Apostila fundações - Mackenzie, Notas de aula de Engenharia Civil

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Fundamentos de Geotecnia i

UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE

ESCOLA DE ENGENHARIA

F U N D A Ç Õ E S I

Prof. Paulo R. M. Moura

º

Semestre

ii

Universidade Presbiteriana Mackenzie – Faculdade de Arquitetura e Urbanismo – Prof. Paulo R. M. Moura

1 º^ Semestre - 2008

ii

iii

Universidade Presbiteriana Mackenzie – Escola de Engenharia – Prof. Paulo R. M. Moura

• 1. INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO ÍNDICE
  • 1.1 Objetivos ..............................................................................................................................................
  • 1.2 Principais tipos de sondagens e ensaios “ in situ ”................................................................................
    • 1.2.1 SPT: “Standard Penetration Test” ................................................................................................
    • 1.2.2 SPT-T: SPT com medição do torque............................................................................................
    • 1.2.3 Outros tipos...................................................................................................................................
  • 1.3 Sondagens SPT ...................................................................................................................................
    • 1.3.1 Equipamento.................................................................................................................................
    • 1.3.2 Procedimento................................................................................................................................
    • 1.3.3 Amostragem..................................................................................................................................
    • 1.3.4 Revestimento ................................................................................................................................
    • 1.3.5 Escavação ....................................................................................................................................
    • 1.3.6 Lençol freático...............................................................................................................................
    • 1.3.7 Relatório de sondagem.................................................................................................................
    • 1.3.8 Cálculo do Índice de Resistência à Penetração ( N ) .....................................................................
    • 1.3.9 Consistência e compacidade........................................................................................................
  • 1.4 Problemas ............................................................................................................................................
• 2. TIPOS DE FUNDAÇÕES
  • 2.1 Classificação das fundações ...............................................................................................................
    • 2.1.1 Quanto à profundidade .................................................................................................................
    • 2.1.2 Quanto à transferência de carga ..................................................................................................
  • 2.2 Blocos e alicerces ................................................................................................................................
  • 2.3 Sapatas ................................................................................................................................................
  • 2.4 Tubulões ..............................................................................................................................................
    • 2.4.1 Tubulões a céu aberto ..................................................................................................................
    • 2.4.2 Tubulões a ar comprimido ............................................................................................................
  • 2.5 Estacas ................................................................................................................................................
    • 2.5.1 Características gerais dos tipos de estacas .................................................................................
    • 2.5.1.1 Estacas cravadas......................................................................................................................
    • 2.5.1.2 Estacas escavadas ...................................................................................................................
    • 2.5.1.3 Estacas de deslocamento e de substituição...........................................................................
    • 2.5.1.4 Estacas pré-moldadas e moldadas in loco .............................................................................
    • 2.5.2 Estacas de deslocamento...........................................................................................................
    • 2.5.2.1 De madeira..............................................................................................................................
    • 2.5.2.2 De concreto .............................................................................................................................
    • 2.5.2.3 De aço .....................................................................................................................................
    • 2.5.2.4 Estaca Franki ..........................................................................................................................
    • 2.5.3 De substituição ...........................................................................................................................
    • 2.5.3.1 Broca manual ..........................................................................................................................
    • 2.5.3.2 Trado mecânico ......................................................................................................................
    • 2.5.3.3 Estaca Strauss ........................................................................................................................
    • 2.5.3.4 Estaca escavada com lama bentonítica (barrete ou circular).................................................
    • 2.5.3.5 Estacas hélice contínua ..........................................................................................................
      • 1 º Semestre - Universidade Presbiteriana Mackenzie – Faculdade de Arquitetura e Urbanismo – Prof. Paulo R. M. Moura
• 3. Projeto geométrico de fundações sobre sapatas
  • 3.1 Notação
  • 3.2 Objetivo
  • 3.3 Pré-requisitos
    • 3.3.1 Estrutura.....................................................................................................................................
    • 3.3.2 Sub-solo
  • 3.4 Condicionantes..................................................................................................................................
    • 3.4.1 SEGURANÇA
    • 3.4.2 Axialidade...................................................................................................................................
    • 3.4.3 Executivas..................................................................................................................................
    • 3.4.4 Geométricas...............................................................................................................................
    • 3.4.5 Econômicas................................................................................................................................
  • 3.5 Tipos de sapatas
    • 3.5.1 Sapatas isoladas........................................................................................................................
    • 3.5.1.1 Sem interferências..................................................................................................................
    • 3.5.1.2 Com interferência
    • 3.5.2 Sapatas para pilares associados
    • 3.5.2.1 Pilares com cargas iguais
    • 3.5.2.2 Pilares com cargas diferentes
    • 3.5.3 Sapatas para pilares de divisa...................................................................................................
  • 3.6 Roteiro de trabalho............................................................................................................................
    • 3.6.1 Regras gerais.............................................................................................................................
    • 3.6.2 Sapatas isoladas........................................................................................................................
    • 3.6.2.1 Sem interferências..................................................................................................................
    • 3.6.2.2 Com interferências
    • 3.6.3 Sapatas para pilares associados
    • 3.6.3.1 Pilares com cargas iguais
    • 3.6.3.2 Pilares com cargas diferentes
    • 3.6.4 Sapatas para pilares de divisa...................................................................................................
    • 3.6.4.1 Sapata da divisa
    • 3.6.4.2 Sapata do pilar central
  • 3.7 Problemas
• 4. Projeto geométrico de fundações sobre tubulões.................................................
  • 4.1 Notação e definições.........................................................................................................................
  • 4.2 Objetivo
  • 4.3 Pré-requisitos
    • 4.3.1 Estrutura.....................................................................................................................................
    • 4.3.2 Sub-solo
  • 4.4 Condicionantes..................................................................................................................................
    • 4.4.1 SEGURANÇA
    • 4.4.2 Axialidade...................................................................................................................................
    • 4.4.3 Executivas..................................................................................................................................
    • 4.4.4 Geométricas...............................................................................................................................
    • 4.4.5 Econômicas................................................................................................................................
  • 4.5 Tipos de tubulões
    • 4.5.1 Tubulões isolados
    • 4.5.1.1 Sem interferências..................................................................................................................
    • 4.5.1.2 Com interferências
    • 4.5.2 Tubulões para pilares associados
    • 4.5.3 Tubulões para pilares de divisa
  • 4.6 Roteiro de trabalho............................................................................................................................
    • 4.6.1 Regras gerais.............................................................................................................................
    • 4.6.2 Tubulões isolados
    • 4.6.2.1 Sem interferências..................................................................................................................
    • 4.6.2.2 Com interferências
    • 4.6.3 Tubulões para pilares associados
    • 4.6.4 Tubulões para pilares de divisa
    • 4.6.4.1 Tubulão da divisa
    • 4.6.4.2 Tubulão do pilar central..........................................................................................................
  • 4.7 Problemas
• 5. Projeto geométrico de fundações sobre estacas Fundamentos de Geotecnia II
  • 5.1 Notação e definições .........................................................................................................................
  • 5.2 Objetivo ..............................................................................................................................................
  • 5.3 Pré-requisitos .....................................................................................................................................
    • 5.3.1 Estrutura .....................................................................................................................................
    • 5.3.2 Sub-solo......................................................................................................................................
  • 5.4 Condicionantes ..................................................................................................................................
    • 5.4.1 SEGURANÇA .............................................................................................................................
    • 5.4.2 Axialidade ...................................................................................................................................
    • 5.4.3 Executivas...................................................................................................................................
    • 5.4.4 Geométricas................................................................................................................................
    • 5.4.5 Econômicas ................................................................................................................................
  • 5.5 Blocos típicos .....................................................................................................................................
    • 5.5.1 Blocos para pilares de divisa ......................................................................................................
    • 5.5.2 Blocos usuais para pilares centrais ............................................................................................
    • 5.5.3 Blocos alternativos para pilares centrais ....................................................................................
  • 5.6 Roteiro de trabalho ............................................................................................................................
    • 5.6.1 Pilares isolados...........................................................................................................................
    • 5.6.1.1 Dimensionamento: ..................................................................................................................
    • 5.6.1.2 Locação:..................................................................................................................................
    • 5.6.2 Pilares associados......................................................................................................................
    • 5.6.2.1 Dimensionamento: ..................................................................................................................
    • 5.6.2.2 Locação do centro de forças dos pilares. ...............................................................................
    • 5.6.2.3 Locação:..................................................................................................................................
    • 5.6.3 Pilares alavancados....................................................................................................................
    • 5.6.3.1 Esquema estático....................................................................................................................
    • 5.6.3.2 Determinação da excentricidade: ...........................................................................................
    • 5.6.3.3 Determinação das cargas nas fundações:..............................................................................
    • 5.6.3.4 Dimensionamento: ..................................................................................................................
    • 5.6.3.5 Locação:..................................................................................................................................
  • 5.7 Problemas ..........................................................................................................................................
• 6. Capacidade de carga de fundações diretas
  • 6.1 Notação e definições .........................................................................................................................
  • 6.2 Métodos de cálculo ............................................................................................................................
  • 6.3 Métodos de cálculo ............................................................................................................................
    • 6.3.1 Método teórico de Terzaghi (1943) ............................................................................................
    • 6.3.1.1 Para solos com ruptura geral ..................................................................................................
    • 6.3.1.2 Para solos com ruptura local...................................................................................................
    • 6.3.1.3 Fatores de capacidade de carga e fatores de forma ..............................................................
    • 6.3.1.4 Tensão admissível ..................................................................................................................
    • 6.3.2 Método teórico de Skempton (1951) ..........................................................................................
    • 6.3.2.1 Fatores de capacidade de carga ............................................................................................
    • 6.3.2.2 Tensão admissível ..................................................................................................................
    • 6.3.3 A partir de curvas carga-recalque (provas de carga) .................................................................
    • 6.3.4 Métodos empíricos .....................................................................................................................
    • 6.3.4.1 A partir de sondagens SPT .....................................................................................................
  • 6.4 Problemas ..........................................................................................................................................

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Fundamentos de Geotecnia II

1. INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO

1.1 Objetivos

• Determinar a geometria tridimensional de todas as camadas presentes até a profundidade que será permanente ou temporariamente afetada pela execução da obra;
• Identificar o material constituinte de cada camada (tipo de solo, consistência ou compacidade, cor);
• Detectar a presença e a posição de lençóis freáticos;
• Identificar aspectos e feições que requeiram investigação mais detalhada.
• A profundidade a ser atingida pela investigação depende não só do tipo e do porte da obra, mas também dos solos e lençóis freáticos presentes.

1.2 Principais tipos de sondagens e ensaios “ in situ ”

1.2.1 SPT: “Standard Penetration Test”

Um amostrador é cravado por percussão com energia padronizada; a contagem do número de golpes necessários à introdução de um certo comprimento do amostrador fornece um “Índice de Resistência à Penetração”, que pode ser correlacionado com diversas propriedades dos solos (resistência, deformabilidade, permeabilidade). O ensaio permite a extração de amostras e a detecção do nível d’água. Está normalizado pela NBR 6484, e é analisado em detalhes no item 3.

1.2.2 SPT-T: SPT com medição do torque

Ensaio idêntico ao SPT, no qual se faz a medição do torque necessário para provocar uma rotação do amostrador depois de sua cravação. Esse dado adicional pode ser correlacionado com diversas propriedades do solo.

1.2.3 Outros tipos

PMT (Ensaio Pressiométrico): ensaio sofisticado que consiste na expansão de uma bolsa instalada em uma perfuração do terreno. Permite a obtenção de dados sobre o estado de tensões natural (pressões horizontais e verticais), a resistência e a deformabilidade do solo ensaiado. DMT (Ensaio Dilatométrico): Crava-se no solo uma lâmina que contém uma membrana; medindo-se a pressão necessária para impor à membrana uma certa dilatação, pode- se obter dados sobre a deformabilidade do solo. Sondagens rotativas: permitem a perfuração de materiais rochosos. Investigações geofísicas (método sísmico de refração, método sísmico de reflexão, resistividade elétrica): permitem a identificação da geometria das camadas, mas não de sua composição.

1.3 Sondagens SPT

1.3.1 Equipamento

Tripé com roldanas e cordas; Martelo de cravação (65 kgf) e cabeça de cravação; Amostrador padrão (φexterno = 51 mm, φinterno = 35 mm);

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Trado cavadeira e trado espiral; Tubos de ferro galvanizado: hastes (25 mm) e revestimento do furo (64 mm); Bomba d’água, reservatório, ferramenta de lavagem (bico).

Cravação da haste com amostrador Detalhe da cravação Trado cavadeira Trado espiral

Martelo

Revestimento

Amostrador

Haste 45 30 15 0

75

Martelo

Haste

Fig. 3: Equipamento para sondagem SPT

1.3.2 Procedimento

1.3.1) Escavação com trado cavadeira até 1,0 m de profundidade.

1.3.2) Instalação do primeiro metro de revestimento, com a “bica” (T) na extremidade superior.

1.3.3) Ensaio de penetração dinâmica e extração de amostra.

1.3.4) Introdução da composição (amostrador, haste e cabeça de cravação) no furo; o amostrador fica apoiado no fundo.

1.3.5) Marcação de três segmentos de 15 cm cada na haste da composição.

1.3.6) Marcação 75 cm (altura de queda) na haste-guia do martelo.

1.3.7) Apóia-se o martelo sobre a cabeça de cravação

1.3.8) Cravação do primeiro segmento de 15 cm; anotação do número de golpes.

1.3.9) Cravação do segundo segmento de 15 cm; anotação do número de golpes.

1.3.10) Cravação do último segmento de 15 cm; anotação do número de golpes.

1.3.11) Extração do amostrador.

1.3.12) Abertura do amostrador; recolhimento, identificação e embalagem de amostra.

1.3.13) Prosseguimento da escavação até o próximo metro redondo.

Os passos 3.3.3 e 3.3.4 se repetem alternadamente até o final da sondagem.

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• a profundidade do NA e data de sua detecção;
• valores do índice de resistência à penetração;
• a cota do terreno em cada ponto de sondagem em relação a um RN imutável e facilmente identificável (guia da sarjeta, por exemplo);
• emprego de revestimento;
• escavação por circulação de água.

1.3.8 Cálculo do Índice de Resistência à Penetração ( N )

O Índice de Resistência à Penetração ( N ) é a soma do número de golpes necessários para a cravação do segundo e do último segmentos de 15 cm do amostrador padrão.

1.3.9 Consistência e compacidade

Compacidade de areias e siltes arenosos

Consistência de argilas e siltes argilosos N Denominação N Denominação ≤ 4 fofa^ < 2 muito mole 5 a 8 pouco compacta^ 2 a 5 mole 9 a 18 medianamente compacta^ 6 a 10 média 19 a 41 compacta 11 a 19 rija

41 muito compacta^ >19 dura

1.4 Problemas

1.1) A partir do relatório de campo de uma sondagem SPT fornecido abaixo, pede-se:

a) Calcule o Índice de Resistência à Penetração ( N ) de cada ensaio; b) Determine a denominação dos solos presentes quanto à consistência ou à compacidade.

Profundida de Solo^ Ensaio^ N^ Denominação 1,0 aterro de argila silto arenosa,marrom e cinza 801

2,0 aterro de argila silto arenosa,marrom e cinza 151 152 152

3,0 argilavegetais, cinza escuro^ siltosa,^ com^ detritos 151 151 151

4,0 silte arenoso, roxo e amarelo^151151152

5,0 silte arenoso, roxo e amarelo^151154155

6,0 silte arenoso, roxo e amarelo^154155156

7,0 silte arenoso, roxo e amarelo^154156156

8,0 silte arenoso, roxo e amarelo^154155157

9,0 silteamarelo^ arenoso, roxo^ e 154 155 158

10,0 silteamarelo^ arenoso, roxo^ e 155 157 1510

11,0 areiapedregulho,^ siltosa cinzacom 159 1513 1519

12,0 areiapedregulho,^ siltosa cinzacom 159 1513 1518

13,0 areiapedregulho,^ siltosa cinzacom 1250

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Fundamentos de Geotecnia II

1.2) Com base nos resultados do problema anterior, e sabendo que se detectou um lençol freático a 8,70 m de profundidade, pede-se: a) Desenhe o perfil de sondagem; b) Determine o valor médio de N para cada camada.

1.3) Num terreno em zona urbana, cuja planta aparece abaixo, foram executadas as três sondagens ali indicadas. Desenhe o perfil do subsolo desse terreno a partir dos relatórios de campo fornecidos a seguir.

110

RN

Rua

S

S

S

336 1188

72

768

S1 S2 S Cota: +102,30 m Cota: +101,23 m Cota: +102,66 m z [m] N Solo z [m] N Solo z [m] N Solo 0,0 aterro de argila arenosa, com matéria orgânica, variegada

0,0 aterro de argila arenosa, com matéria orgânica, variegada

0,0 aterro de argila arenosa, com matéria orgânica, variegada 0,6 argila orgânica cinza escura e preta

0,5 argila orgânica cinza escura e preta

0,5 argila orgânica cinza escura e preta 1,0 1/80 1,0 1/83 1,0 1 2,0 1 2,0 2 2,0 1 2,8 areia fina argilosa cinza e amarela^ 2,5 areia fina argilosa cinza e amarela^ 3,0 1 3,0 14 3,0 16 3,6 areia fina argilosa cinza e amarela 4,0 17 4,0 19 4,0 19 5,0 21 5,0 23 5,0 20 6,0 18 6,0 22 6,0 24 6,8 NA: 20/09/1999 7,0 19 7,0 19 7,0 19 7,1 NA: 21/09/1999 7,5 NA: 19/09/ 8,0 25 8,0 24 7,9 silte arenoso roxo 8,8 silte arenoso roxo 8,8 silte arenoso roxo 8,0 10 9,0 13 9,0 18 9,0 10 10,0 17 10,0 16 10,0 13 11,0 16 11,0 19 11,0 14 12,0 18 12,0 15 12,0 12 13,0 18 13,0 18 13,0 21 com pedregulhos

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Fundamentos de Geotecnia II

2. TIPOS DE FUNDAÇÕES

Fundação é a estrutura ou elemento estrutural que transfere o carregamento da superestrutura para o solo.

2.1 Classificação das fundações

Dependendo de sua geometria e do método executivo, distinguem-se os blocos e alicerces, as sapatas, os tubulões e as estacas. Além disso, as fundações podem ser classificadas quanto à profundidade que atingem e quanto à maneira como transferem carga ao solo.

2.1.1 Quanto à profundidade

Podem ser rasas ou profundas. Consideram-se rasas as fundações assentadas a pouca profundidade, para cuja execução não são necessárias escavações complicadas.

2.1.2 Quanto à transferência de carga

B

L

P

σ P

τ S

Indireta

L

P

Direta

B

σ S

Fig. 1: Diretas e indiretas.

Podem ser diretas ou indiretas. As diretas transferem carga por simples compressão do solo de

apoio ( σ s ), enquanto as indiretas, além de comprimirem

o solo sob sua base ou ponta ( σ p ), transferem carga ao

solo também por atrito ao longo de seu fuste (atrito

lateral, τ s ). A distinção entre as fundações diretas e as

indiretas se faz através da relação entre seu comprimento ( L ) e sua menor dimensão em planta ( B ):

10 : indireta

5 : direta B

L

As fundações diretas podem ser rasas (sapatas) ou profundas (tubulões); as indiretas são sempre profundas (tubulões e estacas).

2.2 Blocos e alicerces

α

Fig. 2: Bloco.

• Tipo de fundação muito usado desde a antiguidade, praticamente caiu em desuso após o advento do concreto armado.
• São fundações diretas rasas.
• Os blocos apóiam pilares, enquanto os alicerces apóiam paredes e muros.
• Podem ser de concreto simples ou ciclópico, ou de alvenaria de tijolos ou de pedras, argamassadas ou não.
• Têm formato de tronco de pirâmide ou de cone, escalonado ou não.
• Por não serem armados, têm que ser rígidos à flexão, o que se garante através de um

ângulo de arranque ( α) de pelo menos 60º.

2.3 Sapatas

• São fundações diretas rasas.
• Sapata corrida: apóia um muro ou uma parede (carga linear), ou uma série de pilares alinhados (cargas pontuais).

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• Sapata isolada: apóia um único pilar.
• Sapata associada: apóia dois ou mais pilares solidarizados por uma viga de rigidez.
• Radier: é um único, grande elemento de fundação para todos os pilares da obra.

Corrida Isolada Associada

Viga de rigidez

Radier Fig. 3: Tipos de sapatas.

2.4 Tubulões

Pilar Bloco

Fuste

Base

Fig. 4: Tubulão.

• São fundações profundas.
• Podem ser diretas ou indiretas, dependendo da relação L / B (neste caso, B é o diâmetro da base).
• Podem ter base alargada ou não.
• O fuste pode ser integralmente armado para absorver esforços horizontais e momentos.
• Fustes de tubulões solicitados à compressão simples levam apenas uma armadura de ligação, em seu trecho superior.
• O fuste é encabeçado por um bloco, no qual se faz a transição da seção e da armação entre o fuste e o pilar.
• A base não pode ser armada e, por isso, deve ser rígida à

flexão, com ângulo de arranque ( α) de pelo menos 60º.

Campânula

Cachimbo de entrada

NA

Cachimbo de saída

Tubo de aço

Camisa de concreto

2.4.1 Tubulões a céu aberto

• A escavação do fuste pode ser manual ou mecânica; a escavação da base tem que ser manual.
• A escavação do fuste pode ser total ou parcialmente revestida com camisa metálica ou anéis de concreto pré-moldado, quando atravessar aterros ou camadas de solo instável (areias puras, por exemplo).
• Quando não for revestido, o tubulão é uma solução muito econômica.
• A escavação não pode atingir o lençol freático.

2.4.2 Tubulões a ar comprimido

• O ar comprimido possibilita a escavação abaixo do lençol freático e mesmo sob lâmina d’água (rios e lagos), limitada a 30 m abaixo do nível d’água. Fig. 5: Tubulão a ar comprimido.

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2.5.1.3 Estacas de deslocamento e de substituição

• Este aspecto da execução de uma estaca é fundamental na determinação de seu comportamento carga-recalque.
• Estacas de deslocamento são introduzidas no terreno sem remoção prévia do solo, provocando o deslocamento de partículas sólidas, que desocupam o espaço onde se introduz o corpo da estaca e passam a se alojar nos poros do solo a ela circunvizinho e subjacente; sua execução provoca uma densificação do solo que estará em contato imediato com a estaca, tornando-o mais resistente e menos compressível.
• As estacas de substituição são instaladas em espaços de onde o solo foi previamente removido (escavação); o solo vizinho à estaca sofre um desconfinamento que provoca aumento de sua porosidade, diminuindo sua resistência e aumentando sua compressibilidade.
• Embora o comportamento carga-recalque das estacas dependa de muitos outros fatores e seja muito complexo, pode-se afirmar que, se duas estacas de geometria idêntica forem instaladas no mesmo terreno, sendo uma de deslocamento e outra de substituição, a primeira deverá apresentar capacidade de carga superior e, sob a mesma carga, recalque menor que a de substituição.

2.5.1.4 Estacas pré-moldadas e moldadas in loco

• Estacas pré-moldadas são elementos pré-fabricados que se introduz no terreno; podem ser de madeira, de concreto armado ou protendido, ou de aço; normalmente são cravadas e de deslocamento, mas também podem ser instaladas em pré-furos.
• Estacas moldadas in loco são de concreto (armado ou não); em geral são escavadas e de substituição, mas há também estacas moldadas in loco que são cravadas e de des- Bloco Cota de arrasamento Lastro de concreto magro Estaca

5 5

Fig. 7: Cota de arrasamento.

locamento (estacas Franki). A maioria das estacas moldadas in loco pode ser concretada apenas em seu trecho útil (abaixo da cota de arrasamento), evitando desperdício de material. A cota de arrasamento corresponde ao topo da estaca e fica alguns centímetros acima do fundo do bloco.

2.5.2 Estacas de deslocamento

2.5.2.1 De madeira

• São usadas principalmente em obras provisórias.
• Sua durabilidade é duvidosa.
• É comum o uso de eucalipto.
• Deve-se usar troncos retilíneos e evitar árvores com defeitos, nós grandes e apodrecidos.
• O topo da estaca é sempre a extremidade de maior diâmetro.
• O comprimento em geral não passa de 10 metros.
• As emendas podem ser feitas com anel metálico, por sembladura (encaixe com pino de aço) ou talas.
• Diâmetros mínimos: topo 25 cm e ponta 15 cm.
• O topo deve ser protegido durante a cravaão.
• Em obras definitivas as estacas devem resultar total e permanentemente imersas abaixo do N. A..
• Em águas livres, as estacas precisam ser protegidas contra o ataque de fungos e bactérias.

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Fundamentos de Geotecnia II

• Em obras marinhas definitivas, as estacas de madeira não podem ser usadas sem tratamento, pois os fungos marinhos atacam mesmo abaixo do N. A..
• O rebaixamento do lençol freático nos grandes centros urbanos, devido à impermeabilização da superfície, tem provocado a necessidade de reforço de muitas fundações antigas, executadas sobre estacas de madeira.
• Cravação : em geral, é feita por martelo de queda livre, com a maior relação possível entre os pesos do martelo e da estaca (no mínimo 1,0).
• Dimensionamento: -^ Depende do tipo de madeira;
  • Tensão nominal de trabalho da ordem de 4 MPa (40 kgf/cm 2 ).

Vantagens Desvantagens

• Muito econômicas;
• Fácil cravação e fácil transporte;
• Boa duração para obras provisórias (máximo 5 anos);
• Fácil corte e emenda.
  • Ataques por fungos acima do A. A., ou em obras marítimas, ou em águas livres;
  • O tratamento é oneroso, de eficácia duvidosa, e só é aceito para obras provisórias;
  • Só resistem a pequenas cargas.

2.5.2.2 De concreto

• Podem ser fabricadas na própria obra ou industrializadas.
• Podem ser de concreto armado e vibrado ou centrifugado, ou de concreto protendido.
• Podem ser maciças ou vazadas.
• Suas seções podem ser circulares, sextavadas, oitavadas, quadradas ou em estrela.
• Podem ser emendadas por luva metálica ou por solda elé- trica de extremidades previamente preparadas com anéis metálicos.
• É costume buscar seção que aumente a área de contato com o solo, obtendo-se perímetro elevado para área redu- Fig. 8:^ Anel de emenda. zida da seção transversal, reduzindo o custo e aumentando a capacidade de transferência de carga para o solo.
• Armaduras: - São reforçadas junto ao topo e à ponta para suportar os esforços da cravação;
• São dimensionadas para os esforços causados pelo levantamento da peça no estaleiro e na obra;
• São dimensionadas, também, para suportar os esforços de tração causados pela propagação de ondas de choque durante a cravação;
• São instalados ganchos para que o levantamento respeite as condições de cálculo.
• Cravação: -^ Em geral são cravadas à percussão, por martelos de queda livre, mas podem também ser cravadas por martelos diesel ou vibratórios, ou por prensagem;
• Martelos de queda livre, nos casos de estacas para até 1000 kN (100 tf), devem apresentar a maior relação possível entre os pesos do martelo e da estaca (no mínimo 0,7), e seu peso não deve ser inferior a 15 kN (1, tf); com isso se pretende conduzir a estaca até a profundidade prevista sem danificá-la, o que tem sido obtido, em geral, usando martelos bem pesados e pequenas alturas de queda;
• Para estacas com capacidade superior a 1000 kN (100 tf) é conveniente que a escolha do equipamento de cravação seja controlada ayravés de

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uma armadura de fretagem em espiral ou com uma chapa metálica soldada em seu topo.

• Para estacas que trabalhem à tração é necessário soldar armadura capaz de transmitir esses esforços entre o bloco e a estaca.
• Cravação: -^ Martelos de queda livre, nos casos de estacas para até 1000 kN (100 tf), devem apresentar a maior relação possível entre os pesos do martelo e da estaca (no mínimo 0,5), e seu peso não deve ser inferior a 10 kN ( tf); com isso se pretende conduzir a estaca até a profundidade prevista sem danificá-la, o que tem sido obtido, em geral, usando martelos bem pesados e pequenas alturas de queda;
• É preciso cuidado quando se usa relação alta entre o peso do martelo e o da estaca, para não ocasionar excesso de cravação, além da profundidade necessária;
• O uso de suplemento metálico para conduzir o topo da estaca abaixo da superfície do terreno é limitado a 2,5 m;
• As emendas deverão ser executadas, obrigatoriamente, com talas soldadas ou parafusadas.
• Dimensionamento: -^ Tensão admissível à compressão de 100 MPa (1000 kgf/cm^2 );
  • Quando totalmente enterradas em solo natural, deve-se descontar uma película de 1,5 mm por face em contato com o solo, exceto se a estaca tiver recebido tratamento anticorrosivo especial;
  • Tensão admissível à flexão de 140 MPa (1400 kgf/cm 2 ).

Tabela resumo de capacidade de carga em flexão simples

Tipo Seção Peso [kgf/m] Momento fletor máximo admissível [kN · m (tf · m)] Perfil “I”-10” 37,80 56 (5,6) Perfil “I”-12” 60,71 103 (10,3) Trilho TR-25 25,00 11 (1,1) Trilho TR-32 32,00 17 (1,7) Trilho TR-45 45,00 21 (2,1)

Vantagens Desvantagens

• Resistência a esforços transversais;
• Bom reaproveitamento de sobras por corte e emenda;
• Fácil transporte, manuseio e cravação (não quebram);
• Fácil corte e solda no canteiro;
• Podem atingir grandes cargas;
• Pouco distúrbio do terreno e pouca vibração na crava- ção. - Muito onerosas; - Problemas de corro- são em ambientes agressivos.

2.5.2.4 Estaca Franki

• É uma estaca cravada, de deslocamento, moldada in loco ;
• É executada com revestimento metálico recuperado;
• Apresenta diâmetros entre 30 e 70 cm, e pode suportar cargas de 400 até 2300 kN ( a 230 tf);
• Já foi empregada com muita freqüência e ainda hoje é bastante usada, mas sua aplicação em grandes centros urbanos é prejudicada devido às vibrações excessivas;
• Sua característica principal é o fato de ter uma base alargade, que se produz através de golpes enérgicos de um pilão.

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1 º^ Semestre - 2008

• Equipamento: -^ É bastante pesado, envolvendo um bate-estacas com base metálica, motor diesel, um par de guinchos e uma torre metálica;
• O pilão é pesado, com cerca de 20 a 40 MN (2 a 4 tf);
• O tubo metálico tem parede grossa e apresenta comprimento da ordem de 12 a 20 m, podendo ser emendado por encaixe para atingir, em casos especiais, até 30 m de profundidade;
• O sistema de remoção do tubo metálico compreende um conjunto de cabos de aço e polia em talha para ampliação do esforço;
• Além do equipamento central, acompanham também pesada para a produção de concreto no local e um carro para transporte de concreto;
• A equipe de trabalho compreende cerca de 12 pessoas.

(a) (b) (c) (d) (e)

NA

Fig. 9: Execução de uma estaca Franki.

• Execução: (as letras entre parênteses se referem às fases indicadas na Figura 9) - Inicialmente o bate-estacas é posicionado no local, otubo é centrado no piquete de locação da estaca e perfeitamente aprumado (a); - No interior do tubo se lança pequena quantidade de areia e brita que, compactada com golpes do pilão, forma a “bucha” na extremidade inferior, com cerca de um metro de altura (a); - A bucha é introduzida no terreno através de golpes do pilão, e arrasta consigo, por atrito, o tubo metálico (b); - Sem remoção de solo (estaca de deslocamento), o tubo é introduzido no terreno por cravação, como as estacas pré-moldadas, mas, ao invés de golpear a cabeça da estaca, o pilão atua sobre a bucha na extremidade inferior do tubo (b); - A altura da bucha é controlada permanentemente, através de uma marca no cabo de aço, e, se necessário, ela é completada com adição de areia e brita; - Em casos especiais de solos muito coesivos, ou em locais com