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Página 1 FUNDAÇÕES II ESTACAS ESCAVADAS COM LAMA BENTONÍTICA Metodologia executiva de estaca escavada em solo com auxílio de camisa metálica e fluido estabilizante Documentos de referência: - NBR-6122/96 - Projeto e Execução de Fundações - ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas); - Fundações – Teoria e Prática – ABMS/ABEF 1. Objetivo Estabelecer a sistemática para o desenvolvimento de serviços de execução de estaca escavada de grande diâmetro, escavada em solo, com auxílio de camisa metálica e fluido estabilizante. 2. Campo de Aplicação Aplica-se a todas as atividades de cravação das camisas, escavação, armação, preparo e concretagem das estacas bem como forma de orientação à execução e avaliação desses serviços. 3. Descrição da atividade 3.1. Materiais Os materiais utilizados na execução das estacas de grande diâmetro deverão obedecer as especificações: 3.1.1. Fluido Estabilizante: De acordo com as características do perfil geológico encontrado, as estacas da obra deverão ser executadas obrigatoriamente com o auxílio de fluído estabilizante composto preferencialmente por lama bentonítica ou produto similar, desde que este atenda os quesitos da norma brasileira. 3.1.2. A bentonita e a lama preparada devem apresentar os seguintes requisitos para serem utilizadas nas escavações das estacas: Tabela 1. Características da Bentonita (NBR-6122/1996 – Tabela 6 ) Parâmetros Valores Equipamento para ensaio Densidade 1,025 g/cm3 a 1,10 g/cm3 Densimetro Viscosidade 30s a 90s Funil Marsh Página 3 Ph 7 a 11 Papel pH Teor de areia ≤ 3% Baroid sand content ou similar Espessura do cake 1,0mm a 2,0mm Filter press A espessura do cake será verificada através dos resultados apresentados pelo fornecedor do material. Fluido estabilizante Betonita 4. Equipamentos Devem ser previstos e mobilizados em obra todos os equipamentos principais e acessórios para a correta execução das estacas, quer seja em terra, ou sob a lâmina d´água, tais como: - Guindastes para posicionamento das camisas, cravação à percussão, içamento das armaduras, apoio nas escavações e concretagens, etc...; - Balsas devidamente adaptadas ao serviço em água; - Martelos a cabo, hidráulicos, vapor, diesel, ou vibratório para cravação das camisas metálicas; - Balde acoplado a haste de perfuração com mesa rotativa para escavações internas à camisa; - Tubos “tremie” para concretagem, tanques de água e lama, bombas e outros. 4.1. Seqüência de Execução A execução de uma estaca escavada se processa de acordo com a seguinte seqüência construtiva: - Posicionamento e instalação da camisa metálica; - Escavação com auxílio de fluído estabilizante; - Limpeza do furo; - Preparação da gaiola de armação; - Concretagem Submersa da Estaca; - Arrasamento das estacas. - Destinação dos resíduos de escavação. Página 4 A camisa será cravada à vibração através de martelo vibratório e será instalado em um único elemento, podendo, se necessário, acoplar outros elementos por meio de solda no local de cravação. A escavação interna será realizada por balde acoplado a uma haste Kelly, associado à mesa rotativa, com uso de lama bentonítica ou outro fluído estabilizante. Fabricação das Camisas (Ponte sobre o rio Piauí – Estância SE) Cravação em Rio da Camisa Metálica (Ponte sobre o rio Piauí – Estância SE) Cravação em Rio e em Terra da Camisa Metálica (Ponte sobre o rio Sergipe – Aracaju SE) Página 5 4.2. Escavação: Após a fixação da ponta da camisa metálica em terreno coeso, inicia-se a perfuração da estaca com balde acoplado a haste Kelly, associado à mesa rotativa, (perfuratriz). A escavação da estaca será realizada com auxílio de lama bentonítica, mantendo-se sempre uma pressão positiva entre a lama e o nível do rio, nunca menor que 2,0 mca. Escavação em Terra da Camisa Metálica (Ponte sobre o rio Sergipe – Aracaju SE) Escavação em Rocha da Camisa Metálica (Ponte sobre o rio Sergipe – Aracaju SE) Escavação no Rio da Camisa Metálica (Ponte sobre o rio Sergipe – Aracaju SE) Página 6 Equipamento de escavação em Solo (Ponte sobre o rio Sergipe – Ponte sobre o Rio Vaza Barris) 4.3. Limpeza do Fundo: A limpeza do fundo da escavação consiste em remover não só os resíduos depositados no fundo, mas também aqueles em suspensão na água ou lama. Essa operação é conduzida após a ferramenta de escavação ter sido desmontada. 4.3.1. Colocação da armadura: A armadura deverá estar com espaçadores que garantam o recobrimento mínimo de projeto e deverá estar bem centrada em relação a camisa metálica. Após a colocação da armadura deverá ser verificada a limpeza do furo e removido qualquer detrito existente. Lançamento da Armadura na Camisa Metálica (Ponte sobre o rio Sergipe – Aracaju SE) Lançamento da Armadura na Camisa Metálica (Ponte sobre o rio Sergipe – Aracaju SE) Página 7 4.3.2. Concretagem submersa da estaca: Logo após a limpeza do furo e colocação da armação deverá ser iniciada a concretagem. A concretagem é feita através do uso de tubo “tremonha”, normalmente com diâmetro nominal de 8”. O procedimento de concretagem deverá obedecer a seguinte seqüência: - Colocação de tubo tremonha; - Colocação de bola de borracha ou outro septo dentro do tubo; - Antes do inicio da concretagem deverá ser verificado a trabalhabilidade do concreto fornecido através do “slump test “.; - Lançamento do concreto com simultâneo levantamento do tubo, cerca de 20 a 30 cm do fundo, para garantir uma boa subida do concreto; - Manter o lançamento contínuo do concreto com a ponta do tubo imersa no concreto. Durante a concretagem deverá ser verificado e garantido que pelo menos 3,00 m do tubo tremonha esteja imerso no concreto, a qualquer instante. A estaca deverá ser verificada quanto à integridade estrutural para que seja utilizada como elemento de fundação. Uma vez iniciada a concretagem não poderá ser interrompida, completando-a no menor tempo possível (vazões acima de 30 m3/hora são recomendadas). A cota de concretagem deve considerar uma “folga” de pelo menos 50cm (dependendo da qualidade do concreto extravasado chegar a 100cm ou mais) acima da cota de arrasamento das estacas, pois o concreto superficial é normalmente contaminado e de baixa resistência (borra), devendo ser removido. No caso de estacas executadas dentro de camisas metálicas, é possível deixar janelas no topo da camisa para extravasamento do concreto na altura mínima de 50cm em relação a cota de arrasamento. O extravasamento mínimo de concreto fresco deve ser equivalente a um volume teórico de 0,50m de altura vezes a seção da estaca, entretanto, podendo ser maior devido à qualidade do concreto extravasado. Concretagem da Estaca (Ponte sobre o rio Vaza Barris – Aracaju/Caueira - SE) e (Ponte sobre o rio Sergipe – Aracaju SE) Página 8 Concretagem da Estaca (Ponte sobre o rio Paraná – Mato Grosso do Sul/São Paulo) 4.3.3. Arrasamento das estacas: A cota de arrasamento é definida em projeto, com embutimento mínimo de 5 cm para dentro do bloco. O arrasamento das estacas deve ser iniciado com a demolição e remoçãode todo o concreto contaminado e de baixa resistência que se detecte na cabeça da estaca, mesmo que esteja abaixo da cota de arrasamento. Arrasamento da Estaca (Ponte sobre o rio Vaza Barris – Aracaju/Caueira - SE) Arrasamento da Estaca (Ponte sobre o rio Vaza Barris – Aracaju/Caueira - SE) 4.4. Controle de Execução Tendo em vista a metodologia acima indicada, será necessário durante a execução o controle das etapas de execução com o objetivo de garantir a boa qualidade da estaca. Os seguintes controles deverão ser realizados: Página 9 4.4.1. Instalação da camisa: a) O desaprumo será medido com um fio de prumo na camisa metálica. Tolera-se, sem medidas corretivas, um desvio de 1% (1 cm / 1,0 m). b) Excentricidade: será medida comparando-se a locação topográfica da estaca com o centro do tubo guia, no topo da mesma. Tolera-se até 2,0 cm na locação inicial e o máximo de 10% do diâmetro efetivo na verificação final da locação, antes da concretagem do bloco. 4.4.2. Comprimento e Limpeza: O comprimento das estacas será conferido por corrente de medição com referência externa fornecida pela equipe de topografia. O comprimento final será definido por técnico auxiliado por engenheiro especialista em fundações que deverá acompanhar a obra, em função do mapeamento das perfurações, das cargas admissíveis de projeto, confrontando as condições geológicas e geotécnicas encontradas com as previstas na fase de projeto, além dos acréscimos de cargas devido aos desvios executivos. A limpeza do fundo será avaliada pelo teor de areia em suspensão. Será realizado o controle da água / lama de perfuração no preparo da suspensão, durante a escavação, e imediatamente antes da concretagem. É aceito teor máximo de 3% em peso na lama. 4.4.3. Verificação da integridade estrutural das estacas: No caso de ocorrerem dúvidas quanto a integridade da estaca devido a problemas executivos, ela terá de ser investigada até que as dúvidas sejam dirimidas. Serão citados alguns métodos que poderão ser empregados: - Escavação ao redor da estaca (trecho em terra); - Execução de sondagem rotativa; - Ensaios especiais não destrutivos; - Auscultação sônica por reflexão; - Auscultação dinâmica. De acordo com a magnitude das cargas e responsabilidade da fundação, é indicada a execução de ensaio de integridade do tipo “Cross-Hole” em número expressivo de estacas que atenda a um programa de controle de qualidade. Verificação da Integridade Estrutural da Estaca tipo “Cross-Hole” (Ponte sobre o rio Vaza Barris – Aracaju/Caueira - SE) Página 10 FUNDAÇÕES II TUBULÃO A CÉU ABERTO E AR COMPRIMIDO OU PNEUMÁTICO. TUBULÕES: São elementos estruturais de fundação profunda, de forma cilíndrica, geralmente dotada de uma base alargada, construídos concretando-se um poço (revestido ou não), aberto no terreno de diâmetro mínimo de 70cm de modo a permitir a entrada e o trabalho de um homem, pelo menos na sua etapa final, para completar a geometria da escavação e fazer a limpeza do solo. São indicados onde são necessárias fundações com alta capacidade de cargas (superiores a 500 kN) podendo ser executados acima do nível do lençol freático (escavação a céu aberto) ou até abaixo do nível de água (ambientes submersos), nos casos em que é possível bombear a água ou utilizar ar comprimido. “Elemento de FUNDAÇÃOPROFUNDA, escavado no terreno em que, pelo menos na sua etapa final, há descida de pessoas, que se faz necessária para executar o alargamento de base ou pelo menos a limpeza do fundo da escavação, uma vez que neste tipo de fundação as cargas são transmitidas preponderantemente pela ponta.” (Item 3.9, p.3 -NBR 6122: 2010) Divide-se em dois tipos básicos: a céu aberto (normalmente sem revestimento); ar comprimido ou pneumático (sempre revestido por camisa de concreto armado ou camisa metálica). TUBULÕES A CÉU ABERTO: Escavada manualmente ou mecânico/manual, dispensa escoramento em terreno coesivo, mostrando-se uma alternativa econômica para altas cargas solicitadas, superior a 250 Tf. Em resumo o tubulão a céu aberto é um poço executado acima do nível d'água, ou abaixo caso seja possível bombeá-la sem risco de desabamento. A carga é transmitida até o solo resistente através do fuste ou através de uma base alargada. Após a escavação e a limpeza ou esgotamento da água, procede-se a concretagem. Tecnicamente a adoção de tubulões é uma excelente opção de fundação, pois ela possibilita a verificação “in loco” do solo de apoio e das dimensões finais da escavação do fuste e da base. Deve-se levar em consideração a viabilidade executiva deste tipo de fundação já que problemas relacionados a desbarrancamento, excesso de água, gases e matacões de grande porte podem inviabilizar a sua execução. Condições que favorecem o uso de tubulão: Cargas muito elevadas (pilares); Página 11 Áreas com dificuldade de adoção de técnicas de fundação mecanizadas; Regiões afastadas de grandes centros urbanos (escavação manual); Solos argilosos – menos risco de desmoronamento. Riscos: Queda de pessoas ao entrarem ou saírem; Soterramento; Queda de ferramentas e equipamentos; Infecções; Asfixia ou intoxicação com gases; Afogamento (inundação) Vantagens: tubulões x estacas Possibilidade de descida do operário nas escavações para limpeza da base; Os custos de mobilização e desmobilização são menores que os de bate-estacas e outros equipamentos; Menor intensidade de vibração e ruído que é muito importante para obras urbanas próximas a edifícios; Possibilidade de verificação classificar o solo local durante a escavação e compara-los às condições de subsolo previstas no projeto; Ajuste nas dimensões, diâmetro e comprimento, que podem ser modificados para compensar condições de subsolo diferentes das previstas; É possível apoiar cada pilar em um fuste único, em lugar de diversas estacas, eliminando a necessidade de bloco de coroamento; Controle de matacões*. Obs: Matacões: são grandes blocos arredondados, diâmetro maior que 25 cm, produzidos pelo processo de intemperismo químico ou pelo desgaste de blocos arrastados por correntes fluviais. Tubulão a céu aberto (com revestimento) No sistema chamado Chicago, a escavação é feita em etapas, manualmente, com pá, cortadeira e picareta, em profundidades que podem variar de 0,50 m para argilas moles até 2,00 m para argilas duras. As paredes são escoradas com pranchas verticais, ajustadas por meio de anéis de aço, escavando-se novas camadas, sucessivamente até atingir o solo resistente (cota de assentamento) onde é executado o alargamento da base (cebola) e após a liberação, preenche-se totalmente o poço com concreto. Página 12 Figura: sistema chamado método Chicago Num outro sistema, chamado Gow, indicados para solos não coesivos, são usados cilindros telescópicos de aço, cravados por percussão, que revestem o poço escavado a pá e picareta. Atingida a cota desejada, faz-se o alargamento da base e, juntamente com a concretagem procede-se a retirada dos tubos. Figura: sistema chamado método Gow. O fuste do tubulão é sempre cilíndrico enquanto a base poderá ser circular ou em forma de falsa elipse. Página 13 Execução 1) Inicia-se a escavação do poço até a cota especificada no projeto. No caso de escavação manual usa-se vanga, balde e um sarilho para retirada deterra. Nas obras com perfuração mecânica o aparelho rotativo acoplado a um caminhão retira a terra. Foto: Escavação manual utilisando vanga (pá). Foto: Escavação manual utilisando sarilho horizontal acionado por manivela e balde. Foto: Vista interna da escavação da base alargada e do fuste. Página 14 Foto: Escavação mecânica, em solo, utilisando Trado helicoidal. Foto: Perfuração mecânica, em rocha, utilisandobroca. (Ponte Ferroviária sobre o Rio do Peixe, Obra FIOL – Ferrovia de Integração Oeste/Leste – Ipiaú/BA) Foto: Escavação manual do alargamento da base de acordo com as dimenções do projeto. Execução 2) Posicionamento das armaduras, caso exista, Cuidado para que durante essa operação torrões de solo não sejam derrubados dentro do tubulão. Foto: Ferragem montada e com utilização de espaçadores para garantir o cobrimento. Página 15 Execução 3) A concretagem é feita lançando-se o concreto da superfície(diretamente do caminhão betoneira, em caso de utilização do concreto usinado) deverá ser lançado com altura adequada para evitar a segregação ou através de um funil(tremonha) com comprimento de 5x seu diâmetro, para evitar que o concreto bata nas paredes do tubulão e se misture com a terra, comprometendo a resistência. O concreto se espalhará pela base pelo próprio impacto de sua descarga, porém durante a concretagem alguém deve descer para espalhá-lo de modo a evitar que fiquem vazios na massa de concreto. Foto: Lançamento do concreto diretamente do caminhão betoneira. Foto: Lançamento do concreto diretamente do caminhão betoneira (Ponte Ferroviária sobre o Rio do Peixe, Obra FIOL – Ferrovia de Integração Oeste/Leste – Ipiaú/BA). Foto: Recuperação da camisa metálica após a concretagem (Ponte Ferroviária sobre o Rio do Peixe, Obra FIOL – Ferrovia de Integração Oeste/Leste – Ipiaú/BA). Página 16 TUBULÃO A AR COMPRIMIDO OU PNEUMÁTICO: Os tubulões a ar comprimido começaram a ser usados no Brasil a partir de 1940, sendo o Edifício Rhodia, em São Paulo, o primeiro prédio a ter suas fundações em tubulão a ar comprimido com camisa de concreto. Daí, esse tipo de fundação profunda passou a ser a mais executada no país. Com o desenvolvimento de outros tipos de fundações e com maiores restrições a ruído, o tubulão a ar comprimido foi sendo cada vez menos usado no Brasil. Atualmente só se usa tubulão a ar comprimido e, geralmente, com camisa de concreto, em obras de arte (pontes e viadutos) e normalmente fora do perímetro urbano. Quanto à especificação para a execução do tubulão, exige cotas de assentamento abaixo do lençol freático ou submerso a indicação é para a utilização de tubulões executados sob pressão hiperbárica a fim de expulsar a água e permitir a escavação manual ou com o uso de marteletes e até explosivos, se for o caso. Durante a fase de concretagem, também há necessidade de se manter a pressurização que é feita com os seguintes equipamentos: compressor de ar para fornecimento do ar comprimido, campânula (eclusa) ou câmara de equilíbrio de pressão, conjuntos de anéis de chapas de aço, anéis de concreto (tubos de concreto apropriados para tubulões), escada tipo marinheiro, guincho e baldes, marteletes a ar comprimido e ferramentas diversas. Por se trará de trabalho especial sob pressão hiperbárica em ambiente considerado insalubre com alto risco de vida para os trabalhadores, só pode ser realizada por empresa registrada com pessoal especializado, usando técnicas e equipamentos especiais. O Ministério do Trabalho regulamenta as atividades sob condições hiperbáricas por meio do Anexo 6 da Norma Regulamentadora NR-15. Cabe ressaltar a questão da pressão máxima de ar comprimido empregada, que é da ordem de 3,4 atm (340 kPa), a injeção de ar comprimido nos tubulões impede a entrada de água, pois a pressão interna é maior que a pressão da água, razão pela qual estes tubulões têm sua profundidade limitada a 34m abaixo do nível d´água. Pressão atmosférica é o peso que o ar exerce sobre a superfície terrestre. Sua manifestação está diretamente relacionada à força da gravidade e à influência que essa realiza sobre as moléculas gasosas que compõem a atmosfera. Assim, a pressão atmosférica sofre variações conforme as altitudes e as condições de temperatura do ar.A pressão atmosférica é medida em Patm é expressa no SI (Sistema Internacional) em kPa (quilo Pascal) mas pode ser representada também em: 1 ATM = 760 mmHg = 1.013,3 mb = 1013,3 hPa = 101,33 kPa Vale frisar que em qualquer etapa da execução dos tubulões, deve-se observar que o equipamento deve permitir que se atendam rigorosamente aos tempos de compressão e Página 17 descompressão prescritos na legislação em vigor, só sendo admitidos trabalhos sob pressões superiores a 150 kPa quando as seguintes providências forem tomadas. a) equipe permanente de socorro médico á disposição da obra; b) câmara de descompressão equipada e disponível na obra; c) compressores e reservatórios de ar comprimido de reserva; d) renovação de ar garantida, sendo o ar injetado em condições satisfatórias para o trabalho humano. Obs.: durante a compressão, o sangue dos trabalhadores absorve mais gases do que na pressão normal. Se a descompressão for feita muito rapidamente, o gás absorvido em excesso no sangue pode formar bolhas, que por sua vez podem provocar dores e até morte por embolia. Para evitar esse problema, antes de passar à pressão normal, os trabalhadores devem sofrer um processo de descompressão lenta (nunca inferior a 15 min) numa câmara de emergência. Procedimentos de Execução: Em resumo consiste no encamisamento da estrutura do fuste com anéis de concreto ou tubos de aço e escavação do solo até a camada apropriada para abrir a base do tubulão. (o tubulão trabalha principalmente com a resistência de ponta, dada por sua base alargada, que é assentada sobre terreno com alta capacidade de carga.) Em descidas manuais, a camisa garante a segurança do operário, mas deve atentar-se à pressão do ar aplicado na tubulação e à velocidade de pressurização e despressurização.(campânula de ar-comprimido). Esse processo permite que seja executado os trabalhos de escavação, alargamento do fuste e concretagem com segurança mesmo com lençol freático superficial. Pois havendo escoamento de água para o tubulão haverá desmoronamento. O tubulões a ar comprimido (ou pneumáticos) com camisa de concreto. Neste caso, usa- se uma campânula que recebe a pressão de ar impedindo a entrada de água no interior do tubulão, a qual possui um cachimbo para descarga do material escavado. Na fase de concretagem, é montado um elemento entre a campânula e o revestimento do tubulão que possui um cachimbo para permitir a concretagem. Iniciam-se os trabalhos com a concretagem (ou fixação de tubo pré-moldado) de um tubo(anel) de diâmetro variando conforme a capacidade do tubulão.(segurança). Após a retirada da fôrma e, escorado o tubo, o operário penetra na câmara e inicia a escavação de um poço central. Página 18 Ao atingir certa profundidade a escavação prossegue a fim de deslocar o tubulão e permitir que o mesmo desça sob a ação do seu próprio peso. As operações descritas repetem-se até que se atinja o nível da água, a partir do qual ainda se prossegue em certo trecho, retirando-se água por bombeamento. Quando isso não for mais possível,instala-se o equipamento para introduzir ar comprimido, permitindo a entrada e saída de operários do tubulão. Figuras: Tubulão pressurizado com escavação manual do fuste. Página 19 Figura: alargamento da base e concretagem da base concluída e retirada da campânula. O operário pode participar tanto da escavação do fuste quanto apenas do alargamento da base. Os tubulões têm sempre o fuste cilíndrico, mas a base pode ser alargada ou não. Os alargamentos podem ser em forma circular ou elíptica. É prática comum a concretagem da base e de uma parte do fuste sob ar comprimido, aguardasse um pouco para que o concreto adquira alguma resistência e, em seguida, retira- se a campânula, efetuando-se o restante da concretagem a céu aberto. Dependendo do equipamento empregado, pode-se recuperar o revestimento metálico, cuja extração é iniciada logo após o término da concretagem do fuste. Quando a base for assente sobre rocha inclinada, pode-se escalonar a superfície ou utilizar chumbadores (NBR 6122:2010, item 7.5.1); Tempo de execução: evitar que, entre o término da execução do alargamento da base e sua concretagem, decorra tempo superior a 24 horas. Página 20 Considerações da NB – 51/78: (recomendações) 1- Os centros de gravidade da área do fuste e da base devem coincidir com o ponto de aplicação da carga do pilar, (exceto em pilar de divisa), e em qualquer caso os centros de gravidade da área da base e do fuste devem coincidir. 2- No caso de tubulão sem revestimento, o coeficiente de minoração da resistência do concreto γc deve ser tomado igual a 1,6 tendo em vista as condições de concretagem, com revestimento γc = 1,5. 3- Desde que a base esteja embutida em material idêntico ao do apoio, num mínimo de 20 cm, o ângulo α pode ser adotado igual a 60º independente da pressão admitida de armadura de base. 4- A altura do alargamento da base (H) não deve ser superior a 2,0 m, a não ser em casos plenamente justificados. 5- O peso próprio do tubulão não é considerado nos cálculos, pois na fixação da tensão admissível do solo, na cota de apoio, supõe-se a resistência lateral ao longo do fuste igual ao peso próprio do tubulão. O fuste deve ser dimensionado com pilar, ou seja, peça estrutural de concreto submetida a uma compressão. Adota-se coeficiente de majoração de carga γf = 1,4. Adota-se coeficiente de minoração de resistência do concreto (γc). Sem revestimento: γc = 1,6 Com revestimento: γc = 1,5 Multiplica-se a resistência característica do concreto pelo coeficiente de 0,85 para levar em conta a diferença entre resultados de ensaios rápidos de laboratório e a resistência do concreto sob a ação de cargas de longa duração. Página 21 A base é calculada para que não ultrapasse a tensão admissível do solo na cota de apoio do tubulão. A altura H do alargamento é função da inclinação α que por sua vez deve ser tal que não haja necessidade de introdução de ferragem na base. Exemplo nº 01: Dimensionar um tubulão para uma carga P = 255 t, com fck do concreto = 100 kgf / cm2 = 10 MPa = 1000 tf / m2 e um solo com σs = 50 tf / m2 na cota de apoio da base, sendo um pilar isolado, admitir tubulão com revestimento. Diâmetro do Fuster: F = Diâmetro da Base: B = Altura da Base: H = Como calcular o volume para a base circular (VB): Página 22 V1 = V2 = VTOTAL = Exemplo nº 02: Dimensionar um tubulão para Pilar isolado seção de 0,80 m x 0,60 m, uma carga P = 840 tf, com fck do concreto = 95 kgf / cm2 = 9,5 MPa = 950 tf / m2 e um solo com σs = 6,0kgf / cm2 na cota de apoio da base, admitir tubulão a céu aberto sem revestimento. Diâmetro do Fuster: F = Diâmetro da Base: B = Altura da Base: H = Volume da Base Alargada: V1 = V2 = VTOTAL = Se o tubulão for com camisa de concreto, o dimensionamento do fuste é de maneira análoga ao cálculo de um pilar, dispensando-se a verificação da flambagem, se o tubulão for totalmente enterrado. O cálculo é feito no estado-limite de ruptura: em que: N = a carga do pilar Af = área do fuste As = seção necessária da armadura longitudinal fck e f´yk = resistências características à compressão, do concreto e do aço, respectivamente. B- Pilar de divisa (alavancado) Não se executa tubulão com base circular, porque a excentricidade da peça seria muito grande. Usamos alargamento da base na forma de falsa elipse: 1 retângulo 2 semicírculos Viga alavanca ou de equilíbrio A distância do centro do fuste a base da divisa, “a”, deve se situar no intervalo de: 1,2 a 1,5 m Uma vez escolhido o valor de “a” a excentricidade esta definida: Página 23 A falsa elipse, composta de um retângulo e dois semicírculos, é calculada de tal forma que a área total, “A”, transmita carga para o solo, em função de sua pressão admissível, assim, conhecendo-se esta área “A”, calcula-se o disparo “X”. Onde B ≅ 2a (Por causa das limitações de espaço) A altura deve ser calculada de tal forma que na maior dimensão seja respeitado o ângulo de 60º com a horizontal. Deve-se limitar o disparo “X” no máximo ao diâmetro dos semicírculos: Os centros de gravidade das áreas do fuste e da base devem estar sobre o eixo daiga alavanca. Página 24 Exemplo nº 03: Dados Pilar de divisa: fck do concreto = 100 kgf / cm2 = 10 MPa = 1000 tf / m2 σadm = 6,0 kgf/cm2 Admitir tubulão a céu aberto sem revestimento. Dimensionamento do P1: a = 1,20 m (adotado) (de 1,2 a 1,5 m) e = a – 2,5 cm – ba / 2 (ba: menor dimensão do pilar) e = 1,20 – 0,025 – 0,50 / 2 = 0,925 m Como calcular o volume para a base falsa elipse (VB): Página 25 H = h + ho onde h = altura do rodapé Página 26 Correlação entre SPT e tensão admissível no solo (σs) A correlação que existe entre o número de SPT e a Tensão admissível no solo (σs) pode ser expressa pela fórmula abaixo: Para tubulões “longos”: Tensão admissível σs = SPTmédio (kN/m²) ou = SPTmédio (kg/cm²) 0,03 3 Para tubulões “curtos”: Tensão admissível σs = SPTmédio (kN/m²) ou = SPTmédio (kg/cm²) 0,04 4 Onde: SPTmédio média aritimética dos SPTs na região localizada entre a cota de apoio do tubulão e o término do bulbo de pressão. 2,0 x B ≤ L ≥ 3,0 x B ⇒ L profundidade do bulbo de pressão Não se deve adotar tensões acima de 600kN/m² para argila e 800kN/m² para areias sem uma análise mais profunda deste valor no que se refere a recalques de ruptura. Página 27 1. Croqui de exemplo de projeto de tubulão 2. Verificar a tensão admissivel no solo: Página 28 (d) GLOSSÁRIO NA ÁREA DE PROJETOS E EXECUÇÃO DE FUNDAÇÕES Bate-estaca – é o equipamento utilizado na cravação de estacas e pode ser em torre ou tripé, mecânico de vibração ou de gravidade. Bloco de coroamento – é o bloco de concreto armado executado para solidarizar um grupo de estacas. Bulbo de pressão – é o bulbo imaginário de distribuição da pressão exercida pelasapata no terreno. Capacete – peça que protege a cabeça da estaca do martelo de cravação, é constituído de um cilindróide de aço com coxim interno de madeira. Chapa de fretagem – peça de aço soldada sobre a estaca metálica na cota de arrasamento a fim de permitir a soldagem das esperas e promover a consolidação com o bloco de coroamento. Cota de arrasamento (CA) – é a cota superior da estaca definida pelo projeto, devendo as estacas ser cortadas nessa cota no caso de excesso. Estaca de teste – estaca a ser executada no início dos trabalhos para confirmar os dados do laudo de sondagem. NA – Nível de água do lençol freático Nega da estaca – é a dimensão admissível em milímetros para um número sucessivos de golpes padronizados (massa e altura), usada para indicar a possibilidade de encerrar a cravação de uma estaca. NT – cota do terreno natural Paliteiro – termo utilizado em obras para se referir as estacas colocadas muito próximas umas das outras, geralmente de concreto pré-moldado ou madeira. Prova de carga – é um teste padronizado para verificar a capacidade de carga de uma estaca. Recalque – é o deslocamento não desejado ocorrido no elemento de fundação (estaca ou sapata) que irá contribuir para o aparecimento de patologias na edificação. Roletes espaçadores – roletes metálicos colocados nas armaduras das estacas com a finalidade de garantir o recobrimento mínimo. Suplemento – peça metálica que permite estender a cravação de estacas abaixo da cota do terreno. Tubo tremonha – tipo de tubulação com funil para permitir concretagens profundas e evitar a segregação do concreto e o seccionamento das estacas. Tubulão – tipo de fundação com fuste de grande diâmetro e base alargada em talude negativo, geralmente executada com equipamentos especiais de ar comprimido. BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR ABMS/ABEF. Fundações: teoria e prática. 2ª ed. São Paulo: Pini, 1999. 757p. ABEF. Manual de especificações de produtos e procedimentos ABEF. 2ª ed. São Paulo: ABEF, 1999. 282p. AZEREDO, Hélio Alves de. O edifício e sua cobertura. São Paulo: Edgard Blücher, 1977. 182p. CATÁLOGO BENAPAR. Fundações, Geotecnia e Estruturas. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL DA UEPG. Notas de aulas da disciplina de Construção Civil. Carlan Seiler Zulian; Elton Cunha Doná. Ponta Grossa: DENGE, 2000. DIRETÓRIO ACADÊMICO DE ENGENHARIA CIVIL DA UFPR. Notas de aulas da disciplina de Construção Civil (segundo volume). Diversos autores. Revisor: Lázaro A. R. Parellada. Apostíla. Curitiba: DAEP, 1997. DIRETÓRIO ACADÊMICO DE ENGENHARIA CIVIL DA UFPR. Notas de aulas da disciplina de Construção Civil (primeiro volume). Diversos autores. Apostíla. Curitiba: DAEP, 1997. GUEDES, Milber Fernandes. Caderno de encargos. 3ª ed. atual. São Paulo: Pini, 1994. 662p. HELENE, Paulo R.L. Manual prático para reparo e reforço de estruturas de concreto. São Paulo: Pini, 1988. 119p. SOUZA, Roberto...[et al.]. Qualidade na aquisição de materiais e execução de obras. São Paulo: Pini, 1996. 275p.