quinta-feira, 28 de fevereiro de 2013

EXECUÇÃO DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS.

Introdução
A estaca tipo Franki foi introduzida como fundação há mais de 85 anos por Hdgard Frankignoul na Bélgi-
ca. Ele desenvolveu a idéia de cravar um tubo no terreno pelo impacto de golpes do pilão de queda livre numa bucha (tampão) de concreto seco ou seixo rolado compactado, colocado dentro da extremidade inferior do tubo. Sua idéia teve sucesso e este método de execução espalhou-se pelo mundo, mostrando eficiência e produzindo uma estaca de elevada carga de trabalho. I-rankignoul constituiu uma empresa para explorar as patentes, registradas entre 1909 e 1925.

Este tipo de estaca foi empregado pela primeira vez no Brasil em 1935, na Casa Publicadora Baptista no Rio dc Janeiro. Em São Paulo, cm 1936, foram executadas as estacas do portal de entrada do Túnel Nove dc Julho. A partir de 1960, após ter expirado a licença da patente, o método Franki entrou para o domínio público.

A execução de uma estaca tipo Franki para ser bem  sucedida depende da observância ao método executivo. do uso de equipamentos adequados e de mão-de-obra especializada e experiente. Por esta razão o conteúdo deste parágrafo dedica-se à descrição do método de execução, dos equipamentos envolvidos na execução e da mão-de-obra especializada que opera os equipamentos e executa a estaca.

O parágrafo aborda também métodos alternativos de execução, principalmente no que diz respeito ã cravaçâo com tubo aberto comumente chamado dc cravaçâo com tração.

Também são apresentados as problemas executivos causados por certos tipos dc solo que podem  afetar a qualidade da estaca, assim como as técnicas utilizadas na solução destes problemas.

Por fim discute-se o emprego da estaca tipo Franki e os fatores que influem na sua cscollia como fundação.

segunda-feira, 25 de fevereiro de 2013

Tubulào com Base Alargada.

Para tubulões curtos (D/T < 0 , é muito utilizado o chamado método russo, proposto para estacas rígidas, mas adaptado pelo Eng". Paulo Faria para o caso de tubulões circulares com base alargada (Velloso, 1978).

Essa adaptação pode ser consultada no livro de Alonso (1989) , de onde se  reproduz a Figura 8.49. A originalidade deste método é que sào consideradas as reações verticais do solo sob a base do tubulào. "Entretanto, uma análise mais apurada das equações mostra que os deslocamentos independem do diâmetro do fuste do tubulào, o que nào é verdade. Tal fato se deve à premissa da largura unitária adotada no desen-volvimento do método." (Ricci, 1995).

Método russo adaptado para tubulõcs curtos
Fig.8.49 - Método russo adaptado para tubulõcs
curtos
Um método específico para tubulões com base alargada foi proposto por Botelho (1986) , cujo artigo passa a ser resumido a seguir.

Os métodos disponíveis para análise de um tubulào carregado horizontalmente obrigam a uma opçào: ou se considera a flexào do tubulào mas nào se leva em conta o efeito da base (como se fosse estaca flutuante), ou se admite que o tubulào seja totalmente rígido, o que no caso de tubulões mais longos pode introduzir erros significativos. 

Os métodos apresentados nào permitem a con-sideração da base dos tubulões, como também pressupõem o terreno homogêneo, com o módulo de reaçào geralmente constante ou linearmente crescente com a profundidade. Tratando-se de tubulào apoiado ou engastado em rocha ou atravessando solos scdimentares mas com grande embutimento em solos residuais compactos, os modelos tornam-se inadequados.

Nesse sentido, os modelos que admitem o tubulào como rígido tendem a ser mais convenientes, uma vez que permitem, em alguns casos, a consideração de modelos de solo um pouco mais complexos. Tratando-se de tubulões a ar comprimido, ou seja, dc peças armadas cujo diâmetro mínimo é de 1,00 ou 1,20 m. a rigidez tende a ser grande, pelo que os erros decorrentes do emprego desses métodos tendem a ser menores, salvo quando os tubulões sào muito longos. IX- um modo geral, excluídos os terrenos muito pouco consistentes, a partir de profundidades correspon-dentes a sete diâmetros, o efeito da flexào come-ça a ser significativo.

O método desenvolvido por Botelho (198 0 está  apresentado na forma de um programa em Basic, que inclui as seguintes condições optativas

- tubulào ou estaca com topo livre ou engastado;
- considera ou nào o efeito da base alargada;
- módulo de reaçào horizontal do solo constante, linearmente crescente ou ainda arbitrariamente variável com a profundidade.

O programa fornece os valores dos deslocamentos para cada um dos pontos reais do tubulào, os valores do momento fletor, ponto a ponto, e das forças cortantes.

Da análise feita pelo autor, "fica patente que a nào consideração do efeito da base e do seu alargamento conduz a uma violenta diferença nos deslocamentos do topo do tubulào, a favor da segu-rança, mas introduz também uma variação mais significativa nos momentos na base do tubulào, nesse caso contra a segurança. A conclusão é que a análise de tubulões sem consideração de suas condições de base nào tem qualquer aproximação com a realidade c nào deve, em nenhum caso, ser empregada no projeto de tubulõcs, ainda que sem base alargada mas com o trecho final embutido em rocha ou terreno muito mais resistente que o do trecho superior".

"Analisando a variação do deslocamento do topo do tubulào com o seu comprimento total, bem como o efeito do alargamento da base, fica claro que o apiofuiidameiUo do tubulào e o alaigaineuto da base sào duas alternativas válidas para reduzir o deslocamento no topo do tubulào, cabendo fazer a escolha entre ambas em funçào das características do terreno abaixo da base preliminarmen-te fixada."

Entre outras, Botelho (1986) faz a seguinte recomendação para projeto:

"Tratando-se de tubulào ou estaca com comprimento inferior a oito diâmetros, podem ser em-pregados métodos de cálculo que não levem em conta a flexào da fundação, desde que permitam uma razoável representação do terreno. Para estacas flutuantes ou, pelo menos, com mais de 70 a 80% de sua carga vertical suportada por atrito, podem s,er empregados métodos dc cálculo que levem em conta a ílexáo da fundação mas ignorem a participação da base. Para estacas com con-tribuição importante da ponta ou tubulões com mais de oito diâmetros ou, embora com menor comprimento, em terrenos muito heterogêneos
que nào possam ser representados adequadamente nos métodos de cálculo mais simplificados que admitem o tubulão ou estaca como infinitamente rígidos, é que se sugere o método proposto."

quinta-feira, 21 de fevereiro de 2013

Recalque do Solo Subjacente à Base do Tubulão.

O solo subjacente à base do tubulão receberá  um acréscimo dc tensões verticais devido ao apoio da base e mais um acréscimo devido às tensões de atrito, ou adesão ao longo do fuste do tubulão.

Quando os tubulões têm base alargada, e esse é o  caso mais comum, o cálculo desse último acréscimo se torna trabalhoso, devido à aba ou saliência do concreto, cujas características elásticas sào muito diferentes das do solo.

Um método aproximado consiste cm calcular o  acréscimo de tensões verticais que ocorre no solo
que tangentía a parte superior da base, na aba, e  considerar a resultante dessas tensões como uma
sobrecarga adicional atuando na base do tubulão.

O acréscimo de tensões nas camadas de solo  subjacentes à base, até uma profundidade 2D(i (re-
gião do bulbo de pressões; pode ser calculado  pela teoria da elasticidade, levando-se em conta o  tipo de solo. O método de Boussinesq é apropriado  quando sc trata de solo homogêneo, enquanto que  o de Westergaard se aplica para os solos  estratificados horizontalmente.

segunda-feira, 18 de fevereiro de 2013

Recalques.

Geralmente os recalques dc tubulòes sob a carga de trabalho sào baixos (inferiores a 25mm) e perfeitamente aceitáveis para a grande maioria das estruturas. Entretanto, naqueles casos cm que a maior parte de capacidade de suporte se deve à base, o recalque pode ser elevado cseu valor deve ser estimado.

Quando se depara com o problema de estimar o recalque de tubulòes, a primeira dificuldade que surge é com relação à calibragem dos inúmeros métodos disponíveis, devido à pouca informação encontrada na literatura geotécnica sobre esse tipo de fundação.

Os custos de provas dc carga, devido à ordem de grandeza do carregamento necessário, sào fa-
tores preponderantes que inibem cs profissionais e empresas dc realizá-las.

Na literatura nacional , cm livros textos ou anais de congressos e outros eventos científicos, encontra-se muito pouca referência sobre o com-portamento desse tipo de fundação, sejam resultados de provas de carga ou de medidas de recalque.

Os fatores que interferem na magnitude dos recalques de um tubulào sào as cargas aplicadas, as características do solo subjacente à cota de apoio, as características do solo ao longo do fuste e as propriedades elásticas dos materiais utilizados na execução do fuste.

No Brasil há uma certa tradição de se considerar no projeto dc tubulòes apenas a resistência do solo subjacente à cota de apoio como responsável pelo suporte da carga aplicada no topo, admitindo-sc que o atrito, ou adesão ao longo do fuste, seja apenas suficiente para suportar o peso próprio do concreto.

Em determinadas situações esse critério pode ser excessivamente conservador, levando inclusive a uma interpretação errônea do comportamen-to real do solo subjacente à base, pois o atrito ou adesão estará atuando ao longo do fuste, c com isso reduzindo a parcela de carga na base do tubulào, quer tenha sido considerado ou nào no cálculo.

O recalque do topo de um tubulào é dado por duas parcelas distintas: o cncurtamento elástico do concreto, funcionando como coluna, c a de-formação do solo subjacente à base, devido ao acréscimo dc tensões. ç

A deformação elástica do fuste pode ser calculada pela aplicação da lei de I looke. É necessário estimar as tensões de atrito e/ou adesão na interface concreto-solo. de tal forma que se possa conhecer o esforço normal ao longo do fuste e da base do tubulão.

Existem na literatura técnica inúmeras formulações, teóricas e empíricas, que permitem uma estimativa dessas tensões ao longo do fuste. Os fatores que interferem no valor dessa tensão são: natureza do solo, histórico de tensões e tempo que o tubulão permanece aberto, entre outros.

Aplicando-se a lei de Hooke a um elemento infinitesimal, de altura dz, e integrando-se ao longo de todo comprimento, obtém-se a deformação total (Δc) do elemento de concreto. O módulo de elasticidade do concreto pode ser tomado como o módulo secante e estimado em função do fck, de acordo com a da NB 6118/78:

Apenas para se ter uma ordem de grandeza, num tubulão de 15 m de comprimento, utilizandose concreto com fck = 15 MPa, para uma tensão de trabalho dc 0,5 MPa e admitindo que 70% da carga do pilar seja resistida pela base. chega-se a um recalque elástico da ordem de 2,5 mm.

quinta-feira, 14 de fevereiro de 2013

Vantagens dos Tubulões.

Os tubulóes apresentam, quando comparados a outros tipos dc fundações, uma série de vantagens:

• os custos de mobilização c de dcsmobilizaçào são menores que os tle batc-cstacis c outros cquipa- mentos, aspecto este muito impoitantc para pequenas obras, nas quais este item representa uma parcela significativa das custos totais;
• o processo construtivo produz vibrações e ruídos tle muito baixa intensidade, o que é muito
importante para obras urbanas próximas a edifícios;
• os engenheiros tle fundações podem observar e classificar o solo retirado durante a es-cavação e compará-lo às condições de subsolo previstas no projeto-,
• o diâmetro e o comprimento dos tubulões podem ser modificados durante a escavação para compensar condições de subsolo diferentes das previstas;
• as escavações podem atravessar solos com pedras e matacões, especialmente para gran- des diâmetros, sendo possível até penetrar em vários tipos de rocha;
• regra geral é possível apoiar cada pilar em fuste único, cm lugar de diversas estacas, eliminand o a necessidad e tle bloc o tle eoroamento.

segunda-feira, 11 de fevereiro de 2013

CONSTRUÇÃO Tipos de tubulào.

Os tubulòes podem ser agrupados em dois ti-
pos básicos: c s tubulòes a céu aberto e os que
emp egam ar comprimido.

Tubulões a Céu Aberto

a) Sem Contenção Lateral

Estes tubulòes, também chamados de pocinhos, têm seu fuste aberto por escavação manual, ou  mecânica, sendo que a base é, cm geral, escavada  manualmente. Não utilizam nenhum escoramento lateral e portanto o fuste e, em especial, a base, somente podem ser executados cm solos que apresentem um mínimo de coesão capaz dc garantir a  estabilidade da escavação. Nestes casos o diâmetro final resulta sempre maior do que o previsto cm projeto (de 5% a 10%), e o atrito lateral ao longo do fuste é reduzido quando comparado com a resistência "in situ" no contato solo-solo. Esta redução no atrito lateral depende do alívio de tensões, ao passar de uma situação em repouso para uma condição ativa, e da umidade cedida pelo concreto ao solo circundante, o que depende do fator água/cimento do concreto empregado.

b) Com Contenção Lateral Parcial
Estas contenções parciais têm da ordem dc 2m e o solo é escorado antes de prosseguir a escavação. Estes revestimentos são, em geral, recuperados, e um exemplo é o tubulão tipo Chicago, que empregra revestimento de madeira, e suas variantes.

c) Com Contenção Lateral Continua
Um exemplo deste tipo é o Gow, que emprega revestimentos metálicos telescópicos, os quais sào recuperados à medida que o concreto é lançado para o interior da escavação.

Alguns tipos dc equipamentos cravam uma camisa metálica, desde a superfície, ao mesmo tempo em
que realizam mecanicamente a escavação, como por exemplo o tubulào tipo Benotto. Neste tipo de solução o atrito lateral fica sensivelmente reduzido pois o processo provoca um amolecimento do solo que, freqüentemente, é irrecuperável.

Normalmente estes tubulòes a céu aberto sào executados acima do lençol freático pois a escavação manual da base, ou mesmo do fuste, não pode ser executada abaixo do nível da água. Nada im-pede, entretanto, que se estenda a escavação utilizando-se de rebaixamento do lençol.

Quando se emprega um sistema de rebaixamento, dois problemas podem ocorrer:

• volume de água a esgotar, que é função da permeabilidade do solo c do desnível de água;
• forças de percolação prejudiciais à estabilidade das paredes laterais do tubulào c, em especial. do alargamento da base.

O rebaixamento do lençol freático pode ser executado por qualquer processo, até mesmo pela instalação de bombas no interior dos próprios tubulòes, ou então em poços destinados a esta operação. Cuidados especiais devem ser tomados nestes casos, pois a escavação abaixo do NA, especialmente a da base, é sempre muito perigosa.

Este perigo aumenta quando a bomba está posicionada no interior dc um tubulào, situação em que o fluxo de água se faz no sentido de reduzir a estabilidade da escavação.

Tubulões Pneumáticos
Para tornar possível a escavação abaixo do lençol freático emprega-se ar comprimido com pressão equivalente à pressão de água intersticial. Em solos arenosos a pressão é ligeiramente superior para compensar as perdas de carga e as perdas de ar, e também para favorecera estabilidade (cuidados devem ser tomados para evitar o secamento da areia). Para solos argilosos a pressão aplicada pode ser pouco menor do que a pressão neutra.

Os tubulões pneumáticos sào atualmente muito pouco empregados no mundo todo devido aos riscos e custos envolvidos, e no Brasil observa-se atualmente uma tendência de redução de sua utilização.

quinta-feira, 7 de fevereiro de 2013

TUBULÒES E CAIXÕES.

Introdução
Dentro da conceituaçào imposta pela pratica profissional de engenharia de fundações no Brasil, sào chamados de tubulòes as fundações profundas, de grande porte, com secào circular e que apresentam, em geral, a base alargada. Às vezes torna-se difícil distinguir os tubulòes das estacas escavadas e, deste
modo, os tubulòes podem ser vistos como estacas escavadas, de grande diâmetro, com ou sem base alargada. Até há alguns anos, admitia-se que os tubulòes permitiam ou previam a descida de alguém até a sua base. para a finalização dos serviços e para a inspeção antes de concretagem. Mas com a utilização deequipamentos para escavação mecânica esta prática poderá ser abandonada, mesmo nos casos dc fustes de grande diâmetro.

Atualmente, na literatura internacional, as fundações chamadas dc tubulòes no Brasil sào tratadas como estacas escavadas, moldadas "in loco", com base alargada.

Reserva-se a denominação de caixões para as peças de secào quadrada, ou mesmo retangular, que têm as paredes laterais pré-moldadas. A descida ou implantação destes elementos no subsolo se faz com a escavação do solo, na pane interna, até que se atinja a profundidade adequada para seu apoio. Para White (1962) , caixão é uma estru-tura, em forma de um paralelepípedo, que é mergulhada a partir da superfície do solo ou água, até atingir a profundidade desejada.

Exposições mais detalhadas sobre caixões aparecem em White (1962) bem como em Jumikis (1971).

terça-feira, 5 de fevereiro de 2013

Estacas Carregadas Transversalmente.

Considerações Gerais
Quando uma estaca é submetida a uma carga horizontal, ela irá mover-se aproximadamente na direção da força aplicada, se for cuna e fixa no seu topo, ou entào irá girar em torno dc um ponto, até que o empuxo de terra seja mobilizado a ponto de a condição de equilíbrio ser satisfeita.

A capacidade de carga lateral é atingida quando o empuxo dc terra chega a seu limiie superior ou quando a estaca quebra por flexào.

Praticamente todas as fundações estão submetidas a algum tipo de esforço horizontal. Na maioria dos casos a magnitude desses esforços é, entretanto. pequena quando comparada as cargas verticais a que essas fundações estào submetidas . Esse s esforço s sã o poi s facilment e assimiláveis, sem que nenhuma medida especial tenha que ser adotada.

Porém, quando uma estaca é submetida a um carregamento horizontal de magnitude significativa, as tensões normais irão aumentar no lado oposto ao da aplicação da carga c decrescer no outro lado. A um certo estágio do carregamento, um buraco irá provavelmente abrir-se "atrás" da estaca enquanto o solo na "frente" da estaca irá romper, numa ruptura tipo bloco, conforme indicado na Figura 8.25

Fig. 8.25 - Deformação da estaca sob carga horizontal

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