Tubulao

FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE RONDONIA - UNIR

NÚCLEO DE TECNOLOGIA - NT

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

ÁTILA MENDES CARVALHO - 201121138

ERICK PATRICK B. NUNES – 201121227

PRISCILA JÉSSICA S. SIQUEIRA – 201121144

RAFAEL F. DA COSTA FREITAS – 201121148

THAÍS MANFARDINI DE OLIVEIRA – 201121222

ESTUDO DE CASO – FUNDAÇÃO DA PONTE SOB O RIO PIMENTA

PORTO VELHO – RO

2015

ÁTILA MENDES CARVALHO

ERICK PATRICK B. NUNES

PRISCILA JÉSSICA S. SIQUEIRA

RAFAEL F. DA COSTA FREITAS

THAÍS MANFARDINI DE OLIVEIRA

ESTUDO DE CASO – FUNDAÇÃO DA PONTE SOB O RIO PIMENTA

Trabalho de Fundações apresentado ao curso de Engenharia Civil da Universidade Federal de Rondônia como requisito parcial para a obtenção da média final da disciplina de fundações do curso de Engenharia Civil.

Prof.: Henry Carlos Boero Costa

Porto Velho - RO

2015

Introdução

O presente trabalho tem como objetivo apresentar e discutir o projeto e execução das fundações da ponte sobre o rio Pimenta Bueno. Expondo os parâmetros de escolha dos tipos de fundações de acordo com os dados disponíveis nos relatórios de sondagem e cálculo da superestrutura.

Será apresentado também o conceito da fundação do tipo tubulão discretizando o método executivo.

A obra trata-se de uma ponte com um comprimento de 145 metros, com os dois vãos das extremidades em balanço de 6,50 metros e seis vãos intermediários de 22 metros e está apoiada sobre sete pares de pilares.

A escolha do tipo de Fundação

São vários os fatores que influenciam na escolha da fundação, finalidade, resistência do solo, método de execução, custo, nível da água, local da obra.

A fundação seria executada em um local submerso, e segundo o memorial de cálculo, o pilar mais solicitado recebe uma carga da ordem de 3095,37 KN, portanto podemos descartar as fundações rasas, outras como do tipo Broca e Strauss também são descartadas pelo fato de serem submersas. Percebendo que o rio tem muito pouca profundidade, estacas dos tipos mais comuns como cravadas, poderiam ser utilizadas, porém a carga é muito alta, o que resultaria em um número grande de estacas, tornando a opção antieconômica.

Conclui-se, portanto, que devido a tais motivos, a opção mais viável é fundações do tipo tubulão.

Relatório de Sondagem

A sondagem realizada foi do tipo SPT, foram feitos sete furos bem próximos da localização exata das fundações, logo podemos concluir que a sondagem foi feita em um momento onde já se haviam pressupostos os locais das fundações, e também o tipo.

Observando as cotas finais dos tubulões e o relatório do SPT, percebe-se que todas as fundações foram apoiadas na camada mais resistente, que eram na maioria, areia grossa com pedregulhos. Em um dos casos o tubulão foi apoiado em uma lente de rocha.

A fundação definida para execução é o tubulão, são 14 tubulões em pares espaçados em 22,5 metros, com profundidades escavadas entre 7,1 e 16,8 metros de profundidade no solo, os tubulões sobre o trecho estão apoiados sobre pedregulhos, areias, areias com pedregulhos e lene de rocha

Métodos executivos e equipamentos utilizados

Para pressões superiores a 0,15 MPa as seguintes providências precisam ser tomadas:

Permanecer equipe de socorro médico à disposição na obra; Câmara de descompressão equipada disponível na obra; Compressores e reservatórios de ar comprimido de reserva; Renovação de ar garantida, sendo o ar injetado em condições

satisfatórias para o trabalho humano.

As fundações, neste caso, foram executadas através de Tubulões pneumáticos com camisas em concreto armado; a camisa de concreto armado foi inicialmente confeccionada sobre a superfície do terreno, e em dimensões e peso próprio conveniente normalmente com a altura da câmara de trabalho de escavação ou ainda com altura suficiente para se apoiar no terreno no caso de estarmos na situação dentro d’água (será descido com auxílio de gruas ou de talhas de corrente de grande capacidade); essas camisas foram introduzidas no terreno com escavação interna a céu aberto, com auxílio de ar comprimido quando abaixo do nível d’água. Após a escavação e aprofundamento da câmara inicial foram concretadas as camisas seguintes até se atingir as cotas indicadas no Projeto Executivo.

Terminada a escavação foi colocada a armação e feito o enchimento da base e do fuste do tubulão com concreto.

Deve ser feito um registro detalhado dos elementos construtivos, contendo no mínimo os seguintes:

Cotas da base do tubulão e de seu arrasamento; Cotas de mudanças de horizontes dos materiais encontrados na

escavação; Material de apoio; Equipamento usado nas várias etapas construtivas; Deslocamento e desaprumo dos tubulões; Volume de concreto utilizado para o preenchimento das camisas; Anormalidades de execução (interrupções de concretagem,

outras)/providências tomadas.

Controle

Os erros de locação da ordem de 15cm e os de desaprumo de 5cm por metros são considerados admissíveis; caso os erros sejam superiores aos valores indicados, deverá haver a verificação do cálculo de estabilidade das fundações para a situação detectada, e que servirá para as medidas a serem tomadas pela Fiscalização, para aceitação das mesmas ou não.

Medições

As medições foram elaboradas por Comissão de Engenheiros designada pelo DER-RO, conforme critérios adotados pelo Órgão, e apoiados nos elementos constantes no Registro da Obra.

Equipamentos essenciais para fundação tipo Tubulão Pneumático:

Compressores e reservatórios reservas de ar;

Campânula;

Câmara hiperbárica;

Cimbramento

Cimbramento são as estruturas provisórias destinadas a suportar o peso próprio da estrutura permanente durante a sua execução e até que a mesma se torne autoportante; neste caso, a estrutura foi montada com elementos de madeira roliça de diâmetro de 20 cm, com montantes verticais contraventados, transversalmente e longitudinalmente, devendo os elementos iniciais de apoio no terreno serem devidamente cravados com auxílio de bate-estacas e principalmente naqueles terrenos não consolidados.

Após a conclusão da obra o cimbramento foi removido, juntamente com seus suportes, sem deixar vestígios aparentes; as fundações dos cimbramentos construídos acima do terreno natural foram arrasados até o nível do terreno, e as fundações em lâmina d’água foram arrancadas ou cortadas no nível de fundo do terreno. A retirada foi procedida do centro em direção dos apoios no vão bi-apoiado, e nos balanços a retirada será dos extremos em direção do seu apoio.

Os consoles e furos nos pilares destinados aos apoios do cimbramento foram acabados como previsto no Projeto Executivo.

Estruturas de Concreto Armado

Fôrmas

As fôrmas foram executadas de forma a que o concreto acabado tivesse as dimensões, formas, alinhamentos e cotas previstos no projeto executivo. Foram tomadas as precauções seguintes para atender suas finalidades:

Tiveram dimensões para não sofrer deformações prejudiciais sob influência de fatores ambientais ou sob a ação da carga do concreto fresco;

Atenderam as contra-flechas previstas em Normas, ABNT, as peças sujeitas a deformações quando da retirada do cimbramento sob a ação da temperatura média ambiente ou sob a ação da carga permanente total;

Foram suficientemente estanques a não haver perda de argamassa; suas peças foram alinhadas para se justaporem e juntos serão vedados.

As fôrmas foram molhadas antes do lançamento do concreto afim de que a cura da argamassa se faça uniforme.

A fim de evitar aderência do concreto nas formas poderá ser utilizado desmoldante comercial antes da colocação das armaduras. Cuidado especial foi tomado quanto ao tempo de retirada das formas a não se conduzir a deformações inaceitáveis; considerou-se o valor baixo do módulo de deformação longitudinal do concreto e a possibilidade de deformação lenta quando o concreto é solicitado com pouco tempo de cura.

Armaduras

Limpeza

Antes de serem introduzidas nas formas, as barras de aço foram convenientemente limpas de qualquer substância prejudicial à aderência, sendo removidos as crostas de borda e argamassa, manchas de óleo e graxa, assim como as escamas eventualmente destacas por oxidação.

Dobramento

As barras de armadura foram dobradas de acordo como projeto, respeitando-se os raios de curvatura mínimos indicados nos itens 6.3.4.1 e 6.3.4.3.2 da NBR-6118.

Tanto as barras de aço classe A, como principal os de classe B, foram dobrados a frio. As barras não foram dobradas junto às emendas com solda.

Montagem

A armadura foi montada no interior das formas na posição indicada no Projeto Executivo e de modo que se mantenha firme durante o lançamento do concreto, conservando-se inalteradas as distâncias das barras entre si e das faces internas das formas.

Para isto serão usados arames e tarugos de aço ou espaçadores de concreto. Nas lajes foi feita amarração das barras de modo que em cada uma delas o afastamento entre duas amarrações não exceda a 35 cm, utilizando-se

ainda de dispositivos tipo “caranguejos” feitos de pedaços de barras de aço, para que se mantenha a altura desejada quando os operários forem obrigados a transitar acima dessa armação com gericas com concreto. Todas as barras da armadura, inclusive os de distribuição de montagem e estribos, terão cobrimento de concreto pelo menos igual ao seu diâmetro.

Emendas

As emendas foram por transpasse, luvas rosqueadas ou solda, devendo obedecer as Normas da ABNT.

Concreto

Lançamento do concreto

Após o amassamento em betoneiras ou usina, o concreto foi lançado, num intervalo inferior à uma hora entre o final de amassamento ou agitação mecânica. A altura de queda livre não ultrapassará a 2 ou 3m. Em peças com alturas superiores, medidas especiais foram tomadas para evitar segregação, entre elas:

Lançamento através de funis ou tambores; Abertura de janelas nas formas que permitam diminuir a altura de

lançamento e facilitem o adensamento; Emprego de concreto mais plástico e rico em cimento; Colocação de 5 a 10 cm de espessura de argamassa de cimento, feita

com o mesmo traço do concreto que vai ser utilizado, porém sem agregado graúdo.

Plano de Concretagem

A concretagem foi procedida por um plano de concretagem, estabelecendo prazos e planos de retirada de forma, colocação de armadura adicional nos locais de interrupção forçada de concretagem na estrutura.

As juntas de trabalho nunca serão feitas onde as tensões tangenciais sejam elevadas e onde não haja ferragem suficiente para absorvê-las.

Adensamento do Concreto

Para se obter o concreto compactado com o mínimo de vazios, serão utilizados processos mecânicos de compactação através de vibradores de imersão, que poderão ser internos, com agulhas vibrantes ou externos, com réguas de superfície, mesas vibratórias e de formas.

Cura do Concreto

A cura tem processo a se evitar a evaporação da água utilizada na mistura de concreto para que haja reação com o cimento hidratando-o (cura).

Condições de trabalhos confinados

NR-15 Atividades e Operações Insalubres

Para a realização da base alargada, existem algumas referências na NR 15 – Atividades e operações insalubres, no anexo 6, que devem ser seguidas para que o colaborador possa realizar o trabalho com segurança. Para fins de aplicação deste item, primeiramente devemos definir alguns instalações, equipamentos e profissionais que ofereceram apoio para o canteiro, tais como:

a) Câmara de Trabalho - É o espaço ou compartimento sob ar comprimido, no interior da qual o trabalho está sendo realizado;

b) Câmara de Recompressão - É uma câmara que, independentemente da câmara de trabalho, é usada para tratamento de indivíduos que adquirem doença descompressiva ou embolia e é diretamente supervisionada por médico qualificado;

c) Campânula - É uma câmara através da qual o trabalhador passa do ar livre para a câmara de trabalho do tubulão e vice-versa;

d) Eclusa de Pessoal - É uma câmara através da qual o trabalhador passa do ar livre para a câmara de trabalho do túnel e vice-versa;

e) Encarregado de Ar Comprimido - É o profissional treinado e conhecedor das diversas técnicas empregadas nos trabalhos sob ar comprimido, designado pelo empregador como o responsável imediato pelos trabalhadores;

f) Médico Qualificado - É o médico do trabalho com conhecimentos comprovados em Medicina Hiperbárica, responsável pela supervisão e pelo programa médico;

g) Operador de Eclusa ou de Campânula - É o indivíduo previamente treinado nas manobras de compressão e descompressão das eclusas ou campânulas, responsável pelo controle da pressão no seu interior;

h) Período de Trabalho - É o tempo durante o qual o trabalhador fica submetido à pressão maior que a do ar atmosférico excluindo-se o período de descompressão;

i) Pressão de Trabalho - É a maior pressão de ar à qual é submetido o trabalhador no tubulão ou túnel durante o período de trabalho;

j) Túnel Pressurizado - É uma escavação, abaixo da superfície do solo, cujo maior eixo faz um ângulo não superior a 45º (quarenta e cinco graus) com a horizontal, fechado nas duas extremidades, em cujo interior haja pressão superior a uma atmosfera;

l) Tubulão de Ar Comprimido - É uma estrutura vertical que se estende abaixo da superfície da água ou solo, através da qual os trabalhadores devem descer, entrando pela campânula, para uma pressão maior que atmosférica. A atmosfera pressurizada opõe-se à pressão da água e permite que os homens trabalhem em seu interior.

Dispondo de toda a estrutura para o apoio no canteiro, o colaborador também deve seguir alguns procedimentos ditados na NR 15, que determinam as diretrizes para a realização do trabalho em segurança.

1. O trabalhador não poderá sofrer mais que uma compressão num período de 24 (vinte e quatro) horas.

2. Durante o transcorrer dos trabalhos sob ar comprimido, nenhuma pessoa poderá ser exposta à pressão superior a 3,4 kgf/cm2, exceto em caso de emergência ou durante tratamento em câmara de recompressão, sob supervisão direta do médico responsável.

3. A duração do período de trabalho sob ar comprimido não poderá ser superior a 8 (oito) horas, em pressões de trabalho de 0 a 1,0 kgf/cm2; a 6 (seis) horas em pressões de trabalho de 1,1 a 2,5 kgf/cm2; e a 4 (quatro) horas, em pressão de trabalho de 2,6 a 3,4 kgf/cm2.

4. Após a descompressão, os trabalhadores serão obrigados a permanecer, no mínimo, por 2 (duas) horas, no canteiro de obra, cumprindo um período de observação médica.

4.1 O local adequado para o cumprimento do período de observação deverá ser designado pelo médico responsável.

5. Para trabalhos sob ar comprimido, os empregados deverão satisfazer os seguintes requisitos:

a) ter mais de 18 (dezoito) e menos de 45 (quarenta e cinco) anos de idade;

b) ser submetido a exame médico obrigatório, pré-admissional e periódico, exigido pelas características e peculiaridades próprias do trabalho;

c) ser portador de placa de identificação, de acordo com o modelo anexo (Quadro I), fornecida no ato da admissão, após a realização do exame médico.

6. Antes da jornada de trabalho, os trabalhadores deverão ser inspecionados pelo médico, não sendo permitida a entrada em serviço daqueles que apresentem sinais de afecções das vias respiratórias ou outras moléstias.

6.1 É vedado o trabalho àqueles que se apresentem alcoolizados ou com sinais de ingestão de bebidas alcoólicas.

7. É proibido ingerir bebidas gasosas e fumar dentro dos tubulões e túneis.

8. Junto ao local de trabalho, deverão existir instalações apropriadas à Assistência Médica, à recuperação, à alimentação e à higiene individual dos trabalhadores sob ar comprimido.

9. Todo empregado que vá exercer trabalho sob ar comprimido deverá ser orientado quanto aos riscos decorrentes da atividade e às precauções que deverão ser tomadas, mediante educação audiovisual.

10. Todo empregado sem prévia experiência em trabalhos sob ar comprimido deverá ficar sob supervisão de pessoa competente, e sua compressão não poderá ser feita se não for acompanhado, na campânula, por pessoa hábil para instruí- lo quanto ao comportamento adequado durante a compressão.

11. As turmas de trabalho deverão estar sob a responsabilidade de um encarregado de ar comprimido, cuja principal tarefa será a de supervisionar e dirigir as operações.

12. Para efeito de remuneração, deverão ser computados na jornada de trabalho o período de trabalho, o tempo de compressão, descompressão e o período de observação médica.

13. Em relação à supervisão médica para o trabalho sob ar comprimido, deverão ser observadas as seguintes condições:

a) sempre que houver trabalho sob ar comprimido, deverá ser providenciada a assistência por médico qualificado, bem como local apropriado para atendimento médico;

b) todo empregado que trabalhe sob ar comprimido deverá ter uma ficha médica, onde deverão ser registrados os dados relativos aos exames realizados;

c) nenhum empregado poderá trabalhar sob ar comprimido, antes de ser examinado por médico qualificado, que atestará, na ficha individual, estar essa pessoa apta para o trabalho;

d) o candidato considerado inapto não poderá exercer a função, enquanto permanecer sua inaptidão para esse trabalho;

e) o atestado de aptidão terá validade por 6 (seis) meses;

f) em caso de ausência ao trabalho por mais de 10 (dez) dias ou afastamento por doença, o empregado, ao retornar, deverá ser submetido a novo exame médico.

14. Exigências para Operações nas Campânulas ou Eclusas.

14.1 Deverá estar presente no local, pelo menos, uma pessoa treinada nesse tipo de trabalho e com autoridade para exigir o cumprimento, por parte dos empregados, de todas as medidas de segurança preconizadas neste item.

14.2 As manobras de compressão e descompressão deverão ser executadas através de dispositivos localizados no exterior da campânula ou eclusa, pelo operador das mesmas. Tais dispositivos deverão existir também internamente, porém serão utilizados somente em emergências. No início de cada jornada de trabalho, os dispositivos de controle deverão ser aferidos.

14.3 O operador da campânula ou eclusa anotará, em registro adequado e para cada pessoa o seguinte:

a) hora exata da entrada e saída da campânula ou eclusa;

b) pressão do trabalho;

c) hora exata do início e do término de descompressão.

A qualidade de ar também é uma variável a ser controlada, sendo a não conformidade com o estabelecido em norma passível de oferecer riscos, a seguir seguem os limites de cada contaminante.

Limites de contaminantes:

Locais Confinados

Além das indicações constantes na NR 15 no que se refere a trabalhos em ambientes insalubres, a NR 18 – Condições e meio ambiente de trabalho, nas atividades que exponham os trabalhadores a riscos de asfixia, explosão, intoxicação e doenças do trabalho devem ser adotadas medidas especiais de proteção, a saber:

a) treinamento e orientação para os trabalhadores quanto aos riscos a que estão submetidos, a forma de preveni-los e o procedimento a ser adotado em situação de risco;

b) nos serviços em que se utilizem produtos químicos, os trabalhadores não poderão realizar suas atividades sem a utilização de EPI adequado;

c) a realização de trabalho em recintos confinados deve ser precedida de inspeção prévia e elaboração de ordem de serviço com os procedimentos a serem adotados;

d) monitoramento permanente de substância que cause asfixia, explosão e intoxicação no interior de locais confinados realizado por trabalhador qualificado sob supervisão de responsável técnico;

e) proibição de uso de oxigênio para ventilação de local confinado;

f) ventilação local exaustora eficaz que faça a extração dos contaminantes e ventilação geral que execute a insuflação de ar para o interior do ambiente, garantindo de forma permanente a renovação contínua do ar;

g) sinalização com informação clara e permanente durante a realização de trabalhos no interior de espaços confinados;

h) uso de cordas ou cabos de segurança e armaduras para amarração que possibilitem meios seguros de resgate;

i) acondicionamento adequado de substâncias tóxicas ou inflamáveis utilizadas na aplicação de laminados, pisos, papéis de parede ou similares;

j) a cada grupo de 20 (vinte) trabalhadores, dois deles devem ser treinados para resgate; k) manter ao alcance dos trabalhadores ar mandado e/ou equipamento autônomo para resgate;

l) no caso de manutenção de tanque, providenciar desgaseificação prévia antes da execução do trabalho.

Análise

1º par de tubulões e SM 1: Cota do terreno = 98,59 m; Cota da base do tubulão = 88,49 m; Profundidade escavada do tubulão = 10,19 m.

A base deste tubulão está apoiada na camada de pedregulho de granulação variada muito compacta.

SPT = 40/30 (primeiros 30 cm)

2º par de tubulões e SM 2: Cota do terreno = 93,34 m; Cota da base do tubulão = 86,24 m; Profundidade escavada do tubulão = 7,1 m

A base deste tubulão está apoiada na camada de areia grossa com pedregulhos de seixo rolado compacto acinzentado e avermelhado.



A base deste tubulão está apoiada na camada de areia média a grossa siltosa pouco argilosa com pedregulhos de seixo rolado de granulação variada, muito compacta, cinza claro a variegado.


4º par de tubulões e SM 4: Cota do terreno = 92,52 m; Cota da base do tubulão = 81,59 m; Profundidade escavada do tubulão = 11 m

A base deste tubulão está apoiada na camada de areia grossa com pedregulhos de seixo rolado muito compacto acinzentado e avermelhado.



A base deste tubulão está apoiada na camada de areia média a grossa siltosa pouco argilosa, compacta muito compacta, acinzentado e avermelhado.


6º par de tubulões e SM 6 Cota do terreno = 95,72 m; Cota da base do tubulão = 78,92 m; Profundidade escavada do tubulão = 16,8 m

A base deste tubulão está apoiada na camada de areia fina siltosa pouco argilosa mediamente compacta a compacta avermelhada.

SPT = 23

7º par de tubulões e SM 7: Cota do terreno = 98,51 m; Cota da base do tubulão = 87,97 m; Profundidade escavada do tubulão = 10,54 m

A base deste tubulão está apoiada em lente de rocha do tipo sienito de textura fina cinza escura.

SPT = não disponível

Conclusão

De acordo com os dados apresentados nos relatórios de sondagem, podemos concluir que o melhor tipo de fundação seria a do tipo tubulão, pois é a escolha mais viável técnica e economicamente. A escolha de outro tipo de fundação como o tipo estaca se tornaria inviável, pois por ser esbelta acarretaria em uma grande quantidade de elementos.

É importante salutar que as fundações foram dimensionadas em função do pilar mais solicitado, o que, apesar de superdimensionar os demais pilares, proporcionam maior segurança, estabilidade e facilidade de execução.

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