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ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÃO FUNDAÇÕES RASAS E PROFUNDAS UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ DEPARTAMENTO DE RECURSOS HÍDRICOS E GEOLOGIA APLICADA - DRHGA MECÂNICA DOS SOLOS – II MSC. ENG. CIVIL EVANDRO DE CARVALHO RIBEIRO

Aula escolha do tipo de fundação - slides

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ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÃO

FUNDAÇÕES RASAS E PROFUNDAS

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍDEPARTAMENTO DE RECURSOS HÍDRICOS E GEOLOGIA APLICADA - DRHGAMECÂNICA DOS SOLOS – IIMSC. ENG. CIVIL EVANDRO DE CARVALHO RIBEIRO

PROCEDIMENTO GERAL A SER ADOTADO (ALONSO, 1979)

a) Proximidade dos edifícios limítrofes bem como seu tipo de fundação;

b) Natureza e características do subsolo no local da obra (presença de aterros com lixo ou matacões; variabilidade das camadas e a profundidade de cada uma delas; a posição do nível d’água);

c) Grandeza das cargas a serem transmitidas à fundação;

d) Limitação dos tipos de fundação existentes no mercado local.

FUNDAÇÃO RASA

NBR 6122/1996 - A carga é transmitida ao terreno, por pressões distribuídas sob a base, e em que a profundidade de assentamento em relação ao terreno é inferior a duas vezes a menor dimensão da fundação (z < 2b).

De uma maneira geral, esse tipo de fundação não deve ser usada nos seguintes casos:

Aterro não compactado;Argila mole;Areia fofa e muito fofa;Existência de água onde o rebaixamento do lençol freático nãose justifica economicamente.

Sapatas, blocos e radier.

FUNDAÇÕES PROFUNDAS

NBR 6122/1996 - Fundações profundas são aquelas em que as cargas são transmitidas ao solo pela base (resistência de ponta)e/ou pelo superfície lateral (resistência de fuste) e a profundidade é superior ao dobro da menor dimensão e mínimo de 3 metros.

• estacas, tubulões e caixões.

FUNDAÇÕES PROFUNDAS

CRAVADAS -Mega-Madeira-Metálicas-Pré-moldadas de concreto

MOLDADAS NO SOLO-Strauss-Franki

ESCAVADAS -Sem/Com lama bentonítica-Entubadas

TIPOS APRESENTADOS

INJETADAS-Raiz

PAREDES DIAFRAGMAS

HÉLICE CONTÍNUA

ÔMEGA

ESTACAS CRAVADAS

MATERIAL:-Madeira -Metálica-Concreto

PROCESSO:-Prensagem

-Vibração-Percussão

CRAVAÇÃO POR PRENSAGEM

Execução de Estaca Megaa)com plataforma com cargueira

b)com reação na própria estrutura

ESTACA MEGA

CRAVAÇÃO POR PRENSAGEM

ESTACA MEGA

Constituída geralmente de pequenos segmentos (50 cm a 100 cm) de concreto armado ou aço;

Cravadas com auxilio de um macaco hidráulico que pode reagir contra uma cargueira ou contra a própria estrutura.

Relacionada com o emprego de reforço de fundações,

Faixa de carga situa-se em torno de 700 kN.

CARACTERÍSTICAS DA ESTACA MEGA

VANTAGENS:

Controle da qualidade do concreto a ser utilizado na estaca;Podem ser executadas em locais de difícil acesso;Não provoca vibrações;

DESVANTAGENS:

Cuidados no transporte e movimentação da estaca (caso de estaca de concreto armado);Tempo de execução das emendas das estacas (solda);

CARACTERÍSTICAS DA ESTACA MEGA

a)Cravação de uma estaca tubular metálica

b)Vista do compressor c)Estaca pronta

ESTACA MEGA

Processo mais utilizado.

CRAVAÇÃO POR PERCUSSÃO

ESTACAS DE MADEIRA

Primórdios da história da construção civil;

Obras provisórias: eucalipto;

Obras definitivas: ipê, peróba, aroeira, maçaranduba.

ESTACAS DE MADEIRA –CARACTERÍSTICAS GERAIS (NBR 6122/96)

a) A ponta e o topo devem ter diâmetros maiores que 15 cm e 25 cm, respectivamente.

b) cargas da ordem de 100 a 150 kN.

c) Os topos das estacas devem ser convenientemente protegidos para não sofrerem danos durante a cravação; entretanto, quando, durante a cravação, ocorrer algum dano na cabeça da estaca, a parte afetada deve ser cortada.

ESTACAS DE MADEIRA

VANTAGENS:

• Não oferecem problemas de transporte e manuseio; • Facilidade no corte; • Facilidade de emenda;

DESVANTAGENS:a) DURABILIDADE: submersa: praticamente ilimitada;

Variação nível d’água: tratamento da madeira;b) MATACÕES, devem ser evitadas as estacas de

madeira. Quando se tiver que penetrar ou atravessar camadas resistentes, as pontas devem ser protegidas por ponteira de aço.

REFORÇOS E EMENDAS

ESTACAS METÁLICAS – CARACTERÍSTICAS

•Constituídas perfis metálicos simples ou compostos laminados ou soldados, tubos de chapa dobrada ou trilhos;

•Sua faixa de carga varia de 400 a 3000 kN;

•As estacas de aço devem resistir à corrosão pela própria natureza do aço ou por tratamento adequado (pintura, proteção catódica).

•NBR 6122/96 exige que se desconte uma espessura de 1,5 mm de sua superfície de contato com o solo (caso não haja proteção);

• Soldas com eletrodos normalmente usados são os do tipo OK 46 (E60) e o OK 48 (E70).

ESTACAS METÁLICAS

ESTACAS METÁLICAS- FASES DE EXECUÇÃO

ESTACAS METÁLICASCravação de um elemento com martelo de queda livre

ESTACAS METÁLICASEmenda por solda

ESTACAS METÁLICASEmenda por solda

ESTACAS METÁLICASEmenda pronta

ESTACAS METÁLICASEstaca pronta

ESTACAS METÁLICASEstaca metálica de contenção na divisa

ESTACAS METÁLICASEstaca metálica de contenção na divisa

ESTACAS METÁLICASEstaca prancha-metálica de contenção na divisa

ESTACAS METÁLICASEstaca prancha-metálica de contenção na divisa

VANTAGENSPequena vibração;

Sem problemas no transporte e levantamento;

Fácil corte e emenda, o que permite atingir grandes profundidades;

Alta resistência, o que possibilita a penetração em camadas compactas;

Apóia-se em camadas mais profundas de maior resistência e sem perigo de recalque;

ESTACAS METÁLICAS

DESVANTAGENS

Corrosão;

Custo relativamente elevado quando comparado com o de outros tipos de estacas (pré-moldada de concreto e Franki).

Trilho TR-45 – 45 kg/m; custo R$ 1,68/kg (PINI dez/2012)01 estaca 10 m de 3 trilhos; R$ 2.268,00.Estaca pré-moldada de concreto 200 kN – R$ 125,44/m (Sinapi jan./2013). 01 estaca 10 m 1 peça; R$ 1.254,40.Franki – R$ 10 m 01 peça 50 cm R$ 200/m – R$ 2.000,00

ESTACAS METÁLICAS

ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO CARACTERÍSTICAS GERAIS

A faixa de carga dessas estacas é de 200 a 1500 kN. Seções típicas:

ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO Fases de Execução

ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO – Emendas por Luvas

ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO – Emendas por anel metálico

ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO – Emendas por anel metálico

ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO – Tipo Hexa anel de encaixe

• Anel de encaixe por pressão instalado

ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO – Luva de encaixe

ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO – Tipo Hexa

• Corte da estaca na cota desejada

ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO Circulares

ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO Quadradas

ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO Içamento

ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO – Posicionamento

ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO – Posicionamento

ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO – Preparo da cabeça

ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO – Tipo Hexa

ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO – Tipo Hexa

VANTAGENSBoa qualidade do concreto (controle);Agentes agressivos sem ação na pega e cura do concreto;Segurança na passagem de camadas muito moles.

DESVANTAGENSTransporte e levantamento e da estaca pré-moldada.Danos às edificações vizinhas (vibração);Danos durante a cravação em terrenos com presença de matacões ou camadas de pedregulhos;

ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO

A estaca Strauss é uma fundação em concreto (simples ou armado), moldada in loco, executada com revestimento metálico recuperável.

Segmentos de tubos de aço (2,5 m a 5,0 m);

Sonda metálica de escavação;

Auxílio de água na escavação;

Faixa de carga compreendida entre 200 e 800 kN;

ESTACA STRAUSS (MOLDADA IN LOCO)

ESTACAS STRAUSS

ESTACAS TIPO STRAUSSVista Geral do Equipamento

ESTACAS TIPO STRAUSSPosicionamento para início da estaca

ESTACAS TIPO STRAUSSCravação do tubo de revestimento

ESTACAS TIPO STRAUSSEscavação da estaca

ESTACAS TIPO STRAUSSRetirada do material da sonda

ESTACAS TIPO STRAUSSVista da sonda de escavação

ESTACAS TIPO STRAUSSConcretagem da estaca

ESTACAS TIPO STRAUSSEstaca pronta

VANTAGENS• Pouca vibração;• Fácil execução em solo acima do nível da água;• Identificação das camadas.

DESVANTAGENS• Difícil execução abaixo do nível da água;• Difícil cravação em solo resistente (matacões) • Risco de seccionamento do fuste em argilas muito

moles.

ESTACAS TIPO STRAUSS

ESTACAS FRANKI

• Edgard Frankignoul na Bélgica em 1909• No Brasil em 1935• Em 1960 expira a patente – domínio público

Execução bem sucedida depende de:

• Observância ao método executivo• Uso de equipamento adequado• Mão de obra especializada e experiente

ESTACAS FRANKI – CARACTERÍSTICAS GERAIS

Estaca de concreto armado moldada in loco.

Faixa de carga das pré-moldadas (de 550 a 1700 kN);

Causa muita vibração.

ESTACAS TIPO FRANKIMétodo executivo

ESTACAS TIPO FRANKIMétodo executivo

1- Posicionamento do tubo e formação da bucha

2- Cravação do tubo mediante pilão de queda livre

3- Execução da base4- Colocação da armadura5- Concretagem com retirada simultânea do

tubo6- Estaca pronta

ESTACAS TIPO FRANKIPreparação do tubo Franki

ESTACAS TIPO FRANKIConfecção da armadura

ESTACAS TIPO FRANKIConfecção da armadura de fundo

ESTACAS TIPO FRANKICravação do tubo Franki

ESTACAS TIPO FRANKIColocação da armadura

ESTACAS TIPO FRANKIConcretagem da estaca

ESTACAS TIPO FRANKIConcretagem da estaca

ESTACAS TIPO FRANKIEstaca pronta

ESTACAS TIPO FRANKIPreparo da cabeça da estaca

ESTACAS TIPO FRANKIBloco de estacas prontas

ESTACAS TIPO FRANKIBlocos de estacas prontas

ESTACAS TIPO FRANKIBlocos de estacas prontas

ESTACAS TIPO FRANKIBlocos de estacas prontas

BLOCO SOBRE ESTACAS

ESTACAS FRANKIVANTAGENSMateriais utilizados simples e universais (areia, brita, seixo, aço);Grande área da base, fornecendo grande resistência de ponta;Superfície rugosa do fuste (lateral), fornecendo grande resistência lateral devido à boa ancoragem do fuste no solo;Pode ser executada em grandes profundidades (35 m);Não são limitadas pelo nível do lençol freático.

DESVANTAGENSGrande mobilização de equipamentos;Disponibilidade de área de movimentação dos equipamentos em campo;Grande vibração e ruído.

ESTACA BROCA (ESCAVADA)

Pequenas cargas 50 a 100 kN (z = 3 a 4 m)Trado 15 a 30 cm

ESTACA BROCA

ESTACA BROCA

ESTACA BROCA

ESTACA BROCA

VANTAGENS- Execução em espaços limitados;- Utilização de poucos equipamentos (cavadeira; trado);

DESVANTAGENS

– baixa capacidade de carga, geralmente entre 4 e 5 tf;

– há perigo de introdução de solo no concreto, no enchimento;

– há perigo, também, de estrangulamento do fuste;

– não existe garantia da verticalidade;

– só pode ser executada acima do lençol freático;

– comprimento máximo de aproximadamente 4,0 m (normalmente entre 3,0 e 4,0 m);

– trabalha apenas à compressão, sendo às vezes utilizada armadura apenas para fazer a ligação com pilares.

ESTACAS ESCAVADASSEM USO DE LAMA BENTONÍTICA

EXECUÇÃO

1- Escavação mecânica do furo através do trado ou caçamba

2- Perfuração executada até a profundidade necessária, cota de ponta da estaca

3- Posicionamento da armação da estaca4- Concretagem da estaca5- Colocação das esperas do pilar imediatamente após a

concretagem. Estaca pronta.

ESTACAS ESCAVADASsem uso de lama bentonítica

ESTACAS ESCAVADASInstalação do trado

.

ESTACAS ESCAVADASInício da escavação

ESTACAS ESCAVADASTrado com material escavado

ESTACAS ESCAVADASMedição da profundidade da

estaca

ESTACAS ESCAVADASColocação da armadura

ESTACAS ESCAVADASConcretagem da estaca

ESTACAS ESCAVADASEstaca pronta

ESTACAS ESCAVADASMarcação do colarinho do pilar

ESTACAS ESCAVADASColocação das esperas do pilar

ESTACAS ESCAVADAS SEM LAMA BENTONÍTICA

CARACTERÍSTICAS1 - Não podem ser executadas abaixo do NA;• Estrangulamento do fuste em terrenos arenosos ou argila mole;• A capacidade de carga é obtida basicamente por atrito lateral;• Podem também receber armadura para receber esforços de tração.

ESTACAS ESCAVADAS COM LAMA BENTONÍTICA

FASES DE EXECUÇÃO1 - Escavação mecânica com utilização de caçamba e preenchimento do furo com lama bentonítica.

2 – Conclusão da escavação atingida a cota de apoio da estaca.

3 – Lançamento da armação e início da concretagem.

4 – Concretagem, armazenamento da lama, desarenação e reaproveitamento posterior, se possível.

5 – Estaca pronta.

Lama bentonítica – cinzas vulcânicas; em repouso é gelatinosa com ação anti-infiltrante; agitada fluidifica-se (tixotropia)

ESTACAS ESCAVADAS COM LAMA BENTONÍTICA - FASES DE EXECUÇÃO

ESTACAS ESCAVADASJUSTAPOSTAS – PAREDE DE CONTENÇÃO

ESTACAS ESCAVADAS Com camisas metálicas recuperáveis (entubadas)

Serve para escavação de estacas abaixo do lençol freático, e suas paredes são suportadas por um revestimento metálico recuperável.

O entubamento justifica-se quando:

1.Parte do terreno envolvente não tem capacidade de assegurar a moldagem da estaca;2.O comprimento da estaca é tal que se torna difícil garantir boas condições de betonagem;3.Se verifica a presença de agentes agressivos para a cura do concreto da estaca escavada.

ESTACAS ESCAVADAS (entubadas)Posicionamento, cravação e escavação

ESTACAS ESCAVADAS (entubadas)Escavação com trado

ESTACAS ESCAVADAS (entubadas)Descarga do trado

ESTACAS ESCAVADAS (entubadas)Instalação nova camisa metálica

ESTACAS ESCAVADAS (entubadas)Verificação do prumo

ESTACAS ESCAVADAS (entubadas)Verificação da profundidade

ESTACAS ESCAVADAS (entubadas)Concretagem

ESTACAS ESCAVADAS

VANTAGENS:Capacidade de carga elevada (acima de 1500 kN ); Sem ruído e vibração; Inspeção do solo visualmente; Alta resistência por atrito lateral;Possibilita a construção de estacas relativamente longas.

DESVANTAGENS: Grande mobilização de equipamentos;Disponibilidade de área de movimentação dos equipamentos em campo;Estrangulamento do fuste em camadas submersas de argila mole e areia fofa devido a invasão de lama e/ou água dentro do tubo (utilização de lama bentonítica).

ESTACAS INJETADAS TIPO RAIZHistórico

• Década de 50 / Itália • Em 1970 – apresentada internacionalmente• Reforço de fundações inicialmente

ESTACAS INJETADAS TIPO RAIZProcesso executivo

1 - A perfuração por rotação com tubo de aço em direção vertical ou inclinada.

2 - Auxílio de um fluido em circulação (geralmente água). Os detritos resultantes da perfuração são trazidos a superfície pelo fluido através do interstício anelar que se forma entre o tubo e o terreno.

3 - A medida que prossegue a perfuração, o revestimento metálico penetra no terreno e os vários segmentos são ligados entre si por juntas rosqueadas.

4 – Colocação da armadura.

5 – Injeção de argamassa (cim+areia). Eliminação da água do interior da escavação.

4 – Quando o tubo de perfuração estiver totalmente cheio com a argamassa, a sua extremidade superior é tamponada e aplicada uma pressão com ar comprimido.

ESTACAS INJETADAS TIPO RAIZProcedimento executivo

ESTACAS INJETADAS TIPO RAIZProcesso executivo

ESTACAS INJETADAS TIPO RAIZPerfuração em solo

ESTACAS INJETADAS TIPO RAIZPerfuração em solo

ESTACAS INJETADAS TIPO RAIZPerfuração em solo

ESTACAS INJETADAS TIPO RAIZPerfuração em solo

ESTACAS INJETADAS TIPO RAIZInstalação da armadura

ESTACAS INJETADAS TIPO RAIZEmenda da armadura

ESTACAS INJETADAS TIPO RAIZPreenchimento com argamassa

ESTACAS INJETADAS TIPO RAIZRetirada do revestimento

ESTACAS INJETADAS TIPO RAIZRetirada do revestimento

ESTACAS INJETADAS TIPO RAIZ

VANTAGENS• Ausência de vibrações;• Podem ser executadas em qualquer inclinação, absorvendo

esforços inclinados além dos verticais;• Equipamentos de pequeno porte (locais de acesso difícil).• Solos com presença de matacões, rocha ou concreto (disco

de corte);• Reforço de fundações.DESVANTAGENS• A água que remove a terra da escavação forma lama;• Estrangulamento de fuste em camadas de argilas moles

areias fofas.

ESTACA HÉLICE CONTÍNUA Histórico

• Início década de 80 – Europa, EUA, Japão;• Introduzida no Brasil em 1987;• Hoje em dia, é possível executar estacas com 1,200

m de diâmetro e 32 m de comprimento.

ESTACA HÉLICE CONTÍNUA Metodologia executiva - Perfuração

ESTACA HÉLICE CONTÍNUA Metodologia executiva - Perfuração

ESTACA HÉLICE CONTÍNUA Metodologia executiva - Concretagem

ESTACA HÉLICE CONTÍNUA Metodologia executiva - Concretagem

ESTACA HÉLICE CONTÍNUA Metodologia executiva – Colocação da armadura

Após o término da concretagem é inserida dentro do concreto auto-adensável, por gravidade, a armação.

ESTACA HÉLICE CONTÍNUA Metodologia executiva – Estaca pronta

ESTACA HÉLICE CONTÍNUA

VANTAGENS• Adaptabilidade na maioria dos tipos de terreno,

exceto na presença de matacões e rochas.• Ausência de vibrações; • Alta velocidade de execução.

DESVANTAGENS• Número de equipamentos limitados no Brasil;• Não ultrapassam camadas resistentes (matacões).

ESTACA ÔMEGA Introdução

• Introduzida no mercado Europeu em 1995 (Bélgica)

• No Brasil – final de 1996

ESTACA ÔMEGA Metodologia executiva

ESTACA ÔMEGA Metodologia executiva - Perfuração

• O trado penetra no terreno por rotação, deslocando e compactando lateralmente o solo, sem transportá-lo à superfície.

ESTACA ÔMEGA Detalhe do trado

ESTACA ÔMEGA Detalhe do trado

Estaca ômega

ESTACA ÔMEGA Metodologia executiva - Concretagem

• Concreto bombeado através do núcleo vazado

• Retira-se o trado girando-o no mesmo sentido da perfuração

• Concreto auto adensável = Hélice Contínua

ESTACA ÔMEGA Considerações

• O canteiro de obras é mantido sempre limpo;

• Melhor aderência estaca-solo; oferece maior resistência lateral por compactação do solo;

OUTROS TIPOS Estacas ancoradas com estacas metálicas

• Cravação de camisa de fibra com jato d’água

OUTROS TIPOS Estacas ancoradas com estacas metálicas

• Emenda das camisas de fibra

OUTROS TIPOS Estacas ancoradas com estacas metálicas

• Emenda das camisas de fibra

OUTROS TIPOS Estacas ancoradas com estacas metálicas

• Concretagem da estaca

OUTROS TIPOS Estacas ancoradas com estacas metálicas

• Estacas prontas

OUTROS TIPOS Estacas ancoradas com estacas metálicas

• Montagem da torre