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Fundações de edifícios altos Aspectos executivos de estaca de alta capacidade de carga Eng. Celso Nogueira Corrêa celso@zfsolos.com.br


 Qual a definição de edifício alto?  Qual a posição do Brasil no cenário mundial?


 Os 100 edifícios mais altos do mundo concluídos

Fonte: www.ctbuh.org


 Os 100 edifícios mais altos do Brasil concluídos ou em construção até 2022

Fonte: www.ctbuh.org


INTRODUÇÃO

Fundação é o elemento estrutural cuja função é transmitir para o terreno as ações atuantes na estrutura. Uma fundação deve transferir e distribuir seguramente as ações da superestrutura ao solo, de modo que não cause recalques prejudiciais ao sistema estrutural (ELS) ou ruptura da interface solo-estaca (ELU). A escolha do tipo de fundação deve considerar aspectos que vão desde do perfil geotécnico até o orçamento completo da obra, passando pela topografia, grandeza das cargas, arquitetura do edifício, condições da vizinhança, equipamentos disponíveis na região.


INTRODUÇÃO

Para o Projeto de Fundação: Reconhecimento do local com topografia detalhada do terreno e vizinhos Cuidadosa campanha de investigação geotécnica, com sondagens de campo e laboratório para obtenção de parâmetros de resistência e deformabilidade. Projeto de arquitetura e estrutura bem detalhados. Definição e Dimensionamento das Fundações em função do perfil geotécnico e as grandezas das cargas, inclusive com atenção especial para interação solo-estrutura.


INTRODUÇÃO

 Determinação dos procedimentos executivos e controles de execução das fundações.  Execução de ensaios dinâmicos e provas de carga  Análise de desempenho com monitoramento dos recalques e comparação do medido com o previsto.


NATUREZA E GRANDEZA DAS CARGAS ATUANTES NA ESTRUTURA

 Tabela de cargas de um edifício de 130m


TIPOS DE FUNDAÇÕES

Tipos de Fundações Fundação Direta  Sapatas isoladas  Sapatas corridas  Radier Fundação Profunda  Estacas  Tubulões a céu aberto  Tubulões a ar comprimido  Radier estaqueado


TIPOS DE FUNDAÇÕES

 Estacas  Moldadas in loco  Brocas manuais  Estacas escavadas de pequeno diâmetro  Estaca Strauss  Hélice Contínua Monitorada  Franki  Raiz  Estacas escavadas de grande diâmetro com fluído estabilizante  Barrete  Pré-fabricadas  Concreto Armado  Concreto Protendido  Estacas metálicas  Seção H  Tubada  Madeira (em desuso)


TIPOS DE FUNDAÇÃO

Fundação Direta Na fase de projeto temos que ter uma preocupação especial com o ELS, ou seja, com os recalques e a interação solo-estrutura, pois podem ser condicionantes no dimensionamento das fundações. A nossa cultura brasileira é de projetos com olhar principal para ELU, pois normalmente estamos longe dos recalques que poderiam ser prejudiciais à estrutura. Nesse contexto, a fundação direta não é a mais adequada, porém há exceções como por exemplo sapatas apoiadas em rocha.


FUNDAÇÃO DIRETA

Fundação direta apoiada em rocha sã.


TIPOS DE FUNDAÇÃO

Fundação Profunda Como no Brasil, conforme vimos na tabela inicial, os prédios mais altos estão na mesma cidade, a experiência brasileira desse tipo de obra se resume a um perfil geotécnico especifico que é do litoral de Santa Catarina. Esse perfil é semelhante a alguns outros do litoral brasileiro e portanto é importante que o desempenho dessas edificações sejam estudados e analisados.


FUNDAÇÃO PROFUNDA


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas escavadas de grande diâmetro com fluido estabilizante. Estacão ou Barrrete As estacas escavadas de grande diâmetro ou barretes (seção retangular) com fluido estabilizante tiveram sua evolução condicionada pela cada vez maior potência e força dos equipamentos que possibilitam a escavação em solos muito resistentes, em rochas brandas e penetração de até 2 m em rochas com resistência à compressão simples de até 200 MPa. (hidrofresas) A utilização de polímeros em estacas escavadas, em substituição à lama bentonítica, vem acompanhando a evolução dos equipamentos, embora não seja uma solução única.


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas escavadas de grande diâmetro com fluido estabilizante. Estacão ou Barrrete

Vantagens

Desvantagens


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas escavadas de grande diâmetro com fluido estabilizante. Estacão ou Barrrete


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas escavadas de grande diâmetro com fluido estabilizante. Estacão ou Barrrete


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas escavadas de grande diâmetro com fluido estabilizante. Estacão ou Barrrete


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas escavadas de grande diâmetro com fluido estabilizante. Estacão ou Barrrete


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas escavadas de grande diâmetro com fluido estabilizante. Estacão ou Barrrete


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas escavadas de grande diâmetro com fluido estabilizante. Estacão ou Barrrete


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas escavadas de grande diâmetro com fluido estabilizante. Estacão ou Barrrete Características da lama, verificação de campo


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas escavadas de grande diâmetro com fluido estabilizante. Estacão ou Barrrete


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas escavadas de grande diâmetro com fluido estabilizante. Estacão ou Barrrete


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas escavadas de grande diâmetro com fluido estabilizante. Estacão ou Barrrete


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas escavadas de grande diâmetro com fluido estabilizante. Estacão ou Barrrete


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas Metálicas com seção descrescente. A partir de 2005, houve uma evolução importante nas estacas metálicas. A utilização de vários segmentos de diferentes massas mas com pouca diferença nas dimensões geométricas, abriu-se a possibilidade da cravação de estacas com seção decrescente com a profundidade, viabilizando economicamente a solução para grandes profundidades. A introdução do martelo hidráulico deu consistência à solução e mais recentemente a utilização de martelo vibratório. Esse critério de projeto passou a ser utilizado, com muito cuidado, executando sempre prova de carga estática, sempre que possível instrumentada para verificação e confirmação da distribuição de carga ao longo da profundidade adotada em projeto. Para instalação das estacas metálicas se tornou mais comum, a utilização dos martelos vibratórios, porém os estudos para estabelecimento dos critérios de execução ainda estão muito incipientes.


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas Metálicas com seção descrescente.

Vantagens

Desvantagens


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas Metálicas com seção descrescente.


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas Metálicas com seção descrescente.


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas Metálicas com seção descrescente.


CASO DE OBRA I

 Execução Para iniciar a cravação é necessário definir a energia de cravação. Estacas com comprimentos dessa ordem de grandeza e com esse perfil geotécnico devem ser cravados com martelos hidráulicos com 5, 7 e até 9 tf, e ou martelo vibratório que é uma técnica mais recente em obras residenciais no Brasil. A altura de queda do martelo x peso do martelo define a energia de cravação que é função do peso da estaca. Com altura de queda definida, inicia-se a cravação contando o número de golpes para penetração de um metro ou 0,50 m, de tal forma que ao final da cravação obtém-se o “DIAGRAMA DE CRAVAÇÃO” O controle de execução nesse caso é feito através da obtenção de negas e repiques. Esses valores podem ser relacionados posteriormente com os obtidos em ensaios dinâmicos (PDA) e uma boa estimativa da capacidade de carga das estacas no momento do golpe, norteando assim a execução.


CASO DE OBRA I

 Execução

Nega

H: altura de queda

Repique

P: peso do martelo

K = C2 + C3

Método para se medir o repique: lápis e papel ao final da cravação.

Movimento do lápis

C2 C3

deformação elástica da estaca deformação elástica do solo sob a ponta da estaca (“quake”).


CASO DE OBRA I

 Execução


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas Hélice Contínua Monitorada O emprego das estacas hélice-contínua monitoradas teve grande impulso a partir de 1994/1996. Inicialmente executavam-se estacas com diâmetros de até 80cm e profundidades máximas de 24 m e os torques variavam até 15 tf x m. O contínuo crescimento da demanda desse tipo de estaca conduziu à situação presente, em que muitas obras prediais no Brasil são executadas com esse tipo de fundação. Em função disso, foram introduzidos, aos poucos e cada vez mais, equipamentos maiores e mais potentes, possibilitando diâmetros de até 1,20 m e 30 ou até 34 m de profundidade, com torques de até 30 tf x m. Essa última geração de equipamentos atravessa terrenos extremamente competentes, podendo embutir a estaca 3 a 5 m em solos com NSPT superior a 50 golpes, solução essa inicialmente impensável, podendo assim ser utilizadas em obras de edifícios muito altos.


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas Hélice Contínua Monitorada A execução da estaca começa com a introdução no terreno de trado helicoidal contínuo, por rotação decorrente de um torque cujo valor máximo será em função do tipo de equipamento, diâmetro do trado e das características do solo. O sistema de monitoração registra instantaneamente todos os parâmetros de escavação e concretagem. É fundamental o controle da velocidade de avanço e de rotação do trado, pois uma velocidade de avanço excessiva pode prender o trado, enquanto uma velocidade de avanço muito reduzida pode levar o trado a funcionar apenas como transportador de solo, desconfinando a lateral do furo. Esse desconfinamento precisa ser minimizado pois está diretamente relacionado com a capacidade de carga das estacas.


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas Hélice Contínua Monitorada Quanto à concretagem, resumidamente, depois de atingida a profundidade desejada inicia-se o bombeamento do concreto através da haste central interior à hélice, acompanhado da retirada progressiva do trado, em geral sem rotação, de forma contínua e suficientemente lenta para garantir que até o final da concretagem haja um sobre-consumo de concreto e que a pressão de bombeamento, indicada no equipamento de monitoração, seja sempre positiva.


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas Hélice Contínua Monitorada


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas Hélice Contínua Monitorada


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas Hélice Contínua Monitorada


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas Hélice Contínua Monitorada


FUNDAÇÃO PROFUNDA

 Estacas Hélice Contínua Monitorada


OBRIGADO!

ZFSOLOS.COM.BR PROJETOS@ZFSOLOS.COM.BR CELSO@ZFSOLOS.COM.BR

Apresentação celso puc rj 10 03  

estacas de alta capacidade de carga

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