Aula-5.2 Fundações Profundas

Construo CivilProf.(a): Dbora Felten

5.2.3. Fundaes profundas, indiretas: aquela em que o elemento da fundao transmite a carga ao terreno pela base (resistncia de ponta), por sua superfcie lateral (resistncia de atrito do fuste) ou ainda por uma combinao da duas. a) Estaca: Elemento estrutural esbelto que, so cravadas (pr-fabricadas) ou confeccionadas no canteiro (in loco), tem a finalidade de transmitir cargas aos solos, seja pela resistncia de sua ponta ou pela resistncia de fuste ou ainda por uma combinao das duas.Se a estaca resiste aos esforos axiais de compresso apenas pelo atrito lateral ele se denomina, estaca flutuante, se a resistncia for pela ponta chamamos de estaca carregada na ponta.P P P P

T erreno em c urso d e c onsolid a o

a)

b)

c)T erreno resistente

d)

Figura 12- Tipos de estacas quanto a resistncia do terreno.


b) Tubulo: Elemento de fundao profunda construdos concretando-se um poo (revestido ou no) aberto no terreno, geralmente dotado de uma base alargada. Diferenciam-se das estacas porque em pelo menos na sua etapa final h descida de operrio para completar a geometria da escavao ou fazer limpeza de solo.


A NBR 6122/96 recomenda que a base do tubulo deve Ser dimensionda de modo a evitar alturas H superiores a 2 m. Quando a base se apia em solo, deve-se evitar que entre o trmino da execuo do seu alargamento e a concretagem decorra tempo superior a 24 horas, caso contrio nova inspeo deve ser feita por ocasio da concretagem, para avaliao


Condies que favorecem o emprego - Cargas muito elevadas; - reas com dificuldade de adoo de tcnicas defundao mecanizadas; - Regies afastadas de grandes centros urbanos; - Solos argilosos menos risco de desmoronamento.


- Riscos: Queda de pessoas ao entrarem ou sarem; Soterramento; Queda de ferramentas e equipamentos; Choque eltrico; Infeces; Asfixia ou intoxicao com gases; Afogamento (inundao).

- Especificaes: Poo aberto manualmente Dimetro mnimo 70 cm Terreno seco, acima N.A. (natural ou rebaixado)

- CUIDADOS: TERRENOS COLAPSVEIS ACMULO DE GS NA ESCAVAO


Documentos necessrios Projeto de fundao especificando: - dimensionamento dos tubules, dimetro do fuste e da base e altura da base; - projeto de armao; - profundidade estimada do tubulo; - programao e seqncia executiva - Planta de forma das fundaes:

- locao;- cota de arrasamento dos tubules.





Controles: Verificaes dimetro e prumo; Profundidade; - Corrente

alargamento do fuste; estabilidade da escavao; adequao do escoramento; limpeza da base na cota de apoio.

Vantagens?!

possibilidade de descida do operrio nasescavaes para limpeza da base!!

menor custo de mobilizao; menor intensidade de vibrao e rudo; possibilidade de verificao do solo local; ajuste nas dimenses; controle de mataces.


5.3.Tipos de estacas:5.3.1. Estacas de sustentao So as que se caracterizam pela funo de transmitir as cargas a camadas profundas do solo. Podem ser classificadas em: a) Estacas de madeira; b) Estacas de concreto; c) Estacas metlicas. a) Estacas de madeira As estacas de madeiras devem ser , resistente, em peas retas, rolias e descascadas. O dimetro da seo pode variar de 18 a 35 cm e o comprimento de 5 a 8 metros, geralmente limitado a 12 metros com emendas. No caso da necessidade de comprimentos maiores as emendas devero ser providenciadas com talas de chapas metlicas e parafusos, devidamente dimensionados .A vida til de uma estaca de madeira praticamente ilimitada, quando mantida permanentemente sob lenol fretico (gua). Caso esteja sujeita a variao de umidade apodrecer rapidamente. De qualquer maneira a estaca deve receber tratamento de preservao para evitar o apodrecimento precoce e contra ataques de insetos xilfagos. As madeiras mais utilizadas so: eucaliptos, peroba do campo, maaranduba, arueira etc.


Esta ca s de ma deira Di metro (cm) 30 35 40Ca rga a dmissvel (tonela da s)

Pr-molda da s de concreto

Dimenses (cm) 30x30 35x35 40x40

Ca rga a dmissvel (tonela da s)

33 38 45

40 48 55

Comparao da carga admissvel entre estacas de madeira e pr-moldadas.

Durante a cravao, as cabeas das estacas devem ser protegidas por um anel cilndrico de ao, destinado a evitar seu rompimento sob os golpes do pilo, assim como recomendvel o emprego de uma ponteira metlica, a fim de facilitar a penetrao e proteger a madeira.b) Estacas de concreto As fundaes de estacas em concreto podem ser moldadas no local (in loco ou in situ) ou pr-moldadas cravadas com a utilizao de equipamento mecnico.


b.1) Estacas moldadas no local. b.1.1) Estacas brocas Estas estacas so executadas por uma ferramenta simples denominada broca (trado de concha ou helicoidal um tipo de saca rolha), que pode atingir at 6 metros de profundidade, com dimetro variando entre 15 a 25 cm, sendo aceitveis para pequenas cargas, ou seja, de 50 kN a 100 kN.




T do ra m a nua l

p il o

NA

1 fa se e sc a va o

2 fa se a piloa me nto do fundo

3 fa se c onc re ta ge m e a de nsa me nto

4 fa se c oloc a o da s e spe ra s


Roteiro para execuo de estacas brocas a) escavao ou perfurao: utilizando trado manual (tipo concha ou helicoidal), usando de gua para facilitar a perfurao; b) preparao: depois de atingir a profundidade mxima, promover o apiloamento do fundo, executando um pequeno bulbo com pedra britada 2 ou 3, com um pilo metlico; c) concretagem: Preencher todo o furo com concreto (trao 1x3x4), promovendo o adequado adensamento, tomando cuidados especiais para no contaminar o concreto (utilizar uma chapa de compensado com furo para o lanamento do concreto para proteger a boca do furo); d) colocao das esperas: fazer o acabamento na cota de arrasamento desejada, fixando os arranques para os baldrames.


As estacas brocas podem ser agrupadas duas a duas, dependendo da carga a ser distribuda, e executando-se pequenos blocos de concreto armado.B

A

A B

Bloc o de dua s e sta c a s

s/ e sc .

Vig a b a ld ra m e

Corte BBA lve na ria d e e m b a sa m e nto Exe c uta r b lo c o s c o m d ua s e sta c a s so b p ila re s q ue suste nta r o la je d e c a ixa d g ua .

Corte AA

De qualquer forma, as estacas brocas devero ser solidarizadas por meio das vigas baldrames, evitando deixar estacas isoladas sem amarrao com as vigas.


Com uso crescente na construo civil em funo de sua rapidez, o estaco (uma derivao das estacas brocas) tem o processo de perfurao executado por meio de escavadeiras hidrulicas equipadas com trados de dimetro de 25 a 200 cm. Todos os cuidados relativos s estacas brocas devem ser observados na execuo do estaco, principalmente no que diz respeito a integridade da estaca na fase de concretagem.





b.1.2) Estacas Strauss

Estas estacas abrangem a faixa de carga compreendida entre200 e 800 kN, com dimetro variando entre 25 e 55 cm. A execuo requer um equipamento constitudo de um trip de madeira ou de ao, um guincho acoplado a um motor (combusto ou eltrico), uma sonda de percusso munida de vlvula em sua extremidade inferior, para a retirada de terra, um soquete com aproximadamente 300 kg, tubulao de ao com elementos de 2 a 3 metros de comprimento, rosqueveis entre si, um guincho manual para retirada da tubulao, alm de roldanas, cabos de ao e ferramentas.



Processo executivo das estacas strauss

NA

1 fa se e sc a va o e c ra va o

2 fa se c onfe c o do bulbo

4 fa se 3 fa se c oloc a o c onc re ta ge m, da s e spe ra s a de nsa me nto e re tira da do tubo


a)

b)

centraliza-se o soquete com o piquete de locao, perfura-se com o soquete a profundidade de 1,0 m, furo este que servir para a introduo do primeiro tubo, que dentado na extremidade inferior (chamado de coroa), cravando-o no solo; a seguir substituda pela sonda de percusso, que por meio de golpes, captura e retira o solo;


c)

quando a coroa estiver toda cravada rosqueado o tubo seguinte e assim sucessivamente at atingir a camada de solo resistente, providenciando sempre a limpeza da lama e da gua acumulada dentro do tubo;


d) substituindo-se a sonda pelo soquete, lanado no tubo, em quantidade suficiente para ter-se uma coluna de 1,0 m, o concreto meio seco; e) sem tirar a tubulao, apiloa-se o concreto formando um bulbo e na seqncia executa-se o fuste lanando-se o concreto sucessivamente em camadas apiloadas, retirando-se a tubulao na seqncia da operao; f) a concretagem feita at um pouco acima da cota de arrasamento da estaca, deixando-se um excesso para o corte da cabea da estaca.


Vantagens da estaca strauss A leveza e simplicidade do equipamento que emprega, o que possibilita a sua utilizao em locais confinados, em terrenos acidentados ou ainda no interior de construes existentes, com o p direito reduzido.

Outra vantagem operacional de o processo no causa vibraes que poderiam provocar danos nas edificaes vizinhas ou instalaes que se encontrem em situao relativamente precria.Como caracterstica principal, o sistema de execuo usa revestimento metlico recupervel, de ponta aberta, para permitir a escavao do solo, podendo ser em solo seco ou abaixo do nvel dgua, executando-se estacas em concreto simples ou armado.


b.1.3)Estacas Franki Estas estacas abrangem a faixa de carga de 500 a 1700 kN e seu progresso executivo que consiste na cravao de um tubo com ponta fechada e execuo de base alargada, causando muita vibrao, podendo provocar danos nas construes vizinhas. Processo executivo da estaca Franki Na execuo, crava-se o tubo no solo, logo a seguir se derrama uma quantidade de concreto quase seco, apiloado por meio de um pesado mao, de modo a formar um tampo, para impedir a entrada dgua e solo no interior do tubo, que arrastado e obrigado a penetrar no terreno. Alcanado a profundidade desejada, imobiliza-se o tubo e com percusses energticas destaca-se o tampo, o qual junto com uma carga de concreto apiloado no terreno para a formao do bulbo. Logo aps lanam-se novas quantidades de concreto que se apiloam ao mesmo tempo em que se efetua a retirada parcial do tubo, elevando de 20 a 30 cm de cada vez.


NA

1 fa se prepa ra o da ponteira (bucha seca )

2 fa se cra va o

3 fa se confec o do bulbo

4 fa se a rma dura

5 fa se concreta gem e retira da do tubo

Ao contrrio das estacas pr-moldadas, estas estacas so recomendadas para o caso em que a camada resistente encontra-se em profundidades variveis. Tambm no caso de terrenos com pedregulhos relativamente dispersos, pode-se utilizar esse tipo de estacas.

A forma rugosa do fuste garante boa aderncia ao solo(resistncia por atrito). Havendo a ocorrncia de camada de argila rija poder haver deslocamento da estaca j concretada por compresso lateral. Nesse caso a soluo atravessar a

camada de argila usando trado para evitar impactos.



b.1.4) Estacas Tipo RaizSo estacas moldadas in loco perfuradas com circulao de gua ou mtodo rotativo ou rotativo-percursivo em dimetros variando de 130 a 450 mm e executadas com injeo de argamassa ou calda de cimento sob baixa presso. A estaca raiz indicada para reforos de fundao, complementao de obras (ampliaes), locais de difcil acesso e em obras onde necessrio ultrapassar camadas rochosas, fundaes de obras com vizinhana sensvel a vibraes ou poluio sonora, ou ainda, para obras de contenes de taludes.Dependendo do equipamento utilizado as estacas podem ser executadas em ngulos diferentes da vertical (0 a 90). O equipamento perfuratriz equipado com sistema de rotao e avano do revestimento metlico provisrio ou por mquinas a roto-percusso com martelo acionados a ar comprimido. So equipamentos relativamente pequenos e robustos que possibilitam a operao em locais com espaos restritos, no interior de construes existentes e locais subterrneos.



Perfurao com revestimento e retirada da gua e do material

Colocao da armadura dentro do tubo de revestimento

Preenchimento do tubo de revestimento com argamassa sob presso

Retirada do tubo e preenchimento do fuste alargado com argamassa sob presso

Execuo de estaca tipo raiz

Processo executivo das estacas tipo raiz: a) perfurao com utilizao de circulao dgua e revestida do furo; b) perfurao executada at a profundidade necessria, cota de ponta da estaca; c) colocao da armao aps limpeza final do interior do tubo; d) introduo de argamassa de cimento e areia, sob presso baixa; e) retirada do tubo de revestimento e aplicaes parciais de ar comprimido.





Estacas pr-moldadas Estacas pr-moldadas de concreto armado As estacas de concreto so indicadas para transpor camadas extensas de solo mole e em terrenos onde o plano de fundao se encontra a uma profundidade homognea, sem restrio ao seu uso abaixo do lenol fretico. As estacas podem ser de concreto centrifugado ou receber pr-tenso e exigem controle tecnolgico na sua fabricao. A principal desvantagem a relacionada ao transporte, que exige cuidado redobrado no manuseio e verificao de sua integridade momentos antes da sua cravao.










PARA CHEGAR COTA DE ARRASAMENTO

CORTA-SE A SOBRA DA ESTACA



b.2.3) Estacas Mega ou prensada Este tipo de estacas indicado para recuperao de estruturas que sofreram algum tipo de recalque ou dano ou para reforo de embasamento nos casos em que se deseje aumentar a carga sobre a fundao existente. Na sua execuo so empregados pessoal e equipamentos especializados e utilizam mdulos de estacas pr-moldados sendo sua cravao conseguida por reao da estrutura e xistente. Os elementos constituem de uma ponta que pode ser em ao ou, mais freqente, de concreto pr-moldado e por mdulos extensores em formato de tubo, ou seja oco por dentro, com encaixes, de modo que fiquem bem travados. A solidarizao conseguida, aps atingir a nega (por reao), colocando-se a armadura e concretando-se na parte oca da estaca, deixando esperas. Por fim conveniente executar um bloco de coroamento logo acima de um travesseiro, para solidarizar a estrutura a ser reforada com a estaca prensada colocada.


NT re c a lq ue

Funda o e xiste nte

p ist o

Ma c a c o hid r ulic o

M d ulo s p r -m o ld a d o s NA p o nta

Execuo de estacas prensada

Bloco de solida riza o T vesseiro ra

Elemento pr-molda do

Espera s e concreta gem de solida riza o dos elementos pr-molda dos

Elementos de solidarizao da estaca Mega


5.4. Bate-estacas A escolha do equipamento depende do tipo de estaca que vai ser utilizada e de um estudo prvio das condies do terreno, da rea de manobras, das construes prximas, dos acessos etc. 5.4.1. Bate-estacas por gravidade So os mais utilizados e de funcionamento mais simples, constitudo de uma massa metlica (pilo ou martelo) que iado por meio de guinchos, cabos e uma torre ou trip, deixado cair de uma altura determinada, cravando a estaca com golpes sucessivos. Embora de custo relativamente acessvel, tem como principal desvantagem sua lentido, pois no consegue ser manobrado facilmente.


5.4.2. Bate-estacas de simples ou duplo efeito Em geral, funcionam a vapor ou a ar comprimido, proporcionando uma cravao mais rpida pois alm da gravidade recebem um adicional de presso no martelo. Embora muito eficientes esto caindo em desuso. A estrutura da torre, a movimentao e a operao so muito semelhantes ao bate-estaca comum de gravidade. Os de simples efeito, apenas recebem presso no martelo de baixo para cima para elevar o martelo e a cravao se d por gravidade. Os de duplo efeito, alm da presso de levantamento ocorre uma presso adicional no momento da queda do martelo, somando-se o efeito da gravidade e da presso adicional na cravao. 5.4.3. Bate-estacas de vibrao So equipamentos que dispensam o uso de torres, trips e guias, necessitando apenas de um guindaste para fazer o acoplamento nas estacas. As vantagens so a extrema rapidez e a versatilidade de operao e movimentao em canteiros com pouco espao. A cravao se d por oscilao de massas excntricas acionadas por eletricidade, motor diesel ou ar comprimido.

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