Estruturas de Contenção
February 20, 2023 | Author: Anonymous | Category: N/A
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DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
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Impulsos: Teoria de Rankine (impulsos estáticos, despreza atrito parede-solo) Teoria de Muller-Breslau (M-B) (impulsos estáticos, contabiliza atrito parede-solo: δ) i
φ, γ
I aV
α
β
δ
k a =
Ia
φ sin (β + δ) + sin sin (φ +(βδ)- sin i) ( - i)
k aH = k a sin (β+δ) k aHhγ1 k aHsc k aV = k aH [1 / tg (β+δ)]
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Impulsos “equivalentes” em paredes escoradas (Terzaghi)
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cosec (β) sin (β-φ)
IaH
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c/: cosec(β) = 1/ sin (β) IaH = 0,5 k aH γ h2 IscH= k aH h sc IaV = 0,5 k aV γ h2 IscV= k aV h sc
Real
Teoria de Mononobe - Okabe (impulsos dinâmicos - sismo, a partir da Teoria de M-B) βmáx = 0,16 α, coef. sísmico
θ
imposição da rotação θ: k’a = k a, com β’= β+θ e i ‘= i+θ i+θ Δk
sH (diagrama de impulsos triângular invertido) (Artº 31.2 REBAP) α, coef. de sis micidade θ sup= arctg [ch /(1-cv)] acel. baixo p/ cima: -cv ΔksH sup =(ksH sup- kaH) (Artº 29.2 REBAP) k sup= [(1-c ) sin2(β+θ)/ cos(θ cos(θ)sin2(β)] k’ Δk sup =(k sup - k ) s
v
a
sV
sV
aV
Parâmetross sísmicos (ch, cv): θ inf = arctg [c /(1+c )] acel. cima / baixo: +c ΔksH inf = (ksH inf - kaH) Parâmetro h v v
Situação real (obtida experimentalmente)
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ch = β e cv = [ch /3]
ΔksVinf = (ksVinf + kaV)
cos(θ)sin2(β)] k’a ksinf = [(1+cv) sin2(β+θ)/ cos(θ
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Impulsos em função das condições de vizinhança da escavação:
Solos incoerentes
Solos coerentes duros e moles
Solos coerentes rijos e fissurados
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Modos Limites de Rotura por Estabilidade Global (EC7)
Impulsos - Manual Canadiano de Fundações Tipo de impulso em função da distância da edificação ao muro
d z σz = k (γ z +sc)
h
coef. de impulso k:
k = ka -
se forem tolerados deslocamentos
k = [k a+k o]/2, se 0,5h < d < h z’
k = ko , se d < 0,5h
I p= [k p/FS] γ z’ I = k γ z
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FS = 1,5 - sit. provisó provisórias rias 3,0 - sit. definitiv definitivas as
Modo de rotura que é evitado através de soluções que minimizem as deformações da contenção
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Modos Limites de Rotura de Fundação de Muros não ancorados (EC7)
Modo de rotura que é evitado através da verificação da capacidade de carga e do deslizamento
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Modos Limites de Rotura Rotacional de Cortinas (EC7)
Modo de rotura que é evitado através do incremento da ficha da cortina no terreno
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Modos Limite de Rotura Estrutural de Estruturas de Contenção Conte nção (E (EC7) C7) - I
Modos Limite de Rotura Estrutural de Estruturas de Contenção Conte nção (EC (EC7) 7) - II
Para cada estado limite último deve ser demonstrado que as resistências podem ser mobilizadas no terreno e na estrutura com deformações compatíveis com a funcionalidade da estrutura
Para cada estado limite último deve ser demonstrado que as resistências podem ser mobilizadas no terreno e na estrutura com deformações compatíveis
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DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Verificação da segurança: Estruturas de Contenção E.L. Último de
sc
w1
h
p
/ 3
hs
I p (k p/3)h pγ2
φ1, γ1 3
Isc Ia 3 / h
h p w2 A
Nota: diagramas de impulsos para soluções não escoradas
I
3
a 2 / h Isc
dA MA sentido ab. ve verr ttii ca ca l (B3+B5/2) e sstt ab. e s st t ab. a b. ve ver r t ti i ca c al (B1/2) estab. estab. vertic vertical al 1 2 inst instab ab.. ho hori rizo zont ntal al (h/3+hs) inst instab ab.. ho hori rizo zont ntal al (h/2+hs) es esta tab. b. ho hori rizo zont ntal al (h p/3+hs)
I p k ahγ1 k asc ΣFv=(w1+w2+w3) ΣMestab=(w1dAw1+w2dAw2+w3dAw3) ΣFh=(Ia+Isc-I p) ΣMinstab=(IadAIa+IscdAIsc-I pdAI pp)
Fvtan(δ) B3 B5 B2 B1 • Derrubamento Derrubamento - rotação em em torno de A: FS = [ΣMestab/ ΣMinstab] > 1,5 (s. incoerentes) ou 2,0 δ (ângulo de atrito solo-sapata) 1,5
DFA Estruturas Verificação da – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção segurança:
E.L. Último de Instabilidade do Fundo da Escavação por erosão interna “piping” (associado a processos de fluxo de água em solos arenosos)
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Instabilidade do Fundo da Escavação por “heaving” Fissuras (deslizamento profundo do tipo rotacional em solos argilosos)
Estados limites de utilização - derrubamento e deslizam deslizamento: ento:
φ2, γ2
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NF
N b 10 9 8 7 6 5 4
FS =(N b Cu) / (γH + q) B/L=1
Rebaixamento NF e d e r a P
B/L=0,5 B/L=0
i R
B e d e r a P
H
Drenos verticais
Base da escavação
H/B
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Verificação da segurança: Estruturas de Contenção
Fissuras
Fissuras
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E.L. Utilização – Assentamento dos edifícios vizinhos por rebaixamento do nível freático
NFinicial NF
e d e r a P
Base da escavação
Lentículas de areia
a d a d l o M e d e r a P
NFfinal
a d a d l o M e d e r a P Base da
escavação
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DFA Estruturas EstruturasE.L. de Utilização Edifícios de Verificação da –segurança: – B.A. Estruturas de Contenção Assentamento dos
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Verifi erificaçã caçãoo da segurança: seguran ça: E.L. U ltimo – Perda de re resistê sistência ncia DFA Estruturas – Estruturas de Ultimo Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção das fundações dos edifícios vizinhos
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por variação da cota do nível freático
edifícios vizinhos por variação da cota do nível freático
Edifício pré-existente Posição inicial do NF Posição modificada do NF
Paredes moldadas
NF final NF inicial NF final Sentido do fluxo
a d a d l o M e d e r a P
Zonas de corrosão
a d a d l o M e d e r a P
Base da escavação
• Situação Situação que que só pode ser corrigida incrementando a rigidez da cortina ou tratando o solo abaixo da cota de escavação
Areia siltosa
Estacas madeira
Argila rija Estação Metro de construção recente
Verifi erificaçã caçãoo da seguran segurança: ça: E.L. Ultimo ltimo – Deform Deformação ação da pare parede de DFA Estruturas – Estruturas de U Edifícios de B.A. abaixo da cota de escavação Estruturas de Contenção • Situação Situação que que provoca assentamentos à superfície
Fluxo da água
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Verifi erificaçã caçãoo da segurança: segura nça: E.L. Ultimo o – Reba Rebaixame ixamento nto do DFA Estruturas – Estruturas de Ultim Edifícios de B.A. nível freático Estruturas de Contenção
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Argila lodosa
Cortina flexível
Liquefacção por inadequada metodologia de rebaixamento do NF
Solos arenoso
e ormaç o a a xo a cota final de escavação por falta de mobilização do impulso passivo
Material drenante Válvula de alívio
200mm
Maciço rochoso
Solos argilosos
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Efeitos da vegetação na variação da cota do nível freático
Muros de gravidade:
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Muros não
Dimensões correntes (a confirmar em cada situação particular): ancorados Em geral com secção transversal trapezoidal, com base alargada de forma a permitir a redução de tensões transmitidas ao terreno. Processo construtivo >0,20
>0,20
Primavera Outono
Primavera Outono
4) Aterro do tardoz, com drenagem do mesmo (solução drenada)
0,3 a 0,4 H
Rebaixamento máximo do nível freático
2) Execução da sapata de fu fund nda a ão 3) Execução da parede, com as duas faces cofradas (solução em betão armado)
H
H
1) Escavação
Utilização Materiais que não resistem a tracções: betão simples ou pedra
Muro de blocos de cimento
0,3 a 0,4 H
Muro de semi-gravidade Incorporação de algumas armaduras de forma a reduzir as dimensões
Muro de pedra
4
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Estruturas de contenção – soluções com recurso a geotêxteis
Função de reforço Devido à sua resistência à tracção e à sua ductilidade, reforçam os solos brandos
Função de separação
Função de filtragem
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Estruturas de contenção – soluções com recurso recurso a geotêxteis
Função de drenagem
Pelas suas características Devido às suas geométricas e porosas características de permite a separação de porosidade, permite a materiais com diferentes passagem de água sem arrastamento de finos granulometrias
Devido às suas características drenantes permite a absorção e a drenagem de água
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Estruturas de contenção contenção – soluções de drena drenagem gem
Sacos de geotêxteis preenchidos com material arenoso para prevenção de assoreamento de areias em zonas costeiras
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Muros tipo Berlim (est. flexíveis em betão armado (def.) ou madeira (prov.)):
Processo construtivo
Utilização:
Acima do NF em zonas urbanas em te terr rren enos os com com ccar arac acte terr st cas mé as oas oas 1º nível
Tela drenante: drenagem no paramento do tardoz
Tardoz mal compactado
2º nível
1º nível
1º nível
perfis Viga de coroamento
Muros tipo Berlim (est. flexíveisde definitivas em de betão armado) – DFA Estruturas – Estruturas Edifícios B.A. Faseamento Construtivo I/II Estruturas de Contenção
1º nível
3º nível sapata
Solo arenoso Dreno
Fase ase I: co coll ooca ca ão Fa Fasse II: ex exec ecuu ão d a dos perfis perfis verticais viga de coroamento
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Painéis em betão armado ou madeira, apoiados lateralmente em perfis metálicos ou microestacas e, em geral, ancorados ou escorados, com função resist resistent entee de de:: fundaç fundação ão (trans (transmis missão são de cargas cargas vertic verticais ais)) suporte (acomodação de impulsos horizontais)
Tubo geodreno – drenagem do terreno em profundidade
Junta tipo “waterstop” – impermeabilização de juntas estruturais e construtivas
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1º nível
Fase III: escavação e montagem das
Fase IV: betonagem e tensionamento das
painéis primários
primários 2º nível
Fase VI: betonagem e Fase V: escavação e montagem das armaduras tensionamento das ancoragens Fase VII: escavação e montagem das armaduras dos painéis primários dos painéis secundários dos painéis secundários
Painéis primários
Painéis secundários
1) Execução de furos e colocação e selagem 2) Execução da viga de coroam coroamento ento 3) Escavação, betonagem e eventual ancoragem ou escoramento dos painéis primários do 1º nível, deixando banquetas nas zonas dos painéis secundários 4) Remoção das banquetas e execução dos painéis secundários do 1º nível, de forma idêntica aos painéis primários 5) Execução da parede até à cota ddee fundação, adoptando, em cada nível, os procedimentos descritos em 3 e 4 6) Escavação e execução das sapatas dos painéis correspondentes ao último nível
Muros tipo Berlim (est. flexíveisde definitivas em de betão armado) – DFA Estruturas – Estruturas Edifícios B.A. Faseamento Construtivo II/II Estruturas de Contenção 2º nível
Fase VIII: escavação e dos painéis secundários Sapata
2º nível
Fase IX: betonagem e dos painéis primários Sapata
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Sapata
Fa FaseX:esc seX:escav avaa ãoe mont montaa emdas armaduras dos painéis primários Sapata
Fase XI: betonagem dos Fase X: escavação e montagem das Fase XI: betonagem dos painéis painéis primários armaduras dos painéis secundários secundários da sapata
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Muros tipo – Estruturas de Edifícios de B.A. DFA Estruturas Berlim Estruturas (estruturasde Contenção flexíveis definitivas em betão armado):
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Muros tipo Berlim (estruturas de flexíveis definitivas em betão armado): DFA Estruturas – Estruturas Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
Rotura por incumprimento do faseamento construtivo
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Rotura por incumprimento do faseamento construtivo
(estruturas de Edifícios de B.A. Muros tipo Berlim DFA Estruturas – Estruturas flexíveis definitivas em betão Estruturas armado): de Contenção
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(estruturas de flexíveis definitivas em betão armado): Muros tipo Berlim DFA Estruturas – Estruturas Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
Rotura por incumprimento do faseamento construtivo
DFA Estruturas – Estruturas Edifícios de B.A. Muros tipo Berlim (estruturas de flexíveis definitivas em betão armado): Estruturas de Contenção
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Paredes inclinadas e verticais
Muros tipo Berlim (est. flexíveisde provisórias com metálicos e DFA Estruturas – Estruturas Edifícios deperfis B.A. pranchas de madeira) – Faseamento Construtivo Estruturas de Contenção
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Fase II: colocação dos Fase IV: escavação perfis horizontais da sintonizada com colocação Fa FaseI: seI: colo coloca ca ão Fa Fase se III:exec III:execuu ãodas de perfis verticais 1º nível ancoragens do 1º nível entre perfis verticais
Soluções com perfis exteriores à parede: maior deformabilidade vertical
Fase V: colocação dos perfis horizontais da viga Fase VI: execução das de distribuição do 2º nível ancoragens do 2º nível
Fase VII: escavação sintonizada com colocação de pranchas de madeira entre perfis verticais
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Solução escorada
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DFA Estruturas – Estruturas Edifícios de B.A. (estruturas de flexíveis e provisórias com perfis Muros tipo Berlim metálicos de e pranchas de madeira): Estruturas Contenção
Solução ancorada
Solução ancorada junto à linha férrea
DFA Estruturas – Estruturas Edifícios de B.A. Muros tipo Berlim (estruturas de flexíveis e provisórias com perfis metálicos de e pranchas de madeira): Estruturas Contenção
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DFA Estruturas – Estruturas Edifícios dearmado): B.A. Muros tipo Berlim (estruturas de flexíveis em betão Estruturas de Contenção
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Soluções mistas: madeira (zona superior) e betão
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Paredes moldadas ou barretas em betão armado:
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Dimensões correntes dos painéis: • 0,4; 0,6; 0,8 e 1,0m (espessura) • 2,5 a 6,0 m (largura)
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Painéis, sem continuidade horizontal, executados a partir da superfície, com recurso a lamas que evitam o desmoronamento das valas e, em geral, ancorados ou escorados, com funções: Equipament resistente fundação (transmissão de cargas verticais) o de suporte (acomodação de impulsos horizontais) escavação impermeabilizante: corta ou diminui a percolação
Utilização:
Os painéis de parede podem ser pré-fabricados
Abaixo do NF em zonas urbanas, em terrenos escaváveis com o equipamento disponível
Processo construtivo
s a t e r r a B
1
1-Execução dos 2-Escavação, sendo a vala 3-Colocação das 4-Betonagem, de baixo para muretes guia estabilizada com lamas armaduras cima (tubos “tremie”)
2
Paredes Moldadas: 1 - Escavação com “grab” hidráulico 2 - Tub Tubos os junta 3 - Colocação de armaduras 4 - Betonagem com tubo “tremie”
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Paredes Moldadas Moldadas – Faseamento (I)
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Paredes Moldadas Moldadas – Faseamento (II)
Escavação com “grab” hidráulico: aplicável a solos brandos, isentos de materiais pedregosos
Fase inicial da escavação com “grab” hidráulico (aplicável a solos brandos e isentos de material pedregoso ) junto aos muretes guia
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DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
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Paredes Moldadas Moldadas – Faseamento (IV): colocação de armaduras
Paredes Moldadas – Faseamento (III)
Betonagem através de tubo tremie com vista do funil no respectivo coroamento Preparação das armaduras
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Paredes Moldadas – Barretas em “T”
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Paredes Moldadas – Rotura pelas juntas
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Paredes Moldadas – Rotura pelas junta juntass
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Paredes Moldadas Pré Fabricadas
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Paredes Moldadas – Rotura pelas juntas
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Paredes Moldadas – Rotura pelas junta juntass
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Paredes Moldadas – Faseamento (IV): vistas da parede após escavação
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Paredes Moldadas Pré Fabricadas
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Paredes Moldadas Pré Fabricadas
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Paredes Moldadas Pré Fabricadas
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Paredes Moldadas Pré Fabricadas
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Paredes Moldadas Pré Fabricadas
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Paredes Moldadas Moldadas – Escavação com grab hidráulico – solos brandos
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Paredes Moldadas – Escavação com grab hidráulico em recintos cobertos com pé direito direito mínimo de 6m – solos brandos Grab para escavação de paredes moldadas
Grab para furação de estacas
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Paredes Moldadas – Escavação com fresa hidráulica - maciços rochosos
Placa antichoque
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Paredes Moldadas – Escavação com fresa hidráulica - maciços rochosos
Dentes móveis Caixa de sucção
Solução de rodas cortantes dentadas
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Solução de rodas cortantes com tricones
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Paredes Moldadas Moldadas – Escavação com fresa hidráulica - maciços rochosos
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Paredes Moldadas – Escavação com fresa hidráulica - maciços rochosos
Rodas dentadas Rodas com tricones 1 – Fresa hidr hidráulica áulica
6 –Material escavado
2 – Bom Bomba ba
7 – Bomba centifugador centifugadoraa
3 – Desar Desarenisad enisador or 4 – Tanque bentonite
Resistência à compressão MPa
5 – Bomba centifugador centifugadoraa
Rendimentos de escavação em rocha
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Paredes Moldadas Moldadas – Escavação com fresa hidráulica - maciços rochosos
8 – Central de bentonite 9 – Silo de bento bentonite nite 10 – Água Água
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Cortinas de estacas tangentes ou secantes: Estacas em betão armado, executadas a partir da superfície, com eventual recurso a lamas que evitam o desmoronamento dos furos e, em geral, ancoradas ou escoradas, com funções: resistente fundação (transmissão de cargas verticais) suporte (acomodação de impulsos horizontais) impermeabilizante: corta ou diminui a percolação (estacas secantes)
Utilização:
Processo construtivo: ver capítulo relativo a fundações profundas
Abaixo do NF em zonas urbanas (ex: caves), em terrenos difíceis de escavar, ou onde o equipamento se revela mais indicado Exemplo de estacas secantes Tardoz
Controlo de verticalidade através de inclinómetros electrónicos e placas guiadoras, incorporados no equipamento de escavação
1 1) Estaca armada 2) Estaca não armada (ou coluna de jet-grouting)
2
s a a r c a t p a s o e t e n d e o m a ã ç p i u u c q e e E x
Cortina com estacas tangentes
Poço com cortina de estacas tangentes
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Soluções de cortinas de estacas tangentes:
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Cortinas de estacas tangentes revestidas com betão projectado
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DFA Estruturas Estruturas de Edifícios Cortinas de –estacas tangentes com vigasde de B.A. distribuição: Estruturas de Contenção
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Cortinas de estacas tangentes com vigas de distribuição ancoradas: Maior capacidade de redistribuição de esforços Cabeça dos geodrenos
Maior capacidade de redistribuição de esforços
DFA Estruturas – Estruturas de com Edifícios deancoradas: B.A. Cortinas de estacas tangentes estacas Estruturas de Contenção
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DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
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Cortinas de estacas tangentes tangentes – soluções de revestim revestimento ento (I):
Menor capacidade de redistribuição de esforços
Execução de 1º revestimento com betão projectado
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DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
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Cortinas de estacas tangentes tangentes – soluções de revestim revestimento ento (III):
Cortinas de estacas estacas tangentes – soluções de revestim revestimento ento (II):
Execução de 3º revestimento com betão armado cofrado
Execução de 2º revestimento com tela drenante
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DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
Muros de gabiões:
Muros de gabiões:
Muros de gravidade de elevada permeabilidade e flexibilidade, constituídos pela sobreposição de cestos, em rede metálica, pré-fabricados e preenchidos com seixo ou pedra britada.
Processo construtivo
1) Execução da sapata de fundação 2) Montagem dos vários níveis de gabiões . A drenagem é feita através dos gabiões
Utilização
• Pe Pedr dra: a: γ>22 kN/m3 com • Economia Economia de mã mãoo de obra entredimensões 10 a 25cm e de prazo de execução • Rede metál metálica: ica: • Excelente Excelente inte integraçã graçãoo galvanizada com ambiental φ NxF.S. / (πx∅xτc-s), método Bustamante E.L.Utilização: deformação horizontal (igual a estacas)
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DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
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DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
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Corpos de Jet Grouting como estrutura de contenção
Corpos de Jet Grouting como estrutura de contenção
Fase I – Execução Execução das colunas, a partir da superfície
ase – xecuç o do tabuleiro, betonado contra o terreno Fase III – Escavação até à cota final P.I. P.I. ao Caminho de Ferro, T Telemark, elemark, Noruega – Solução de encontros em cortina de colunas
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
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P.I. P.I. ao Caminho de Ferro, T Telemark, elemark, Noruega – Solução de encontros em cortina de colunas
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
106/170
Jet Grouting - Solução de cortina de colunas
Corpos de Jet Grouting como estrutura de contenção
Cortina de colunas de jet grouting Armazéns
Área escavada 0,0m
Vista do aspecto final das colunas dos encontros
Muro cais -2,0m
Aterro arenoso
Rio -8,3m -14,3m
Enrocamento
Areias
107/170
Aluvião Miocénico
P.I. P.I. ao Caminho de Ferro, T Telemark, elemark, Noruega – Solução de encontros em cortina de colunas
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
5,7m
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
Jet Grouting - Solução de cortina de colunas
108/170
Jet Grouting como contenção - comparação com soluções tradicionais Jet grouting como contenção - comparação com solução de estacas prancha Vantagens
Trabalhos de furação e injecção
Limitações
4
Maior facilidade de furação e maior rendimento
4
4
Diminuição do impulso horizontal
4
Reduzida resistência para esforços detrac detr ac ão
Não reutilizável
Jet grouting como contenção - comparação com soluções de betão armado Vantagens
Limitações
4
Maior facilidade de furação e maior rendimento
4
Reduzida resistência para esforços de tracção
4
Diminuição do impulso horizontal
4
Menor esbelteza
4
Maior estanqueidade
4
Menor capacidade de carga
18
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
Ancoragens e escoramentos: Soluções provisórias ou definitivas:
109/170
Estabilização: deformabilidade esforços
Objectivos:
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
110/170
Tipos de Ancoragens – vida útil
Escoramentoss - processo construtivo: Escoramento construtivo: ajustamento e aperto (podem ser pré-esforçados) pré-esforçados) 1 2
Ancoragem - constituição
A
3
- a eç eça a a a nco ncora rag g em em 2 - Placa de apoio 3 - Maciço de apoio
Ancoragem Ancorage m - execução
Obturador
Ancoragem vertical para subpressões
•
Bolbo de selagem
A 1 - Calda de selagem 2 - Bainha 3 4 3 - Injecção de protecção Corte A-A 4 - Cabo com cordões (máx 7)
2
Fase I - ffu uração
Fase III - iin njecção de protecção
• Ancorag Ancoragens ens provi provisórias sórias:: vida útil máxima de 2 anos “ ” vida útil mínima de 2 anos
As ancoragens definitivas apresentam maiores exigências de: • Protecç Protecção ão contra a co corrosão rrosão Fase V -tensionamento do cabo
• Instru Instrumentaç mentação ão • Acessi Acessibilidad bilidadee para para retensionamento e/ou substituição
Fase II -inserção do cabo
Fase IV - injecção de calda
Fase VI –protecção da cabeça
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção o ã ç i u t i t s n o c s n e g a r o c n A e d s o p i T
Porca Mesa
Cunhas Mesa Negativo (zona laje) Bainha lisa
Calda de s e preenchimento
õ d r o c e d s n e g a r o c n A
Espaçadores
e r v i l . p m o C
Bainha lisa
m e g a l e s . p m o C
o ã r a v Obturador e d s n e g a r Varão o c nervurado n A
Ancoragens: aspectos a considerar no seu dimensionamento Cond Condiçõ ições es geo geológ lógic icas as geotécnicas existentes na área de intervenção
•
Dur Durabi abilida lidade de da ancorage ancoragem, m, nc u n o a aaggress v a e qquu m ca do terreno e do meio envolvente
•
Pla Platafo taforma rma de trabalho trabalho para o equipamento
•
Níve Nívell de tens tensão ão perm permiti itido do
•
Con Condiçõ dições es de ttran ranspo sporte rte e de de manuseamento
•
Fa Facto ctore ress econó económi micos cos
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
112/170
Tirantes ao solo: ancoragens e pregagens – aplicações em geotecnia
Negativo (zona laje)
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
•
111/170
e r v i l . p o C
m e g a l e s . p m o C
113/170
Pregagens para estabilização de escavações em túnel
Ancoragens para equilíbrio de sistemas estruturais Ancoragens para travamento de estruturas de contenção
Ancoragens e microestacas / pregagens para transmissão ao terreno de forças de tracção e de compressão
Ancoragens e pregagens para estabilização de taludes
Ancoragens e microestacas / pregagens para resistência a subpressões
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
114/170
Modos Limites de Rotura por Arranque de Ancorgens (EC7)
• a), b) e c): anc ancorage oragens ns activa activass • d): ancor ancoragens agens passi passivas vas (tipo placa) placa)
19
DFA Estruturas Verificação da– Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de segurança: Contenção
115/170 115/14 5
E.L. Último de Resistência à Flexão e/ou Corte da parede da contenção
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Verificação Estruturas de Contenção da segurança:
116/170 116/14 5
E.L. Último de Resistência à Tracção das Ancoragens
Fissuras
NF NF e d e r a P
Nível intermédio e d e r a P
Base da escavação
Base da escavação
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
117/170
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
118/170
Modos Limite de Rotura Vertical de Cortinas (EC7) • Devem ser co contabil ntabilizados izados valores de cálculo máximos das forças verticais, em particular as componentes verticais das ancoragens
Rotura por incumprimento do faseamento
• controlado através do incremento do comprimento de selagem dos perfis verticais (contenção “Berlim”) ou da ficha no terreno (paredes moldadas, cortina de estacas, estacas prancha)
insuficiente capacidade de carga vertical
• Necess Necessário ário verificar verificar ssee a cortina também irá desempenhar a função de fundação da estrutura
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
119/170
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
Verificação da segurança de Ancoragens – EC7, EN1537 – Anexo D:
Verificação da segurança de Ancoragens:
Resistência à tracção da armadura • P < 0, 0,65 65 Ptk , ao longo da vida útil da ancoragem, com P tk = valor característico da carga de rotura do cordão (ex: aço 1670/1860 – Grade 270k c/ 0,60”, Ptk = 260 kN) q
Po < R = R /
, com 0,8<
N – carga de dimensionamento Capacidade de carga do terreno FS – Factor de segurança – Método de Bustamante • Ls > N x FS / (π x α x d x τcalda-solo) α – coeficiente expansibilidade
d – diâmetro da furação τcalda – solo – tensão de atrito caldasolo
min = 4 D D
min = [1,5m; 0,15 H]
• • • • • • • •
• Llivre final = Llivre das cargas estáticas x ( 1 + 1,5 x α), incremento de L em zonas sísmicas
min = 5m min = 4 D
α
1,35 – Resist. interna
Fluência da ancoragem – interface terreno / calda • [R ad = R ak / γm] > R id, com [R ak = R am / ζ] ; ζ (função nº ensaios prévios) e γm = 1,25 (ancoragens provisórias) ou 1,50 (ancoragens definitivas) – Resistência externa
D
H
• Po < 0,60 Ptk , condição a aplicar à força de tracção de blocagem (Po) • E =
120/170
α = 45 - φ /2
Alçado
Planta
Corrosão e cordões
Fl Fluê uênc ncia ia dosolo dosolo e dacald dacaldaa decime deciment ntoo Blocag Blocagem em da ancora ancoragem– gem– dispos dispositi itivosde vosde amarra amarração ção Def Deform ormaçãoda açãoda cabeça cabeça da ancora ancoragem gem Re Rela laxa xaçãodo çãodo açoda arma armadu dura ra.. Atr Atritodesen itodesenvol volvid vidoo pelas pelas armadu armadurasda rasda ancora ancoragemdentr gemdentroo da bainha bainha.. Deformaçõesprovocada Deformaçõesprovocadass pela componente componente vertical vertical da ancoragem. ancoragem. Efei Efeitode tode grup grupo. o. Fenómenos de corrosão a médio médio e longo prazo.
Perdas de carga em ancoragens
20
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
Ancoragens – aspectos construtivos
121/170
Equipamento de furação sobre plataforma suspensa em grua
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
122/170
Cabeças das ancoragens de cordões 1 e 2 - Mesa daancoragem daancoragem 3 - Chapa de apoio das cunhas (“estrela”) (“estrela”) 4 - Cunhas Cunhas
Cunhas
Preparação das ancoragens Aço 1670/1860 = Grade 270k (ASTM 416)
Tensionamento das ancoragens φ [“]
A [mm2]
Fyd [kN]
Ftk [kN]
1670/1860
0,50
100
167
186
1670/1860
0,60
140
234
260
1670/1860
0,62
150
251
269
Aço [MPa]
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
123/170
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
Cabeças das ancoragens de varão
Cabeças das ancoragens de cordões: chapas, mesas e estrelas
orca
Porca s e xsextavada tavada
esa e apo o ancoragem
Placa de apoio daaancoragem
Chapa Estrela para 7 cordões
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
Injecção de ancoragens – funções (EN1537): • A fo formaçã rmaçãoo do bolbo bolbo de selagem selagem da da ancoragem de forma a que a força aplicada na armadura possa ser transmitida ao terreno • A garantia garantia ddee prote protecção cção da armadura armadura da ancoragem contra a corrosão • O alargament alargamentoo das paredes paredes do do furo na zona do comprimento de selagem da ancoragem, de forma a aumentar a sua capacidade de carga • O tratamento tratamento ddoo terre terreno no nas imediações imediações na zona de selagem da ancoragem, de forma a limitar a perda de calda
124/170
Mesas
125/170
Aço φ [MPa] [mm]
Fyd [kN]
Ftk [kN] 568
835/1030
26,5
460
835/1030
32,0
671
828
835/1030
36,0
850
1048
900/1030
26,5
496
568
900/1030
32,0
724
828
900/1030
36,0
916
1048
1080/1230 26,5
595
678
1080/1230 32,0
868
989
1080/1230 36,0
1099
1252
500/550
40,0
628
691
500/550
50,0
982
1080
500/550
63,5
1758
2217
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Ancoragens Ancor agens – Injecç Injecção ão IRS com tubo manchete Estruturas de Contenção
126/170
(TM) e obturador duplo
1 – Fur Furoo 2 – Tubo TM com válvulas manchete 3 – Válvula manchete manchete 4 – Obturador Obturador (zona superior) superior) 5 – Tubo iinjector njector 6 – Calda de cimento cimento com presa já ganha, pois a injecção é realizada das válvulas inferiores para as superiores 7 – Ter Terreno reno tratado pela injecção O sistema de injecção IRS é o que permite a realização de injecções mais controladas e mais eficazes
21
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
Ancoragens Ancora gens – obtura obturadores dores
127/170
Tipos de injecção DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios dedoB.A. Esqueleto bolbo de selagem a) Injecç Inj ecção ão de permea per meação ção: : após injecção por fracturação Estruturas de Contenção tratamento do terreno por preenchimento dos vazios com calda de cimento a pressão moderada a alta (adoptada em geral em ancoragens e microestacas)
• Injec Injecção ção IIRS RS
• Injec Injecção ção IIGU GU
Obturador superior
b)
Obturador simples – a colocar na transição da zona do comprimento livre para o comprimento de selagem
c)
Obturador inferior
Ancoragens – acessórios
Injecção de fracturação: melhora as características do terreno por injecção de calda de cimento a alta a muito alta pressão que induz primeiro a fracturação do terreno, e determina depois o preenchimento das mesmas fissuras pela calda de cimento
com obturador duplo – permite permite injecção tipo IRS
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
128/170
129/170
Injecç Injecção ão de de compe compensa nsação ção:: permite compensar assentamentos através do empolamento do terreno por aumento de volume, provocado por injecção tipo permeação
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
130/170
Ancoragens – acessórios
Bombas hidráulicas para accionamento dos macacos
Macaco para tensionamento das ancoragens Furação à rotação sem vibrações: carotagem
Central de mistura de calda de cimento
Furação à rotação com trado
Furação à rotopercussão com martelo
Equipamento de furação de pequeno diâmetro (inf. a 300mm)
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
Ancoragens – Ensaios de Carga
131/170
Todas as ancoragens executadas numa obra devem ser ensaiadas Tipos de ensaios (EN1537): • Ensaios Ensaios prév prévios ios (EP): (EP): em ancoragens ancor agens exper menta s • Ensaios Ensaios de ver verificaç ificação ão recepção detalhados (ERD): em ancoragens a incorporar na obra, em geral as instrumentadas com células de carga
Ensaio prévio de uma ancoragem
• Ensaios Ensaios de recepção recepção simplificados (ERS): em ancoragens a incorporar na obra
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
132/170
Ancoragens – Ensaios de Ca Carga rga (EN 1537) Pp
o i a s n e e d a g r a %
Pp
o i a s n e e d a g r a C %
a Pa
Pa
Deslocamento
Deslocamento
Método 1
Método 2
22
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
133/170
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
Ancoragens Ancor agens – Ensa Ensaios ios de Carga (E (EN N 1537 – Anexo E)
Ancoragens Ancor agens – Ensai Ensaios os de Carga (EN 1537 1537 – Anexo E)
Pt0,1k
Pt0,1k
k 1 , 0 t
e d o ç n u f
m e a d a c i l p a a ç r o F
Pp
k 1 , 0 t
Pp
P
P
e d o ã ç n u f m e a d a c i l p a a ç r o F
Ensaio de Recepção Detalhado
Ensaio Prévio
Deslocamento
Deslocamento
Desloc. de fluência - α
a i c n ê u l f e d a r m a t a p o n . c o l s e D
Carga aplicada
Tempo Determinação do deslocamento de fluência,α fluência, α, a partir dos dados de um ensaio de ancoragens, realizado segundo o método 3
Determinação da carga crítica, Pc e da carga limite de fluência, Ra, a partir dos dados obtidos num ensaio realizado segundo o método 3
Método 3
Método 3
Ancoragens provisórias de cordões DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Chapa Contenção de apoio da estrela Cordões protegidos por bainha lisa de polietileno na zona do comprimento livre
135/170
DFA Estruturasdefinitivas – Estruturas de Edifícios de B.A. Ancoragens de cordões com dupla protecção Estruturas de Contenção Cabeça protecção
Estrela para
cravação cunhasdas
Produto anticorrosão
Bainha de polietileno corrugada
a a e cimento
Espaçadores e centralizadores
Chapa de apoio da estrela
Tipo de aço 1670/1860 1670/1860
Espaçadores e centralizadores
Diâmetro
Secção
Carga rotura
0,60”
140mm2
260 kN
0,62”
150mm2
279 kN
cravação das cunhas
Cordões engraxados com produto anticorrosão
137/170
Bainha corrugada em HDPE
Chapa de apoio da estrela
Anel isolante Tamponamento Bainha lisa em polietileno de alta densidade (HDPE) Ane Anell de redistribuição de cargas Válvulas de protecção
Calda de cimento
Cordões engraxados e protegidos por bainha de polietileno (PE) liso na zona do comprimento livre
Ancoragens de cordões com isolamento DFA Estruturasdefinitivas – Estruturas de Edifícios de B.A. eléctrico Estrela Estruturas de para Contenção Cabeça protecção
136/170
Tubo de injecção
Estrela para cravação das cunhas
Características de 1 cordão
134/170
Cordões engraxados e protegidos por bainha PE Bainha corrugada em HDPE Espaçadores e centralizadores Calda de cimento
Ancoragens de varão DFA Estruturasdefinitivas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção Porca de plástico Porca do varão Cabeça protecção em plástico Chapa de apoio Produto anticorrosão
138/170
Chapa de apoio da estrela
Dispositivos para a
Varão nervurado Calda de cimento Bainha lisa Bainha corrugada Espaçador
Dispositivos para a cabeça da ancoragem
Cabeça
23
Ancoragens de varão DFA Estruturasprovisórias – Estruturas de Edifícios de B.A. Porca de Estruturas de Contenção
plástico Porca do varão Cabeça protecção em plástico
a)
139/170
b)
c)
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
140/170
Instrumentação e Observação de Estruturas de Contenção
Exemplos de centralizadores: centralizadores: a) – ancoragens provisórias; provisórias; b) – ancoragens definitivas - solos; c) – ancoragens ancoragens definitivas - rochas
Chapa de apoio
Bainha lisa
Varão nervurado Espaçador Conector de troços de varão
Obturador na transição para o comprimento de selagem
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
141/170
DFA Estruturas – eEstruturas de Edifícios de B.A. Instrumentação Observação: Estruturas de Contenção Inclinómetros (desloc. horizontais)
142/170
Inclinómetros (desloc. horizontais) Unidade de leitura
Calha inclinométrica
a c i r t e m ó a n i h l l a c n C i
Deslocamentos [mm] DFA Estruturas – eEstruturas de Edifícios de B.A. Instrumentação Observação: Estruturas de Contenção Inclinómetros (desloc. horizontais)
Torpedo
143/170
DFA Estruturas – eEstruturas deInclinómetros Edifícios de B.A. Instrumentação Observação: Estruturas de Contenção
Torpedo Calda de preenchimento do espaço anelar Uniões dos troços de calha inclinométrica
144/170
] m [ e d a d i d n u f o r P
Inclinómetros sub verticais
24
DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção
145/170
Deflectómetro Instrumentação e Observação: 146/170 DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios Base de B.A. de apoio Extensómetros de varas com Cabeça das varas Estruturas de Contenção Placa de nivelamento ancoragem cimentada
(medição deslocamentos verticais a uma determinada profundidade)
Terreno Tubo revestimento das varas Varas Ancoragens dos extensómetros Cabeça tripla de leitura mecânica, pode ficar embutida numa caixa com tampa de protecção
Cabeça de 5 varas e deflectómetros
Calha inclinométrica flexível em ABS
DFA Estruturas – eEstruturas de Edifícios de B.A. Instrumentação Estruturas de Contenção Observação:
147/170
148/170
Piezómetros (medição
Extensómetros de varas com ancoragem cimentada (medição deslocamentos verticais a uma determinada profundidade)
Tampa de protecção
Instrumentação e DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Observação: Estruturas de Contenção do nível de água água – N.A.)
Maciço de encabeçamento
Instrumentação e dode tuboEdifícios piezométricode B.A. (cimento) DFA Estruturas – Estruturas Observação – Piezómetro Estruturas de Contenção
149/170
de tubo aberto simples (medição do N.A. num determinado troço)
Tubo piezométrico
Tampa de protecção
Maciço de encabeçamento
Instrumentação e dode tuboEdifícios piezométricode B.A. (cimento) DFA Estruturas – Estruturas Observação – Piezómetro Estruturas de Contenção de tubo aberto duplo (medição do N.A. em dois troços)
Piezómetro com duas câmaras piezométricas
150/170
Tubo piezométrico
Maciço filtrante
calda de bentonite + cimento
Material de preenchimento: calda de bentonite + cimento Isolamento da câmara piezométrica
Isolamento da câmara piezométrica Maciço filtrante
Câmara piezométrica
Câmara piezométrica Base do filtro (calda de cimento)
25
DFA Estruturas – Estruturas dePiezómetros Edifícios de(medição B.A. Instrumentação e Observação: N.A.) Estruturas de Contenção a) Piezómetros crepinados b) Piezómetros de c) Piezómetros de em toda a altura Parede do furo não entubada
câmara simples
151/170
câmara dupla
Nível de Água (N.A.)
Maciço filtrante Ranhuras
Calda de cimento Rolhão de bentonite não entubada
Parede do furo não entubada
Rolhão de bentonite Piezómetro
Instrumentação e DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Observação – Estruturas de Contenção
152/170
Piezómetro com tomada de pressão e entrada para limpeza e/ou medição de níveis
Maciço filtrante
Altura N.A. = 19m Altura piezométrica do (equivalente ao NF). Pressão nível A = 11m, pressão piezométrica = N.A., apenas piezométrica = 110 kN/m2 nestas condições (1,1 kg/cm2)
Pressões piezométricas: • Piez. 1: 50 50 kN kN/m /m2 (0,5kg/cm2) • Piez. 2: 10 10 kN kN/m /m2 (0,1kg/cm2)
Instrumentação e DFA Estruturas – Estruturas de Edifícios de B.A. Observação – Estruturas de Contenção
153/170
Piezómetro com
Instrumentação Observação: de Pressão Totall DFA Estruturas – eEstruturas deCélulas Edifícios de B.A.Tota (medição de tensões) Estruturas de Contenção
154/170
tomada de pressões e saída alternativa para medição de caudais Unidade leitura
Mercúrio
Elemento de transmissão do sinal
Célula pressão total
Instrumentação Observação: de Carga em Ancoragens 155/170 DFA Estruturas – eEstruturas deCélulas Edifícios de B.A. (medição da variação de carga nas ancoragens) Estruturas de Contenção
Transdutor de pressão (pneumático, hidráulico ou eléctrico)
Instrumentação Observação: de Carga em Ancoragens 156/170 DFA Estruturas – eEstruturas deCélulas Edifícios de B.A. (medição da variação de carga nas ancoragens) Estruturas de Contenção Leitura eléctrica
Leitura manométrica
Leitura manométrica
26
Instrumentação Observaçãode– Alvos Topográficos Topográficos DFA Estruturas – eEstruturas Edifícios de B.A. (medição de deslocamentos tridimensionais) Estruturas de Contenção Estação total manual
157/170
Instrumentação Observação: Topográficos DFA Estruturas –eEstruturas deAlvos Edifícios de B.A. (medição de deslocamentos tridimensionais) Estruturas de Contenção
158/170
Alvos no interior de um Túnel
A ligação à estrutura pode ser realizada por chapa ou varão Alvos topográficos Estação total robotizada
Instrumentação DFA Estruturas – eEstruturas de Edifícios de B.A. Observação – Réguas de Estruturas de Contenção
159/170
nivelamento topográfico
Instrumentação Observaçãode– Marcas dede B.A. DFA Estruturas – eEstruturas Edifícios nivelamento topográfico de superfície (I) Estruturas de Contenção
160/170
(medição de deslocamentos verticais)
de superfície (medição desloc. verticais)
Marca topográfica no pavimento
Régua topográfica numa fachada
Instrumentação DFA Estruturas – eEstruturas de Edifícios de B.A. Observação: Marcas Estruturas de Contenção de nivelamento topográfico de superfície (II) (medição deslocamentos verticais)
161/170
Instrumentação Observaçãode– Edifícios de B.A. DFA Estruturas – eEstruturas Marcas Topográficas de Estruturas de Contenção
162/170
nivelamento de superfície
Bench-Mark: marca de referência, a instalar em local não perturbado pela obra
Marcas de nivelamento em aterro
27
Instrumentação Observação: DFA Estruturas – eEstruturas deFissurómetros Edifícios de B.A. (medição da evolução da abertura de fissuras) Estruturas de Contenção Fissurómetro mecânico tipo “Tell Tale” (movimentos no plano perpendicular às paredes)
Fissurómetro mecânico tipo “Tell Tale” (movimentos dos cantos de paredes)
163/170
Instrumentação Observação: de um DFA Estruturas – eEstruturas deobservação Edifícios de B.A. fissurómetro do tipo “standard” Estruturas de Contenção
164/170
Fissurómetro mecânico tipo “Tell Tale” (movimentos entre paredes e pavimentos)
Fissurómetro mecânico tipo “Tell Tale” (fissuras standard)
Instrumentação Observação: de nivelamento DFA Estruturas – eEstruturas deSistema Edifícios de B.A. hidráulico em estruturas (medição de deslocamentos verticais) Estruturas de Contenção
165/170
Instrumentação DFA Estruturas – eEstruturas de Edifícios de B.A. Observação: Sistema de Estruturas de Contenção
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nivelamento hidráulico
em estruturas (medição de deslocamentos verticais com grande precisão)
1 - Datalogger Datalogger 2 - Estabilizador de corr corrente ente NH - Célula de nivelamento hidráulico - Tubo hidráulico - Cabos de ligação ao datalogger
Instrumentação Observação: DFA Estruturas – eEstruturas deTiltmeters Edifícios(medição de B.A. inclinações) Estruturas de Contenção
167/170
Instrumentação e Observação: DFA Estruturas – Estruturas deTiltmeters Edifícios (medição de B.A. de inclinações) Estruturas de Contenção
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Unidade de leitura portátil Tiltmeter portátil
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Instrumentação Observação: DFA Estruturas – eEstruturas deExtensómetros Edifícios de B.A. (medição de extensões) Estruturas de Contenção
169/170
Exemplo de uma–Planta de um de Plano de Instrumentação e Observação 170/170 DFA Estruturas Estruturas Edifícios de B.A. Estruturas de Contenção 2x 2x 2x 2x 2x 2x 2x
Túnel M.L
2x
Strain Gauge
+ O s H d N I a ) Z v s I e e V l e v a O I s c C 5 Í o s F i I p D E 2 1 (
2x
2x S3
S2
S1
Armadura
2x
2x
S4 Aveni da
S5
2x S6
2x S7
4x x
Inclinómetros Marcas Marca s topográficas
2x
2x
4x
Células de carga
2x
2x
Réguas Régua s topográficas
2x
Alvo s t opo gráf ico s
2x
i m d r a J
Piezómetro 2x
3x
Rua
2x
2x
2x
Edifício antigo com 5 pisos elevados
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