FUNDAÇÕES PROFUNDAS. 1 semestre/2012

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1 CENTRO TECNOLÓGICO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL FUNDAÇÃO TEORIA EC8P30/EC9P30 FUNDAÇÕES PROFUNDAS 1 semestre/2012

2 1. ESTACAS DE DESLOCAMENTO São aquelas introduzidas no terreno através de algum processo que não promova a retirada do solo, e sim, o deslocamento para o interior do maciço. (Há deslocamento lateral do solo durante o processo executivo). 2. ESTACAS SEM DESLOCAMENTO São aquelas que durante o processo executivo há retirada do solo e não há deslocamento lateral do solo. (Alívio de tensões laterais) ESTACAS DE DESLOCAMENTO

3 ESTACAS DE MADEIRA No Brasil a madeira mais empregada é o eucalipto, principalmente como fundação de obras provisórias. Para obras definitivas tem-se usado as denominadas madeiras de lei como por exemplo a peroba, a aroeira, a maçaranduba e o ipê. São utilizadas sempre abaixo do nível d água do subsolo. Duração ilimitada abaixo do N.A., pois não sofrem o ataque de organismos aeróbios e organismos inferiores, que delas se alimentam, causando seu apodrecimento. ESTACAS DE MADEIRA Permitem uma emenda fácil, como pode ser visto abaixo. Figura 1 Detalhes de emenda e ponteira para estacas de madeira.

4 ESTACAS DE MADEIRA DESVANTAGENS Dificuldade de encontrar. Só para ser utilizada abaixo do N.A. Ataque por microorganismos quando utilizada acima do N.A. Limitações de carga. Alto custo. VANTAGENS Facilidade de emendas. Duração ilimitada quando utilizada abaixo do N.A. Oferece grande resistência a solicitação oriunda de levantamentos e transportes. ESTACA DE AÇO Características: São encontradas em diversas formas, desde perfis laminados ou soldados até tubos. Os perfis podem ser utilizados isolados ou soldados.

5 ESTACA DE AÇO ESTACA DE AÇO Elevado custo; Problema de corrosão. DESVANTAGENS VANTAGENS Não fissuram não trincam não quebram. Fácil descarga e manuseio. Pouca vibração de cravação. Facilidade de emendas. Elevada resistência à flexão e compressão. Seções transversais de várias formas;

6 seções transversais CARACTERÍSTICAS < N max < kn - maior custo por kn - vantagens: - pouca vibração - pilares de divisa - escoramento de subsolo Perfil Duplo H Soldado Porto de Santarém/PA

7 Estacas-Prancha Tipo Sheet e Box Piles Porto de S. Francisco do Sul / SC Sheet Pile Box Pile Martelo Vibratório Cravação de Estacas-Prancha Porto de S. Francisco do Sul / SC

8 ESTACA DE CONCRETO PRÉ-MOLDADA Figura 2 Estacas Pré-moldadas de concreto de seção sextavada. Figura 3 Estacas Pré-moldadas de concreto de seção circular ESTACA DE CONCRETO PRÉ-MOLDADA DESVANTAGENS Dificuldades de transporte. Devem ser armadas para levantamento e transporte. Limitadas em seção e comprimento, devido ao peso próprio. Dificuldade de cravação em solos compactos, principalmente em areais compactas. Danos na cabeça quando encontra obstrução. Cortes e emendas de difícil execução. Exige determinação precisa de comprimento. VANTAGENS Duração ilimitada quando abaixo do N.A. Boa resistência aos esforços de flexão e cisalhamento. Boa qualidade do concreto (confeccionada em fábricas). Diâmetro e comprimento precisos. Controle do concreto feito em laboratório. Boa capacidade de carga.

9 ESTACA FRANKI Figura 4 Fases de execução da estaca tipo Franki. ESTACA FRANKI

10 ESTACA FRANKI DESVANTAGENS Alto custo; Provoca muita vibração; Dificuldade de transporte de equipamentos; Espaço da obra deve ser grande para permitir o manuseio no canteiro, do equipamento FRANKI. VANTAGENS Suporta cargas elevadas; Pode ser executada abaixo do N. A. ESTACA TIPO FRANKI

11 ESTACA FRANKI A Base Alargada: Aumenta consideravelmente a capacidade de carga da estaca pelo aumento da base, mas principalmente pela melhoria das características mecânicas do solo fortemente compactado em torno da base; Grande Energia de Cravação: Grande altura de queda do pilão pesado, podendo variar entre limites bastante afastados; ESTACA FRANKI Concretagem do Fuste a Seco: Executada sem que a água ou o solo possam se misturar com o concreto; Resistência do Concreto: Dosagem entre 350 e 400 kg de cimento por m 3 de concreto. f ck > 20 MPa.

12 ESTACA FRANKI Processo executivo CRAVAÇÃO DO TUBO: Colocado o tubo verticalmente ou inclinado, derrama-se uma certa quantidade de brita e areia, que é socada de encontro ao terreno por um pilão. Sob os choques do pilão, a mistura de brita e areia forma na parte inferior do tubo uma bucha estanque, cuja base penetra ligeiramente no terreno e cuja parte superior, energicamente comprimida contra as paredes do tubo, o arrasta por atrito no seu afundamento. ESTACA FRANKI Processo executivo CRAVAÇÃO DO TUBO: Impelido pelos golpes do pilão, o tubo penetra no terreno e o comprime fortemente. Graças à bucha, a água e o solo não podem penetrar no tubo de maneira que, quando a cravação é terminada, obtém-se no solo uma forma absolutamente estanque;

13 ESTACA FRANKI Processo executivo Execução da base alargada: Terminada a cravação, inicia-se a fase de expulsão da bucha e execução da base alargada da estaca. Para isso, o tubo é ligeiramente levantado e mantido fixo aos cabos do bate-estacas, expulsando-se a bucha por meio de golpes de grande altura do pilão. Após a expulsão da bucha, introduz-se concreto seco que sob os golpes do pilão vai formando a base alargada. ESTACA FRANKI Processo executivo Colocação da armadura: Pronta a base, colocase no tubo a armadura prevista. Concretagem do fuste: Apiloa-se o concreto em camadas sucessivas de altura conveniente, ao mesmo tempo que se retira o tubo.

14 550 kn 1300 kn ESTACA TIPO FRANKI 35 < d < 60 cm CARACTERÍSTICAS - Excesso de vibração do terreno; - Atravessa ou expulsa matacões; - Argila mole; - Vantagens: - variabilidade de comprimento; - camada de pedregulhos. ESTACA TIPO FRANKI PILÃO TUBO Equipamento Cravação Base Alargada

15 ESTACA ÔMEGA Figura 5 Esquema de funcionamento do trado da máquina da estaca Ômega. Figura 6 Sequência executiva de estacas Ômega (Bottiau et al. 1998). ESTACAS SEM DESLOCAMENTO

16 ESTACA ESCAVADA escavação troca da lama armação concretagem ETAPAS CONSTRUTIVAS ESTACA ESCAVADA Características: Estacas executadas fazendo-se uma perfuração no terreno, com retirada do material, a qual é, em seguida, preenchida com concreto. Podem ou não ter base alargada. As perfurações podem ter suas paredes suportadas ou não, e o suporte pode ser promovido por revestimento recuperável, perdido ou lama.

17 ESTACA ESCAVADA Vantagens: Possibilidade de execução em zonas urbanas, cargas admissíveis elevadas, adaptação fácil às variações do terreno e conhecimento do terreno atravessado.

18 ESTACA ESCAVADA Desvantagens: Vulto dos equipamentos, canteiro de obras mais difícil de manter, mobilização de grandes volumes de concreto em pouco tempo.

19 ESTACA ESCAVADA CARACTERÍSTICAS - nenhuma vibração no terreno - grandes diâmetros (até 2.5 m) - cargas elevadas (N > kn) - grandes profundidades (60 a 80 m) - atravessa matacões

20 ESTACA TIPO BROCA ESTACA TIPO BROCA trado escavação concretagem s/ armação concretagem c/ armação d 25cm 4 φ 12.5 mm 3 a 6 m

21 ESTACA TIPO BROCA : Limitações L < 6 m N < 100 kn NA baixo 1 m 2 m 3 m 4 m 5 m NA 6 m ESTACA TIPO STRAUSS

22 ESTACA TIPO STRAUSS DESVANTAGENS Não pode ser executada abaixo do N.A. Concreto de baixa qualidade (feito à mão). Muita lama proveniente escavação. Execução lenta. VANTAGENS Simples Execução. Baixo Custo. Capacidade de carga e diâmetros diversos. ESTACA TIPO RAIZ

23 ESTACA TIPO RAIZ ESTACA TIPO RAIZ

24 ESTACA HÉLICE CONTÍNUA ESTACA HÉLICE CONTÍNUA SEQÜÊNCIA EXECUTIVA perfuração concretagem armação

25 ESTACA HÉLICE CONTÍNUA Características: A hélice propriamente dita é constituída de chapas em espiral que se desenvolvem em torno de um tubo central. A extremidade inferior é dotada de garras que cortam o terreno, e de uma tampa que impede a entrada de solo no tubo central. ESTACA HÉLICE CONTÍNUA Processo executivo: A perfuração consiste da entrada da hélice no terreno, por meio de um movimento rotacional. Alcançada a profundidade desejada, o concreto é bombeado pelo tubo central, ao mesmo tempo em que a hélice é retirada. A gaiola de armadura é introduzida manualmente após a retirada da hélice.

26 ESTACA HÉLICE CONTÍNUA Seqüência executiva ESTACA HÉLICE CONTÍNUA Seqüência de colocação da armadura

27 ESTACA HÉLICE CONTÍNUA CARACTERÍSTICAS - nenhuma vibração do terreno - diâmetro de 25 a 100 cm < N max < kn - comprimento max 25 m - atravessa camadas resistentes - grande produtividade (> 250 m/dia) - estrutura de contenção TUBULÕES À CÉU ABERTO Tubulões são elementos estruturais da fundação que transmitem a carga ao solo resistente por compressão, através da escavação de um fuste cilíndrico e uma base alargada tronco-cônica a uma profundidade igual ou maior do que três vezes o seu diâmetro.

28 TUBULÕES À CÉU ABERTO O tubulão à céu aberto é o mais simples, resulta de um poço perfurado manualmente ou mecanicamente. Seu emprego é limitado para solos coesivos e acima do nível d'água. TUBULÕES À CÉU ABERTO 4 m NA

29 TUBULÕES À CÉU ABERTO APLICAÇÕES - diâmetro D > 70 cm - cargas elevadas - N max > kn - carga transmitida pela ponta TUBULÕES À CÉU ABERTO

30 TUBULÕES À CÉU ABERTO VANTAGENS Possibilidade de descida do operário nas escavações para limpeza da base; Menor custo de mobilização; Menor intensidade de vibração e ruído possibilidade de verificação do solo local; Ajuste nas dimensões. TUBULÕES À CÉU ABERTO Nível da água; CUIDADOS Tubulões escavados a céu aberto: - acima N.A. natural - acima N.A. bombeado - locais sem risco de desmoronamentos Alargamento da base; Tratamento na cabeça do tubulão; Limpeza do fundo da escavação; Choque do concreto com a armadura segregação Execução simultânea de tubulões muito próximos

31 TUBULÕES A AR COMPRIMIDO TUBULÕES A AR COMPRIMIDO Utilizado quando existe água, exige-se grandes profundidades e existe o perigo de desmoronamento das paredes. Neste caso, a injeção de ar comprimido nos tubulões impede a entrada de água, pois a pressão interna é maior que a pressão da água, sendo a pressão empregada no máximo de 3 atm, limitando a profundidade em 30m abaixo do nível d água. Isso permite que seja executados normalmente os trabalhos de escavação, alargamento do fuste e concretagem.

32 TUBULÕES A AR COMPRIMIDO O equipamento utilizado compõe de uma câmara de equilíbrio e um compressor. Durante o trabalho sob o regime a compressão, o pulmão humano absorve mais gases do que na pressão normal, que se liquefazem no sangue. Se a descompressão for feita muito rapidamente, o gás absorvido em excesso e liquefeito no sangue pode se transformar em bolhas, que por sua vez podem provocar dores e até morte por embolia. Para evitar esse problema, antes de passar à pressão normal, os trabalhadores devem sofrer um processo de descompressão lenta (nunca inferior a 15 minutos) numa câmara de emergência.