CONTROLE DE EXECUO DE ESTACAS 1) OBJETIVOS

ETAPASDA

FUNDAO

PROSPECO GEOTCNICA

DEFINIO DO TIPO DE FUNDAO

PROJETO EXECUTIVO

EXECUO E CONTROLE

MONITORAMENTO

Verificar antes, durante e aps a execuo do estaqueamento, se as hipteses de projeto esto sendo respeitadas.

Verificar a integridade do elemento estrutural.

Verificar a capacidade de carga da fundao, tanto do ponto de vista do solo quanto do elemento estrutural.

Verificar o recalque da fundao para as condies de trabalho.

2) TIPOS DE CONTROLE

TIPOS DE CONTROLE TIPO DE

ESTACA ANTES DA

EXECUO DURANTE A EXECUO

APS A EXECUO

Pr-moldada (concreto e metlica)

Controle de fabricao (concreto, ao). Inspeo da estaca (defeitos, fissuras, etc). Verificao do equipa-mento de cravao (pilo, capacete, coxim, cepo).

Diagrama de cravao. Medio de nega e repi-que elstico. Controle das emendas (tipo, tempo, etc). Prova de carga dinmica (PDA).

Nega e repique elstico de recuperao (set-up). Prova de carga esttica. Prova de carga dinmica (PDA). Ensaio de integridade do fuste (PIT).

Franki

Controle dos materiais (cimento, areia, brita, ao). Verificao da armadura da estaca. Verificao do equipa-mento de execuo (torre, tubo, pilo, caamba, etc).

Controle do concreto (trao, slump). Diagrama de cravao do tubo. Medio de nega do tubo. Controle do volume e energia da base. Volume do fuste e en-curtamento da armadura.

Controle do concreto (resistncia). Prova de carga esttica. Ensaio de integridade do fuste (PIT).

TIPO DE CONTROLE TIPO DE

ESTACA ANTES DA

EXECUO DURANTE A EXECUO

APS A EXECUO

Escavada com Lama

Controle dos materiais (cimento, areia, brita, ben-tonita, ao). Verificao do equipa-mento de execuo.

Controle da lama ben-tontica (pH, densidade). Controle do concreto (trao, slump). Presso de injeo. Volume do fuste.

Prova de carga esttica. Ensaio de integridade do fuste (PIT).

Hlice Contnua

Monitorada

Controle dos materiais (cimento, areia, brita, ao). Verificao do equipa-mento de execuo (trado, sensores, etc).

Controle do concreto (trao, slump). Monitorao eletrnica (verticalidade, velocidade de avano e retirada do trado, torque, presso e volume do concreto).

Prova de carga esttica. Ensaio de integridade do fuste (PIT).

3) ESTACAS PR-MOLDADAS (CONCRETO E AO)

3.1. Equipamento de Cravao

PILO OU MARTELO (AO)

CEPO (MADEIRA)

CAPACETE (AO)

COXIM (MADEIRA)

ESTACA

3.2. Diagrama de Cravao

Consiste em se anotar o nmero de golpes necessrios cravao de 50 ou 100 cm da estaca no terreno.

0,5 a 1 m

PILO

H NSPT

Prof.

ECRAV

Prof.

ESTACA

HWnE hCRAV =

Onde: n = No. de golpes necessrios cravao da estaca Wh = Peso do pilo H = Altura de queda do pilo

Objetivos Principais:

Verificar a representatividade das sondagens realizadas a priori. Ex: estacas metlicas de perfil laminado CS-250x84

com 20 m de comprimento.

-20.00

-16.00

-12.00

-8.00

-4.00

0.00

CO

TA (m

)

20.00 60.000.00 40.00N-SPT

0.00 20.00 40.00N50

SONDAGEM

SP-02

ESTACA

P2-E11

P2-E10

ESTACA METLICA - PERFIL LAMINADO

Pode indicar a ocorrncia de quebra de estacas. Ex: estaca pr-moldada de concreto de seo quadrada

e 300 mm de lado com 20 m de comprimento.

0.00

4.00

8.00

12.00

16.00

20.00

PRO

FUN

DID

ADE

(m)

0.00 20.00 40.00N-SPT

0.00

4.00

8.00

12.00

16.00

20.00

0.00 100.00 200.00N-50

PASSARELA 2 - MEMORIAL ARCOVERDE

3.3. Controle atravs da Nega

Movimento da Estaca:

Aps o choque do pilo com a estaca, parte da energia disponvel transferida estaca (EMX), fazendo com que haja um deslocamento descendente mximo (DMX). Segue-se um movimento ascendente da estaca,

denominado de repique elstico (K), at a completa estabilizao do seu movimento. A penetrao permanente da estaca denominada de

nega (S).

DMXA

B

S

K

t = 0 - t = 0 + t >> 0

A

A

A

BB

PILO

A resistncia mobilizada pela estaca inversamente proporcional nega, e diretamente proporcional ao repique elstico.

H

K

SK

S

RMXRMX

H

CAMADAFRACA

CAMADARESISTENTE

Caractersticas da Nega:

Normalmente medida para 10 golpes do pilo com 1 m de altura de queda. Seu valor depende da energia de cravao. Pode variar ao longo do tempo, especialmente em

terrenos argilosos (efeito set-up).

Modelo de Clculo da Nega:

Validade da teoria do choque de corpos rgidos de Newton, aplicada cravao de uma estaca. A energia de cravao do pilo nem sempre

suficiente para despertar a mxima resistncia disponvel que o terreno pode oferecer. H mais de 100 frmulas para o clculo de nega.

PILO

H

S

Wh

Wp

R = Rl + Rp

PerdassRHWEE hfo +==

( )PerdasHWs

R h = 1

Frmulas Dinmicas:

Frmula dos Holandeses:

( )phhestadm WWHW

VS +

=2

101

Onde: Vest = Carga admissvel de projeto da estaca Wh = Peso do pilo Wp = Peso da estaca

Frmula de Brix:

( )22

51

ph

ph

estadm WW

HWWV

S +=

Critrio de Controle:

Se Smed Sadm a cravao deve ser paralisada. Se Smed > Sadm a cravao deve continuar.

3.4. Controle atravs do Repique Elstico

Medio do Repique:

K

S

PAPEL

LPIS

Sinal Tpico:

Posio Inicial

Posio Final

Repique Elstico(K = C2 + C3)

Nega(S)

Exemplo:

Parcelas do Repique Elstico

H

K = C2 + C3

S

TOPO DAESTACA

C3

S

PONTA DAESTACA

S

C2+C3

Desl. Desl.

tempo tempo

S

C3

TOPO DA ESTACA PONTA DA ESTACA

Onde: C2 = compresso elstica da estaca C3 = compresso elstica do solo sob a ponta

Compresso Elstica da Estaca (C2)

o repique elstico do elemento estrutural. diretamente proporcional resistncia mobilizada

pela estaca. Apresenta um crescimento com o aumento da energia

de cravao, at o limite da resistncia do sistema solo-estaca. Pode ser calculado a partir do repique medido e do

quake estimado.

32 CKC med =

Quake (C3)

o repique elstico do solo sob a ponta da estaca. de difcil medio. Tabela de Valores Tpicos (Souza Filho e Abreu,

1990):

QUAKE C2 (mm) TIPO DE

SOLO FAIXA DE VALORES

VALOR SUGERIDO

Areia 0 2,5 1,25 Areia Siltosa 2,5 5,0 3,75 Silte Arenoso 2,5 5,0 3,75 Argila Siltosa 5,0 7,5 6,25 Silte Argiloso 5,0 7,5 6,25

Argila 7,5 10,0 8,75

Modelo de Clculo

Lei de Hooke Estaca de ponta (Rl 0)

PILO

H

C2

Wh

Le

R = Rp

+

ESFORO NORMAL

R

R

R

MOLAELSTICA

ESTACADE PONTA

ELeC

ARE

== 2

Logo:

LeAECR = 2

e LeAEC

FSRVadm

==22

Onde: E = mdulo dinmico de elasticidade A = rea da seo transversal da estaca Vadm = carga admissvel de projeto da estaca

Obs.: Estaca Flutuante (Rp 0):

LeAECR =

5,02

e LeAEC

FSRVadm

== 2

Frmula de Chellis-Velloso (1987)

Lei de Hooke. Estaca com resistncia de ponta e por atrito lateral.

LeAECR =

7,02

e LeAEC

FSRVadm

==4,1

2

Ou:

AELeVC adm= 4,12

Logo:

34,132 CAELeVCCK admadm +

=+=

Critrio de Controle:

Se Kmed Kadm a cravao deve ser paralisada. Se Kmed < Kadm a cravao deve continuar.

Obs.: Mdulo Dinmico de Elasticidade:

TIPO DE ESTACA

MDULO DE ELASTICIDADE (MPa)

Pr-moldada de Concreto Vibrado

25.000

Pr-moldada de Concreto Centrifugado

28.000

Metlica 210.000

Influncia da Energia de Cravao

Energia de cravao crescente (por exemplo, aumento da altura de queda do pilo):

H1H2

Hn

K1

S1

Kn

SnK2

S2

RMX2RMX1 RMXn

...

...

O repique elstico cresce medida que a estaca vai mobilizando resistncia. Quando a mxima resistncia mobilizada (capacidade de carga da estaca), o repique se mantm praticamente constante. A nega cresce de modo mais ou menos proporcional

at um certo nvel de energia. No trecho prximo ruptura da estaca, o seu crescimento passa a ser assinttico. A ruptura da estaca normalmente atingida para

valores de (DMX / D) superiores a 5 %.

DESLOCAMENTODA ESTACA

ENERGIA DECRAVAO

NEGA

REPIQUEELSTICO

RUPTURA DAESTACA

Exemplo:

Estaca pr-moldada de concreto vibrado de seo quadrada e lado 250 mm, com 7,5 m de comprimento.

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

K /

D,

S /

D,

DM

X /

D (%

)

0.00 200.00 400.00 600.00 800.00RESISTNCIA MOBILIZADA (kN)

DESLOCAMENTO

REPIQUE

NEGA

DMX

EDF. RESIDENCIAL - BOM PASTOR - RECIFE/ PE

3.5. Prova de Carga Esttica

Consiste na aplicao de carregamento crescente estaca, com simultnea medio dos recalques, obtendo-se a curva carga-recalque da estaca.

V V1

V2

Vn

S1 S2Sn

S

D

Vrup

...

o ensaio que mais se aproxima da real situao de trabalho da obra. um ensaio caro e demorado, sendo executado

normalmente em obras de mdio a grande porte. O sistema de reao pode ser executado atravs de

cargueiras ou tirantes.

V

S1 S2Sn

S

Vrup

SISTEMA DEREAO

(TIRANTES)

VIGA METLICA

DE REAO

MACACO COMMANMETRO

TRECHOEXTRAPOLADO

Exemplo: estaca hlice contnua de 600 mm de dimetro e 15 m de comprimento.

0.00

10.00

20.00

30.00

REC

ALQ

UE

(mm

)

0.00 1000.00 2000.00 3000.00 4000.00CARGA (kN)

PROVA DE CARGA

VAN DER VEEN

Vrup = 3267 kNa = 0.2125 mm-1b = 0.0835

ESTACA HLICE CONTNUA - 600 mm DIMETRO

3.6. Prova de Carga Dinmica (PDA)

Equipamento:

So implantados dois pares de acelermetros e transdutores de deformao, que so monitorados continuamente durante todo o golpe do pilo. A partir destes dados, so feitas anlises atravs

modelos numricos baseados na equao da onda (CASE, CAPWAP). O ensaio deve ser feito com energia de cravao

crescente.

Informaes Obtidas:

Estimativa da resistncia mobilizada pela estaca. Eficincia do sistema de cravao. Tenses mximas de cravao (compresso e trao). Integridade da estaca. Deslocamentos mximos da estaca (DMX, K). Tenses residuais. Ex: estaca pr-moldada de concreto centrifugado de

330 mm de dimetro e 12 m de comprimento (Gonalves et al., 2000):

4) ESTACAS TIPO FRANKI

4.1. Equipamento de Execuo

4.2. Diagrama de Cravao

Objetivos Principais:

Verificar a representatividade das sondagens realizadas a priori. Definir a paralisao da cravao do tubo Franki:

DIMETRO DO TUBO (mm)

ENERGIA MNIMA* (MN.m)

300 1,80 350 2,30 400 3,00 520 4,50 600 5,00

Em no mnimo dois trechos de 50 cm.

Exemplo: estacas e 520 mm de dimetro e 9 m de comprimento.

0.000

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

PRO

FUN

DID

ADE

(m)

ESTACA E83

ESTACA E82

ESTACA E71

0.00 4.00 8.00 12.00ENERGIA DE CRAVAO PARA 50 cm (MN.m)

E = 4,5 MN.m

4.3. Controle atravs da Nega do Tubo

Resistncia do Tubo:

( )22

51

Th

Th

medT WW

HWWS

R +

=

Onde: RT = resistncia do tubo Smed = nega medida Wh = peso do pilo WT = peso do tubo (ao = 78 kN/m3) H = altura de queda do pilo

Resistncia da Estaca:

+=

T

bTadm A

ARV 6,03,075,0

Onde: Vadm = carga admissvel da estaca Ab = rea da base alargada AT = rea da seo transversal do tubo

Obs.: rea da seo transversal do tubo

( )2int24 DDA extT =

Onde: Dext = dimetro externo do tubo Dint = dimetro interno do tubo

Obs.: rea da base alargada

BASEALARGADA

REAL

BASEALARGADA"ESFRICA"

Db

Vb

36

bb

VD = e 4

2DbAb =

Obs.: Volume de base (valores normais):

DIMETRO DO TUBO (mm)

VOLUME DA BASE (m3)

DIMETRO DA BASE (mm)

300 0,090 556 350 0,180 700 400 0,270 802 520 0,450 950 600 0,600 1046

4.4. Controle da Energia de Base

Conceito:

PROFUNDIDADEESPECIFICADA BASE

ALARGADA

HWnE hbase =

Valores Mnimos Admissveis:

DIMETRO DO TUBO

(mm)

LTIMO VOLUME DA

BASE (m3)

ENERGIA DE BASE (MN.m)*

300 0,090 1,50 350 0,090 1,50 400 0,090 1,50 520 0,150 5,00 600 0,150 5,00

* Para valores diferentes, adotar valores proporcionais.

4.5. Encurtamento da Armadura

Conceito:

ARMADURADA ESTACA

ENCURTAMENTODA ARMADURA

%1

LeL

Onde: L= encurtamento da armadura Le = Comprimento da estaca

Obs.: Caso o encurtamento seja superior, a concretagem do fuste dever ser interrompida, a bucha de cravao deve ser refeita, e o tubo recravado, iniciando-se todos os controles executivos como se fosse uma nova estaca.