DECivil GESTEC ESTACAS - civil.ist.utl.ptjoaof/tc-cor/07 Estacas moldadas - 9ª e 10ª... · DECivil GESTEC 3/64 Tecnologia da Construção de Edifícios Mestrado Integrado em Engenharia

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il ESTACAS ESTACAS MOLDADASMOLDADAS

Autora: Eng.ª Raquel Cortez

Coordenação: Prof. F.A. Branco, Prof. Jorge de Brito, Prof. Pedro Vaz Paulo e Prof. João Pedro Correia

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1. INTRODUÇÃO

2. VANTAGENS E INCONVENIENTES 2.1. Vantagens2.2. Inconvenientes

3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS3.1. Materiais3.2. Equipamentos

ESTACAS MOLDADASESTACAS MOLDADAS

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4. PROCESSO DE EXECUÇÃO4.1. Sem tubo moldador (trado contínuo)4.2. Sem tubo moldador (trado curto)4.3. Sem tubo moldador (lamas bentoníticas)4.4. Tubo moldador recuperável com extracção do terreno4.5. Tubo moldador perdido com extracção do terreno

5. CONTROLO DE QUALIDADE 5.1. Controlo e monitorização do processo construtivo5.2. Avaliação da integridade da estaca

6. REFERÊNCIAS


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1. INTRODUÇÃO

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il1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO


As estacas moldadas são elementos de fundação profunda ou indirecta.

• transmissão de cargas a grande profundidade

• têm elevada esbelteza• apresentam secção circular, sendo executadas in-situem betão armado

• As fundações indirectas mais utilizadas em Portugal

Recorre-se a este tipo de fundações quando:

• os terrenos não apresentam à superfície as características de resistência adequadas para suportar as cargas impostas pela superestrutura;

• os assentamentos previsíveis com outras soluções de fundação a menor profundidade são excessivos.

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2. VANTAGENS E INCONVENIENTES

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2. VANTAGENS E INCONVENIENTES2. VANTAGENS E INCONVENIENTES

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2. VANTAGENS E INCONVENIENTES2. VANTAGENS E INCONVENIENTES2.1. 2.1. VantagensVantagens

• O dimensionamento da armadura não depende das condições de manuseamento e cravação

• Podem ser recolhidas amostras dos solos atravessados

• Grande variedade de diâmetros disponíveis

• Atingem grandes profundidades

• Não causam vibrações importantes

• Não causam ruído

• O alargamento da base pode ir até dois a três diâmetros

• Não existe risco de levantamento do terreno

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il2. VANTAGENS E INCONVENIENTES2. VANTAGENS E INCONVENIENTES


2.2. 2.2. InconvenientesInconvenientes

• Dificuldades na garantia das dimensões da secção transversal

• O betão não pode ser inspeccionado após a colocação

• Dificuldades na garantia do recobrimento das armaduras

• Dificuldade em garantir a verticalidade

• Pode existir descompressão nos solos arenosos

• Não se pode efectuar alargamento da base em terrenos sem coesão

• Pode dar-se arrastamento de finos do betão

• Existe possibilidade de estrangulamento da secção

• Há dificuldades de betonagem debaixo de água

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3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS

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3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS

• betão (fluido, normalmente B20/B25)

• armaduras

• ferro (tubo moldador)

• lamas bentoníticas

3.1. 3.1. MateriaisMateriais

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3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS3.2. 3.2. EquipamentosEquipamentos

trado contínuo trado curto trépano

• perfuração: giratória (Kelly) com lança, trado contínuo, trado curto, trépano, limpadeira, tubo moldador, tubo guia, acessório para alargamento da cabeça.

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3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS3.2. 3.2. EquipamentosEquipamentos

limpadeira

• perfuração: giratória (Kelly) com lança, trado contínuo, trado curto, trépano, limpadeira, tubo moldador, tubo guia, acessório para alargamento da cabeça.

Tubo moldador Tubo guia

Alargamento da cabeça

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betonagem: camião betoneira, bomba de betão, “trémie”

moldagem e colocação da armadura: máquina para moldar armaduras prato rígido, vibrador.

3.2. 3.2. EquipamentosEquipamentos

Camião betoneira e bomba de betãoTrémie

máquina para moldar prato rígido e vibrador

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• garantia de verticalidade:tubo-guia

• contenção das paredes dofuro:, tubo guia, central de reciclagem para lamas bentoníticas, tubos moldadores

• saneamento da cabeça dasestacas: martelo pneumático

3.2. 3.2. EquipamentosEquipamentos

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4. PROCESSO DE EXECUÇÃO


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4.1 Sem tubo moldador 4.1 Sem tubo moldador TRADO CONTTRADO CONTÍÍNUONUO

4. PROCESSO DE EXECU4. PROCESSO DE EXECUÇÇÃOÃO

1. Selecção do equipamento de furação;

2. Furação com o trado (Lmáx = 20 m);

3. Betonagem a partir do fundo do furo (50 cm acima), utilizando betão fluido bombeado através do tubo central do trado;

4. À medida que o betão vai subindo, o terreno ainda contido na hélice é transportadopara cima;

5. Compactação do betão nos 3 m superiores.

6. Introdução da armadura (difícil a partir de 8 m de profundidade) - prato e tubo rígido e motor vibrador

7. Saneamento da cabeça da estaca e execução do maciço de fundação.

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4.2 Sem tubo moldador 4.2 Sem tubo moldador TRADO CURTOTRADO CURTO1. Selecção do equipamento de furação (diâmetro do trado, trépano, limpadeira);2. Furação (terreno com coesão);3. Limpeza do fundo do furo (limpadeira);4. Colocação da armadura;5. Betonagem com trémie (tecnologia do betão submerso - mangueira 2 m abaixo do betão já colocado) e vibração dos 3 msuperiores6. Saneamento da cabeça da estaca e execução do maciço de fundação.


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4.2 Sem tubo moldador 4.2 Sem tubo moldador TRADO CURTOTRADO CURTO

Furação (trado curto e trépano)


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4.2 Sem tubo moldador 4.2 Sem tubo moldador TRADO CURTOTRADO CURTO

Limpeza do fundo (limpadeira)

Introdução das armaduras

Betonagem com trémie


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(terrenos com coesão muito baixa)

4.3 Sem tubo moldador 4.3 Sem tubo moldador LAMAS BENTONLAMAS BENTONÍÍTICASTICAS

2 Propriedades das lamas: - Tixotropia- “Cake”

Parâmetros a controlar: Densidade, viscosidade, teor de areia, espessura de “cake”


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É um material caro, mas existe a possibilidade de reutilização, através da sua reciclagem.


Tanques de deposição das impurezas

Central de desarenamento


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Tubo guiaTubo guia

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1. A furação é executada por percussão e rotação em duas fases:- furação prévia com trado curto, para melhor posicionar e verticalizar o furo e permitir o posicionamento do tubo guia, que permite guiar o equipamento de escavação e conter as lamas;

- continuação da furação, com recurso a uma limpadeira, numa primeira fase sem lamas e, quando o solo o exige, com recurso às mesmas (pelo

menos 1 m acima de NF);



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2. Previamente à montagem da armadura procede-se à limpeza do fundo do furo;



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Limpadeira (base) Limpadeira (topo)

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3. Introdução da armadura no furo preenchido com lamas bentoníticas;


• Para realizar empalmes: suspensão de armaduras com trave metálica

• Espaçadores cúbicos no fundo


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4. A betonagem é efectuada directamente do camião betoneira para o funil da trémie;



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5. À medida que se vai introduzindo o betão no furo, as lamas bentoníticas, por serem menos densas que o betão, vão subindo, sendo recolhidas para reciclagem e a trémie vai sendo desmontadapor troços.



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6. Escavação e saneamento da cabeça das estacas



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Alternativa às lamas bentoníticas

4.3 Sem tubo moldador 4.3 Sem tubo moldador POLPOLÍÍMEROS ESTABILIZADORESMEROS ESTABILIZADORES


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É uma substância com aspectogelificado e translúcido e apresentaas seguintes vantagens:

• é biodegradável;

• não necessita de central dereciclagem; fica apto para posteriorutilização, após deposição dasimpurezas da escavação (recursoa um tanque);

• tem menos problemas decontaminação dos solos;

• maior economia.Tem a desvantagem de não garantira total limpeza do fundo do furo, peloque não substitui ainda integralmente as lamas bentoníticas.

4.3 Sem tubo moldador 4.3 Sem tubo moldador POLPOLÍÍMEROS ESTABILIZADORESMEROS ESTABILIZADORES


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4.4 Tubo moldador recuper4.4 Tubo moldador recuperáável com extracvel com extracçção do terrenoão do terreno1. Selecção do equipamento de introdução do tubo moldador e furação;

2. Furação prévia (3 a 4 m de profundidade), para melhor posicionar e verticalizar o tubo;

3. Introdução do tubo moldador (rotação e pressão ou vibração) e furação simultânea (em geral trado ou balde);


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ESTACAS MOLDADASESTACAS MOLDADASFuração prévia com trado

4.4 Tubo moldador recuper4.4 Tubo moldador recuperáável com extracvel com extracçção do terrenoão do terreno

Máquina de estacas

Introdução do tubo moldador


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Troços de tubo moldador

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Ligação de troços de tubo moldador(troços de 1 a 6 m - em geral, de 2 m ou 4 m)



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4. Limpeza do fundo do furo com limpadeira;

5. Introdução da armadura;

6. Betonagem com trémie e subida simultânea do tubo moldador com compactaçãodo betão nos 3 m superiores;

7. Saneamento da cabeçadas estacas e execução do maciço de encabeçamento.



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Limpeza do fundo da escavação

Introdução da armadura



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Betonagem



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Retirada do tubo moldador (fase crítica do processo)

e desmontagem por troços

Saneamento da cabeça das estacas



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1. Selecção do equipamento de furação (limpadeira, trépano, trado) e movimentação do material (barcaça);2. Cravação de um tubo de diâmetro superior ao da estaca (em obras dentro de água facilita cravação do tubo moldador) - 1,0 a 1,5 m;3. Cravação do tubo moldador (pressão, vibração);

4.5 Tubo moldador perdido com extrac4.5 Tubo moldador perdido com extracçção do terrenoão do terreno

Motor vibrador

Tubo de diâmetro

superior e tubo moldador


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4. Extracção do terreno com recurso a limpadeira (trado ou trépano em solo firme - estacas de ponta);5. Limpeza do fundo do furo (limpadeira);



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6. Colocação da armadura;

7. Betonagem com trémie (a água vai sendo empurrada para o exterior por ser menos densa que o betão);



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8. Recuperação do tubo exterior, saneamento da cabeça das estacas e execução do maciço de fundação.


NOTA: Em geral, o betão do troço superior da estaca está fortemente contaminado com água (salgada)


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5. CONTROLO DE QUALIDADE

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5. CONTROLO DE QUALIDADE5. CONTROLO DE QUALIDADE5.1. 5.1. Controlo e monitorizaControlo e monitorizaçção do processo construtivoão do processo construtivo

Principais questões a controlar:

• consumo real de betão relativamente ao teórico (deve ser superior);

• trabalhabilidade do betão;

• qualidade das lamas bentoníticas;

• desvios de verticalidade;

• estrangulamento da secção por aderência do betão ao tubo moldador (integridade);

• destruição local da secção da estaca devida a água corrente (integridade);

• capacidade de carga: conjunto solo - estaca.

Os métodos devem ser adequados:

• ao tipo de estaca;

• ao tipo de solo;

• à detecção do defeito mais provável de ocorrer.

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5. CONTROLO DE QUALIDADE5. CONTROLO DE QUALIDADE5.1. 5.1. Controlo e monitorizaControlo e monitorizaçção do processo construtivoão do processo construtivo

Inclinómetro - controlo da verticalidade

Manga inserida na estaca antes da betonagem

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Método sónico do eco (stress-wave)Controlo de integridade - expedito, pouca fiabilidade


5. CONTROLO DE QUALIDADE5. CONTROLO DE QUALIDADE5.2. 5.2. AvaliaAvaliaçção da integridade da estacaão da integridade da estaca

• O ensaio menos oneroso

• Um martelo é percutido contra a cabeça da estaca, produzindo uma onda de tensão que se propaga, sendo detectada por um acelerómetrocolocado também na cabeça da estaca.

• Defeitos (descontinuidades / fracturas) provocam reflexão das ondas, que serão detectadas antes da que corresponde àbase da estaca.

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Método das diagrafias sónicas (cross-hole)Controlo de integridade - maior fiabilidade

• tubo previamente colocado no interior da estaca.

• sonda (ultra-sons) contém transmissor de energia acústicanuma extremidade e receptor na extremidade oposta.

• sonda colocada na base da estaca sendo depois elevada a velocidade constante

• tempo de transmissãocorrelacionado com qualidade do betão (vazios, descontinuidades ou intrusões de solo)

teste com 1 furo

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teste com 2 furos

Alternativa: 2 ou mais furos (emissores e receptores)

teste com 2 furos

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5. CONTROLO DE QUALIDADE5. CONTROLO DE QUALIDADE

Ensaios de carga estáticos• resistência do elemento;• assentamento provocado no terreno.

Este tipo de ensaios, por ser dispendioso, só se justifica em obras muito importantes e realiza-se apenas num n.º limitado de

estacas.

5.2. 5.2. AvaliaAvaliaçção da integridade da estacaão da integridade da estaca

Carregamento com macaco hidráulico

Carregamento com blocos de betão

deflectómetros

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Ensaios dinâmicos(resistência solo - estaca)São ensaios demorados e de elevado custo, sendo utilizados apenas nas obras importantes e num n.º reduzido de estacas.

Mede força e velocidade de propagação da onda de tensão gerada pelo impacto de uma carga gravítica no topo da estaca.


• Detecta localização e extensão de danos.

• Permite obter comportamento do solo e diagrama força - deslocamento do conjunto solo - estaca.

• Parâmetros obtidos estão relacionados com a deformabilidade e a resistência do terreno (patente EUA).

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Estacas da Ponte Salgueiro Maiaextensómetro acelerómetro

Ensaios dinâmicos(resistência solo - estaca)

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Ensaio Statnamic - estacas de grande capacidadeFuel queimado dentro de uma câmara de pressão, exercendo uma força ascendente (até 3400 toneladas) que reage contra a estaca a ensaiar.


Permite obter gráfico força - deslocamentoquase-estático - a acção é lenta, se comparada com a queda livre e impacto de uma massa.

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Carotagem (resistência da estaca)

Não é muito utilizado, devido a ser um método destrutivo, de elevado custo e dificuldade de execução, podendo não fornecer resultados representativos.


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6. REFERÊNCIAS

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6. REFERÊNCIAS6. REFERÊNCIAS

Brito, J. de, “Tecnologia de Contenções e Fundações”, Capítulo 4, IST, Lisboa, 1999;

Coelho, Silvério - “Tecnologia de Fundações”, edições EPGE, 1996;

Curso “Execução de Estacas”, FUNDEC, 26 e 27 de Junho de 2000;

Folque, José, Fundações - Recomendações Gerais, LNEC, Lisboa, 1996;

“Fundações em Terrenos Não Rochosos”, 3ª Edição, Seminário n.º208, LNEC, Lisboa, 1995;

Schmit, H. “Tratado de Construcción”, 6ª Edição, Editorial Gustavo GILI, Barcelona, 1978;

Correia, António Gomes, et al. “Mecânica dos Solos e Fundações II. Elementos Técnicos”, IST, Lisboa, 1999;

Hachich, W., et al., “Fundações - Teoria e Prática”, 1997.

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Trabalho realizado com o apoio do Programa Operacional Sociedade da Informação - POSI


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