ESTADO DE MATO GROSSO
SECRETARIA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
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| Conceito | Tipos | Projeto e dimensionamento|
CONCEITO
Aula 6 – FUNDAÇÕES PROFUNDAS EM ESTACA
Profª Camila Regina Eberle
Estacas são importantes e comuns elementos de fundação utilizados para
transmitir as cargas atuantes na superfície a uma certa profundidade do solo.
São utilizadas em obras tanto de pequeno porte (onde temos as chamadas
"brocas") como as de grande porte. Diversos tipos de estacas estão
presentes no sistema e dependem, basicamente, da metodologia de
execução, intensidade da carga, tipo de terreno onde se localiza etc. A
transição da carga do pilar às estacas é feita por blocos de fundação. Estes
blocos, dependendo de suas dimensões (altura especialmente), podem ser
tratados como rígidos e/ou flexíveis.
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TIPOS
Aula 6 – FUNDAÇÕES PROFUNDAS EM ESTACA
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Estacas tipo Franki - Definição
A estaca tipo Franki foi introduzida como fundação há mais de 85 anos,por
Edgard Frankignoul na Bélgica.
É uma estaca de concreto armado, moldada no solo, que usa um tubo de
revestimento cravado dinamicamente com ponta fechada por meio de bucha,
e recuperada ao ser concretada a estaca.
É recomendado para o seguinte caso:
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TIPOS
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Estacas tipo Franki – Execução
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TIPOS
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TIPOS
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TIPOS
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Estacas tipo Strauss – Definição
Por se tratar de equipamento leve e econômico, constitui um tipo de estaca
que reúne algumas vantagens:
• Ausência de trepidações e vibrações em prédios vizinhos;
• Facilidade de locomoção dentro da obra;
• Possibilidade de execução da estaca com o comprimento projetado;
• Possibilidade de verificar, durante a perfuração, a presença de corpos
estranhos no solo, permitindo a mudança de locação antes de
concretagem;
• Possibilidade de retirada de amostras do solo
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TIPOS
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Estacas tipo Strauss – Definição
Por se tratar de equipamento leve e econômico, constitui um tipo de estaca
que reúne algumas vantagens:
• Possibilidade de execução de estacas próximas à divisa, diminuindo a
excentricidade nos blocos;
• Possibilidade de execução em áreas com pé direito reduzido, diante da
facilidade de adaptação do equipamento;
• Autonomia e facilidade de transporte.
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Estacas tipo Strauss – Execução
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Estacas tipo Hélice Contínua – Definição
É uma estaca de concreto moldada in-loco executada por meio de trado
contínuo e injeção de concreto, sob pressão controlada, através da haste
central do trado simultaneamente a sua retirada do terreno.
As fases de execução são:
• Perfuração;
• Concretagem;
• Colocação da armação.
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Estacas tipo Hélice Contínua – Execução
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Estacas pré-moldadas – Conceito
Caracterizam-se por serem cravadas no terreno por percussão, prensagem
ou vibração.
Podem ser constituídas por um único elemento estrutural (madeira, aço,
concreto armado ou protendido) ou pela associação de dois desses
elementos (e não mais do que dois), sendo denominada estaca mista.
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Estacas de madeira – Conceito
Sempre foram empregadas desde os primórdios da construção civil.
Atualmente, diante das dificuldades para se obter madeira de boa qualidade,
sua utilização é mais reduzida.
Diâmetro (cm) Carga (kN)
20 150
25 200
30 300
35 400
40 500
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Estacas metálica – Conceito
São constituídas por peças de aço laminado ou soldado tais como perfis de
seção I e H, chapas dobradas de seção circular (tubos), quadrada e
retangular bem como trilhos,geralmente reaproveitado após a remoção de
linhas férreas.
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Estacas metálica – Conceito
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Estacas de concreto – Conceito
De todos os materiais de construção, o concreto é um dos que melhor se
presta à confecção de estacas e em particular de estacas pré-moldadas,
devido ao controle de qualidade que se pode exercer tanto na confecção
quanto na execução.
Podem ser com seção quadrada ou circular.
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Estacas pré-moldadas – Execução
As estacas pré-moldadas podem ser cravadas por prensagem, por vibração
ou percussão. A cravação através de terrenos resistentes pode ser auxiliada
por perfuração prévia, a seco ou com uso de lamas estabilizantes.
• Cravação pro prensagem → macacos hidráulicos;
• Cravação por vibração → martelo dotado de garras com cargas
excêntricas que ao girarem rapidamente produzem uma vibração
transmitida à estaca;
• Cravação por percussão → pilões de queda livre (bate-estaca).
ESTE É O MÉTODO MAIS UTILIZADO!
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Estacas pré-moldadas – Execução
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Estacas pré-moldadas – Execução
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PROJETO
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Definido o tipo de estaca, o próximo passo é a obtenção do número de
estacas por pilar que é obtido através da carga nominal , que consiste na
capacidade da estaca considerando apenas o elemento estrutural.
Geralmente pode ser obtida nos catálogos das empresas. Para estacas de
concreto, pode-se calcular:
Onde:
0,85= sadm do concreto á compressão;
gf=1,40 (minoração da resistência do concreto)
gc=1,70 (majoração da carga)
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PROJETO
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Para calcular o ne, consideram-se duas hipóteses:
1) Centro de carga do pilar (CGpilar) coincide com o centro de gravidade do
estaqueamento (CGest.).
Onde:
Ptotal é a carga vertical total (pilar +peso do bloco), de maneira que o peso do
bloco equivale a aproximadamente 5% a 10% da carga do pilar.
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Equação 1
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PROJETO
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2) Pilares com carga vertical e momentos (CGpilar não coincide com CGest.)
a) Arbitrar um número ninicial de estacas;
b) Calcular a carga por estaca;
c) Verificar se a carga na estaca mais carregada não supera .
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EXEMPLOS
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Exemplo 1:
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EXEMPLOS
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Exemplo 2:
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EXEMPLOS
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Exemplo 2:
Onde:
Pi = carga da estaca;
xi e yi = coordenadas das estacas
MRx e MRy = momentos resultantes ao longo dos eixos x e y;
Os sinais de positivo (+) e negativo (-) dependem se a estaca está sendo
comprimida (+) ou tracionada (-).
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Equação 2
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EXEMPLOS
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Exemplo 2:
De posse da carga aplicada pelo pilar, e as excentricidades, podemos
calcular os momentos resultantes em cada uma das estacas.
Para calcular a primeira parte da Equação 2, basta dividir a carga total do
pilar(Ptotal) pelo número total de estacas (ne).
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EXEMPLOS
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Exemplo 2:
Agora,para facilitar a visualização dos cálculos, monta-se uma tabela como a
apresentada abaixo,alimentando com as coordenadas de cada uma das
estacas para obter Ʃx² e Ʃy², definir os sinais da segunda e terceira partes da
Equação 2, e por fim calcular a carga em cada estaca (Pi):
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ESTACA COORDENADAS
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EXEMPLOS
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ESTACA COORDENADAS
xi yi
E1 1,50 1,00 333,33 -63,15 +125,00 395,18
E2 1,50 1,00 333,33 +63,15 +125,00 521,48
E3 0,50 0,00 333,33 -21,05 0,00 312,28
E4 0,50 0,00 333,33 +21,05 0,00 354,38
E5 1,50 1,00 333,33 -63,15 -125,00 145,18
E6 1,50 1,00 333,33 +63,15 -125,00 271,48
9,50 4,00
Ʃx² Ʃy²
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EXEMPLOS
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Exemplo 2:
Supondo o exemplo anterior, em que ,nota-se que a maior carga
(E2=541,48kN) não ultrapassa . Logo, ne=6 estacas seria o suficiente para
esse caso. Se o resultado fosse negativo, deve-se realizar outras tentativas com
mais estacas. Para esse caso, se for do desejo do projetista, pode-se fazer uma
nova tentativa com um menor número de estacas.
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