Teórica
Mecânica dos solos II
Tema IV
Titulo : Cimentações o Fundação profundas.
Docente: Msc. Luis Manuel García
e-mail: [email protected]
Telef.: 843949247
As estacas podem ser necessárias por diversos
motivos, como:
a) transferir as cargas a uma camada mais
resistente e/ou menos compressível;
b) resistir a forças horizontais de encontros de
pontes ou muros de arrimo;
c) aumentar a estabilidade de edifícios altos;
d) resistir a forças de subpressão;
e) evitar danos devidos à erosão superficial;
f) compactar areias fofas.
Cimentações
Cimentação Profunda
 Poço
Se utiliza donde es
imposible hincar pilotes
Cimentações
Cimentação Profunda
 Pilotes
As estacas
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Madeira
Aço,
Betão armado
Betão .
Maciças ou tubulares,
Secção reta circular ou quadrada (com arestas quebradas) ou octogonal.
Sendo de aço, podem ter secção em H ou em outro perfil com os dois
momentos principais centrais de inércia aproximadamente iguais.
• Pré-moldadas e cravadas ou moldadas "in situ"
As estacas de aço ou de madeira usam-se muito em obras provisórias; para
obras definitivas a madeira teria de ser protegida e manter-se submersa para
não ser atacada pelo molúsculo ou por "fungos". Mesmo assim não é de
recomendar. As de aço terão de ter uma protecção catódica e/ou terem na liga
uma percentagem de cobre.
As pré-moldadas e cravadas têm de ter armadura reforçada na cabeça e na ponteira,
além de terem um protector na cabeça durante a cravação. As moldadas "in situ"
poderão ter a base alargada. As estacas pré-moldadas nunca têm grande diâmetro (até
0,60m) devido a dificuldades de cravação. Elas utilizam-se quando o solo é mole
seguindo-se-lhe uma camada compacta, não, necessariamente o "bed rock". Pode até
ser inconveniente a existência de uma camada de rocha, pois na cravação poderá a
estaca ser danificada, além de que nunca poderá encastrar-se na "rocha" como conviria
para aproveitamento da sua "total" capacidade e se houver estratos pouco espessos de
"burgaus" ou "seixos" grossos também a estaca cravada poderá ter inconvenientes por
não conseguir ultrapassar tais camadas e se nelas ficar a ponteira a sua capacidade
será reduzida em face da pequena espessura da camada
Nas estacas com furação com trado oco o trado é roscado até á profundidade
necessária e de seguida é metido o betão pelo furo central à medida que se vai
retirando o trado. A armadura é depois cravada no betão fresco da estaca. Estas
estacas não podem ser encastradas no “bed-rock” porque o trado não pode ser
roscado em terreno duro. Além disso a armadura tem de ser cravada no betão ainda
sem presa. Se a estaca levar muito tempo a betonar por ser muito comprida ou por
outro motivo o betão começar a ganhar presa, já não se conseguirá cravar a armadura
depois da betonagem e a estaca ficará inutilizada.
Há ainda as chamadas "estacas de areia" (ou brita) que não são mais do que
processos de adensamento dos solos por dissipação de pressões neutras,
caso em que as estacas de areia tomam a designação de "drenos verticais
de areia". Estes, usam-se mais quando se quer o adensamento rápido de um
solo argiloso, em geral lodo ou argila mole, qual seja a ocupação de um
pântano argiloso por uma rodovia, aérodromo ou grupo de instalações
industriais, etc
Se os registros de perfuração do estou solos estabelecem a presença de
capas de rocha ou material rochoso em um sítio dentro de uma profundidade
razoável, pilote-os se podem estender até o estrato rochoso , a capacidade
última dos pilote depende completamente da capacidade de carga do material
subjacente; pilote-os são chamados então pilote de ponta. Na maioria destes
casos, a longitude necessária do pilote se estabelece facilmente.
Se em vez de um leito de rocha se encontra um estrato de solo bastante
compacto e duro a uma profundidade razoável, pilote-os se estenderão uns
poucos metros dentro do estrato duro . Pilote-os com pedestais se constróem
sobre o leito do estrato duro, e a carga última do pilote-se expressa como:
Esses pilote se chamam pilotem de fricção porque a maioria da
resistência se obtém da fricção superficial. Entretanto, o término
pilote de fricção, embora usado freqüentemente na literatura técnica,
não é um bom nome em solos argilosos, já que a resistência à carga
aplicada é também causada por adesão.
Assim quando se carrega até o ponto A, virtualmente a totalidade da carga é
suportada por fricção lateral na haste e a transferência à ponta é muito pequena
ou nula. Quando a carga alcança o ponto B, a haste está desenvolvendo sua
máxima fricção e a ponta tomasse alguma carga. No ponto E não há incremento
na carga transferida ao solo devido a que a carga de base terá alcançado seu
valor limite. O conceito de avaliação separada de fricção na haste e resistência na
base constitui a base dos cálculos estáticos de capacidade de carga dos pilote.
Sob carga última, a superfície de enguiço na ponta do pilote (falha por
capacidade de carga causada pelo Qp) é como a mostrada em fig 3e. Note que
as cimentações com pilote são cimentações profundas e que o estou acostumado
a falha principalmente em modo de punzonamiento,. Isto é, uma zona triangular,
I, desenvolve-se na ponta do pilote, que é empurrada para baixo sem produzir
nenhuma outra superfície de deslizamento visível. Em areias densas e solos
argilosos duros, uma zona cortante radial, II, desenvolvem-se parcialmente.
A capacidade de carga última de um pilote, está dada por uma
simples equação como a carga tomada na ponta do pilote mais a
resistência total por fricção fricção superficial derivada da
interface solo – pilote
Capacidade de carga da ponta do pilote, Qp
A capacidade de carga última de cimentações superficiais foi analisada em
tema anterior. A equação geral para a capacidade de carga em
cimentações superficiais foi dada para carga vertical como:
Nas cimentações com pilote a fórmula se expressa como
Capacidade de carga de um pilote de ponta em areia
C=0
solo homogêneo
resistencia de punta límite
solo homogêneo granular (L=Lb)
p : perímetro da seção do pilote
ΔL : longitude do pilote sobre a qual p y f se consideram constantes
f : resistência unitária última por fricção a qualquer profundidade Z.
Exercicio
Um pilote de concreto pré-fabricado totalmente embutido de 12 m de
comprimento é fincado em um estrato de areia homogênea (c=0). O
pilote tem seção transversal quadrada com lados de 305 mm. O peso
específico seco da areia é de 16.8 kN/m3 o ângulo de fricção médio
do solo é de 35 graus e a resistência à penetração padrão corrigida
perto da vizinhança da ponta do pilote é de 16. calcule a carga
pontual última sobre o pilote.