controle de execução de estacas - transparências - 13-02-2002 (1)
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controle de execução de estacas transparencias aula.TRANSCRIPT
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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.
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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).
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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).
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3) ESTACAS PR-MOLDADAS (CONCRETO E AO)
3.1. Equipamento de Cravao
PILO OU MARTELO (AO)
CEPO (MADEIRA)
CAPACETE (AO)
COXIM (MADEIRA)
ESTACA
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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
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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
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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
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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
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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).
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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.
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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
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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.
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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
...
...
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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
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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
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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
...
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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
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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):
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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.
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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
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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
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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
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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.
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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.