Carregamentos Horizontais - DCC
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16/08/2016 Geotecnia de Fundações TC 041 Curso de Engenharia Civil – 8º Semestre Vítor Pereira Faro Roberta Bomfim Boszczowski [email protected] [email protected] Setembro 2016 Carregamento Lateral em Estacas 1 16/08/2016 Carregamento Lateral em Estacas Carregamento Lateral em Estacas 2 16/08/2016 Carregamento Lateral em Estacas Projeto de Estacas Sob Carregamentos Laterais – Avaliar: • Resistência Última do Solo • Carga Última do Elemento Estrutural • Deflexão Máxima – Verificar condições de Rigidez do Sistema • Sistema Rígido – Deflexões na estaca não são problema 3 16/08/2016 Classificação das Estacas ‐ Rigidez • Estacas Rígidas • Estacas Semi‐Rígidas • Estacas Flexíveis Classificação das Estacas – Topo • Estaca Engastada • Estaca Não‐Engastada 4 16/08/2016 Método de Broms • Capacidade de carga última do sistema solo – estaca • Coeficientes de minoração e majoração • Diferentes formulações para diferentes tipos de solo e estaca Método de Broms Rótulas plásticas Rotação da estaca 5 16/08/2016 Método de Broms – Exemplos • Estacas curtas com topo livre em areias Método de Broms – Exemplos • Estacas longas com topo engastado em argilas 6 16/08/2016 Método de Brinch Hansen • Capacidade de carga última do sistema solo – estaca • Estacas Curtas/Rígidas F y 0 Hu Zr L p Bd p Bd u 0 z u z Zr Zr L 0 Zr M 0 M u puBZdz puBZdz Método de Winkler • Comportamento Tensão – Deflexão F p k h . y Unidade (k h ) : 3 L – Modelos de Reação do solo – coeficientes de reação horizontal ‐ Kh 7 16/08/2016 Método de Winkler ‐ Modelos de Reação do solo • Diferentes formas de expresser o kh – mh = taxa de crescimento de kh k h mh .z – nh = taxa de crescimento de kh, incluindo a dimensão transversal z k h nh . B Onde : nh mh .B Método de Winkler – Coeficientes de Reação Horizontal ‐ Kh • (Terzaghi 1955) – Argilas Pré Adensadas (Kh constante com prof.) – Válido para tensões até metade da tensão de ruptura do solo 8 16/08/2016 Método de Winkler – Coeficientes de Reação Horizontal ‐ Kh • (Terzaghi 1955) – Areias e Argilas Normalmente Adensadas (Kh cresce com profundidade) – nh (F/L3) Areias / ArgilasNA : k h . mh.z k h . nh. Valores em MN/m3 z z ( mh .B). B B Método de Winkler – Coeficientes de Reação Horizontal ‐ Kh • (Terzaghi 1955) – Argilas NA – Longo Prazo: – Argilas NA – Curto Prazo (CIRIA 1984): – Se houver E para o solo: 9 16/08/2016 Comportamento Tensão‐Deflexão • Coeficiente de Reação Horizontal Constante com a Profundidade – Método de Hetenyi (1956) • Coeficiente de Reação Horizontal Variável com a Profundidade – Método de Miche (1930) – Matlock & Reese (1956) – Davisson e Robinson (1965) – Método de Duncan, Evans e Ooi (19994) Método de Hetenyi (1956) • Coeficiente de Reação Horizontal Constante com a Profundidade – Viga elástica, de comprimento semi‐infinito .L 4 4 kh.B Kh 4 4.E p .I 4.E p .I Rigidez relativa solo‐estaca Momento de inércia seção da estaca Variável yo (deslocamento topo estaca) Fórmula yo 2.H . 2.M .2 Kh Kh Mmáx (z = 0,7/) Mmáx 0,32. H 0,7.M 10 16/08/2016 Método de Miche (1930) • Coeficiente de Reação Horizontal Variável com a Profundidade kh mh.z – Viga sobre base elástica ou kh nh. z (nh mh.B) B Método de Miche (1930) • Rigidez relativa da estaca ou comprimento característico da estaca (T) E .I T 5 Variável yo (deslocamento topo estaca) Fórmula yo 2,40 p p nh T 3H EpI Mmáx Estaca curta L<1,5.T M máx 0,25HT Mmáx Estaca longa 1,5.T < L < 4.T M máx 0,79 HT 11 16/08/2016 Norma Brasileira NBR 6122 7.6.3.3. Para equilibrar a força horizontal que atua sobre uma fundação em sapata ou bloco, pode‐se contar com o empuxo passivo, desde que se assegure que o solo não venha a ser removido. O valor calculado do empuxo passivo deve ser reduzido por um coeficiente de no mínimo igual a dois. Norma Brasileira NBR 6122 8.4.2 Esforços transversais • Quando uma estaca ou tubulão ou grupo de estacas está sujeito a esforços horizontais ou momentos, pode ocorrer a plastificação do solo ou do elemento estrutural, o que deve ser considerado no projeto, levando‐se em consideração as deformações respectivas. 8.4.4 Efeito de carregamento assimétrico sobre solo mole • Estacas ou tubulões (isolados ou em grupo) implantados através de camada de argila mole, submetidos a carregamento de aterro assimétrico, ficam sujeitos a esforços horizontais que devem ser considerados no dimensionamento das fundações. 12 16/08/2016 Norma Brasileira NBR 6122 E.3.3 Colocação da armadura • No caso de estacas submetidas a esforços de tração, horizontais ou momentos, a armadura deve ser colocada no furo antes da concretagem e presa na superfície de acordo com a cota de arrasamento. Efeito Tschebotarioff • Esforços que surgem em estacas sujeitas a carregamento assimétrico da superfície do terreno, em decorrência de deslocamentos horizontais do solo 13 16/08/2016 Efeito Tschebotarioff Tschebotarioff (1973) ph K z B – Ph = pressão – K = coeficiente de empuxo (depósito não amolgado ~ 0,4) – z = acréscimo de tensão vertical – B = largura da estaca 14 16/08/2016 Efeito Tschebotarioff • Exemplos: – Armazéns ou tanques estaqueados apenas na periferia – Muros de arrimo sobre estacas – Muros e aterros de encontro de pontes Efeito Tschebotarioff • Fatores que influenciam na solicitação lateral de estacas: – Intensidade da sobrecarga (altura e peso específico do aterro ou material armazenado) – – – – – Características da camada compressível Distância das estacas à sobrecarga Rigidez das estacas Geometria do estaqueamento Tempo 15 16/08/2016 Efeito Tschebotarioff Efeito Tschebotarioff 16 16/08/2016 Efeito Tschebotarioff • Medidas que podem minimizar o fenômeno: – remoção de solos moles – melhoria da argila mole com pré‐carregamento e/ou aceleração dos recalques – execução de laje estaqueada para receber a sobrecarga – uso de materiais leves em aterros (redução da sobrecarga) – encamisamento “com folga” nos trechos críticos das fundações – dimensionamento das estacas para resistirem à flexão Solo Cimento – Jet Grouting 17 16/08/2016 Solo Cimento – Jet Grouting Solo Cimento – Deep Mixing 18 16/08/2016 Solo Cimento – Deep Mixing 19
