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A BRASFOND FUNDAÇÕES ESPECIAIS S/A é uma empresa brasileira, especializada nas mais modernas tecnologias de fundações. Foi constituída em outubro de 1976, porém acumula experiência de mais de 50 anos em decorrência de acordo tecnológico com a FONDEDILE S.p.A. (Napoli - Itália). Tal acordo compreende assistência técnica em projetos, novas tecnologias e treinamento de pessoal, bem como o oferecimento de equipamentos especializados. Durante estes anos de ativa atuação no mercado de engenharia de fundações, tivemos a oportunidade de participar de mais de 1000 empreendimentos através de uma equipe altamente especializada e com equipamentos de última geração. A partir de agosto de 2000, a BRASFOND passou a oferecer excelência na execução de fundações de obras portuárias, marítimas e fluviais, através da constituição da BRASFIX, empresa da qual é uma das associadas. Em agosto de 2002, a BRASFOND foi recomendada para a certificação pela empresa BVQI, para o padrão normativo ISO9001:2000 - Prestação de serviços de Fundações Especiais e Geotecnía para Construção Civil. A partir de dezembro de 2004 a BRASFOND constituiu a empresa SPFE - Sociedade Portuguesa de Fundações Especiais, com sede em Portugal, com o objetivo de incrementar sua atuação também na Europa. Em março de 2006 a BRASFOND incorporou ao seu sistema de gestão a norma OHSAS 18001 : 1999 com objetivo de aumentar a postura preventiva em relação as questões de segurança e saúde. A Brasfond concretiza seu desenvolvimento na execução de Fundações Especiais e Geotecnia empregando modernas tecnologias, buscando melhoria contínua através de seus processos, com o compromisso de: Atender aos requisitos de seus clientes; Buscar e utilizar novas tecnologias; Elevar a qualificação de seus colaboradores; Melhorar sua posição concorrencial; Reduzir falhas que comprometam a qualidade de seus produtos; Empregar a segurança para preservação da saúde dos seus funcionários; Redução dos riscos ocupacionais. POLÍTICA DA QUALIDADE BRASFOND ÍNDICE Capítulo 1 Sede e Oficina de Manutenção Capítulo 2 Estaca Escavada de Grande Diâmetro Capítulo 3 Parede Diafragma - Moldada “in loco” - Pré-moldada - Plástica Capítulo 4 Estaca Barrete Capítulo 5 Estaca Hélice Contínua com Monitoração Eletrônica Capítulo 6 Estaca-Raiz Capítulo 7 Jet Grouting Capítulo 9 Tirantes Capítulo 10 Drenos Fibroquímicos Capítulo 11 Prova de Carga Estática sobre Estacas Capítulo 8 Tratamento de Maciços para Execução de Túneis 4 6 15 16 18 21 24 26 31 37 45 48 51 55 Capítulo 12 Brasfix Fundações de Obras Marítimas e Fluviais 57 Capítulo 13 Sociedade Portuguesa de Fundações Especiais LDA 59 SEDE E OFICINA DE MANUTENÇÃO INSTALAÇÕES A Brasfond possui instalações próprias de “Oficina e Manutenção”, em função da preocupação constante com a qualidade, procurando cada vez mais estar apta a participar das grandes obras com tecnologia de ponta. Situada em Guarulhos, em uma área de cerca de 20.500m2, é capaz de manter, reformar e construir a quase totalidade dos equipamentos de sua propriedade, pois dispõe de uma equipe técnica permanente, altamente especializada e experiente. Manutenção de equipamentos levesManutenção de equipamentos leves Seção de usinagem 4 CAPÍTULO 1 5Sede e Oficina de Manutenção Sede própria - Vila Olímpia - São Paulo / SP Vista aérea - Oficina de manutenção - Guarulhos / SP ESTACA ESCAVADA DE GRANDE DIÂMETRO SERVIÇOS Introdução a ocorrência de cargas elevadas, em obras de vulto tal que justifique a mobilização do N equipamento, o tipo de estaqueamento correntemente mais adequado é o de estacas de grande diâmetro moldadas "in loco", com perfuração mecânica a rotação, com eventual emprego de lama bentonítica. O emprego desse tipo de estacas tem se difundido largamente pela facilidade e rapidez de execução e pela adaptabilidade a diversos tipos de terreno, bem como o seu imediato conhecimento visual recolhendo material. As estacas de grande diâmetro executadas por perfuração a rotação, podem ser executadas junto a construções existentes, devido a total ausência de vibração, podendo atingir profundidades de até 70 metros. Convém ainda lembrar que as estacas escavadas de grande diâmetro podem ser executadas em presença de lâmina d'água, o que ocorre em obras marítimas e em construção de pontes. Nesse caso, a escavação mecânica e a concretagem submersa são precedidas da cravação de camisa metálica por intermédio, em geral, de martelo vibratório. Os equipamentos, quando necessário, serão montados em plataforma flutuante (barcaças de convés chato). As camisas metálicas poderão ser perdidas ou recuperadas. Em geral costuma-se aplicar às estacas escavadas cargas de trabalho que induzem no concreto do fuste solicitações à compressão simples da ordem de Diâmetro (mm) Área da Secção 2(m ) Perímetro (m) Cargas (KN) 3,5MPa 4,0MPa 5,0MPa 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 0,385 0,502 0,636 0,785 0,950 1,131 1,326 1,538 1,767 2,010 2,269 2,544 2,834 3,142 2,20 2,51 2,83 3,14 3,45 3,77 4,08 4,40 4,71 5,02 5,34 5,65 5,974 6,28 1350 1760 2220 2750 3320 3960 4640 5380 6180 7030 7940 8900 9920 11100 1540 2006 2540 3140 3800 4520 5300 6150 7070 8040 9070 10170 11330 12570 1930 2500 3180 3920 4750 5650 6630 7690 8830 10050 11340 12720 14170 15710 3,5 a 5,0 MPa. As capacidades de carga típicas podem ser aproximadamente as indicadas na tabela abaixo. Naturalmente, a capacidade de carga de uma estaca é sobretudo função das características do terreno, pelo que torna-se indispensável um estudo geotécnico preciso e correto para se definir, caso por caso, a capacidade de carga máxima permissível. Estaca escavada - Santos / SP 6 CAPÍTULO 2 7Estaca Escavada de Grande Diâmetro Metodologia Executiva O sistema de perfuração é a rotação com eventual emprego de lama bentonítica. O equipamento consta essencialmente de uma Perfuratriz Hidráulica, que aciona uma haste telescópica com comprimento necessário para atingir as cotas do projeto, que tem em sua extremidade inferior uma ferramenta de escavação. A perfuratriz, que deverá ter torque adequado ao diâmetro, ao tipo de terreno e a cota exigida, inclui uma central hidráulica que comanda o “pull-down” da haste telescópica para dar maior penetração à ferramenta de escavação. Desde o início da perfuração adiciona-se lama bentonítica ao furo, mantendo-a sempre cerca de 1,50m acima do nível do lençol freático. a) Colocação de guia Como, em geral, o terreno superficial é menos coerente, é colocado no terreno um segmento de camisa metálica-guia com comprimento a 2,0 a 3,5 metros e diâmetro interno no mínimo 10 centímetros maior que o diâmetro da estaca especificada no projeto e que servirá de guia para a escavação da mesma. Logo após o término da concretagem da estaca, o segmento de camisa metálica deverá ser retirado. b) Posicionamento da Perfuratriz Depois de locada, a perfuratriz é nivelada a fim de garantir a verticalidade da haste e, conseqüentemente, do furo. c) Perfuração Instalada a guia e posicionado o equipamento, inicia-se a perfuração adicionando lama bentonítica mantendo-asempre, de preferência, 1,5 metro acima da cota do lençol para contenção das paredes de escavação. Durante a perfuração é sempre necessário controlar a verticalidade. Especial cuidado deve ser dispensado na escolha do tipo e da secção da ferramenta para uma perfuração correta e uniforme. Ao se atingir a cota de assentamento da estaca, prevista no projeto, a fiscalização deverá verificar se as características do solo naquela cota são compatíveis com as previstas no projeto, sendo em seguida feita a desarenação ou troca da lama. Posicionamento do guindaste e colocação de camisa-guia Perfuração da estaca Desarenação ou troca da lama Colocação de armadura Concretagem da estaca Estaca Escavada de Grande Diâmetro Estaca escavada - Santos / SP Estaca escavada - Santos / SPEscavação com caçamba - Telesp Celular - São Paulo / SP Estaca escavada - Santos / SP 8 constante e regular a fim de obter uma concretagem adequada, com o concreto preenchendo o furo de baixo para cima, garantindo a perfeita aderência do fuste da estaca ao terreno. O concreto deve satisfazer as seguintes exigências: Fator água/ cimento [ 0.6.h f / 20MPa.ckh Pedra 1 (dimensão máxima característica 19 mm).h Slump 220 ± 30 mm.h Consumo de cimento: 400 kg/m³.h % de Argamassa em massa /55 % [massa do h cimento + massa dos agregados miudos ] *100/[massa cimento + massa dos agregados miudos + massa dos agregados graúdos]. Podem ser usados aditivos plastificantes. h Diâmetro máximo do agregado não superior a 10% do h diâmetro do tubo de concretagem. Permitido o uso de agregados miudos artificiais h conforme a NBR 7211. Obs.: A metodologia descrita anteriormente aplica-se também para as estacas barrete e paredes diafragma moldadas “in-loco”. d) Colocação da Armadura Terminada a perfuração, procede-se à colocação da armadura em gaiolas pré-fabricadas, por meio de guindaste auxiliar ou com a própria perfuratriz, sendo a armadura dotada de espirais, anéis de rigidez, e espaçadores que possam garantir um recobrimento conveniente da ferragem principal. e) Concretagem A concretagem das estacas escavadas é submersa, ou seja, executada de baixo para cima de modo contínuo e uniforme. Tal processo consiste no lançamento do concreto por gravidade, através de um tubo (tremonha) central ao furo, cuja extremidade inferior durante a concretagem deve estar sempre imersa no concreto. A fim de evitar que a lama se misture com o concreto lançado, coloca-se um obturador no interior do tubo no início da concretagem. Após esta operação prossegue-se com o lançamento do concreto, devendo-se manter um fluxo Estaca Escavada de Grande Diâmetro 9 viscosidade, densidade, conteúdo percentual de areia e a presença de eventuais substâncias contaminantes. Importante na preparação de uma boa lama bentonítica é o controle da qualidade da água. De fato, água com excesso de cloretos provoca a floculação da lama com conseqüente ausência de “gel” e precipitação da bentonita. Especial atenção deve ser dispensada ao controle da densidade durante a perfuração e principalmente antes da concretagem pois, quando superior aos valores desejados, denota a presença de elevada quantidade de material em suspensão. Esse material deve ser eliminado através de um desarenador. Outra precaução indispensável é a de manter constante o nível da lama e cerca de 1,50m acima do lençol freático durante toda a escavação, inclusive no caso da suspensão permanecer muito tempo na escavação, durante interrupções do trabalho. A lama bentonítica pronta para ser utilizada deve ter as características resultantes da tabela abaixo. Terminada a perfuração do elemento de fundação e antes de iniciar a concretagem, deve-se novamente controlar as características da lama. A concretagem pode ser procedida quando a lama retirada tenha os parâmetros conforme tabela anterior. Método de ensaio Método de ensaio Características Características Intervalos dos Valores a 20ºC Intervalos dos Valores a 20ºC Densidade Viscosidade PH Espessura do cake Teor de areia Densidade Viscosidade PH 31,02 a 1,10 g/cm 30 a 90 Seg 7 a 11 1,0 a 2,0 mm Até 3% 31,03 a 1,07 g/cm 45 a 48 Seg 7 a 10 Balança de lama Método de Funil Marsh Papel de PH Filter Press Baroid Sand Content Balança de lama Método de Funil Marsh Papel de PH Lama Bentonítica O emprego da lama bentonítica, de uso difundido na tecnologia de perfurações petrolíferas, é de aplicação relativamente recente na contenção de paredes de uma escavação, datando mais ou menos de 1952, época a partir da qual passou a ser aceito sem qualquer restrição, sendo em alguns casos insubstituível. Com tecnologia análoga à utilizada nas paredes diafragma e posteriormente nas estacas tipo barrete, verificou-se ser possível executar estacas escavadas de grande diâmetro sem aplicação de revestimento, utilizando exclusivamente a lama bentonítica que é a mistura em proporções convenientes de bentonita e água. A bentonita é, pois, um mineral argílico, mont- morilonita, (silicato hidratado de alumínio) que absorve água até 6 a 7 vezes o próprio peso, aumentando de 15 a 20 vezes o próprio volume, formando uma suspensão coloidal cuja propriedade fundamental é a tixotropia, ou seja, a característica de sofrer transformação isotérmica e reversível, apresentando-se como gel quando em repouso e como solução em agitação. Face a essa propriedade, junto às paredes de uma perfuração e em suas reentrâncias forma-se uma película (cake) de partículas de bentonita hidratada, que se constitui em barreira à passagem da água, além de apresentar: viscosidade superior à da água;h tixotropia;h habilidade de formação de película (cake);h Propriedades, estas, essenciais que tornam possível o emprego da bentonita na estabilização de escavações, mantendo-as íntegras, até que se processe a concretagem. No decurso da perfuração devem ser controlados alguns parâmetros característicos da lama, quais sejam: Polímero para utilização como fluido de escavação O polímero que é utilizado como base para fluido de escavação de solo é uma poliacrilamida em emulsão de alto peso molecular e cadeias longas, sendo biodegradável. Quando em contato com a água, ocorre seu inchamento e o aumento da viscosidade da água. Sua aparência é viscosa e fosca, com as seguintes características: Como aditivo, é utilizado outro polímero que tem a função de acelerar a floculação das partículas sólidas em suspensão. Após o processo de dosagem para a obtenção da lama polimérica, de acordo com as características do solo, a mesma é bombeada para os silos de armazenagem para posterior utilização nas escavações. Antes da utilização da lama polimérica, deve-se fazer o ensaio de viscosidade utilizando o cone Marsh. Durante o processo de escavação com a lama polimérica, deve-se sistematicamente controlar a viscosidade da mesma, corrigindo sempre que a viscosidade se tornar inferior a 45 segundos, a fim de se manter a integridade da escavação. Estaca Escavada de Grande Diâmetro10 ConcretagemDesarenação da estaca Descida de armadura - Telesp Celular - São Paulo / SP Trado dotado de bits especiais para rocha - Telesp Celular - São Paulo /SP Capacidade de carga O cálculo da capacidade de carga de um elemento de fundação é função das características do sub-solo e deriva da aplicação dos princípios da Mecânica dos Solos. Para as estacas concretadas“in loco”, surgiu uma série de fórmulas estáticas, composta de duas partes: uma que exprime a capacidade de carga devida a resistência por atrito lateral e a outra pela resistência da ponta. Para obter soluções utilizáveis para fins práticos estabelecem-se hipóteses simplificadas e fixam-se limites ao sistema estaca/terreno, na realidade, extremamente complexo. Admite-se, eventualmente, que a capacidade limite de uma estaca (ultimate bearing capacity) seja a soma da parte da resistência de ponta (end bearing capacity) e da aderência lateral (shaft bearing capacity). No entanto, somente em casos particulares a capacidade limite da estaca será igual somente a resistência de ponta ou somente ao atrito lateral; em geral será a soma dos dois termos, cada um dos quais, porém, não alcançará seu valor máximo. O problema se reduz na avaliação teórica experimental dos “coeficientes de capacidade de carga” que fornecem os valores do atrito e da resistência de base e permitem a determinação de seus valores em função da característica do terreno e da profundidade. Quando o projeto exige que as estacas sejam engastadas em solo de altíssima resistência ou em rocha, pode-se adotar, como procedimento executivo, uma das alternativas abaixo: a) Perfuração com trado: neste caso a escavação do trecho em solo se fará normalmente com utilização de caçamba e lama bentonítca ou em função de condições especiais, com camisa metálica recuperada ou perdida, ao invés da lama. Atingindo o limite de escavabilidade Estacas Engastadas em Rocha 11Estaca Escavada de Grande Diâmetro b) Perfuração com martelo de fundo: neste caso é instalada, no trecho em solo, camisa metálica recuperável ou perdida e feita a limpeza interna com caçamba. Atingida a rocha, coloca-se um gabarito para permitir a execução de furos tangentes, com martelo de com a caçamba, é feita a substituição por trado especial com "bits" de carboneto de tungstênio prosseguindo-se a escavação até a cota de projeto ou até material com resistência à compressão simples de até 30 MPa. A limpeza do furo é feita com o auxílio do "air-lift" antes da colocação de armação e concretagem submersa. A recuperação da camisa, quando prevista, dar-se-á simultaneamente à concretagem garantindo-se sempre o concreto cerca de 2,0m acima da extremidade inferior da camisa. fundo de diâmetro até 40cm e profundidade conforme projeto. Estando os furos prontos, um trépano será usado para quebrar os pedaços de rocha restantes e regularizar o furo. A limpeza, concretagem e retirada da camisa dar-se-á conforme item anterior. Colocação de camisa-guia Escavação com caçamba Perfuração com trado com bits especiais Limpeza de fundo com air-lift Colocação da armadura Concretagem Colocação de camisa-guia Escavação com caçamba Perfuração com martelo de fundo Limpeza de fundo com air-lift Colocação da armadura Concretagem c) Perfuração com circulação reversa: neste caso, a escavação é totalmente revestida com camisa metálica recuperável ou perdida, o material escavado por rotação, com utilização de "rock-bit" e circulação reversa, de água d) Com estaca-raiz incorporada: neste caso, procura- se prolongar, em profundidade, as estacas de grande diâmetro, quando as características do terreno tornam muito oneroso ou, às vezes, impossível o engastamento das mesmas além de certos limites. O "estacão com estacas-raiz" é constituído de um fuste (estaca de grande diâmetro) escavado no terreno até uma certa profundidade e prolongado por um certo número de estacas-raiz. O número, diâmetro e características dessas estacas-raiz variam conforme o caso, de modo a alcançar a capacidade de carga desejada nas diversas situações de terreno que venham a ser encontradas. ou lama bentonítica. É possível, com equipamentos especiais, escavar-se até diâmetro 300cm. A concretagem e recuperação da camisa far-se-ão como nas opções anteriores. O fuste é executado pelos sistemas usuais e armado com armadura perimetral em gaiola. Na maioria dos casos, devem ser colocados tubos guias, antes da concretagem do fuste, para evitar a perfuração do concreto. Pelos tubos guias, então, serão executadas as estacas-raiz. É importante observar que, por se tratar de perfuração em rocha, é recomendável que a perfuração seja executada através da utilização de um "martelo fundo de furo". O tubo guia, após a execução da estaca-raiz, deverá ser preenchido com argamassa até a cota de arrasamento da estaca. Estaca escavada incorporada com estaca-raiz Estaca Escavada de Grande Diâmetro12 Cravação de camisa metálica com vibrador Escavação com benoto Perfuração com perfuratriz hidráulica e sistema de circulação reversa Colocação da armadura Concretagem Execução de estaca escavada de grande diâmetro - São Paulo / SP Execução de estaca escavada em rocha - Rodovia dos Imigrantes - São Paulo / SP Esquema do sistema de circulação reversa Concretagem de estaca escavada - Santos / SP Estaca Escavada de Grande Diâmetro 13 Central de armazenamento de lama bentonítica - Metrô Linha 2 Estação Klabin - São Paulo / SP Estacas sem uso de lama bentonítica Por razões ambientais tem sido cada vez mais problemático o uso de lama bentonítica para estabilização das paredes das escavações das estacas escavadas. Apesar de já ter-se desenvolvido bastante o uso de polímeros, ainda não pode ser solução para todas as situações, função do tipo e grau de agressividade do solo e da água contida em seus vazios. Em função disso, a SPFE, empresa do grupo Brasfond, desenvolveu para sua obra em Portugal as estacas escavadas totalmente encamisadas e recuperadas sem uso de lama bentonítica ou polímero. A metodologia de execução foi assim definida: a) posicionamento da camisa-guia e de perfuratriz. b) cravação da camisa metálica com uso de vibrador de alta potência até a cota de projeto. Em função do comprimento da estaca esta camisa poderá ser cravada em diversos segmentos soldados e, antes da solda do elemento seguinte, é feita limpeza interna com a perfuratriz, mantendo-se o revestimento sempre cheio de água. c) atingida a cota de projeto é feita a troca da água “suja” por água limpa e uma limpeza do fundo com “air -lift”. d) colocação da armadura, em módulos, em função do seu comprimento. e) concretagem submersa com a simultânea retirada da camisa metálica, também em segmentos. Cumpre observar que a metodologia acima pode apresentar uma variante com a escavação parcialmente revestida (por exemplo, em um trecho inicial com expessa camada de argila mole) e neste caso o uso da lama bentonítica ou polímero será necessário para estabilizar o trecho da escavação sem revestimento. 14 Estaca Escavada de Grande Diâmetro Limpeza da estaca - Ponte sobre o Rio Tejo no Carregado - PortugalCravação de camisa - Ponte sobre o Rio Tejo no Carregado - Portugal Colocação de camisa- guia Cravação de camisa metálica com vibrador Limpeza de fundo com air-lift Colocação da armadura ConcretagemLimpeza interna com caçamba Retirada simultânea da camisa metálica PAREDE DIAFRAGMA SERVIÇOS Introdução A parede diafragma consiste em se realizar, no subsolo um muro vertical de profundidades e espessuras variáveis, constituídos de painéis elementares, quer alternados, quer sucessivos, e aptos a absorver cargasaxiais, empuxos horizontais e momentos fletores. A parede poderá ter função estática ou de interceptação hidráulica, podendo ser constituída de concreto simples ou armado, pré-moldada ou de coulis, conforme o escopo a se destinar. Utilizada inicialmente na construção de "cut-off" de barragens para interceptação de fluxos de infiltração, passou a ser aplicada na solução de grande número de problemas quais sejam: parede de contenção para escavações na construção h de subsolos, inclusive nas proximidades de edifícios existentes; na construção de galerias de metrô e passagens h subterrâneas; em forma poligonal para execução de reservatórios h subterrâneos e shafts; portantes com função de fundações profundas;h estruturas de contenção para prevenção de h deslizamentos; paredes para isolar terrenos contaminados;h proteção de fundações de pilares de pontes;h para estruturas portuárias (cais);h execução de garagens subterrâneas; h Além destas, uma das aplicações mais difundidas tem sido na canalização de rios e córregos, pois tem permitido com segurança, economia, rapidez e sem maior perturbação do tráfego urbano, solucionar o problema de enchentes pelo alargamento do canal, rebaixamento do leito e conseqüente aumento de vazão. A parede diafragma pode ser: moldada "in loco”h pré-moldadah de "coulis" (diafragma plástico)h Metrô Linha 2 Estação Klabin - São Paulo / SP CAPÍTULO 3 15 Parede Diafragma Moldada “in loco” Metodologia Executiva A metodologia executiva da parede diafragma moldada no solo obedece ao seguinte roteiro: a) execução de mureta-guia ao longo do perímetro; b) escavação de terreno ou trincheiras com comprimento de 2,50m ou 3,20m e seus múltiplos, até a profundidade de projeto substituindo o material escavado por lama bentonítica, simultaneamente; c) execução da desarenação ou troca da lama bentonítica, se necessário; d) colocação das chapas-junta; e) instalação de armadura em gaiolas; f) colocação do tubo tremonha com funil; g) concretagem submersa que deverá ser contínua até cerca de 50cm acima da cota de arrasamento; h) retirada lenta das chapas-junta após o início de pega do concreto. PAREDE DIAFRAGMA MOLDADA “IN LOCO” Tipos de Clam Shell 30 x 250 30 x 320 40 x 150 40 x 250 40 x 320 50 x 150 50 x 250 60 x 150 7.500 9.600 6.000 7.500 12.000 10.000 12.500 9.000 60 x 250 70 x 250 80 x 250 90 x 250 100 x 250 110 x 250 120 x 250 - 15.000 17.500 20.000 22.500 25.000 27.500 30.000 - Seção (cm) 2Área (cm ) Seção (cm) 2Área (cm ) Clam shell hidráulico vista lateral 3316 Execução de mureta-guia Escavação do terreno até a cota de projeto Colocação de chapas-junta e instalação da armadura Colocação do tubo tremonha e concretagem submersa Retirada das chapas-junta Parede Diafragma Moldada “in loco” Parede diafragma moldada "in loco" com tirantes - R. Gomes de Carvalho - São Paulo / SP Metrô Linha 2 Estação Klabin - São Paulo / SP Metrô Linha 2 Estação Klabin - São Paulo / SP Metrô Linha 2 Estação Klabin - São Paulo / SP Metrô Copacabana - Rio de Janeiro / RJ 17 PAREDE DIAFRAGMA PRÉ-MOLDADA Introdução As paredes diafragma pré-moldadas são constituídas por uma série de elementos em concreto armado, preparados em usina ou no prório canteiro e aplicados em trincheiras escavadas em presença de lama bentonítica, e posterior preenchimento parcial do fundo com concreto ou argamassa. Esses painéis são dimensionados e armados para responder às solicitações a que serão submetidos. Algumas das vantagens de paredes pré-moldadas: acabamento perfeito da parte visível; Vantagens h podem ser utilizados painéis de espessura menor que h no caso de painéis concretados "in situ"; possibilidade de protensão, o que permite reduzir o h peso dos painéis; eliminação dos problemas ligados ao "over break", em h particular dos "bolsões", que se formam na argila mole, e que acarretam perdas de concreto e custos adicionais de correção da parede; eliminação de concreto na obra e, consequente-h mente, dos eventuais problemas técnico-executivos causados por atrasos do fornecimento durante a concretagem; possibilidade da utilização de juntas especiais que h garantam boas condições de estanqueidade. Parede diafragma pré-moldada - Metrô Brasília / DF Parede Diafragma Pré-moldada3318 Fase I Fase II Fase III Lançamento de coulis e argamassa Metodologia Executiva A execução da parede diafragma pré-moldada obedece à mesma metodologia de parede moldada “in loco", no que se refere a escavação. Para a colocação das placas pré-moldadas, dependendo das condições de projeto e das características do terreno, pode-se adotar as seguintes alternativas: a) parede parcialmente pré-moldada Nesta alternativa será concretada, "in situ", uma "ficha", cujos objetivos são: limitar o comprimento das placas pré-moldadas e, assim, o seu peso; reduzir os recalques das placas quando sujeitas a cargas verticais (em função também do terreno de apoio), bem como permitir que eventuais variações na profundidade da escavação sejam compensadas pelo trecho moldado "in situ". A "ficha" pode ser armada (mediante ferragem colocada na parte inferior das placas). b) parede totalmente pré-moldada Neste caso não há nenhuma concretagem "in situ", e sim, apenas esgastamento da parede pré-moldada dentro do "coulis" (ver matéria parede diafragma plástica). Três alternativas podem ser adotadas: escavação do painel já com o "coulis", uma vez que a h mistura cimento-bentonita tem características adequadas para garantir a estabilidade das paredes de escavação; escavação do painel com lama bentonítica e troca da h mesma pelo "coulis", antes ou após a colocação do elemento pré-moldado; troca parcial da bentonita pelo "coulis" antes da h colocação das placas, de maneira a compensar o volume deslocado pelas mesmas, caso contrário faria transbordar o "coulis" fora da mureta-guia. Seções típicas 2,50 4 0 2,50 2 0 1 0 1 0 2,50 Placas pré-moldadasEscavação Colocação da placa Concretagem do “pé” Parede Diafragma Pré-moldada 19 Detalhe de fixação da placa pré-moldada Ponta Metálica Aparelhos para nivelamento Placa pré-moldada Parede-guia Antes da injeção Após a injeção Junta “Water stop” Colocação de placa pré-moldada - Brasília / DF Parede diafragma pré-moldada - Metrô Fortaleza / CE Parede diafragma pré-moldada - Travessia da Av. 23 de Maio - Metrô / SP 3320 Parede Diafragma Pré-moldada Parede Diafragma Plástica 21 PAREDE DIAFRAGMA PLÁSTICA Injeção de coulis Execução de pré-furo em arenito para escavação de parede plástica material contaminado nível d’água rebaixado parede plástica Isolamento de áreas contaminadas parede plástica escavação rebaixamento do N.A. por ponteiras Proteção das escavações parede plástica Execução de “cut-off” Introdução Características do "coulis" A parede diafragma é uma barreira vertical escavada com a utilização de "coulis" (mistura de cimento, bentonita e água), com o objetivo de reduzir a percolação horizontal da água. Para melhorar sua eficiência, a parede deve penetrar na camada de solo impermeável subjacente. Dentre as diversas aplicações, podemos citar: execução de "cut-offs" de barragens; proteção de diques, cais e estruturas sensíveis a deformações; isolamento de áreas contaminadas ou aterros sanitáriospara impedir a degradação de lençol freático. A função do "coulis" na execução de uma parede diafragma plástica ou pré -moldada é: redução da percolação horizontal da água; preenchimento de todos os vazios entre as placas e o terreno, de maneira a garantir interligação e continuidade entre os dois; impermeabilização das juntas, melhorando as h condições de estanqueidade. Uma adequada dosagem dos componentes do "coulis" permite a obtenção de características finais adequadas ao projeto no que diz respeito a resistência, estanqueidade e deformabilidade. Baseando-se em tal know-how e pesquisas bem como na prática de execução de obras, é possível definir os seguintes princípios básicos: para substituir a lama bentonítica pelo "coulis" sem h contaminação entre os dois (o problema é relacionado com a diferença de densidade dos dois líquidos), a quantidade de cimento aconselhável é mais de 300 3kg/m de "coulis". h h h h h a resistência do "coulis" é fortemente influenciada pelo h fator A/C, enquanto é menos influenciada pelo teor de bentonita, (nos limites de dosagem normalmente utilizados). Com uma dosagem de 300kg de cimento 3para cada m de "coulis" atinge-se normalmente uma resistência a 28 dias superior a 0,5 MPa. Vale salientar que a resistência final do "coulis" é alcançada depois de vários meses, chegando a ser mais que o dobro da resistência a 28 dias. retração do "coulis" durante a pega e cura do mesmo. h Dependendo do grau de absorção do terreno, das características do tipo de cimento e bentonita usadas e de outros fatores, o abaixamento do nível do "coulis" em relação ao das muretas-guia nas horas seguintes ao seu lançamento é, normalmente, da ordem de 5%, podendo chegar a mais de 10% da altura tratada. É boa norma adicionar "coulis" imediatamente quando o nível do mesmo for baixado além do normal, para evitar problemas de descontinuidade nas juntas e formação de vazios atrás das paredes. impermeabilidade do "coulis". O "coulis" normalmente h utilizado apresenta um coeficiente de permeabilidade (k) -7da ordem de 10 cm/seg., entretanto sabe-se que o valor de k tende a diminuir com o tempo. A figura abaixo indica as variações de permeabilidade, deformabilidade e resistência em função de maior ou menor quantidade de água, bentonita ou cimento. Maior Deformabilidade Maior Resistência Cimento Maior Permeabilidade Água Bentonita Parte do diagrama normalmente utilizado para diafragma plástico ou pré-moldado Dosagem da mistura cimento-bentonita - F.A. Jefferis (1981) Clam shell com guia especial Vista aérea PCH Garganta da Jararaca - Campo Novo de Parecis / MT Metrô Linha 4 Estação da Luz - São Paulo / SP Metrô Linha 4 Estação da Luz - São Paulo / SP Parede Diafragma Plástica3322 Metrô Linha 4 Estação da Luz - São Paulo / SP Metrô Linha 4 Estação da Luz - São Paulo / SP Trecho de parede plástica escavada - Metrô Linha 4 Estação da Luz - SP Trecho de parede plástica escavada - Metrô Linha 4 Estação da Luz - SP Parede diafragma plástica com escavação em arenito - PCH Garganta da Jararaca - Campo Novo de Parecis / MT Em primeiro plano, execução de pré-furo em rocha. Ao fundo diafragmadora escavando - Campo Novo de Parecis / MT 23Parede Diafragma Plástica Introdução a ocorrência de cargas elevadas em obras de vulto, o tipo de estaqueamento que também N pode ser utilizado é o de estacas tipo barrete, que são estacas de secção retangular derivadas de um ou mais painéis de parede diafragma e utilizados como elementos portantes de fundações em substituição às estacas de grande diâmetro e suas vantagens são: conhecimento imediato e real de todas as camadas atravessadas; ausência de vibração; gradual adaptação da estaca às condições físicas do terreno, com sensível incremento do atrito lateral; h h h ESTACA BARRETE SERVIÇOS possibilidade de atingir grandes profundidades (até 70 h metros); possibilidade de executar a estaca em praticamente h todos os tipos de terreno, com nível de água ou não, e atravessar matações de pequenas dimensões com a aplicação de ferramentas especiais (trepano); redução no volume de concreto nos blocos de h coroamento. Em geral costuma-se aplicar às estacas barrete cargas de trabalho que induzam no concreto do fuste solicitações à compressão simples da ordem de 3,5 à 5 MPa. Estaca Barrete de 7,00 x 1,00 x 48,00 m de profundidade (funcionando também como pilar) - Metrô Linha 2 Estação Klabin - São Paulo / SP Metrô Linha 2 Estação Klabin - São Paulo / SP CAPÍTULO 4 3324 Metodologia Executiva É a mesma da estaca escavada de grande diâmetro, diferindo no equipamento de perfuração, que é um clam-shell no lugar da mesa rotativa ou perfuratriz, e a guia, que não será metálica e sim de concreto conforme desenho ao lado. As cargas admissíveis como elemento estrutural podem ser aproximadamente as indicadas na tabela abaixo: Naturalmente, a capacidade de carga de uma estaca é, sobretudo, função das características do terreno, pelo que se torna indispensável um estudo geotécnico preciso e correto para se definir, caso a caso, a capacidade de carga máxima permissível. Concretagem de estaca barreteMetrô Linha 2 Estação Klabin - São Paulo / SP Dimensões usuais (cm) Área 2(m ) Perímetro (m) Cargas (KN) 3,5MPa 4,0MPa 5,0MPa 150 x 40 150 x 50 150 x 60 250 x 30 250 x 40 250 x 50 250 x 60 250 x 70 250 x 80 250 x 90 250 x 100 250 x 110 250 x 120 0,60 0,75 0,90 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,25 2,50 2,75 3,00 3,8 4,0 4,2 5,6 5,8 6,0 6,2 6,4 6,6 6,8 7,0 7,2 7,4 2100 2600 3150 2600 3500 4380 5250 6130 7000 7880 8750 9630 10500 2100 2600 3150 2600 3500 4380 5250 6130 7000 7880 8750 9630 10500 2400 3000 3600 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 25Estaca Barrete CORTE A-A 5 a Reaterro Limite da escavação Estribos E 6,3mm C/20 Alça C/100 E 10mm C/20 3030 10 10 5 b a A PLANTA DA ESTACA ESTACA BARRETE Alça Parede-guia 5 5 5 A 5 15 15 Detalhe da alça E 12,5mm - aça Ca50 - fck = 15MPa a = espessura da estaca b = largura da estaca acrescida de 10cm Obs.: Quando a largura da estaca for igual ou maior do que 2,60m, desprezar o acréscimo de 10cm na dimensão b. Detalhe de mureta-guia ESTACA HÉLICE CONTÍNUA COM MONITORAÇÃO ELETRÔNICA SERVIÇOS Estaca hélice contínua - Vila Mariana - São Paulo / SP 3326 CAPÍTULO 5 isso é muito usada em centros urbanos e nas áreas que que possuem equipamentos sensíveis à vibrações. Características do concreto utilizado: f / 20 MPa.ckh Agregado = pedrisco.h Consumo mínimo de cimento = 400kg/m³.h Slump = 220630 mm.h Fator água/ cimento [ 0.60.h Pedra 0 (dimensão máxima característica 12.5 mm).h % de argamassa em massa /55% [Massa do cimento h + Massa dos agregados miudos]*100/[Massa do cimento + Massa dos agregados miudos + Massa dos agregados graúdos]. Concreto bombeado.h Podem ser usados aditivos platificantes.h Permitido o uso de agregados miudos artificiais h conforme a NBR 7211. Introdução uso das estacas hélice contínua existe há vários anos e a sua origem foi nos Estados Unidos. O Além da execução da estaca, o equipamento de hélice contínua pode ser usado ainda para: execução de pré-furos para implantação de perfis metálicos ou estacas pré-moldadasem terrenos resistentes, onde a simples cravação poderia danificar a cabeça das estacas; constituir uma cortina com estacas espaçadas e concreto projetado entre elas. Em função do torque dos equipamentos ter aumentado significativamente nos últimos anos, tem sido possível executar estacas de maiores diâmetros e bem mais profundas, além de se poder perfurar terrenos cada vez mais resistentes. Uma das mais importantes características da estaca hélice contínua é que não produz vibrações, por h h As cargas indicadas acima referem-se as cargas admissíveis como elemento estrutural ficando a cargo do Engenheiro Geotécnico a definição da profundidade das estacas para que haja a suficiente interação estaca-solo. Descrição UN Valores Diâmetro Distância mínima entre eixos Distância eixo-divisa Área da seção transversal Perímetro cm KN Tf cm cm 2cm cm 35 600 60 90 100 962 110 40 800 80 100 100 1257 126 50 1300 130 130 100 1964 157 60 1800 180 150 100 2827 188 70 2400 240 175 100 3848 220 80 3200 320 200 100 5027 251 90 4000 400 225 100 6362 283 100 5000 500 250 100 7854 314 110 6000 600 275 100 9498 345 120 7000 700 300 100 1130 376 Características nominais das Estacas Hélice Contínua 27Estaca Hélice Contínua com Monitoração Eletrônica Metodologia executiva A metodologia executiva de uma estaca hélice contínua obedece ao seguinte roteiro: a) posicionamento do equipamento e perfuração do terreno com o trado até a profundidade definida em projeto. Durante essa etapa o solo é bloqueado pelo fundo e assim o material preenche as hélices do trado. b) injeção de concreto bombeado pelo corpo central do trado até o topo, sob pressão. c) retirada contínua e lenta do trado, sendo o espaço anteriormente ocupado pelo trado preenchido com concreto, que é mantido sob pressão medida no topo do trado, até o final de concretagem. Nesta etapa é utilizado o “limpador mecânico” que permite retirar o material das hélices do trado. d) posicionamento da armadura imediatamente após o término da concretagem, enquanto o concreto ainda está em início de cura. Carga admissível estrutural máxima Perfuração do terreno com trado Concretagem sob pressão com simultânea retirada do trado Colocação da armadura 3328 Estaca Hélice Contínua com Monitoração Eletrônica Estaca hélice contínua - Guarulhos / SP Execução de estaca hélice contínua - BahiaExecução de estaca hélice contínua Instrumentação / Controle de qualidade Sem dúvida um aspecto importante na execução de estacas hélice contínua é a possibilidade de se monitorar toda a execução garantindo assim o controle da perfeita execução e qualidade da estaca. O advento da instrumentação confiável tem aumentado a compreenssão da técnica de execução dessas estacas e trazido, assim, mais confiança ao método. Os parâmetros essenciais e que são normalmente medidos durante o processo de execução, são: profundidade; torque; velocidade de penetração; rotação de trado por unidade de penetração; pressão do concreto; tempo de concretagem; velocidade de extração do trado. Além dessas informações, o sistema de monitoração informa ainda todas as características da estaca: excesso de concreto, dia e hora de execução; informações essas impressas em uma folha, para cada estaca, conforme mostrado abaixo: h h h h h h h Painel de controle 29Estaca Hélice Contínua com Monitoração Eletrônica Registro da estaca Cabine de controle e monitoração Estacas hélice contínua para contenção - Metrô Linha 2 Estação Klabin - São Paulo / SP Descida de armadura 3330 Estaca Hélice Contínua com Monitoração Eletrônica ESTACA-RAIZ SERVIÇOS Estaca-raiz com utilização de martelo de fundo - Jurubatuba / SP Execução de estaca-raiz - Rodovia Anchieta / SP CAPÍTULO 6 Introdução s “estacas-raiz” (pali radice, root pile) são estacas escavadas com injeção, segundo NBR 6122/96, A de pequeno diâmetro concretadas “in situ” e estão sendo utilizadas, nos últimos anos, de maneira sempre mais freqüente. As “estacas-raiz” se constituem, de fato, num dos processos mais difundidos no campo das obras de reforço de fundações, consolidação de taludes e de fundações normais ou de tipo especial, em presença também, e sobretudo, de terrenos particularmente difíceis, por exemplo, com presença de matacões e rocha. As principais características típicas de estaca (alta capacidade de carga com recalques muito reduzidos, possibilidade de execução em área restritas e alturas limitadas com perturbação mínima do ambiente circunstante, em qualquer tipo de terreno e em direções especiais, com utilização quer a compressão, quer a tração) permitem de fato resolver com sucesso a maior parte dos problemas ligados com reforço de fundações e consolidação de terrenos. A concepção e o aperfeiçoamento dos primeiros modelos de “pali Radice” realizados pela Fondedile SpA - Napoles - Itália remontam há mais de 50 anos quando seu inventor, o Engº. F. Lizzi, diretor técnico daquela empresa, requereu as primeiras patentes em 1952. 31Estaca-Raiz Aplicações Dentre as inúmeras aplicações, podemos citar: reforço de fundações; fundações de difícil execução pelos métodos tradicionais quer pela ocorrência de matações no sub- solo, quer pela exigüidade de espaço em superfície e pé- direito reduzido; reforço de cais de atracação; fundação de bases de equipamentos em unidades industriais em operação; fundações de pontes; h h h h h Exemplos de aplicação da Estaca-Raiz paredes de contenção para proteção de escavações h nas imediatas vizinhanças de construções existentes (estacas justapostas); contenção de taludes;h proteção para escavação de galerias de metrôs em h centros habitados; fundações de máquinas sujeitas a vibração;h ancoragem de muros de arrimo e paredes diafragma;h tirante-raiz;h fundações de cambotas de túneis em fases h construtivas. Esquema de estrutura de contenção Consolidação dos blocos de fundação de ponte Estrutura reticular tridimensional de estacas-raiz para sub-fundação de edifício Sub-fundação de edifício com reticulado de estacas-raiz para previnir recalques decorrentes de escavação de galerias de metrô Aplicação de estacas-raiz na construção de andares em edifícios existentes. Reforço de Fundações de Monumentos Históricos Ex.: Palácio da Liberdade - Belo Horizonte - MG Consolidação de taludes em terrenos soltosEstrutura reticular em formação rochosa Reforço de cais de atracação 3332 Estaca-Raiz Metodologia executiva a) Perfuração a1) Perfuração em solo A perfuração é executada, normalmente, por rotação com revestimento contínuo do furo e com auxílio de um fluído em circulação (geralmente água); o revestimento de perfuração possui na base uma ferramenta (coroa), dotada de pastilhas de metal duro, de diâmetro ligeiramente superior ao do revestimento. Os detritos resultantes da perfuração são trazidos à superfície pelo fluído em circulação através do interstício anelar que se forma entre o tubo e o terreno. Isto determina também, portanto, que o diâmetro acabado da estaca seja sempre maior que o diâmetro nominal do instrumento de perfuração. A medida que prossegue a perfuração, o revestimento metálico penetra no terreno e os vários segmentos são ligados entre si por juntas rosqueadas. a2) Perfuraçãoem rocha Ao atingir a rocha, e havendo a necessidade de penetrá-la, esta perfuração é feita normalmente utilizando martelo de fundo a roto-percussão até a cota de projeto. b) Armadura Terminada a perfuração, é colocada a armadura metálica no interior do revestimento. Esta pode ser constituída de uma ou mais barras de aço de aderência melhorada ou, para as estacas de maior diâmetro, de várias barras montadas em gaiolas ou de um tubo. c) Concretagem Uma vez armada a estaca é colocado, no interior do tubo de perfuração, o tubo de concretagem, que é introduzido até o fundo; através deste tubo é lançada a argamassa de cimento, dosado com 600kg de cimento por metro cúbico de areia peneirada, com uma relação média água/cimento de 0,6 dependendo do tipo de areia utilizada. Obs.: é indicado o uso de areia média lavada. A argamassa de cimento, lançada de baixo para cima, garante que a água (ou a lama de perfuração) seja deslocada para fora e seja substituída pela própria argamassa. Durante esta operação o furo permanece sempre revestido e, portanto, a operação se realiza com o máximo de segurança. Uma vez que o tubo de perfuração esteja preenchido de argamassa, procede-se a extração da coluna de perfuração com ferramenta adequada, ao mesmo tempo que se aplica ar comprimido, nos casos em que as características do terreno assim o exigirem. Execução de estaca-raiz em rocha - Obra Ponte Estaiada - São Paulo / SP 33Estaca-Raiz Estimativa da capacidade de carga A ordem de grandeza da capacidade de carga Pr (carga de rutura) à compressão de uma estaca-raiz pode ser estimada em função dos resultados das sondagens de reconhecimento à percussão, executadas de acordo com a norma NBR-6484 da ABNT, pela fórmula seguinte: Pr = a Np Ap + b NPL Onde: a = coeficiente que depende do tipo de solo onde se situa a ponta da estaca. Np = média dos valores dos índices de resistência à penetração (SPT) determinada a um metro acima e a um metro abaixo da ponta da estaca. Os valores de SPT superiores a 40 devem ser tomados iguais a 40. Ap = área da ponta da estaca. b = índice de atrito lateral. N = média dos valores dos índices de resistência à penetração (SPT) medida ao longo do fuste da estaca. Os valores de SPT superiores a 40 devem ser tomados iguais a 40. P = perímetro do fuste da estaca. Solo a 2(tf/m ) b 2(tf/m ) Argila siltosa Silte argiloso Argila arenosa Silte arenoso Areia argilosa Areia siltosa Areia Areia com pedregulhos 9 10 11 12 13 16 20 26 0,6 L = comprimento útil da estaca. A carga admissível Pa da estaca-raiz será estimada por: Pa = É necessária a realização de provas de cargas à compressão ou tração para comprovação dos comprimentos seguidos pela equação acima. a - tubo de perfuração b - coroa c - armadura d - tubo de concretagem e - argamassa f - tampão g - ar comprimido Legenda: 1- Perfuração em execução 2- Perfuração terminada 3- Colocação de armadura 4- Introdução de argamassa 5- Introdução de argamassa terminada 6- Retirada do tubo de perfuração e aplicação de ar comprimido 7- Estaca-raiz completa Fases de execução: Fases de execução da Estaca-raiz Cortina de estacas-raiz - São Paulo / SPEstaca-raiz em rocha Pr 2 3334 Estaca-Raiz Carga admissível estrutural .No caso de uma estrutura reticular, a capacidade de carga do conjunto depende do número e da disposição dos elementos da estrutura, sendo função não só das características do terreno, como também da natureza e grandeza dos esforços que o complexo deve suportar, variando, portando, caso por caso. As bases de avaliação, para definição do comportamento de um reticulado de estacas-raiz, são a resistência individual da estaca (controlável por prova direta) acrescida do comportamento do conjunto estaca/terreno. Este comportamento do conjunto pode ser avaliado em base as características geotécnicas do terreno natural, confirmado por provas experimentais e da experiência de aplicações anteriores. A partir desses elementos é possível estabelecer, em caráter muito genérico, as cargas de trabalho aproximadas das estacas-raiz em seus diversos diâmetros, que seriam as seguintes: Carga de Trabalho (KN) Diâmetro (mm) Perfuração Acabado 82 101 114 127 140 168 220 275 355 406 100 120 140 150 160 200 250 310 400 500 Até 100 Até 150 Até 200 Até 250 Até 350 Até 500 Até 700 Até 1000 Até 1300 Até 1600 Obra Fura-fila - São Paulo / SP Estaca-raiz em local com pé-direito reduzido - Edifício Núncio Malzoni - Santos / SP Vista Geral - Shopping Praia da Costa - Vila Velha / ESEstaca-raiz com utilização de martelo de fundo - Jurubatuba / SP 35Estaca-Raiz Estaca-raiz em rocha com utilização de martelo de fundo Estaca-raiz em rocha Estaca-raiz em rocha Execução de Estaca-raiz em rocha - Obra Ponte Estaiada - São Paulo / SP 3336 Estaca-Raiz JET GROUTING SERVIÇOS Introdução s sistemas de consolidação de solos baseados em injeções de misturas de cimento que se O inserem nos terrenos, permaneceram sempre condicionados a elementos que, em muitos casos, ou limitaram seu emprego ou prejudicaram seu resultado. Tais como: impossibilidade de execução de tratamento em zona de terreno de conformação geométrica definida; em presença de terrenos de características de permeabilidade e granulometria muito heterogêneas, fuga da mistura nas zonas de maior permeabilidade e ausência de cimentação nas zonas menos permeáveis; dificuldade de execução nos casos em que é necessário limitar a pressão de injeção para evitar perigosos deslocamentos de massas de terreno ou de edificações. Por isso foi desenvolvido um método capaz de se valer da atuação de um jato da calda de cimento introduzido no terreno a alta pressão e elevada velocidade através de bicos injetores, num raio bem determinado, de tal modo que desagrega o solo misturando-se a este formando, assim, as colunas de solo-cimento. Chama-se este processo de Jet Grouting. h h h Execução de colunas CCP - Metrô Copacabana - Rio de Janeiro / RJ Metodologia executiva a) perfuração por destruição do núcleo até a profundidade de projeto e, mesmo nesta fase, utilizando bomba de altíssima pressão; b) na presença de matacões ou a necessidade de um perfeito contato solo-rocha, usa-se Martelo de Superfície Hidráulico; c) introdução de uma válvula no monitor (normalmente uma esfera de aço) para bloquear a saída do líquido em direção axial, desviando-o em direção aos bicos laterais; d) início da fase de injeção da calda de cimento a altíssima pressão através dos bicos laterais; e) levantamento das hastes de perfuração com rotação, pressão de injeção, tempo parado e espaçamento na subida (passo), pré-definidos. CAPÍTULO 7 37Jet Grouting Perfuração por destruição do núcleo até a cota de projeto Início da fase de injeção de calda de cimento Levantamento das hastes de perfuração com rotação Execução de colunas CCP - Metrô Copacabana - Rio de Janeiro / RJ 38 Jet Grouting Execução de colunas CCP com utilização de Martelo de Superfície - Metrô Copacabana - Rio de Janeiro / RJ Execução de colunas CCP com utilização de Martelo de Superfície - Metrô Copacabana - Rio de Janeiro / RJ Tecnologias utilizadas a) C.C.P. (Chemical Churning Pile) Como é conhecido, tal tecnologia permite executar colunas de jet grouting de diâmetro compreendidoentre 0,50 e 0,80m. b) Jumbo Special Grouting (J.S.G) A diferença entre este tipo e o anteriormente descrito consiste na utilização, além do jato de nata de cimento, de um jato de ar comprimido (7 kg/cm²) que envolve o jato de nata. As hastes de perfuração são formadas por 2 (dois) tubos concêntricos. Através do tubo interno circula a calda de cimento, enquanto no espaço anelar entre os dois circula o ar comprimido, que sai junto com a calda de cimento, mas sem misturar-se diretamente com este, criando-se um cone de ar em torno do jato possibilitando um maior alcance. O invólucro de ar possibilita um maior alcance de jato. Tal procedimento permite a execução de colunas de diâmetros geralmente superiores a 0,90m, chegando até 2,00m. c) Sistema “J.G.3” (3 vias) O método executivo é similar aquele descrito no caso do sistema “J.S.G.”, quanto a confecção das colunas. As diferenças fundamentais podem ser assim resumidas: a função de destruição da estrutura do solo é exercida h por um jato de água de altíssima pressão envelopado por um colete de ar comprimido. o tratamento do terreno mediante injeção de calda é h efetuado simultaneamente por meio de bicos suplementares que são colocados abaixo dos bicos de saída de água/ar comprimido, sendo, portanto, os espaços vazios, provocados pelo jato de água, preenchidos imediatamente após pela calda. O sistema J.G.3 permite alcançar diâmetros das colunas superiores a 2,00m. Execução de C.C.P. 1 Cimento 1) Silo de Cimento 2) Misturador 3) Bomba 4) Perfuratriz 2 3 4 Execução de J.S.G. Execução de J.G.3 39Jet Grouting Central de mistura de calda de cimento para jet grouting - Santos / SP 1 Cimento Ar 1) Silo de Cimento 2) Misturador 3) Bomba 4) Perfuratriz 5) Compressor 2 3 4 5 1 Cimento Ar Água 1) Silo de Cimento 2) Misturador 3) Bomba 4) Perfuratriz 5) Compressor 2 3 4 5 Aplicações Conforme as características descritas, o sistema “jet grouting” é empregado em todos aqueles casos onde, pela heterogeneidade dos terrenos ou pelas características anômalas de permeabilidade, se tornem de difícil ou duvidosa execução os sistemas tradicionais de injeção e de perfuração. a) Diafragmas com paredes impermeáveis Com o sistema “jet grouting” torna-se possível a execução de paredes impermeáveis em terrenos nos quais a escavação das paredes diafragma torna-se difícil pela presença de grandes matações ou de obstáculos de natureza variada. b) Blocos de Fundação Utilizado para a formação de blocos de terreno fortemente consolidado em condições de receber cargas de fundação. c) Sistemas Estruturais “Mistos” Execução de cortina de jet grouting englobando-se perfis metálicos (cravados anteriormente), para fins de escavação de “PITS”, em estabelecimento industrial. d) Estabilização preventiva do solo para escavação de túneis Em caso de solos da baixa capacidade portante, o tratamento permite a estabilização da abóbada, e inverte paredes laterais do túnel, antes da escavação. O tratamento pode ser executado a partir da superfície, ou dentro do túnel, em alternância com a escavação (CCPH). Jet Grouting40 Tirante-raiz Colunas diafragma CCP l 12” e) Tampões de fundo de escavações O sistema permite executar tampão de fundo de uma escavação, tratando preliminarmente uma zona de terreno em profundidade. Esta solução garante a estabilidade durante escavação em presença de lençol freático, neutralizando os eventuais efeitos da sub- pressão (sifonamento). f) Reforço de pisos industriais No reforço de pisos industriais, sujeitos a grandes cargas que provocam recalques e deformações indesejáveis, e que constituem apoio direto para o piso, o tratamento de jet grouting produz consolidação do terreno entre as colunas. g) Painel Jetting Esta tecnologia permite a realização de painéis impermeáveis, para isolamento de estruturas, escavações e da água do terreno. O método executivo consiste em aplicar o jato de calda de cimento unidirecionalmente, sem rotação das hastes, regulando adequadamente os parâmetros de pressão e subida. Jet Grouting 41 Execução de jet grouting vertical - Metrô Copacabana / RJ Monitoração de Colunas de Jet Grouting Procurando manter-se atualizada com as novas técnicas de perfuração e controle da execução no sentido de melhorar a qualidade e produtividade em suas obras, a Brasfond introduziu recentemente o sistema jet grouting monitorado, conforme mostrado a seguir, cuja finalidade é dar à própria Brasfond, como a seus clientes, um melhor controle e qualidade do tratamento executado, bem como garantir uma rigorosa observância e controle das premissas de projeto. O computador que utilizamos para monitorar as colunas de jet grouting é de fabricação francesa, da empresa Jean Lutz. O aparelho, denominado LT 3, é de última geração, com aplicação para diversas monitorações na área de fundações. Basicamente, o sistema é constituído de parâmetros que são medidos pelos diversos sensores que, eletricamente, os transmitem ao computador instalado na própria perfuratrtiz. Este computador mostra, em uma tela de cristal, os dados necessários para o operador executar uma coluna com a máxima qualidade. Simultaneamente a execução, o computador grava essas informações em cartão magnético de memória. O cartão gravado é inserido em um decodificador, que possibilita a transferência desses dados para um computador tipo PC, onde estes dados são trabalhados por um software específico, que permite a impressão de relatórios individuais por coluna ou resumos diários. Na monitoração das colunas de jet grouting com o LT 3, o própro computador comanda a extração da haste de perfuração/injeção, podendo a subida ser contínua ou passo a passo. Os principais parâmetros "medidos" pelo sistema são: a) na perfuração: profundidade, rotação da haste, força de penetração e tempo. b) na injeção: profundidade, pressão de calda, pressão de ar, volume de calda, rotação da haste e tempo. Folha de controle de execução Legenda: 1- Computador LT3 2- Sensor de profundidade 3- Sensor de pressão de calda 4- Sensor de velocidade de rotação 5- Botão/ interruptor de comando de injeção 6- Caixa de conexões B2 7- Caixa de conexões B1 8- Alimentação de CC (sistema elétrico da perfuratriz) 9- Cabo de ligação principal 10- Botão/ interruptor de comando de injeção 11- Memobloc SC, cartão para transferência de dados Jet Grouting42 VA : Velocidade de avanço VA m/h VS J : Velocidade de subida VC J : Vazão de calda PI : Presssão de injeção (perf) VR J : Velocidade de rotação (jet) Vol : Volume da calda PA : Presssão de avanço (perf) Par J : Pressão do ar (jet) VR : Velocidade de rotação JET GROUTING Coluna 1180 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Par J : Pressão de calda (jet) Data: 29/01/97 Início: 18h 01 Fim: 19h 58 Contrato C09A9 Volume Volume por metro Profundidade : 7.69 m : 947 l/m : 4.02 - 12.14 m PE bars PA bars VR rpm VS J Em/min VR J rpm Par J bars PC J bars DC J l/mn Vol l/m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 34 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Painel de controle Painel de controle do misturador Bomba de jet grouting Jet Grouting Vista geral - Misturador e bomba de alta pressão Parâmetros de cálculos aconselhados Os valores da resistência a compressão simples e do módulo elástico de um solo tratado mediante jet grouting são influenciados por uma série de fatores, inclusive pelas características físicas e químicas de cada solo encontrado. Em conseqüência, a tabela abaixo apresenta as variações desses valores, em vários tipos de solo. Os valores das tabelas acima (especialmente os do modulo elástico E) apresentam grandes oscilações, portanto os limites indicados valem somente como referência, e para uma correta definição das propriedades mecânicas de um solo tratado é necessária a prévia realização de um campo de prova. Diâmetro alcançado em função da tecnologia executada 0.90m a 2.00m0.50m a 0.80m C.C.P J.S.G J.G.3 1.40m a 2.80m Diâmetro de colunas executadas Os diâmetros mínimos e máximos alcançados nos vários tipos de terreno, pela nossa firma, em obras e testes de campo, são resumidos na tabela ao lado. A experiência tem comprovado a tendência da diminuição do diâmetro da coluna com o aumento da coesão do solo, para os mesmos parâmetros de injeção e o mesmo s.p.t., se comparado com solos granulares. A técnica da pré-ruptura, oportunamente aplicada, permite aumentar consideravelmente o diâmetro das colunas em solos de alta consistência ou capacidade. Obviamente a influência do grau de compactação dos solos granulares é também muito significativa. Portanto o diâmetro alcançado em solos arenosos muito compactos pode ser significativamente menor que no caso de solos coesivos moles. Observa-se que no caso do J.S.G., de maneira geral, os resultados tendem a ser mais homogêneos para os vários tipos de solo, que no caso do C.C.P. * Valores referentes a amostras testadas após de 60 dias de cura Tipo de Terreno 2R (kgf/cm ) 2E (kgf/cm )* Argiloso Silto argiloso Silto arenoso Arenoso (médio - fino) Arenoso (grosso-pedr.) 5 - 10 10 - 20 25 - 50 40 - 70 50 - 100 1.000 - 3.000 3.000 - 6.000 6.000 - 14.000 12.000 - 27.000 20.000 - 60.000 43 da coluna, e = distância entre eixos de colunas. O valor 0.01 corresponde ao desvio tolerado (1%) e o valor 0.75 é um coeficiente estatístico que leva em conta a probabilidade de que os desvios de duas colunas sucessivas não sejam totalmente opostos. b) Colunas para tratamento de fundo de escavação (tampão de fundo) D - 1.15 e H max. = 2 x 0.01 x 0.75 Profundidade máxima aconselhada a) Colunas para realização de cortinas impermeáveis É oportuno limitar a profundidade do tratamento e, para tal, sugerimos a seguinte fórmula, para garantir suficiente superposição das colunas contra os possíveis desvios da verticalidade, onde: D = diâmetro D - e H max = 2 x 0.01 x 0.75 Jet Grouting44 Tampão de fundo de escavação (esquema “triangular”) Eventual viga de coroamento Cortina realizada mediante colunas de jet grouting D D e e Execução de colunas CCP - Metrô Linha 4 Praça da República - SP Execução de colunas CCP - Metrô Linha 4 Praça da República - SP Introdução const rução de obras subter râneas, principalmente em áreas urbanas, sobretudo em Amédias e grandes cidades, tem sido adotada como solução aos problemas de adensamento populacional e disputa pelo uso do solo. Túneis rodoviários, ferroviários, metroviários entre outros tipos, vêm sendo crescentemente utilizados em vários países, inclusive no Brasil. A engenharia de túneis brasileira tem tido um enorme desenvolvimento nos últimos 10 anos, notadamente o método N.A.T.M. (New Austrian Tunnelling Method), mediante escavações parcializadas e revestimento de concreto projetado associado a cambotas e telas metálicas soldadas. Para que as obras urbanas sejam executadas pelo método acima, em condições de estabilidade e de deformações satisfatórias dos maciços, foram empregados os mais diversos tipos de tratamento, para melhoria das suas propriedades mecânicas, segundo Teixeira (1995), "Simpósio sobre túneis urbanos". TRATAMENTO DE MACIÇOS PARA EXECUÇÃO DE TÚNEIS SERVIÇOS Entende-se por "tratamento dos maciços de solos" todo e qualquer serviço que tenha por finalidade estabilizar o solo para evitar rupturas, reduzir a valores admissíveis as deformações e os recalques do maciço durante a escavação ou em função do adensamento do solo mole, bem como dar estanqueidade ao maciço, reduzir sua permeabi l idade e as pressões hidrodinâmicas. Existem váris métodos de tratamento do solo, entretanto temos direcionado a atuação no sentido de desenvolver e aplicar os seguintes métodos: a)Colunas de solo-cimento moldadas "in loco" pela tecnologia do "jet grouting" A tecnologia do jet grouting é o método mais moderno de consolidação de maciços e que pode ser aplicado a qualquer tipo de solo (desde argilas até pedregulhos). A consolidação de maciços com o uso da tecnologia jet grouting tanto pode ser executado através de colunas verticais ou horizontais (CCPH). Metrô Linha 2 Estação Carlos Petit - São Paulo / SP CAPÍTULO 8 Metrô Linha 4 Estação Oscar Freire - São Paulo / SP 45 b) Drenos sub-horizontais profundos (DHP's) Normalmente instalados a partir da frente da escavação e com drenagem gravitacional, permitem o controle da água em lençóis empoleirados. c) Estruturação do maciço por inclusões rígidas (ENFILAGEM) A estruturação localizada dos maciços ao longo da periferia da abóbada é feita pela introdução de elementos rígidos, conhecidos como enfilagens e são instalados a partir da frente de escavação. SEÇÃO LONGITUDINAL DO TÚNEL A SER TRATADO TRTATAMENTO DO PÉ EM ESTACAS-RAIZ COM TUBO SCH MANCHETADO TRATAMENTO DA CALOTA PREGAGEM DA FRENTE Tratamento túnel 03/04 - Rodovia dos Imigrantes - SP As enfilagens podem ser: de barrash tubularesh de bulbo contínuoh d) Agulhamento da frente de escavação A estabilização da frente de escavação pode ser feita com o emprego da técnica do "solo pregado", ou seja, a instalação de tubos distribuídos na face permite a escavação de seção plena sem risco de ruptura, dependendo, naturalmente, do tipo de solo. 46 Tratamento de Maciços para Execução de Túneis Enfilagem com CCP para execução de túnel - Guaraú / SP Detalhe de solo tratado com JSG Vertical - Metrô de Brasília / DF 47Tratamento de Maciços para Execução de Túneis Túnel - Tribunal de Justiça - São Paulo / SP TRATAMENTO DA CALOTA Trecho: A TRATAMENTO DO SIDE DRIFT DO TÚNEL Trecho: C ESCAVAÇÃO E REVESTIMENTO DA CALOTA Trecho: A Túnel de acesso - Metrô Rio de Janeiro Tratamento de maciços - Metrô Linha 4 - Oscar Freire - São Paulo / SP Tratamento túnel 03/04 - Rodovia dos Imigrantes - São Paulo / SP Tratamento de maciços - Metrô Linha 4 - Oscar Freire - São Paulo / SP Introdução São elementos de ancoragem que nos permitem transferir, por tração, para o interior do maciço, esforços de uma superfície, através de cabos ou monobarras de aço. Os tirantes são agrupados em três tipos: de barra,de fios e de cordoalha. TIRANTES SERVIÇOS Aplicações contenção de taludes em solo e rocha;h sustentação de paredes para escavação profunda;h ancoragem de lajes para combater a subpressão;h fixação de estruturas especiais, quer em solo ou rocha.h Parede diafragma atirantada - Av. Faria Lima - São Paulo / SP Tipo Aço Armação (mm) Seção (mm²) Tensão de escoamento (kgf/mm²) Tensão de ruptura (kgf/mm²) Carga máx. de ensaio (tf) Provisório Permanente Carga de trabalho (tf) Tabela para dimensionamento de Tirantes BARRA FIO Cordoalha GEWI ST85/105 1 ø 32 1 ø 32 6 ø 8 10 ø 8 8 ø 8 12 ø 8 4 ø12,5 6 ø 12,5 7 ø 12,5 8 ø 12,5 10 ø 12,5 12 ø 12,5 804 804 302 402 503 604 395 592 691 790 987 1148 50 85 55 105 36 62 37 49 61 73 61 91 106 121 152 182 24 41 24 33 41 49 40 61 71 81 101 121 21 35 21 28 35 42 35 52 61 69 87 104 150 190 135 171 CP 150 RB CP 190 RB CAPÍTULO 9 48 Esquema básico dos Tirantes 49Tirantes Metodologia executiva a) Perfuração do solo ou rocha com rotação ou roto- percussão, revestida ou não, usando-se água, bentonita ou ar, com diâmetro, inclinações, e comprimento pré- estabelecidos em projeto. b) Colocação da barra, fios ou cordoalha acoplados ao tubo de injeção com as devidas válvulas manchete, espaguetes e espaçadores. c) Confecção da bainha, que é o preenchimento da perfuração com nata de cimento. d) Execução do bulbo de ancoragem, que é a injeção de nata de cimento, feita através das válvulas manchete, com pressões e absorção controladas. Esta injeção é feita quantas vezes forem necessárias. e) Protensão dos cabos ou monobarra, com macacos hidráulicos, num prazo de aproximadamente 7 (sete) dias, obedecendo-se os ensaios previstos na NBR 5629. Placa de apoio Cabeça da ancoragem Cunha de apoio Parede de sustentação Furo de sondagem Bainha Calda Injeção de proteção Armadura do tirante Bulbo de ancoragem e h r Tr c o liv e c n Tre ho a corado Fios de aço, barra ou cordoalha Tubo de injeção Válvulas manchete Nata de cimento (Bulbo) Injeção Nata de cimento Cabeça de ancoragem a) Perfuração b) Montagem d) Execução do bulbo c) Preenchimento da bainha Fases de execução e) Ancoragem Injeção de tirantes - Rua Olimpíadas - São Paulo / SPPerfuração de tirantes - Rua Olimpíadas - São Paulo / SP Tirantes Execução de Tirantes - Rua Olimpíadas - São Paulo / SP Execução de tirantes - Passagem subterrânea Av. Rebouças - São Paulo / SP 50 DRENOS FIBROQUÍMICOS SERVIÇOS Introdução as últimas décadas, mais e mais projetos de engenharia civil são construídos sobre N espessas camadas de solo mole. Em tais condições, alguns métodos de melhoramento de solo são necessários com o objetivo de aumentar a sua capacidade de carga e minimizar os efeitos de recalques absolutos e diferenciais após a construção. Pré-adensamento e pré-carga, freqüentemente são utilizadas, associadas a drenos verticais, especialmente quando se trata de espessa camada de argila mole, onde, sem o uso de drenos verticais, o tempo necessário para um pré-adensamento e, conseqüentemente, aceleração dos recalques, pode ser excessivamente longo e não compatível com o cronograma das obras. O dreno fibroquímico apresenta vantagens em relação aos tradicionais drenos de areia, devido as seguintes características: ótima capacidade drenante;h garantia contra entupimentos;h minimização do efeito de colmatação de terreno a ser h drenado (durante a execução dos próprios drenos); perturbação quase nula das áreas de trabalho;h grande rapidez de execução (15 vezes mais rápido h que os drenos de areia). Dentre as diversas aplicações do dreno, podemos citar: estabilização de aterros de rodovias e ferrovias;h consolidação de áreas portuárias (por exemplo: para h estoque de containers); consolidação de pistas de aeroporto;h estabilização de aterros para preencher lagoas ou h áreas inundadas; consolidação de áreas industriais para eliminar os h recalques devidos à sobrecargas. Execução de drenos - Obra Ultrafertil - Cubatão / SP CAPÍTULO 10 51Drenos Fibroquímicos Informações necessárias a um projeto de drenos O sucesso de um projeto de aceleração de recalque com utilização de drenos verticais (fibroquímicos ou não) depende de uma análise bem feita, de campo e laboratório, das propriedades do solo a ser melhorado. Esta investigação fornecerá os seguintes elementos: estado de tensões no solo; condições de drenagem; grau de adensamento desejado; tempo disponível; distribuição dos drenos (malha triangular ou quadrada); diâmetro equivalente (no caso do dreno de fita). A partir do conhecimento dos elementos acima, define-se finalmente o “espaçamento entre os drenos” e sua “profundidade”, É, porém, oportuno enfatizar que em um projeto de drenos verticais, as variáveis que devem nortear o projeto são: tempo disponível para o tratamento. espaçamento entre os drenos e profundidade. altura da sobre junto carga. Portanto, em cada projeto, deverá ser feita uma interação dessas três variáveis até chegar-se a situação ótima quer seja sob o aspecto técnico, econômico e de tempo. Metodologia de Instalação O sistema utilizado pela Brasfond consiste na cravação estaticamente de uma guia metálica (de seção muito reduzida) que contém no seu interior a fita de dreno fibroquímico. A guia metálica se movimenta ao longo de uma lança instalada sobre uma escavadeira hidráulica ou guindaste. Depois de atingir a profundidade requerida, o dreno fibroquímico fica ancorado no terreno, por meio de um dispositivo especial, e a guia metálica é retirada do terreno, pronta para cravação do dreno seguinte (na saída, o dreno fibroquímico é cortado um pouco acima da superfície do terreno). O tipo de dreno utilizado consiste de uma fita contínua de largura igual a 10cm, cujo revestimento externo é constituído por material fibroquímico e cuja parte interna é constituída por um “corpo drenante” em PVC, na forma de canaletas contínuas longitudinais. O filtro externo garante absoluta proteção contra entupimento e o “corpo drenante” interno garante a permeabilidade vertical necessária. h h h h h h h h h Metodologia de instalação É importante observar também que a cravação do dreno protegido pela guia metálica, “mandril” evita totalmente a danificação do dreno, garantindo a sua eficiência quando em operação. Drenos deste t ipo foram executados à profundidades de até 24 metros (geralmente a profundidade de cravação não excede 20 metros) sem apresentar perda de eficiência. DRENO MANDRIL COLCHÃO DRENANTE SOBRECARGA GUINDASTE ÂNCORA 52 Drenos Fibroquímicos terreno, graças à flexibilidade dos drenos, fato este não garantido nos drenos de areia. a presença do filtro (ou revestimento externo), do h dreno fibroquímico, que garante absoluta proteção contra entupimentos do dreno no tempo, o que também não é garantido pelos drenos de areia. a utilização deste tipo de dreno elimina totalmente o h problema de contaminação do colchão superficial drenante durante a execução, fato este praticamente inevitável no caso dos drenos de areia, que utilizam água durante as operações de perfuração e de limpeza. não é utilizada água, e conseqüentemente, não existe h nenhum refluxo, eliminando-se assim, também, a
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