Dimensionamento de Fundações Indiretas Estacas - Aula sobre Carga e NSPT

Fundações ENEX 50441 AULA 10 12112024 Profa Juliana Keiko Tsugawa julianatsugawamackenziebr DIMENSIONAMENTO DE FUNDAÇÕES INDIRETAS ESTACAS DIMENSIONAMENTO DE ESTACAS Com a planta de cargas e sondagens Passo 1 Definição do tipo de fundação mais apropriada Passo 2 Definição da profundidade da estaca Passo 3 Prédimensionamento pela CARGA DE CATÁLOGO TABELAS relacionam φ estaca e a carga admissível da estaca carga que a estaca aguenta ESTRUTURAL PORÉM NÃO CONSIDERA A CAPACIDADE DE CARGA GEOTÉCNICA Passo 4 Verificação da capacidade de carga geotécnica Décourt e Quaresma Aoki e Veloso etc e definição dos diâmetros e comprimentos da estacas OBTENDOSE A CARGA DE TRABALHO DAS ESTACAS CONFIRMAÇÃO DA CARGA DE CATÁLOGO OU DEFINIÇÃO PELA CARGA GEOTÉCNICA Passo 5 Determinar o número de estacas Passo 6 Verificar carga de tração se houver Passo 7 Dimensionar o bloco de coroamento Passo 1 Tipo de fundação Berberian 2018 recomenda p evitar recalques excessivos assentar fundação em NSPT 20 solos argilosos NSPT 15 solos arenosos Estaca deve ser assentada na cota 12 m Exemplo Dimensione um conjunto de estacas para um pilar em um terreno situado em área residencial com o laudo SPT dado abaixo cuja carga vertical máxima é de 2000 kN e carga vertical mínima é 30 kN OBS o cliente precisa que a obra seja entregue com agilidade Passo 1 Escolha do tipo de fundação DIMENSIONAMENTO ESTACAS Exemplo Dimensione um conjunto de estacas para um pilar em um terreno situado em área residencial com o laudo SPT dado abaixo cuja carga vertical máxima é de 2000 kN e carga vertical mínima é 30 kN OBS o cliente precisa que a obra seja entregue com agilidade Passo 1 Tipo de fundação Estaca deve ser assentada na cota 12 m Área residencial evitar vibrações Obra precisa ser rápida Passo 1 Escolha do tipo de fundação DIMENSIONAMENTO ESTACAS Raiz Hélice contínua Escavada manual CUSTO Hélice contínua Escavada manual Raiz PRODUTIVIDADE Passo 1 Tipo de fundação Estaca hélice contínua Exemplo Dimensione um conjunto de estacas para um pilar em um terreno situado em área residencial com o laudo SPT dado abaixo cuja carga vertical máxima é de 2000 kN e carga vertical mínima é 30 kN OBS o cliente precisa que a obra seja entregue com agilidade Passo 2 Profundidade da estaca Estaca hélice contínua 1º Metro terraplanagem e limpeza cobertura vegetal Estaca deve ser assentada na cota 12 m Estaca deve ter 11 m de comprimento Exemplo Dimensione um conjunto de estacas para um pilar em um terreno situado em área residencial com o laudo SPT dado abaixo cuja carga vertical máxima é de 2000 kN e carga vertical mínima é 30 kN OBS o cliente precisa que a obra seja entregue com agilidade Exemplo Dimensione um conjunto de estacas para um pilar em um terreno situado em área residencial com o laudo SPT dado abaixo cuja carga vertical máxima é de 2000 kN e carga vertical mínima é 30 kN OBS o cliente precisa que a obra seja entregue com agilidade Passo 3 Pré dimensionamento através das CARGAS DE CATÁLOGO Estaca hélice contínua Comprimento 11 m Carga Pilar 2000 kN CARGAS DE CATÁLOGO TAB 22 Estaca prémoldada de concreto Estaca Dimensão cm Carga de catálogo Pₑ kN Prémoldada vibrada quadrada σₑ6 a 10 MPa 20 x 20 400 25 x 25 600 30 x 30 900 35 x 35 1200 Prémoldada vibrada circular σₑ9 a 11 MPa Ø 22 400 Ø 29 600 Ø 33 800 Prémoldada protendida circular σₑ10 a 14 MPa Ø 20 350 Ø 25 600 Ø 33 900 Ø 20 300 Ø 23 400 Ø 26 500 Prémoldada centrifugada σₑ 9 a 11 MPa seção vazada Ø 33 750 Ø 38 900 Ø 42 1150 Ø 50 1700 Ø 60 2300 Ø 70 3000 Fonte adaptada de Alonso 1998a e Velloso e Lopes 2002 Velloso e Lopes 2002 apresentam também os valores tradicionais TAB 23 Estaca de aço Perfil Tipo Dimensão Carga de catálogo Pₑ kN TR 25 200 TR 32 250 Trilho usado σₑ 80 MPa TR 37 300 TR 45 350 TR 50 400 Verificar grau de desgaste e alinhamento 2 TR 32 500 2 TR 37 600 3 TR 32 750 3 TR 37 900 Perfis I e H H 6 400 I 8 300 Descontar 15 mm para corrosão e aplicar σₑ120 MPa I 10 400 I 12 600 2 I 10 800 2 I 12 1200 Fonte Velloso e Lopes 2002 CARGAS DE CATÁLOGO TAB 26 Outros tipos de estaca Estaca Diâmetro cm Carga de catálogo Pₑ kN Apiloada σₑ4 MPa Ø 20 150 Ø 25 200 Franki σₑ6 MPa Maia 1998 Ø 30 450 Ø 35 550 Ø 40 800 Ø 52 1300 Ø 60 1700 TAB 26 Outros tipos de estaca Estaca Diâmetro cm Carga de catálogo Pₑ kN Raiz Alonso 1998b Ø 10 100150 Ø 12 100250 Ø 15 100350 Ø 16 100450 Ø 20 100600 Ø 25 250800 Ø 31 3001100 Ø 41 5001500 Hélice contínua σₑ6 MPa Antunes e Tarozzo 1998 Ø 275 350 Ø 30 450 Ø 35 600 Ø 40 800 Ø 425 900 Ø 50 1250 Ø 60 1800 Ø 70 2450 Ø 80 3200 Ø 90 4000 Ø 100 5000 Diâmetro final em vez do diâmetro do tubo A carga de catálogo depende da armadura utilizada CARGAS DE CATÁLOGO TAB 25 Estaca escavada Estaca Dimensão cm Carga de catálogo Pₑ kN Broca σₑ 3 a 4 MPa Velloso e Lopes 2002 Ø 20 150 Ø 25 200 Strauss σₑ 4 MPa Falconi Souza Filho e Figaro 1998 Ø 22 200 Ø 27 300 Ø 32 400 Ø 42 700 Ø 52 1070 Escavada com trado helicoidal a seco σₑ4 MPa Falconi Souza Filho e Figaro 1998 Ø 25 250 Ø 30 360 Ø 35 490 Ø 40 640 Ø 45 810 Ø 50 1000 TAB 25 Estaca escavada Estaca Dimensão cm Carga de catálogo Pₑ kN Ø 60 1100 Ø 70 1500 Ø 80 2000 Estacão escavada com lama bentonítica σₑ 4 MPa Saes 1998 Ø 100 3100 Ø 120 4500 Ø 140 6200 Ø 150 7100 Ø 160 8200 Ø 180 10100 Ø 200 12500 40 x 250 4000 50 x 250 5000 60 x 250 6000 80 x 250 8000 Estaca diafragma ou barrete σₑ4 MPa Saes 1998 100 x 250 10000 120 x 250 12000 30 x 320 3800 40 x 320 5100 50 x 320 6400 60 x 320 7600 Diâmetro externo do revestimento Saes 1998 apresenta valores de Pₑ também para σₑ 5 e 6 MPa DIMENSIONAMENTO ESTACAS NÚMERO DE ESTACAS POR PILAR 𝑛𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑎𝑠 𝑃𝑖 𝑄𝑎𝑑𝑚 Onde Pi carga do pilar solicitante Qadm capacidade de carga da estaca Exemplo Dimensione um conjunto de estacas para um pilar em um terreno situado em área residencial com o laudo SPT dado abaixo cuja carga vertical máxima é de 2000 kN e carga vertical mínima é 30 kN OBS o cliente precisa que a obra seja entregue com agilidade Passo 3 Pré dimensionamento através das CARGAS DE CATÁLOGO Φ 50 cm capacidade de catálogo 1250kN Estaca hélice contínua Comprimento 11 m Carga Pilar 2000 kN 𝐧𝐞𝐬𝐭𝐚𝐜𝐚𝐬 𝐏𝐢 𝐐𝐚𝐝𝐦 𝟐𝟎𝟎𝟎 𝟏𝟐𝟓𝟎 𝟏 𝟔 𝐧𝐞𝐬𝐭𝐚𝐜𝐚𝐬 𝟐 2 estacas por bloco DIMENSIONAMENTO ESTACAS CARGA DE TRABALHO DAS ESTACAS UMA VEZ CONHECIDA AS CARGAS NOS PILARES RECOMENDASE OBTER A CARGA MÉDIA DIVIDIR ESTA CARGA EM 2 A 3 ESTACAS DESTA FORMA SE OBTEM UM ESTAQUEAMENTO COM BLOCOS PEQUENOS BUSCAR NAS CARGAS DE CATÁLOGO ESTACAS VIÁVEIS PARA 13 DA CARGA MÉDIA CHECAR O COMPRIMENTO MÁXIMO EXEQUÍVEL LIMITAR Qadm ATRAVÉS DA Qestrutural CARGAS ESTRUTURAIS Tabela 4 Estacas moldadas in loco e tubulões parâmetros para dimensionamento Tipo de estaca Classe de agressividade ambiental CAA conforme ABNT NBR 6118 Classe de concreto resistência característica da argamassa ou concreto γc de armadura mínima e comprimento útil mínimo incluindo trecho de ligação com o bloco Tensão de compressão simples atuante abaixo da qual não é necessário armar exceto ligação com o bloco MPa Anexo onde se encontram definidos concreto argamassa Armadura Comprimento m Hélicehélice de deslocamento hélice com trado segmentado a I II C30 27 04 40 60 N O P III IV C40 36 Escavadas sem fluido I II C25 31 04 20 50 I III IV C40 50 Escavadas com fluido I II C30 27 04 40 60 J III IV C40 36 Strauss b I II 20 MPa 25 04 20 50 G Franki b I II III IV 20 MPa 18 04 Integral H Tubulões não encamisados I II C25 22 04 30 50 B III IV C40 36 Raiz bcd I II III IV 20 MPa 16 04 Integral Microestacas bce I II III IV 20 MPa 18 04 Integral Estaca trado vazado segmentado ad I II III IV 20 MPa 18 04 Integral fcd fck γc Exemplo Dimensione um conjunto de estacas para um pilar em um terreno situado em área residencial com o laudo SPT dado abaixo cuja carga vertical máxima é de 2000 kN e carga vertical mínima é 30 kN OBS o cliente precisa que a obra seja entregue com agilidade Passo 4 Capacidade de Carga Método AokiVelloso Estaca hélice contínua Comprimento 11 m Φ 50 cm Qp K N𝑝 Ap 𝐹1 QL α K N AL F2 Qrup K Np Ap F1 α K N AL F2 Camada Prof mm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 areia Argila arenosa Silte arenoso K α Kpa Camada NSPT médio NSPT médio arredondado Espessura camada QL Por NSPT por camada por camada CÁLCULO POR CAMADA SIMILAR tipo de estaca hélice contínua AokiVelloso diametro 05 m comprimento 11 m espessura da camada 1 m FS NBR 6122 2 F1 2 F2 4 Ap 019625 m2 AL 157 m2 Exemplo Dimensione um conjunto de estacas para um pilar em um terreno situado em área residencial com o laudo SPT dado abaixo cuja carga vertical máxima é de 2000 kN e carga vertical mínima é 30 kN OBS o cliente precisa que a obra seja entregue com agilidade Passo 5 Determinação do número de estacas 𝐧𝐞𝐬𝐭𝐚𝐜𝐚𝐬 𝐏𝐢 𝐐𝐚𝐝𝐦 𝟐𝟎𝟎𝟎 𝟔𝟗𝟑 𝟔 𝟐 𝟗 Método de Feld cálculo eficiências do grupo de estacas As estacas perdem eficiência quando apresentamse em grupos interferências Método Feld eficiência do grupo de estacas eg 𝑒𝑔 1 2 1 6 1 6 1 6 3 09167 9167 Verificouse perda de 16 de eficiência da estaca por cada estaca adjacente 𝑒𝑔 1 3 1 6 1 6 3 0875 8750 𝑒𝑔 1 4 1 6 1 6 1 6 4 08125 8125 𝑒𝑔 1 4 1 6 1 6 1 6 2 5 6 6 077 7700 Método Feld eficiência do grupo de estacas eg Verificouse perda de 16 de eficiência da estaca por cada estaca adjacente Número de estacas carga pilar carga admissível eg Número de estacas 2000 693x 09167 315 𝐧𝐞𝐬𝐭𝐚𝐜𝐚𝐬 𝟒 Exemplo Dimensione um conjunto de estacas para um pilar em um terreno situado em área residencial com o laudo SPT dado abaixo cuja carga vertical máxima é de 2000 kN e carga vertical mínima é 30 kN OBS o cliente precisa que a obra seja entregue com agilidade Passo 6 Verficação da carga de tração Se temos 100 kN de tração precisamos verificar em qual profundidade atingimos este valor de resistência lateral 1 Qp calculado com a média do NSPT da camada de assentamento da ponta uma camada acima e uma camada abaixo fuste ponta MÉTODO AOKIVELLOSO Estaca Camada Prof NSPT Solo K α Qp 1 QL QL acumulado Qrup Qp adm QL acumulado adm Qadm total mm Kpa kN kN kN kN kN kN kN 1 TERRAPLENAGEM E LIMPEZA 2 3 areia 1000 0014 4579 165 165 4744 2290 82 2372 3 6 areia 1000 0014 4906 330 495 5401 2453 247 2700 4 5 areia 1000 0014 4579 275 769 5348 2290 385 2674 5 4 areia 1000 0014 6215 220 989 7204 3107 495 3602 6 5 areia 1000 0014 2976 275 1264 4240 1488 632 2120 7 10 argila arenosa 350 0024 3434 330 1594 5028 1717 797 2514 8 11 argila arenosa 350 0024 3434 363 1956 5391 1717 978 2695 9 9 argila arenosa 350 0024 3320 297 2253 5573 1660 1126 2786 10 10 argila arenosa 350 0024 3663 330 2583 6246 1832 1291 3123 11 10 argila arenosa 350 0024 7556 330 2912 10468 3778 1456 5234 12 12 silte arenoso 550 0022 10794 570 3482 14276 5397 1741 7138 13 20 silte arenoso 550 0022 14032 950 4432 18464 7016 2216 9232 14 28 silte arenoso 550 0022 15831 1330 5762 21593 7915 2881 10796 15 30 silte arenoso 550 0022 16191 1425 7187 23377 8095 3593 11689 16 30 silte arenoso 550 0022 00 1425 8611 8611 00 4306 4306 QL 34823 kN QP 107938 kN Qt 142760 kN Qadm 71380 n estacas 28 n estacas 31 considerando perda de eficiência de grupo Em estacas longas em solo de baixa capacidade de suporte minorar a resistência de ponta Qp 02Qt Mas este não é o caso aqui valor de NSPT alto em 16 metros de prof QL 34823 kN QP 28552 kN Qrup 6337 kN Qadm 3169 kN n estacas 63 CALCULO METRO A METRO Carga à tração 1653327522275 1264 kN Carga à tracção admissível 12642 632 kN aproximadamente 5 m de profundidade DIMENSIONAMENTO ESTACAS ESPAÇAMENTO ENTRE ESTACAS ESPAÇAMENTO MÍNIMO ENTRE OS EIXOS DE ESTACAS d Para estacas moldadas in loco d 30ϕ Para estacas prémoldadas d 25ϕ ESPAÇAMENTO MÍNIMO ENTRE O EIXO DA ESTACA E A FACE DO BLOCO c será c 1 a 15ϕ c Φ 2 15cm d c Passo 6 Dimensionamento da geometria do bloco DIMENSIONAMENTO ESTACAS ALINHAR CENTROS DE GRAVIDADE DIMENSIONAMENTO ESTACAS Passo 6 Dimensionamento da geometria do bloco Estaca hélice contínua moldada in loco Φ 50 cm Número de estaca por bloco 4 d 30ϕ c c d d 30ϕ 30 50 150 cm c 1 a 15 ϕ 15 50 50 a 75 cm 𝐜 𝜱 𝟐 𝟏𝟓𝐜𝐦 𝟓𝟎 𝟐 𝟏𝟓𝐜𝐦 40 cm 40 40 150