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Reforço de fundações. Aspectos estruturais: ligação micro-estaca estrutura

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

João Veludo (Prof. Adjunto da ESTG - IPLeiria)

Reforço de fundações.

Aspectos estruturais: ligação micro-estaca estrutura

REFORÇO DE FUNDAÇÕES

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

ÍNDICE

1. Introdução

2. Soluções de Reforço

3. Reforço de Fundações com Micro-estacas

4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

5. Ligações Seladas (Investigação realizada)

6. Ligações Seladas (Investigação em curso)

7. Dimensionamento de Ligações Seladas

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

1ª SESSÃO

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

ÍNDICE

1. Introdução

2. Soluções de Reforço

3. Reforço de Fundações com Micro-estacas

4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

5. Ligações Seladas (Investigação realizada)

6. Ligações Seladas (Investigação em curso)

7. Dimensionamento de Ligações Seladas

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

1. Introdução

• A reabilitação e o reforço de estruturas de betão armado

implicam em variadíssimas situações o reforço das suas

fundações e muitas vezes o recalçamento da própria

estrutura.

• As operações de reforço de fundações são na grande

maioria operações bastante complexas e onerosas.

• Os trabalhos de reforço são executados sobre uma

estrutura existente e na grande maioria das situações em

funcionamento.

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

1. Introdução

A necessidade de reforço de fundações resulta de um

mau desempenho das fundações ou quando se procede à

alteração de uso ou ao reforço da estrutura.

Todos

os

problemas

associados

às

fundações

manifestam-se ao nível da superestrutura na forma de

assentamentos ou de fissuras

sendo responsáveis por

danos arquitetónicos, danos de funcionamento e danos

estruturais.

O diagnóstico do problema é fundamental para tomada de

decisão da necessidade de reforço da fundação e qual o

tipo de reforço a adotar.

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1. Introdução

- Fendilhação de elementos não estruturais

a) Pilares interiores

assentamento assentamento assentamento b) Pilares exteriores

A fendilhação resulta da rotura das alvenarias por tração cuja resistência é muito reduzida. O assentamento dos apoios provoca um estado de tensão, com isostáticas de compressão e tração, nos elementos não estruturais.

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

1. Introdução

Assentamento diferencial entre pilares

cos

cos

2

sen

ε

ε

ε

π

θ

β

β

∆ =

=

2 2

a

b

sen

b

ε

ε

β

+

∆ ≅

l l + ∆ tracção com pres são Pormenor estado de tensão assentamento diferencial (∆) biela tira nte fenda a) b) c) pilares fenda fend a fend a P1 P2 F1 F2 a b ∆ ω L a´ θ a´ L ε β L´=L + ε π/2−β ∆ ∆

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

1. Introdução

Limites admissíveis para assentamentos diferenciais

1/100 1/200 1/300 1/400 1/500 1/600 1/700 1/800 1/900

Fissuras de grandes dimensões Rotura estrutural (ELU)

Fendilhação em paredes (ELS) Fendilhação em edifícios correntes Limite para equipamentos sensíveis S1 S2 S3 S4 βmáx θmáx ∆smáx θ - rotação

β - rotação relativa ou distorção angular ω - inclinação

smáx - assentamento máximo

∆smáx - assentamento diferencial máximo ω

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

1. Introdução

Redução da superfície de rotura Superfície de rotura A C B P P q=γ.D q=γ.D D

0, 5

u c c c c q q q q

q

= ⋅

= ⋅

= ⋅

= ⋅

c N

⋅ ⋅ ⋅ + ⋅

⋅ ⋅ ⋅ + ⋅

⋅ ⋅ ⋅ + ⋅

⋅ ⋅ ⋅ + ⋅

b s i

q N

⋅ ⋅ ⋅ +

⋅ ⋅ ⋅ +

⋅ ⋅ ⋅ +

⋅ ⋅ ⋅ +

b s

i

⋅ ⋅ ⋅

⋅ ⋅ ⋅

⋅ ⋅ ⋅

⋅ ⋅ ⋅

γ

B N

′′′′

γ

⋅ ⋅ ⋅

⋅ ⋅ ⋅

⋅ ⋅ ⋅

⋅ ⋅ ⋅

b

γ

s

γ

i

γ

Capacidade resistente vertical do terreno

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

ÍNDICE

1. Introdução

2. Soluções de Reforço

3. Reforço de Fundações com Micro-estacas

4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

5. Ligações Seladas (Investigação realizada)

6. Ligações Seladas (Investigação em curso)

7. Dimensionamento de Ligações Seladas

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

2. Soluções de Reforço

2.1 Escolha do tipo de reforço

A escolha do tipo de reforço depende de vários fatores:

• Tipo de solicitação: estática ou dinâmica; permanente ou temporária;

• Estado de conservação da fundação existente;

• Assentamentos máximos admissíveis para a estrutura;

• Condições do solo de fundação;

• Profundidade do nível freático;

• Estado de conservação da superestrutura;

• Condições de acesso e de mobilidade para a execução dos trabalhos;

• Perigo de desastres ambientais.

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2. Soluções de Reforço

2.2 Técnicas de reforço

a) Melhoramento do solo de fundação

(injeções;

inclusões rígidas; geossintéticos)

;

b) Reparação da fundação

(fendilhação e delaminação

do betão; corrosão de armaduras)

;

c) Reforço da fundação por alteração da sua geometria

(alargamento da base com ou sem sobreposição)

;

d) Aumento da rigidez da estrutura

;

e) Reforço com recalçamento da fundação.

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

2. Soluções de Reforço

2.2 Técnicas de reforço

a) Reparação da fundação

-

Fundações superficiais

a) Antes da reparação b) Picagem de betão e colocação de conetores

c) Encamisamento d) Após reparação

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

2. Soluções de Reforço

2.2 Técnicas de reforço

a) Reparação da fundação

- Fundações profundas

a) Reparação de estacas de betão com FRP

Reparação de estacas de betão armado e estacas metálicasem ambientes marítimos.

a) Reparação de estacas metálicas com betume mantas de PEAD

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

3. Soluções de Reforço

2.2 Técnicas de reforço

a) Reparação da fundação

- Fundações profundas

Laje de betão para redistribuir esforços Elementos

metálicos

Encamisamento com betão

Reparação de estacas de madeira

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

2. Soluções de Reforço

2.2 Técnicas de reforço

c) Alteração da geometria da fundação

Quando o terreno de fundação tem capacidade de carga suficiente, mas a área da fundação é insuficiente, devido a erros de projeto ou a um aumento da carga aplicada á estrutura, o reforço de fundações pode ser realizado com alargamento da fundação existente.

P P+∆P

a b

a

c

a) Tensão para cargas existentes; b) Tensão para o aumento de carga; c) Tensão total

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

2. Soluções de Reforço

2.2 Técnicas de reforço

c) Alteração da geometria da fundação

- Alargamento sem sobreposição

emenda de varões com acopladores permite uma menor escavação

furos a executar para selagem de armaduras conectores a não utilização de acopladores implica uma maior escavação superfície rugosa armadura existente fundação existente superfície rugosa alargamento fundação existente armadura existente varões de pré-esforço placas de ancoragem

Aumento da área de contacto. Este reforço pode ser executado com varões

correntes selados em furos previamente executados na fundação existente ou por aplicação de varões roscados pré-esforçados.

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

2. Soluções de Reforço

2.2 Técnicas de reforço

c) Alteração da geometria da fundação

- Sobreposição

Hi H f camada de betão de sobreposição armadura existente fundação existente armadura de reforço conectores varões de pré-esforço hs

Esta solução permite

aumentar a capacidade

resistente:

• à flexão;

• ao corte;

• ao punçoamento.

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

2. Soluções de Reforço

2.2 Técnicas de reforço

c) Alteração da geometria da fundação

- Alargamento com sobreposição

armadura de reforço emenda de varões armadura existente fundação existente estribos conectores armadura de reforço Hi H f hs superfície rugosa superfície rugosa armadura de reforço fundação existente estribos conectores Hi H f hs estacas de reforço estacas existentes

Aumentar a área de contacto e a capacidade resistente à flexão, ao corte

e ao punçoamento.

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

2. Soluções de Reforço

2.2 Técnicas de reforço

c) Alteração da geometria da fundação

- Considerações para dimensionamento

1. Determinação das ações atuantes;

2. Verificação da capacidade resistente do solo de fundação;

3. Verificações do estado limite último de flexão;

4. Verificação ao estado limite último de punçoamento;

5. Verificação ao estado limite último de esforço transverso;

6. Verificação da tensão tangencial nas juntas de betonagem;

7. Verificação ao corte da ligação pilar / fundação.

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

2. Soluções de Reforço

2.2 Técnicas de reforço

c) Alteração da geometria da fundação

- Verificação da tensão tangencial nas juntas de betonagem

• dimensionamento de

conectores

Eurocódigo 2 (2010)

- cláusula 6.2.5

(

)

,

cos

0.5

Rd i ctd n yd cd

v

= ⋅

c f

+ ⋅

µ σ

+ ⋅

ρ

f

⋅ ⋅

µ

sen

α

+

α

⋅ ⋅

ν

f

s w τ σ σ τ σs σs

Coesão

Atrito

Dowel

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

2. Soluções de Reforço

2.2 Técnicas de reforço

c) Alteração da geometria da fundação

- Exemplo de reforço com alargamento com sobreposição

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

2. Soluções de Reforço

2.2 Técnicas de reforço

e) Reforço com recalçamento

As técnicas de reforço referidas anteriormente nem sempre são aplicáveis,

quer pelo aumento considerável de cargas na estrutura, quer pela

natureza do solo de fundação, sendo nestas situações necessário

transferir as cargas da estrutura para estratos mais profundos

.

Os principais objetivos do recalçamento são os seguintes:

• Corrigir e evitar os assentamentos da estrutura;

• Evitar os assentamentos de uma estrutura no caso da realização de

escavações na sua vizinhança;

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

2. Soluções de Reforço

2.2 Técnicas de reforço

d) Reforço com recalçamento

- Métodos utilizados

1. Recalçamento com sapatas contínuas em betão armado

ou de maciços de betão;

2. Recalçamento com estacas moldadas;

3. Recalçamento com cravação de estacas prensadas;

4. Recalçamento com injeções;

5. Recalçamento com micro-estacas

.

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

2. Soluções de Reforço

2.2 Técnicas de reforço

e) Reforço com recalçamento

3. Recalçamento com estacas prensadas

estrutura existente prato de reação macaco hidráulico bloco de aço entivação macaco hidráulico estrutura existente estacas furo previamente executado na fundação existente estrutura de reacção selagem Cravação de elementos segmentados sobrepostos de betão armado ou metálicos. A sua cravação é feita com o auxílio de macacos hidráulicos.

b) Instalação através da fundação a) Instalação sob a fundação

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

3. Soluções de Reforço

3.2 Técnicas de reforço

e) Reforço com recalçamento

- Exemplo de recalçamento de uma moradia com estacas prensadas

1 2

3

3

5 6

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

ÍNDICE

1. Introdução

2. Soluções de Reforço

3. Reforço de Fundações com Micro-estacas

4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

5. Ligações Seladas (Investigação realizada)

6. Ligações Seladas (Investigação em curso)

7. Dimensionamento de Ligações Seladas

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

3. Reforço de Fundações com Micro-estacas

3.1 Micro-estacas:

Definição

• As micro-estacas são elementos estruturais de pequeno diâmetro,

inferior a 300 mm, perfurados no solo e injetados sob pressão com

calda de cimento e reforçados através de tubos, perfis metálicos e / ou

varões em aço, capazes de transferir as cargas para estratos mais

profundos e / ou limitar deformações.

• Podem ser igualmente cravadas, sendo constituídas por elementos

metálicos de pequeno diâmetro e pequenos segmentos (0.5 a 1.0 m), e

instaladas com auxílio de macacos hidráulicos e de um sistema de

reação.

• São elementos que podem trabalhar à compressão ou à tração, sendo

a transferência de carga feita essencialmente por atrito lateral, na

interface calda / solo, podendo contudo mobilizar alguma resistência de

ponta.

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

3. Reforço de Fundações com Micro-estacas

3.1 Micro-estacas:

Utilizações

• Aumento da capacidade de carga de fundações devido à

alteração de uso de edifícios;

• Reforço sísmico de estruturas;

• Controlar e prevenir assentamentos;

• Resistir a esforços de levantamento em argilas expansivas ou

em situações em que pode ocorrer levantamento hidráulico;

• Recalçamento de estruturas;

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

3. Reforço de Fundações com Micro-estacas

3.1 Micro-estacas:

processos construtivos (

EN 14199-2005

)

c) injecção de prenchimento com pressão a) injecção de preenchimento sem pressão b) injecção de prenchimento com revestimento obturador

d) injecção global unitária [IRU] e) injecção repetida selectiva [IRS] f) injecção multi-tubo obturador tubo manchete tubo de injeção tubo de injeção tubo manchete armaduras tubulares

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

3. Reforço de Fundações com Micro-estacas

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

4. Reforço de Fundações com Micro-estacas

4.1 Micro-estacas:

processos construtivos (

equipamento

)

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Reforço de Fundações com Micro-estacas

4.2 Materiais

a) Caldas de cimento

A EN 14199 define calda como um ligante constituído por água e cimento

por vezes contendo aditivos e agregados finos responsável pela

transferência de cargas do corpo da micro-estaca para o solo funcionando

também como proteção contra a corrosão.

As caldas são um elemento fundamental nas micro-estacas e têm as

seguintes funções

:

• Transferir as cargas entre as armaduras e o solo;

• Nas secções compostas suportam parte da solicitação quando

solicitadas à compressão;

• Servem como proteção das armaduras;

• Servem para a densificação do solo.

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

3. Reforço de Fundações com Micro-estacas

3.2 Materiais

a) Caldas de cimento:

Características

As principais características a que devem obedecer as caldas são as

seguintes:

• A relação água / cimento deve ser inferior a 0.55. Os valores usuais situam-se no intervalo 0.40-0.50 de modo a garantir uma elevada resistência e serem suficientemente fluidas;

• A água a utilizar na amassadura deve ser potável para reduzir os riscos de corrosão das armaduras;

• A resistência à compressão deve ser superior a 25 MPa (valores usuais situam-se entre 28 e 35 MPa);

• Os cimentos a utilizar devem ser do tipo CEM I ou CEM II; • Devem apresentar exsudação e variação de volume reduzidas.

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

3. Reforço de Fundações com Micro-estacas

3.2 Materiais

b) Armaduras

A armadura a utilizar depende da carga a suportar e da rigidez axial

necessária para limitar o deslocamento elástico da micro-estaca, podendo

utilizar-se varões isolados (maciços ou ocos), grupo de varões (soluções

multi-varões), tubos e perfis.

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3. Reforço de Fundações com Micro-estacas

3.2 Materiais

b) Armaduras

a) Varões nervurados com rosca interrompida

c) Varões nervurados ocos b) Varões nervurados com

rosca continua

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Reforço de Fundações com Micro-estacas

4.2 Materiais

b) Armaduras (varões)

Designação Norma fy(MPa) ft(MPa) φφφφ(mm)

GEWI Threadbar (aço normal) NP EN 10080 (2005) ASTM A615 (2003) 500 550 32, 40 e 50 555 700 63.5 GEWI Plus 670 800 28-63.5 GEWI Threadbar (aço de pré-esforço) prEN 10138-4 (2009) ASTM A722 (2008) 950 1050 26.5-47 Hollow Bar EN 10083-1 (2006) 470-590* (520-750)* 25-76

* Estes valores variam de acordo com os diâmetros adotados; fy- Tensão de cedência à

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3. Reforço de Fundações com Micro-estacas

3.2 Materiais

b) Armaduras (Tubos)

Designação Norma fy (MPa) fu (MPa) dt (mm) et (mm) St52 e E355 EN 10025-2 (2007) 355 500 60-168 5-12.5 K 55 - J 55 EN 10210-1 (2008) EN 10219-1 (2009) 387 527 60.3-73 5.5 N 80 API 5CT (2006) API 5L (2004) ISO 11960 (2010) 551 703 60.3-177.8 7-19

fy- Tensão de cedência à tração do aço; ft- Tensão de rotura à tração do aço; dt- Diâmetro

exterior do tubo; et- Espessura do tubo

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

3. Reforço de Fundações com Micro-estacas

3.2 Materiais

c) Secções tipo

As secções a utilizar dependem da capacidade pretendida podendo ser constituídas por um varão, ou grupo de varões, por tubos metálicos ou soluções conjuntas de tubos reforçados com varões selados no seu interior.

varão calda varão tubo calda tubo calda varões calda tubo calda tubo calda varões varão a) b) c) d) e) f)

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

3. Reforço de Fundações com Micro-estacas

3.3 Tipos de Micro-estacas

a) Micro-estacas com varões

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

3. Reforço de Fundações com Micro-estacas

3.3 Tipos de Micro-estacas

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

4. Reforço de Fundações com Micro-estacas

4.3 Tipos de Micro-estacas

c) Micro-estacas hélice

Capacidade de carga

Compressão

C

u

=2500 kN

Tração

T

u

=2000 kN

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Reforço de Fundações com Micro-estacas

4.4 Soluções de reforço

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

4. Reforço de Fundações com Micro-estacas

4.4 Soluções de reforço

b) Suporte de escavações e obras no sub-solo

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Reforço de Fundações com Micro-estacas

4.4 Soluções de reforço

c) Reforço de fundações superficiais

fundação existente furo executado na fundação existente calda de cimento micro-estacas de reforço conetores micro-estacas de reforço fundação existente

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4. Reforço de Fundações com Micro-estacas

4.4 Soluções de reforço

c) Reforço de fundações superficiais

furo varões pré-esforçados fundação existente micro-estacas de reforço superfície rugosa armadura de reforço fundação existente estribos conetores micro-estacas de reforço

c) Reforço com alargamento e aplicação de pré-esforço lateral

d) Reforço com alargamento e sobreposição

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Reforço de Fundações com Micro-estacas

4.4 Soluções de reforço

d) Reforço de fundações profundas

a) Reforço com alargamento e sobreposição

b) Reforço com alargamento e recalçamento micro-estacas de reforço estacas existentes alargamento ligação química superfície rugosa estribos ligação mecânica armadura longitudinal de flexão fundação

existente superfícierugosa fundação existente micro-estacas de reforço alargamento estacas existentes armadura longitudinal de flexão

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

4. Reforço de fundações com micro-estacas

4.5 Recalçamentos: Casos de transferência de cargas

Categoria Existência de vigas ou de estruturas independentes de transferência de cargas

Utilização de macacos hidráulicos A Não Não B Sim Não C Não Sim D Sim Sim

Categorias de estruturas de transferência de carga (Jouko Lehtonen)

Em recalçamentos os sistemas de transferência de carga podem ser divididos em dois grandes grupos:

(i) os que resultam em assentamentos da estrutura após a conclusão do recalçamento, devido à compressão elástica das micro-estacas;

(ii) os que não provocam assentamentos após a construção.

Podem ser definidas quatro grandes categorias tendo em conta os seguintes fatores: solicitação a transferir (compressão, tração); utilização de estruturas de transferência independentes da estrutura; e eventual utilização de macacos hidráulicos ou de pré-carga.

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Reforço de fundações com micro-estacas

4.5 Recalçamentos:

Casos de transferência de cargas:

CASO 1

Super-estrutura 1 1 6 8 A Situação Inicial C Situação Final Solo 8 Novas micro-estacas 6 Estacas existentes 7 Compressão Compressão Compressão Compressão

CASO 1

CATEGORIA A:Neste caso as micro-estacas são instaladas diretamente através

da fundação existente e a transferência de carga é feita por aderência nas interfaces aço / calda e calda / fundação.

(26)

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

4. Reforço de fundações com micro-estacas

4.5 Recalçamentos:

Casos de transferência de cargas:

CASO 2

CASO 2

Super-estrutura 1 1 8 A Situação Inicial C Situação Final Solo 8 Compressão Compressão Compressão Compressão 6 2 Novas micro-estacas 6 Estacas existentes 7 Estrutura de transferência de carga 2 Compressão

CATEGORIA B:Neste caso, a carga é transferida da estrutura para as novas

micro-estacas através de uma viga metálica independente sem utilização de macacos hidráulicos.

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Reforço de fundações com micro-estacas

4.5 Recalçamentos:

Casos de transferência de cargas:

CASO 10

Super-estrutura 1 A Situação Inicial C Situação Final Solo 8 Compressão Compressão Novas micro-estacas 6 Estacas existentes 7 Estrutura de transferência de carga 2 Estrutura de transferência de carga 4 B Pré-carga Compressão Macaco hidráulico 3 Compressão Tração Compressão Compressão 1 6 2 4 3 8 Compressão Tração Compressão Compressão CASO 10

CATEGORIA C:Neste caso são utilizados macacos hidráulicos para transferir as cargas da estrutura para as micro-estacas, o que permite aplicar uma carga superior à carga de serviço (pré-carga), evitando desta forma a deformação elástica destes elementos após a construção e, consequentemente, os assentamentos.

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

4. Reforço de fundações com micro-estacas

4.5 Recalçamentos:

Casos de transferência de cargas:

CASO 3

Super-estrutura 1 1 8 A Situação Inicial C Situação Final Solo 8 Compressão Compressão Compressão 6 2 Novas micro-estacas 6 Estacas existentes 7 Estrutura de transferência de carga 2 3 Macaco hidráulico 3 B Pré-carga Compressão Compressão Compressão Compressão Compressão CASO 3

CATEGORIA D:Neste caso é utilizado um macaco hidráulico para transferir as

cargas da estrutura para as micro-estacas, através de uma viga metálica.

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Reforço de fundações com micro-estacas

4.5 Recalçamentos:

Casos de transferência de cargas

- Exemplos de aplicação

CASO 2

Fundação acessível dos dois lados

CASO 2

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

4. Reforço de fundações com micro-estacas

4.5 Recalçamentos:

Casos de transferência de cargas

- Exemplos de aplicação

Fundação acessível dos dois lados Fundação acessível só de um lado

C

P

T

a

b

;

1

P a

a

T

C

P

b

b

⋅⋅⋅⋅

=

= ⋅ +

=

=

= ⋅ +

= ⋅ +

=

= ⋅ +

C

P

C

2

P

C

====

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Reforço de fundações com micro-estacas

4.5 Recalçamentos:

Casos de transferência de cargas

- Exemplos de aplicação

(29)

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

4. Reforço de fundações com micro-estacas

4.6 Metodologia para dimensionamento

Etapa 1Avaliação da aplicabilidade do uso demicro-estacas

Etapa 5

1) Compressão

Etapa 2Informação disponível sobre o projeto e condições geotécnicas da obra 2) Tração

Etapa 3Definição das combinações de ações aplicáveis 3) Flexão composta

Etapa 4

Pré-dimensionamento da solução 4) Resistência lateral

A. Espaçamento das micro-estacas C. Ligação das micro-estacas à fundação

existente

B. Comprimento das micro-estacas 1) Estruturas novas

C. Secção transversal 2) Estruturas existentes

D. Sistemas de injeção D. Estados limite de serviço

Etapa 5

Dimensionamento da solução 1) Assentamento axial A. Estado limite último de capacidade de

carga do terreno 2) Movimentos laterais

1) Comprimento de selagem E. Proteção contra corrosão

2) Resistência de ponta F. Considerações sísmicas

3) Efeito de grupo para carregamentos axiais Etapa 6 Programa de ensaios e de monotorização

B. Estados limite últimos de resistência

estrutural Etapa 7 Pormenorização e especificações de construção

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

ÍNDICE

1. Introdução

2. Soluções de Reforço

3. Reforço de Fundações com Micro-estacas

4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

5. Ligações Seladas (Investigação realizada)

6. Ligações Seladas (Investigação em curso)

7. Dimensionamento de Ligações Seladas

(30)

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4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.1 Introdução

Um dos aspetos mais importantes quando se procede ao reforço e recalçamento de fundações com micro-estacas é a sua ligação à estrutura e a forma como se processa a transferência de carga da estrutura existente para os novos elementos da fundação. Existem diversos tipos de ligação de micro-estacas à estrutura, dependendo a sua escolha dos seguintes fatores:

• Tipo de estrutura;

• Tipo de obra: fundações de estruturas novas ou recalçamento de estruturas existentes;

• Tipo de solicitação;

• Capacidade de carga pretendida para a ligação; • Tipo de armadura utilizada;

• Estado da fundação a reforçar e pormenorização das armaduras.

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.1 Introdução

Tipos de ligação :

a) Ligação direta das micro-estacas à estrutura através da selagem

destes elementos em furos previamente executados na fundação

existente;

b) Ligação

das

micro-estacas

através

da

execução

de

novos

elementos de betão armado ligados à fundação existente;

c) Ligação das micro-estacas através de braçadeiras ligadas à

estrutura existente;

d) Ligação das micro-estacas a estruturas de reação que transferem

as cargas da estrutura para os novos elementos de fundação.

(31)

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4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.2 Tipos de ligação

a) Ligações seladas

Ligação direta das

micro-estacas à estrutura através

da

selagem

destes

elementos,

em

furos

previamente executados na

fundação

existente,

com

calda

de

cimento

não

retrátil;

fu n d a ç ã o e x is te n te micro-estaca furo calda

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.2 Tipos de ligações

a) Ligações em zonas de alargamento

chapa varão tubo fu n d a ç ã o e x is te n te porca alargamento da fundação conetores calda

Execução das micro-estacas

nas zonas de alargamento,

com betonagem de novos

elementos de betão ligados à

fundação

existente,

com

conetores metálicos ou com

aplicação

de

pré-esforço

lateral;

(32)

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

4. Ligação micro-estaca / estrutura

4.2 Tipos de ligações

micro-estacas fu n d a ç ã o e x is te n te braçadeira fu n d a ç ã o e x is te n te braçadeira

vigas de

reação

micro-estacas

fundação

existente

c) Ligação com braçadeiras

d) Ligação com vigas de reação

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.3 Ligação a estruturas novas

- Mecanismo de transferência de cargas

No reforço de fundações as micro-estacas podem ser instaladas em zonas

de alargamento, dependendo a transferência de cargas do tipo de

amarração.

alargamento da fundação fundação existente conetores micro-estacas varões de pré-esforço conetores varões de pré-esforço alargamento da fundação micro-estacas conetores conetores fundação existente

(33)

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4. Ligação micro-estaca / estrutura

4.3 Ligação a estruturas novas:

Soluções com varões

porca chapa contra porca lb fu n d a ç ã o e x is te n te varão conetores fu n d a ç ã o e x is te n te porca porca lb chapa varão fu n d a ç ã o e x is te n te porca contra porca porca chapa varão varão lb 1 lb 2 fu n d a ç ã o e x is te n te lb chapa porca contra porca varão fu n d a ç ã o e x is te n te l b chapa ligação soldada varão fu n d a ç ã o e x is te n te contra porca porca chapa lb varão conetores

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Ligação micro-estaca / estrutura

4.3 Ligação a estruturas novas:

Soluções com varões

porca com flange contra porca fu n d a ç ã o e x is te n te 2) L b varão conectores fu n d a ç ã o e x is te n te porca com flange contra porca L b varão conectores

(34)

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4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.3 Ligação a estruturas novas:

Soluções com varões

Nas zonas comprimidas na vizinhança dos dispositivos de ancoragem

deve ser colocada uma armadura em espiral de modo a confinar

convenientemente o betão nesta zona.

Soluções comerciais da Dywidag-systems

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Ligação micro-estaca / estrutura

4.3 Ligação a estruturas novas:

Soluções com tubos

fu n d a ç ã o e x is te n te lb tubo anéis soldados

Nas

ligações

diretas

com

armaduras

tubulares

é

usual

utilizar

micro-estacas com superfície texturada, conseguida através da soldadura

de anéis ou de cintas helicoidais.

fu n d a ç ã o e x is te n te lb chapa de reforço chapa tubo soldadura varão

(35)

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5. Ligação micro-estaca / estrutura

5.3 Ligação a estruturas novas:

Soluções com tubos

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

5. Ligação Micro-estaca / Estrutura

5.3 Ligação a estruturas novas

- Considerações para dimensionamento

Forças atuantes Verificações Dimensões

determinadas

Forças verticais

Compressão

Esmagamento do betão na zona superior da chapa de

ancoragem

Dimensões em planta do prato de ancoragem

(a ×b) Verificação do punçoamento Altura hc

Tração

Tensão no betão na zona superior do parto de ancoragem

Dimensões em planta do prato de ancoragem

(a ×b) Verificação do punçoamento Comprimento de

amarração (lb) Força horizontal

(micro-estaca perto dos limites da fundação)

Verificação do punçoamento nos

lados da fundação Distância h´

Força horizontal e momento Esmagamento do betão no

comprimento de amarração

Comprimento de amarração (lb)

(36)

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4. Ligação micro-estaca / estrutura

4.3 Ligação a estruturas novas

- Considerações para dimensionamento: Verificações

a) E.L.U. de Punçoamentopara forças

de compressão d d

σ

cv h c superfície de rotura a

×

b t P dt

θ

Pd d lb superfície de rotura a

×

b dt

θ

b) E.L.U de Punçoamentopara

forças de tração

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Ligação micro-estaca / estrutura

4.3 Ligação a estruturas novas

- Considerações para dimensionamento: Verificações

(

)

1/3

0,12

100

Ed l ck

V

⋅ ⋅

k

⋅ ⋅

ρ

f

⋅ ⋅

u d

Esmagamento do betão:

definir A

p

Punçoamento:

definir h

c d c p

P

A

σ

=

Espessura do prato

t

p 2

2

c Ed

r

M

====

σ

⋅⋅⋅⋅

Pd c r tp c nom

h

= +

= +

= +

= +

d

c

1

/

3

d Rdu cd p p cd p

P

F

=

f

A

A

A

≤ ⋅ ⋅

ν

f

A

b

p

b

1

3b

A

p

A

1 p

hc

b - b

1 p

hc

,

/

Ed c Rd y p M

M

M

= ⋅

f

w

γ

(37)

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4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.3 Ligação a estruturas novas

- Considerações para dimensionamento: Verificações

c) Verificação do esmagamentodo betão devido à ação horizontal

dt H σ lb ch H superfície de rotura lb h´ dt

d) Verificação ao E.L. Último de Punçoamento devido à ação horizontal

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Soluções de Reforço

4.3 Ligação a estruturas novas:

Dimensionamento

- Verificação da tensão tangencial nas juntas de betonagem

• dimensionamento de

conectores

Eurocódigo 2 (2010)

- cláusula 6.2.5

(

)

,

cos

0.5

Rd i ctd n yd cd

v

= ⋅

c f

+ ⋅

µ σ

+ ⋅

ρ

f

⋅ ⋅

µ

sen

α

+

α

⋅ ⋅

ν

f

s w τ σ σ τ σs σs

Coesão

Atrito

Dowel

(38)

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4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.3 Ligação a estruturas novas

- Exemplo de Dimensionamento (Ischebeck TITAN)

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.3 Ligação a estruturas novas:

Dimensionamento

Ischebeck TITAN

• TITAN 40/16 • Betão C30/37 • Adist=10 cm2/m • Força de tração de 400 kN • prato de ancoragem 200×200×30 mm3

l

b

=40 cm

(39)

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4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.3 Ligação a estruturas novas

- Questões na utilização de chapas de ancoragem

Desvantagens:

Aumento do custo;

Dificuldades de assegurar uma betonagem eficiente abaixo da chapa;

Dificuldades de assegurar aderência perfeita entre a chapa e calda da

micro-estaca;

Superfícies lisas na interface mais propicias à propagação de

fendilhação;

Utilização de modelos de escoras e tirantes?

P

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.3 Ligação a estruturas novas:

Dimensionamento

- Chapas de ancoragem

(

Nadir Ansari, IWM 2005

)

b) Modos de rotura

c) Padrão de fendilhação a) Esquema de ensaio

d) Trajetória das escoras

(40)

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4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.4 Ligação a estruturas existentes

a) Ligações seladas:

Tipos de ligação

fundação existente anéis metálicos cintas helicoidais superfície indentada superfície lisa varão nervurado tubo

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.4 Ligação a estruturas existentes

a) Ligações seladas:

Processo de execução

armadura furo calda Fase I: Execução e tratamento do furo fu n d a ç ã o e x is te n te

Fase II: Execução da micro-estaca

Fase III: Limpeza do furo e selagem

(41)

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4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.4 Ligação a estruturas existentes

a) Ligações seladas:

Textura da superfície do furo

a) Superfície lisa - carotagem

Após a carotagem a aderência

na interface calda / betão pode

ser melhorada:

Execução de dentes na

superfície do furo;

tratamentos com jato de areia

ou de água para aumentar a

rugosidade da superfície.

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.4 Ligação a estruturas existentes

a) Ligações seladas:

Textura da superfície do furo

3 2 dentes 20 hd bd micro-estaca superfície indentada (unidades em mm)

(42)

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.4 Ligação a estruturas existentes

a) Ligações seladas:

Textura da superfície do furo

AnkerBond System

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.4 Ligação a estruturas existentes

a) Ligações seladas:

Textura da superfície do furo

c) Superfície rugosa - percussão

A execução do furo com

percussão garante uma

superfície mais rugosa e a

consequente aumento da

aderência nesta interface mas

apresenta uma grande

desvantagem por causa da

vibração induzida na estrutura e

nas próprias fundações.

(43)

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.4 Ligação a estruturas existentes

a) Ligações seladas:

Textura da superfície do furo

a) Carotagem com coroa diamantada b) Carotagem por percussão

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.4 Ligação a estruturas existentes

a) Ligações seladas:

Textura da superfície do tubo

a) Anéis soldados b) Cordões de solda

(44)

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4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.4 Ligação a estruturas existentes

a) Ligações seladas:

Textura da superfície do tubo

c) Cintas helicoidais

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.4 Ligação a estruturas existentes

a) Ligações seladas:

Caldas de selagem

Método de Ensaio Imediatamente após a amassadura

30 min após a amassadura (1)ou no fim do período especificado pelo produtor

Fluidez (NP EN 445, 2008) Tempo (s) t0≤25 s 1.2 t0≤t30≤0.8 t0e t30≤25 s a= espalhamento médio (mm) a0≥ 140 mm 1.2 a0≤a30≤0.8 a0e t30≥ 140 s (1)A duração da amassadura deve ser medida a partir do momento em que todos os materiais se

encontram na misturadora Exsudação

(NP EN 445, 2008)

Método da mecha

≤0.3 % do volume inicial da calda ao fim de 3 h Método do tubo

Variação de volume

(NP EN 445, 2008) Método da mecha -1 % ≤ ∆V ≤+ 5 % Resistência à

compressão (NP EN 196-1, 2006) fc,g≥ 30 MPa aos 28 dias ou fc,g≥ 27 MPa aos 7 dias Fim do tempo de presa (NP EN 196-3, 2006) Início do tempo de presa ≥ 3 h Fim do tempo de presa ≤24 h Massa volúmica (NP EN 445, 2008) Relação entre a massa e o volume medidos

(45)

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4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.4 Ligação a estruturas existentes

a) Ligações seladas:

Caldas de selagem

Referência a / c fc,g (MPa) ft,g (MPa) Eg (GPa) νg Coesão, c (MPa) Ângulo de atrito (º) τg (MPa) pico res. pico res. pico res.

(Hyett et al., 1992) 0.32 68 4.7 16.5 0.19 27.0 41 18.91 3.07 0.41 - - - 0.19 - - 22.6 40.8 15.55 2.39 0.51 - - - 0.19 - - 20.2 26.9 11.52 6.34 (Hyett et al., 1995) 0.30 79 18.6 0.20 - - 27 - 18.9 -0.40 58 12.1 0.20 - - 22 - 15.5 -0.50 45 9.3 0.20 - - 20 - 11.5 -(Benmokrane et al., 1995) 0.45 52.6 3.8 15.3 0.14 - - - -0.60 34.6 3.4 8.8 - - - -(Barley, 1997) 0.45 49.5-67.8 12.9-19.9 (Zhang et al., 2000) 0.40 62.6 3.3 17.4 0.11 - - - -(Kılıc et al., 2002) 0.34 42 (1) 9.3 11.9(1) 0.40 32 (1) 7.3 10.3(1) (Moosavi e Bawden, 2003) 0.40 50.6 - 15.3 5.6 22.3 28.3 - -0.50 40.3 - 11.2 2.0 22.8 32.4 -

-Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

5. Ligação micro-estaca / estrutura

5.4 Ligação a estruturas existentes

a) Ligações seladas:

Mecanismo de transferência de carga

a) Tubos lisos

A transferência de carga da estrutura para a fundação é realizada por aderência nas interfaces aço / calda e calda / betão e por resistência na cabeça da micro-estaca. A resistência na cabeça da micro-estaca pode ser correntemente desprezada devido ao pequeno diâmetro destes elementos.

(46)

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5. Ligação micro-estaca / estrutura

5.4 Ligação a estruturas existentes

a) Ligações seladas:

Mecanismo de transferência de carga

b) Tubos texturados

Para ligações com tubos texturados com anéis metálicos soldados, a ligação é controlada pela resistência ao esmagamento das escoras que se formam na calda devido à interação mecânica dos anéis, pela aderência na interface calda / betão e pela resistência ao corte do betão da fundação existente.

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.4 Ligação a estruturas existentes

a) Ligações seladas:

Comportamento geral da ligação

a) Ligação com tubos liso

1 in = 25,4 mm; 100 psi = 0,69 MPa [Trabalho realizado por Gómez et al (2005)]

(47)

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4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.4 Ligação a estruturas existentes

a) Ligações seladas:

Comportamento geral da ligação

b) Ligação com tubo Texturado

1 in = 25,4 mm; 100 psi = 0,69 MPa [Trabalho realizado por Gómez et al (2005)]

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.4 Ligação a estruturas existentes

a) Ligações seladas:

Comportamento geral da ligação

a) Tensões de flexão

c) Dilatância

b) Efeito de Poisson

Componente de atrito da

tensão de aderência

(48)

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.4 Ligação a estruturas existentes

a) Ligações seladas:

Ensaios realizados

Autores (Ano) Modelos Ensaios Micro-estaca (armadura) Furo Tensão de aderência Tip o nº Tipo dm (mm) Superfície Df (mm) lb (mm) fb (MPa) Al Sehn (Hayward Baker) (1998) Blocos de betão C --Varão nervurado 35 Indentada (3) 203 635 3.29-3.51(5) Blocos de

betão C 2 Tubo liso 139.7 Indentada

(3) 165 635

2.41-5.51 Blocos de

betão C 2 Tubo liso 139.7 Indentada

(3) 203 635 Timothy Myers (Layne Geo Const.) (2004) Blocos de betão armado T 1 Tubo texturado +(varão) 117.8 (--) Rugosa (4) 254 610 2.37 (5) 2.97 (6) T 1 Tubo texturado + (varão) 117.8 (--) 254 1220 3.21 (5) 4.01 (6) Tom Richards (NicholsenConst.) (2004) Fundação existente T 1 Varão oco(2) 103 Indentada (3) 203 559 4.29 (5) 1 Lisa 203 508 4.14 (5)

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

4.4 Ligação a estruturas existentes

a) Ligações seladas:

Tensão de aderência

Referência Tensão de aderência

(MPa) Observações (Mazo, 2003) 3.0 – 6.0 (∼0.2 fc) (1) Valores na interface calda / betão (Cadden et al., 2004)

0.7 a 1.4 Para superfícies do furo lisas

> 2.1

Quando se utiliza furos de superfícies indentadas ou micro-estacas texturadas com

anéis soldados (Alcudia, 2005) 1.7 a 3.3 [(0.9/1.6)*(fck/1.5)0.5] (2)

(1)f

c- Valor nominal da tensão de rotura do betão à compressão;(2)fck- Valor característico

(49)

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

5. Ligação micro-estaca / estrutura

5.4 Ligação a estruturas existentes

b) Ligações com braçadeiras

Neste sistema de recalçamento, as micro-estacas são instaladas junto à estrutura existente e ligadas a esta por braçadeiras.

Braçadeira plana

Braçadeira em L

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

5. Ligação Micro-estaca / Estrutura

5.4 Ligação a estruturas existentes

(50)

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

5. Ligação Micro-estaca / Estrutura

5.4 Ligação a estruturas existentes

b) Ligações com braçadeiras: Braçadeiras correntes

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

5. Ligação Micro-estaca / Estrutura

5.4 Ligação a estruturas existentes

b) Ligações com braçadeiras:

- Considerações para dimensionamento

Colocação da micro-estaca o mais próximo possível da fundação

existente de modo a minimizar a excentricidade;

A capacidade da ligação depende da:

resistência do betão da fundação existente

da resistência da braçadeira

(51)

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

5. Ligação Micro-estaca / Estrutura

5.4 Ligação a estruturas existentes

b) Ligações com braçadeiras:

Transferência de cargas

b) Braçadeira em L a) Braçadeira plana

A – Chapa vertical

B – Manga ou braçadeiras C – Chapa de apoio P1– Carga axial aplicada

L2 Carga horizontal aplicada

P2– Carga transmitida à micro-estaca

L1– Ação horizontal sobre

a ligação

M1– Momento resistente da ligação

M2– Momento resistente da

estaca devido á reação lateral do solo

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

5. Ligação Micro-estaca / Estrutura

5.4 Ligação a estruturas existentes

b) Ligações com braçadeiras:

Transferência de cargas

- Momentos

0 1 0 1 2 E R

M

P e

M

M

M

M

M

= ⋅

= ⋅

= ⋅

= ⋅





=

+

=

+

=

+

=

+



1 2

0

H

F

= →

= →

= →

= →

L

=

=

=

=

L

Equações de Equilíbrio

- Vertical e horizontal

1 2

0

V

F

= → =

= → =

= → =

= → =

P

P

Compatibilidade

1 2

θ θ

====

(52)

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Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

2ª SESSÃO

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

ÍNDICE

1. Introdução

2. Soluções de Reforço

3. Reforço de Fundações com Micro-estacas

4. Ligação Micro-estaca / Estrutura

5. Ligações Seladas (Investigação realizada)

6. Ligações Seladas (Investigação em curso)

7. Dimensionamento de Ligações Seladas

(53)

104/179

Lisboa, 18,19 Novembro de 2013 João Veludo

5. Ligações Seladas (Investigação realizada)

5.1 Introdução

São vários os parâmetros que influenciam a capacidade da ligação de

micro-estacas de reforço seladas em fundações existentes:

• Materiais da fundação existente: resistência do betão, percentagem

de armadura e pormenorização;

• Materiais utilizados: calda e armadura da micro-estaca;

• Diâmetro do furo (D

f

);

• Comprimento de selagem (L

b

);

• Rugosidade da superfície do furo;

• Textura da micro-estaca;

• Confinamento lateral ativo e passivo.

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

5. Ligações Seladas (Investigação realizada)

5.1 Introdução

OBJECTIVOS

1. Avaliar a influência dos seguintes parâmetros na capacidade da

ligação, de ligações seladas utilizando micro-estacas de tubos lisos e

tubos texturados:

• Diâmetro do furo executado na fundação (diâmetro da calda);

• Comprimento de selagem da micro-estaca;

• Rugosidade da superfície do furo;

• Textura da micro-estaca (lisa e texturada);

• Confinamento ativo e passivo.

2. Propor expressões e recomendações para dimensionamento neste

tipo de ligações.

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5. Ligações Seladas (Investigação realizada)

5.2 Programa experimental

O programa experimental foi desenvolvido em três fases, tendo sido

realizados um total de noventa e nove (99) ensaios.

• Fase I

- realização de trinta e oito (38) ensaios à compressão em

micro-estacas seladas em tubos de PVC e em tubos de aço.

• Fase II

- realização de trinta e três (33) ensaios à compressão em

micro-estacas seladas em furos previamente executados em blocos de

betão armado com dimensões 450

×

450

×

500 mm

3

.

• Fase III

consistiu na realização de vinte e oito (28) ensaios à tração em

micro-estacas seladas em furos previamente executados em blocos de

betão com dimensões 450

×

450

×

500 mm

3

.

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

5. Ligações Seladas (Investigação realizada)

5.2 Programa experimental

b) Modelos utilizados:

FASE I

micro-estaca lb Dc calda 5 0 60 tubo (PVC) colar metálico dt dt,c (unidades em mm) et,c e (6.0) t,m . 81 mm . 101 mm . 119 mm Dc . 200 mm . 275 mm . 350 mm lb chapa (150×150×20) . 4.5 mm . 4.5 mm . 10.5 mm et,c lb Dc calda 5 0 60 tubo (aço) dt dt,c (unidades em mm) Colar chapa (150×150×20) . 80 mm . 100 mm . 120 mm Dc . 200 mm . 275 mm . 350 mm lb . 5.0 mm . 5.0 mm . 5.0 mm et,c micro-estaca e (6.0) t,m et,c

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5. Ligações Seladas (Investigação realizada)

5.2 Programa experimental

b) Modelos utilizados:

FASE II

f D t D =60; e =6.0t 450×450 (unidades em mm) furo tubo armadura # φ8//75 calda chapa (150×150×20) 1 5 0 poliestireno exturdido varão (φ16) 5 0 0 varão Dywidag φ=16 225 225 450 2 2 5 2 2 5 4 5 0 1 0 0 2 5 0 1 0 0 chapas (100×100×10) Planta Pe Pe Pe Pe 5 0 1 5 0 1 0 0 1 0 0 450×450 • Três diâmetros do furo: Df,1=82/92 mm; Df,2=102 mm; Df,3=122 mm; • Três comprimentos de selagem: lb1=200 mm; lb2=275 mm; lb3=350 mm; • Três rugosidades da superfície do furo: lisa; rugosa; indentada; • Dois tipos de micro-estacas: tubos lisos; tubos texturados;

• Três níveis de confinamento ativo (N1:Pe,total=240 kN; N2:Pe,total=360 kN; N3:Pe,total=480 kN.

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

5. Ligações Seladas (Investigação realizada)

5.2 Programa experimental

b) Modelos utilizados:

Fase III

2 2 5 2 2 5 4 5 0 1 0 0 2 5 0 1 0 0 Planta chapas (100×100×10) Pe Pe Pe Pe 5 0 1 5 0 10 0 1 5 0 2 chapas (150×150×20) chapa de reforço (e=8mm) varão Dywidag 225 225 450 450×450 (unidades em mm) varões Dywidag 16 mm 22 132.5 185 132.5 varões de reforço (φ16) 1 2 5 furo calda varão (φ16) t D =60; e =5.5t 450×450 5 0 0 Df chapa (150×150×20) tubo 3 0 0 • Três diâmetros do furo: Df,1=82/92 mm; Df,2=102 mm; Df,3=122 mm; • Três comprimentos de selagem: lb1=150 mm; lb2=225 mm; lb3=300 mm; • Três rugosidades da superfície do furo: lisa; rugosa; indentada; • Dois tipos de micro-estacas: tubos lisos; tubos texturados;

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5. Ligações Seladas (Investigação realizada)

5.2 Programa experimental

c) Materiais:

Calda de selagem

Ensaios Relação a / c Massa Volúmica (kg/l) Teor em ar (%) Fluidez (s) ∆∆∆∆V (%) Exsudação (%) fcg,28d (MPa) Eg,28d (GPa) 0.40 1.92 2.0 11 0.0 0.53 / 0.45 61.1 14.0 1 3 5 6 3 4 7 1. Fluidez 2. Variação de vol. 3. Exsudação 4. Massa volúmica 5. Teor em ar 6. Res. à flexão 7. Res. à compressão 8. Módulo de elasticidade 2 8

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

5. Ligações Seladas (Investigação realizada)

5.2 Programa experimental

c) Materiais

- Armaduras

Tubos •API N80: ˗ dt=60 mm ˗ et=6.0 mm ˗ fy/fu=760/860 MPa •API J55-K55: ˗ dt=60 mm ˗ et=5.5 mm ˗ fy/fu=655/735 MPa Varões •Dywidag: ˗ φ=16 mm ˗ 500/550 API J55-K55 API N80

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5. Ligações Seladas (Investigação realizada)

5.2 Programa experimental

c) Materiais

- Armaduras

Micro-estacas de tubos lisos Micro-estacas de tubos texturados

Reforço de fundações. Ligação micro-estaca estrutura

5. Ligações Seladas (Investigação realizada)

5.2 Programa experimental

d) Esquema de ensaios

LVDT (25 mm) LVDT (25 mm) célula de carga (50 tf) LVDT (25 mm) LVDT (25 mm) célula de carga (100 tf) célula de carga (10 tf) poliestireno extrudido FASE I FASE II

Referências

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