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SEMINÁRIO DE FUNDAÇÕES E ESTUDO DE SOLOS Estaca Franki CENTRO UNIVERSITÁRIO NEWTON PAIVA CURSO DE ARQUITETURA E URBANISMO GRUPO: STÉFANE JULIAN, UYARA MACHADO, STEFÂNIA CRISTINA, TAISE DAMASCENO E JUNIA RAGONEZI. MATERIAIS E TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO II PROF.: JULIANA BARROS Estaca Franki Estacas: elemento de fundação profunda executado com o auxílio de ferramentas ou equipamentos sem que haja descida de operário em qualquer fase de execução. A estaca Franki é um tipo de estaca cravada que é moldada no próprio local de sua execução. A (NBR 6122/1996, 3.19), fala que é uma estaca do tipo profunda, caracterizada por ter uma base alargada, obtida introduzindo-se no terreno uma certa quantidade de material granular ou concreto, por meio de golpes de um pilão. Este sistema de estacas foi patenteado como “Estaca Franqui”, pois seu aperfeiçoamento e invenção deu-se por um engenheiro Belga chamado Edgar Frankignoul (1882 - 1954) . Utiliza esse equipamento (imagem ao lado) para fazer toda a execução da estaca, chamado de bate estaca. É um tipo de estaca cravada que é moldada no próprio local. Ela entra no solo, existe uma resistência lateral onde o solo faz um atrito com a estaca e também existe a resistência de ponta que acontece na ponta no final dessa estaca. Qual material é usado para a a execução da Estaca Franki ? A estaca Franki é um tipo de fundação moldada no local. Seu grande diferencial é a execução de um bulbo em sua ponta, que garante um grande aumento em sua capacidade de carga. Pode ser executado com diversos diâmetros, normalmente podem ser de 30 a 70 centímetros e podem alcançar uma profundidade de até 30 metros. Sua construção pode ser realizada em qualquer tipo de terreno, porém, recomenda-se utilizar em terrenos mais resistentes inclusive com a presença de lençol freático. Em solos moles é importante ter um cuidado especial, sendo necessário adotar técnicas para estabilização das paredes da escavação ou utilizar um tubo metálico para auxílio na concretagem. infraestruturaurbana17.pini.com.br/ infraestruturaurbana17.pini.com.br/ Quando se deve utilizar a Estaca Franki? A principal característica da execução deste tipo de estaca é a vibração provocada durante a execução. Por isso, o seu uso é inadequado em grandes centros urbanos ou próximo a outras construções que possam ser danificadas devido a vibração do solo. Este é um tipo de fundação profunda que apresenta grande capacidade de carga e pode alcançar grandes profundidades, sendo recomendadas a utilização em terrenos mais resistentes infraestruturaurbana17.pini.com.br/ Quando se deve utilizar a Estaca Franki? 1. Locação das estacas Locar as estacas no terreno em suas posições. Este tipo de estaca permite a cravação inclinada ate 25 graus 2. Perfuração do solo A estaca Franki é cravada no solo por meio de golpes de um pilão de um bate estacas sobre uma bucha de material granular na ponta do tubo. Para estacas de até 15 metros de profundidade, deve-se utilizar pilão com massa mínima de 1,0 a 3,0 toneladas com o diâmetro variando de 300 a 600 milímetros 3. Execução da base alargada A base alargada ou o bulbo da estaca Franki pode ser realizado com bucha seca de material granular ou com concreto magro A quantidade de material do bulbo será definida no projeto de fundações. Processo executivo da Estaca Franki 4. Colocação da armadura De acordo com a NBR 6122/2010, as estacas Franki podem ser executadas sem o uso de armaduras em casos especiais. A armadura da estaca Franki é geralmente formado por barras longitudinais soldadas e estribo espiral soldado. 5. Concretagem dos furos A concretagem é feita depois da cravação dos furos e a devida colocação das armaduras. O concreto deve ser lançado em pequenas quantidades com sucessivas compactações e retirada do tubo de revestimento. Processo executivo da Estaca Franki Processo executivo da Estaca Franki Processo Executivo Estaca Franki Processo executivo da Estaca Franki Vídeo: Como é feita a Estaca Franki Dimensões utilizadas (diâmetro, espaçamento entre furos, comprimentos) Para estacas de até 15 metros de profundidade, deve-se utilizar pilão com massa mínima de 1,0 a 3,0 toneladas com o diâmetro variando de 300 a 600 milímetros, conforme tabela abaixo (conforme NBR 6122/2010): Diâmetro da estaca (mm) Massa mínima do pilão (t) Diâmetro mínimo do pilão (mm) Espaçamento entre eixos (cm) Volume da Base (m³) 300 1,0 180 1,10 0,09 350 1,5 220 1,20 0,18 400 2,0 250 1,30 0,27 450 2,5 280 1,40 0,36 520 2,8 310 1,50 0,45 600 3,0 380 1,60 0,60 Para estacas de comprimento maior do que 15 metros, deve-se aumentar a massa mínima do pilão. É chamada de “carga admissível” a carga máxima até que ocorra a deformação de ponta (ou do topo) da estaca, correspondente ao valor de 10% de seu diâmetro, no caso de estacas de deslocamento (grande ou pequeno) e de estacas escavadas em argilas, e de 30% de seu diâmetro, no caso de estacas escavadas em solos granulares. Cargas Admissíveis para Estaca Franki Essa capacidade de carga de ruptura de fundações profundas, com objetivo de evitar seu colapso ou o escoamento do solo que lhe sustenta, é definida pelo menor dos dois valores seguintes: a) resistência estrutural do material que compõe o elemento de fundação; b) resistência do solo que lhe confere suporte. Conforme a norma NBR 6122/2010: Para a fixação da carga estrutural admissível, não pode ser adotado fck (resistência à compressão do concreto) maior do que 20 MPa e γc (coeficiente de minoração) = 1,5. Carga admissível como elemento estrutural: Cargas Admissíveis para Estaca Franki Aço com resistência de até 500 MPa e a percentagem de aço for menor ou igual a 6% Aço com resistência superior a 500 MPa e a percentagem de aço for superior a 6% Peça dimensionada como pilar de concreto armado, levando-se em conta a verificação de flambagem. Toda carga deve ser resistida pelo aço. Boa resistência lateral e de ponta, Por ter uma grande área da base e ter uma superfície muito rugosa no fuste (lateral), contribuindo para a dissipação das cargas no solo. Atingem camadas profundas do solo (até 30 metros de profundidade). Podem suportar grandes cargas. Versatilidade: ‒ Várias combinações para o tipo do fuste das estacas; ‒ O processo permite várias opções de diâmetro; ‒ Um grande número de equipamentos permite atender rapidamente à demanda; ‒ Os materiais utilizados são simples e universais. Vantagens Economia: ‒ A estaca é executada com o comprimento estritamente necessário. A concretagem do fuste é interrompida no momento em que se alcança a cota de arrasamento. Assim sendo não há problemas de corte ou emenda do fuste da estaca. ‒ Devido a base alargada a estaca requer um comprimento menor que as estacas que não possuem a base alargada. Segurança: ‒ Utiliza ao máximo a capacidade de carga do terreno melhorada pelo processo executivo; ‒ Durante a cravação a estaca possui risco quase zero de se quebrar, pois o tubo possui alta resistência que suporta esta atividade. ‒ A sua base alargada trabalha como uma sapata Causa muita vibração no terreno. É recomendado realizar laudo pericial em todas as edificações vizinhas antes do início de sua execução e registrar as condições das estruturas no entorno da obra; Durante o processo de cravação, deve ser constantemente supervisionada pois pode ocorrer levantamento das estacas já instaladas; Demandam tempo na sua execução que podem ocasionar maiores custos com mão-de-obra e equipamentos; É necessário espaço amplo no canteiro de obras para o manuseio deseus equipamentos; causa grande vibração durante sua cravação e um grande tempo de execução, demandando maiores custos com equipamentos e mão de obra. Desvantagens Relação entre os diâmetros possíveis para este tipo de estaca x Propriedades analisadas Análise de Custo e Tempo de Execução Solo é a parte desagregada que está na superfície de um determinado relevo, composto por sedimentos que podem ser orgânicos (microrganismos) ou inorgânicos (areia, argila, óxido de ferro, silte, entre outros). Para efeito prático de uma construção, é preciso conhecer o comportamento que se espera de cada solo quando este receber os esforços da edificação. Esses tipos de solos são divididos em grandes grupos apresentados a seguir. www.educacao.com Tipos e tonalidades que podem ter os solos Solo Argiloso Entre os tipos de solo, esse é o predominante no Brasil e tem grande importância econômica, já que é uma das matérias primas utilizadas na fabricação de azulejos, tijolos, telhas e pisos cerâmicos. Os solos argilosos distinguem-se pela alta impermeabilidade, sendo tão impermeáveis que tornaram-se o material preferido para a construção de barragens de terra, claro que devidamente compactadas. O solo argiloso é o mais fino entre os tipos de solo, pois a argila é uma substância com partículas muito pequenas que se ligam facilmente entre si, em um processo chamado ligação molecular. É por isso que a argila é um material consistente, usado até mesmo na confecção de esculturas e outros objetos. Devido a essa característica, os terrenos com esse tipo de solo são os mais seguros para a construção civil. www.educacao.com Tipos e tonalidades que podem ter os solos Solo Siltoso Esse tipo de solo é quase que um intermediário entre o argiloso e o arenoso. O silte também é uma substância com partículas pequenas, mas sua ligação molecular não é tão forte como a da argila. Devido a essa característica, ele não é muito interessante na construção. Quando ele está presente em uma obra, é importante contar com a ajuda de um geólogo para identificar as possibilidades no terreno. O solo siltoso é pouco encontrado em seu estado puro, geralmente ele é identificado em mistura com o solo argiloso ou arenoso. www.educacao.com Tipos e tonalidades que podem ter os solos Solo Arenoso São aqueles em que a areia predomina. Compõem-se de grãos grossos, médios e finos, mas todos visíveis a olho nú. Como característica principal a areia não tem coesão, ou seja, os seus grãos são facilmente separáveis uns dos outros. Os solos arenosos possuem grande permeabilidade, ou seja, a água circula com grande facilidade no meio deles e secam rapidamente caso a água não seja reposta, como acontece nas praias. www.educacao.com Tipos e tonalidades que podem ter os solos A tensão admissível do solo consiste no valor limite que o solo pode suportar a uma carga máxima ocorrendo apenas pequenos recalques suportados pela construção, sem que ocorra ruptura ou deformação excessiva do material, prejudicando a fundação e a edificação existente sob o solo. Para definição da tensão admissível, são relacionadas: a carga da fundação admitida e a pressão e a carga de segurança à ruptura. (Pois uma determinada sensibilização ou deslocamento, desde que previstos para a fundação, podem ser compatíveis com o permitido não sendo determinado como uma deformação total do solo. Resistência a Compressão dos Tipos de Solos (Tensão Admissível) Capacidade de carga do solo Pressão aplicada ao solo Coeficiente ou fator de segurança Tensão Admissível do Solo ++ = Podemos observar que ao apoiar uma placa rígida com uma determinada carga sobre o solo, a parte que está abaixo desta placa sofrerá deformações e dependendo da carga poderá sofrer cisalhamento. Este cisalhamento ocorre quando a tensão admissível do solo é superada pela carga, e como resultado o solo sofre rupturas e o terreno se desloca levando junto a fundação e a edificação: Resistência a Compressão dos Tipos de Solos (Tensão Admissível) Resistência a Compressão dos Tipos de Solos (Tensão Admissível) Solo pedregulhoso Solos formados por minerais ou partículas de rocha, com diâmetro compreendido entre 2,0 mm e 60 mm. Solo arenoso O solo arenoso não possui grande índice de coesão, isto é, se movimenta facilmente e é altamente permeável. Solo argiloso O solo argiloso possui alta densidade quando não há a presença de água por perto, que é quando ele se torna viscoso. Solo siltoso O solo siltoso possui pouca coerência e se transforma em lama facilmente em contato com a água, sendo um intermediário entre a areia e a argila. Solo Tensão Admissível (KN/m²) Areia 1000 Areia siltosa 800 Areia argilosa 600 Silte 400 Silte arenoso 550 Silte argiloso 230 Argila 200 Argila arenosa 350 Argila siltosa 220 Solo arenoso: É usual, pois esse tipo de solo requer fundações profundas como estacas, geralmente de aço ou concreto armado. Solo argiloso: Pode ser usada para atingir mais segurança, mas não é usual pois pode ser resolvido com sapatas e radier. Solo siltoso: É usual utilizar de estacas mais profundas para a fundação nesses tipos de solo, porém com uma escavação mais profunda, para evitar problemas com a movimentação do solo, lençóis freáticos e tempestades que podem resultar em, no caso de encostas, escorregamentos. Estaca Franki x Tipos de Solos www.engenhariaconcreta.com https://www.mundoecologia.com.br http://www.forumdaconstrucao.com.br https://engenhariacivilfsp.files.wordpress.com/2013/11/aula-6-capacidade-carga-metodos.pdf http://www.ufjf.br/nugeo/files/2017/07/GEF06-CapacidadedeCarga-FundProfunda-2018-11.pdf http://44arquitetura.com.br/2018/05/tipos-de-solo-construcao/ Referências