5 - Fundacoes Profundas - Estacas 2015 v5

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FUNDAÇÕES FUNDAÇÕES PROFUNDAS: ESTACAS Boas Práticas para a Execução de Fundações

TIPOS DE FUNDAÇÕES

FUNDAÇÕES PROFUNDAS NBR 6122/2010 Elemento de fundação que transmite a carga ao terreno pela base (resistência (resistência de ponta), por sua superfície lateral (resistência (resistência de fuste) ou por uma combinação das duas, devendo sua ponta ou base estar assente em profundidade superior ao dobro dob ro de sua menor dimensão em planta, e no mínimo 3m

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TIPOS DE FUNDAÇÕES FUNDAÇÕES PROFUNDAS Madeira Perfil Metálico

Pré-Moldadas

Concreto

Estacas

Franki Raiz Moldadas in loco Hélice Cont. Strauss

Tubulões

Ômega Céu aberto

Ar comprimido

TIPOS DE FUNDAÇÕES FUNDAÇÕES PROFUNDAS

Estacas

NBR 6122/2010 Elemento de fundação fund ação profunda executada executada inteiramente por equipamentos ou ferramentas, ferramentas, sem que, em qualquer fase de sua execução execução haja descida de pessoal ESTACA CRAVADA CRAVADA POR PERCUSSÃO PERCU SSÃO Estaca introduzida no terreno por golpes de martelo de gravidade, de explosão (vapor, diesel, ar comprimido), vibratório e hidráulico,

ESTACA DE CONCRETO MOLDADAS IN LOCO Estaca executada executada preenchendo-se com concreto as perfurações perfurações previamente previamente executadas no terreno

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ESTACA CRAVADAS Estacas introduzidas ao terreno sem que haja retirada do solo, mediante cravação através da queda de um peso.

TIPOS DE ESTACAS CRAVADAS CRAVADAS

Madeira

Perfil Metálico

Concreto

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ESTACA DE MADEIRA

ESTACA DE MADEIRA

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ESTACA DE MADEIRA •

Empregadas desde os primórdios da história. Atualmente diante da dificuldade de obter madeiras de boa qualidade e do incremento das cargas nas estruturas sua utilização é bem mais reduzida,

•

Troncos de árvores cravados por percussão;

•

São empregadas usualmente para obras provisórias,

•

Se projetadas para obras permanentes terão que ser protegidas contra ataque de fungos, termitas, bactérias etc;

ESTACA DE MADEIRA •

Tem duração praticamente ilimitada quando mantida permanentemente submersa. Quando há variação do NA apodrece por ação de fungos;

•

Em São Paulo tem-se o exemplo do reforço de inúmeros casarões no bairro Jardim Europa, cujas estacas de madeira apodreceram em razão da retificação e aprofundamento da calha do rio Pinheiros.

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ESTACA DE MADEIRA Para garantir a integridade da estaca na cravação deve ser colocado um anel de aço na cabeça para evitar o fendilhamento, E para proteger e facilitar a penetração da ponta podese usar ponteira de aço. Fonte: Edmundo Rodrigues

ESTACA DE MADEIRA VANTAGENS: • • •

•

Muito econômicas; Fácil cravação e fácil transporte; Boa duração para obras provisórias (máximo 5 anos); Fácil corte emenda.

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ESTACAS METÁLICAS

TIPOS DE FUNDAÇÕES

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ESTACAS TUBULARES METÁLICAS


• As estacas tubulares metálicas se caracterizam por serem

facilmente cravadas em quase todos os tipos de terreno, • Pode atingir elevada capacidade

de carga e grandes profundidades pela facilidade de corte e emenda de seus elementos, • Quando inteiramente enterradas em terreno natural, as

estacas de aço dispensam tratamento especial,

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• Em estacas parcialmente imersas em água, ou em meio

agressivo, é obrigatória a proteção com enchimento com concreto ou pintura à base de resina epóxi, proteção catódica, etc, • As estacas metálicas são cravadas por vibração ou

percussão com martelos de queda livre ou diesel.


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ESTACA METÁLICAS – PERFIL E TRILHO

ESTACA METÁLICAS (PERFIL E TRILHO)

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ESTACA ME EST METT LI LICA CASS (PERFIL E TRILHO)

ESTACA MET ESTACA METÁLICA ÁLICASS (PERFIL E TRILHO)

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ESTACA MET ESTACA METÁLICA ÁLICASS (PERFIL E TRILHO)

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ESTACA MET ESTACA METÁLICA ÁLICASS (PERFIL E TRILHO) NBR 6122/2010 •

Quando da cravação for executada com martelo martelo de queda livre, devem ser observados as seguintes condições –

Peso do martelo não inferior a 10kN;

–

Peso do martelo não inferior a 30kN para estacas com carga de trabalho entre 0,7MN e 1,3MN;

–

Para estacas cuja carga de trabalho seja superior a 1,3MN, a escolha do sistema de cravação deve ser previamente previamente analisada.

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ESTACA MET LICAS (PERFIL E TRILHO) NBR 6122/2010 •

No caso de uso de martelos automáticos ou vibratórios, deve-se seguir as recomendações dos fabricantes.

•

A nega e o repique devem ser medidos em todas as estacas, atendendo-se às condições de segurança;

•

Deve-se elaborar o diagrama de cravação em 100% das estacas.


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ESTACA MET LICAS (PERFIL E TRILHO)

Fonte: Patologia das fundações

Os perfis compostos são os mais indicados, pois elementos esbeltos podem desviar da verticalidade durante a cravação, devido à matacões, a horizontes de rocha inclinados, à camadas de argila muito mole.

ESTACA METÁLICAS (PERFIL E TRILHO) A capacidade de carga pode ser aumentada soldando segmentos metálicos nas pontas das estacas

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Trilho

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ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO

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ESTACAS PRÉ-MOLDADAS


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ESTACAS PRÉ-MOLDADAS NBR 6122/2010 •

Quando da cravação for executada com martelo de queda livre, devem ser observados as seguintes condições: – – –

–

Peso do martelo não inferior a 20kN; Peso do martelo no mínimo igual a 75% do peso da estaca; Peso do martelo não inferior a 40kN para estacas com carga de trabalho entre 0,7MN e 1,3MN; Para estacas cuja carga de trabalho seja superior a 1,3MN, a escolha do sistema de cravação deve ser previamente analisada.

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ESTACAS PRÉ-MOLDADAS NBR 6122/2010 •

No caso de uso de martelos automáticos ou vibratórios, devese seguir as recomendações dos fabricantes;

•

A nega e o repique devem ser medidos em todas as estacas, atendendo-se às condições de segurança;

•

Deve-se elaborar o diagrama de cravação em 100% das estacas.


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ESTACAS PRÉ-MOLDADAS Preparação da cabeça

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ESTACAS PRÉ-MOLDADAS Estaca pré-moldada centrifugada

Estaca pré-moldada de ponta metálica


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ESTACA MOLDADAS “IN LOCO”

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NBR 6122/2010

Estacas Escavadas Mecanicamente

Estacas Escavadas Com Injeção (Micro-Estacas)

Estacas Escavadas Com Fluido Estabilizante

TIPOS DE ESTACAS MOLDADAS IN LOCO • • • • • • • • •

Estaca broca [Escavada Manualmente - (acima do NA)] Estaca escavada mec. (s/ lama bentonítica) Estaca escavada (com lama bentonítica) Estaca raiz Estaca Strauss Estaca Hélice Contínua (monitorada) Estaca Hélice Segmentada (monitorada) Estaca Ômega / hélice deslocamento(monitorada) Estaca Franki (abaixo do NA)

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ESTACA BROCA (ESTACA ESCAVADA A TRADO MANUAL)

ESTACA BROCA • • • • • •

Estacas sem revestimento e acima do NA, Terrenos coesivos (solos argilosos), Diâmetro = 15 a 30cm, Comprimento = 3 a 8m, Carga de trabalho = 60 a 250kN, Armadura nos 50cm, sem função estrutural.

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ESCAVADA MANUAL - TRADO

ESTACA ESCAVADA MECANICAMENTE

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ESCAVADAS MECANICAMENTE

• • • •

Acima do N.A. Perfuratrizes rotativas Profundidades até 18m (em geral) Diâmetros de 0,20 a 1,70m (comum até 0,50m)


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ESTACA RAIZ

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ESTACAS RAIZ

ESTACAS RAIZ •

Diâmetro acabado variando de 80 a 450mm e de elevada tensão de trabalho do fuste,

•

Argamassa de areia e cimento e é inteiramente armado ao longo de todo o seu comprimento,

•

As estacas raiz foram desenvolvidas na Itália, no final da década de 50 e tinham como função básica o reforço de fundações.

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ESTACAS RAIZ •

Execução

vertical ou inclinada,

•

Perfuração rotação ou rotopercussão com circulação de água, lama bentonítica ou ar comprimido, e pode, por meio de ferramentas especiais, atravessar terrenos de qualquer natureza, inclusive alvenarias, concreto armado, rochas ou matacões;

•

Completada a perfuração colocada a armadura necessária ao longo da estaca, procedendo-se a concretagem do fuste com a correspondente retirada do tubo de revestimento;

•

Concretagem

•

Pressão rigorosamente controlada e variável em função da natureza do terreno (0,5kg/cm² a 4kg/cm²)

•

Remoção dos Tubos com Macacos Hidráulicos

baixo para cima,

ESTACAS RAIZ Principais utilizações: 1. Locais de difícil acesso  torres de linha de transmissão (grande capacidade de carga à tração), permite um deslocamento rápido e econômico dos equipamentos entre as diversas torres, 2. Fundações em terrenos com antigas fundações Neste tipo de solo o uso de estacas tradicionais exige operações custosas e de sucesso duvidoso, Solução mais correta  permite o atravessar com relativa facilidade estes obstáculos.

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ESTACAS RAIZ

ESTACAS RAIZ - EXECUÇÃO

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ESTACAS RAIZ - EXECUÇÃO

ESTACAS RAIZ

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ESTACAS RAIZ

ESTACAS RAIZ

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ESTACAS RAIZ

ESTACAS RAIZ

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ESTACA STRAUSS

TIPOS DE FUNDAÇÕES NBR 6122/2010 Estaca executada por perfuração por meio de uma sonda ou piteira, com revestimento totalmente recuperável, realizando-se a concretagem pelo lançamento do concreto e retirando-se gradativamente a camisa metálica de revestimento, com simultâneo apiloamento do concreto

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ESTACAS STRAUSS •

Perfuração (sonda ou piteira),

•

Colocação do tubo de revestimento recuperável (simultaneamente) lançamento do concreto,

•

Concretagem  Apiloamento e retirada da tubulação (guincho manual ou mecânico).

•

Diâmetros de 0,25 a 0,62m.

ESTACAS STRAUSS

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ESTACAS STRAUSS

ESTACAS STRAUSS

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ESTACAS STRAUSS

ESTACAS STRAUSS

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ESTACAS STRAUSS

ESTACAS STRAUSS

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ESTACAS STRAUSS

ESTACAS STRAUSS

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ESTACA FRANKI

ESTACAS FRANKI Estacas Franki •

NBR 6122/2010 –

•

•

•

Estaca executada através da cravação de um tubo de aço com ponta fechada por meio de sucessivos golpes de um pilão sobre uma bucha seca de pedra e areia na extremidade inferior do tubo

É executada uma base, posicionada a armação e conforme o Concreto é lançado o tubo metálico é retirado As estacas Franki podem ser executadas a grandes profundidades sem a restrição do lençol freático Sua execução causa grande vibração no solo

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ESTACAS FRANKI •

Sua execução consiste em cravar um tubo de revestimento com ponta fechada por meio de bucha e recuperado na fase de concretagem,

•

Capacidade de desenvolver elevada carga de trabalho para pequenos recalques. Pode ser executada abaixo do NA,

•

Diâmetros de 0,35 a 0,60m.

ESTACAS FRANKI

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ESTACAS FRANKI

ESTACAS FRANKI

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ESTACAS FRANKI

ESTACAS FRANKI

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ESTACAS FRANKI

ESTACA ESCAVADA DE GRANDE DIÂMETRO

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•

A Estaca escavada ou estacão é executada mecanicamente através de trados helicoidais disponíveis em diâmetros pequenos e grandes

•

É utilizada Lama betonítica ou polímeros durante o processo de Escavação da estaca e sua concretagem é realizada de baixo para cima com a utilização de um equipamento chamado tremonha

•

Deve ser executada por empresas especializadas

ESTACA ESCAVADA DE GRANDE DIÂMETRO •

Diâmetro igual ou superior a 600mm, atingindo, em alguns casos, até o diâmetro de 3m,

•

Construções pesadas e estruturas com cargas concentradas muito elevadas  construções civis e industriais.

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ESTACA ESCAVADA DE GRANDE DIÂMETRO Perfuração •

- Mesa rotativa que aciona uma haste telescópica que tem acoplada na sua extremidade inferior a ferramenta de perfuração, cujo tipo varia em função da natureza do terreno a perfurar: trado (auger), caçamba (bucket) ou coroa (coring crown),

•

- Penetração no solo por rotação, a ferramenta se preenche gradualmente e, quando cheia, a haste é levantada e a ferramenta é automaticamente esvaziada por força centrífuga, no caso do trado, ou por abertura do fundo, no caso da caçamba,

ESTACA ESCAVADA DE GRANDE DIÂMETRO Perfuração Quando a escavação atinge horizontes abaixo do lençol freático, a perfuração é normalmente executada em presença de lama bentonítica, •

Lama bentonítica, que tem a dupla função de garantir a estabilidade do furo (evitando a utilização do tubo de revestimento) e de manter em suspensão os detritos provenientes da desagregação do terreno.

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ESTACA ESCAVADA DE GRANDE DIÂMETRO Colocação da armadura Colocação da armadura, por meio de guindaste auxiliar ou com o próprio guindaste da perfuratriz, devendo a armadura ser reforçada com anéis de enrijecimento e dotada de "roletes" distanciadores para garantir o necessário recobrimento (normalmente = 5cm),

Concretagem Submersa, de baixo para cima de modo contínuo e uniforme, •

Aplicação de concreto por gravidade através de um tubo tremonha de alimentação (funil) cuja extremidade, durante a concretagem deve estar conveniente imersa no concreto,

ESTACA ESCAVADA DE GRANDE DIÂMETRO Concretagem •

Prossegue-se com o lançamento de concreto, devendo-se manter um fluxo constante e regular a fim de se obter uma concretagem adequada, com o concreto preenchendo o furo de baixo para cima, sem solução de continuidade, e garantindo a perfeita aderência do fuste da estaca ao terreno,

•

O concreto deve satisfazer as seguintes exigências:a) abatimento ou "slump-test" = 20 ± 2 cm; b) diâmetro máximo do agregado não superior a 10% do diâmetro do tubo de concretagem; c) fck >= 20 MPa;d) consumo de cimento não inferior a 400 kg/m³.

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ESTACA ESCAVADA (ROCHA)

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PAREDES DE DIAFRAMA / ESTACAS BARRETE

TIPOS DE FUNDAÇÕES FUNDAÇÕES PROFUNDAS Estacas Barrete •

As estacas barrete são escavadas através da utilização de equipamentos específicos e exige a execução de: – –

– –

Mureta-guia antes do processo de Escavação Lançamento de Lama betonítica ou polímeros para a Estabilização do solo Posicionamento da Armadura Concretagem da estaca •

De baixo para cima com o auxílio de um equipamento conhecido como tremonha

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PAREDES DE DIAFRAGMA E ESTACAS BARRETE

PAREDES DE DIAFRAGMA E ESTACAS BARRETE A Parede moldada "in loco", ou diafragma contínuo, realiza no subsolo um muro vertical de concreto armado de espessura variável de 30 até 2,5m, apto a absorver cargas axiais, empuxos horizontais e momentos fletores, podendo alcançar e superar profundidades superiores a 50m, •

• Executada em painéis ou lamelas (sucessivos ou alternados),

cuja continuidade é assegurada com o auxílio de um tubo ou chapa-junta, colocado após a escavação do painel e retirado logo após o início do endurecimento do concreto.

• As

técnicas executivas das paredes diafragma são substancialmente idênticas às das estacas escavadas. profundas.

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PAREDES DE DIAFRAGMA E ESTACAS BARRETE A difusão sempre crescente deste sistema no setor da construção pesada e residencial se deve principalmente às vantagens que proporciona: -facilidade em adaptar-se à geometria do projeto; - quase total ausência de vibração; -não causar sensíveis descompressões ou modificações no terreno, evitando assim, danos às estruturas existentes; - alcançar profundidades abaixo do nível da água; - a possibilidade dos vários painéis fazerem parte da estrutura permanente; - servir como contenção de escavações profundas.

PAREDES DE DIAFRAGMA E ESTACAS BARRETE EMPREGO: 1) Fundações de obras de arte 2) Serviços proteção de obras ameaçadas pela erosão das águas, 3) Grandes obras hidráulicas (barragens em terra, escavações e presença de lençol freático, cortinas impermeáveis no leito dos rios, etc.), 4) Obras de canalização para regularização do leito dos rios contra as enchentes e a erosão,

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PAREDES DE DIAFRAGMA E ESTACAS BARRETE EMPREGO: 5) Construção de metrôs, embarque de túneis, passagens subterrâneas e de grandes escavações em centros urbanos, 6) Execução de subsolos para prédios, garagens subterrâneas, etc., funcionando seja como elemento estrutural, seja como septo impermeabilizante impedindo o fluxo de água 7) Grandes obras industriais para construção de poços, silos subterrâneos, 8) Execução de cais,

PAREDES DE DIAFRAGMA E ESTACAS BARRETE Emprego: 9) Estacas barrete - As lamelas da parede diafragma podem ser usadas individualmente para resistirem a elevadas cargas verticais. Neste caso são geralmente denominadas de estacas barrete, 10) Parede diafragma plástica, formando um paramento "estanque" de "coulis", mistura de cimento, bentonita e água, em proporções que variam em função da permeabilidade desejada, formando uma barreira hidráulica, impedindo o fluxo d'água ou fluido indesejável.

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TIPOS DE FUNDAÇÕES FUNDAÇÕES PROFUNDAS Estacas Hélice Contínua •

NBR 6122/2010 –

•

Estaca de concreto moldada in loco, executada mediante a introdução no terreno, por rotação, de um trado helicoidal contínuo e injeção de concreto pela própria haste central do trado simultaneamente com a retirada do mesmo, sendo que a armação é colocada após a concretagem da estaca

As estacas tipo hélice são escavadas através de um Trado até atingir a Cota de fundo da estaca. Inicia-se a concretagem, controlando a retirada do trado de forma a manter a pressão positiva. Após a retirada total do trado e concretagem da estaca, é posicionada a armadura

ESTACA HÉLICE CONTÍNUA

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ESTACA HÉLICE CONTÍNUA •

A utilização do sistema de HCM teve seu início na década de 50 nos Estados Unidos, utilizando diâmetros de 27,5 cm 30,0 cm e 40,0 cm

•

Posteriormente iniciou-se o uso na Alemanha na década de 70, de onde se espalhou para a da Europa e Japão, e a partir daí para todo o mundo (PENNA et al., 1999)

•

Até meados da década de 70, os equipamentos eram adaptados para a sua execução, a partir da década de 80 foi que teve início o uso de maquinário e equipamentos específicos para este uso (ALMEIDA NETO e KOCHEN, 2003)


No Brasil, o seu uso foi iniciado em meados de 1987, sendo que foi a partir de 1993 que começou a ganhar mais espaço, com a importação de equipamentos específicos para a sua execução (ALMEIDA NETO e KOCHEN, 2003)

•

Hoje em dia já existe maquinário que permite a execução de estacas por este método com 1,40 m de diâmetro, e profundidade de até 42,00 m

•

Atualmente, o seu uso não se restringe a fundações de prédios e outras estruturas que transmitem cargas pontuais, ela também é bastante utilizada como forma de contenção na execução de paredes tangentes ou secantes

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ESTACA HÉLICE CONTÍNUA VANTAGENS •

•

• •

A HCM é uma estaca de alta produtividade, que não produz ruído nem vibrações nas vizinhanças, aspecto muitas vezes crucial na escolha por este método executivo Possui elevada capacidade de carga, proporciona grande controle da qualidade durante a sua execução A presença de água não restringe o seu uso O concreto é injetado sob pressão, e portanto, possui elevada resistência de atrito em comparação com estacas escavadas e podem ser executadas nos diversos tipos de solos

ESTACA HÉLICE CONTÍNUA VANTAGENS •

Redução do cronograma da obra;

•

Utilização em vários tipos de terrenos (exceto rochas e matacões);

•

Ausência de distúrbios e vibrações no terreno, típicos de equipamentos à percussão;

•

Ausência de descompressão do terreno e de detritos, provenientes do uso da lama bentonítica.

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ESTACA HÉLICE CONTÍNUA RESTRIÇÕES •

Dificuldade de instalação de armaduras profundas

•

Ocorrência de alargamento ou estreitamento do fuste em solos de baixa resistência

•

Requer profissional treinado e habilitado para a operação da máquina perfuratriz

•

Produz material de descarte (solo que sai durante a execução)

ESTACA HÉLICE CONTÍNUA RESTRIÇÕES •

Necessidade de um terreno plano e de fácil movimentação para os equipamentos,

•

Solicitação de uma central de concreto próxima à obra; da necessidade de pá-carregadeira para a limpeza e remoção do solo, extraído pela broca,

•

Exigência de uma quantidade mínima de estacas para a adequação dos custos de mobilização do equipamento,

•

Limitação do comprimento da estaca e armadura.

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Após a sua introdução no solo, até a cota especificada, o trado é extraído concomitantemente à injeção do concreto através do tubo vazado,

•

À medida que o trado vai sendo retirado, o solo confinado entre as pás da hélice é removido,

•

O concreto utilizado é caracterizado pela mistura de agregados (pedrisco e areia), o consumo mínimo de cimento é da ordem de 400kg/m3; o abatimento deve ser da ordem de 240mm.

ESTACA HÉLICE CONTÍNUA EQUIPAMENTOS, ACESSÓRIOS E FERRAMENTAS NECESSÁRIAS À EXECUÇÃO DAS ESTACAS HCM •

De acordo com o “Manual de Execução de Fundações e Geotecnia: práticas recomendadas” da Associação Brasileira de Empresas de

Engenharia de Fundações e Geotecnia (ABEF, 2012) •

Máquina Perfuratriz contendo: –

•

Torre metálica dotada de guia nas extremidades, sendo a guia inferior o centralizador e limpador do trado e a guia superior a mesa rotativa.

Motor com potência para as seguintes capacidades de torque e arranque

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ESTACA HÉLICE CONTÍNUA EQUIPAMENTOS, ACESSÓRIOS E FERRAMENTAS NECESSÁRIAS À EXECUÇÃO DAS ESTACAS HCM Torque (kNm)

Arranque (kN)

Diâmetro das

Profundidade das

estacas (cm)

estacas

130

380

30 --- 80

até 18 m

200

600

30 --- 100

até 27 m

225

800

30 --- 120

até 29 m

280

880

30 --- 120

até 29 m

545

1000

30 --- 140

> 29 m


Mesa rotativa para a aplicação do torque.

•

Guincho responsável pelo arranque do trado.

•

Trado contínuo dotado de haste tubular solidarizada em hélices metálicas, e na ponta uma tampa recuperável. Admite-se a utilização de prolongamento liso metálico de até 8,00 m, a depender das condições do solo. O diâmetro da haste central deverá ser de acordo com a Tabela: Diâmetro da Haste

Diâmetro das estacas

100 mm

até 700 mm

125 mm

demais estacas

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•

• •

Bomba de injeção de concreto Capacidade de Bombeamento

Diâmetro Máximo das Estacas

20 m3/h

50 cm

40 m3/h

demais diâmetros

Mangotes para bombeamento de diâmetro maior ou igual ao da haste central Pá Carregadeira Carregadeira Computador de bordo com memória e sensores desenvolvidos desenvolvidos especificamente para este tipo de execução

ESTACA HÉLICE CONTÍNUA OBSERVAÇÕES •

A Inserção da Armadura poderá ser realizada por gravidade, compressão de um pilão ou vibração. Esta última forma é a mais eficiente, porém mais cara e ainda pouco usada no Brasil

•

Mesmo que inexistam forças de tração na estaca, é recomendável que se adote um mínimo de 4,0 metros de armadura, armadura , com o intuito de se garantir ligação firme do bloco de coroamento com a estaca e protegê-la contra a ação das batidas ocasionadas por movimentações dos equipamentos de limpeza (retroescavadeira e pá carregadeira) (Penna et al., 1999)

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ESTACA HÉLICE CONTÍNUA OBSERVAÇÕES •

Os aços especificados deverão ser com a bitola mais grossa possível e terem os seus estribos soldados, de forma a garantir maior rigidez e aumentar o seu peso

•

Sabe-se que o concreto não pode demorar para receber a armadura, sob pena de má qualidade na sua execução, ou simplesmente impossibilidade de inserção da mesma na massa de concreto fresco

•

Profundidade Profundidade de até 12 m pode-se utilizar o método executivo de inserção por gravidade, porém, para as armadura especificadas com até 19 metros de profundidade, deverá ser utilizado um pilão ou vibração.

ESTACA HÉLICE CONTÍNUA ARRASAMENTO

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Ao final da execução de uma estaca, o sistema gera um relatório no qual contém dados como: – – – – – – – – – – –

Profundidade, com precisão de 1 cm Tempo de execução das operações Inclinação da torre Velocidade de penetração do trado Velocidade de rotação do trado Velocidade de retirada do trado Torque aplicado Volume de concreto lançado Pressão do concreto Valor do sobreconsumo de concreto Variação da seção ao longo da profundidade


FALHAS NO MONITORAMENTO

•

Apesar de possibilitar a obtenção de dados bastante úteis no acompanhamento dos serviços, Almeida Neto (2002) alerta que não raramente acontecem erros de dados fornecidos por este processo, dos quais pode-se destacar: –

Falta de calibração dos sensores utilizados

–

Danos nos sensores (sensor quebrado)

–

Bombas sem manutenção, o que ocasiona erros de medida de volume

–

Defeito nos cabos de transmissão de dados

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Kormann et al. (2000) analisou duas estacas com pressões de injeção de concreto diferentes e identificou que: –

O sistema de monitoramento delas indicava que havia sobreconsumo da ordem de 50%, porém, na inspeção visual realizada até 3,2 m de profundidade foi constatado que as estacas estavam na verdade com os seus diâmetros nominais ligeiramente inferiores ao previsto (da ordem de 1,5 cm), o que sugere a ocorrência de erro no sistema de monitoramento.


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ESTACA HÉLICE CONTÍNUA CASO DE OBRA COM HCM


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ESTACA HÉLICE CONTÍNUA CASO DE OBRA COM HCM •

Cargas e Momentos –

–

–

–

As tensões verticais descarregadas pelos pilares são bastante variadas, indo desde 8,50 tf no pilar 83 (15 x 30 cm) até 967,00 tf no pilar 49 (60 x 110 cm), sendo que a maior concentração destas tensões se localiza aproximadamente no centro da torre Os momentos fletores aplicados nos pilares variam de 0,50 tf.m em diversos pilares a 77,50 tf.m no pilar 48 (60 x 110 cm). A ocorrência de grandes momentos fletores nas estacas se dá principalmente devido à grande superfície de incidência do vento na estrutura, em especial aos ventos oriundos do mar (leste-oeste), onde ele incide com mais intensidade e a área de superfície do contato do prédio com o vento é maior Os esforços cortantes nos pilares, oriundos do vento, variam entre 0,5 tf até 22,5 tf no pilar 35 (50 x 90 cm)


A fundação possui 241 estacas e 71 blocos, formando um volume total de concreto de 4.192,40 m3, sendo as estacas responsáveis por 72% e os blocos 28% deste montante. A figura 5.15 mostra o quantitativo de estacas em função do seu diâmetro, bem como o comprimento adotado para cada uma delas

•

Na região central da torre, local de concentração das maiores tensões observadas, foram adotados blocos de grandes dimensões, a exemplo do bloco 20, que engloba 24 estacas de 1,20 m e é responsável por suportar e transferir para o solo de fundação mais de cinco mil toneladas oriundas da superestrutura.

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ESTACA HÉLICE CONTÍNUA CASO DE OBRA COM HCM • • •

Roletes Estribos soldados às armaduras longitudinais; Barras em formato de “X” soldadas em alguns postos do corpo da armadura (figura 5.19);

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ESTACA HÉLICE CONTÍNUA CASO DE OBRA COM HCM Afunilamento na ponta da armadura


Utilização de concreto auto-adensável com slump de 26 ± 2, e adição de sílica ativa para combater a exsudação

•

Para a inserção da armadura, foi especificada a utilização de um pilão de 3 ton acoplado a um guindaste para içamento

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Equipamentos utilizados na execução das estacas - P-150-TT da Llamada •

Quebra da Hélice


Especificações Técnicas - P-150-TT da Llamada

Torque (KN.m)

333

Arranque (KN)

1000

Diâmetro da Haste (mm)

125

Peso total montado (ton)

90

Pressão sobre o solo (Kg/cm 2)

0,9

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Utilização ponteiras de wídia para ajudar na escavação do solo


Guindaste para transporte das armaduras

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Utilização do braço mecânico da retroescavadeira para ajudar na colocação da armadura

ESTACA HÉLICE CONTÍNUA CASO DE OBRA COM HCM – Sequência Executiva •

Após o término da concretagem dá-se início à introdução da armadura. Primeiramente ela entra somente por gravidade

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ESTACA HÉLICE CONTÍNUA CASO DE OBRA COM HCM – Sequência Executiva •

Depois, utiliza-se o pilão como peso extra para possibilitar a sua entrada , e finalmente, nos últimos metros, se necessário, utiliza-se o próprio trado da máquina inserir o restante da armadura.

ESTACA HÉLICE CONTÍNUA CASO DE OBRA COM HCM – Problemas observados Na obra •

Problemas na introdução da armadura Falta de prumo na entrada da armadura

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Problemas na introdução da armadura

Grande distância entre o pilão de 3 ton e a cabeça armadura, impossibilitando a sua utilização, já que quando se “soltava” a armad ura para utilizar o peso do pilão, a mesma

flambava. Este problema foi corrigido com a adoção de pequenos comprimentos da corda que prende a armadura ao pilão


Problemas na introdução da armadura

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Problemas na estabilidade da máquina perfuratriz Desnivelamento da máquina perfuratriz


Problemas na estabilidade da máquina perfuratriz Afundamento do “pé” de apoio frontal

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Problemas na estabilidade da máquina perfuratriz

•

Em uma tentativa de execução de uma estaca de 120 cm, na etapa de perfuração, aconteceu a quebra do trado metálico na luva de acoplamento na mesa giratória

•

Esta quebra aconteceu devido ao desnivelamento gradativo da máquina perfuratriz na etapa de perfuração, o que ocasionou uma força horizontal sobre o trado, que já estava parcialmente dentro da massa de solo, e não suportou, quebrando no ponto de menor resistência.


Problemas na estabilidade da máquina perfuratriz – QUEBRA DO TRADO DA HCM

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ESTACA HÉLICE CONTÍNUA CASO DE OBRA COM HCM – Problemas observados Na obra • •

Entupimento da haste de concretagem Grande volume de solo mole que sai após a execução


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ESTACA HÉLICE SEGMENTADA

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ESTACA HÉLICE SEGMENTADA •

Similar a estaca tipo hélice contínua a estaca hélice segmentada é uma estaca moldada “in loco”, caracterizada pela escavação do solo através de segmentos de trado acopláveis, dispostos na própria perfuratriz em um sistema mecânico, denominado alimentador de hélices –

Os trados ou hélices possuem um tubo central vazado e em sua face inferior uma tampa metálica recuperável para evitar a entrada de solo no tubo durante a perfuração do solo. Atingida a profundidade prevista as hélices são extraídas do terreno uma a uma, desacopladas e acondicionadas no alimentador de hélices.

–

Para este processo o sistema de bombeamento do concreto é interrompido pelo mesmo número de vezes da quantidade de segmentos de hélices utilizados na perfuração.


A primeira perfuratriz surgiu em 2002, idealizada pelo Eng.º Paulo Sérgio Augustini, fundador da empresa Engestrauss Engenharia e Fundações Ltda. e construída pela empresa EGTECHNOLOGY na Itália

•

A perfuratriz, com capacidade de torque de 30 kN.m, pode executar estacas de até 18 m de comprimento, com diâmetros de 25, 30 e 35 cm, em solos coesivos com SPT da ordem de 25 golpes, e não coesivos, até 40 golpes

•

Sua dimensão e peso é muito inferior aos equipamentos de estaca hélice contínua convencional, medindo 2 m de largura, 8 m de comprimento, 10 m de altura e pesando 20.000 kg

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Em 2007 o mercado já recebia equipamentos de fabricação nacional, com torque de 55 kN.m, podendo executar estacas de até 50 cm de diâmetro e 18 m de comprimento munidos de um sistema de força axial “pull-down / pull-up de 20 kN.m, possibilitando de atravessar solos coesivos com SPT acima de 40 golpes.


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ESTACA HÉLICE SEGMENTADA Equipamento MD 3000 – Alimentação das hélices com o guincho auxiliar (ENGESTRAUSS, 2002).

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ESTACA HÉLICE SEGMENTADA Equipamento MD 3000 – Alimentador automático de trados (ENGESTRAUSS, 2004).

A produtividade de um equipamento de estacas hélice segmentada pode variar em torno de 200 m por dia dependendo do diâmetro da hélice, da profundidade da estaca, das características e resistência do terreno e do torque do equipamento utilizado

ESTACA ÔMEGA OU HÉLICE DE DESLOCAMENTO

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TIPOS DE FUNDAÇÕES FUNDAÇÕES PROFUNDAS Estacas Hélice de Deslocamento •

NBR 6122/2010

•

Estaca constituída por concreto moldado in loco, executada por meio de trado especial que extrai apenas parcialmente o solo perfurado –

Estaca de concreto moldada in loco que consiste na introdução de um trado apropriado no terreno, por rotação, sem que haja retirada de material, o que ocasiona um deslocamento do solo junto ao fuste e à ponta

–

A injeção de concreto é feita pelo interior do tubo central em torno do qual estão colocadas as aletas do trado simultaneamente a sua retirada por rotação

TIPOS DE FUNDAÇÕES FUNDAÇÕES PROFUNDAS Estacas Ômega - HD –

–

O princípio da estaca Ômega é baseado na forma do trado de perfuração, com o diâmetro e passo da hélice espiral aumentados progressivamente, de forma a utilizar a mínima energia necessária (torque), para deslocar e compactar lateralmente o terreno Os diâmetros do trado ômega disponíveis iniciam com 270mm a 470mm, com incrementos no diâmetro de 50mm. Não há nenhuma limitação teórica para os diâmetros do trado ômega, contanto que, haja quantidade de energia disponível (torque) para cravar o trado no terreno

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ESTACA HÉLICE TIPO ÔMEGA ou HD ESTACA DE ÚLTIMA GERAÇÃO, CONSIDERADAS COMO DE DESLOCAMENTO •

Processo melhora teoricamente a resistência por atrito lateral,

•

Cabeça é cravada por rotação.

ESTACA HÉLICE TIPO ÔMEGA ou HD

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ESTACA HÉLICE TIPO ÔMEGA ou HD •

Vantagens: a) Tensão de trabalho média no concreto de 6MPa, com uma menor relação carga x diâmetro, com consequente redução no volume de concreto, b) Menor sobreconsumo de concreto, devido à compactação do terreno, c) Ausência de material escavado,

•

d) Maior agilidade na mudança de diâmetro, onde só o elemento com o trado é trocado, Sucesso da estaca ômega está diretamente ligado ao tipo de equipamento utilizado, sendo necessário o uso de máquinas de torque elevado.

ESTACAS PRENSADAS MEGA (REFORÇO)

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Estacas Mega

•

O sistema de fundações conhecido como ESTACA MEGA é constituído pela ligação de elementos por emenda especial e cravados através da utilização de macacos hidráulicos que são retirados após a execução do Bloco sobre a extremidade da estaca para a concretagem e solidarização de todo o conjunto

•

Normalmente são adotadas para a execução de reforço em fundações existentes, mas podem viabilizar a construção de Estrutura de Concreto antes das fundações

ESTACAS PRENSADAS – MEGA (REFORÇO) •

Instalação elementos estacas;

de pequenos superpostos de

•

Podem ser compostos por peças de concreto armado vazadas ou perfis metálicos;

•

São cravados através do emprego de macaco hidráulico que reage contra uma cargueira, contra a estrutura ou contra a fundação já existente;

•

Também conhecidas pelo nome de Estacas Mega.

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ESTACAS PRENSADAS – MEGA (REFORÇO) •

As estacas de concreto são produzidas vazadas em seu eixo longitudinal, com o intuito de serem preenchidas com concreto e armaduras após a instalação;

•

Visa dar continuidade entre os segmentos, entretanto é mais comum utilizar-se segmentos sem preenchimento;

•

Possuem encaixes, que possibilitam melhor comportamento no instante da cravação e frente a solicitações horizontais.

ESTACAS PRENSADAS METÁLICAS

•

Estacas de reação, constituídas de segmentos metálicos tubulares de pequeno diâmetro (da ordem de 60 a 76 mm),

•

As estacas são de aço galvanizado, com recobrimento plástico e preenchido posteriormente com argamassa de cimento e areia,

•

Utilizam-se também sucatas de tubos utilizados para extração de petróleo. Estes tubos possuem parede grossa e grande resistência à cravação.

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ESTACAS PRENSADAS METÁLICAS

ESTACA METÁLICAS HELICOIDAIS

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ESTACAS METÁLICAS HELICOIDAIS

14:18

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14:18

3

14:18

3


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ESTACAS METÁLICAS HELICOIDAIS ACESSÓRIOS

14:18

ESTACAS METÁLICAS HELICOIDAIS VANTAGENS

Emprego:

•

•

resistência à tração e compressão,

•

sem concreto e bota-fora,

nível d’água,

•

carregamento imediato,

•

instalação rápida,

• •

correlação com torque,

•

terrenos de difícil acesso. 14:18

4

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ESTACAS METÁLICAS HELICOIDAIS EXEMPLOS DE APLICAÇÃO

TORRES

ESTACAS METÁLICAS HELICOIDAIS EXEMPLOS DE APLICAÇÃO

TORRES

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ESTACAS METÁLICAS HELICOIDAIS ESTRUTURAS SOBRE ÁGUA

TUBULAÇÃO

ESTACAS METÁLICAS HELICOIDAIS Reforço de Fundação Fundação de Equipamentos

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ESFORÇO LATERAL EM ESTACAS

EFEITO TSCHEBOTARIOFF •

Empuxo lateral atuante nas estacas, resultado de solicitações assimétricas –

–

–

Tem este nome em função do autor que estudou o efeito com mais profundidade e propôs uma metodologia de cálculo. O fato de exigir carregamento assimétrico para a sua ocorrência, explica porque ele ocorre em estacas de encontros de pontes e silos Este efeito também ocorre em situações prediais, e a sua não observância pode ocasionar acidentes, como o afundamento que ocorreu no prédio Anêmona, em Santos •

Causa do rompimento de estacas devido a carregamentos laterais não previstos, oriundos do efeito supracitado

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TOMBAMENTO DE EDIFÍCIO EM XANGAI – CHINA (2009)


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• • • • •

O imóvel tal como foi construído Escavação de uma "trincheira" de 4,60 m - Garagem subterrânea no lado sul Bota-Fora - Lançado ao norte numa altura de 10 m Diferença de carga de 3000 toneladas entre o lado sul e o lado norte Essa diferença foi além do que a fundação poderia suportar


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•

Fortes chuvas provocaram infiltrações no solo - Redução da Resistência do Solo - Aumento do peso da massa de solo (Condição saturada) - Erosão nos taludes de corte


• • •

Movimento translacional do edifício Ruptura de fundação Inclinação e tombamento do Edifício

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“ASSIM NASCEU A OITAVA MARAVILHA DO MUNDO!”

ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO Se todos os imóveis previstos tivessem sido concluídos juntos, haveria um efeito dominó... Si tous les immeubles prévus avaient été terminé ensemble cela aurait eu un effet dominó…

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EFEITO TSCHEBOTARIOFF


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PATOLOGIAS EM ESTACAS

PATOLOGIAS EM ESTACAS • •

PROBLEMAS DE INTEGRIDADE O alargamento do fuste é gerado por uma alta pressão de injeção de concreto aliada a um solo de baixa resistência e baixa velocidade de retirada do trado, podendo inclusive ocorrer o rompimento do solo. Em geral o alargamento não proporciona nenhum problema estrutural à estaca além do econômico (alto consumo de concreto).

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PATOLOGIAS EM ESTACAS •

PROBLEMAS DE INTEGRIDADE

PATOLOGIAS EM ESTACAS •

PROBLEMAS DE INTEGRIDADE

Klingmüller e Kirsch (2004).

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5 - Fundacoes Profundas - Estacas 2015 v5

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