1458472_[GABARITO] Fundações - 1ª Prova - NOITE - corrigido

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Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais
IPUC - Instituto Politécnico
	
	
	Estruturas de Fundações e Contenções 
Engenharia Civil (Noite) – São Gabriel - Prof. Walter Duarte
Turno manhã - 9ºP - 2 Semestre / 25 de abril de 2018
Avaliação (P1 – 40,0 pontos)
	
	
Instruções / Observações
1- Todos os aparelhos eletrônicos deverão estar guardados e desligados. O não cumprimento desta instrução acarretará nota zero na prova;
2- Qualquer tipo de material que tenha a ver com a matéria da prova deverá estar guardado. O não cumprimento desta instrução, ou algo que caracterize uma cola ao alcance das mãos, acarretará nota zero na prova;
3- É permitido o uso de calculadoras simples ou científicas, desde que não sejam programáveis e/ou armazenem dados. O uso de calculadoras não permitidas implica em nota zero na prova.
4- Esta prova é individual e sem consulta. Aluno que colar (ou tentar) terá nota zero.
5- O aluno deve apresentar a memória de cálculo organizada de todas as determinações. Resposta sem memória de cálculo será desconsiderada;
6- O aluno deve apresentar resposta com explicação detalhada. Resposta sem explicação detalhada será desconsiderada;
7- Apresentar unidades das determinações. Será descontado ponto em questão sem unidade;
8- Será atribuído valor à apresentação/organização das respostas;
9- Caso use lápis na resposta, não caberá recurso de revisão da nota;
10- Não se esquecer de assinar a lista de presença, idêntica a CI;
11- O aluno deve responder as questões com as suas palavras. Questão igual/próxima (texto e/ou cálculo) a de outro aluno será cancelada;
12- Não será realizado atendimento individual durante a prova;
13- Na carteira deve constar somente o material necessário (lápis, caneta, borracha e calculadora). Não deve haver nenhum tipo de anotação na carteira. O não cumprimento desta instrução acarretará nota zero na prova;
14 - A interpretação das questões também faz parte da avaliação;
15 - Não é permitido ao aluno ausentar-se durante a realização da prova;
16 - Não é permitido emprestar material ao colega. 
Muita tranquilidade porque se estudou tudo vai dar certo. Desejo a você uma excelente prova!
GABARITO – NOITE
	1ª QUESTÃO - Conceitos
	10,0 pontos 
	CORREÇÃO: ________ pontos
	Item por questão
	1,0 ponto
	
Marque V (verdadeiro) ou F (falso) para as sentenças abaixo. Instruções:
I. O objetivo é transformar a sentença falsa em verdadeira
II. Essa transformação, se o aluno preferir, pode ser realizada na própria sentença.
III. A sentença falsa sem explicação ou com explicação errada será desconsiderada. 
IV. Não existe a opção de todas as sentenças serem verdadeiras, se o aluno marcar esta opção, acarretará nota zero na questão.
1. ( F ) As fundações profundas do tipo estaca podem ser classificadas em duas categorias: estacas cravadas e as estacas escavadas. As primeiras são introduzidas no terreno por algum processo que não promova a retirada do solo, o que ocorre no segundo processo. Um exemplo de estaca de deslocamento é a estaca Strauss.
Resposta = Trocar estaca Strauss por estaca Franki.
2. ( F ) As estacas Hélice Contínua são estacas escavadas com perfuratriz, executadas com equipamentos de rotação ou rotopercussão com circulação de água, lama bentonílica ou ar comprimido, são recomendadas para obras com dificuldade de acesso para o equipamento de cravação, pois emprega equipamento com pequenas dimensões. 
Resposta = Trocar estaca hélice contínua por estaca Raiz.
3. ( V ) Na área de projetos e execução de fundações na construção civil, é correto afirmar que o equipamento utilizado na cravação de estacas, em torre ou tripé, mecânico de vibração ou de gravidade, é denominado de bate-estaca.
4. ( F ) Na cravação de uma estaca, a nega é a parcela elástica do deslocamento máximo de uma seção da estaca, decorrente da aplicação de um golpe do pilão.
Resposta = Nega: medida de penetração permanente a partir da aplicação de golpes. Ou seja, PLÁSTICA e não elástica.
5. ( F ) A nega é um método simples de aferição da capacidade de carga da estaca, quando a mesma já atingiu a profundidade indicada em projeto. A nega consiste no deslocamento da estaca durante cinco séries de vinte golpes cada para cravação da estaca.
Resposta = 3 séries de 10 golpes.
6. ( V ) Estacas do tipo hélice contínua são estacas caracterizadas pela grande velocidade de execução, que apresentam ausência de vibrações e ruídos excessivos.
7. ( F ) Segundo a NBR 6122 (2010), as estacas pré-moldadas podem ser apenas em concreto armado, com qualquer forma geométrica da seção transversal, que deve apresentar resistência compatível com os esforços do projeto e decorrentes de transporte, manuseio, cravação e possíveis solos agressivos. 
Resposta = Também pode ser executadas em concreto protendido.
8. ( F ) As estacas pré-moldadas em concreto possuem como vantagem: possibilidade de emendas, execução simples e prática, boa execução em solos moles e com lençol freático próximo ao nível do solo e produção de quase nenhuma vibração e ruídos.
Resposta = Produz muita vibração e ruídos conforme o tipo de equipamento utilizado para cravação
9. ( V ) Com a finalidade de reduzir o efeito do “atrito negativo”, as estacas metálicas podem passar por um tratamento à base de betume especial (pintura).
10. ( F ) Quando a estaca recalca mais do que o solo, manifesta-se o atrito negativo, que contribui para a capacidade de carga da estaca. Quando, ao contrário, o solo recalca mais, tem-se o atrito positivo, que sobrecarrega a estaca.
Resposta = Quando a estaca recalca mais do que o solo, manifesta-se o atrito positivo, que contribui para a capacidade de carga da estaca. Quando, ao contrário, o solo recalca mais, tem-se o atrito negativo, que sobrecarrega a estaca.
	2ª QUESTÃO – Conceitos
	6,0 pontos
	CORREÇÃO: ________ pontos
	Item por questão (respectivamente)
	4,0 e 2,0 pontos
	
a) Em relação as estacas metálicas e Strauss: citar 3 vantagens, 3 desvantagens, e metodologia executiva.
Resposta:
ESTACAS METÁLICAS:
· Vantagens:
· Possibilidade de cravação em solos de difícil transposição, sem o inconveniente do levantamento de estacas vizinhas já cravadas (como ocorre em estacas pré-moldadas de concreto e Franki) e sem perdas de estacas quebradas.
· Resistência a esforços elevados de tração, na mesma grandeza de cargas de compressão, e de flexão; além de trabalharem cargas horizontais e cargas combinadas.
· Possibilita o tratamento para reduzir o efeito do “atrito negativo”.
· Disponibilidade no mercado de grande número de bitolas possibilitando a otimização entre as cargas atuantes e as cargas resistentes;
· Maior facilidade de manuseio e armazenamento devido ao menor peso e volume das peças quando comparados com os elementos pré-moldados de concreto (Obs.: O peso específico do concreto é menor do que o do aço);
· Redução das perdas devido à inexistência de quebras (Maior limite de plasticidade do que estacas de concreto);
· Facilidade de emenda (através da solda nos topos) e corte;
· Podem ser reaproveitadas (possibilita utilização em estruturas temporárias);
· Provocam pequeno deslocamento do solo (perturbação do solo durante a cravação é pequena). 
· Desvantagens:
· Alto custo quando comparada às estacas pré-moldadas, estacas Franki e estacas Strauss;
· Atacável por águas agressivas e solos corrosivos (pântanos, pontos alcalinos, solos contaminados);
· Para fabricação exige maquinário específico, a distância entre fabricação e destino pode acarretar custos altos; 
· Metodologia executiva:
Estacas metálicas podem ser cravadas com a utilização de martelos de queda livre, martelos hidráulicos, martelos a diesel, martelos pneumáticos e martelos vibratórios. A escolha de um ou outro martelo depende, principalmente, das características do solo, do comprimento da estaca e do nível de barulho e vibração. 
Da boa escolha do martelo resultará um melhor desempenho do processo de cravação, em particular quanto às vibrações e ao barulho que, hoje em dia em centros urbanos, acabam sendo a condicionantepara a escolha do tipo de estaca e, quando cravada, do tipo de martelo. Qualquer que seja o martelo empregado, o controle da cravação é feito, tradicionalmente pela nega, pelo repique e, em obras mais importantes, pelo ensaio de carregamento dinâmico. 
A cravação é feita por um bate-estaca no qual atua um martelo. Este martelo podem ser classificados em:
Queda Livre: O martelo é levantado pelo guincho e deixado cair quando o tambor do guincho é desacoplado.
Martelo automático: o martelo é levantado pela explosão do óleo diesel ou pela ação de um fluido, que pode ser vapor, ar comprimido ou óleo.
Entre a estaca e o martelo são utilizados os seguintes acessórios:
Capacete que guia a estaca e acomoda os amortecedores;
Amortecedor (cepo) visa proteger o martelo de tensões elevadas;
Amortecedor (coxim) visa proteger a estaca.
ESTACAS STRAUSS estaca escavada:
· Vantagens:
· Fator custo/benefício favorável.
· Não gera vibrações no solo suficientes para danificar edificações vizinhas. No entanto, é sempre recomendado realizar laudo pericial em todas as edificações no entorno da obra para evitar futuras reclamações sem fundamentos de vizinhos que querem se aproveitar da situação.
· Não gera ruídos.
· Desvantagens:
· Geralmente produz muita lama.
· Capacidade de carga baixa. Uma estaca Strauss pode ter até metade da capacidade de carga de uma estaca pré-moldada.
· Apresenta dificuldade para escavar solo mole ou fofo por causa do estrangulamento do fuste.
· Metodologia executiva:
A estaca tipo Strauss se caracteriza por ser moldada in loco e são executadas enchendo-se de concreto as perfurações que foram escavadas.
A execução começa descendo um tubo metálico que servirá de revestimento, por escavação do interior do tubo com uma ferramenta chamada sonda ou piteira. Quando for atingida a cota desejada, enche-se o tubo com cerca de 75 cm de concreto úmido, que se apiloa à medida que se vai retirando o tubo. A manobra a repetida até que atinja a cota de arrasamento.
A estaca Strauss requer grande cuidado na execução quando se trabalha abaixo do lençol freático. Caso ao final da perfuração exista água no fundo do furo, que não possa ser retirada pela sonda, deve ser lançado concreto seco para que seja obturado o furo. Neste caso deve-se desconsiderar a contribuição da ponta da estaca para a capacidade de carga.
b) Conceituar ensaio Nega e Repique
Resposta:
A nega é um método simples de aferição da capacidade de carga da estaca, quando a mesma já atingiu a profundidade indicada em projeto. A nega consiste no deslocamento da estaca durante três séries de dez golpes cada para cravação da estaca.
	As duas maneiras mais utilizadas para se obter a resposta sobre a cravação da estaca é:
	A primeira maneira é riscar a lápis uma linha horizontal na estaca, com uma régua apoiada em dois pontos da torre do bate-estaca aplicar 10 golpes, riscar novamente e medir a distância entre os dois riscos. Essa distância dividida por 10 é a penetração permanente média por golpe, chamada de nega. 
A segunda maneira consiste em prender uma folha de papel ao fuste da estaca e, no momento do golpe, passar um lápis na horizontal, com auxílio de uma régua apoiada em pontos fora da estaca. Esse tipo de marcação registrará a nega e o repique da estaca. 
	3ª QUESTÃO – Estaca Escavada
	8,0 pontos
	CORREÇÃO: ________ pontos
· Considerando o perfil de sondagem a seguir, fazer o dimensionamento de uma estaca escavada (com fluido), com diâmetro de 40 cm, arrasada na cota -11.0, para suportar uma carga de 500 kN. Para resolver esta questão, pode considerar os alunos que consideraram a 1ª tentativa com 8 m de comprimento ou com 9,0 m de comprimento, pois eu errei quando coloquei -11,0 (era pra ser -1,0) o que pode ter causado confusão para os alunos. Na 2ª tentativa pode considerar os alunos que consideraram com 9 m de comprimento ou com 10,0 de comprimento. Atenção: estaca escavada COM FLUIDO (quem considerou bentonita como fluido está correto, mas também poderia ser escavada em geral pois não especifiquei que bentonita era o fluido)
Considerar ainda:
· Aço CA-50 fyk = 500 MPa
· E = 210.000 MPa
· = 15 MPa
· 1ª tentativa = estaca com 8 m de comprimento cota – 9,0
· 2ª tentativa = estaca com 9 m de comprimento cota – 10,0
	4ª QUESTÃO – Atrito Negativo
	8,0 pontos
	CORREÇÃO: ________ pontos
Dimensionar um estaqueamento em estacas Strauss até a cota - 28 para suportar uma carga de um pilar de 180 tf. O terreno onde a estaca será instalada deve ultrapassar uma camada de aterro de 3 m de espessura com 30kN/m2, uma camada de solo compressível e a partir daí um silte argiloso e silte arenoso conforme perfil. 
Considerar aço CA-50, Es = , diâmetro de 30 cm. 
Esta questão se resolve da mesma forma que o exercício do slide...o solo site argiloso começa logo após da camada compressível (conforme enunciado). Cada SPT equivale a um metro, portanto, a estaca estará apoiada no SPT 22 (cota – 28 m)
	5ª QUESTÃO – Estaca Metálica
	8,0 pontos
	CORREÇÃO: ________ pontos
	Item por questão
	1,0 ponto
	
	Considerando os dados abaixo, fazer o dimensionamento de uma estaca metálica para suportar uma carga de 15 tf, que deverá atingir a profundidade de 9 m. Caso a estaca não suporte a carga, quais as possíveis soluções?
Dados:
Fy = 345 MPa
Perfil = W200 x 15
Terreno de aterro não controlado
Estaca Cravada α = β = 1
Resolução:
Como o terreno é natural, através da tabela, descontamos 2,0 mm de cada dimensão, então: ATENÇÃO: O TERRENO NÃO É NATURAL
(5,2 – 4) x 1,0 = 1,2 mm
(4,3 – 4) x 1,0 = 0,3 mm
(100 – 4) x 1,0 = 96 mm
(190 – 4) x 1,0 = 186 mm
A1 = A3 = 1,2 x 96 x 2 = 230,4 mm²
A2 = 0,3 x 186 = 55,8 mm²
AT = (230,4 + 55,8) = 286,2 mm²
Portanto,
Sendo assim, como a estaca irá suportar uma carga de 15 tf = 150 kN, este material NÃO está aprovado! 
SOLUÇÃO = ADOTAR OUTRO PERFIL METÁLICO. OK. CORRETO!!
DIMENSIONAMENTO GEOTÉCNICO
Cota de 9 m profundidade:
Capacidade de carga da ponta da estaca:
𝑹𝒑 = K.N.A
	Onde, o N é o NSPT médio entre o SPT superior e inferior da ponta da estaca e o coeficiente K deve ser olhado na seguinte tabela:
Neste caso K= 25 tf/m²
A média do NSPT será:
Cálculo da área total da peça:
A = 286,2 mm² = 0,0002862 m²
 = 25 x 25 x 0,0002862 = 0,18 tf
Capacidade de carga por atrito lateral:
Cálculo da área total do fuste:
A = perímetro da peça x altura
Perímetro = (96 x 2) + (186 x 2) + (1,2 x 2) + (96 – 0,3) x 2 = 757,8 mm = 0,76 m
A = 0,76 x (9 – 2) = 5,32 m²
𝑹𝒍 = 5,06 x 5,32 = 26,92 tf
Como a estaca é cravada:
 = 1,0
 = 1,0
Cálculo da capacidade de carga admissível da estaca:
	Como a força admissível da estaca ficou acima da carga (15 tf), que solicitará a estaca, o dimensionamento geotécnico está OK!
FORMULÁRIO
	
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