Projeto de Fundações em Estacas: Definições e Procedimentos

Prof Eng MSc Fabiano Moreira jfam91outlookcom FUNDAÇÕES CP 10 Fundações em estacas 2 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO As estacas são elementos estruturais esbeltos que colocados no solo por cravação ou perfuração têm a finalidade de transmitir cargas ao mesmo seja pela resistência de ponta seja pela resistência de fuste Quanto ao material podem ser de ü Madeira ü Aço ou metálicas ü Concreto prémoldadas Strauss Franki escavadas 3 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO As estacas são usadas juntamente com um bloco de coroamento Este elemento é muito rígido tem a função de transferir a carga do pilar para as estacas e são obrigatoriamente armados NBR61182014 4 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO O procedimento de cálculo consiste ü Escolher o tipo de estaca ü Determinar a carga admissível de cada estaca e o espaçamento mínimo entre seus eixo Podese usar as tabelas dos próximos slides para isso ü Calculase o número de estacas N estacas Carga do pilar serviço carga do bloco carga admissível da estaca Valida se o centro de carga coincidir com o centro do estaqueamento e para o mesmo tipo de estaca 5 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO Tabela para cálculo da carga admissível de uma estaca 6 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO Tabela para cálculo da carga admissível de uma estaca 7 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO Tabela para cálculo da carga admissível de uma estaca 8 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO Tabela para cálculo da carga admissível de uma estaca 9 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO A distribuição das estacas em torno do centro de carga do pilar deve ser feita sempre que possível de acordo com os blocos padronizados indicados abaixo 2 e 3 estacas 10 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO 4 estacas 11 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO 5 estacas 𝑑 𝑑 𝑑 𝑑 12 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO 6 estacas 13 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO 7 estacas 14 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO 8 estacas 15 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO O espaçamento d entre estacas deve ser respeitado não só entre as estacas do próprio bloco mas também entre estacas de blocos contíguos 16 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO A distribuição das estacas devem ser feita sempre que possível no sentido de maior dimensão do pilar Só será escolhido o bloco da figura b quando o espaçamento com as estacas do bloco contíguo for insuficiente 17 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO Para os blocos com mais de um pilar o centro de carga deve coincidir com o centro de gravidade das estacas 18 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO Devese evitar a distribuição de estacas como indicada na figura abaixo por introduzir um momento de torção no bloco 19 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO O estaqueamento deve ser feito sempre que possível independentemente para cada pilar Devemse evitar quando possível blocos contínuos de grande extensão 20 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO No caso de bloco com duas estacas para dois pilares devese evitar a posição da estaca embaixo dos pilares 21 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO É recomendado que blocos de uma estaca sejam ligados por vigas aos blocos vizinhos pelo menos em duas direções aproximadamente ortogonais figura a e os blocos de duas estacas pelo menos com uma viga figura b 22 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO Pilares em divisa o valor da excentricidade fica determinado tão logo se conheça o bloco de estacas que será usado uma vez que a distancia das estacas à divisa é dado como na figura abaixo 23 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO Pilares com carga vertical e momento utilizase o método da superposição que consiste em calcular a carga em cada estaca somandose separadamente os efeitos da carga vertical e dos momentos 24 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO Pilares com carga vertical e momento para ser válido o método da superposição os eixos x e y devem ser os eixos principais de inércia e as estacas devem ser verticais do mesmo tipo diâmetro e comprimento A carga atuante numa estaca genérica 𝑖 de coordenadas 𝑥 𝑦 é dada por 𝑃 𝛼𝑁 𝑛 𝑀𝑥 𝑥 𝑀𝑦 𝑦 𝑁 carga vertical do pilar mais o peso próprio do bloco 𝑛 número de estacas 𝑀 𝑒 𝑀 momentos transferido pelo pilar positivos conforme se incida na figura a seguir 25 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO Pilares com carga vertical e momento 26 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO Pilares com carga vertical e momento os sinais a serem considerados na formula anterior dependem da posição da estaca Tomando como referência a figura anterior quando se considera o momento 𝑀 as estacas da direita terão sinal positivo e as da esquerda negativo Analogamente quando se considera o momento 𝑀 as estacas de cima terão o sinal negativo e as de baixo positivo 27 DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTO GERAIS DE PROJETO Pilares com carga vertical e momento o processo de dimensionamento consiste em lançar um estaqueamento e calcular as cargas atuantes nas estacas O estaqueamento será aceito se a carga nas estacas forem no máximo igual as cargas admissíveis de compressão e de tração da estaca 28 Exercício 01 Projetar a fundação em estacas prémoldadas de concreto para um pilar de seção 30𝑥60 𝑐𝑚 com carga de serviço de 2500𝑘𝑁 Escolha o diâmetro mais econômico O pilar está distante da divisa do terreno 60𝑐𝑚 30𝑐𝑚 N estacas 20cm 11 2500𝑘𝑁 200𝑘𝑁 1375 N estacas 30cm 11 2500𝑘𝑁 400𝑘𝑁 6875 N estacas 40cm 11 2500𝑘𝑁 700𝑘𝑁 393 4 N estacas 50cm 11 2500𝑘𝑁 1000𝑘𝑁 275 N estacas 60cm 11 2500𝑘𝑁 1500𝑘𝑁 183 29 Resolução 4 estacas com 40cm 𝑑 100cm 50𝑐𝑚 50𝑐𝑚 100𝑐𝑚 100𝑐𝑚 50𝑐𝑚 50𝑐𝑚 40𝑐𝑚 40𝑐𝑚 30 Exercício 02 Projetar a fundação em estacas Strauss para os pilares indicados abaixo Escolha o diâmetro mais econômico para as estacas 31 Resolução Se calcular o numero de estacas para cada pilar O resultado é para o pilar P1 N estacas 25cm 11 2700𝑘𝑁 200𝑘𝑁 1475 N estacas 32cm 11 2700𝑘𝑁 300𝑘𝑁 99 N estacas 38cm 11 2700𝑘𝑁 450𝑘𝑁 66 N estacas 45cm 11 2700𝑘𝑁 600𝑘𝑁 495 N estacas 55cm 11 2700𝑘𝑁 800𝑘𝑁 371 96𝑐𝑚 𝑑 2 2 135𝑐𝑚 2 2 96𝑐𝑚 96𝑐𝑚 24𝑐𝑚 𝑎 24𝑐𝑚 30𝑐𝑚 ñ 𝑜𝑘 32 Resolução Como no slide anterior a distancia do eixo da estaca até a extremidade do terreno é menor que o mínimo devemos mudar o diâmetro das estacas ou mudar o estaqueamento ℎ 𝑑 3 2 135𝑐𝑚 2 2 117𝑐𝑚 135𝑐𝑚 468𝑐𝑚 732𝑐𝑚 135𝑐𝑚 135𝑐𝑚 117𝑐𝑚 𝑦 2 5 117𝑐𝑚 468𝑐𝑚 𝑎 732𝑐𝑚 30𝑐𝑚 𝑜𝑘 33 Resolução Se calcular o numero de estacas para cada pilar o resultado é Para o pilar P2 N estacas 25cm 11 2400𝑘𝑁 200𝑘𝑁 1320 N estacas 32cm 11 2400𝑘𝑁 300𝑘𝑁 88 N estacas 38cm 11 2400𝑘𝑁 450𝑘𝑁 587 N estacas 45cm 11 2400𝑘𝑁 600𝑘𝑁 44 N estacas 55cm 11 2400𝑘𝑁 800𝑘𝑁 33 120𝑐𝑚 120𝑐𝑚 120𝑐𝑚 60𝑐𝑚 60𝑐𝑚 𝑎 60𝑐𝑚 25𝑐𝑚 𝑜𝑘 34 Resolução Percebemos que não há possibilidade de blocos de coroamento individuais Solução Um bloco de coroamento para os dois pilares 35 Resolução Centro de gravidade dos dois pilares 𝑋KL 2700 0 2400 170𝑐𝑚 2400 2700 80𝑐𝑚 170𝑐𝑚 80𝑐𝑚 90𝑐𝑚 36 Resolução Determinar o diâmetro e calcular o número de estacas N estacas 25cm 11 2700 2400𝑘𝑁 200𝑘𝑁 28 N estacas 32cm 11 2700 2400 𝑘𝑁 300𝑘𝑁 187 N estacas 38cm 11 2700 2400𝑘𝑁 450𝑘𝑁 125 N estacas 45cm 11 2700 2400 𝑘𝑁 600𝑘𝑁 935 N estacas 55cm 11 2700 2400𝑘𝑁 800𝑘𝑁 7 37 Resolução Adotamos estacas com 55cm d165cm e a35cm 165𝑐𝑚 170𝑐𝑚 80𝑐𝑚 165𝑐𝑚 825𝑐𝑚 825𝑐𝑚 165𝑐𝑚 165𝑐𝑚 ℎ 143𝑐𝑚 613𝑐𝑚 817𝑐𝑚 𝑎 587𝑐𝑚 ℎ 𝑑 3 2 165𝑐𝑚 2 2 143𝑐𝑚 𝑎 587𝑐𝑚 35 𝑜𝐾 38 Exercício 03 Projetar a fundação em estacas Franki para o pilar de extremidade indicados abaixo Escolha o diâmetro mais econômico para as estacas 39 Exercício 03 Vista em corte VIGA es ta ca es ta ca e st a c a BLOCO BLOCO p i l a r pil ar 40 Exercício 03 Esquema de carregamento e cálculo da quantidade de estacas para a fundação do pilar P1 𝐹1 3200𝑘𝑁 𝐹2 3900𝑘𝑁 𝑅 𝑒 𝐿 590𝑐𝑚 N estacas 35cm 11 3200 𝑘𝑁 550𝑘𝑁 64 N estacas 40cm 11 3200 𝑘𝑁 750𝑘𝑁 47 N estacas 52cm 11 3200 𝑘𝑁 1300𝑘𝑁 271 N estacas 60cm 11 3200 𝑘𝑁 1700𝑘𝑁 207 41 Exercício 03 Será escolhida a estaca Franki com 52𝑐𝑚 𝑑 150𝑐𝑚 e 𝑎 80𝑐𝑚 𝑅 𝐿 𝑒 𝐹1 𝐿 𝑅 𝐹1 𝐿 𝐿 𝑒 675𝑐𝑚 𝑅 3200𝑘𝑁 590 590 675 𝑅 3614𝑘𝑁 N estacas 52cm 11 3614 𝑘𝑁 1300𝑘𝑁 306 150𝑐𝑚 150𝑐𝑚 80𝑐𝑚 𝑒 80𝑐𝑚 25𝑐𝑚 10𝑐𝑚 𝑒 675𝑐𝑚 104𝑐𝑚 52𝑐𝑚 52𝑐𝑚 42 Exercício 03 Será escolhida a estaca Franki com 52𝑐𝑚 𝑑 150𝑐𝑚 e 𝑎 80𝑐𝑚 675𝑐𝑚 150𝑐𝑚 150𝑐𝑚 80𝑐𝑚 150𝑐𝑚 150𝑐𝑚 75𝑐𝑚 75𝑐𝑚 43 Exercício 04 Calcular a carga atuante nas estacas do bloco abaixo sabendo que no bloco atuam as cargas abaixo consideradas na cota de arrasamento Despreze o peso próprio 𝑁 2000𝑘𝑁 𝑀𝑥 500𝑘𝑁 𝑚 𝑀𝑦 400𝑘𝑁 𝑚 𝑃 𝛼𝑁 𝑛 𝑀𝑥 𝑥 𝑀𝑦 𝑦 44 Resolução 𝑃 𝛼𝑁 𝑛 𝑀𝑥 𝑥 𝑀𝑦 𝑦 𝑥 𝑥 𝑥 𝑥 𝑥 𝑥 𝑥 𝑥 150150 50 50 150150𝑐𝑚 𝑥 117500𝑐𝑚 1175𝑚 𝑦 𝑦 𝑦 𝑦 𝑦 𝑦 𝑦 𝑦 100100 0 0 100100𝑐𝑚 𝑦 40000𝑐𝑚 4𝑚 45 Resolução 𝑃 112000𝑘𝑁 6 400𝑘𝑁 𝑚 15𝑚 1175𝑚 500𝑘𝑁 𝑚 10𝑚 4𝑚 441𝑘𝑁 𝑃 112000𝑘𝑁 6 400𝑘𝑁 𝑚 15𝑚 1175𝑚 500𝑘𝑁 𝑚 10𝑚 4𝑚 543𝑘𝑁 𝑃 112000𝑘𝑁 6 400𝑘𝑁 𝑚 05𝑚 1175𝑚 500𝑘𝑁 𝑚 00𝑚 4𝑚 350𝑘𝑁 𝑃 112000𝑘𝑁 6 400𝑘𝑁 𝑚 05𝑚 1175𝑚 500𝑘𝑁 𝑚 00𝑚 4𝑚 384𝑘𝑁 𝑃 112000𝑘𝑁 6 400𝑘𝑁 𝑚 15𝑚 1175𝑚 500𝑘𝑁 𝑚 10𝑚 4𝑚 190𝑘𝑁 𝑃 112000𝑘𝑁 6 400𝑘𝑁 𝑚 15𝑚 1175𝑚 500𝑘𝑁 𝑚 10𝑚 4𝑚 293𝑘𝑁