Fundações Profundas – UNIPLAN
1
aLista de Exe
rcícios – Fundações Profundas
O trabalho pode ser manuscrito ou impresso e deverá ser entregue no dia da NP1. O aluno deverá escolher 10 (dez) questões dentre as 20 (vinte) apresentadas. Cada questão valerá 0,2 ponto, totalizando 2,0 pontos.
1) Segundo a NBR 6122 – Projeto e Execução de Fundações, qual é a definição de fundação
profunda? Esquematize sua resposta.
Fundação profunda é aquela cujo mecanismo de ruptura da base não surgisse na superfície do terreno elemento de fundação que transmite ao terreno pela base(resistência de ponta), por sua superfície lateral (resistência de fuste) ou por uma combinação das duas, e que está assente em profundidade superior ao dobro da sua menor dimensão em planta, e no mínimo 3m.
2) Como podem ser classificados os diversos tipos de fundações profundas? As fundações profundas são separadas em três grupos:
Estacas:
elementos esbeltos de fundação profunda com a finalidade de transferir cargas para substratos resistentes mais profundos. Requer emprego de equipamentos especiais para sua execução. A NBR 6122/96 define estacas como elemento de fundação profunda executado inteiramente por
equipamentos ou ferramentas, sem que, em qualquer fase de sua execução, haja descida de operário. Os materiais empregados põem ser: madeira, aço, concreto pré-moldado, concreto moldado in situ ou mistos.
Cravadas:
são aquelas onde, durante o processo executivo, o solo não sai, é recompactado. Exemplos: madeira, metálica, pré-moldada de concreto, Franki.
-Escavadas:
é realizado um pré-furo ou quando o solo sai durante o processo de execução. Exemplos: estaca escavada, hélice contínua.
-Injetadas:
são estacas perfuradas por processos rotativos e revestidas, com fuste concretado de injeção de cimento. Exemplos: raiz, jet grouting.
Tubulão:
elemento de fundação profunda de forma cilíndrica que, pelo menos em sua fase final de execução, tem a descida de operário (o tubulão não difere da estaca escavada por suas dimensões, mas seu processo executivo).
Caixão:
elemento de fundação profunda, de forma prismática, concretado na superfície e instalado por escavação interna
3) Qual é o objetivo final a ser alcançado nas investigações geotécnicas e na elaboração de projetos e execução de obras de fundações? O reconhecimento das condições do subsolo é
de fundamental importância para a realização de um projeto de fundações. Este estudo é normalmente embasado em ensaios de campo ou, quando necessários, ensaios laboratoriais. A ausência de investigações geotécnicas pode acarretar em uma inadequada definição do elemento de fundação empregado, além de outros transtornos, como custos elevados para uma eventual recuperação estrutural. Um bom projeto de investigação possibilita a adoção de fatores de segurança menores aos projetos. Conforme a NBR 6122/96, obtém-se uma previsão para os parâmetros de resistência do solo dividindo-se os
valores característicos do material pelos coeficientes de ponderação
4) Em que situações (ou condições) as fundações profundas podem ser utilizadas como elementos de transferência de carga da superestrutura para o subsolo?
5) Quanto ao processo executivo, descreva como são classificadas as estacas?
Cravadas:
são aquelas onde, durante o processo executivo, o solo não sai, é recompactado. Exemplos: madeira, metálica, pré-moldada de concreto, Franki.
-Escavadas:
é realizado um pré-furo ou quando o solo sai durante o processo de execução. Exemplos: estaca escavada, hélice contínua.
-Injetadas:
são estacas perfuradas por processos rotativos e revestidas, com fuste concretado de injeção de cimento. Exemplos: raiz, jet grouting.
Injetadas
6) Qual a grande vantagem de se utilizar estacas pré-moldadas de concreto como elementos de fundação profunda? E as desvantagens?
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 d’água para estruturas marítimas;
• pode aumentar a densidade relativa de uma camada de fundação granular. 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;
• não pode ser cravada com diâmetros muito grandes ou em locais onde haja onde haja limitações de altura para equipamento;
Fundações Profundas – UNIPLAN
estacas até 27 m e cargas até 1000 KN são usuais.
7) Descreva as etapas de execução de uma estaca tipo Franki.
Na execução de uma estaca Franki pode-se destacar as seguintes fases:
• Etapa 1: posicionamento do tubo de revestimento e formação da bucha a partir do lançamento de brita e areia no interior do tubo e compactação pelo impacto do pilão fazendo o material aderir fortemente ao tubo;
• Etapa 2: cravação do tubo no terreno por meio da aplicação de sucessivos golpes do pilão na bucha formada na etapa anterior;
• Etapa 3: terminada a cravação, o tubo é preso à torre do bate-estaca por meio de cabos de aço, para expulsar a bucha e iniciar a execução da base alargada, que se dá pelo apiloamento de camadas sucessivas de concreto quase seco;
• Etapa 4: colocação da armação da estaca, tomando-se o cuidado de garantir a sua ligação com a base alargada;
• Etapa 5: concretagem do fuste, com o lançamento de camadas sucessivas de pequena altura de concreto e recuperação do tubo; • Etapa 6: Finalização do processo executivo, onde a concretagem do fuste ocorre até 30 cm acima da cota de arrasamento.
8) Quais são as vantagens e contra indicação do uso dos seguintes tipos de estaca: 8.1) estacas escavadas tipo Strauss;
-Vantagens:
•Fator custo/benefício favorável;
•Permite conferir durante a percussão, por meio de retirada de amostras do solo, a sondagem realizada.
•Ausência de trepidações e vibrações em prédios vizinhos;
•Capacidade de executar estacas próximas às divisas do terreno, diminuindo assim, a excentricidade nos b
locos.
•Facilidade de locomoção dentro da obra, por se tratar de um equipamento leve e de pequpqpequeno porte;
Pequeno porte. -Desvantagens:
•Geralmente produz muita lama. -Contra indicado
8.2) estacas de madeira.
leveza, flexibilidade, possui boa resistência a choques, possui conicidade natural que facilita o desenvolvimento do atrito lateral, e é matéria-prima natural e renovável. Além disso, as estacas de madeira apresentam durabilidade quase que ilimitada quando trabalham completamente abaixo do lençol freático.
Contra indicado
:
A alternância de secura e umidade, quase todas as
madeiras são destruídas rapidamente
9) Quanto à metodologia executiva, qual(is) é(são) a(s) diferença(s) entre as estacas hélice contínua e ômega? A metodologia da Estaca Ômega é similar a da Hélice Contínua ,
podendo ser empregada o mesmo equipamento. Ambas são executadas em três etapas (perfuração, concretagem e armação), diferenciando-se basicamente na etapa da perfuração. O sistema consiste em perfurar o terreno com um trado helicoidal. O avanço do trado no terreno é realizado através de um conjunto hidráulico/mecânico com torques de até 18.000 kgf.m. Este sistema possibilita a penetração em solos com elevados SPT(s). Processo Executivo: A ponta da hélice da Estaca Ômega consiste de um longo parafuso de aço de diâmetro descontínuo no topo, com variados graus de inclinação. Os equipamentos de estaca ômega possuem torques de até 30.000 kgf.m. Esta necessidade ocorre devido a característica característica da movimentação movimentação do solo.
10) Descreva os tipos de tubulão existentes.
• Tubulão a céu aberto – pode ser usado em terreno sufi cientemente coesivo e acima do nível d’água, dispensando o escoramento. O diâmetro depende da carga e do modo de execução, mas sendo aberto manualmente, o diâmetro mínimo é de 70 a 80 cm, a fi m de que, o poceiro possa trabalhar livremente.
• Tubulão tipo Chicago – o poço é aberto por etapas. Numa certa profundidade, colocam-se pranchas de escoramento mantidas na posição por travamentos de anéis metálicos. Escorado o novo trecho, escava-se o novo terreno escorando-se como anteriormente, repetindo-se esta seqüência até atingir o terreno onde será feita a base.
• Tubulão pneumático – utilizados em terrenos com muita água, mantendo-a afastada da câmara de trabalho por ar comprimido. A execução de um tubulão a ar comprimido difere conforme se use o método clássico, com elementos de concreto ou o equipamento benoto, com tubos de aço.
11) Existe influência do nível d’água do subsolo na escolha do tipo de fundação profunda? Justifique sua resposta.
Fundações Profundas – UNIPLAN
12) Discutir aplicabilidade, vantagens e desvantagens das estacas injetadas do tipo raiz em comparação com as microestacas.
As estacas escavadas com injeção estão subdivididas em duas categorias: o das micro-estacas e o das estacas-raiz . As micro-estacas são estacas injetadas de pequeno diâmetro, executadas com tecnologia de tirantes injetados, ou seja, são injetadas em vários estágios e com pressão tal de modo a garantir a abertura das “manchetes” (válvulas) e conseqüentemente a injeção da calda de cimento. As estacas-raiz são aquelas executadas com golpes de ar comprimido após o lançamento da argamassa (ou calda de cimento). A pressão de ar comprimido é baixa, visando apenas à integridade da estaca. Para este capítulo, vamos nos prender mais às estacas-raiz.
• Vantagens
As estacas-raiz suportam grandes cargas de compressão e de tração e podem atingir grandes profundidades, dependendo da disponibilidade dos equipamentos. Devido à sua versatilidade, este tipo de estaca pode ser executado tanto em solo quanto em rocha (bastando ter a ferramenta adequada). Outro ponto favorável é a versatilidade do equipamento, podendo executar estacas com inclinações mais acentuadas do que as permitidas para outros processos, podendo inclusive se adaptar mais facilmente às exigências do local em que estão trabalhando, inclusive nos aspectos vibração e ruídos. Pode ser vantajosa a sua utilização para reforço de fundações para edificações históricas ou que não permitiriam outra solução com vibrações excessivas como a de reforço com trilhos ferroviários vista anteriormente.
• Desvantagens
A especificidade de equipamentos e o elevado consumo de cimento necessário e obrigatório para executar este tipo de estaca e a alta taxa de aço das armaduras tornam esta solução uma das mais caras do mercado, o que a deixa pouco atrativa. Além desta, ela requer que o local tenha uma disponibilidade de espaço fixo para a instalação de reservatório de água e preparo da argamassa/calda de cimento para injeção e também necessita de um bota-fora para a água de injeção e material proveniente da injeção.
13) Qual é a função da lama bentonítica durante o processo de escavação de estacas?
A lama bentonítica é utilizada na construção civil para dar sustentação ao solo em escavações de fundações. Ao ser bombeada para dentro da cavidade, ela preenche os vazios do solo e adquire rigidez, formando uma película gelatinosa que impede o desabamento das paredes da cavidade.
14) Cite 3 (três) ensaios de campo que podem ser utilizados na investigação geotécnica do subsolo.
ensaio dilatométrico de Marchetti (DMT
ENSAIO CPT (Cone Penetration Test)
ENSAIO DE PENETRAÇÃO PADRÃO – SPT
15) Descreva o processo de execução do ensaio SPT (sondagem de simples reconhecimento à percussão), conforme NBR 6484.
- Iniciar a abertura do furo com trado tipo concha; - Apoiar o amostrador no fundo do furo;
- Iniciar a cravação do amostrador através de sucessivas quedas do martelo; - Anotar o número de golpes necessários para a cravação de cada 15cm;
- Abrir o próximo metro (55cm) do furo com trado tipo helicoidal ou com trépano e circulação de água; - Repetir todo o processo a partir da cravação do amostrador;
16) Segundo a NBR 6484 – Sondagem de Simples Reconhecimento com SPT, quais são os critérios de paralisação do ensaio?
- 3 metros sucessivos com 30/15
– 1º intervalo - 4 metros sucessivos com 50/30 – 1º e 2º intervalos - 5 metros sucessivos com 50/45.
17) Qual é a quantidade mínima de sondagens, destinadas à elaboração de projetos geotécnicos para construção de edifícios, estabelecida pela norma NBR 8036 – Programação de Sondagens de Simples Reconhecimento dos Solos para Fundações de Edifícios?
18) Em que consiste o ensaio dilatométrico de Marchetti (DMT)?
O teste consiste na cravação de ponteira metálica, com interrupções desta cravação a cada 20 cm. Nestas interrupções, é introduzido gás nitrogênio que expande a membrana metálica da ponteira contra o terreno. Dessa expansão, registram-se em manômetro de precisão duas leituras: a primeira quando a dilatação da membrana “vence” o esforço de compressão do terreno, e a segunda quando esta deforma o solo de 1,1mm. Por ser um teste realizado “in-situ”, permite obtenção de valores em diversos pontos do terreno e em variadas profundidades.
19) Para a execução do ensaio pressiométrico (PMT) existem 3 tipos de pressiômetro. Quais são? Descreva-os.
Pressiómetros de Pré-Furo
Na categoria de pressiómetros de pré furo existem o pressiómetro de Ménard e outro tipo de aparelhos cuja principal diferença reside no sistema de medição. Estes pressiómetros possuem uma única célula cuja pressão é aplicada através de gás ou óleo e o deslocamento das paredes do furo é medido de forma directa por braços de medição eléctricos. A medição é independente nos seis braços dispostos à volta da circunferência, através da relação entre o raio interno da membrana e o raio da cavidade. Esta relação é função da espessura e propriedades da membrana e da pressão aplicada. Esta relação é obtida durante o processo de calibração.
Pressiómetros Autoperfuradores
O pressiómetro autoperfurador e uma máquina tuneladora em miniatura que é fixada ao terreno. O desenvolvimento deste tipo de pressiómetros surgiu para ultrapassar o problema da perturbação do solo provocada pela abertura de um furo, necessário no caso dos pressiómetros de pré furo. Os principais fatores de perturbação que se pretende evitar, são
Fundações Profundas – UNIPLAN
a acção de corte das ferramentas de perfuração, a cedência das paredes do furo, a variação no teor em água do solo e a perturbação provocada pela introdução da sonda. Neste caso, o solo desloca-se com a entrada do aparelho no terreno, sendo destruído pela cabeça de corte rotativa e trazido por lavagem até à superfície.Em função dos parâmetros de perfuração, tipo de solo e características in situ. A investigação nesta área estabeleceu linhas de orientação para os parâmetros mais significativos da perfuração, como o tipo de broca, posição da broca na base do pressiómetro, velocidade de rotação, velocidade de avanço da sonda, velocidade do fluido de perfuração, entre outros.
pressiómetros de cone
Os pressiómetros de cone são constituídos por uma ponteira cónica e introduzidos no terreno, por penetração estática ou dinâmica. A concepção deste tipo de pressiómetro teve como objectivo combinar as vantagens do ensaio CPT, Cone Penetration Test, e do ensaio pressiométrico. A sonda tem 46 mm e é expandida com gás. Durante o ensaio obtêm-se os perfis, em profundidade, da resistência de ponta oferecida pelo solo, parando-se a penetração quando se atinge a cota pretendida para a realização do ensaio. A penetração estática é realizada com a mesma velocidade usada no ensaio CPT, 20 mm/s.
20) Durante a realização do ensaio de penetração estática do cone (CPT ou CPTU) quais parâmetros podem ser medidos em campo?
Durante a penetração do cone mede-se separadamente a resistência à penetração da ponta (qc) e a fricção de uma camisa de atrito localizada acima da ponteira (fs). O ensaio CPTU (piezocone) permite medir, também, a poropressão excessiva que é gerada durante a penetração. A reação necessária para a penetração é dada pelo próprio peso do veículo ou por fixação no chão.