Projeto de Fundações

PEACE ENGENHARIA LTDA Avenida Rio Branco 156 sala 2414 peaceengenhariagmailcom 021 24947976 CONFORME NBR 64842020 Página Data Resp Técnico Antônio Donizeti de Oliveira Geólogo CREA 2006116850 Sondagem de Reconhecimento a Percussão 00102022 SP01 Cliente Lazarus Engenharia Sondagem SPT Ref Obra Drenagem Sustentável em Maricá Local Rua Quarenta e Três Jardim Atlântico Central MaricáRJ 24934555 11 29112022 30112022 Cota da boca do furo 3604 m Revestimento 200 m Ensaio de Avanço por Circulação de Água Início 10 min 20 min 30 min Término 1007 m 80 cm 60 cm 40 cm 1025 m Perfuração CACirculação dÁgua Revestimento 000 500 1000 1500 0 10 20 30 40 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1025 CA Inicial 064 m 30112022 1200 Final 045 m 01122022 1200 Revestimento Amostrador Ext Int 508 mm 349 mm 635 mm Altura de queda 75 cm Peso 65 kgf Escala vertical 1100 Sistema Manual Nível dágua 064 m 045 m NA Rev Perf m Cota m Nº de Golpes Penetração 30 cm 1ª 2ª 2ª 3ª Resistência à Penetração Profundidade 1ª 2ª 2ª 3ª Prof m Classificação do Material 000 Aterro 080 7 15 Argila arenosa cor cinza rija 6 12 330 10 11 Argila plástica cor cinza rija 490 15 17 Argila orgânica arenosa com pedregulho mole 3 5 4 4 710 22 26 Argila arenosa de muito rija a dura 28 31 950 26 29 Solo residual arenoso muito compacto 307 1007 Solo residual arenoso 1025 LIMITE DE SONDAGEM Obs Paralisada por impenetrabilidade ao trépano de lavagem 5245 NBR 64842020 PEACE ENGENHARIA LTDA Avenida Rio Branco 156 sala 2414 peaceengenhariagmailcom 021 24947976 CONFORME NBR 64842020 Página Data Resp Técnico Antônio Donizeti de Oliveira Geólogo CREA 2006116850 Sondagem de Reconhecimento a Percussão 00102022 SP02 Cliente Lazarus Engenharia Sondagem SPT Ref Obra Drenagem Sustentável em Maricá Local Rua Quarenta e Três Jardim Atlântico Central MaricáRJ 24934555 11 30112022 Cota da boca do furo 2609 m Revestimento 400 m Ensaio de Avanço por Circulação de Água Início 10 min 20 min 30 min Término 1205 m 100 cm 50 cm 30 cm 1223 m Perfuração CACirculação dÁgua Revestimento 000 500 1000 1500 0 10 20 30 40 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1223 CA Inicial 090 m 30112022 1400 Final 050 m 01122022 1400 Revestimento Amostrador Ext Int 508 mm 349 mm 635 mm Altura de queda 75 cm Peso 65 kgf Escala vertical 1100 Sistema Manual Nível dágua 090 m 050 m NA Rev Perf m Cota m Nº de Golpes Penetração 30 cm 1ª 2ª 2ª 3ª Resistência à Penetração Profundidade 1ª 2ª 2ª 3ª Prof m Classificação do Material 000 Aterro 103 9 11 Argila arenosa rija 12 13 16 19 480 14 17 Argila orgânica mole 5 4 600 13 18 Argila plástica cor cinza de rija a muito rija 14 16 890 18 21 Argila arenosa de muito rija a dura 23 28 1030 28 34 Solo residual arenoso muito compacto 35 50 305 1205 Solo residual arenoso 1223 LIMITE DE SONDAGEM Obs Paralisada por impenetrabilidade ao trépano de lavagem 5245 NBR 64842020 65 Estacas em rocha Engº Armando Negreiros Caputo BRASFOND BRASFIX SPFE As bases que possibilitem a determinação da capacidade de carga de estacas escavadas em rocha não estão bem claras considerando que em função das cargas elevadas provas de carga estática são extremamente onerosas e normalmente não são levadas à ruptura O desenvolvimento e a realização de provas de carga dinâmica tem tentado minimizar essa deficiência A capacidade de carga da rocha e o contacto concreto rocha pela ponta ou pelo atrito lateral não são perfeitamente conhecidos por uma série de fatores inerentes às características da rocha ao valor da adesão concretorocha a adotar bem como o grau de embutimento e desta forma alguns projetos acabam por definir determinado comprimento em rocha sã geralmente conservadores Para avaliação da capacidade de carga de estacas em rocha podemos registrar alguns métodos conforme discriminados a seguir 651 Método de Poulos e Davis 1980 Poulos e Davis propuseram um método para avaliação da capacidade de carga de estacas embutidas em rocha considerando que os fatores de segurança propostos estão associados diretamente às condições da rocha na região da ponta da estaca Seus valores são baixos para rocha sã e crescentes para rochas com maiores níveis de faturamento e decomposição A resistência de ponta qp pode ser determinada por a teorias de previsão de capacidade de carga Pells 1977 Meyerhol 1953 b uso de parâmetros empíricos baseados na descrição da rocha Thorne 1977 qp 02 a 05 quc onde qp tensão máxima na base quc resistência à compressão simples da rocha c usos de ensaios insitu eou de laboratório Freeman et al 1972 A resistência por atrito lateral qℓ pode ser determinado por qℓ 005 quc 005 fcj onde qℓ resistência por atrito lateral ou adesão quc resistência a compressão simples da rocha fcj resistência do concreto à 28 dias Logo temos Qult Ap x qp Al x qℓ onde Ap área da ponta de estaca em rocha Aℓ área lateral de estaca embutida em rocha 652 Método de Cabral e Antunes SEFE IV 2000 Este método basease na formulação de Poulos e Davis 1980 e estabelece ainda para sua aplicação que a investigação geotécnica deve atingir 2 a 3 diâmetros da estaca abaixo da cota estimada de assentamento e que a limpeza do contacto concretorocha seja garantida A resistência de ponta é dada por σ pr βpo x σ Pr rocha sã ou σ pr βpo x σ r rocha alterada onde σ pr tensão de ruptura da ponta da estaca considerandose o maciço rochoso homogêneo βpo fator adimensional de correlação varia de 4 a 11 σ r resistência a compressão simples da rocha βo fator de correção para levantar em contar fendas e fissuras na rocha tabelado A resistência por atrito lateral é onde τ ℓr resistência por atrito lateral fcK tensão característica do concreto Logo temos Qult A x σ pr Aℓ x τ ℓr onde Ap área da ponta da estaca em rocha Aℓ área lateral da estaca embutida em rocha Valores de βpo Tipo de Rocha βpo Muito alterada 20 a 30 Alterada 60 a 90 Pouco alterada a sã 120 a 150 Valores de βp β0 x βpo Tipo de Rocha Variação Média Muito alterada 007 a 013 010 Alterada 024 a 036 030 Pouco alterada a sã 048 a 060 054 66 Capacidade Estrutural de Estacas Uma vez dimensionado geotecnicamente uma fundação em estacas devese observar a sua capacidade estrutural assim como será analisada tal capacidade no caso das estacas trabalharem de ponta Escolhido o tipo de estaca podemse verificar a capacidade estrutural com o fornecedor das estacas ou adotar valores com base em tabelas como a seguir apresentada segundo Alonso 1992 que tem o caráter de ser apenas orientadora assim como os espaçamentos mínimos entre eixos O cálculo do número de estacas a partir da carga estrutural CargaKN máxima carga admissível é frequentemente determinado dividindo a carga do pilar pela Carga Admissível admitida para a estaca Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 61 Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 62 67 Exercícios 1 Utilizando o método de Aoki e Velloso calcular a carga admissível de uma estaca do tipo Franki com diâmetro do fuste φ 40 cm e volume da base V 180 l O comprimento da estaca e as características geotécnicas do solo são dados a seguir Cálculo de PP kN rp KN FI 08 x 18 25 58 MNm² ou 5 800 kNm² PP 038 x 5 800 2 200 kN Cálculo da carga de ruptura PR PL PP 190 2 200 2 390 kN Cálculo da carga admissível P PR 2 2 390 2 1 195 kN Como este valor é maior que o indicado na Tab 31 adotarseá para carga admissível P 750 kN Observe que neste exemplo o cálculo foi feito calculando 1º os parâmetros fixos da geometria da estaca 2º o atrito lateral correspondente a cada horizonte de solo adotado os parâmetros k e α 3º a carga admissível adotado o fator de segurança global final sem distingir ponta e atrito lateral como proposto pelos autores 4º Por fim foi avaliada a capacidade estrutural máxima 2 Utilizando o exemplo anterior método de Aoki e Velloso estaca do tipo Franki com diâmetro do fuste ϕ 40 cm calcular a carga admissível para a estaca assente no perfil apresentado abaixo Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 64 Dimensionamento Este mesmo cálculo poderá ser feito por intervalos de 1 metro Desta forma nos permite definir um comprimento de estaca compatível com uma capacidade de carga que se tenha interesse em atender O cálculo é feito para um comprimento maior que o requerido o que permite avaliar o comprimento necessário para a estaca 3 Considerando o perfil abaixo Shopping Vila Guilherme SP determinemos a capacidade de carga estática admissível tf para um comprimento de estaca prémoldada fixado em 90m e 20 cm MÉTODO DÉCOURTQUARESMA 1978 Psu Pbu Qu l s p p u q A q A Q a Atrito lateral SPT 7 9 14 5 2 3 4 14 90 23 SPTs de ponta 14 23 20 20 Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 65 Atrito lateral médio Adesão média A SPT7 628 3 09 t m2 A Não considerados no cálculo da adesão os SPT utilizados para a resistência de ponta anterior e posterior 14 23 20 Podese usar a tabela I ou a expressão A 3 1 qs N Décourt 1982 Psu Adesão média x Al p h 2 56700 63 900 cm h p t Psu Psu 52 17 5 67 09 3 b Resistência de ponta qp c N 19 3 20 23 14 N c 40 tabela III 760 19 40 t m2 qp Pbu t m A q b p 2386 0 0314 760 2 c Resistência total t P P Q bu s u u 4138 2386 1752 Utilizando FS 2 Fator Global temos t Q 2069 2 4138 MÉTODO AOKI VELLOSO 1975 Psu Pbu Qu R Al R Ap Qu l p l p R R Runitária 2 1 F KN F KN Runit α a Resistência de ponta SPT K N Rp Areia argilosa K 60 ou 53 valor reavaliado em 1988 e α 3 Considerando F1 175 ou 19 reavaliado Não utilizados os dados da reavaliação do método temos 2 7886 1 75 23 06 cm Kgf R p Pbu t m t m m t A R p p 2477 0 0314 788 6 0 0001 0 07886 2 2 2 b Atrito lateral R1 αKN F2 Psu R1 x A1 Psu α K N x UΔl F2 fazer o somatório se maior que 1m UΔl F2 63cm 100cm 35 018m² constante Psu UΔl F2 Σ canas cponta αKN Quadro para calcular o atrito lateral acumulado em cada profundidade inteira 1m Profundidade m Valor do SPT Coef K tm² Coef α 100 UΔlF2 Psu t 1 7 33 003 1247 2 9 33 003 2851 3 14 33 003 5346 4 5 33 003 6237 5 2 33 003 018 6593 6 3 33 003 7128 7 4 60 003 8424 8 14 22 004 10642 9 23 60 003 18094 Psu 1809t Não considerado no cálculo Δl 100 como pode ser levado em conta por exemplo no trecho de 60 a 70 m No caso de 60 a 68 SPT 4 K 33 e α 003 e 68 a 70 SPT 4 mas K 60 e α 003 c Resistência total Qu Psu Pbu 1809 2477 4286 t Utilizando FS 2 temos Q 4286 2 2143 t Utilizando FS 2 temos Q 4138 2 2069 t Método Aoki Velloso R Rp Re R KN F1 αKN F2 d Resistência de ponta Rp KN SPT Areia argilosa K 60 ou 53 α 3 Considerando F1 175 ou 90 temos 6 8 Efeito de Grupo segundo Moraes 1976 Eficiência Grupo de Estacas Para o caso de estacas agrupadas sob único bloco não estando trabalhando de ponta fazse necessário verificar a eficiência do conjunto devido à interferência de bulbos Para as estacas prémoldadas quando o espaçamento entre elas não é inferior a 3 vezes o seu diâmetro ou lado seção quadrada a capacidade de carga do grupo é igual a soma das capacidades de carga de cada estaca 1 Critério de Feld Segundo a regra prática de Feld a carga de cada estaca é reduzida de tantos 116 quantas forem as estacas vizinhas na mesma fila ou em diagonal É preciso também como para as estacas prémoldadas guardar um espaçamento entre os centros geométricos das estacas um valor não inferior a 3 vezes o seu diâmetro 2 Critério de Labarre Outra expressão muito usada para determinar a eficiência de um grupo de estacas é a de Labarre E 1 φ n 1m m 1n 90mn Onde m número de filas n número de estacas em uma fila φ ângulo cuja tangente é igual a d s em graus s distância entre os eixos de duas estacas d diâmetro da estaca Exemplo de cálculo Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 68 Como se pode notar tanto Labarre como Feld não fazem qualquer referência ao tipo de solo o que tem dado motivo a críticas 3 Critério de TerzaghiPeck Outro procedimento é indicado por TerzaghiPeck adotando para capacidade de carga do conjunto de estacas a expressão f dr c UD Q Q τ Onde Qdr capacidade de carga de uma fundação direta de área igual à delimitada pelo grupo de estacas assentadas na profundidade Df Df comprimento da estaca U perímetro do bloco que envolve as estacas τ resistência ao cisalhamento médio do solo entre a superfície do terreno e a profundidade Df Referindose à capacidade de carga de uma estaca o melhor é efetuar prova de carga sobre uma estaca no próprio local da obra Tem sido norma geral quando possível adotar uma única estaca critério condenado por diversos autores entretanto muito usado podendose afirmar que os insucessos por está prática são poucos constatados Como já foi apresentado a capacidade de carga de um grupo de estacas sob um mesmo bloco não é igual à soma das capacidades de cada estaca atuando isoladamente caso em que não se trabalha de ponta A eficiência de um grupo de estacas mergulhadas em argila é sempre inferior a 1unidade a não ser no caso de estacas prémoldadas apoiadas unicamente pelas pontas Para uma estaca isolada existem muitos ensaios e pesquisas com a finalidade de determinar sua capacidade de carga o mesmo não vem acontecendo com o grupo de estacas devido aos diversos problemas que ocorrem para tais ensaios isto é para tais provas de cargas Em 1967 AS Vesic afirmou que um grupo de estacas cravadas em areia homogênea apresentava eficiência superior à unidade devido ao aumento de esforços horizontais e portanto a resistência devido ao atrito lateral também crescia com o aumento do ângulo de atrito do solo com as estacas O professor Vesic também comprovou que a eficiência de um grupo de estacas cresce com o afastamento entre elas até um máximo de três diâmetros sendo que a partir de tal valor a capacidade do conjunto começa a decrescer Exemplos de geometria de blocos Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 48 64 Métodos Diretos para Cálculo da Capacidade de Carga por meio do SPT A utilização dos resultados deste ensaio na determinação da capacidade de carga das fundações seja quanto à ruptura seja quanto aos recalques pode ser feita diretamente isto é por meio de correlações entre carga de ruptura ou recalque e o índice de penetração N ou indiretamente isto é por meio de correlações entre N e ou parâmetros de resistência ao cisalhamento e com previsibilidade cujos valores assim determinados são levados às fórmulas da Mecânica dos Solos São apresentados a seguir os procedimentos de cálculo da capacidade de carga das fundações profundas encontrados na literatura especializada e mais utilizados em nosso país É utilizado aqui como referência principal o trabalho Capacidade de carga por meio do SPT publicado por Dirceu de Alencar Velloso no 20 Seminário de Engenharia de Fundações Especiais realizado em São Paulo entre 19 e 21 de Novembro de 1991 641 MÉTODO DE MEYERHOF Em 1956 Meyerhof 1956 publicou seu primeiro trabalho no Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division of the American Socity of Civil Engineers O tema foi retomado na 11th Terzaghi Lecture Meyerhof 1976 Os principais resultados obtidos por este autor foram os seguintes 1o Para estacas cravadas até uma profundidade Db em solo arenoso a resistência unitária de ponta em Kgfcm2 é dada por q ND B N p b 0 4 4 11 Onde B é o diâmetro da estaca e a resistência unitária por atrito lateral em Kgfcm2 é dada por f N s 50 12 2o Para siltes nãoplásticos podese adotar como limite superior da resistência de ponta em Kgfcm2 qp 3N 13 3o Para estacas escavadas em solos não coesivos a resistência de ponta é da ordem de um terço dos valores dados por 11 e 13 e a resistência lateral é da ordem da metade do valor dado por 12 4o Para estacas com base alargada tipo franki a resistência de ponta é da ordem do dobro da fornecida pelas equações 11 e 13 5o Se as propriedades da camada suporte arenosa variam nas proximidades da ponta da estaca devese adotar para N um valor médio calculado ao longo de 4 diâmetros para cima e um diâmetro abaixo da ponta da estaca Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 49 6o Quando a camada suporte arenosa for sobrejacente a uma camada fraca e a espessura H entre a ponta da estaca e topo desta camada fraca for menor que a espessura crítica da ordem de 10B a resistência da ponta da estaca será dada por qp q q q H B q 0 1 0 10 1 14 7o Para estacas em argilas nenhuma relação direta entre capacidade de carga e N é apresentada 8o O recalque S em polegadas de um grupo de estacas em areia é dado aproximadamente pela expressão S p B N 2 15 Onde B é a largura do grupo de estacas em pés p a pressão aplicada ao solo pelo grupo de estacas em tsf ou em Kgfcm2 e N o SPT médio ao longo de uma profundidade igual à largura do grupo Para areias siltosas recomendase adotar o dobro do valor dado por 15 Se as estacas penetram D na camada suporte o valor obtido por 15 será multiplicado por um fator de influência I dado por I D B 1 8 05 16 EXPERIÊNCIA BRASILEIRA MÉTODOS SEMIEMPÍRICOS De acordo com a NBR 612296 são considerados métodos semiempíricos aqueles em que as propriedades dos materiais estimados com base em correlações são usadas em teorias adaptadas da Mecânica dos Solos É o caso típico dos métodos de Aoki Velloso 1975 e de Décourt Quaresma 1978 propostos para fundações em estacas mas que podem ser utilizados para determinação da tensão admissível em fundações por tubulões considerandoos como estacas escavadas CINTRA e outros 2003 São relações relativamente simples porém baseado em experiência dos seus autores com base em estudos estatísticos como destaca Schnaid 2000 que atribui os métodos como estatístico nas próprias denominações dos mesmos e que devem ser aplicados com bastante propriedade onde qo e q1 são resistências limites na camada fraca inferior e na camda resistente respectivamente Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 50 A preocupação do seu uso indevido levou Dirceu Velloso a escrever em 1998 publicado por Schnaid 2000 As correlações baseadas no SPT são malditas porém são necessárias Ainda assim pelo uso indevido da metodologia há ocasiões em que me arrependo de têlas publicado 642 MÉTODO ESTATÍSTICO DE AOKIVELLOSO Este método foi apresentado em contribuição ao 5o Congresso Panamericano de Mecânica dos Solos e Engenharia de Fundações realizado em Buenos Aires 1975 Aoki e Velloso 1975 Este método foi originalmente concebido a partir de correlações entre os resultados dos ensaios de penetração estática cone CPT e dinâmicos amostrador SPT Os autores partiram de correlações estabelecidas para os solos brasileiros entre o N e a resistência UNITÁRIA de ponta RP em Kgfcm2 podese escrever RP K N 27 Para K em Kg cm2foram determinados inicialmente os seguintes valores Costa Nunes e Velloso 1969 Tabela 21 TIPO DE SOLO K Argilas argilas siltosas e siltes argilosos 20 Argilas arenosas e siltes arenosos 35 Siltes arenosos 55 Areias argilosas 60 Areias 100 Para a resistência UNITÁRIA por atrito lateral local no ensaio do cone preferiuse adotar correlações estabelecidas por Begemann 1965 entre este parâmetro e a resistência de ponta R 1 αααα RP 28 Tabela 22 TIPO DE SOLO αααα Areias finas e médias 12 16 Areias siltosas 16 22 Siltes arenoargilosos 22 40 Argilas 40 O conhecimento dessas correlações permite a estimativa dos parâmetros correspondentes para uma estaca pelas expressões R P RP F K N F R R F K N F 1 1 1 1 2 2 α 29 210 Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 51 Os coeficientes F1 e F2 levam em consideração a diferença de comportamento entre a estaca protótipo e o cone modelo Seus valores foram determinados por comparações com resultados de provas de carga Os valores de F1 e F2 foram inicialmente avaliados para estacas Franki Metálica Pré moldada de concreto e depois escavada sem distinção do diâmetro Posteriormente estes valores foram reavaliados 1988 e sugeridos novos parâmetros para outras estacas assim como para os valores apresentados na Tabela 24 de Coeficientes K e α Estes valores foram publicados por Laprovitera 1988 em dissertação de mestrado Estes contudo não vem sendo utilizados com certa freqüência pelo meio técnico Tabela 23 TIPO DE SOLO F1 reavaliados 1988 F2 reavaliados 1988 Franki 25 50 20 Metálica 175 17 35 30 Prémoldada de concreto D 60 cm 175 19 35 14 Prémoldada de concreto D 60 cm 25 14 Escavada D 60 cm 30 61 60 52 Strauss 42 38 Observase que na versão original a relação entre coeficientes foi de F2F12 exceto para as estacas strauss Em uma segunda versão foram publicados os seguintes valores para F1 e F2 Registrase também publicação da Estacas Franki Eng Paulo Frederico de Figueiredo Monteiro Gerente Técnico A fórmula geral para o cálculo da capacidade de carga é PR Δp KN F1 Ca Cp Σ UΔl αKN F2 211 Onde Ap área da ponta ou base da estaca U perímetro da seção transversal da estaca Ca cota de arrasamento Cp cota da ponta Partindo das tabelas 21 e 22 foram estabelecidos para K e α os valores constantes da tabela 24 obs 1 Kg cm² 100 KPa 01 MPa Tabela 24 Coeficientes K e α TIPO DE SOLO K Kgfcm² reavaliados 1988 α reavaliados 1988 Areia 100 60 14 Areia siltosa 80 53 20 19 Areia silto argilosa 70 53 24 Areia argilosa 60 53 30 Areias argilosiltosa 50 53 28 Silte 40 48 30 Silte arenoso 55 48 22 30 Silte arenoargiloso 45 38 28 30 Silte argiloso 23 30 34 Silte argiloarenoso 25 38 30 Argila 20 25 60 Argila arenosa 35 48 24 40 Argila arenosiltosa 30 30 28 45 Argila siltosa 22 25 40 55 Argila siltoarenosa 33 30 30 50 DIMENSIONAMENTO Obtidos os valores de atrito e base unitários temse o valor final de capacidade de carga na ruptura último multiplicandose estes valores pelas suas áreas correspondentes Pbu Abase qu resistência de ponta Psu Afuste fu atrito lateral médio A profundidade de assentamento da base ou ponta da estaca é aquela como recomenda a Norma de Fundações NBR 612296 correspondente a uma carga de ruptura mínima de pelo menos duas vezes a carga admissível útil da estaca Ou seja Adotase no método o Fator de Segurança igual a 2 Ru 2 x Carga útil da estaca Utilização em cálculo de tubulões Cintra e outros 2003 Considera exclusivamente a resistência de base Aplicase um fator de segurança mínimo de 3 por se tratar de caso em que se considera exclusivamente a resistência de base NBR 612296 O coeficiente F1 para estaca escavada pode ser considerado igual a 3 de acordo com Aoki e Alonso 1992 apud Cintra e Aoki 1999 Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 53 643 MÉTODO ESTATÍSTICO DE DÉCOURTQUARESMA Em 1978 os Engs Luciano Décourt e Arthur Quaresma apresentaram ao 6o Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia de Fundações um método para a determinação da capacidade de carga de estacas a partir de valores de SPT que transcrevemos parte dele Nesse trabalho é apresentado processo expedido para a determinação da carga admissível de estacas a partir apenas dos dados normalmente fornecidos por sondagens SPT Não se visou a obtenção de valores exatos mas sim de estimativas que fossem além de bastante aproximadas seguras e de fácil determinação 1 Generalidades Há vários anos vem o primeiro autor utilizando os valores de SPT para avaliar tanto a resistência por atrito lateral de estacas quanto sua resistência de ponta Os coeficientes então utilizados eram fruto apenas de experiência profissional sem nunca terem sido confrontados de forma sistemática com dados fornecidos por provas de carga 2 Processo de Cálculo O processo ora apresentado leva em conta os valores de SPT além de no caso da resistência de ponta o tipo de solo Para a estimativa da resistência UNITÁRIA lateral propôs inicialmente a utilização da Tabela I considerando os valores médios de SPT ao longo do fuste sem levar em conta aqueles utilizados para a estimativa da resistência de ponta Nenhuma distinção é feita quanto ao tipo de solo obs l Kg cm2 10t m2 100 KPa 01 MPa TABELA I SPT médio ao longo do fuste ADESÃO tm2 3 2 6 3 9 4 12 5 15 6 Para a estimativa da resistência UNITÁRIA de ponta em tm2 utilizase a seguinte expressão qp CN onde C é um coeficiente tirado da Tabela II e N é a resistência a penetração SPT tornando o valor médio entre correspondente à ponta da estaca o imediatamente anterior e o imediatamente posterior TABELA II SOLO C tm2 Argilas 10 Siltes alt de rocha 30 Areias 50 Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 54 3 Análises Efetuadas Foram consideradas 41 provas de carga executadas pelo segundo autor para serem confrontadas com os valores obtidos pelo processo acima indicado Os valores obtidos confirmaram em linha gerais os dados da Tabela I e nos levaram a rever a Tabela II Na Tabela III são apresentados os dados considerados mais adequados TABELA III SOLO C tm2 Argilas 12 Siltes argilosos alt de rocha 20 Siltes arenosos alt de rocha 25 Areias 40 Entre as 41 provas de carga apenas 13 apresentaram dados de ruptura No trabalho original são apresentamos os valores de ruptura calculados e os fornecidos pelas provas de carga Por outro lado para podermos utilizar dados de todas as provas procuramos trabalhar com valores de cargas admissíveis e não de cargas de ruptura No trabalho original são apresentados os dados de todas as estacas e sondagens analisadas assim como os valores de cargas admissíveis calculados e medidos No trabalho original são também apresentados em gráfico os valores de carga admissível calculados e medidos 4 Considerações Sobre Estacas de outros Tipos Embora o estudo tenha sido efetuado basicamente para estacas prémoldadas de concreto admitimos em primeira aproximação que seja também válida para estacas tipo Franki para estacas Strauss apenas com ponta em argila como aliás deve sempre ocorrer e estacas escavadas Os autores não apresentam qualquer indicação nesta versão apresentada a esta data quanto ao coeficiente de segurança a adotar Contribuições ao MÉTODO por DÉCOURT 1982 O Eng Décourt tem procurado aperfeiçoar o método exposto no item 643 Em 1982 levou ao 2o Simpósio Europeu sobre Ensaios de Penetração Amsterdam uma contribuição em que propõe 1o A resistência lateral em tfm2 é dada por q s N 3 1 413 onde N é o valor médio do N ao longo do fuste A expressão independe do tipo de solo 2o Na determinação de N os valores de N maiores que 50 devem ser considerados iguais a 50 Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 55 3o A resistência de ponta é calculada como apresentado anteriormente 4o A carga admissível de uma estaca cravada é determinada aplicandose um coeficiente de segurança global igual a 2 à soma das cargas de ponta e lateral Q Q Q Q u p 2 2 2 414 5o Para estacas escavadas com lama bentonítica cujo recalque não deve exceder 1cm só se consideraria a resistência lateral calculada pela expressão 413 6o Quando se admite maiores recalques podese considerar uma resistência de ponta admissível que em Kgfcm2 seria igual a N3 em que N é a média dos SPTs no nível da ponta de estaca 1m acima e 1m abaixo Essa resistência de ponta admissível é somada à resistência lateral Uma estaca assim projetada tem um recalque em cm da ordem de 23 do diâmetro em metros S1 cm 2 3 D m 415 Um recalque adicional devido à deformação do solo contaminado ou amolgado é estimado pela expressão S L E 2 σ 416 onde σ pressão na ponta L espessura da camada contaminada ou amolgada E módulo de deformação que pode ser estimada em E 15N Kgfcm2 para argilas E 30N Kgfcm2 para areias Se S3 é o recalque necessário para a mobilização do atrito lateral o recalque total da estaca será S S1 S2 S3 417 7o Coeficientes de Segurança O coeficiente de segurança global F pode ser escrito F Fp Ff Fd Fw 418 onde Fp Coeficiente de segurança relativo aos parâmetros do solo 11 para o atrito lateral 135 para a resistência de ponta Ff Coeficiente de segurança relativo à formulação adotada 10 Fd Coeficiente de segurança para evitar recalques excessivos 1 para o atrito lateral 25 para a resistência de ponta Fw Coeficiente de segurança relativo à carga de trabalho da estaca 12 Com isso terseá para a resistência lateral Fs 11 1 0 1 0 1 2 1 32 13 para a resistência de ponta Fp 135 1 0 2 5 12 4 05 4 e a carga admissível na estaca será dada por Q Qs13 Qp4 419 Em 1986 o autor Décourt 1986 em comunicação feita na Divisão Técnica de Mecânica dos Solos e Fundações do Instituto de Engenharia de São Paulo recomendou novos valores para o cálculo da resistência de ponta das estacas escavadas com lama bentonítica Tabela 27 Tabela 27 TIPO DE SOLO tfm2 Argilas 10 Siltes argilosos alt de rocha 12 Siltes arenosos alt de rocha 14 Areias 20 MÉTODO DÉCOURTQUARESMA 1996 Este método foi posteriormente Quaresma e outros 1996 estendido para outros tipos de estacas também muito utilizadas e mais recentemente difundidas não indicadas inicialmente Para tanto são considerados os parâmetros α e β a seguir relacionados Tabela abaixo Estes valores são de majoração ou de minoração respectivamente para a resistência de ponta e para a resistência lateral Neste caso a expressão geral para a determinação da carga de ruptura da estaca é dada por Qu α qp Ap β qs As veja que as parcelas de ponta e atrito ficaram multiplicadas por alfa e beta respectivamente ou ainda Qu α K Nspt p Ap 10 β Nspt s3 1 As em kNm2 onde Nsptp Nspt na ponta da estaca valor médio entre correspondente à ponta da estaca o imediatamente anterior e o imediatamente posterior Nspt s Nspt ao longo do fuste da estaca DIMENSIONAMENTO Obtidos os valores de atrito e base unitários temse o valor final de capacidade de carga na ruptura último multiplicandose estes valores pelas suas áreas correspondentes como no método de AokiVelloso Para o cálculo da carga admissível útil da estaca devese adotar os Fatores de Segurança sugeridos pelos autores Utilização em cálculo de tubulões Cintra e outros 2003 Considera exclusivamente a resistência de base Aplicase um fator de segurança mínimo de 4 de acordo com a recomendação dos autores para a resistência de base 644 MÉTODO P P VELLOSO Em 1981 o Eng PP Velloso apresentou um critério para o cálculo de capacidade de carga e recalques de estacas e grupos de estacas Velloso 1981 Fig Estaca dimensões e solicitações A capacidade de suporte Pu de uma estaca com comprimento L pode ser estimada com base na expressão Pu Psu Pbu 420 onde Psu capacidade de suporte do solo por atrito ou aderência lateral ao longo do fuste da estaca Pbu capacidade de suporte do solo sob a base ponta da estaca Os valores de Psu e Pbu poderiam ser estimados a partir das expressões Psu UαλΣli fui Pbu Abαβqu onde U perímetro da seção transversal do fuste diâmetro d Ab área da base diâmetro db α fator da execução da estaca α 10 para estacas cravadas 05 para estacas escavadas λ fator de carregamento λ 1 para estacas comprimidas 07 para estacas tracionadas β fator da dimensão da base β 1016 0016 dbdc 0 para estacas tracionadas para db d dc diâmetro da ponta do ensaio de cone 36 cm no cone holandês fui atrito ou aderência lateral médio em cada camada de solo com espessura atravessada pela estaca UNITÁRIO qu pressão de ruptura do solo sob a ponta da estaca UNITÁRIO No caso de se dispor dos resultados de um ensaio de penetração do cone nas imediações da estaca podese adotar fu fc qu qc1 qc22 fc atrito ou aderência lateral medida na haste lisa do ensaio de cone qc1 média dos valores medidos da resistência de ponta qc no ensaio de cone numa espessura igual a 8db logo acima do nivel da ponta da estaca adotar valores nulos de qc acima do nivel do terreno quando L db qc2 idem numa espessura igual a 35 db logo abaixo do nível da ponta da estaca No caso de se dispor apenas dos resultados de sondagem a percussão podese adotar qu a N b fu a N b para N40 solo submerso onde N resistência à penetração do amostrador da sondagem a percussão SPT aba1b1 parâmetros de correlação entre a sondagem a percussão e o ensaio de cone a serem definidos para os solos típicos do canteiro da obra ver Tabela abaixo Tabela Valores aproximados de a b a1 b1 TIPO DE SOLO PONTA ATRITO atfm2 b a tfm2 b1 Areias sedimentares submersas 1 60 1 050 1 Argilas sedimentares submersas 1 25 1 063 1 Solos residuais de gnaisse 50 1 085 1 areno siltosos submersos1 Solos residuais de gnaisse 40 1 1 1 080 1 1 1 siltoarenosos submersos 47 2 096 2 121 2 0749 2 1 dados obtidos na área da Refinaria Duque de Caxias RJ 2 dados obtidos na área da AÇOMINAS MG AVISOS IMPORTANTES OBSERVAÇÃO IMPORTANTÍSSIMA TODO TRABALHO DEVE SER DIGITADO NO WORD Deve ser entregue no formato em pdf em arquivo único Pode usar planilha excel As memórias que não forem entregues de forma detalhada passo a passo conforme indicado no enunciado não serão consideradas para correção e a nota será automaticamente zero IJK 3 TRÊS ÚLTIMOS ALGARISMOS DA MATRÍCULA DO ALUNO USAR 2 DUAS CASAS DECIMAIS DE PRECISAM PARA EFETUAR OS CÁLCULOS P6000IJK kN FUNDAÇÃO PROFUNDA Dimensionar a Fundação Profunda para o caso de um pilar com carga igual a P cada um Usar o perfil geotécnico do trabalho da A1 1 Realizar o Especificação Estrutural da Fundação Profunda Passo 01 Escolher o Tipo de Fundação Profunda a ser realizada Neste caso terão que usar Estaca Cravada ou Estaca Escavada Passo 02 Definir qual tipo de Estaca Utilizar Passo 03 Definir as dimensões da Estaca Passo 04 Especificar a Carga Nominal da Estaca Cne Passo 05 Listar o espaçamento mínimo entre as estacas importante para definir as dimensões do bloco de coroamento Passo 06 Calcular o número de estacas necessário n Escolher o valor inteiro imediatamente superior Trabalhar com no mínimo 2 duas estacas n110P Cne Passo 07 Recalcular a carga a ser suportada por cada estaca do bloco Cap Cap110P n 2 Realizar o Dimensionamento Geotécnico da Fundação Profunda Utilizar o Método AokiVelLoso Passo 08 Definir a profundidade de Estaca Passo 09 Fazer um desenho esquemático da estaca no perfil de solo Passo 10 Calcular a Resistência de Ponta Passo 11 Calcular a Resistência Lateral Passo 12 Calcular a Carga Admissível do Solo Cadm Passo 13 Calcular a Eficiência de Bloco Passo 14 Calcular a Carga Admissível do Solo Corrigida CadmCorr com base na eficiência do Bloco 3 Otimizar o dimensionamento da Estaca Passo 15 Comparar a Carga Aplicada na Estaca Cap com a Capacidade de Carga Admissível do Solo Corrigida CadmCorr Passo 16 Se Cap não for aproximadamente igual a CadmCorr fazer o seguinte 1 Voltar para o passo 02 se quiser redefinir o tipo de estaca 2 Voltar para o passo 03 se quiser redefinir o diâmetro da estaca 3 Voltar para o passo 08 se quiser redefinir a profundidade da estaca Passo 17 Apresentar a solução de estaca a ser executada Fazer um desenho esquemático representativo da solução a ser executada Disciplina Fundações Docente Júlio César da Silva Turma Trabalho AV2 Alunoa Matrícula Data Início da Avaliação 26052025 Data Final para Entrega Até 30062025 às 23h59min Nota Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 25 52 Escolha do Tipo de Estaca Segundo SIMONS e MENZIES são considerados os seguintes aspectos relativos ao projeto de estacas 1 Tipos de estacas 2 Estacas em solos coesivos 3 Estacas em solos granulares 4 Efeito de grupo de estacas 5 Atrito lateral negativo 6 Cargas laterais em estacas 7 Ensaios de estacas Três critérios de projetos devem ser sempre observados a o material da estaca não deve ser solicitado em acesso b deve haver um coeficiente de segurança adequado à ruptura por cisalhamento c os recalques devem ser mantidos dentro de limites toleráveis Devese observar que as estacas podem ser necessárias por diversos motivos como a transferir as cargas a uma camada mais resistente eou menos compressível b resistir a forças horizontais de encontros de pontes ou muros de arrimo c aumentar a estabilidade de edifícios altos d resistir a forças de subpressão e evitar danos devidos à erosão superficial f compactar areias fofas Em qualquer situação o tipo de estaca escolhido e o método de projeto utilizado serão influenciados pelos fatores que determinam a decisão de usar estacas em primeiro lugar Há numerosos tipos de estacas protegidos por patentes ou não nos grupos anteriores Considerando os fatores técnicos abaixo relacionados a escolha se reduz a dois ou três tipos e a escolha final é feita em geral com base no custo total embora a reputação de um empreiteiro de estanqueidade pode ser um fator decisivo na escolha Fatores que determinam a escolha do tipo de estaca Os fatores fundamentais que devem ser considerados na determinação do tipo de estaca a ser adotado são a localização e o tipo de estrutura as condições do solo incluindo a posição do nível do lençol freático a durabilidade em longo prazo As estacas de madeira ficam sujeitas à decomposição especialmente acima do lençol freático e ao ataque dos microorganismos marinhos O concreto suscetível ao ataque químico na presença de sais e ácidos do solo e as estacas de aço podem sofrer corrosão se a resistividade específica da argila for baixa e o grau de despolarização for alto Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 26 custos totais para o cliente A forma mais barata de estaqueamento não é necessariamente a estaca mais barata por metro de construção Atrasos no contrato devido à falta de apreciação de um problema particular por parte de um empreiteiro que executa as estacas pode aumentar consideravelmente o custo total de um projeto O de ensaios deve ser considerado de o empreiteiro que executará as estacas tiver pouca experiência para estabelecer o comprimento ou o diâmetro exigido para as estacas Em particular a ruptura de uma estaca durante a prova de carga pode implicar em despesas adicionais muito grandes ao contrato É conveniente recorrer a uma firma conhecida com boa experiência local Devese enfatizar que a maioria dos atrasos e problemas em contratos de estaqueamento poderiam ser evitados por meio de uma pesquisa completa do local tão cedo quanto possível Estacas de grande deslocamento Estacas cravadas e moldadas no local As vantagens são podem ser cravadas com uma nega predeterminada os comprimentos das estacas são facilmente ajustáveis pode ser executada em base alargada aumentando a densidade relativa de uma camda de fundaçao granular obtendose uma capacidade final de carga muito mais elevada a armadura não é determidada pelos efeitos do manuseioou das tensoes da cravação podem ser cravadas com uma extremidade fechada excluindo desta maneira os efeitos da água subterrânea podem ser cravadas com uma extremidade fechada excluindo desta maneira maneira os efeitos da água subterrânea o barulho e a vibração podem ser reduzidos podem para alguns tipos como por exemplo utilizandose um tampão no fundo da estaca As desvantagens são inchamento da superfície do solo vizinho que pode afetar estruturas ou instalações próximas amolgamento do solo que pode provocar readensamento e o desenvolvimento de atritos laterais negativos nas estacas deslocamento de muros de arrimo próximos levantamento de estacas previamente cravadas onde a penetraçao do pé das estacas dentro da camada de apoio não foi suficiente para desenvolver a reisistência necessária às forças ascendentes danos por tração nas estacas sem armadura ou estacas ainda com concreto fresco onde as forças no pé da estaca eram suficientes para resistir aos movimentos ascendentes danos a estacas sem revestimentos ou com revestimento de pouca espessura auinda com concreto fresco devido ãs forças laterais desenvolvidas no solo como por exemplo estrangulamento o concreto não pode ser verificado após a conclusão do trabalho o concreto pode ser enfraquecido se um fluxo artesiano ocorrer no fuste na estaca durante a retirada do revestimento perfis leves de aço ou camisas de concreto de prémoldado podem ser estragadas ou distorcidas durante a cravação limitação do comprimento devido à força de levantamento necessária para retiraro revestimento barulho vibração e deslocamentos do solo podem causae malestar ou provocar danos em estruturas adjacentes não pode ser cravada com diâmetros muito grandes e também não se pode executar bases alargadas muito grandes não pode ser cravada onde há limitções de altura para quipamento Comprimentos de estacas de até 24 m e cargas nas estacas de aproximadamente 1500 kN são usuais Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 27 Estacas prémoldadas cravadas de concreto armado ou protendido As vantagens são podem ser cravadas com um nega predeterminada estável em solos compressíveis por exemplo argilas moles siltes e turfas o material da estaca pode ser inspecionado antes da cravação pode ser recravada se for afetada por inchamento do solo o procedimento de construção não é afetado pelo lençol freático pode ser cravada com granes comprimentos pode ser transportada acima do nível do terreno por exemplo dentro dágua para estruturas marítimas pode aumentar a densidade relativa de uma camada de fundação granular As fotos mostram condições de manuseio e um pátio de depósito de Estacas Pré Moldadas de seção quadrada da marca ICOMAC fabricadas em Juiz de ForaMG As desvantagens são o inchamento e a alteração do solo circundante podem causar dificuldades como as discutidas acima para as estcas cravadas e moldadas no local não se pode modificar o compromento com rapidez pode sofrer danos durante a cravação a armadura pode ser determinada pelas exigências de levantamento e transportes e não pelas cargas estruturais Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 28 não pode ser cravada com diâmetros muito grandes ou em locais onde haja onde haja limitações de altura para equipamento barulho vibração e deslocamentos do solo podem causar dificuldades Comprimento de estacas até 27 m e cargas até 1000 KN são usuais Estacas de madeira As estacas de madeira são leves de fácil transporte e em alguns países baratas Podem ser agrupadas e reforçadas com pontas de cravação As estacas de madeira estão sujeitas às decomposições e ao ataque por microorganismos marinho e geralmente são usadas somente abaixo do nível freático mas podem ser impregnadas sob pressão para protegêlas quando acima do lençol freático Usualmente são utilizadas como estacas funcionando por atrito lateral mas às vezes trabalham por resistência de ponta Neste último caso devese tomar cuidado para evitar os danos devidos ao excesso de cravação O perigo de estragar a estaca durante a cravação pode ser reduzido limitandose a queda e o número de golpes do pilão do bateestaca O peso do pilão do bateestaca deveria ser pelo menos igual ao peso da estaca para condições difíceis de cravação e de até 20 m e cargas até 600KN são usuais Estacas de pequeno deslocamento Exemplos destas estacas são os perfis laminados de aço estacas helicoidais em forma de parafuso ou tubos de extremidade aberta e perfis ocos onde o solo removido durante a ravação Algumas das observações relacionadas no item Estacas de Grandes Deslocamentos também se aplicam aqui As estacas de perfis laminados de aço são de fácil transporte e podem ser cravadas com grande energia de cravação Podem ser cravadas em comprimentos muito grandes e o comprimento da estaca pode ser alterado rapidamente Podem suportar cargas pesadas e podem ser ancoradas com sucesso em superfícies rochosas com taludes acentuados Bjerrum 1957 As estacas estão sujeitas ã corrosão que pode ser prevista no projeto ou podem ser tratadas com proteção catódica ou pintadas As estacas helicoidais são muito valiosas em obras no mar porque podem resistir a forças de tração e de compressão Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 29 De um modo geral as estacas de pequeno deslocamento são particularmente úteis se os deslocamentos do solo e o amolgamento forem reduzidos ao mínimo As estacas de perfis laminados de aço são usadas em comprimentos de até 36m com cargas de trabalho de até 1700KN e as estacas helicoidais em comprimentos de até 24 m com cargas de trabalho de até 2500KN Estacas sem deslocamento escavadas e moldadas no local Vantagens não há risco de inchamento do solo o comprimento pode ser prontamente alterado o solo pode ser inspecionado e comparado com dados de investigação do local podem ser executadas com comprimentos e diâmetros muito grandes sendo possíveis alargamentos da base de até dois ou três diâmetros da estaca em argilas e rochas brandas a armadura não depende do transporte ou das condições de cravação pode ser instalada sem muito barulho ou vibração e onde haja limitações de altura para o equipamento Desvantagens os métodos de escavação podem afofar os solos arenosos ou com pedregulho ou transformar rochas moles em lama como por exemplo no caso de calcáreo mole ou marga suscetível a estrangulamento em solo compressível dificuldades na concretagem submersa O concreto não pode ser inspecionado posteriormente a entrada de água pode causar danos ao concreto caso ainda não tenha ocorrido a pega ou a uma alteração do solo circundante provocando redução da capacidade de carga da estaca não podem se executadas bases alargadas em solos granulares O concreto deve ser lançado tão rápido quanto possível após a escavação para evitar o amolecimentodo solo É importante que o concreto tenha trabalhabilidade adequada de tal modo que o concreto possa fluir pelas paredes do fuste da estaca Na prática isto significa que o abatimento do concreto deve ser da ordem de 100mm a 150mm Para evitar segregação ninhos de abelha exudação e outros defeitos causados por excesso de água o uso de um aditivo plastificante pode ser conveniente De um modo geral o concreto deverá conter no mínimo 300Kg de cimento por metro cúbico Comprimento de estaca de até 45m com cargas de até 10000KN são usuais 53 Peculiariedades dos Diferentes Tipos de Fundações Profundas Segundo a NBR 6122 1 ESTACAS DE MADEIRA As estacas de madeira devem atender às seguintes condições a a ponta e o topo devem ter diâmetros maiores que 15 e 25 centímetros respectivamente b a reta que une os centros das seções de ponta e topo deve estar integralmente dentro da estaca c os topos das estacas devem ser convenientemente protegidos para não sofrerem danos durante a cravação quando entretanto durante a cravação ocorrer algum dano na cabeça da estaca essa exigência pode ser dispensada Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 30 das estacas de madeira devem ter seus topos cota de arrasamento abaixo dágua permanente em obras provisórias ou quando as estacas recebem tratamento de eficácia comprovada essa exigência pode ser dispensada eem terrenos com matacões devem ser evitadas as estacas de madeira fquando se tiver que penetrar ou atravessar camadas resistentes as pontas devem ser protegidas por ponteira de aço gem águas livres as estacas de madeira devem ser protegidas contra o ataque de organismos 2 ESTACAS DE AÇO Estacas de aço devem ser praticamente retilíneas e resistir à corrosão pela própria natureza do aço ou por tratamento adequado Quando inteiramente enterradas em terreno natural independentemente da situação do lençol dágua as estacas metáticas dispensam tratamento especial Havendo porém trecho desenterrado ou imerso em aterro com matérias capazes de atacar o aço é obrigatória a proteção desse trecho com um encamisamento de concreto ou outro recurso adequado pintura proteção católica etc As estacas de aço podem ser constituídas por perfis laminados ou soldados simples ou múltiplos tubos de chapa dobrada seção circular quadrada ou retangular tubo sem costura e trilhos As estacas metálicas podem ser emendadas por solda telas aparafusadas ou luvas Consideramse retilíneas as estacas cujo raio de curvatura for maior que 400 metros 3 ESTACAS EM CONCRETO 31 ESTACAS PRÉMOLDADAS OU PRÉFABRICADAS As estacas prémoldadas podem ser de concreto armado ou protendido concretadas em formas horizontais ou verticais ou por sistema de centrifugação Devem receber cura adequada de modo a terem resistência compatível com os esforços decorrentes de manuseio transportes cravação e utilização 32 ESTACAS MOLDADAS IN LOCO As estacas moldadas in loco são executadas enchendose de concreto perfurações previamente executadas no terreno através de escavações ou cravações de tubo de ponta fechada Podem ou não ser alargadas por ex Tubulão Essas perfurações podem ter suas paredes suportadas ou não e o suporte pode ser privido por um revestimento recuperável ou perdido ou por lama tixotrópica Só é admitida a perfuração não suportada em terrenos não coesivos acima do lençol dágua natural ou rebaixado A fig 1mostra um esquemaem que a escavação é feita com pá em etapas cuja profundidade varia de 05 m a 20 m Escoradas de madeira ajustadas por meio de anéis de aço escava se nova etapa e assim prosseguese utilização de cilindros telescópicos de aço cravados por percussão os quais resistem o orifício escavado por pá ou picareta Atingida a profundidade desejada é feitoo alargamento da base e concomitantemente com a concretagem são recuperados os cilindros O sistema é mais empregado em solos não coesivos Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 31 Análise de custo das fundações profundas ABCP 2008 Considerando uma escala relativa de custos da utilização de fundações profundas podemos de um modo genérico afirmar que a estaca prémoldada é uma das soluções mais econômicas a estaca tipo hélice já foi considerada de custo elevado porém devido a sua alta produtividade e ao aumento da demanda houve uma progressiva redução de custos ao longo dos anos a estaca Franki é considerada mais custosa que as estacas anteriores prémoldada e hélice porém de custo inferior a estaca raiz a estaca do tipo raiz apresenta alto custo O tubulão é uma solução viável quando utilizado acima do nível dágua e com pequenas profundidades de 4 a 6 m Conclusão O melhor tipo de fundação é aquela que suporta as cargas da estrutura com segurança e se adequa aos fatores topográficos maciço de solos aspectos técnicos e econômicos sem afetar a integridade das construções vizinhas É importante a união entre os projetos estrutural e o projeto de fundações num grande e único projeto uma vez que mudanças em um provocam reações imediatas no outro resultando obras mais seguras e otimizadas 54 Prescrições e Considerações da Norma São apresentados aqui as prescrições da Norma Brasileira NBR 6122 sobre a elaboração de projeto e a execução de fundações em profundidade particularmente no que diz respeito 11 Cargas admissíveis a serem consideradas Cargas admissíveis de uma Estaca ou Tubulão isolado Tubulão isolado Efeito de grupo de Estacas ou Tubulões 12 Emendas de estacas 13 Preparo de cabeças e ligação com o loco de coroamento 11 Cargas admissíveis A determinação da carga admissível deve ser feita para as condições finais de trabalho da estaca tubulão ou caixão Essa observação é particularmente importante no caso de fundações passíveis de erosão fundações em que parte fique fora do terreno e no caso de fundações próximas as escavações 111 Carga admissível de uma estaca ou tubulão isolado Conforme já definido a carga admissível de uma estaca ou tubulão é aquela que provoca apenas recalques admissíveis para a estrutura e que apresenta segurança à ruptura do solo e do elemento de fundação Na definição dos recalques admissíveis deve ser examinada a sensibilidade da estrutura projetada a recalques especialmente a recalques diferenciais os quais de ordinário são os que prejudicam sua estabilidade Os dois primeiros aspectos recalques e Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 32 segurança à ruptura do solo definem a carga admissível do ponto de vista geotécnico O último aspecto segurança à ruptura do elemento de fundação define carga admissível do ponto de vista estrutural 1111 Carga admissível a partir da segurança à ruptura 11111 A carga admissível à ruptura é determinada após um cálculo ou verificação experimental em prova de carga da capacidade de carga na ruptura Essa capacidade de carga é dada pela soma de duas parcelas p r P P P 1 Onde Pr capacidade de carga na ruptura da estaca ou tubulão também referido como Pu capacidade de carga última P1 parcela correspondente ao atrito lateral positivo ou negativo também referido como Ps Pp parcela correspondente à resistência de ponta também referido como Pb 11112 A partir do valor calculado ou determinado experimentalmente para a capacidade de carga na ruptura a carga admissível é obtida mediante aplicação de coeficiente de segurança adequado não inferior a 20 salvo para o caso de estacas escavadas com uso de lama Ver Norma 11113 O atrito lateral é considerado positivo no trecho do fuste de estaca ou tubulão ao longo do qual o elemento de fundação tenda a recalcar mais que o terreno circundante 1114 O atrito lateral é considerado negativo no trecho em que o recalque do solo tender a ser maior que o da estaca ou tubulão Este fenômeno ocorre no caso de solo em processo de adensamento provocado pelo peso próprio ou devido a sobrecargas lançadas na superfície rebaixamento de lençol dágua ou amolgamento decorrente da execução de estaqueamento 1115 No caso de estacas em que se prevêem ações de atrito negativo a carga admissível deve ser obtida deduzindo da carga de ruptura a parcela prevista para o atrito negativo e aplicando o coeficiente de segurança 20 à diferença Isso equivale a admitirse um coeficiente de segurança inferior a 20 sobre a soma das cargas útil e de atrito negativo 1116 Recomendase calcular o atrito negativo segundo métodos teóricos que levem em conta o funcionamento real do sistema estacasolo Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 33 1117 Os seguintes métodos são usados na determinação da capacidade de carga do solo capacidade de carga de fundações profundas a Métodos estáticos Podem ser teóricos quando o cálculo é feito com teoria desenvolvida dentro na Mecânica dos Solos ou semiempíricos quando são usadas correlações com ensaios in situ Os coeficientes de segurança a serem aplicados devem ser os recomendados pelos autores das teorias ou correlações Na análise das parcelas de resistência de ponta e de atrito lateral é necessário levar em conta a técnica executiva as peculiaridades de cada tipo de estaca ou tubulão quando o elemento de fundação tiver base alargada o atrito lateral deve ser desprezado ao longo de um trecho inferior do fuste acima do início do alargamento da base igual ao diâmetro da base b Provas de carga A capacidade de carga pode ser determinada por provas de carga executadas de acordo com a NBR 6121 Neste caso na determinação da carga admissível o fator de segurança contra a ruptura deve ser igual a 20 devendose contudo observar que durante a prova de carga o atrito será sempre positivo ainda que venha a ser negativo a longo da vida útil da estaca Tal fato terá repercussões diretas em 11115 O carregamento da estaca ou tubulão de prova pode não indicar uma carga de ruptura nítida isto ocorre quando não se pretendia levar a estaca ou tubulão à ruptura Ou então a estaca e o tubulão têm capacidade de resistir a uma carga maior do que aquela que se pode aplicar na prova por uma limitação de reação p ex ou quando a estaca é carregada até apresentar um recalque considerável mas a curva cargarecalque não indica uma carga de ruptura mas um crescimento constante do recalque com a mesma Nos dois primeiros casos devese extrapolar a curva para de obter a carga de ruptura o que deve ser feito por métodos consagrados na Mecânica dos Solos No terceiro caso a carga de ruptura pode ser convencionada com aquela que corresponde na curva carga x deslocamento ver Figura ao recalque expresso pela fórmula a seguir ou por outros métodos consagrados 30 D D A L P r Onde r recalque de ruptura convencional P carga de ruptura convencional L comprimento da estaca A área da seção transversal da estaca E módulo de elasticidade do material da estaca D diâmetro do circulo circunscrito à estaca Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 34 Na interpretação da prova de carga devem ser consideradas a natureza do terreno a velocidade de carregamento e a estabilização dos recalques deslocamentos uma prova de carga em que não houve estabilização dos recalques só indica a carga de ruptura para que se possa estabelecer uma relação cargarecalque deslocamento é necessário que haja estabilização dos recalques deslocamentos nos estágios do ensaio pelo menos até aquela carga Devese observar também o disposto em 1112 c Métodos dinâmicos São métodos de estimativa da capacidade de carga de estacas cravadas a percussão baseados na observação do seu comportamento durante a cravação Dentre os métodos dinâmicos estão as chamadas Fórmulas Dinâmicas e os métodos que usam a Equação da Onda O coeficiente de segurança a adotar nas fórmulas dinâmicas não deve ser inferior ao proposto pelos autores e deve conduzir às cargas admissíveis compatíveis com as estimativas por métodos estáticos ou provas de carga no local da obra Nota Os métodos dinâmicos não devem ser usados isoladamente ou seja não dispensam o cálculo estático ou prova de carga O melhor uso dos métodos dinâmicos é no sentido de se garantir a qualidade ou homogeneidade de um estaqueamento através da observação de que as estacas apresentem um mesmo comportamento na cravação cabendo aos métodos estáticos ou provas de carga definirem a profundidade mínima a ser atingida pelas estacas 1112 Carga admissível a partir do recalque 11121 A verificação do recalque pode ser feita através de cálculo por método consagrado teórico ou semiempírico sendo as propriedades do solo obtidas em ensaios de laboratório ou in situ eventualmente através de correlações e levandose em consideração as modificações nessas propriedades causadas pela instalação do elemento de fundação ou por prova de carga 11122 No caso de verificação por prova de carga a carga admissível a carga admissível não pode ser superior a 51 1 daquela que produz o recalque medido no topo aceitável pela estrutura 11122 Quando em um projeto forem especificados o tipo de estaca ou tubulão a carga e o recalque admissível a compatibilidade destes elementos deve ser verificada através da realização de prova de carga Deve ser adotado um procedimento análogo no caso de elementos de fundação submetidos a cargas horizontais com deslocamentos especificados Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 35 1113 Para estacas trabalhando à tração sujeitas a esforços horizontais ou a momentos 11131 No caso de prova de carga à tração ou para carga horizontal vale o coeficiente de segurança 20 à ruptura e o coeficiente de segurança 15 em relação à carga correspondente ao deslocamento compatível com a estrutura Se a prova de carga horizontal for realizada sem carga vertical simultânea a fixação do deslocamento compatível devese considerar a influência da carga vertical que atua na estaca ou tubulão 11132 Em estruturas sujeitas a esforços cíclicos as eventuais provas de carga devem ser feitas de modo a verificar a influência desse tipo de carregamento 112 Tubulão isolado 1121 De acordo com o já definido a carga admissível sobre um tubulão isolado depende da sensibilidade da construção projetada aos recalques especialmente aos recalques diferenciais os quais de ordinário são os que prejudicam a sua estabilidade 1122 A carga admissível pode ser determinada através de métodos teóricos provas de carga e correlações a Métodos teóricos Como no caso de estacas a capacidade de carga na ruptura de um tubulão é dada pela soma das duas parcelas sendo a primeira correspondente ao atrito lateral e a segunda à resistência de ponta A determinação das duas parcelas deve ser feita de acordo com teoria desenvolvida pela Mecânica dos Solos que leva em conta as características dos solos atravessados e de apoio a técnica executiva e a existência ou não de base alargada A partir do valor calculado a carga admissível é obtida mediante a aplicação de um coeficiente de segurança que deve ser igual ao recomendado pelo autor da teoria válidas as considerações de Pressão Admissível para Fundações Superficiais Quanto ao atrito lateral ver o disposto em 1111 b Provas de carga A capacidade de carga pode ser determinada por provas de carga Na determinação da carga admissível o coeficiente de segurança contra a ruptura deve ser no mínimo igual a 20 devendo contudo observar que durante a prova de carga o atrito dera sempre positivo ainda que venha a ser negativo ao longo da vida útil do tubulão Tal fato terá repercussões diretas no item 11115 O tubulão a ser ensaiado deve ser um dos tubulões a ser utilizado na obra e caso isso não seja possível um tubulão executado de maneira a reproduzir o mais próximo possível das condições dos tubulões a serem utilizados e com dimensões tais que os resultados obtidos possam ser satisfatoriamente analisados e corretamente extrapolados Nota São válidas as demais prescrições aplicáveis às estacas conforme 1111 c Correlações A capacidade de carga do tubulão pode ser determinada através de correlações diversas devidamente justificadas Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 36 113 Efeito de grupo de estacas ou tubulões 1131 Entendese por efeito de grupo de estacas ou tubulões o processo de interação das diversas estacas ou tubulões que constituem uma fundação ao transmitirem ao solo as cargas que lhes são aplicadas Essa interação acarreta uma superposição de tensões de tal sorte que o recalque do grupo de estacas ou tubulões para a mesma carga por estaca é em geral diferente do recalque da estaca ou tubulão isolado 1132 A carga admissível de um grupo de estacas ou tubulões e assente a uma profundidade não pode ser maior que a de uma sapata de mesmo contorno que o do grupo Se assente a uma profundidade acima das pontas das estacas ou tubulões igual a 13 do comprimento de penetração da camada suporte ver Figura a distribuição de pressões calculada por um dos métodos consagrados na Mecânica dos Solos Em particular deve ser feita uma verificação de recalques que é sobretudo importante quando houver uma camada compressível abaixo da camada onde assentam as estacas 11321 No caso particular de conjunto de tubulões de base alargada a verificação deve ser feita em relação a uma sapata que envolva as bases alargadas e seja apoiada na mesma cota de apoio dos tubulões 11322 Podese adotar qualquer outro método consagrado de cálculo desde que leve em conta as características reais do comportamento do solo 1133 Atendida a consideração de 1132 o espaçamento mínimo entre as estacas ou tubulões paralelos fica condicionado apenas às razões de ordem executiva 1134 As considerações de 1132 não são válidas para blocos de elementos inclinados 12 Emendas de Estacas As estacas de madeira aço de concreto armado ou protendido podem ser emendadas desde que as seções emendadas possam resistir a todas as solicitações que nelas ocorram durante o manuseio à cravação e durante o trabalho da estaca Atenção especial deve ser dada aos esforços de tração decorrente da cravação por percussão ou vibração Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 37 No caso de estacas metálicas o eletrodo a ser utilizado na solda deve ser compatível com o material da estaca O uso de telas parafusadas ou soldadas é obrigatório nas emendas sendo que seu dimensionamento deve satisfazer às normas em vigor A foto ao lado mostranos uma emenda de duas estacas através de soldagem As peças são produzidas com anéis metálicos incorporados às duas extremidades e com comprimentos padrões até 12 metros 13 Preparo de cabeças e ligação com o bloco de coroamento 1 O topo de estacas prémoldadas danificado durante a cravação ou acima da cota de arrasamento deve ser demolido Nessa operação dedese empregar nas estacas de seção transversal menor que 2000 cm2 um ponteiro trabalhando com pequena inclinação em relação à horizontal Nas estacas de maior seção podese utilizar um matelete leve tomandose o mesmo cuidado quanto à inclinação recompondose quando necessário o trecho de estaca até a cota de arrasamento Geotecnia de Fundações Prof M Marangon 38 2 As estacas moldadas no solo apresentam em geral um excesso de concreto em relação à cota de arrasamento o qual deve ser retirado com os mesmos cuidados indicados no item anterior É indispensável que o desbastamento do excesso de concreto seja levado até atingir o concreto de boa qualidade ainda que isso venha a ocorrer abaixo da cota de arrasamento recompondose a seguir o trecho de estaca até essa cota 3 No caso de estacas de aço ou madeira deve ser cortado o treco danificado durante a cravação ou o excesso em relação à cota de arrasamento recompondose quando necessário o trecho da estaca até essa cota 4 Nas estacas de concreto quando a armadura da mesma não tiver função resistente após a cravação não há necessidade de sua penetração no bloco de coroamento Caso contrário a armadura deve penetrar suficientemente no bloco a fim de transmitir a solicitação correspondente 5 Nas estacas de aço de perfis laminados ou soldados quando se tratar de estacas de compressão basta uma penetração de 20 cm no bloco Podese eventualmente fazer uma fretagem através de espiral em cada estaca nesse trecho No caso de estacas trabalhando à tração devese soldar uma armadura de modo a transmitir as solicitações correspondentes 6 No caso de estacas de aço tubulares ou se utiliza o disposto em 5 ou se a estaca for cheira de concreto até a altura tal que transmita a carga por aderência à camisa o disposto em 4 como estaca de concreto 7 Nas estacas vazadas de concreto ou aço antes da concretagem do bloco o furo central deve ser convenientemente tamponado 8 O topo dos tubulões apresenta normalmente dependendo do tipo de concretagem concreto não satisfatório O mesmo deve ser removido até que se atinja material adequado ainda que abaixo da conta de arrasamento prevista reconcretandose a seguir o trecho eventualmente cortado abaixo dessa cota 9 Tubulões sujeitos apenas a esforços de compressão não precisam ter ferragem de ligação com o bloco de coroamento se este existir 10 Em qualquer caso deve ser garantida a transferência adequada de carga do pilar para o tubulão 11 É obrigatório o uso de lastro de concreto magro em espessura não inferior a 10 cm para execução do bloco de coroamento de estaca ou tubulão No caso de estacas de concreto ou madeira e tubulões o topo dessa camada deve ficar 5 cm abaixo do topo acabado da estaca ou tubulão AVISOS IMPORTANTES OBSERVAÇÃO IMPORTANTÍSSIMA TODO TRABALHO DEVE SER DIGITADO NO WORD Deve ser entregue no formato em pdf em arquivo único Pode usar planilha excel As memórias que não forem entregues de forma detalhada passo a passo conforme indicado no enunciado não serão consideradas para correção e a nota será automaticamente zero IJK 3 TRÊS ÚLTIMOS ALGARISMOS DA MATRÍCULA DO ALUNO USAR 2 DUAS CASAS DECIMAIS DE PRECISAM PARA EFETUAR OS CÁLCULOS P6000IJK kN 60009006900 KN FUNDAÇÃO PROFUNDA Dimensionar a Fundação Profunda para o caso de um pilar com carga igual a P cada um Usar o perfil geotécnico do trabalho da A1 1 Realizar o Especificação Estrutural da Fundação Profunda Passo 01 Escolher o Tipo de Fundação Profunda a ser realizada Neste caso terão que usar Estaca Cravada ou Estaca Escavada Passo 02 Definir qual tipo de Estaca Utilizar Como o nível de água do terreno é próximo a superfície e há a presença de argila mole vamos adotar estacas de concreto cravadas Passo 03 Definir as dimensões da Estaca Considerando a carga de catálogo temos que adotando estacas quadradas de 35x35cm é possível obter a carga máxima das estacas quadradas disponíveis comercialmente Passo 04 Especificar a Carga Nominal da Estaca Cne Temos que a carga estrutural nominal da estaca é Cne12000 KN Passo 05 Listar o espaçamento mínimo entre as estacas importante para definir as dimensões do bloco de coroamento Temos que o diâmetro equivalente é π d 2 4 l 2 d 4 l 2 π 435 2 π 3949cm O espaçamento deve ser e3d3394911847 cm Passo 06 Calcular o número de estacas necessário n Escolher o valor inteiro imediatamente superior Trabalhar com no mínimo 2 duas estacas Disciplina Fundações Docente Júlio César da Silva Turma Trabalho AV2 Alunoa Matrícula Data Início da Avaliação 26052025 Data Final para Entrega Até 30062025 às 23h59min Nota n110P Cne n11P Cne 116900 1200 632adotase15 estacas Passo 07 Recalcular a carga a ser suportada por cada estaca do bloco Cap Cap110P n Cap11P n 116900 15 5060KN 2 Realizar o Dimensionamento Geotécnico da Fundação Profunda Utilizar o Método AokiVelLoso Passo 08 Definir a profundidade de Estaca Vamos tomar a profundidade de 9m Passo 09 Fazer um desenho esquemático da estaca no perfil de solo Passo 10 Calcular a Resistência de Ponta Temos que a resistência de ponta é dada por Rp KNpAp F1 0035293535 1 03949 08 83245 KN Passo 11 Calcular a Resistência Lateral Para z1m Rl1UαKNl100 F2 43524003515100 10021 03949 08 5905 KN Para z2m Rl2UαKNl100 F2 43524003512100 10021 03949 08 4724 KN Para z3m Rl3UαKNl100 F2 43524003511100 10021 03949 08 4330 KN Para z4m Rl 4UαKNl100 F2 4356000217100 10021 03949 08 9560 KN Para z5m Rl5UαKNl100 F2 4352400355100 10021 03949 08 1968 KN Para z6m Rl6UαKNl100 F 2 435240 024100 10021 03949 08 899KN Para z7m Rl7UαKNl100 F 2 4352400226100 1002103949 08 5849 KN Para z8m Rl8UαKNl100 F 2 4352400231100 10021 03949 08 6974 KN Passo 12 Calcular a Carga Admissível do Solo Cadm Temos que a carga admissível é Cadm69745849899196895604330472459058425 2 62229 KN Para o conjunto de estacas Cadmtotal15622299334 35 KN Passo 13 Calcular a Eficiência de Bloco Temos que a eficiência de bloco é nada por Considerando o numero de colunas igual a 5 e o numero de filas igual 5 temos que n10479 11847 11847 20093 552 551 03 55102 Passo 14 Calcular a Carga Admissível do Solo Corrigida CadmCorr com base na eficiência do Bloco A carga admissível será Cadmcorr15622291029521037 KN 3 Otimizar o dimensionamento da Estaca Passo 15 Comparar a Carga Aplicada na Estaca Cap com a Capacidade de Carga Admissível do Solo Corrigida CadmCorr Passo 16 Se Cap não for aproximadamente igual a CadmCorr fazer o seguinte 1 Voltar para o passo 02 se quiser redefinir o tipo de estaca 2 Voltar para o passo 03 se quiser redefinir o diâmetro da estaca 3 Voltar para o passo 08 se quiser redefinir a profundidade da estaca Passo 17 Apresentar a solução de estaca a ser executada Fazer um desenho esquemático representativo da solução a ser executada 9m