Curso: Fundações Profundas: Estacas

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Curso: ________________________

Fundações Profundas:

“Estacas”

Aluno: _____________________________ RA:

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ESTACAS: 01 – CONSIDERAÇÕES GERAIS:

São consideradas como elementos estruturais e podem ser: ♦ _Madeira

♦ _Aço ♦ _Concreto

Podem ser armadas ou não.

São dimensionadas para suportar cargas verticais, horizontais e inclinadas. 02 – DEVEM SER UTILIZADAS QUANDO:

(considerações de norma)

a - Transmitir as cargas de uma estrutura através de uma camada de solo de baixa resistência ou através de água, até uma camada de solo resistente que garanta o apoio adequado. A forma de trabalho das estacas assemelha-se aos pilares de uma estrutura. b - Transmitir a carga a uma certa espessura de solo de resistência não muito elevada,

utilizando para isso o atrito lateral que se desenvolve entre o solo e a estaca. c - Compactar solos granulares para aumentar a capacidade de carga desses solos. d - Proporcionar escoramento lateral a certas estruturas ou resistir a forças laterais que se

exerçam sobre elas (como o caso de pontes), nesses casos é comum utilizar estacas inclinadas.

e - Proporcionar ancoragem a qualquer efeito que tenha a tendência de “levantar” a estrutura (estaca de tração).

f - Alcançar profundidades onde não tenha a ocorrência de erosão ou outro efeito nocivo que comprometa a estabilidade da estrutura.

g - Proteger estruturas marítimas contra o impacto de navios ou outros objetos flutuantes. 03 – CLASSIFICAÇÃO DAS ESTACAS:

a - Quanto à forma de trabalho:

• _{Estaca de ponta: Capacidade de carga se dá com o apoio direto a uma camada} resistente.

• _{Estaca de atrito: Capacidade de carga se dá através do atrito lateral, produzido} contra o solo adjacente.

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b - Forma de instalação no terreno: • _Cravação

• _{Escavação ou perfuração do terreno} • _{Reação ou prensagem}

• _{Injeção d’água}

04 – TIPOS DE ESTACAS:

Podem ser (quanto ao material): a – madeira

b – concreto

c – Aço

d – Mista: Madeira + concreto

Concreto + Aço

Categorias: a – Estacas pré-moldadas: Madeira Aço

Concreto

b – Moldada in loco

c – Mistas (fundamentalmente pré-moldadas).

05 – CARACTERÍSTICAS DAS ESTACAS:

Neste capítulo estaremos abordando as características técnicas e executivas das estacas usualmente empregadas em nosso mercado de trabalho, sendo que algumas serão detalhadas num capítulo especial denominado de fundações especiais.

Estacas pré-moldadas: Estacas de madeira:

• _{São utilizadas sempre abaixo do nível d’água do subsolo.}

• _{Duração ilimitada abaixo do N.A., pois não sofrem o ataque de organismos aeróbios} e organismos inferiores, que delas se alimentam, causando seu apodrecimento. • _{Permitem uma emenda fácil, como pode ser visto abaixo.}

Esquema tradicional de emendas Esquema de proteção

____________________________________________________________________________________ 2 Chapa de aço

Parafuso com rosca e porca

Anel metálico

Ponteira metálica

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Madeiras mais utilizadas são: • _Eucalipto

• _Aroeira

• _{Peroba do campo (rosa)}

Diâmetros usuais: • _{25 cm} • _{30 cm} • _{35 cm} • _{40 cm}

O diâmetro da estaca de madeira é determinado pela fórmula empírica. d = do + 0,02 x l

Onde: do = diâmetro (de tabela) l = comprimento

Cargas de trabalho x diâmetro:

Ø (cm) C.T. (tf). 25 28 30 33 35 38 (*) 40 45 (*) Desvantagens: • _{Dificuldade de encontrar.}

• _{Só para ser utilizada abaixo do N.A.}

• _{Ataque por microorganismos quando utilizada acima do N.A.} • _{Limitações de carga.}

• _{Alto custo.} Vantagens:

• _{Facilidade de emendas.}

• _{Duração ilimitada quando utilizada abaixo do N.A.}

• _{Oferece grande resistência a solicitação oriunda de levantamentos e transportes.}

}

Diâmetros aparentes.

Comprimento disponível de 4 á 10 metros com possibilidade de emendas.

(*) São consideradas especiais.

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Estacas Metálicas:

Estas estacas no Brasil possuem 03 categorias: • _{Perfis (novos)}

• _{Trilho de trem (usados)} • _{Tubos (novos ou usados)}

Perfis: Podem ser utilizados isolados ou soldados como pode ser visto abaixo, formando a área que precisamos.

Tubos: Podem ser preenchidos de concreto ou não e também podem ser cravados com a ponta aberta ou fechada.

Trilhos:

São conhecidos como estacas “TR”. São trilhos de ferrovias que não servem mais como rolamento, ou seja, perdera 10% de seu peso original, os quais possuem uma ótima utilização como elemento de fundação profunda.

Podem ser utilizados isoladamente ou conjugados como podem ser vistos abaixo.

DESENHO pág. 6

TIPOS PRINCIPAIS DE TRILHOS DISPONÍVEIS NO MERCADO: Dimensões Trilhos A B C D TR - 37 122,2 122,2 62,7 13,5 DESENHO pág. 6 _{TR – 45} _142,9 _130,2 _65,1 _14,3 TR – 50 152,4 136,5 68,2 14,3 TR - 67 168,3 139,7 69,0 15,9 Solda Solda Perfil I Perfil I

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Desvantagens:

• _{Falta de conhecimento técnico do produto} • _{Poucos fornecedores}

Vantagens:

• _{Não fissuram – não trincam – não quebram.} • _{Fácil descarga e manuseio.}

• _{Custo do frete mais barato em vista de seu peso.} • _{Pouca vibração de cravação.}

• _{Facilidade de emendas.}

• _{Podem ser utilizadas em galpões com altura de até 4,00 metros.} • _{Elevada resistência à flexão e compressão.}

ESTACAS DE CONCRETO (UM CAPÍTULO A PARTE):

Tipos: Estacas curtas: L 10 m ≤ Estacas longas: L > 10 m

{

Pré – moldadas e Moldadas in Loco L Desprezamos a ponta.

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1 – Estacas Pré-moldadas de Concreto:

São segmentos de concreto armado ou protendido com seção quadrada, ortogonal, circular vazadas ou não, cravada no solo com o auxílio de bate estacas.

Detalhe típico de uma emenda.

Este tipo de emenda deve ser utilizado em estacas onde além dos esforços de compressão atuam também os esforços de tração e flexão.

É feita a superposição dos elementos, já com as luvas ancoradas nos mesmos, aplicando-se a solda em todo o contorno da emenda.

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Desvantagens:

• _{Dificuldades de transporte.}

• _{Devem ser armadas para levantamento e transporte.}

• _{Limitadas em seção e comprimento, devido ao peso próprio.}

• _{Dificuldade de cravação em solos compactos, principalmente em areais compactas.} • _{Danos na cabeça quando encontra obstrução.}

• _{Cortes e emendas de difícil execução.}

• _{Exige determinação precisa de comprimento.}

Vantagens:

• _{Duração ilimitada quando abaixo do N.A.}

• _{Boa resistência aos esforços de flexão e cisalhamento.}

• _{Boa qualidade do concreto (pois é confeccionada em fábricas apropriadas).} • _{Diâmetro e comprimento precisos.}

• _{Controle do concreto feito em laboratório.} • _{Boa capacidade de carga.}

2 – Estaca Mega:

São conhecidas também como estacas de reação, sua utilização é feita para reforçar fundações e também em locais onde não podemos admitir vibrações.

0,50 m

São segmentos curtos, cravados um após o outro, justaposto por meio de um macaco hidráulico que reage contra um peso que pode ser a própria estrutura a ser reforçada.

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Vazio ∅ = 5cm

0,50m

0,20m

Cabeça (elemento de concreto ou chapa metálica)

Macaco hidráulico Estrutura a ser reforçada 0,50m Reação Estaca Mega

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3 – Estacas de Concreto Moldadas “In Loco”: a - Estaca de Broca Manual:

São executadas com o auxílio de um trado manual do tipo espiral ou cavadeira, em solos coesivos e sempre acima do N.A.

Diâmetros: 6” = 15 cm 5 Ton 8” = 25 cm 10 Ton Comprimentos: 5.0 a 6.0 metros. Desvantagens:

• _{Concreto feito a mão (baixa qualidade).}

• _{Material de escavação mistura com o concreto.} • _{Só pode ser executada em solos coesivos.} • _{Só pode ser executada acima do N.A.} Vantagens:

• _{Elimina transporte de equipamento.} • _{Facilidade de execução.} • _{Baixo Custo.} Armadura Concreto Bulbo "utiliza concreto apiloado". Bulbo ou cebola

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b - Estaca tipo Strauss:

São estacas moldadas “in loco”, executadas com revestimento metálico recuperável, de ponta aberta, para permitir a escavação do solo. Podem ser em concreto simples ou armado. Como são estacas muito utilizadas no mercado da Construção Civil estamos colocando abaixo as características das mesmas, sugeridas pela APEMOL (Associação Paulista de Empresas Executoras de Estacas Moldadas no Local, do Sistema Strauss – 1979). Desvantagens:

• _{Não pode ser executada abaixo do N.A.} • _{Concreto de baixa qualidade (feito à mão).} • _{Muita lama proveniente escavação.}

• _{Execução lenta.} Vantagens:

• _{Simples Execução.} • _{Baixo Custo.}

• _{Capacidade de carga e diâmetros diversos.}

I – CARACTERÍSTICAS:

1.1 - Classificação

As estacas moldadas no local, tipo Strauss, são estacas executadas com revestimento metálico recuperável, de ponta aberta, para permitir a escavação do solo. Podem ser em concreto simples ou armado.

1.2 - Utilização

São usadas para resistir a esforços verticais de compressão, de tração ou ainda, esforços horizontais conjugados ou não com esforços verticais.

1.3 - Disponibilidade

As estacas Strauss estão disponíveis no mercado com cargas e características técnicas seguintes: CAPACIDADE DE CARGA (t) DIÂMETRO NOMINAL (cm) DIÂMETRO INTERNO DA TUBULAÇÃO (cm) DISTÂNCIA MÍNIMA DO EIXO DA ESTACA A DIVISA (cm) 20 25 20 15 30 32 25 20 40 38 30 25 60 45 38 30 90 55 48 35 NOTAS:

- Distância mínima entre eixos de estacas: 3 diâmetros nominais.

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1.4 - Vantagens

As estacas Strauss apresentam vantagem pela leveza e simplicidade do equipamento que emprega. Com isso, pode ser utilizada em locais confinados, em terrenos acidentados ou ainda no interior de construções existentes, com pé direito reduzido. O processo não causa vibrações, o que é de muita importância em obras que as edificações vizinhas, dada a natureza do subsolo e de suas próprias deficiências, sofreriam danos sérios com essas vibrações.

Por ser moldada no local, fica acabada com comprimento certo, arrasada na cota prevista, não havendo perda de material nem necessidade de suplementação.

II – EQUIPAMENTO:

Consta de um tripé de madeira ou de aço, um guincho acoplado a motor a explosão ou elétrico, uma sonda de percussão munida de válvula em sua extremidade inferior para retirada de terra, um soquete com aproximadamente 300 quilos, linhas de tubulação de aço, com elementos de 2,00 a 3,00 metros de comprimento, rosqueáveis entre si, um guincho manual para retirada da tubulação, além de roldanas, cabos e ferramentas. (fig.1)

Fig. 1 - Descrição do Equipamento.

III – PROCESSO EXECUTIVO:

3.1 - Centralização da estaca

O tripé é localizado de tal maneira que o soquete preso ao cabo de aço fique centralizado no piquete de locação.

3.2 - Início da perfuração

Com o soquete é iniciada a perfuração até a profundidade de 1,00 a 2,00 metros, furo esse que servirá de guia para a introdução do primeiro tubo, dentado na

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Fig. 2 - Início da Perfuração 3.3 - Perfuração

Com a introdução da coroa, o soquete é substituído pela sonda de percussão, a qual, por golpes sucessivos vai retirando o solo do interior e abaixo da coroa, e a mesma vai se introduzindo no terreno.

Quando estiver toda cravada, é rosqueado o tubo seguinte, e assim por diante, até atingir uma camada de solo resistente e/ou que se tenha uma comprimento de estaca considerado suficiente para garantia de carga de trabalho da mesma. A seguir, com a sonda, procede-se à limpeza da lama e da água acumulada durante a perfuração. (fig.3 e 4).

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IV – CONCRETAGEM

4.1 - Nessa etapa, a sonda é substituída pelo soquete.

É lançado concreto no tubo em quantidade suficiente para se ter uma coluna de aproximadamente 1 metro.

Sem puxar a tubulação apiloa-se o concreto formando uma espécie de bulbo. (fig.5)

Fig. 5 - Início da concretagem.

4.2 - Para execução do fuste, o concreto é lançado dentro da tubulação e, à medida que é apiloado, esta vai sendo retirada com emprego de guincho manual. (fig.6, 7 e 8)

Para garantia da continuidade do fuste, deve ser mantida, dentro da tubulação durante o apiloamento, uma coluna de concreto suficiente para que o mesmo ocupe todo o espaço perfurado e eventuais vazios no subsolo.

Dessa forma o pilão não tem possibilidade de entrar em contato com o solo da parede da estaca e provocar desbarrancamento e mistura de solo com o concreto.

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4.3 - A concretagem é feita até um pouco acima da cota de arrasamento da estaca, deixando-se um excesso para o corte da cabeça da estaca.

4.4 - O concreto utilizado deve consumir, no mínimo 300 quilos de cimento por metro cúbico e será de consistência plástica.

É importante frisar que a coluna de concreto plástico dentro das tubulações, por seu próprio peso, já tende a preencher a escavação e contrabalançar a pressão do lençol freático, se existente.

V – COLOCAÇÃO DOS FERROS

A operação final será a colocação dos ferros de espera para amarração aos blocos e baldrames, sendo colocados 4 ferros isolados, com 2 metros de comprimento, que são simplesmente enfiados no concreto. Os ferros servirão apenas para ligação das estacas com o bloco ou baldrame, não constituindo uma armação propriamente dita.

Quando houver necessidade de colocação da armação para resistir a esforços outros que não de compressão, devem-se tomar os seguintes cuidados:

a) A bitola mínima para execução de estacas armadas é 32cm; b) Os estribos devem ser espaçados no mínimo 30 centímetros;

c) As armações serão sem emendas até 6 metros de comprimento, uma vez que os tripés usuais têm 7 metros de comprimento;

d) Os estribos, sem ganchos, deverão ser firmemente amarrados aos ferros longitudinais e, se possível, não havendo prejuízo ao aço, soldados;

e) O concreto deverá ser francamente plástico, para vazar através da armação. Armação: os dados a seguir são limitações para se garantir a perfeita concretagem da estaca.

Armações mais pesadas poderão ser usadas em casos especiais.

32 25 22 1/4" 3/8" e 1/2" 4 38 30 27 1/4" 1/2" e 5/8" 6 45 38 35 1/4" a 3/8" 5/8" e 3/4" 6 55 48 43 1/4" a 3/8" 5/8" e 1" 8

VI – PREPARO DA CABEÇA DA ESTACA:

Já a cargo do construtor, há necessidade de se preparar a cabeça da estaca, para a sua perfeita ligação com os elementos estruturais.

Diâmetro da estaca (cm) Diâmetro interno da tubulação (cm) Diâmetro externo do estribo (cm) Diâmetro do ferro do estribo Diâmetro do ferro longitudinal Quantidade de ferros longitudinais

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O concreto da cabeça da estaca geralmente é de qualidade inferior, pois ao final da concretagem há subida de excesso de argamassa, ausência de pedra britada e possibilidade de contaminação com o barro em volta da estaca.

Por isso, a concretagem da estaca deve terminar no mínimo 20cm acima da cota de arrasamento.

A preparação ou "quebra" da cabeça das estacas, ou seja, a remoção do concreto excedente deve ser feita com ponteiros, os quais devem ser aplicados verticalmente. O acabamento da cabeça deverá ser feito com o ponteiro inclinado, para se conseguir uma superfície plana e horizontal.

A estaca deverá ficar embutida 5 cm dentro do bloco ou baldrame. Quando se usa lastro de concreto magro, abaixo do bloco ou baldrame, a cabeça da estaca deve ficar livre 5 cm acima do mesmo. (fig.9 e 10).

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c - Estaca tipo Franki: (Standard) (Bucha Seca)

e areia, a qual é socada uete (peso de 1,0 a 3,0 ton).

er abaixo as fases de execução:

Esta estaca é executada, cravando-se no terreno um tubo de revestimento (posteriormente recuperado), cuja ponta é fechada por uma bucha de brita

energicamente por um pilão ou soq V

Tubo de revestimento

1,00m 1ª ETAPA:

Tampão de brita + areia ou

Concreto magro

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3ª

Vai sacando o revestimento e socando o concreto com o auxilio do soquete.

Bulbo ou cebola ETAPA:

Armadura estribada

Detalhe da estaca terminada 4ª ETAPA

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Desvantagens: - Alto custo

- Provoca muita vibração

- Dificuldade de transporte de equipamentos

- Espaço da obra deve ser grande para permitir o manuseio no canteiro, do equipamento FRANKI.

Vantagens:

- Suporta cargas elevadas

- Pode ser executada abaixo do N. A. ∅_cm _{Carga máxima}

tf

Armação mínima Espaçamento entre eixos (cm) 35 55 4∅ 5/8" 1,20 40 75 4∅ 5/8" 1,30 45 90 4∅ 5/8" 1,40 52 130 4∅ 4/4" 1,50 60 170 4∅ 7/8" 1,60

Cargas usualmente utilizadas nas estacas

VII – BLOCO DE CAPEAMENTO PARA ESTACAS:

- As estacas devem ser dispostas de modo a conduzir a um bloco de dimensões mínimas as cargas estruturais.

- As dimensões são definidas em função do número de estacas e o diâmetro. - São consideradas dimensões mínimas

a- Bloco com 1 estaca:

1,10 x S

Só para cargas reduzidas, sempre com travamento em 02 direções, no mínimo, ideal travamento nas 04 direções.

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b- Bloco com 02 estacas:

c- Bloco com 03 estacas:

d- Bloco com 4 estacas:

Travamento lateral entre um bloco e outro.

B

S C

C

Para utilizar em divisa S S C 1,10xS ou B C S S C S S

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e- Bloco com 05 estacas:

f- Bloco com 06 estacas:

g- Bloco com 07 estacas:

Valores de 'S' ou 'd'

a- Para estacas pré-moldadas: 2,5 x ∅ b- Para estacas moldadas in loco: 3,0 x ∅ C 1,41 x S 1,41 x S C S S S S S S S C S C Recomendação:

Limite máximo de estacas para um único bloco

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Valores de C e B cm C 15 2 + =φ cm B=φ+2×15

Nota importante: As condições acima representam dimensões mínimas.

VIII – REFORMULAÇÃO DE BLOCOS DE ESTACAS

Quando uma estaca de um bloco não pode ser aproveitada, o bloco tem que ser reformulado e deve atender:

a- Manter o centro de gravidade do bloco ou, no caso de não ser mantido, verificar a carga na estaca mais carregada.

b- Manter o espaçamento mínimo entre estacas aproveitadas: 2,5 x ∅ para estacas pré-moldadas

3,0 x ∅ para estacas moldadas in loco

c- Manter uma distância mínima de 1,5 x ∅ entre qualquer estaca não aproveitada de uma nova que a substituirá, porém sempre acima de 30cm.

d- Na reformulação não devem existir diâmetros diferentes de estacas. Exemplo:

Admitir:

a - Caso de quebra da 1ª estaca a ser cravada Estaca quebrada

Estaca já cravada Estaca a ser cravada

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b- Caso da primeira estaca já estar cravada e a segunda estaca quebra

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IX – CAPACIDADE DE CARGA EM ESTACAS

1- Fórmulas teóricas 2- Métodos empíricos

a- Método Aoki - Velloso - 1975 b- Método Decourt - Quaresma - 1978 c- Método Velloso - 1991

Lembrança

CAPACIDADE DE CARGAS NAS ESTACAS

a- Método Decourt-Quaresma TIPO DE SOLO K (kN/m2) K (tf/m2) ARGILA 120 12 SILTE ARGILOSO 200 20 SILTE ARENOSO 250 25 AREIA 400 40

Np = SPT médio na ponta da estaca, obtido com os valores de SPT correspondentes ao nível da ponta da estaca, o imediatamente anterior e o imediatamente posterior.

Ap = Área da seção transversal de ponta

Sl ql

Rl= ⋅ = resistência lateral

É verdade que experiência em fundações não se transfere, mesmo que se queira, mas adquire-se na vida prática pela vivência.

Também é importante se Ter bons mestres, como tudo na vida.

PU

Rl

RP

Onde:

PU = capacidade de carga da estaca

Rl = Resistência lateral por atrito ao longo do fuste RP = Resistência de ponta RP Rl PU = + Ap qp RP= × Resistência de ponta p N k

qp= × Capacidade de carga do solo junto à ponta da estaca

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Sl = área = 2⋅π⋅R⋅H= área de contato ao longo do fuste Onde: R = raio da estaca

H = altura da estaca ) 1 3 ( 10⋅ + = Nl

ql = Adesão média ao longo do fuste

l

N = Valor médio se SPT ao longo do fuste, sem levar em conta aqueles utilizados no cálculo de ponta. NOTA IMPORTANTE: Quando: N ≤ 3 adotar 3 N ≥ 50 adotar 50 N = SPT Finalmente temos: 0 , 4 3 , 1 Rp Rl U P = + (kN ou tf) Fatores de Segurança b- Método AOKI-VELLOSO 2 PU R = Rl ∆ PU l RP PU = RP + Rl Sendo:

PU = capacidade de carga total RP = resistência de ponta Rl = resistência lateral

Sendo: R = capacidade de carga admissível

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Cálculo da resistência de ponta - RP Ap Rp Rp= × ou rp×Ap 1 F Np k rp × =

Np = SPT da camada de apoio da estaca k = coef. do solo (tabela)

F1 = coeficiente do tipo de estaca (tabela) Ap = Área da ponta da estaca.

Cálculo da resistência lateral - Rl

rl l U Rl=Σ ×∆ × 2 F Nl k rl × × =α

α_{= coeficiente do solo (tabela)}

F2 = coeficiente do tipo de estaca (tabela) Nl = SPT da camada (∆l) U = perímetro da estaca Tabela n°1 Coeficiente F1 e F2 Tipo da estaca F1 F2 FRANKI 2,50 5,0 METÁLICA 1,75 3,5 PRÉ-MOLDADA DE CONCRETO 1,75 3,5 Tabela n°2 Coeficiente K E α TIPO DE SOLO K (MN/m2) α (%) AREIA 1,00 1,4 AREIA SILTOSA 0,80 2,0 AREIA SILTO-ARGILOSA 0,70 2,4

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AREIA ARGILOSA 0,60 3,0 AREIA ARGILO-SILTOSA 0,30 2,0 SILTE 0,40 3,0 SILTE ARENOSO 0,55 2,2 SILTE ARENO-ARGILOSO 0,45 2,8 SILTE ARGILOSO 0,23 3,4 SILTE ARGILO-ARENOSO 0,25 3,0 ARGILA 0,20 6,0 ARGILA ARENOSA 0,35 2,4

ARGILA ARENO SILTOSA 0,30 2,8

ARGILA SILTOSA 0,22 4,0

ARGILA SILTO-ARENOSA 0,33 3,0

X – DIMENSIONAMENTO DAS ESTACAS

1. Pilar isolado

e P

P n=1,10×

ONDE: n = numero de estacas P = carga do pilar

Pe= carga de trabalho da estaca

1,10 = coeficiente onde leva em conta o peso próprio da estaca 2. Pilar de divisa cm b a e 2,5 2 0 − − =

ONDE: bo = menor dimensão do pilar

e l l P R1 = 1× ₋ e P R n1 =1,10× 1 1 1 P R P = − ∆ _onde: 2 2 2 P P R ∆ − = e P R n2 =1,10× 2

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OBSERVAÇÕES:

a- Devido ao formato e as dimensões dos equipamentos de cravação das estacas, deve-se respeitar uma distância mínima do centro da estaca a divisa a. Onde a é característica do fabricante (tabelado).

b- Até um numero de 04 estacas na divisa, podem ser alinhadas, minimizando o valor da excentricidade.

c- Não podemos utilizar ∅ diferentes de estacas em um mesmo bloco. S a c S P1 P2 P2 P1 l R1 R2

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3- Associação de pilares próximos

Quando temos a necessidade da associação de dois ou mais pilares num mesmo bloco deve-se promover a coincidência do ponto de aplicação da resultante das cargas com o centro de gravidade do bloco.

l

C.G.

x

2 1 2 P P l P X ₊ × = e P P P n 1,10 1 2 + × =

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Exercícios de cálculo de capacidade de carga de estacas Exercício n°1

Dado o perfil de sondagem abaixo:

Pede-se: calcular a capacidade de carga para uma estaca tipo Strauss com um comprimento nominal de 7,00m; Diâmetro = 38cm, utilizando o método de DECOURT-QUARESMA.

PROF. (m) SPT DESCRIÇAO DO MATERIAL

1 3 2 4

Areia fina pouco siltosa, fofa

amarela clara 2,00 3 8 4 10 5 12 6 13 7 18

Areia fina siltosa, Mediamente compacta, Vermelha clara. 7,00 8 25 9 28 10 32 11 43 12 I.P.

Silte argiloso compacto, Amarelo escuro. 12,00 Rp Rl PU = + Ap qp Rp= × Resistência de ponta p N k qp= × 6 , 18 3 25 13 18+ + ₌ = p N 2 2 2 113 , 0 4 38 , 0 4 m d Ap = × = × =π π 7440 6 , 18 400× = = qp

Tabela para areia

kN Ap qp Rp= × =7440×0,113=840,72 Sl ql

Rl = × Resistência por atrito lateral     ₊ × = ₁ 3 10 Nl ql 4 , 7 5 12 10 8 4 3+ + + + ₌ = l N 2 / 6 , 34 1 3 4 , 7 10 kN m ql = ×_ + _= / m 2 96 , 5 5 19 , 0 14 , 3 2 2 R H m Sl= ×π× × = × × × = (Obs.: l - 2,0m = 5,0 m) Rp Rl

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kN Sl ql Rl = × =34,6×5,96=206,20 Rp Rl PU = + 0 , 4 3 , 1 Rp Rl U P = + kN U P 368,80 0 , 4 72 , 840 3 , 1 20 , 206 ₊ ₌ = Ou 36,88tf. Exercício nº 2

Calcular a capacidade de carga da estaca; conforme características abaixo como mostra perfil de sondagem.

PROF. (m) SPT Descrição do material 0,00 1,00 5 2,00 7 Argila arenosa 2,00 3,00 8 4,00 12 Areia siltosa 4,00 5,00 22 6,00 25 7,00 40 Silte arenoso 7,00 Limite da sondagem Dados:

Estaca Pré-moldada de concreto ∅_{= 26cm = 0,26m} l = 6,0metros Ap= 531cm2 = 0,05m2 = área U = 82cm = 0,82m = perímetro Rl Rp PU = + Rp = Resistência de ponta Ap rp Rp= × 1 F Np k rp × = 2 2 / 785 / 85 , 7 75 , 1 25 55 , 0 m tf m MN rp = = × = t Rp=785×0,05=39,25 Nota:

Utilizar o método de cálculo de Aoki - Velloso

K= tabela n°2 (silte arenoso) = 0,55 Np= 25 golpes

F1= tabela n°1 (estaca pré-moldada de concreto)=1,75

(35)

Rl = Resistência lateral rl l U Rl =Σ ×∆ × 2 F Nl k rl × × =α _{( MN/m} 2 = 100 tf/m2 ) l comprimento α_% tabela 02 K(MN/m2) Tabela 02 Nl SPT F2 Tabela1 rl 1,00 2,4 0,35 5 3,5 1,20 2,00 2,4 0,35 7 3,5 1,68 3,00 2,0 0,80 8 3,5 3,66 4,00 2,0 0,80 12 3,5 5,48 5,00 2,2 0,55 22 3,5 7,60 6,00 2,2 0,55 25 3,5 8,64 - - - Σ = 28,26tf/m2 tf Rl =28,26×0,82=23,17 Rl Rp PU = + tf PU =39,25+23,17=62,42 tf PU R 31,2 2 42 , 62 2 = = = Exercício n°3

Dado o perfil de sondagem abaixo:

Prof (m) SPT Descrição do material

1 2 2 2 3 3

Argila silto arenosa mole, vermelha clara. 3,00 4 5 5 8 6 9 7 12 8 19 9 23

Silte arenoso pouco compacto a compacto, amarelo claro. N.A.=7,00 9,00 10 25 11 41 12 48 13 54 14 61 15 I.P.

Areia fina argilosa muito compacta, variegada vermelha clara/escura.

(36)

Pede-se:

Calcular a capacidade de carga para uma estaca do tipo Franki com um comprimento nominal de 10m e diâmetro de 0,42m, utilizando o método de DECOURT- QUARESMA e o método de AOKI - VELLOSO.

U = 123 cm; A = 1385 cm2

Exercício de dimensionamento por estacas: Exercício n°01

Dimensionar o pilar isolado abaixo, utilizando estacas pré-moldadas de concreto. Dados: ∅ = 50 cm

Pe = PU: carga de trabalho = 90 tf

Definir seu bloco de capeamento.

79 , 0 90 65 10 , 1 10 , 1 × ₌ × ₌ = e P P n ; 1 estaca S= 2,5 x ∅ = 2,5 x 0,50 = 1,25m Exercício n°02

Dimensionar o pilar isolado abaixo utilizando estaca tipo pré-moldada de concreto ∅_{= 30 cm} Pe = PU = 40 tf P = 65 tf 25 25 1,10S = 1,40 m 1,10S = 1,40 m S=1,25m 1,10 x 1,25 = 1,38 ∴1,40m 40 60 P=200 tf

(37)

6 5 , 5 40 200 10 , 1 10 , 1 × ₌ × ₌ _∴ = e P P n estacas S = 2,5 x ∅ = 2,5 x 0,30 = 0,75 m m cm c 15 0,30 2 30 15 2 = + = + =φ Exercício n°03

Dimensionar o esquema abaixo, utilizando: Estacas do tipo Pré-moldada de concreto ∅_{= 35 cm; PU= 55 tf} Dimensionamento do P1 025 , 0 2 − − = bo a e a = 0,40m (tabela) m e 0,025 0,25 2 25 , 0 40 , 0 − − = = S C S S 2,10m 1 ,3 5 m V.A. 4,00 DIVISA .25 0,025m .25 1,90 1,00 P2=200 tf P1=150 tf

(38)

t P e l l R 1,50 159,9 25 , 0 4 4 1 1= ₋ × = ₋ × = 4 19 , 3 55 9 , 159 10 , 1 10 , 1 × ₌ × ₌ _∴ = e P P n estacas S= 2,5 x ∅ = 2,5 x 0,35 = 0,875m m cm cm c 15 32,5 0,325 2 35 15 2 = = + = + =φ Dimensionamento de P2 2 2 2 P P R ∆ − = 150 9 , 159 1 1− = − = ∆_P _R _P tf R 195,5 2 150 9 , 159 200 2 = − − = 4 91 , 3 55 5 , 195 10 , 1 10 , 1 × ₌ × ₌ _∴ = e P P n estacas 3,30 S S S a C 0,75m C S 1 ,5 5 1,55

(39)

(40)

XI – COMPORTAMENTO DE GRUPO DE ESTACAS

(41)

Difere do comportamento de um estaca isolada, porque no grupo de estacas é maior o recalque do que numa estaca isolada, devido ao efeito do bulbo de pressões das várias estacas, resultando um bloco de pressões de dimensões maiores. Inclusive a capacidade de suporte de um grupo de estacas é menor do que a soma das capacidades de cargas das estacas consideradas isoladamente.

Segundo a regra de Feld: Consiste em descontar 1/16 da eficiência de cada estaca, para cada estaca vizinha a ela. O método de Feld não se refere a um grupo específica de estacas.

Obs.: O método de Feld não leva em consideração a distância entre as estacas, e pode ser equacionado da seguinte forma:

∑

⋅ = + + + ⋅ + + ⋅ + ⋅ = m i m i i m m m n e n n n n e n e n e n e 1 1 2 1 2 2 1 1 ... ...

Bloco com 02 estacas:

Bloco com 03 estacas: a-)

b-)

e = 93,75 %

e = 91,67 %

(42)

Onde e = Eficiência Exemplo: e = 81,25 % e = 80,00 % e = 77,00 % e = 78,50 %

(43)

Determinar a eficiência de um bloco de seis estacas, segundo o Método de Feld: Bloco com 06 estacas:

Cálculos:

1a condição: 04 estacas com 03 estacas vizinhas; logo:

()

% 82 16 13 16 3 16 16 4estacas⇒ − vizinhas = ≈

2a condição: 02 estacas com 05 estacas vizinhas; logo:

()

% 69 16 11 16 5 16 16 2estacas⇒ − vizinhas = ≈ Portanto: % 77 2 4 % 69 2 % 82 4 ... ... 1 1 2 1 2 2 1 1 = + ⋅ + ⋅ = ⋅ = + + + ⋅ + + ⋅ + ⋅ =

∑

m i m i i m m m total n e n n n n e n e n e n e e = ? e = ? e = ?

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Anexos:

Projeto Estacas 01 Projeto Estacas 02

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