basicamente, em somar separadamente a parcela advinda da carga vertical com as parcelas dos momentos (ALONSO,1983). Umavezcalculadaacargaatuantemxima,foiverificadaanecessidadede reforo,comparandoomesmocomacapacidadeestruturaldasestacaseacarga admissvel do solo (Mtodo de Aoki Veloso e Decourt Quaresma). 3.7.1.1. MTODO DA SUPERPOSIO Acargaatuanteemcadaestacafoicalculadaatravsdomtododa superposio.AsposiesdasoitoestacasRaiznobloco,emrelaoaoeixodo pilar, esto ilustradas na Figura 15. Figura 15. Posicionamento das estacas Raiz em relao ao pilar P18. 21 Aplantadecargadopilar,referentefundaoemestudo,apresentouas combinaesdeesforospossveis,dentrodoEstadoLimiteltimo(ELU),sendo necessriaaverificaodecadaumaparasedeterminarasituaocrtica,aqual se resume no caso que gere maior carregamento para a estaca (Tabela 2). Tabela 2. Combinaes de esforos provenientes do quadro de cargas. Combinao N1234567 ora !erti"al # $t%& 350'2306'2300'5342'2347'7300'5368'9 (omento ) $t%.m& 0'92'60'5-110'50 (omento * $t%.m& 1'1-3'4-9'4-1'94-9'40 Asituaocrticafoidetectada nacombinaosete,conformeobservadona Tabela 3. A mesma apresenta a carga atuante em cada uma das oito estacas Raiz, para cada situao de combinao, variando de um a sete, calculadas pelo mtodo da superposio. Tabela 3. Cargas atuantes por estaca para cada combinao. Combinao1234567 Estaca+,i $t%&+,i $t%&+,i $t%&+,i $t%&+,i $t%&+,i $t%&+,i $t%& 143'8738'6240'2243'0844'3940'2246'11 244'3339'9540'4843'5944'9040'4846'11 343'9438'7838'9643'0644'0638'9646'11 443'5437'6037'4342'5243'2137'4346'11 544'0138'9437'6943'0343'7237'6946'11 643'6137'7736'1742'4942'8736'1746'11 743'2236'6034'6541'9642'0234'6546'11 843'6837'9334'9142'4742'5334'9146'11 3.7.1.2.CLCULODACARGAADMISSVELECAPACIDADEESTRUTURAL (ESTACA RAIZ) Para a execuo dos clculos foram utilizados os valores de Nspt contidos na Tabela1,restringindo-osanomximo20,paraatritolateral,e40,paraponta, conformejexplicado.Osdadoseresultadosreferentesaosclculosdacarga admissvel, utilizando-se os mtodos de Aoki e Velloso e Dcourt e Quaresma esto 22 apresentadosnaTabela4,juntamentecomosvaloresreferentesaoclculoda capacidade estrutural da estaca compresso para 20 e 9 MPa. AsequaesparaaplicaodomtododeAokieVellosoeDcourt Quaresma esto no Anexo I. Tabela 4. Clculo da carga admissvel e capacidade estrutural das estacas Raiz. -S.ACAS +A/# -(0.121 A13/ - !-441S1 esist!ncia de Ponta " Pp #$N% 2 $m&A5 $m6&3N71r5 $,8a&85 $,N& 0'250'0490'5540211000539'96 &trito 'ateral " Pl #$N%Cama9aNs5t: 3 $,8a&2rl $,8a&;4 $m&5er $m&8l $,N& 119'670'022550459'49120'785560'70 Car(a de pro)eto " Pr #$N% 85 $,N&8l $,N&8r $,N&85ro< 1 $,N&85ro< 2 $,N&85ro< A9ota9o$,N& 539'96560'701100'66550'33566'29550'33 -S.ACAS +A/# - (0.121 20C1=+. - >=A+-S(A esist!ncia de ponta " Pp #$N% 2A5 N737>585 $,N& 0'250'0494025010000490'87 Car(a de atrito lateral " Pl #$N% 2 8er N;4 $m&?s $,8a&8l $,N& 0'250'78519'641275'45711'14 Car(a de pro)eto " Pr #$N% 85 8l 8r 85ro< 1 85ro< 2 85ro< A9ota9o$,N& 490'87711'141202'02601'01669'75601'01 -S.ACAS +A/# - +-S/S.@NC/A -S.+=.=+A4 A C1(8+-SSA1 2 $"m&A" $ "m6&", $,B%C"m6&As$"m6&D, $,B%C"m6&+esistEn"ia $,N& 25490'872002'455000628'27 25490'87902'455000341'41 3.7.1.3. CONCLUSES QUANTO NECESSIDADE DO REFORO. Noprocessodeverificaodanecessidadedautilizaodoreforo,foram comparadososvaloresreferentescargaadmissvel,calculadosporDcourte Quaresma e Aoki Velloso, juntamente com a capacidade estrutural das estacas para oFckde20e9MPa,comacargaatuanteemcadaestacanapiorsituao, calculada pelo mtodo da superposio. 23 NaTabela5,constatou-sequecasoaestacaRaizestivessecomuma resistnciade20MPa,mesmocomaperdadeduasdasdezestacasprevistas inicialmente, no seria necessria a execuo do reforo. Devido utilizao de um concretocomFckde9MPainferioraoprevistonoprojeto,necessitou-se dimensionarumreforo,tendoemvistaque,aestacanopossuacapacidade estrutural suficiente para suportar a carga atuante proveniente do pilar. Tabela5.Comparaesdecargaadmissvelecapacidadeestrutural,comacarga atuante. Car(a &tuante CarBa A9missFGel Ao,i e !elloso55'03 t%> 46'11 t% 2H"oIrt e >Iaresma60'10 t%> Ca5a"i9a9e -strItIral ", J9 (8a34'14 t%< ", J 20 (8a62'83 t%> 3.7.2. DIMENSIONAMENTO DO REFORO COM ESTACA MEGA A necessidade da execuo do reforo foi constatada atravs das concluses extradasdaTabela5.Aconcepoadotadafoiadeseutilizarquatroestacas Mega, com seis metros de comprimento cada, para substituir as duas estacas Raiz perdidas na execuo e garantir uma formao simtrica e estvel (Figura 16). Ento,foifeitaaverificaoparasaberseaconcepoescolhidaseria satisfatria,executando-senovamenteoclculo,utilizandoomtododa superposio,paraobtenodascargasatuantesnasestacas,conformefeito anteriormente.Porm,destavez,considerandoalmdasoitoestacasRaiz,as quatro estacas Mega, e comparando este resultado com a capacidade estrutural e a carga admissvel das estacas, Raiz e Mega. OesquemaparaoclculodascargasatuantesestilustradonaFigura16, apresentando as cotas das estacas em relao ao eixo do pilar. 24 Figura 16. Posicionamento das estacas Raiz e Mega em relao ao pilar P18. Pormeiodoclculodascargasatuantespelomtododasuperposiopara todasascombinaesdeesforos,constatou-sequeasituaocrticafoia combinao7,aqualpodeserobservadanaTabela6,ondesoapresentadasas cargas atuantes em cada uma das 12 estacas, para cada situao de combinao Tabela 6. Cargas atuantes por estaca, para cada combinao. Combinao1234567 Estaca+,i $t%&+,i $t%&+,i $t%&+,i $t%&+,i $t%&+,i $t%&+,i $t%& 129'1225'3425'5828'4929'0825'5830'74 229'3926'1425'7328'7929'3925'7330'74 329'2225'6325'3528'5829'1025'3530'74 429'0425'1224'9628'3628'8224'9630'74 529'3225'9225'1228'6729'1325'1230'74 629'1525'4024'7428'4528'8424'7430'74 728'9724'9024'3528'2428'5624'3530'74 829'2525'7024'5128'5528'8724'5130'74 *29'1925'5626'1928'6129'3426'1930'74 1+29'4626'3626'3428'9229'6526'3430'74 1128'9024'6723'7428'1228'3023'7430'74 1229'1825'4723'9028'4228'6123'9030'74 25 3.7.2.1.CLCULODACARGAADMISSVELEDACAPACIDADEESTRUTURAL (ESTACAS MEGA) A estaca Mega possui seis metros de comprimento e 23 cm de dimetro. Na Tabela 1, so apresentados os valores de Nspt utilizados nos clculos. Os dados e resultados referentes aos clculos da carga admissvel, utilizando-se os mtodos de AokieVellosoeDcourteQuaresmasoapresentadosnaTabela7,juntamente comosvaloresreferentesaoclculodacapacidadeestruturaldaestaca compresso para 25 MPa. Tabela 7. Clculo da carga admissvel e capacidade estrutural das estacas Raiz. -S.ACAS (-KA -(0.121 A13/ - !-441S1 esist!ncia de Ponta " Pp #$N% 2 $m&A5 $m6&3N71r5 $,8a&85 $,N& 0'230'0420'55401'7512571'43522'31 &trito 'ateral " Pl #$N%Cama9aNs5t: 3 $,8a&2rl $,8a&;4 $m&5er $m&8l $,N& 119'330'0225503'566'8460'723289'77 Car(a de pro)eto " Pr #$N% 85 $,N&8l $,N&8r $,N&85ro< 1 $,N&85ro< 2 $,N&85ro< A9ota9o$,N& 522'31289'77812'08406'04353'48353'48 -S.ACAS (-KA - (0.121 20C1=+. - >=A+-S(A esist!ncia de ponta " Pp #$N% 2A5 N737?585 $,N& 0'230'042392501750405'09 Car(a de atrito lateral " Pl #$N% 2 8er N;4 $m&?s $,8a&8l $,N& 0'250'72319'20674320'82 Car(a de pro)eto " Pr #$N% 85 8l 8r 85ro< 1 85ro< 2 85ro< A9ota9o$,N& 405'09320'82725'91362'95348'06348'06 -S.ACAS (-KA - +-S/S.@NC/A -S.+=.=+A4 A C1(8+-SSA1 2 $"m&A" $ "m6&", $,B%C"m6&As$"m6&D, $,B%C"m6&+esistEn"ia $,N& 23415'482502'085000720'95 26 3.7.2.2. CONCLUSES QUANTO AO DIMENSIONAMENTO DO REFORO Foram comparados os valores das cargas atuantes com aqueles referentes capacidadeestruturalecargaadmissveldasestacasMegaeRaiz,conforme apresentado na Tabela 8. Tabela8.Comparaesdecargaadmissvelecapacidadeestruturalcomacarga atuante. Car(a atuante CarBa a9missFGel +aiL Ao,i M !elloso55'03 t%> 30'74 t% 2H"oIrt M >Iaresma60'10 t%> (eBa Ao,i M !elloso35'35 t%> 2H"oIrt M >Iaresma34,-1 tf> Ca5a"i9a9e -strItIral +aiL ", J9 (8a34'14 t%> (eBa ", J 25(8a72'09 t%> Os valores das cargas admissveis e capacidade estruturais das estacas Raiz eMegaforammaioresqueovalordacargaatuanteemcadaestaca,comisso garantindo a eficincia do reforo feito com as quatro estacas Mega. Altimaverificaorealizadafoiquantocargaparacravao.Asestacas Mega foram cravadas at chegarem a seis metros de profundidade, utilizando-se um atuadorhidrulicoquedeveriaatingirumadeterminadacargadeprensagem. Segundo a norma NBR 6122:2010, a carga de prensagem deve ser de, no mnimo, 1,5vezesacargaadmissvel.Omenorvalorencontradoparacargaadmissvelno solo foi aquele obtido pelo mtodo de Dcourt e Quaresma. Considerada esta a pior situao,amesmafoiassumidapormotivosdesegurana.Ovalordacarga admissvelutilizadonoclculofoide34tf,emultiplicando-apor1,5,resultouno valorde51tf,referentecargadecravao,conformereferidonoProcesso executivo. Esta carga de prensagem calculada menor que as 72 tf provenientes da capacidadeestruturaldaestacaMega,assimgarantindoaeficinciadoreforoe possibilitando a execuo do mesmo. 27 4.CONCLUSO Opresenteestudoatingiuplenamenteosobjetivospropostos.Problemasna infraestruturadasedificaessopoucoexploradosnaliteraturacientficae constituem-seemincidentespossveiseobservveis,comosquaisoengenheiro podesedepararduranteoexerccioprofissional.Aliadoaisso,depreende-seda reviso bibliogrfica que no h estratgia ou mtodo executivo nico para correo desses problemas e, na realidade dos fatos, a resoluo dessas situaes depende dabagagemtcnico-cientfica,dacriatividade,experinciaehabilidadedo profissional responsvel. Apresenta-seumasituao-problemarealocorridanafundaodeuma edificaoquefoiacompanhadadesdeadetecoinicial,contendoohistricoea descrio das falhas ocorridas, o delineamento e execuo do reforo de fundao proposto,apartirdoselementosconstituintes,reabilitandoepossibilitandoa funcionalidade do edifcio. Aconcepodatorredereaofoimuitobemarquitetada,tendosuas dimensesotimizadas,paradeix-laomaislevepossvel,garantindoofcil manuseio por parte do operador. Foramtrsosdesafiosencontrados:troncodeconeexecutadoinvertido, estaca Raiz com capacidade inferior dimensionada e duas destas perdidas durante o processo de perfurao.Aexperinciaretratadaconstitui-seemumdesafiompar,porlidarcom situaocomplexa,naqualnoseadmitefalhar.Espera-sequeorelatoda experinciapossaserumexemplodeconcepodereforodeinfraestruturae contribuircomoexperinciaparaosprofissionais,porventuraenvolvidosem empreendimentos similares. 5.AGRADECIMENTOS Ao orientador Professor M.Sc. Flvio Ricardo Leal da Cunha pela pacincia e apoio. Ao Eng. Luciano da Sete Engenharia pelo fornecimento dos dados. Ao Eng. Murilo que nos deu todo apoio necessrio em campo. Aos pais que nos apoiaram e deram fora desde o incio. E a todos que contriburam para o desenvolvimento deste trabalho. 28 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ABNT. Estacas cravadas a reao (estacas prensadas ou mega) - procedimento executivo. Rio de Janeiro, 2010. 91 p. (NBR 6122:2010). ALONSO,UrbanoRodriguez.Exercciodefundaes.12.ed.SoPaulo:Edgard blucher Ltda, 1983. 201 p. CAVALCANTE,E.H.Notasdeaulas.DisciplinaFundaes.UFSE,Aracaj,maio, 2005.Disponvelem:. Acesso em: 8mai. 2012. CUNHA, Flvio Ricardo Leal da. Fundaes. 2011. 29 p. Notas de Aula. DONADON,EmanuelleFazendeiro.Comportamentodeestacasmegade concreto,implantadasem solocolapsvel.2009. 167 f.Dissertao(Mestrado)- CursodeEngenhariaCivil,DepartamentodeFaculdadedeEngenhariaCivil, Unicamp,Campinas,2009.Disponvelem:< http://www.bibliotecadigital.unicamp.br/document/?code=000470125&opt=1>. Acesso em: 12 mar. 2012. GIL,AntonioCarlos.Comoelaborarprojetosdepesquisa.4.ed.SoPaulo: ATLAS S.A., 2002. 175 p. HACHICH, Waldemar et al. (Ed.). FUNDAES: Teoria e prtica. 2. ed. So Paulo: Pini Ltda, 1998. 751 p. KLEIN,D.L.;CAMPAGNOLO,J.L.eSILVAFILHO,L.C.P.Cursodepatologia dasedificaes.10 CongressoBrasileirodeEngenhariadeAvaliaoePercias. Porto Alegre. 1999. 81 p OLIVEIRA, Armando, OLIVEIRA, Joo Armando Lopes de. Reforo de fundaes e renivelamentogeotcnicodeedifcionabaixadasantistaAbismoV. 2004.Disponvel29 em. Acesso em: 20 mar. 2012. REFORAENGENHARIAEFUNDAESLTDA.14Simpatcon.SoPaulo,1994. Disponvelem:.Acessoem:8mai. 2012. 30 ANEXOS I 1. EQUAES DO MTODO DE AOKI E VELLOSO R L P P=P+P PR (Carga de ruptura); PP (Parcela de ponta); PL (Parcela de atrito lateral). L L P= per. L.r Per(Permetrodaestaca);L(Espessuradacamada)erL(Resistnciaunitria lateral). L2.K.Nr =F

N(Mdiadegolpesparacadacamadadesolo);eK(coeficientestabelados referentes ao tipo de solo) e F2 (coeficiente tabelado referente ao tipo de estaca). P P P P=A.r

AP (rea de ponta); rP (Resistncia de ponta). P1K.N'r =F K (Coeficiente tabelado conforme o tipo de solo); N (Nmero de golpes da camada de apoio) e F1 (Coeficiente tabelado conforme o tipo de estaca). RL PP2PprojP P+1,3 4 ` ) Pproj. (Carga de projeto) 31 2EQUAES DO MTODO DE DCOURT E QUARESMA L L s P=per..q

PL (Parcela Lateral); Per (Permetro da estaca); L (Espessura da camada); qs (Atrito lateral unitrio) e N (mdia dos valores de Nspt ao longo do fuste). sNq =10. +13| | |\ P P P P=A.q PP (Parcela de ponta); AP (rea de ponta) e qP (Resistncia unitria de ponta). P q=K'.N'

K (Coeficiente referente ao tipo de solo); N (Mdia dos trs valores SPT: camada de apoio, 1 metro acima e 1 metro abaixo). 3. EQUAO PARAO CALCULO CAPACIDADE ESTRUTURAL DAS ESTACAS . c. + N=0,85.AfcdA's fyd N (Capacidade estrutural da estaca); Ac (rea da seo transversal da estaca); As (readeao);Fcd(Resistnciadeclculodoconcretocompresso)eFyd (Resistncia de clculo do ao); FckFcd=c ; FykFyd=s Fck(Resistnciacaractersticadoconcretocompresso);Yc(coeficientede ponderao do concreto); Fyk (Coeficiente de ponderao do ao) e Ys (coeficiente de ponderao do ao).