Recalques durante o reforço por estaca tipo Mega

Os reforços dos demais pilares foram feitos com estacas tipo Mega. O reforço do pilar P333 começou no dia 16 de janeiro de 2012, com a perfuração da sapata. O console foi executado e a cravação foi feita do dia 26 de janeiro ao dia 28 de janeiro. Até o momento de execução do reforço desse pilar, o mesmo já tinha recalcado 11 mm, contados a partir de 6 de outubro de 2011 (quando começou o monitoramento desse pilar). Durante a execução do console, não foram observados recalques, porém constatou-se, logo depois da cravação, um recalque adicional de 2 mm. Depois disso, nas medições realizadas até abril, não foram observados recalques.

Da mesma forma, a sapata do P315 foi perfurada no dia 30 de janeiro, tendo a cravação das estacas tipo Mega ocorrido nos dias 6, 7 e 8 de fevereiro. Desde o início da medição até o momento da execução do reforço desse pilar, o mesmo já tinha recalcado 13 mm. Durante a execução do console, não foram observados recalques, porém constatou-se, logo depois da cravação, um recalque adicional de 0,8 mm. A cravação nesse pilar foi cuidadosamente acompanhada pela topografia e comentar-se-á adiante sobre esses recalques. Depois disso, até o mês de abril, as leituras estabilizaram e não houve recalques adicionais.

No dia 9 de fevereiro, a sapata do P324 foi perfurada e, enquanto estava sendo executado o console, no dia 11 de fevereiro, a sapata do P306 foi perfurada. As estacas tipo Mega do P324 foram cravadas no dia 14 de fevereiro e a do P306 entre os dias 15 e 17 de fevereiro. O P324 já tinha recalcado 12 mm antes de começar o reforço e o P305 já tinha recalcado 14,5 mm. Não foram observados recalques durante a execução do console em nenhum dos dois casos. Depois da cravação das estacas tipo Mega do P324 foi medido um recalque adicional de 1,5 mm, e no P305 um recalque adicional de 1,6 mm. As cravações das estacas tipo Mega desses pilares também foram cuidadosamente acompanhadas pela topografia e comentar-se-á adiante esses recalques. Depois da execução do reforço até o mês de abril, não foram observados recalques adicionais em nenhum desses pilares.

A tabela 6.2 resume os recalques citados. A figura 6.2 mostra a evolução dos recalques, desde o início da medição, de uma linha de pilares onde o reforço foi feito com estacas tipo Mega, tendo sido na figura 6.3 ampliado o período de reforço dos pilares citados.

37 Tabela 6.2: Resumo dos recalques medidos do P333, P315, P324 e P305

Pilar Recalques (mm) Antes do Reforço Execução do Console

Durante o reforço (medido após a execução do mesmo)

Depois do reforço P333 11 0 2 0 P315 13 0 0,8 0 P324 12 0 1,5 0 P305 14,5 0 1,6 0

A outra linha de pilares reforçada com estacas tipo Mega (P331, P313, P322 e P304) não teve acompanhamento topográfico durante a cravação. As leituras de recalque foram realizadas, mas o espaçamento entre elas era maior (cerca de uma semana). Dessa forma, não é possível se definir exatamente os recalques associados a cada etapa, conforme feito acima. Dessa forma, apenas serão relacionados os recalques acontecidos antes do reforço e as leituras observadas depois do reforço.

Nos dias 5 e 6 de março, a sapata do P331 foi perfurada, sendo que a cravação das estacas tipo Mega ocorreu entre os dias 15 e 17 de março. Antes do reforço, a sapata já tinha recalcado 15 mm (desde o início das medições). Porém, depois do reforço, as leituras se mantiveram em torno de 15 mm, indicando que não houve recalques adicionais.

No dia 8 de março, a sapata do P313 foi perfurada, e a cravação das estacas tipo Mega ocorreu entre os dias 20 e 21 de março. Antes do reforço, a sapata já tinha recalcado 18 mm. Depois do reforço, mediu-se recalque de 20 mm, ou seja, o reforço induziu recalques de cerca de 2 mm.

Nos dias 17 e 18 de março, a sapata do P322 foi perfurada, sendo que a cravação das estacas tipo Mega ocorreu entre os dias 28 e 30 de março. Antes do reforço, a sapata já tinha recalcado 17 mm. Depois do reforço, mediu-se recalque de 18,5 mm, ou seja, o reforço induziu recalques de cerca de 1,5 mm.

38 No dia 28 de março, a sapata do P304 foi perfurada, e a cravação das estacas tipo Mega ocorreu entre os dias 3 e 4 de abril. Antes do reforço, a sapata já tinha recalcado 21,5 mm. Depois do reforço, mediu-se recalque de 22,5 mm, ou seja, o reforço induziu recalques de cerca de 1 mm. Porém, é interessante observar que a sapata vinha recalcando significativamente até o momento em que foi executado o reforço, tendo-se observado uma estabilização.

A Tabela 6.3 resume os recalques dessa última linha e a figura 6.4 mostra a evolução dos recalques nessa última linha descrita.

Tabela 6.3: Resumo dos recalques do P331, P313, P322 e P304

Pilar

Recalques (mm)

Antes do Reforço Durante o reforço (observados após a execução)

P331 15 0

P313 18 2,0

P322 17 1,5

39

40

Figura 6.4: Recalque da linha de pilares P331, P322, P313 e P304 Figura 6.4: Recalque da linha de pilares P331, P322, P313 e P304

Reforço P331 Reforço P3 41 Reforço P322 Reforço P331 Reforço P313 Reforço P304

42 Para se entender melhor o processo, nos pilares P324, P315 e P306 foram medidos os recalques durante a cravação das estacas tipo Mega, em diferentes ocasiões. A estaca tipo Mega é submetida a ciclos de carregamento e descarregamento durante a execução. Cada vez que um segmento de estaca é cravado, a reação necessária para a cravação provoca um alívio de carga na sapata. Durante a interrupção da cravação para acréscimo de novo segmento, a sapata recebe novamente todo o carregamento do pilar.

Foram analisadas as movimentações durante a cravação das estacas tipo Mega dos pilares P324, P315 e P306. As medidas foram realizadas em situações de carga máxima aplicada nos macacos, anteriormente à etapa de solda, e logo após a retirada do macaco para realizar-se a solda. Também foram anotados os valores dessa carga máxima no macaco. Com a estimativa de carga na sapata, apresentada na tabela 4.1, pode-se estimar a carga na sapata em cada estágio, pela subtração de duas vezes a carga obtida no macaco hidráulico (de vez que as duas estacas são cravadas simultaneamente). Esses valores estão apresentados nas tabelas 6.1, 6.2 e 6.3. Os valores de recalque apresentados foram medidos ao final de cada ciclo e tem como referência a posição do pilar imediatamente antes de começar a cravação. Cabe salientar que, na verdade, entre duas etapas de solda, existem em torno de 10 ciclos de carregamento e descarregamento, comandados pelo comprimento do pistão do macaco (devido à necessidade de se tirar o macaco e colocar calços). Porém, não foram tomadas medidas de recalque intermediárias, nas operações de troca dos calços do macaco ao final de seu curso. Considera-se, então, cada ciclo de carregamento correspondente à cravação do segmento inteiro (de 1,5 m), entre duas soldas.

43 Tabela 6.1: Medidas de recalque durante a cravação das estacas do P324

Carga no Macaco (kN) Carga na Sapata (kN) Recalque (mm) 0,0 6.779 0,0 469 5.841 0,4 0,0 6.779 0,3 951 4.876 0,8 0,0 6.779 0,7 800 5.179 0,9 0,0 6.779 1,2 827 5.124 1,0 0,0 6.779 1,5 951 4.876 1,1 0,0 6.779 1,6 1.034 4.710 1,1 0,0 6.779 1,7 1.000 4.779 0,5 0,0 6.779 1,4

Tabela 6.2: Medidas de recalque durante a cravação das estacas do P315 Carga no

Macaco (kN) Sapata (kN) Carga na Recalque (mm)

0 6.660 0,0 276 6.109 0,1 0,00 6.660 0,0 552 5.557 0,1 0,0 6.660 0,0 0,0 6.660 0,7 965 4.730 -0,2 0,0 6.660 0,4 965 4.730 0,0 0,0 6.660 0,8 1.008 4.644 -0,2 0,0 6.660 0,5

44 Tabela 6.3: Medidas de recalque durante a cravação das estacas do P306

Carga no Macaco (kN) Carga na Sapata (kN) Recalque (mm) 0 5.612 0,0 372 4.868 0,4 0 5.612 0,5 496 4.619 0,7 0 5.612 0,8 855 3.902 0,4 0 5.612 1,1 1.007 3.599 0,3 0 5.612 1,2 0 5.612 1,6 1.048 3.516 0,5 0 5.612 1,7 1.041 3.52 0,2 0 5.612 1,4

A Figura 6.4 apresenta as curvas carga na sapata vs. recalque no pilar P324. O gráfico apresenta sete ciclos de redução e acréscimo de carga. Em cada ciclo é apresentada uma estimativa dos carregamentos atuantes na sapata. Esta estimativa foi obtida, conforme já citado, utilizando-se como carga inicial de projeto de 6.779 kN (tabela 4.1), e reduzindo-a pela subtração do somatório das cargas medidas nos macacos hidráulicos (dois macacos com a mesma carga), conforme tabela 6.1. Também são apresentados os recalques medidos no início e no final da cravação de cada segmento de estaca tipo Mega (com 1,5 m de comprimento).

Percebe-se que, a despeito da redução de carga na sapata (devida às primeiras três operações de cravação), ocorreram recalques. A partir do quarto ciclo, os alívios de carga estão associados a levantamentos da fundação.

Nos dois primeiros ciclos de recarregamento da sapata (associados ao alívio de carga no macaco), foram observados levantamentos. Entretanto, a partir do terceiro ciclo de recarregamento da sapata, a tendência se inverte, observando-se recalques.

45 Figura 6.4: Gráfico de Carga na Sapata x Recalque do P324

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 4600 5100 5600 6100 6600 7100 R e ca lq u e n a s a p a ta ( m m ) Carga na Sapata (kN)

46 A Figura 6.5 apresenta as curvas carga na sapata vs. recalque no pilar P315. O gráfico apresenta cinco ciclos de redução e acréscimo de carga. Em cada ciclo é apresentada uma estimativa dos carregamentos atuantes na sapata. Esta estimativa foi obtida, conforme já citado, utilizando-se como carga inicial de projeto de 6.660 kN (tabela 4.1), e reduzindo-a pela subtração do somatório das cargas medidas nos macacos hidráulicos (dois macacos com a mesma carga), conforme tabela 6.2. Também são apresentados os recalques medidos no início e no final da cravação de cada segmentos de estaca tipo Mega (com 1,5 m de comprimento).

A cravação nessa estaca foi feita em três dias. No primeiro dia, a cravação foi interrompida logo depois de executada a segunda solda. Nas duas primeiras operações de cravação, percebe-se que, a despeito da redução de carga na sapata, ocorreram recalques. E, além disso, observa-se que durante esses dois primeiros ciclos, o recarregamento da sapata (associados ao alívio de carga no macaco) causou recuperação total dos recalques sofridos (levantamentos).

Então, depois da segunda operação de alívio de carga do macaco, a operação foi interrompida (em torno das 20 hs) e retornada no dia seguinte (em torno das 09hs). A leitura do dia seguinte, ainda sem carga no macaco, acusou um recalque de 0,7 mm.

A partir da terceira operação de cravação (realizada no segundo dia de cravação), os alívios de carga na foram associados a levantamentos da fundação. E a partir da terceira operação de recarregamento da sapata (ou seja, alívio de carga no macaco), observaram-se recalques. Nesse caso, a tendência foi invertida no terceiro ciclo de carregamento.

O último ciclo de carregamento e descarregamento (ciclo 5) foi executado no terceiro dia. Porém, a leitura (sem carga no macaco) não apresentou alterações entre o segundo dia e o terceiro dia.

47 Figura 6.5: Gráfico de Carga na Sapata x Recalque no P315

-0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 4500 5000 5500 6000 6500 7000 R e ca lq u e n a s a p a ta ( m m ) Carga na Sapata (kN) Ciclo 1 Ciclo 2 Pausa (1 dia) ciclo 3 Ciclo 4 Ciclo 5

48 A Figura 6.6 apresenta as curvas carga na sapata vs. recalque no pilar P306. O gráfico apresenta seis ciclos de redução e acréscimo de carga. Em cada ciclo é apresentada uma estimativa dos carregamentos atuantes na sapata. Esta estimativa foi obtida, conforme já citado, utilizando-se como carga inicial de projeto de 5.612 kN (tabela 4.1), e reduzindo-a pela subtração do somatório das cargas medidas nos macacos hidráulicos (dois macacos com a mesma carga), conforme tabela 6.3. Também são apresentados os recalques medidos no início e no final da cravação de cada segmento de estaca tipo Mega (com 1,5 m de comprimento).

A cravação nessa estaca foi feita em dois dias. No primeiro dia, a cravação foi interrompida logo depois de executada a quarta solda. Nas duas primeiras operações de cravação, percebe-se que, a despeito da redução de carga na sapata, ocorreram recalques. A partir da terceira operação de cravação, os alívios de carga na sapata foram associados a levantamentos. Nesse caso, a tendência foi invertida no terceiro ciclo de carregamento.

Nesse caso, observa-se que o recarregamento da sapata (associados ao alívio de carga no macaco) está associado a recalques em todos os ciclos. Porém, nos dois primeiros ciclos, esses recalques são bem menores (0,1 mm) que os recalques a partir da terceira etapa de recarregamento (0,7 mm).

Depois da quarta operação de alívio de carga do macaco, a operação foi interrompida (em torno das 22 hs) e retomada no dia seguinte (em torno das 11hs). A leitura do dia seguinte, ainda sem carga no macaco, acusou um recalque de 0,4 mm. O quinto e sexto ciclos apresentaram a mesma tendência observada a partir do terceiro ciclo: alívios de carga na sapata associados a levantamentos e recarregamentos associados a recalques.

49 Figura 6.6: Gráfico de Carga na Sapata x Recalque no P306

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 3400 3900 4400 4900 5400 5900 R e ca lq u e ( m m ) Carga na Sapata (kN) Solda 1 Solda 2 Solda 3 Solda 4 Pausa-1 dia Solda 5 Solda 6

50 Pode-se então concluir as seguintes tendências de comportamento:

6.2.1. COMPORTAMENTO DURANTE A CRAVAÇÃO DAS

ESTACAS TIPO MEGA:

Quando se aplica carga nos macacos, para cravação das estacas tipo Mega, alivia- se a carga na sapata. O comportamento esperado seria o levantamento da sapata, em todos os casos. Entretanto, durante o início do processo (até o segundo ou terceiro ciclos de cravação), observou-se recalques nas sapatas.

Este comportamento pode ser explicado pela hipótese de que existem dois fatores contrários interferindo no recalque da sapata. Isoladamente, o alívio de carga provoca uma tendência de levantamento da sapata. Entretanto, é preciso considerar que as estacas estão sendo cravadas através do solo que sustenta as sapatas. Esta cravação tende a provocar recalques neste solo, devido ao acréscimo de tensões geradas pelas estacas, inclusive causando sua plastificação. A Figura 6.7 apresenta um esquema idealizado do comportamento do solo próximo ao fuste de uma estaca durante a cravação. A Figura 6.8 apresenta um esquema idealizado da cravação do par de estacas tipo Mega utilizado para reforçar cada sapata do HUCFF.

Figura 6.7: Esquema idealizado do comportamento do solo próximo ao fuste de uma estaca durante a cravação

51 Figura 6.8: Esquema idealizado da cravação das estacas tipo Mega do HUCFF

À medida que a cravação avança, o solo vizinho do fuste das estacas plastifica-se e a interface solo-estaca é rompida. A cada ciclo as deformações do solo adjacente à estaca, associadas à cravação, tornam-se menores que no ciclo anterior, reduzindo significativamente o efeito deste processo nos recalques da sapata. Após alguns ciclos, o efeito predominante durante o descarregamento da sapata passa a ser a descompressão do solo, ocasionando levantamentos.

6.2.2. COMPORTAMENTO DURANTE AS OPERAÇÕES DE

TROCA DOS MACACOS PARA SOLDA DOS SEGMENTOS DE ESTACA TIPO MEGA:

Quando se retira os macacos, para permitir a solda de novos segmentos de estaca tipo Mega, todo o carregamento é devolvido à sapata. Este recarregamento provoca um

52 recalque adicional nas sapatas. Entretanto, durante o inicio do processo (primeiro e segundo ciclos), observou-se pequenos levantamentos em algumas sapatas (P324 e P315). No caso do P315, ela recupera o recalque sofrido, voltando para o seu ponto inicial (nos dois primeiros ciclos). Este fenômeno pode ser ocasionado pela recuperação da parcela elástica das deformações sofridas pelo solo adjacente ao fuste das estacas tipo Mega, durante a cravação das mesmas, conforme já explicado no item anterior. À medida que a cravação avança para maiores profundidades, este efeito é sobrepujado pelas deformações de compressão associadas ao recarregamento das sapatas, ocasionando recalques.