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MULTICENCO ESTABELECIMENTOS COMERCIAIS S.A.
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal
Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Memória Descritiva e Justificativa
Agosto 2012
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
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Índice 1. Introdução...........................................................................................................................2 2. Normas e Regulamentos.....................................................................................................3 3. Condições geológicas e geotécnicas...................................................................................3 4. Fases de trabalho e modo de execução...............................................................................5 5. Dimensionamento. Justificação da solução ........................................................................6
5.1. Parâmetros geotécnicos ..............................................................................................6 5.2. Acções sobre as cortinas em fase provisória ..............................................................6 5.3. Cortina de estacas .......................................................................................................6 5.4. Cortina Berlim ..........................................................................................................37 5.5. Cortina com um painel com 5.0m de altura .............................................................42 5.6. Contenção Provisória................................................................................................46
6. Instrumentação da obra.....................................................................................................51 6.7. 8.1 Equipamento.......................................................................................................51 6.8. 8.2 Critérios de alerta................................................................................................52
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REMODELAÇÃO E AMPLIAÇÃO DO CENTRO COMERCIAL JUMBO DE SETÚBAL
PROJECTO DE LICENCIAMENTO DE ESCAVAÇÃO E CONTENÇÃO
PERIFÉRICA
MEMÓRIA DESCRITIVA E JUSTIFICATIVA
1. Introdução
A obra de escavação destina-se à remodelação e ampliação do Centro Comercial
Jumbo de Setúbal. execução do novo sistema de acessos ao Centro Integrado de
Cirurgia de Ambulatório. A Ampliação e Remodelação será executada em duas fases.
Na primeira será executada a construção localizada a Oeste na parcela designada por
lote 17. Na segunda fase serão construídos os restantes edifícios localizados na parcela
adjacente ao edifício existente. O presente Projecto de Licenciamento refere-se à
escavação e contenção periférica que é necessário executar para permitir a construção
dos edifícios que constituem a remodelação e ampliação.
O terreno onde se localiza a primeira fase apresenta um desnível entre as cotas 32 e 22.
O terreno confina a nascente com a via que liga a Av. Antero de Quental à Rua Nova
Sintra. Assim previu-se que a escavação será em geral realizada com recurso a taludes.
à excepção da zona confinante com a via acima referida onde se previu uma cortina de
estacas moldadas, com diâmetro 600mm afastadas de 0.80m, na zona onde a cortina é
definitiva e uma solução tipo berlim provisória na zona onde a cortina é para desmontar.
As estacas são solidarizadas por uma viga de coroamento e por vigas de distribuição,
que são suportadas por ancoragens pré-esforçadas. Considera-se esta a solução mais
adequada, em particular face à alternativa de uma cortina tipo Berlim, devido à facilidade
de execução e tendo em atenção a natureza dos solos existentes. A vantagem
associada à contenção por estacas consiste no facto de que, quando se processa a
escavação, os elementos da cortina já se encontram betonados e a confinar o terreno.
Atendendo às características das formações interessadas, propõe-se, a adopção de um
talude com inclinação V=1:H=1.5.
A solução prevista para a contenção a realizar na segunda fase é semelhante,
prevendo-se no entanto na zona da rampa da saída do estacionamento a execução de
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uma cortina tipo berlim definitivo devido à existência de muros de suporte e a manter
que não permitem a execução das estacas.
2. Normas e Regulamentos
No dimensionamento e verificação da segurança da contenção foram adoptados as
seguintes normas e regulamentos:
R.S.A. – Regulamento de Segurança e Acções para Estruturas de Edifícios e Pontes
R.E.B.A.P. – Regulamento de Betão Armado e Pré-Esforçado
NP EN 206-1:2007 – Betão – Especificação, desempenho, produção e conformidade.
EN 1992-1-1:2004 – Eurocódigo 2: Projecto de Estruturas de Betão
EN 1997-1 – Eurocódigo 7 – Projecto geotécnico
EN 1537:1999 – Execution of special geotechnical work – Ground anchors
EN 1536:1999 – Execution of special geotechnical work – Bored Piles
3. Condições geológicas e geotécnicas
Preâmbulo
No âmbito dos estudos conducentes à elaboração do projecto do presente empreendimento,
foram realizadas pela GEOTEST – Geotecnia e Mecânica dos Solos, Lda, doze sondagens
de furação convencionais com realização de ensaios SPT e colheita de amostras remexidas.
Formações geológicas
Em grande parte dos locais prospectados verificou-se a existência de um horizonte
superficial formado por aterros e/ou solos de cobertura, até profundidades variáveis entre
1.25m e 5.80m. Os depósitos de aterro são constituídos por areias médias a finas e médias
a grosseiras de tons acastanhado, cinzento-acastanhado, castanho amarelado, amarelado e
alaranjado, com fragmentos de betão, seixos quartzosos, brita calcária. Nos ensaios de
penetração dinâmica (SPT) efectuados neste horizonte de cobertura recente foram
registados valores de NSPT situados entre 5 e 41 pancadas, contudo os valores mais
elevados poderão não ser representativos. Inferiormente ocorrem as formações do
Pliocénico até às profundidades máximas prospectadas, encontrando-se representadas por
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uma sucessão alternante essencialmente arenosa composta por:
• Areias médias a grosseiras argilosas de tom amarelado com tonalidades rosadas, com
seixos finos quartzosos;
• Areias médias a grosseiras, por vezes com granulometria média a fina, siltosas a silto-
argilosas, levemente micáceas de tons amarelo-esbranquiçado, amarelado e
alaranjado, às vezes com tonalidades avermelhadas/rosadas e com a intercalação de
passagens argilo-siltosas acinzentadas, amareladas, amarelo-esverdeadas ou amarelo-
acinzentadas;
• Areias médias a grosseiras e médias a finas, argilosas a siltosas, de tom amarelado e
acastanhado, por vezes com tonalidades rosadas, com seixos finos a médios
essencialmente quartzosos e de tom alaranjado a castanho-alanranjado, levemente
micáceas, por vezes com passagens argilosas de tom “borra de vinho”
Modelo geológico-geotécnico adoptado
Atendendo aos resultados obtidos nos ensaios de penetração dinâmica SPT, estabeleceu-
se um zonamento em que se definiram 4 zonas geotécnicas (ZG1 a ZG4).
A zona geotécnica ZG1 corresponde aos aterros e aos solos de cobertura, de idade
recente, onde foram registados valores NSPT situados entre 5 e 41. Esta zona apresenta
espessuras máximas entre cerca de 4.3m e 5.8m , respectivamente nas sondagens S7 e
S6.
A zona geotécnica ZG2 engloba as formações mais descomprimidas do Pliocénico
caracterizadas por valores NSPT compreendidos entre 6 e 19 e foi reconhecida até
profundidades variáveis entre cerca de 2.8m e 16.3m.
A zona geotécnica ZG3 compreende as formações pliocénicas onde foram obtidos valores
de NSPT situados entre 18 e 49, com excepção de alguns valores pontuais mais elevados. A
ZG3 foi reconhecida até profundidades variáveis entre cerca de 5.8m (S10) e 19.3m (S7)
exceptuando a sondagem S11 onde esta zona não se mostrou presente.
Inferiormente ocorre a zona geotécnica ZG4 onde foram registados, em regra, valores de
NSPT acima das 49 pancadas (NSPT >50)
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4. Fases de trabalho e modo de execução
No que respeita ao faseamento construtivo seguir-se-á o que é corrente em obras afins, e
como seguidamente se descreve.
Cortina de estacas:
1. Execução da cortina de estacas φ600, espaçadas de 0.80 m;
2. Execução da viga de coroamento;
3. Escavação até 0.50 m abaixo do 1º nível de ancoragens;
4. Execução do 1º nível de ancoragens e seu pré-esforço
5. Escavação até 0.50 m abaixo do 2º nível de ancoragens;
6. Colocação da viga de distribuição, em metálica;
7. Execução do 2º nível de ancoragens e seu pré-esforço;
8. Escavação até à cota inferior;
9. Nas zonas de contenção definitiva, construção da estrutura de baixo para cima, com
o apoio das lajes na contenção;
10. Desactivação das ancoragens provisórias, na zona de travamento com as lajes.
Cortina do tipo Berlim:
1. Preparação da plataforma de trabalho e preparação da viga de coroamento;
2. Instalação dos perfis verticais em furos com o diâmetro definido nos desenhos, na extensão estipulada
3. Execução dos painéis primários do primeiro nível, até á profundidade estipulada nas peças desenhadas de modo a permitir a sobreposição da armadura longitudinal e execução dos ferrolhos de ligação aos muros e pilares existentes
4. Colocação da armadura e betonagem dos painéis primários;
5. Execução das ancoragens e aplicação do pré-esforço correspondente;
6. Escavação dos painéis secundários do primeiro nível;
7. Colocação da armadura e betonagem dos painéis secundários;
8. Execução das ancoragens e aplicação do pré-esforço correspondente;
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9. Uma vez atingida a base de escavação serão executadas as sapatas de fundação
10. Execução da fundação dos painéis secundários;
11. Execução do aterro sobre as fundações;
12. Desactivação das ancoragens provisórias, na zona de travamento com as lajes.
5. Dimensionamento. Justificação da solução
5.1. Parâmetros geotécnicos
Para as diferentes formações adoptaram-se os parâmetros indicados no Quadro 1.
Quadro 1 - Parâmetros do terreno adoptados
NSPT γ c’ φ’ Es Zona Geotécnica
Formações (*) (kN/m3)
(kPa) (º) (MPa)
ZG1 Aterros e solos de cobertura 5-41 19 – 25-28 5-10 ZG2 6-19 19 – 26-30 10-30 ZG3 18-49 20 – 30-35 40-80 ZG4
Areias médias a grosseiras e grosseiras argilosas e siltosas
>50 21 – 35-38 80-100
Quadro 2 - Parâmetros do terreno adoptados
5.2. Acções sobre as cortinas em fase provisória
Em fase provisória, isto é, durante a execução da escavação foram consideradas acções
associadas a pressões de terras, e das sobrecargas na superfície do terreno.
A sobrecarga foi de 10 kN/m2.
5.3. Cortina de estacas
AS cortinas serão executadas com estacas φ600 mm, espaçadas de 0.80 m, em betão da
classe C25/30 (classe de exposição XC2) e aço A500NR. Será colocado betão projectado
com rede malhasol na face posterior da cortina.
A cota da ponta das estacas corresponderá a uma ficha que penetrará sempre no material
ZG4 (Areias médias a grosseiras e siltosas NSPT>50)e terá que ser confirmado durante a
furação das estacas.
As estacas moldadas serão executadas de acordo com o preconizado na norma EN
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1536:1999.
5.3.1. FASE 1
O dimensionamento à flexão foi feito considerando três modelos de elementos finitos, em
estado plano de deformação, que se apresentam nas figuras seguintes. Foram consideradas
as várias fases construtivas, descritas abaixo.
Figura 1 - Modelo da cortina estacas E1 a E32
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Figura 2 - Modelo da cortina estacas E33 a E42
Figura 3 - Modelo da cortina estacas E43 a E73
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Fase Descrição
0 Estado de tensão inicial
1 Aplicação da sobrecarga (10 kN/m2) à superfície
2 Colocação da cortina 3 Escavação até à cota da viga de coroamento
4
Execução do 1º nível de ancoragens (cota +28.415 e aplicação do pré-esforço (P0=450 kN)
5 Escavação até à cota +21.515
Quadro 3 - Faseamento do cálculo
Os resultados das análises encontram-se apresentados nas figuras seguintes.
Estacas E1 a E32
Figura 4 – Deslocamentos horizontais finais
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Figura 5 – Deslocamentos verticais finais
Figura 6 – Deformada final da cortina (deslocamento horizontal)
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Figura 7 - Envolvente de esforços (N, V, M)
Estacas E33 a E42
Figura 8 – Deslocamentos horizontais finais
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Figura 9 – Deslocamentos verticais finais
Figura 10 – Deformada final da cortina (deslocamento horizontal)
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Figura 11 - Envolvente de esforços (N, V, M)
Estacas E43 a E73
Figura 12 – Deslocamentos horizontais finais
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Figura 13 – Deslocamentos verticais finais
Figura 14 – Deformada final da cortina (deslocamento horizontal)
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Figura 15 - Envolvente de esforços (N, V, M)
Dimensionamento estrutural das estacas
Por metro de cortina N V M (kN/m) (kN/m) (kN*m/m) E1 a E32 90 126 187 E33 a E42 60 179 335 E43 a e73 115 164 355
No cálculo dos esforços majorados, considerou-se o coeficiente de segurança γG=1.50.
Nsd Vsd Msd Asl Asl (kN) (kN) (kN*m) (cm2) (cm2)
E1 a E32 72 151 224 22.8 10φ20 31.4 E33 a E42 48 215 402 46.2 12φ25 58.9 E43 a e73 92 197 426 49.6 12φ25 58.9
Secção quadrada equivalente: be=0.54m de=0.42 m
Vcd=170 kN
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Cintas: armadura helicoidal φ10//0.20 m Vwd=130 kN VRd=300 kN
5.3.2. FASE 2
O dimensionamento à flexão foi feito considerando três modelos de elementos finitos, em
estado plano de deformação, que se apresentam nas figuras seguintes. Foram consideradas
as várias fases construtivas, descritas no quadro abaixo.
Figura 16 - Modelo da cortina estacas E31 a E61
Fase Descrição
0 Estado de tensão inicial
1 Aplicação da sobrecarga (10 kN/m2) à superfície
2 Colocação da cortina 3 Escavação até à cota da viga de coroamento
4 Execução do 1º nível de ancoragens (cota +32.14 e aplicação do pré-esforço (P0=300 kN)
5 Escavação até à cota +26.00
6 Execução do 2º nível de ancoragens (cota +27.00 e aplicação do pré-esforço (P0=450 kN)
7 Escavação até à cota +21.515
Quadro 4 - Faseamento do cálculo
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Figura 17 - Modelo da cortina estacas E62 a E92
Fase Descrição
0 Estado de tensão inicial
1 Aplicação da sobrecarga (10 kN/m2) à superfície
2 Colocação da cortina 3 Escavação até à cota da viga de coroamento
4 Execução do 1º nível de ancoragens (cota +32.14 e aplicação do pré-esforço (P0=300 kN)
5 Escavação até à cota +26.00
6 Execução do 2º nível de ancoragens (cota +27.00 e aplicação do pré-esforço (P0=450 kN)
7 Escavação até à cota +21.515
Quadro 5 - Faseamento do cálculo
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Figura 18 - Modelo da cortina estacas E93 a E172
Fase Descrição
0 Estado de tensão inicial
1 Aplicação da sobrecarga (10 kN/m2) à superfície
2 Colocação da cortina 3 Escavação até à cota da viga de coroamento
4 Execução do 1º nível de ancoragens (cota +32.14 e aplicação do pré-esforço (P0=300 kN)
5 Escavação até à cota +26.00
6 Execução do 2º nível de ancoragens (cota +27.00 e aplicação do pré-esforço (P0=300 kN)
7 Escavação até à cota +21.515
Quadro 6 - Faseamento do cálculo
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Figura 19 - Modelo da cortina estacas E173 a E205
Fase Descrição
0 Estado de tensão inicial
1 Aplicação da sobrecarga (10 kN/m2) à superfície
2 Colocação da cortina 3 Escavação até à cota da viga de coroamento
4
Execução do 1º nível de ancoragens (cota +28.415 e aplicação do pré-esforço (P0=300 kN)
5 Escavação até à cota +21.515
Quadro 7 - Faseamento do cálculo
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Figura 20 - Modelo da cortina estacas E206 a E288
Fase Descrição
0 Estado de tensão inicial
1 Aplicação da sobrecarga (10 kN/m2) à superfície
2 Colocação da cortina 3 Escavação até à cota da viga de coroamento
4 Execução do 1º nível de ancoragens (cota +32.14 e aplicação do pré-esforço (P0=300 kN)
5 Escavação até à cota +26.00
6 Execução do 2º nível de ancoragens (cota +27.00 e aplicação do pré-esforço (P0=300 kN)
7 Escavação até à cota +21.515
Quadro 8 - Faseamento do cálculo
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Os resultados das análises encontram-se apresentados nas figuras seguintes.
Estacas E31 a E61
Figura 21 – Deslocamentos horizontais finais
Figura 22 – Deslocamentos verticais finais
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Figura 23 – Deformada final da cortina (deslocamento horizontal)
Figura 24 - Envolvente de esforços (N, V, M)
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Estacas E62 a E91
Figura 25 – Deslocamentos horizontais finais
Figura 26 – Deslocamentos verticais finais
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Figura 27 – Deformada final da cortina (deslocamento horizontal)
Figura 28 - Envolvente de esforços (N, V, M)
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Estacas E93 a E172
Figura 29 – Deslocamentos horizontais finais
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Figura 30 – Deslocamentos verticais finais
Figura 31 – Deformada final da cortina (deslocamento horizontal)
Figura 32 - Envolvente de esforços (N, V, M)
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Estacas E173 a E205
Figura 33 – Deslocamentos horizontais finais
Figura 34 – Deslocamentos verticais finais
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Figura 35 – Deformada final da cortina (deslocamento horizontal)
Figura 36 - Envolvente de esforços (N, V, M)
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Estacas E206 a E288
Figura 37 – Deslocamentos horizontais finais
Figura 38 – Deslocamentos verticais finais
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Figura 39 – Deformada final da cortina (deslocamento horizontal)
Figura 40 - Envolvente de esforços (N, V, M)
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Dimensionamento estrutural das estacas
Por metro de cortina N V M (kN/m) (kN/m) (kN*m/m) E31 a E61 183 199 329 E62 a E92 58 160 298 E93 a E172 167 102 211 E173 a E205 98 121 169 E206 a E288 157 128 156
No cálculo dos esforços majorados, considerou-se o coeficiente de segurança γG=1.50.
Nsd Vsd Msd Asl Asl (kN) (kN) (kN*m) (cm2) (cm2)
E31 a E61 220 239 395 21.1 10φ20 31.4 E62 a E92 200 192 358 43.6 12φ25 58.9 E93 a E172 70 121 211 38.7 12φ25 58.9 E173 a 205 118 145 203 E206 a E288 188 159 187
Secção quadrada equivalente: be=0.54m de=0.42 m
Vcd=170 kN
Cintas: armadura helicoidal φ10//0.20 m Vwd=130 kN VRd=300 kN
Dimensionamento da viga de distribuição
l P0 α P*cosα p psd pl2/k M-sd Vsd
(m) (kN) (º) (kN) (kN/m) (kN/m) (kN*m) (kN) 3.20 300 30 260 81 122 12 -104 390
Msd µ As1 (kN*m) (cm2)
104 0.021 3.5
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Verificação do Esforço Transverso
Vsd = 487 kN
τ1 = 0.65 MPa τ2 = 5.0 MPa
Vcd = 315 kN
Vwd= 75 kN Asw/s= 7.2cm2/m
Dimensionamento das escoras de canto
Escoras com L<6.00 Para determinar o esforço de dimensionamento das escoras utilizou-se a carga máxima
do nível de suporte mais solicitado, considerando ainda que a situação crítica
corresponde a um comprimento de influência de 3,20m, pelo que resulta:
mkNF / 266max = ;
kNE 120445cos
2,3266max =
×= ;
kNNSd 156512043,1 =×= .
Considerou-se o perfil HEB 220, em aço laminado S235, que apresenta as seguintes
características:
A=9100mm2; ix=94.3mm ;iy=55.9mm
De acordo com o estipulado no EC3 (5.4.4), a resistência à compressão pura é dada
por:
Mo
yRd
fAN
γ
×= ,
de onde se obtém:
SdRd NkNN 2138100,1
2359100 3 >=××
= − .
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No EC3 (5.5.1) é indicada uma verificação para a resistência à encurvadura de
elementos sujeitos a compressão. Esta verificação deverá ser realizada para os dois
eixos principais usando os respectivos comprimentos de encurvadura.
A expressão apresentada para a resistência é a seguinte:
1M
yRd,b
fAN
γ
×χ= ,
onde o valor de χ é retirado do Quadro 5.5.2, sendo λ dado por:
1
0
i
l
λ×=λ ,
em que λ1 = 93,9 para S235.
Desta forma tem-se:
Direcção l0 [mm] λ χχχχ Nb,Rd [kN]
x (curva b) 6000 0.678 0.796 1703
y (curva c) 3000 0,571 0,802 1715
Escoras com L<8.00 Para determinar o esforço de dimensionamento das escoras utilizou-se a carga máxima
do nível de suporte mais solicitado, considerando ainda que a situação crítica
corresponde a um comprimento de influência de 3,20m, pelo que resulta:
mkNF / 266max = ;
kNE 120445cos
2,3266max =
×= ;
kNNSd 156512043,1 =×= .
Considerou-se o perfil HEB 260, em aço laminado S235, que apresenta as seguintes
características:
A=11800mm2; ix=112.0mm ;iy=65.8mm
De acordo com o estipulado no EC3 (5.4.4), a resistência à compressão pura é dada
por:
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Mo
yRd
fAN
γ
×= ,
de onde se obtém:
SdRd NkNN 2773100,1
23511800 3 >=××
= − .
No EC3 (5.5.1) é indicada uma verificação para a resistência à encurvadura de
elementos sujeitos a compressão. Esta verificação deverá ser realizada para os dois
eixos principais usando os respectivos comprimentos de encurvadura.
A expressão apresentada para a resistência é a seguinte:
1M
yRd,b
fAN
γ
×χ= ,
onde o valor de χ é retirado do Quadro 5.5.2, sendo λ dado por:
1
0
i
l
λ×=λ ,
em que λ1 = 93,9 para S235.
Desta forma tem-se:
Direcção l0 [mm] λ χχχχ Nb,Rd [kN]
x (curva b) 8000 0.761 0.748 2075
y (curva c) 3000 0,485 0,851 2360
Verificação da segurança das ancoragens
Ancoragens P0=300kN
Quadro 9 - Dimensionamento estrutural das ancoragens
Aço : St 1670, 1860 ft0,1k = 1670 MPa
ftk = 1860 MPa Es = 195 GPa
Diâmetro nominal do cordão = 0.62 " 15.7 mm Ap = 150 mm2
Pt0,1k = 251 kN
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 35
Resistência característica, Ptk = 279 kN Tracção admissível, Pa = Pt0,1k/1.35
= 186 kN Pré-esforço inicial, P0 = Pa/1.20 = 155 kN
n.º de cordões = 2 Área total = 297 mm2
Pt0,1k = 502 kN Pa = 372 kN P0 = 310 kN
Deformabilidade elástica, EA = 6.237E+04 KN
Para o dimensionamento do bolbo de selagem, considerou-se que este irá ser executado
nas camadas de areia com NSPT>50. Para as condições do quadro, o comprimento de
selagem será de 6 m. A selagem será executada pelo método de Injecção Repetitiva e
Selectiva (IRS). As características finais serão confirmadas em obra através dos ensaios de
recepção detalhados especificados no ponto 6.
Quadro 10 - Dimensionamento do bolbo de selagem das ancoragens
Utilização = Provisória Diâmetro do furo, Dd (m) = 0.15
Comprimento de selagem, Ls (m) = 6.00
Sistema de injecção = IRS α = 1.8
Diâmetro da selagem, Ds (m) = 0.27 Atrito último, τu (kPa) = 280
Resistência última, TL (kN) = 1425 FST = 1.8
Tracção admissível, Tadm (kN) = 791
Ancoragens P0=450kN
Quadro 11 - Dimensionamento estrutural das ancoragens
Aço : St 1670, 1860 ft0,1k = 1670 MPa
ftk = 1860 MPa Es = 195 GPa
Diâmetro nominal do cordão = 0.62 " 15.7 mm Ap = 150 mm2
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 36
Pt0,1k = 251 kN Resistência característica, Ptk = 279 kN
Tracção admissível, Pa = Pt0,1k/1.35 = 186 kN
Pré-esforço inicial, P0 = Pa/1.20 = 155 kN n.º de cordões = 3
Área total = 445 mm2 Pt0,1k = 753 kN
Pa = 558 kN P0 = 465 kN
Deformabilidade elástica, EA = 9.345E+04 KN
Para o dimensionamento do bolbo de selagem, considerou-se que este irá ser executado
nas camadas de areia com NSPT>50. Para as condições do quadro, o comprimento de
selagem será de 6 m. A selagem será executada pelo método de Injecção Repetitiva e
Selectiva (IRS). As características finais serão confirmadas em obra através dos ensaios de
recepção detalhados especificados no ponto 6.
Quadro 12 - Dimensionamento do bolbo de selagem das ancoragens
Utilização = Provisória Diâmetro do furo, Dd (m) = 0.15
Comprimento de selagem, Ls (m) = 6.00
Sistema de injecção = IRS α = 1.8
Diâmetro da selagem, Ds (m) = 0.27 Atrito último, τu (kPa) = 280
Resistência última, TL (kN) = 1425 FST = 1.8
Tracção admissível, Tadm (kN) = 791
Verificação da capacidade de carga axial das estacas
Em fase temporária, o esforço axial máximo, em serviço, é igual 146 kN. Em fase definitiva,
após a execução das lajes e a desactivação das ancoragens, o esforço passa a ser de
300kN.
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 37
As estacas terão uma ficha mínima de 3 diâmetros na camada ZG4 e estarão a trabalhar
fundamentalmente por ponta. O valor admissível máximo é de cerca de 1270kN, que
corresponde a uma tensão admissível da ordem de 4.5MPa.
5.4. Cortina Berlim
5.4.3. Cortina com dois painéis com 4.0m de altura cada
A Figura 41 representa os diagramas adoptados para as pressões devido às terras e ás
sobrecargas (qk = 10 kN/m2), para a cortina
Figura 41 – Diagrama de pressões adoptado para a cortina
Ancoragens
φ = 30º γ = 20 kN/m3 ka = 0.33
- p1 = 0.33x10 = 3.3 kN/m2
- p2 = 0.65 x 20 x 0.33 x 8.00 = 34.3 kN/m2 1º a 2º nível
mkNF / 5.150)3.33,34(00,41 =+×= ;
kNQ 59215cos5
195.1501 =
×
×=
Comprimento da zona de selagem
O comprimento da zona de selagem deve ser calculado pela seguinte fórmula:
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 38
as
as
KD
Tls
××
×=
π
γ
em que: ls - Comprimento do bolbo de selagem
Ta - Força na direcção da ancoragem
Ds - Diâmetro do bolbo ( considerou-se 0.15 m)
Ka - Aderência do terreno (considerou-se 280 kN/m2)
γs - Coeficiente de segurança (adoptou-se 1.8)
Assim lmax= 6.0 m
Nota: O comprimento do bolbo de selagem deverá ser recalculado em função do tipo de solo
encontrado na fase de execução de obra.
Composição das ancoragens
Os cordões a utilizar nas ancoragens serão formados por cordões de 0.6'' de diâmetro, cuja
secção é igual a 140.0mm2. O número de cordões a utilizar por cabo de ancoragem é
definido considerando que vão trabalhar a uma tensão inferior a 75% da tensão última.
Utilizando o limite elástico do aço Fyk=1.7 kN/mm2, e tendo considerado ancoragens com um
pré-esforço de serviço de 600 kN, e adoptando um factor de segurança de 1.2, teremos
– 6 cordões de 0.6’’
Q=0.75 x (6x140) x 1.7 = 1071 kN > 1.2 x 600 = 720 kN
Desta forma, tendo o cuidado de procurar localizar o mais possível o bolbo de selagem das
ancoragens nas unidades geológicas mais resistentes, definiram-se as ancoragens com as
características que se resumem no quadro seguinte:
Nível Pré-esforço Comprimento
livre Comprimento
de selagem Inclinação
vertical
[kN] [m] [m] [º]
1º 600 8.0 6.0 15
2º 600 6.0 6.0 15
Perfis metálicos
O cálculo dos perfis foi realizado tendo em atenção a encurvadura dos perfis e a sua
capacidade de suporte vertical, considerando os perfis selados no ZG4.
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 39
Características dos perfis
Utilizou-se o perfil HEB 140, em aço laminado S235, com as seguintes características:
A=4300mm2; ix=59.3mm ;iy=35.0mm
De acordo com o estipulado no EC3 (5.4.4), a resistência à compressão pura é dada
por:
Mo
y
Rd
fAN
γ
×= ,
de onde se obtém:
919101,1
2354300 3 kNN Rd =××
= − .
Resistência do elemento à encurvadura
No EC3 (5.5.1) é indicada uma verificação para a resistência à encurvadura de
elementos sujeitos a compressão. Esta verificação deverá ser realizada para os dois
eixos principais usando os respectivos comprimentos de encurvadura.
A expressão apresentada para a resistência é a seguinte:
1M
yRd,b
fAN
γ
×χ= ,
onde o valor de χ é retirado do Quadro 5.5.2 presente no EC3, sendo λ dado por:
1
0
λλ
×=
i
l,
em que λ1=93,9 para o aço S235
Desta forma, para o máximo comprimento de encurvadura possível, tem-se:
Direcção l0 [mm] λ χχχχ Nb,Rd [kN]
y (curva c) 4000 1.187 0.44 404.4
Esforço axial nos perfis
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 40
A situação de cálculo considerada, em termos de comprimento de encurvadura, foi a
seguinte
Parede:
kN/m 303,00,4251pp m 0,3e
m 0,4hparede =×××=⇒
=
=.
Ancoragens:
kN/m0.523
º156001p ancoragens =
××=⇒
sen,
resultando então:
kN/perfil 0.246)5230(0.3 =+×=perfilN .
perfilSd NF35,1N ××=
Rdb,NkN/perfil 33224635,135,1 <=×=×= perfilSd NN
Estando assim verificada a resistência à encurvadura dos perfis metálicos utilizados.
Capacidade de suporte vertical
Dimensionamento do comprimento de selagem
A selagem dos perfis será executada na camada ZG4 e foi dimensionada pelo método
proposto por Bustamante e Gianeselli, para microestacas injectadas a baixa pressão.
Considerando NSPT = 60 e qs ≈ 300 kN/m2 teremos
O dimensionamento do bolbo de selagem é realizado através da seguinte expressão:
Ls = N / (π x Ds x qs) x F.S.
onde
N – esforço axial no perfil
Ds – diâmetro médio do bolbo de selagem, introduzindo um factor de
correcção dependente do tipo de terreno (1.1x Ds)
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 41
qs – parâmetro que define o atrito limite unitário, que depende da natureza,
consistência ou compacidade do terreno e do método de injecção
( qs = 300 kN/m2)
F.S. – factor de segurança – 1.8
O comprimento dos bolbos de selagem e das microestacas deverão ser confirmados
durante a furação em função dos terrenos encontrados e do processo de execução
utilizados.
Assim, teremos, para um furo com 0,25 m de diâmetro e 3.0m de comprimento:
Parede:
kN/m 603,00,4252pp m 0,3e
m 0,4hparede =×××=⇒
=
=.
Ancoragens:
kN/m0.1043
º156002p ancoragens =
××=⇒
sen,
resultando então:
kN/perfil 0.492)10460(0.3 =+×=perfilN .
kNQl 0.7770.330025,01.1 =××××= π
kNQp 117=
Pelo que o coeficiente de segurança é:
8.1492
117777. =
+=SC
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 42
5.5. Cortina com um painel com 5.0m de altura
A Figura 41 representa os diagramas adoptados para as pressões devido às terras e ás
sobrecargas (qk = 10 kN/m2), para a cortina com 20.0m de largura.
Figura 42 – Diagrama de pressões adoptado para a cortina
Ancoragens
φ = 30º γ = 20 kN/m3 ka = 0.33
- p1 = 0.33x10 = 3.3 kN/m2
- p2 = 0.65 x 20 x 0.33 x 5.00 = 21.5 kN/m2 1º nível
mkNF / 0.124)3.35,21(00,51 =+×= ;
kNQ 51215cos5
200.1241 =
×
×=
Comprimento da zona de selagem
O comprimento da zona de selagem deve ser calculado pela seguinte fórmula:
as
as
KD
Tls
××
×=
π
γ
em que: ls - Comprimento do bolbo de selagem
Ta - Força na direcção da ancoragem
Ds - Diâmetro do bolbo ( considerou-se 0.15 m)
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 43
Ka - Aderência do terreno (considerou-se 280 kN/m2)
γs - Coeficiente de segurança (adoptou-se 1.8)
Assim lmax= 6.0 m
Nota: O comprimento do bolbo de selagem deverá ser recalculado em função do tipo de solo
encontrado na fase de execução de obra.
Composição das ancoragens
Os cordões a utilizar nas ancoragens serão formados por cordões de 0.6'' de diâmetro, cuja
secção é igual a 140.0mm2. O número de cordões a utilizar por cabo de ancoragem é
definido considerando que vão trabalhar a uma tensão inferior a 75% da tensão última.
Utilizando o limite elástico do aço Fyk=1.7 kN/mm2, e tendo considerado ancoragens com um
pré-esforço de serviço de 600 kN, e adoptando um factor de segurança de 1.2, teremos
– 6 cordões de 0.6’’
Q=0.75 x (6x140) x 1.7 = 1071 kN > 1.2 x 600 = 720 kN
Desta forma, tendo o cuidado de procurar localizar o mais possível o bolbo de selagem das
ancoragens nas unidades geológicas mais resistentes, definiram-se as ancoragens com as
características que se resumem no quadro seguinte:
Nível Pré-esforço Comprimento
livre Comprimento
de selagem Inclinação
vertical
[kN] [m] [m] [º]
1º 600 8.0 6.0 15
Perfis metálicos
O cálculo dos perfis foi realizado tendo em atenção a encurvadura dos perfis e a sua
capacidade de suporte vertical, considerando os perfis selados no ZG4.
Características dos perfis
Utilizou-se o perfil HEB 140, em aço laminado S235, com as seguintes características:
A=4300mm2; ix=59.3mm ;iy=35.0mm
De acordo com o estipulado no EC3 (5.4.4), a resistência à compressão pura é dada
por:
Mo
y
Rd
fAN
γ
×= ,
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 44
de onde se obtém:
919101,1
2354300 3 kNN Rd =××
= − .
Resistência do elemento à encurvadura
No EC3 (5.5.1) é indicada uma verificação para a resistência à encurvadura de
elementos sujeitos a compressão. Esta verificação deverá ser realizada para os dois
eixos principais usando os respectivos comprimentos de encurvadura.
A expressão apresentada para a resistência é a seguinte:
1M
yRd,b
fAN
γ
×χ= ,
onde o valor de χ é retirado do Quadro 5.5.2 presente no EC3, sendo λ dado por:
1
0
λλ
×=
i
l,
em que λ1=93,9 para o aço S235
Desta forma, para o máximo comprimento de encurvadura possível, tem-se:
Direcção l0 [mm] λ χχχχ Nb,Rd [kN]
y (curva c) 4000 1.187 0.44 404.4
Esforço axial nos perfis
A situação de cálculo considerada, em termos de comprimento de encurvadura, foi a
seguinte
Parede:
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 45
kN/m 303,00,4251pp m 0,3e
m 0,4hparede =×××=⇒
=
=.
Ancoragens:
kN/m0.523
º156001p ancoragens =
××=⇒
sen,
resultando então:
kN/perfil 0.246)5230(0.3 =+×=perfilN .
perfilSd NF35,1N ××=
Rdb,NkN/perfil 33224635,135,1 <=×=×= perfilSd NN
Estando assim verificada a resistência à encurvadura dos perfis metálicos utilizados.
Capacidade de suporte vertical
Dimensionamento do comprimento de selagem
A selagem dos perfis será executada na camada ZG4 e foi dimensionada pelo método
proposto por Bustamante e Gianeselli, para microestacas injectadas a baixa pressão.
Considerando NSPT = 60 e qs ≈ 300 kN/m2 teremos
O dimensionamento do bolbo de selagem é realizado através da seguinte expressão:
Ls = N / (π x Ds x qs) x F.S.
onde
N – esforço axial no perfil
Ds – diâmetro médio do bolbo de selagem, introduzindo um factor de
correcção dependente do tipo de terreno (1.1x Ds)
qs – parâmetro que define o atrito limite unitário, que depende da natureza,
consistência ou compacidade do terreno e do método de injecção
( qs = 300 kN/m2)
F.S. – factor de segurança – 1.8
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 46
O comprimento dos bolbos de selagem e das microestacas deverão ser confirmados
durante a furação em função dos terrenos encontrados e do processo de execução
utilizados.
Assim, teremos, para um furo com 0,25 m de diâmetro e 3.0m de comprimento:
Parede:
kN/m 5.373,00,5251pp m 0,3e
m 0,4hparede =×××=⇒
=
=.
Ancoragens:
kN/m0.523
º156001p ancoragens =
××=⇒
sen,
resultando então:
kN/perfil0.270)3852(0.3 =+×=perfilN .
kNQl 0.7770.330025,01.1 =××××= π
kNQp 117=
Pelo que o coeficiente de segurança é:
3.3270
117777. =
+=SC
5.6. Contenção Provisória
Parâmetros geotécnicos
Para as diferentes formações adoptaram-se os parâmetros indicados no Quadro abaixo.
Quadro 13 - Parâmetros do terreno adoptados
Zona geotécnica
Formações NSPT
VL(*)
(m/s)
γ
(kN/m3)
cu(*)
(kPa)
c’
(kPa)
φ’
(º)
Eu
(MPa)
E’
(MPa)
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 47
ZG1 Recente. Aterros e solos de cobertura.
5 – 41
<180 18 < 70 - 25 - 28 5 - 10
ZG2 Pliocénico descomprimido. Areias medias a grosseiras argilosas e siltosas.
6 – 19
<180 20 < 70 - 26 - 30 10 -30
ZG3 Pliocénico.
Areias medias a grosseiras argilosas e siltosas.
18 - 49 180 - 360 21 70 - 250 - 30 - 35 40-80
ZG4 Pliocénico.
Areias medias a grosseiras argilosas e siltosas.
> 50 360 - 800 21 > 250 - 35 - 38 80-100
φ’ – ângulo de resistência ao corte, E’ – módulo de deformabilidade drenado
(*) valores médios, os restantes valores são característicos
Acções sobre as cortinas em fase provisória
Em fase provisória, isto é, durante a execução da escavação foram consideradas
acções associadas a pressões de terras e das sobrecargas na superfície do terreno.
Como se admitiu que o nível freático não ultrapassaria a cota da base da escavação, o
seu efeito não foi considerado.
No que respeita às pressões do maciço elas foram consideradas tendo como referência
um diagrama do tipo dos propostos por Terzaghi e Peck. Foi adoptado o diagrama
proposto para as areias, definido por uma pressão uniforme de valor 0,65.Ka.γ.h, sendo
Ka o coeficiente de impulso activo, γ o peso volúmico total de cada camada e h a
profundidade da escavação.
A Figura 41 representa os diagramas adoptados para as pressões devido às terras e ás
sobrecargas (qk = 10 kN/m2), para a cortina
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 48
Ancoragens
φ = 28º γ = 20 kN/m3 ka = 0.36
- p1 = 0.36x10 = 3.6 kN/m2
- p2 = 0.65 x 20 x 0.36 x 7.40 = 35.0 kN/m2
1º a 2º nível
mkNF / 4.154)6.30,35(00,41 =+×= ;
kNQ 53530cos
34.1541 =
×=
Comprimento da zona de selagem
O comprimento da zona de selagem deve ser calculado pela seguinte fórmula:
as
as
KD
Tls
××
×=
π
γ
em que: ls - Comprimento do bolbo de selagem
Ta - Força na direcção da ancoragem
Ds - Diâmetro do bolbo ( considerou-se 0.15 m)
Ka - Aderência do terreno (considerou-se 280 kN/m2)
γs - Coeficiente de segurança (adoptou-se 1.8)
Assim lmax= 8.0 m
Nota: O comprimento do bolbo de selagem deverá ser recalculado em função do tipo de solo
encontrado na fase de execução de obra.
Composição das ancoragens
Os cordões a utilizar nas ancoragens serão formados por cordões de 0.6'' de diâmetro, cuja
secção é igual a 140.0mm2. O número de cordões a utilizar por cabo de ancoragem é
definido considerando que vão trabalhar a uma tensão inferior a 75% da tensão última.
Utilizando o limite elástico do aço Fyk=1.7 kN/mm2, e tendo considerado ancoragens com um
pré-esforço de serviço de 550 kN, e adoptando um factor de segurança de 1.2, teremos
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 49
– 4 cordões de 0.6’’
Q=0.75 x (4x140) x 1.7 = 714 kN > 1.2 x 550 = 660 kN
Desta forma, tendo o cuidado de procurar localizar o mais possível o bolbo de selagem das
ancoragens nas unidades geológicas mais resistentes, definiram-se as ancoragens com as
características que se resumem no quadro seguinte:
Nível Pré-esforço Comprimento
livre Comprimento
de selagem Inclinação
vertical
[kN] [m] [m] [º]
1º 550 19.0 8.0 30
2º 550 12.0 8.0 30
O cálculo dos perfis foi realizado tendo em atenção a encurvadura dos perfis e a sua
capacidade de suporte vertical, considerando os perfis selados no ZG4.
Características dos perfis
Utilizou-se o perfil HEB 160, em aço laminado S235, com as seguintes características:
A=5430mm2; ix=67.8mm ;iy=40.5mm
De acordo com o estipulado no EC3 (5.4.4), a resistência à compressão pura é dada
por:
Mo
y
Rd
fAN
γ
×= ,
de onde se obtém:
1160101,1
2355430 3 kNN Rd =××
= − .
Resistência do elemento à encurvadura
No EC3 (5.5.1) é indicada uma verificação para a resistência à encurvadura de
elementos sujeitos a compressão. Esta verificação deverá ser realizada para os dois
eixos principais usando os respectivos comprimentos de encurvadura.
A expressão apresentada para a resistência é a seguinte:
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 50
1M
yRd,b
fAN
γ
×χ= ,
onde o valor de χ é retirado do Quadro 5.5.2 presente no EC3, sendo λ dado por:
1
0
λλ
×=
i
l,
em que λ1=93,9 para o aço S235
Desta forma, para o máximo comprimento de encurvadura possível, tem-se:
Direcção l0 [mm] λ χχχχ Nb,Rd [Kn]
y (curva c) 3000 0.79 0,67 774
Esforço axial nos perfis
A situação de cálculo considerada, em termos de comprimento de encurvadura, foi a
seguinte:
Ancoragens:
kN/m0.1833
º305502p ancoragens =
××=⇒
sen,
resultando então:
kN/perfil 0.2750.1835.1 =×=perfilN .
perfilSd NF35,1N ××=
Rdb,NkN/perfil 37127535,135,1 <=×=×= perfilSd NN
Estando assim verificada a resistência à encurvadura dos perfis metálicos utilizados.
Capacidade de suporte vertical
Dimensionamento do comprimento de selagem
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 51
A selagem dos perfis será executada na camada ZG4 e foi dimensionada pelo método
proposto por Bustamante e Gianeselli, para microestacas injectadas a baixa pressão.
Considerando NSPT = 60 e qs ≈ 280 kN/m2 teremos
O dimensionamento do bolbo de selagem é realizado através da seguinte expressão:
Ls = N / (π x Ds x qs) x F.S.
onde
N – esforço axial no perfil
Ds – diâmetro médio do bolbo de selagem, introduzindo um factor de
correcção dependente do tipo de terreno
qs – parâmetro que define o atrito limite unitário, que depende da natureza,
consistência ou compacidade do terreno e do método de injecção
F.S. – factor de segurança
O comprimento dos bolbos de selagem e das microestacas deverão ser confirmados
durante a furação em função dos terrenos encontrados e do processo de execução
utilizados.
Assim, teremos, para um furo com 0,25 m de diâmetro e 3.0m de comprimento:
kNQl 0.7250.328025,01.1 =××××= π
kNQp 108=
Pelo que o coeficiente de segurança é:
0.3275
108725. =
+=SC
6. Instrumentação da obra
6.7. 8.1 Equipamento
Dada a importância da obra prevê-se a sua instrumentação. Para tal escolheram-se seis
secções, indicadas nas peças desenhadas. Em cada uma delas serão instalados os
seguintes equipamentos:
-células dinamométricas instaladas nas cabeças de algumas das ancoragens da secção
instrumentada;
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 52
-1 marca topográfica num ponto próximo da cortina para medição assentamentos;
marcas topográficas nos painéis da cortina, para medição do movimento horizontal.
-Em duas das secções será instalado um tubo inclinométrico inserido no terreno próximo
do tardoz da cortina.
-Deverão também ser colocados alvos topográficos na estrutura do hipermercado.
A medição dos instrumentos de observação deve ser feita, pelo menos, no final de cada
uma das fases relevantes (escavação e pré-esforço) da obra.
6.8. 8.2 Critérios de alerta
Nível verde: δh ≤ 0.1%H; t ≤ 0.15 mm/dia; δF ≤ 10%; ou seja, o maciço encontra-se
sensivelmente estabilizado, pelo que se deverá continuar a utilizar o método construtivo
indicado no projecto.
Nível amarelo: δh ≤ 0.2%H; t ≤ 0.3 mm/dia; δF ≤ 25%; ou seja, o maciço encontra-se no
limite da estabilização, sendo necessário analisar as leituras com atenção. Recomenda-
se uma análise crítica do processo construtivo e eventualmente a sua reformulação de
modo a diminuir a taxa de deformação e assim aumentar a segurança da obra. As
leituras nesta fase devem ser diárias.
Nível vermelho: δh ≤ 0.3%H; t ≤ 0.45 mm/dia; δh ≤ 40%; ou seja, o maciço encontra-se
instabilizado, sendo necessário agir de imediato. Recomenda-se o aumento do número
de ancoragens, diminuição das alturas dos níveis de escavação e posteriormente a
reformulação do processo construtivo. As leituras nesta fase devem ser de 4 em 4
horas.
A definição de dispositivos que permitam controlar a situação de emergência, terá que
ser especialmente vocacionada para o cenário eventualmente criado. Como tal e para
que todo o sistema de alerta funcione é necessário existir uma rápida transmissão da
informação, desde a empresa que faz as leituras (Empreiteiro) até à que decide
(Projectista em conjunto com o Dono da Obra).
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
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Oeiras, 4 de Dezembro de 2010
Filipe Feio
Eng. Civil (OE 22445 )
MULTICENCO ESTABELECIMENTOS COMERCIAIS S.A.
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal
Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Memória Descritiva e Justificativa
Agosto 2012
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
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Índice 1. Introdução...........................................................................................................................2 2. Normas e Regulamentos.....................................................................................................3 3. Condições geológicas e geotécnicas...................................................................................3 4. Fases de trabalho e modo de execução...............................................................................5 5. Dimensionamento. Justificação da solução ........................................................................6
5.1. Parâmetros geotécnicos ..............................................................................................6 5.2. Acções sobre as cortinas em fase provisória ..............................................................6 5.3. Cortina de estacas .......................................................................................................6 5.4. Cortina Berlim ..........................................................................................................37 5.5. Cortina com um painel com 5.0m de altura .............................................................42 5.6. Contenção Provisória................................................................................................46
6. Instrumentação da obra.....................................................................................................51 6.7. 8.1 Equipamento.......................................................................................................51 6.8. 8.2 Critérios de alerta................................................................................................52
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
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REMODELAÇÃO E AMPLIAÇÃO DO CENTRO COMERCIAL JUMBO DE SETÚBAL
PROJECTO DE LICENCIAMENTO DE ESCAVAÇÃO E CONTENÇÃO
PERIFÉRICA
MEMÓRIA DESCRITIVA E JUSTIFICATIVA
1. Introdução
A obra de escavação destina-se à remodelação e ampliação do Centro Comercial
Jumbo de Setúbal. execução do novo sistema de acessos ao Centro Integrado de
Cirurgia de Ambulatório. A Ampliação e Remodelação será executada em duas fases.
Na primeira será executada a construção localizada a Oeste na parcela designada por
lote 17. Na segunda fase serão construídos os restantes edifícios localizados na parcela
adjacente ao edifício existente. O presente Projecto de Licenciamento refere-se à
escavação e contenção periférica que é necessário executar para permitir a construção
dos edifícios que constituem a remodelação e ampliação.
O terreno onde se localiza a primeira fase apresenta um desnível entre as cotas 32 e 22.
O terreno confina a nascente com a via que liga a Av. Antero de Quental à Rua Nova
Sintra. Assim previu-se que a escavação será em geral realizada com recurso a taludes.
à excepção da zona confinante com a via acima referida onde se previu uma cortina de
estacas moldadas, com diâmetro 600mm afastadas de 0.80m, na zona onde a cortina é
definitiva e uma solução tipo berlim provisória na zona onde a cortina é para desmontar.
As estacas são solidarizadas por uma viga de coroamento e por vigas de distribuição,
que são suportadas por ancoragens pré-esforçadas. Considera-se esta a solução mais
adequada, em particular face à alternativa de uma cortina tipo Berlim, devido à facilidade
de execução e tendo em atenção a natureza dos solos existentes. A vantagem
associada à contenção por estacas consiste no facto de que, quando se processa a
escavação, os elementos da cortina já se encontram betonados e a confinar o terreno.
Atendendo às características das formações interessadas, propõe-se, a adopção de um
talude com inclinação V=1:H=1.5.
A solução prevista para a contenção a realizar na segunda fase é semelhante,
prevendo-se no entanto na zona da rampa da saída do estacionamento a execução de
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 3
uma cortina tipo berlim definitivo devido à existência de muros de suporte e a manter
que não permitem a execução das estacas.
2. Normas e Regulamentos
No dimensionamento e verificação da segurança da contenção foram adoptados as
seguintes normas e regulamentos:
R.S.A. – Regulamento de Segurança e Acções para Estruturas de Edifícios e Pontes
R.E.B.A.P. – Regulamento de Betão Armado e Pré-Esforçado
NP EN 206-1:2007 – Betão – Especificação, desempenho, produção e conformidade.
EN 1992-1-1:2004 – Eurocódigo 2: Projecto de Estruturas de Betão
EN 1997-1 – Eurocódigo 7 – Projecto geotécnico
EN 1537:1999 – Execution of special geotechnical work – Ground anchors
EN 1536:1999 – Execution of special geotechnical work – Bored Piles
3. Condições geológicas e geotécnicas
Preâmbulo
No âmbito dos estudos conducentes à elaboração do projecto do presente empreendimento,
foram realizadas pela GEOTEST – Geotecnia e Mecânica dos Solos, Lda, doze sondagens
de furação convencionais com realização de ensaios SPT e colheita de amostras remexidas.
Formações geológicas
Em grande parte dos locais prospectados verificou-se a existência de um horizonte
superficial formado por aterros e/ou solos de cobertura, até profundidades variáveis entre
1.25m e 5.80m. Os depósitos de aterro são constituídos por areias médias a finas e médias
a grosseiras de tons acastanhado, cinzento-acastanhado, castanho amarelado, amarelado e
alaranjado, com fragmentos de betão, seixos quartzosos, brita calcária. Nos ensaios de
penetração dinâmica (SPT) efectuados neste horizonte de cobertura recente foram
registados valores de NSPT situados entre 5 e 41 pancadas, contudo os valores mais
elevados poderão não ser representativos. Inferiormente ocorrem as formações do
Pliocénico até às profundidades máximas prospectadas, encontrando-se representadas por
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uma sucessão alternante essencialmente arenosa composta por:
• Areias médias a grosseiras argilosas de tom amarelado com tonalidades rosadas, com
seixos finos quartzosos;
• Areias médias a grosseiras, por vezes com granulometria média a fina, siltosas a silto-
argilosas, levemente micáceas de tons amarelo-esbranquiçado, amarelado e
alaranjado, às vezes com tonalidades avermelhadas/rosadas e com a intercalação de
passagens argilo-siltosas acinzentadas, amareladas, amarelo-esverdeadas ou amarelo-
acinzentadas;
• Areias médias a grosseiras e médias a finas, argilosas a siltosas, de tom amarelado e
acastanhado, por vezes com tonalidades rosadas, com seixos finos a médios
essencialmente quartzosos e de tom alaranjado a castanho-alanranjado, levemente
micáceas, por vezes com passagens argilosas de tom “borra de vinho”
Modelo geológico-geotécnico adoptado
Atendendo aos resultados obtidos nos ensaios de penetração dinâmica SPT, estabeleceu-
se um zonamento em que se definiram 4 zonas geotécnicas (ZG1 a ZG4).
A zona geotécnica ZG1 corresponde aos aterros e aos solos de cobertura, de idade
recente, onde foram registados valores NSPT situados entre 5 e 41. Esta zona apresenta
espessuras máximas entre cerca de 4.3m e 5.8m , respectivamente nas sondagens S7 e
S6.
A zona geotécnica ZG2 engloba as formações mais descomprimidas do Pliocénico
caracterizadas por valores NSPT compreendidos entre 6 e 19 e foi reconhecida até
profundidades variáveis entre cerca de 2.8m e 16.3m.
A zona geotécnica ZG3 compreende as formações pliocénicas onde foram obtidos valores
de NSPT situados entre 18 e 49, com excepção de alguns valores pontuais mais elevados. A
ZG3 foi reconhecida até profundidades variáveis entre cerca de 5.8m (S10) e 19.3m (S7)
exceptuando a sondagem S11 onde esta zona não se mostrou presente.
Inferiormente ocorre a zona geotécnica ZG4 onde foram registados, em regra, valores de
NSPT acima das 49 pancadas (NSPT >50)
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Pág. 5
4. Fases de trabalho e modo de execução
No que respeita ao faseamento construtivo seguir-se-á o que é corrente em obras afins, e
como seguidamente se descreve.
Cortina de estacas:
1. Execução da cortina de estacas φ600, espaçadas de 0.80 m;
2. Execução da viga de coroamento;
3. Escavação até 0.50 m abaixo do 1º nível de ancoragens;
4. Execução do 1º nível de ancoragens e seu pré-esforço
5. Escavação até 0.50 m abaixo do 2º nível de ancoragens;
6. Colocação da viga de distribuição, em metálica;
7. Execução do 2º nível de ancoragens e seu pré-esforço;
8. Escavação até à cota inferior;
9. Nas zonas de contenção definitiva, construção da estrutura de baixo para cima, com
o apoio das lajes na contenção;
10. Desactivação das ancoragens provisórias, na zona de travamento com as lajes.
Cortina do tipo Berlim:
1. Preparação da plataforma de trabalho e preparação da viga de coroamento;
2. Instalação dos perfis verticais em furos com o diâmetro definido nos desenhos, na extensão estipulada
3. Execução dos painéis primários do primeiro nível, até á profundidade estipulada nas peças desenhadas de modo a permitir a sobreposição da armadura longitudinal e execução dos ferrolhos de ligação aos muros e pilares existentes
4. Colocação da armadura e betonagem dos painéis primários;
5. Execução das ancoragens e aplicação do pré-esforço correspondente;
6. Escavação dos painéis secundários do primeiro nível;
7. Colocação da armadura e betonagem dos painéis secundários;
8. Execução das ancoragens e aplicação do pré-esforço correspondente;
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Pág. 6
9. Uma vez atingida a base de escavação serão executadas as sapatas de fundação
10. Execução da fundação dos painéis secundários;
11. Execução do aterro sobre as fundações;
12. Desactivação das ancoragens provisórias, na zona de travamento com as lajes.
5. Dimensionamento. Justificação da solução
5.1. Parâmetros geotécnicos
Para as diferentes formações adoptaram-se os parâmetros indicados no Quadro 1.
Quadro 1 - Parâmetros do terreno adoptados
NSPT γ c’ φ’ Es Zona Geotécnica
Formações (*) (kN/m3)
(kPa) (º) (MPa)
ZG1 Aterros e solos de cobertura 5-41 19 – 25-28 5-10 ZG2 6-19 19 – 26-30 10-30 ZG3 18-49 20 – 30-35 40-80 ZG4
Areias médias a grosseiras e grosseiras argilosas e siltosas
>50 21 – 35-38 80-100
Quadro 2 - Parâmetros do terreno adoptados
5.2. Acções sobre as cortinas em fase provisória
Em fase provisória, isto é, durante a execução da escavação foram consideradas acções
associadas a pressões de terras, e das sobrecargas na superfície do terreno.
A sobrecarga foi de 10 kN/m2.
5.3. Cortina de estacas
AS cortinas serão executadas com estacas φ600 mm, espaçadas de 0.80 m, em betão da
classe C25/30 (classe de exposição XC2) e aço A500NR. Será colocado betão projectado
com rede malhasol na face posterior da cortina.
A cota da ponta das estacas corresponderá a uma ficha que penetrará sempre no material
ZG4 (Areias médias a grosseiras e siltosas NSPT>50)e terá que ser confirmado durante a
furação das estacas.
As estacas moldadas serão executadas de acordo com o preconizado na norma EN
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Pág. 7
1536:1999.
5.3.1. FASE 1
O dimensionamento à flexão foi feito considerando três modelos de elementos finitos, em
estado plano de deformação, que se apresentam nas figuras seguintes. Foram consideradas
as várias fases construtivas, descritas abaixo.
Figura 1 - Modelo da cortina estacas E1 a E32
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Figura 2 - Modelo da cortina estacas E33 a E42
Figura 3 - Modelo da cortina estacas E43 a E73
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Fase Descrição
0 Estado de tensão inicial
1 Aplicação da sobrecarga (10 kN/m2) à superfície
2 Colocação da cortina 3 Escavação até à cota da viga de coroamento
4
Execução do 1º nível de ancoragens (cota +28.415 e aplicação do pré-esforço (P0=450 kN)
5 Escavação até à cota +21.515
Quadro 3 - Faseamento do cálculo
Os resultados das análises encontram-se apresentados nas figuras seguintes.
Estacas E1 a E32
Figura 4 – Deslocamentos horizontais finais
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Figura 5 – Deslocamentos verticais finais
Figura 6 – Deformada final da cortina (deslocamento horizontal)
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Figura 7 - Envolvente de esforços (N, V, M)
Estacas E33 a E42
Figura 8 – Deslocamentos horizontais finais
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Figura 9 – Deslocamentos verticais finais
Figura 10 – Deformada final da cortina (deslocamento horizontal)
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Figura 11 - Envolvente de esforços (N, V, M)
Estacas E43 a E73
Figura 12 – Deslocamentos horizontais finais
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Figura 13 – Deslocamentos verticais finais
Figura 14 – Deformada final da cortina (deslocamento horizontal)
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Figura 15 - Envolvente de esforços (N, V, M)
Dimensionamento estrutural das estacas
Por metro de cortina N V M (kN/m) (kN/m) (kN*m/m) E1 a E32 90 126 187 E33 a E42 60 179 335 E43 a e73 115 164 355
No cálculo dos esforços majorados, considerou-se o coeficiente de segurança γG=1.50.
Nsd Vsd Msd Asl Asl (kN) (kN) (kN*m) (cm2) (cm2)
E1 a E32 72 151 224 22.8 10φ20 31.4 E33 a E42 48 215 402 46.2 12φ25 58.9 E43 a e73 92 197 426 49.6 12φ25 58.9
Secção quadrada equivalente: be=0.54m de=0.42 m
Vcd=170 kN
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Cintas: armadura helicoidal φ10//0.20 m Vwd=130 kN VRd=300 kN
5.3.2. FASE 2
O dimensionamento à flexão foi feito considerando três modelos de elementos finitos, em
estado plano de deformação, que se apresentam nas figuras seguintes. Foram consideradas
as várias fases construtivas, descritas no quadro abaixo.
Figura 16 - Modelo da cortina estacas E31 a E61
Fase Descrição
0 Estado de tensão inicial
1 Aplicação da sobrecarga (10 kN/m2) à superfície
2 Colocação da cortina 3 Escavação até à cota da viga de coroamento
4 Execução do 1º nível de ancoragens (cota +32.14 e aplicação do pré-esforço (P0=300 kN)
5 Escavação até à cota +26.00
6 Execução do 2º nível de ancoragens (cota +27.00 e aplicação do pré-esforço (P0=450 kN)
7 Escavação até à cota +21.515
Quadro 4 - Faseamento do cálculo
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Pág. 17
Figura 17 - Modelo da cortina estacas E62 a E92
Fase Descrição
0 Estado de tensão inicial
1 Aplicação da sobrecarga (10 kN/m2) à superfície
2 Colocação da cortina 3 Escavação até à cota da viga de coroamento
4 Execução do 1º nível de ancoragens (cota +32.14 e aplicação do pré-esforço (P0=300 kN)
5 Escavação até à cota +26.00
6 Execução do 2º nível de ancoragens (cota +27.00 e aplicação do pré-esforço (P0=450 kN)
7 Escavação até à cota +21.515
Quadro 5 - Faseamento do cálculo
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Pág. 18
Figura 18 - Modelo da cortina estacas E93 a E172
Fase Descrição
0 Estado de tensão inicial
1 Aplicação da sobrecarga (10 kN/m2) à superfície
2 Colocação da cortina 3 Escavação até à cota da viga de coroamento
4 Execução do 1º nível de ancoragens (cota +32.14 e aplicação do pré-esforço (P0=300 kN)
5 Escavação até à cota +26.00
6 Execução do 2º nível de ancoragens (cota +27.00 e aplicação do pré-esforço (P0=300 kN)
7 Escavação até à cota +21.515
Quadro 6 - Faseamento do cálculo
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Pág. 19
Figura 19 - Modelo da cortina estacas E173 a E205
Fase Descrição
0 Estado de tensão inicial
1 Aplicação da sobrecarga (10 kN/m2) à superfície
2 Colocação da cortina 3 Escavação até à cota da viga de coroamento
4
Execução do 1º nível de ancoragens (cota +28.415 e aplicação do pré-esforço (P0=300 kN)
5 Escavação até à cota +21.515
Quadro 7 - Faseamento do cálculo
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Figura 20 - Modelo da cortina estacas E206 a E288
Fase Descrição
0 Estado de tensão inicial
1 Aplicação da sobrecarga (10 kN/m2) à superfície
2 Colocação da cortina 3 Escavação até à cota da viga de coroamento
4 Execução do 1º nível de ancoragens (cota +32.14 e aplicação do pré-esforço (P0=300 kN)
5 Escavação até à cota +26.00
6 Execução do 2º nível de ancoragens (cota +27.00 e aplicação do pré-esforço (P0=300 kN)
7 Escavação até à cota +21.515
Quadro 8 - Faseamento do cálculo
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 21
Os resultados das análises encontram-se apresentados nas figuras seguintes.
Estacas E31 a E61
Figura 21 – Deslocamentos horizontais finais
Figura 22 – Deslocamentos verticais finais
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Figura 23 – Deformada final da cortina (deslocamento horizontal)
Figura 24 - Envolvente de esforços (N, V, M)
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Pág. 23
Estacas E62 a E91
Figura 25 – Deslocamentos horizontais finais
Figura 26 – Deslocamentos verticais finais
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Pág. 24
Figura 27 – Deformada final da cortina (deslocamento horizontal)
Figura 28 - Envolvente de esforços (N, V, M)
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Estacas E93 a E172
Figura 29 – Deslocamentos horizontais finais
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Figura 30 – Deslocamentos verticais finais
Figura 31 – Deformada final da cortina (deslocamento horizontal)
Figura 32 - Envolvente de esforços (N, V, M)
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Estacas E173 a E205
Figura 33 – Deslocamentos horizontais finais
Figura 34 – Deslocamentos verticais finais
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Figura 35 – Deformada final da cortina (deslocamento horizontal)
Figura 36 - Envolvente de esforços (N, V, M)
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 29
Estacas E206 a E288
Figura 37 – Deslocamentos horizontais finais
Figura 38 – Deslocamentos verticais finais
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Figura 39 – Deformada final da cortina (deslocamento horizontal)
Figura 40 - Envolvente de esforços (N, V, M)
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Pág. 31
Dimensionamento estrutural das estacas
Por metro de cortina N V M (kN/m) (kN/m) (kN*m/m) E31 a E61 183 199 329 E62 a E92 58 160 298 E93 a E172 167 102 211 E173 a E205 98 121 169 E206 a E288 157 128 156
No cálculo dos esforços majorados, considerou-se o coeficiente de segurança γG=1.50.
Nsd Vsd Msd Asl Asl (kN) (kN) (kN*m) (cm2) (cm2)
E31 a E61 220 239 395 21.1 10φ20 31.4 E62 a E92 200 192 358 43.6 12φ25 58.9 E93 a E172 70 121 211 38.7 12φ25 58.9 E173 a 205 118 145 203 E206 a E288 188 159 187
Secção quadrada equivalente: be=0.54m de=0.42 m
Vcd=170 kN
Cintas: armadura helicoidal φ10//0.20 m Vwd=130 kN VRd=300 kN
Dimensionamento da viga de distribuição
l P0 α P*cosα p psd pl2/k M-sd Vsd
(m) (kN) (º) (kN) (kN/m) (kN/m) (kN*m) (kN) 3.20 300 30 260 81 122 12 -104 390
Msd µ As1 (kN*m) (cm2)
104 0.021 3.5
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Pág. 32
Verificação do Esforço Transverso
Vsd = 487 kN
τ1 = 0.65 MPa τ2 = 5.0 MPa
Vcd = 315 kN
Vwd= 75 kN Asw/s= 7.2cm2/m
Dimensionamento das escoras de canto
Escoras com L<6.00 Para determinar o esforço de dimensionamento das escoras utilizou-se a carga máxima
do nível de suporte mais solicitado, considerando ainda que a situação crítica
corresponde a um comprimento de influência de 3,20m, pelo que resulta:
mkNF / 266max = ;
kNE 120445cos
2,3266max =
×= ;
kNNSd 156512043,1 =×= .
Considerou-se o perfil HEB 220, em aço laminado S235, que apresenta as seguintes
características:
A=9100mm2; ix=94.3mm ;iy=55.9mm
De acordo com o estipulado no EC3 (5.4.4), a resistência à compressão pura é dada
por:
Mo
yRd
fAN
γ
×= ,
de onde se obtém:
SdRd NkNN 2138100,1
2359100 3 >=××
= − .
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 33
No EC3 (5.5.1) é indicada uma verificação para a resistência à encurvadura de
elementos sujeitos a compressão. Esta verificação deverá ser realizada para os dois
eixos principais usando os respectivos comprimentos de encurvadura.
A expressão apresentada para a resistência é a seguinte:
1M
yRd,b
fAN
γ
×χ= ,
onde o valor de χ é retirado do Quadro 5.5.2, sendo λ dado por:
1
0
i
l
λ×=λ ,
em que λ1 = 93,9 para S235.
Desta forma tem-se:
Direcção l0 [mm] λ χχχχ Nb,Rd [kN]
x (curva b) 6000 0.678 0.796 1703
y (curva c) 3000 0,571 0,802 1715
Escoras com L<8.00 Para determinar o esforço de dimensionamento das escoras utilizou-se a carga máxima
do nível de suporte mais solicitado, considerando ainda que a situação crítica
corresponde a um comprimento de influência de 3,20m, pelo que resulta:
mkNF / 266max = ;
kNE 120445cos
2,3266max =
×= ;
kNNSd 156512043,1 =×= .
Considerou-se o perfil HEB 260, em aço laminado S235, que apresenta as seguintes
características:
A=11800mm2; ix=112.0mm ;iy=65.8mm
De acordo com o estipulado no EC3 (5.4.4), a resistência à compressão pura é dada
por:
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 34
Mo
yRd
fAN
γ
×= ,
de onde se obtém:
SdRd NkNN 2773100,1
23511800 3 >=××
= − .
No EC3 (5.5.1) é indicada uma verificação para a resistência à encurvadura de
elementos sujeitos a compressão. Esta verificação deverá ser realizada para os dois
eixos principais usando os respectivos comprimentos de encurvadura.
A expressão apresentada para a resistência é a seguinte:
1M
yRd,b
fAN
γ
×χ= ,
onde o valor de χ é retirado do Quadro 5.5.2, sendo λ dado por:
1
0
i
l
λ×=λ ,
em que λ1 = 93,9 para S235.
Desta forma tem-se:
Direcção l0 [mm] λ χχχχ Nb,Rd [kN]
x (curva b) 8000 0.761 0.748 2075
y (curva c) 3000 0,485 0,851 2360
Verificação da segurança das ancoragens
Ancoragens P0=300kN
Quadro 9 - Dimensionamento estrutural das ancoragens
Aço : St 1670, 1860 ft0,1k = 1670 MPa
ftk = 1860 MPa Es = 195 GPa
Diâmetro nominal do cordão = 0.62 " 15.7 mm Ap = 150 mm2
Pt0,1k = 251 kN
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 35
Resistência característica, Ptk = 279 kN Tracção admissível, Pa = Pt0,1k/1.35
= 186 kN Pré-esforço inicial, P0 = Pa/1.20 = 155 kN
n.º de cordões = 2 Área total = 297 mm2
Pt0,1k = 502 kN Pa = 372 kN P0 = 310 kN
Deformabilidade elástica, EA = 6.237E+04 KN
Para o dimensionamento do bolbo de selagem, considerou-se que este irá ser executado
nas camadas de areia com NSPT>50. Para as condições do quadro, o comprimento de
selagem será de 6 m. A selagem será executada pelo método de Injecção Repetitiva e
Selectiva (IRS). As características finais serão confirmadas em obra através dos ensaios de
recepção detalhados especificados no ponto 6.
Quadro 10 - Dimensionamento do bolbo de selagem das ancoragens
Utilização = Provisória Diâmetro do furo, Dd (m) = 0.15
Comprimento de selagem, Ls (m) = 6.00
Sistema de injecção = IRS α = 1.8
Diâmetro da selagem, Ds (m) = 0.27 Atrito último, τu (kPa) = 280
Resistência última, TL (kN) = 1425 FST = 1.8
Tracção admissível, Tadm (kN) = 791
Ancoragens P0=450kN
Quadro 11 - Dimensionamento estrutural das ancoragens
Aço : St 1670, 1860 ft0,1k = 1670 MPa
ftk = 1860 MPa Es = 195 GPa
Diâmetro nominal do cordão = 0.62 " 15.7 mm Ap = 150 mm2
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 36
Pt0,1k = 251 kN Resistência característica, Ptk = 279 kN
Tracção admissível, Pa = Pt0,1k/1.35 = 186 kN
Pré-esforço inicial, P0 = Pa/1.20 = 155 kN n.º de cordões = 3
Área total = 445 mm2 Pt0,1k = 753 kN
Pa = 558 kN P0 = 465 kN
Deformabilidade elástica, EA = 9.345E+04 KN
Para o dimensionamento do bolbo de selagem, considerou-se que este irá ser executado
nas camadas de areia com NSPT>50. Para as condições do quadro, o comprimento de
selagem será de 6 m. A selagem será executada pelo método de Injecção Repetitiva e
Selectiva (IRS). As características finais serão confirmadas em obra através dos ensaios de
recepção detalhados especificados no ponto 6.
Quadro 12 - Dimensionamento do bolbo de selagem das ancoragens
Utilização = Provisória Diâmetro do furo, Dd (m) = 0.15
Comprimento de selagem, Ls (m) = 6.00
Sistema de injecção = IRS α = 1.8
Diâmetro da selagem, Ds (m) = 0.27 Atrito último, τu (kPa) = 280
Resistência última, TL (kN) = 1425 FST = 1.8
Tracção admissível, Tadm (kN) = 791
Verificação da capacidade de carga axial das estacas
Em fase temporária, o esforço axial máximo, em serviço, é igual 146 kN. Em fase definitiva,
após a execução das lajes e a desactivação das ancoragens, o esforço passa a ser de
300kN.
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 37
As estacas terão uma ficha mínima de 3 diâmetros na camada ZG4 e estarão a trabalhar
fundamentalmente por ponta. O valor admissível máximo é de cerca de 1270kN, que
corresponde a uma tensão admissível da ordem de 4.5MPa.
5.4. Cortina Berlim
5.4.3. Cortina com dois painéis com 4.0m de altura cada
A Figura 41 representa os diagramas adoptados para as pressões devido às terras e ás
sobrecargas (qk = 10 kN/m2), para a cortina
Figura 41 – Diagrama de pressões adoptado para a cortina
Ancoragens
φ = 30º γ = 20 kN/m3 ka = 0.33
- p1 = 0.33x10 = 3.3 kN/m2
- p2 = 0.65 x 20 x 0.33 x 8.00 = 34.3 kN/m2 1º a 2º nível
mkNF / 5.150)3.33,34(00,41 =+×= ;
kNQ 59215cos5
195.1501 =
×
×=
Comprimento da zona de selagem
O comprimento da zona de selagem deve ser calculado pela seguinte fórmula:
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 38
as
as
KD
Tls
××
×=
π
γ
em que: ls - Comprimento do bolbo de selagem
Ta - Força na direcção da ancoragem
Ds - Diâmetro do bolbo ( considerou-se 0.15 m)
Ka - Aderência do terreno (considerou-se 280 kN/m2)
γs - Coeficiente de segurança (adoptou-se 1.8)
Assim lmax= 6.0 m
Nota: O comprimento do bolbo de selagem deverá ser recalculado em função do tipo de solo
encontrado na fase de execução de obra.
Composição das ancoragens
Os cordões a utilizar nas ancoragens serão formados por cordões de 0.6'' de diâmetro, cuja
secção é igual a 140.0mm2. O número de cordões a utilizar por cabo de ancoragem é
definido considerando que vão trabalhar a uma tensão inferior a 75% da tensão última.
Utilizando o limite elástico do aço Fyk=1.7 kN/mm2, e tendo considerado ancoragens com um
pré-esforço de serviço de 600 kN, e adoptando um factor de segurança de 1.2, teremos
– 6 cordões de 0.6’’
Q=0.75 x (6x140) x 1.7 = 1071 kN > 1.2 x 600 = 720 kN
Desta forma, tendo o cuidado de procurar localizar o mais possível o bolbo de selagem das
ancoragens nas unidades geológicas mais resistentes, definiram-se as ancoragens com as
características que se resumem no quadro seguinte:
Nível Pré-esforço Comprimento
livre Comprimento
de selagem Inclinação
vertical
[kN] [m] [m] [º]
1º 600 8.0 6.0 15
2º 600 6.0 6.0 15
Perfis metálicos
O cálculo dos perfis foi realizado tendo em atenção a encurvadura dos perfis e a sua
capacidade de suporte vertical, considerando os perfis selados no ZG4.
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 39
Características dos perfis
Utilizou-se o perfil HEB 140, em aço laminado S235, com as seguintes características:
A=4300mm2; ix=59.3mm ;iy=35.0mm
De acordo com o estipulado no EC3 (5.4.4), a resistência à compressão pura é dada
por:
Mo
y
Rd
fAN
γ
×= ,
de onde se obtém:
919101,1
2354300 3 kNN Rd =××
= − .
Resistência do elemento à encurvadura
No EC3 (5.5.1) é indicada uma verificação para a resistência à encurvadura de
elementos sujeitos a compressão. Esta verificação deverá ser realizada para os dois
eixos principais usando os respectivos comprimentos de encurvadura.
A expressão apresentada para a resistência é a seguinte:
1M
yRd,b
fAN
γ
×χ= ,
onde o valor de χ é retirado do Quadro 5.5.2 presente no EC3, sendo λ dado por:
1
0
λλ
×=
i
l,
em que λ1=93,9 para o aço S235
Desta forma, para o máximo comprimento de encurvadura possível, tem-se:
Direcção l0 [mm] λ χχχχ Nb,Rd [kN]
y (curva c) 4000 1.187 0.44 404.4
Esforço axial nos perfis
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 40
A situação de cálculo considerada, em termos de comprimento de encurvadura, foi a
seguinte
Parede:
kN/m 303,00,4251pp m 0,3e
m 0,4hparede =×××=⇒
=
=.
Ancoragens:
kN/m0.523
º156001p ancoragens =
××=⇒
sen,
resultando então:
kN/perfil 0.246)5230(0.3 =+×=perfilN .
perfilSd NF35,1N ××=
Rdb,NkN/perfil 33224635,135,1 <=×=×= perfilSd NN
Estando assim verificada a resistência à encurvadura dos perfis metálicos utilizados.
Capacidade de suporte vertical
Dimensionamento do comprimento de selagem
A selagem dos perfis será executada na camada ZG4 e foi dimensionada pelo método
proposto por Bustamante e Gianeselli, para microestacas injectadas a baixa pressão.
Considerando NSPT = 60 e qs ≈ 300 kN/m2 teremos
O dimensionamento do bolbo de selagem é realizado através da seguinte expressão:
Ls = N / (π x Ds x qs) x F.S.
onde
N – esforço axial no perfil
Ds – diâmetro médio do bolbo de selagem, introduzindo um factor de
correcção dependente do tipo de terreno (1.1x Ds)
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 41
qs – parâmetro que define o atrito limite unitário, que depende da natureza,
consistência ou compacidade do terreno e do método de injecção
( qs = 300 kN/m2)
F.S. – factor de segurança – 1.8
O comprimento dos bolbos de selagem e das microestacas deverão ser confirmados
durante a furação em função dos terrenos encontrados e do processo de execução
utilizados.
Assim, teremos, para um furo com 0,25 m de diâmetro e 3.0m de comprimento:
Parede:
kN/m 603,00,4252pp m 0,3e
m 0,4hparede =×××=⇒
=
=.
Ancoragens:
kN/m0.1043
º156002p ancoragens =
××=⇒
sen,
resultando então:
kN/perfil 0.492)10460(0.3 =+×=perfilN .
kNQl 0.7770.330025,01.1 =××××= π
kNQp 117=
Pelo que o coeficiente de segurança é:
8.1492
117777. =
+=SC
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 42
5.5. Cortina com um painel com 5.0m de altura
A Figura 41 representa os diagramas adoptados para as pressões devido às terras e ás
sobrecargas (qk = 10 kN/m2), para a cortina com 20.0m de largura.
Figura 42 – Diagrama de pressões adoptado para a cortina
Ancoragens
φ = 30º γ = 20 kN/m3 ka = 0.33
- p1 = 0.33x10 = 3.3 kN/m2
- p2 = 0.65 x 20 x 0.33 x 5.00 = 21.5 kN/m2 1º nível
mkNF / 0.124)3.35,21(00,51 =+×= ;
kNQ 51215cos5
200.1241 =
×
×=
Comprimento da zona de selagem
O comprimento da zona de selagem deve ser calculado pela seguinte fórmula:
as
as
KD
Tls
××
×=
π
γ
em que: ls - Comprimento do bolbo de selagem
Ta - Força na direcção da ancoragem
Ds - Diâmetro do bolbo ( considerou-se 0.15 m)
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 43
Ka - Aderência do terreno (considerou-se 280 kN/m2)
γs - Coeficiente de segurança (adoptou-se 1.8)
Assim lmax= 6.0 m
Nota: O comprimento do bolbo de selagem deverá ser recalculado em função do tipo de solo
encontrado na fase de execução de obra.
Composição das ancoragens
Os cordões a utilizar nas ancoragens serão formados por cordões de 0.6'' de diâmetro, cuja
secção é igual a 140.0mm2. O número de cordões a utilizar por cabo de ancoragem é
definido considerando que vão trabalhar a uma tensão inferior a 75% da tensão última.
Utilizando o limite elástico do aço Fyk=1.7 kN/mm2, e tendo considerado ancoragens com um
pré-esforço de serviço de 600 kN, e adoptando um factor de segurança de 1.2, teremos
– 6 cordões de 0.6’’
Q=0.75 x (6x140) x 1.7 = 1071 kN > 1.2 x 600 = 720 kN
Desta forma, tendo o cuidado de procurar localizar o mais possível o bolbo de selagem das
ancoragens nas unidades geológicas mais resistentes, definiram-se as ancoragens com as
características que se resumem no quadro seguinte:
Nível Pré-esforço Comprimento
livre Comprimento
de selagem Inclinação
vertical
[kN] [m] [m] [º]
1º 600 8.0 6.0 15
Perfis metálicos
O cálculo dos perfis foi realizado tendo em atenção a encurvadura dos perfis e a sua
capacidade de suporte vertical, considerando os perfis selados no ZG4.
Características dos perfis
Utilizou-se o perfil HEB 140, em aço laminado S235, com as seguintes características:
A=4300mm2; ix=59.3mm ;iy=35.0mm
De acordo com o estipulado no EC3 (5.4.4), a resistência à compressão pura é dada
por:
Mo
y
Rd
fAN
γ
×= ,
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 44
de onde se obtém:
919101,1
2354300 3 kNN Rd =××
= − .
Resistência do elemento à encurvadura
No EC3 (5.5.1) é indicada uma verificação para a resistência à encurvadura de
elementos sujeitos a compressão. Esta verificação deverá ser realizada para os dois
eixos principais usando os respectivos comprimentos de encurvadura.
A expressão apresentada para a resistência é a seguinte:
1M
yRd,b
fAN
γ
×χ= ,
onde o valor de χ é retirado do Quadro 5.5.2 presente no EC3, sendo λ dado por:
1
0
λλ
×=
i
l,
em que λ1=93,9 para o aço S235
Desta forma, para o máximo comprimento de encurvadura possível, tem-se:
Direcção l0 [mm] λ χχχχ Nb,Rd [kN]
y (curva c) 4000 1.187 0.44 404.4
Esforço axial nos perfis
A situação de cálculo considerada, em termos de comprimento de encurvadura, foi a
seguinte
Parede:
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 45
kN/m 303,00,4251pp m 0,3e
m 0,4hparede =×××=⇒
=
=.
Ancoragens:
kN/m0.523
º156001p ancoragens =
××=⇒
sen,
resultando então:
kN/perfil 0.246)5230(0.3 =+×=perfilN .
perfilSd NF35,1N ××=
Rdb,NkN/perfil 33224635,135,1 <=×=×= perfilSd NN
Estando assim verificada a resistência à encurvadura dos perfis metálicos utilizados.
Capacidade de suporte vertical
Dimensionamento do comprimento de selagem
A selagem dos perfis será executada na camada ZG4 e foi dimensionada pelo método
proposto por Bustamante e Gianeselli, para microestacas injectadas a baixa pressão.
Considerando NSPT = 60 e qs ≈ 300 kN/m2 teremos
O dimensionamento do bolbo de selagem é realizado através da seguinte expressão:
Ls = N / (π x Ds x qs) x F.S.
onde
N – esforço axial no perfil
Ds – diâmetro médio do bolbo de selagem, introduzindo um factor de
correcção dependente do tipo de terreno (1.1x Ds)
qs – parâmetro que define o atrito limite unitário, que depende da natureza,
consistência ou compacidade do terreno e do método de injecção
( qs = 300 kN/m2)
F.S. – factor de segurança – 1.8
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 46
O comprimento dos bolbos de selagem e das microestacas deverão ser confirmados
durante a furação em função dos terrenos encontrados e do processo de execução
utilizados.
Assim, teremos, para um furo com 0,25 m de diâmetro e 3.0m de comprimento:
Parede:
kN/m 5.373,00,5251pp m 0,3e
m 0,4hparede =×××=⇒
=
=.
Ancoragens:
kN/m0.523
º156001p ancoragens =
××=⇒
sen,
resultando então:
kN/perfil0.270)3852(0.3 =+×=perfilN .
kNQl 0.7770.330025,01.1 =××××= π
kNQp 117=
Pelo que o coeficiente de segurança é:
3.3270
117777. =
+=SC
5.6. Contenção Provisória
Parâmetros geotécnicos
Para as diferentes formações adoptaram-se os parâmetros indicados no Quadro abaixo.
Quadro 13 - Parâmetros do terreno adoptados
Zona geotécnica
Formações NSPT
VL(*)
(m/s)
γ
(kN/m3)
cu(*)
(kPa)
c’
(kPa)
φ’
(º)
Eu
(MPa)
E’
(MPa)
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 47
ZG1 Recente. Aterros e solos de cobertura.
5 – 41
<180 18 < 70 - 25 - 28 5 - 10
ZG2 Pliocénico descomprimido. Areias medias a grosseiras argilosas e siltosas.
6 – 19
<180 20 < 70 - 26 - 30 10 -30
ZG3 Pliocénico.
Areias medias a grosseiras argilosas e siltosas.
18 - 49 180 - 360 21 70 - 250 - 30 - 35 40-80
ZG4 Pliocénico.
Areias medias a grosseiras argilosas e siltosas.
> 50 360 - 800 21 > 250 - 35 - 38 80-100
φ’ – ângulo de resistência ao corte, E’ – módulo de deformabilidade drenado
(*) valores médios, os restantes valores são característicos
Acções sobre as cortinas em fase provisória
Em fase provisória, isto é, durante a execução da escavação foram consideradas
acções associadas a pressões de terras e das sobrecargas na superfície do terreno.
Como se admitiu que o nível freático não ultrapassaria a cota da base da escavação, o
seu efeito não foi considerado.
No que respeita às pressões do maciço elas foram consideradas tendo como referência
um diagrama do tipo dos propostos por Terzaghi e Peck. Foi adoptado o diagrama
proposto para as areias, definido por uma pressão uniforme de valor 0,65.Ka.γ.h, sendo
Ka o coeficiente de impulso activo, γ o peso volúmico total de cada camada e h a
profundidade da escavação.
A Figura 41 representa os diagramas adoptados para as pressões devido às terras e ás
sobrecargas (qk = 10 kN/m2), para a cortina
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 48
Ancoragens
φ = 28º γ = 20 kN/m3 ka = 0.36
- p1 = 0.36x10 = 3.6 kN/m2
- p2 = 0.65 x 20 x 0.36 x 7.40 = 35.0 kN/m2
1º a 2º nível
mkNF / 4.154)6.30,35(00,41 =+×= ;
kNQ 53530cos
34.1541 =
×=
Comprimento da zona de selagem
O comprimento da zona de selagem deve ser calculado pela seguinte fórmula:
as
as
KD
Tls
××
×=
π
γ
em que: ls - Comprimento do bolbo de selagem
Ta - Força na direcção da ancoragem
Ds - Diâmetro do bolbo ( considerou-se 0.15 m)
Ka - Aderência do terreno (considerou-se 280 kN/m2)
γs - Coeficiente de segurança (adoptou-se 1.8)
Assim lmax= 8.0 m
Nota: O comprimento do bolbo de selagem deverá ser recalculado em função do tipo de solo
encontrado na fase de execução de obra.
Composição das ancoragens
Os cordões a utilizar nas ancoragens serão formados por cordões de 0.6'' de diâmetro, cuja
secção é igual a 140.0mm2. O número de cordões a utilizar por cabo de ancoragem é
definido considerando que vão trabalhar a uma tensão inferior a 75% da tensão última.
Utilizando o limite elástico do aço Fyk=1.7 kN/mm2, e tendo considerado ancoragens com um
pré-esforço de serviço de 550 kN, e adoptando um factor de segurança de 1.2, teremos
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 49
– 4 cordões de 0.6’’
Q=0.75 x (4x140) x 1.7 = 714 kN > 1.2 x 550 = 660 kN
Desta forma, tendo o cuidado de procurar localizar o mais possível o bolbo de selagem das
ancoragens nas unidades geológicas mais resistentes, definiram-se as ancoragens com as
características que se resumem no quadro seguinte:
Nível Pré-esforço Comprimento
livre Comprimento
de selagem Inclinação
vertical
[kN] [m] [m] [º]
1º 550 19.0 8.0 30
2º 550 12.0 8.0 30
O cálculo dos perfis foi realizado tendo em atenção a encurvadura dos perfis e a sua
capacidade de suporte vertical, considerando os perfis selados no ZG4.
Características dos perfis
Utilizou-se o perfil HEB 160, em aço laminado S235, com as seguintes características:
A=5430mm2; ix=67.8mm ;iy=40.5mm
De acordo com o estipulado no EC3 (5.4.4), a resistência à compressão pura é dada
por:
Mo
y
Rd
fAN
γ
×= ,
de onde se obtém:
1160101,1
2355430 3 kNN Rd =××
= − .
Resistência do elemento à encurvadura
No EC3 (5.5.1) é indicada uma verificação para a resistência à encurvadura de
elementos sujeitos a compressão. Esta verificação deverá ser realizada para os dois
eixos principais usando os respectivos comprimentos de encurvadura.
A expressão apresentada para a resistência é a seguinte:
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
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1M
yRd,b
fAN
γ
×χ= ,
onde o valor de χ é retirado do Quadro 5.5.2 presente no EC3, sendo λ dado por:
1
0
λλ
×=
i
l,
em que λ1=93,9 para o aço S235
Desta forma, para o máximo comprimento de encurvadura possível, tem-se:
Direcção l0 [mm] λ χχχχ Nb,Rd [Kn]
y (curva c) 3000 0.79 0,67 774
Esforço axial nos perfis
A situação de cálculo considerada, em termos de comprimento de encurvadura, foi a
seguinte:
Ancoragens:
kN/m0.1833
º305502p ancoragens =
××=⇒
sen,
resultando então:
kN/perfil 0.2750.1835.1 =×=perfilN .
perfilSd NF35,1N ××=
Rdb,NkN/perfil 37127535,135,1 <=×=×= perfilSd NN
Estando assim verificada a resistência à encurvadura dos perfis metálicos utilizados.
Capacidade de suporte vertical
Dimensionamento do comprimento de selagem
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 51
A selagem dos perfis será executada na camada ZG4 e foi dimensionada pelo método
proposto por Bustamante e Gianeselli, para microestacas injectadas a baixa pressão.
Considerando NSPT = 60 e qs ≈ 280 kN/m2 teremos
O dimensionamento do bolbo de selagem é realizado através da seguinte expressão:
Ls = N / (π x Ds x qs) x F.S.
onde
N – esforço axial no perfil
Ds – diâmetro médio do bolbo de selagem, introduzindo um factor de
correcção dependente do tipo de terreno
qs – parâmetro que define o atrito limite unitário, que depende da natureza,
consistência ou compacidade do terreno e do método de injecção
F.S. – factor de segurança
O comprimento dos bolbos de selagem e das microestacas deverão ser confirmados
durante a furação em função dos terrenos encontrados e do processo de execução
utilizados.
Assim, teremos, para um furo com 0,25 m de diâmetro e 3.0m de comprimento:
kNQl 0.7250.328025,01.1 =××××= π
kNQp 108=
Pelo que o coeficiente de segurança é:
0.3275
108725. =
+=SC
6. Instrumentação da obra
6.7. 8.1 Equipamento
Dada a importância da obra prevê-se a sua instrumentação. Para tal escolheram-se seis
secções, indicadas nas peças desenhadas. Em cada uma delas serão instalados os
seguintes equipamentos:
-células dinamométricas instaladas nas cabeças de algumas das ancoragens da secção
instrumentada;
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Pág. 52
-1 marca topográfica num ponto próximo da cortina para medição assentamentos;
marcas topográficas nos painéis da cortina, para medição do movimento horizontal.
-Em duas das secções será instalado um tubo inclinométrico inserido no terreno próximo
do tardoz da cortina.
-Deverão também ser colocados alvos topográficos na estrutura do hipermercado.
A medição dos instrumentos de observação deve ser feita, pelo menos, no final de cada
uma das fases relevantes (escavação e pré-esforço) da obra.
6.8. 8.2 Critérios de alerta
Nível verde: δh ≤ 0.1%H; t ≤ 0.15 mm/dia; δF ≤ 10%; ou seja, o maciço encontra-se
sensivelmente estabilizado, pelo que se deverá continuar a utilizar o método construtivo
indicado no projecto.
Nível amarelo: δh ≤ 0.2%H; t ≤ 0.3 mm/dia; δF ≤ 25%; ou seja, o maciço encontra-se no
limite da estabilização, sendo necessário analisar as leituras com atenção. Recomenda-
se uma análise crítica do processo construtivo e eventualmente a sua reformulação de
modo a diminuir a taxa de deformação e assim aumentar a segurança da obra. As
leituras nesta fase devem ser diárias.
Nível vermelho: δh ≤ 0.3%H; t ≤ 0.45 mm/dia; δh ≤ 40%; ou seja, o maciço encontra-se
instabilizado, sendo necessário agir de imediato. Recomenda-se o aumento do número
de ancoragens, diminuição das alturas dos níveis de escavação e posteriormente a
reformulação do processo construtivo. As leituras nesta fase devem ser de 4 em 4
horas.
A definição de dispositivos que permitam controlar a situação de emergência, terá que
ser especialmente vocacionada para o cenário eventualmente criado. Como tal e para
que todo o sistema de alerta funcione é necessário existir uma rápida transmissão da
informação, desde a empresa que faz as leituras (Empreiteiro) até à que decide
(Projectista em conjunto com o Dono da Obra).
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
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Oeiras, 4 de Dezembro de 2010
Filipe Feio
Eng. Civil (OE 22445 )
MULTICENCO ESTABELECIMENTOS COMERCIAIS S.A.
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal
Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Memória Descritiva e Justificativa
Agosto 2012
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
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Índice 1. Introdução...........................................................................................................................2 2. Normas e Regulamentos.....................................................................................................3 3. Condições geológicas e geotécnicas...................................................................................3 4. Fases de trabalho e modo de execução...............................................................................5 5. Dimensionamento. Justificação da solução ........................................................................6
5.1. Parâmetros geotécnicos ..............................................................................................6 5.2. Acções sobre as cortinas em fase provisória ..............................................................6 5.3. Cortina de estacas .......................................................................................................6 5.4. Cortina Berlim ..........................................................................................................37 5.5. Cortina com um painel com 5.0m de altura .............................................................42 5.6. Contenção Provisória................................................................................................46
6. Instrumentação da obra.....................................................................................................51 6.7. 8.1 Equipamento.......................................................................................................51 6.8. 8.2 Critérios de alerta................................................................................................52
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
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REMODELAÇÃO E AMPLIAÇÃO DO CENTRO COMERCIAL JUMBO DE SETÚBAL
PROJECTO DE LICENCIAMENTO DE ESCAVAÇÃO E CONTENÇÃO
PERIFÉRICA
MEMÓRIA DESCRITIVA E JUSTIFICATIVA
1. Introdução
A obra de escavação destina-se à remodelação e ampliação do Centro Comercial
Jumbo de Setúbal. execução do novo sistema de acessos ao Centro Integrado de
Cirurgia de Ambulatório. A Ampliação e Remodelação será executada em duas fases.
Na primeira será executada a construção localizada a Oeste na parcela designada por
lote 17. Na segunda fase serão construídos os restantes edifícios localizados na parcela
adjacente ao edifício existente. O presente Projecto de Licenciamento refere-se à
escavação e contenção periférica que é necessário executar para permitir a construção
dos edifícios que constituem a remodelação e ampliação.
O terreno onde se localiza a primeira fase apresenta um desnível entre as cotas 32 e 22.
O terreno confina a nascente com a via que liga a Av. Antero de Quental à Rua Nova
Sintra. Assim previu-se que a escavação será em geral realizada com recurso a taludes.
à excepção da zona confinante com a via acima referida onde se previu uma cortina de
estacas moldadas, com diâmetro 600mm afastadas de 0.80m, na zona onde a cortina é
definitiva e uma solução tipo berlim provisória na zona onde a cortina é para desmontar.
As estacas são solidarizadas por uma viga de coroamento e por vigas de distribuição,
que são suportadas por ancoragens pré-esforçadas. Considera-se esta a solução mais
adequada, em particular face à alternativa de uma cortina tipo Berlim, devido à facilidade
de execução e tendo em atenção a natureza dos solos existentes. A vantagem
associada à contenção por estacas consiste no facto de que, quando se processa a
escavação, os elementos da cortina já se encontram betonados e a confinar o terreno.
Atendendo às características das formações interessadas, propõe-se, a adopção de um
talude com inclinação V=1:H=1.5.
A solução prevista para a contenção a realizar na segunda fase é semelhante,
prevendo-se no entanto na zona da rampa da saída do estacionamento a execução de
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 3
uma cortina tipo berlim definitivo devido à existência de muros de suporte e a manter
que não permitem a execução das estacas.
2. Normas e Regulamentos
No dimensionamento e verificação da segurança da contenção foram adoptados as
seguintes normas e regulamentos:
R.S.A. – Regulamento de Segurança e Acções para Estruturas de Edifícios e Pontes
R.E.B.A.P. – Regulamento de Betão Armado e Pré-Esforçado
NP EN 206-1:2007 – Betão – Especificação, desempenho, produção e conformidade.
EN 1992-1-1:2004 – Eurocódigo 2: Projecto de Estruturas de Betão
EN 1997-1 – Eurocódigo 7 – Projecto geotécnico
EN 1537:1999 – Execution of special geotechnical work – Ground anchors
EN 1536:1999 – Execution of special geotechnical work – Bored Piles
3. Condições geológicas e geotécnicas
Preâmbulo
No âmbito dos estudos conducentes à elaboração do projecto do presente empreendimento,
foram realizadas pela GEOTEST – Geotecnia e Mecânica dos Solos, Lda, doze sondagens
de furação convencionais com realização de ensaios SPT e colheita de amostras remexidas.
Formações geológicas
Em grande parte dos locais prospectados verificou-se a existência de um horizonte
superficial formado por aterros e/ou solos de cobertura, até profundidades variáveis entre
1.25m e 5.80m. Os depósitos de aterro são constituídos por areias médias a finas e médias
a grosseiras de tons acastanhado, cinzento-acastanhado, castanho amarelado, amarelado e
alaranjado, com fragmentos de betão, seixos quartzosos, brita calcária. Nos ensaios de
penetração dinâmica (SPT) efectuados neste horizonte de cobertura recente foram
registados valores de NSPT situados entre 5 e 41 pancadas, contudo os valores mais
elevados poderão não ser representativos. Inferiormente ocorrem as formações do
Pliocénico até às profundidades máximas prospectadas, encontrando-se representadas por
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uma sucessão alternante essencialmente arenosa composta por:
• Areias médias a grosseiras argilosas de tom amarelado com tonalidades rosadas, com
seixos finos quartzosos;
• Areias médias a grosseiras, por vezes com granulometria média a fina, siltosas a silto-
argilosas, levemente micáceas de tons amarelo-esbranquiçado, amarelado e
alaranjado, às vezes com tonalidades avermelhadas/rosadas e com a intercalação de
passagens argilo-siltosas acinzentadas, amareladas, amarelo-esverdeadas ou amarelo-
acinzentadas;
• Areias médias a grosseiras e médias a finas, argilosas a siltosas, de tom amarelado e
acastanhado, por vezes com tonalidades rosadas, com seixos finos a médios
essencialmente quartzosos e de tom alaranjado a castanho-alanranjado, levemente
micáceas, por vezes com passagens argilosas de tom “borra de vinho”
Modelo geológico-geotécnico adoptado
Atendendo aos resultados obtidos nos ensaios de penetração dinâmica SPT, estabeleceu-
se um zonamento em que se definiram 4 zonas geotécnicas (ZG1 a ZG4).
A zona geotécnica ZG1 corresponde aos aterros e aos solos de cobertura, de idade
recente, onde foram registados valores NSPT situados entre 5 e 41. Esta zona apresenta
espessuras máximas entre cerca de 4.3m e 5.8m , respectivamente nas sondagens S7 e
S6.
A zona geotécnica ZG2 engloba as formações mais descomprimidas do Pliocénico
caracterizadas por valores NSPT compreendidos entre 6 e 19 e foi reconhecida até
profundidades variáveis entre cerca de 2.8m e 16.3m.
A zona geotécnica ZG3 compreende as formações pliocénicas onde foram obtidos valores
de NSPT situados entre 18 e 49, com excepção de alguns valores pontuais mais elevados. A
ZG3 foi reconhecida até profundidades variáveis entre cerca de 5.8m (S10) e 19.3m (S7)
exceptuando a sondagem S11 onde esta zona não se mostrou presente.
Inferiormente ocorre a zona geotécnica ZG4 onde foram registados, em regra, valores de
NSPT acima das 49 pancadas (NSPT >50)
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Pág. 5
4. Fases de trabalho e modo de execução
No que respeita ao faseamento construtivo seguir-se-á o que é corrente em obras afins, e
como seguidamente se descreve.
Cortina de estacas:
1. Execução da cortina de estacas φ600, espaçadas de 0.80 m;
2. Execução da viga de coroamento;
3. Escavação até 0.50 m abaixo do 1º nível de ancoragens;
4. Execução do 1º nível de ancoragens e seu pré-esforço
5. Escavação até 0.50 m abaixo do 2º nível de ancoragens;
6. Colocação da viga de distribuição, em metálica;
7. Execução do 2º nível de ancoragens e seu pré-esforço;
8. Escavação até à cota inferior;
9. Nas zonas de contenção definitiva, construção da estrutura de baixo para cima, com
o apoio das lajes na contenção;
10. Desactivação das ancoragens provisórias, na zona de travamento com as lajes.
Cortina do tipo Berlim:
1. Preparação da plataforma de trabalho e preparação da viga de coroamento;
2. Instalação dos perfis verticais em furos com o diâmetro definido nos desenhos, na extensão estipulada
3. Execução dos painéis primários do primeiro nível, até á profundidade estipulada nas peças desenhadas de modo a permitir a sobreposição da armadura longitudinal e execução dos ferrolhos de ligação aos muros e pilares existentes
4. Colocação da armadura e betonagem dos painéis primários;
5. Execução das ancoragens e aplicação do pré-esforço correspondente;
6. Escavação dos painéis secundários do primeiro nível;
7. Colocação da armadura e betonagem dos painéis secundários;
8. Execução das ancoragens e aplicação do pré-esforço correspondente;
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Pág. 6
9. Uma vez atingida a base de escavação serão executadas as sapatas de fundação
10. Execução da fundação dos painéis secundários;
11. Execução do aterro sobre as fundações;
12. Desactivação das ancoragens provisórias, na zona de travamento com as lajes.
5. Dimensionamento. Justificação da solução
5.1. Parâmetros geotécnicos
Para as diferentes formações adoptaram-se os parâmetros indicados no Quadro 1.
Quadro 1 - Parâmetros do terreno adoptados
NSPT γ c’ φ’ Es Zona Geotécnica
Formações (*) (kN/m3)
(kPa) (º) (MPa)
ZG1 Aterros e solos de cobertura 5-41 19 – 25-28 5-10 ZG2 6-19 19 – 26-30 10-30 ZG3 18-49 20 – 30-35 40-80 ZG4
Areias médias a grosseiras e grosseiras argilosas e siltosas
>50 21 – 35-38 80-100
Quadro 2 - Parâmetros do terreno adoptados
5.2. Acções sobre as cortinas em fase provisória
Em fase provisória, isto é, durante a execução da escavação foram consideradas acções
associadas a pressões de terras, e das sobrecargas na superfície do terreno.
A sobrecarga foi de 10 kN/m2.
5.3. Cortina de estacas
AS cortinas serão executadas com estacas φ600 mm, espaçadas de 0.80 m, em betão da
classe C25/30 (classe de exposição XC2) e aço A500NR. Será colocado betão projectado
com rede malhasol na face posterior da cortina.
A cota da ponta das estacas corresponderá a uma ficha que penetrará sempre no material
ZG4 (Areias médias a grosseiras e siltosas NSPT>50)e terá que ser confirmado durante a
furação das estacas.
As estacas moldadas serão executadas de acordo com o preconizado na norma EN
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Pág. 7
1536:1999.
5.3.1. FASE 1
O dimensionamento à flexão foi feito considerando três modelos de elementos finitos, em
estado plano de deformação, que se apresentam nas figuras seguintes. Foram consideradas
as várias fases construtivas, descritas abaixo.
Figura 1 - Modelo da cortina estacas E1 a E32
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Figura 2 - Modelo da cortina estacas E33 a E42
Figura 3 - Modelo da cortina estacas E43 a E73
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Pág. 9
Fase Descrição
0 Estado de tensão inicial
1 Aplicação da sobrecarga (10 kN/m2) à superfície
2 Colocação da cortina 3 Escavação até à cota da viga de coroamento
4
Execução do 1º nível de ancoragens (cota +28.415 e aplicação do pré-esforço (P0=450 kN)
5 Escavação até à cota +21.515
Quadro 3 - Faseamento do cálculo
Os resultados das análises encontram-se apresentados nas figuras seguintes.
Estacas E1 a E32
Figura 4 – Deslocamentos horizontais finais
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Figura 5 – Deslocamentos verticais finais
Figura 6 – Deformada final da cortina (deslocamento horizontal)
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Figura 7 - Envolvente de esforços (N, V, M)
Estacas E33 a E42
Figura 8 – Deslocamentos horizontais finais
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Figura 9 – Deslocamentos verticais finais
Figura 10 – Deformada final da cortina (deslocamento horizontal)
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Figura 11 - Envolvente de esforços (N, V, M)
Estacas E43 a E73
Figura 12 – Deslocamentos horizontais finais
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Figura 13 – Deslocamentos verticais finais
Figura 14 – Deformada final da cortina (deslocamento horizontal)
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Figura 15 - Envolvente de esforços (N, V, M)
Dimensionamento estrutural das estacas
Por metro de cortina N V M (kN/m) (kN/m) (kN*m/m) E1 a E32 90 126 187 E33 a E42 60 179 335 E43 a e73 115 164 355
No cálculo dos esforços majorados, considerou-se o coeficiente de segurança γG=1.50.
Nsd Vsd Msd Asl Asl (kN) (kN) (kN*m) (cm2) (cm2)
E1 a E32 72 151 224 22.8 10φ20 31.4 E33 a E42 48 215 402 46.2 12φ25 58.9 E43 a e73 92 197 426 49.6 12φ25 58.9
Secção quadrada equivalente: be=0.54m de=0.42 m
Vcd=170 kN
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Pág. 16
Cintas: armadura helicoidal φ10//0.20 m Vwd=130 kN VRd=300 kN
5.3.2. FASE 2
O dimensionamento à flexão foi feito considerando três modelos de elementos finitos, em
estado plano de deformação, que se apresentam nas figuras seguintes. Foram consideradas
as várias fases construtivas, descritas no quadro abaixo.
Figura 16 - Modelo da cortina estacas E31 a E61
Fase Descrição
0 Estado de tensão inicial
1 Aplicação da sobrecarga (10 kN/m2) à superfície
2 Colocação da cortina 3 Escavação até à cota da viga de coroamento
4 Execução do 1º nível de ancoragens (cota +32.14 e aplicação do pré-esforço (P0=300 kN)
5 Escavação até à cota +26.00
6 Execução do 2º nível de ancoragens (cota +27.00 e aplicação do pré-esforço (P0=450 kN)
7 Escavação até à cota +21.515
Quadro 4 - Faseamento do cálculo
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Pág. 17
Figura 17 - Modelo da cortina estacas E62 a E92
Fase Descrição
0 Estado de tensão inicial
1 Aplicação da sobrecarga (10 kN/m2) à superfície
2 Colocação da cortina 3 Escavação até à cota da viga de coroamento
4 Execução do 1º nível de ancoragens (cota +32.14 e aplicação do pré-esforço (P0=300 kN)
5 Escavação até à cota +26.00
6 Execução do 2º nível de ancoragens (cota +27.00 e aplicação do pré-esforço (P0=450 kN)
7 Escavação até à cota +21.515
Quadro 5 - Faseamento do cálculo
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Figura 18 - Modelo da cortina estacas E93 a E172
Fase Descrição
0 Estado de tensão inicial
1 Aplicação da sobrecarga (10 kN/m2) à superfície
2 Colocação da cortina 3 Escavação até à cota da viga de coroamento
4 Execução do 1º nível de ancoragens (cota +32.14 e aplicação do pré-esforço (P0=300 kN)
5 Escavação até à cota +26.00
6 Execução do 2º nível de ancoragens (cota +27.00 e aplicação do pré-esforço (P0=300 kN)
7 Escavação até à cota +21.515
Quadro 6 - Faseamento do cálculo
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Figura 19 - Modelo da cortina estacas E173 a E205
Fase Descrição
0 Estado de tensão inicial
1 Aplicação da sobrecarga (10 kN/m2) à superfície
2 Colocação da cortina 3 Escavação até à cota da viga de coroamento
4
Execução do 1º nível de ancoragens (cota +28.415 e aplicação do pré-esforço (P0=300 kN)
5 Escavação até à cota +21.515
Quadro 7 - Faseamento do cálculo
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 20
Figura 20 - Modelo da cortina estacas E206 a E288
Fase Descrição
0 Estado de tensão inicial
1 Aplicação da sobrecarga (10 kN/m2) à superfície
2 Colocação da cortina 3 Escavação até à cota da viga de coroamento
4 Execução do 1º nível de ancoragens (cota +32.14 e aplicação do pré-esforço (P0=300 kN)
5 Escavação até à cota +26.00
6 Execução do 2º nível de ancoragens (cota +27.00 e aplicação do pré-esforço (P0=300 kN)
7 Escavação até à cota +21.515
Quadro 8 - Faseamento do cálculo
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
Pág. 21
Os resultados das análises encontram-se apresentados nas figuras seguintes.
Estacas E31 a E61
Figura 21 – Deslocamentos horizontais finais
Figura 22 – Deslocamentos verticais finais
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Pág. 22
Figura 23 – Deformada final da cortina (deslocamento horizontal)
Figura 24 - Envolvente de esforços (N, V, M)
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Pág. 23
Estacas E62 a E91
Figura 25 – Deslocamentos horizontais finais
Figura 26 – Deslocamentos verticais finais
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Pág. 24
Figura 27 – Deformada final da cortina (deslocamento horizontal)
Figura 28 - Envolvente de esforços (N, V, M)
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Pág. 25
Estacas E93 a E172
Figura 29 – Deslocamentos horizontais finais
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Pág. 26
Figura 30 – Deslocamentos verticais finais
Figura 31 – Deformada final da cortina (deslocamento horizontal)
Figura 32 - Envolvente de esforços (N, V, M)
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Estacas E173 a E205
Figura 33 – Deslocamentos horizontais finais
Figura 34 – Deslocamentos verticais finais
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Figura 35 – Deformada final da cortina (deslocamento horizontal)
Figura 36 - Envolvente de esforços (N, V, M)
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Estacas E206 a E288
Figura 37 – Deslocamentos horizontais finais
Figura 38 – Deslocamentos verticais finais
Remodelação e Ampliação do Centro Comercial Jumbo de Setúbal Projecto de Licenciamento de Escavação e Contenção Periférica
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Figura 39 – Deformada final da cortina (deslocamento horizontal)
Figura 40 - Envolvente de esforços (N, V, M)
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Dimensionamento estrutural das estacas
Por metro de cortina N V M (kN/m) (kN/m) (kN*m/m) E31 a E61 183 199 329 E62 a E92 58 160 298 E93 a E172 167 102 211 E173 a E205 98 121 169 E206 a E288 157 128 156
No cálculo dos esforços majorados, considerou-se o coeficiente de segurança γG=1.50.
Nsd Vsd Msd Asl Asl (kN) (kN) (kN*m) (cm2) (cm2)
E31 a E61 220 239 395 21.1 10φ20 31.4 E62 a E92 200 192 358 43.6 12φ25 58.9 E93 a E172 70 121 211 38.7 12φ25 58.9 E173 a 205 118 145 203 E206 a E288 188 159 187
Secção quadrada equivalente: be=0.54m de=0.42 m
Vcd=170 kN
Cintas: armadura helicoidal φ10//0.20 m Vwd=130 kN VRd=300 kN
Dimensionamento da viga de distribuição
l P0 α P*cosα p psd pl2/k M-sd Vsd
(m) (kN) (º) (kN) (kN/m) (kN/m) (kN*m) (kN) 3.20 300 30 260 81 122 12 -104 390
Msd µ As1 (kN*m) (cm2)
104 0.021 3.5
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Verificação do Esforço Transverso
Vsd = 487 kN
τ1 = 0.65 MPa τ2 = 5.0 MPa
Vcd = 315 kN
Vwd= 75 kN Asw/s= 7.2cm2/m
Dimensionamento das escoras de canto
Escoras com L<6.00 Para determinar o esforço de dimensionamento das escoras utilizou-se a carga máxima
do nível de suporte mais solicitado, considerando ainda que a situação crítica
corresponde a um comprimento de influência de 3,20m, pelo que resulta:
mkNF / 266max = ;
kNE 120445cos
2,3266max =
×= ;
kNNSd 156512043,1 =×= .
Considerou-se o perfil HEB 220, em aço laminado S235, que apresenta as seguintes
características:
A=9100mm2; ix=94.3mm ;iy=55.9mm
De acordo com o estipulado no EC3 (5.4.4), a resistência à compressão pura é dada
por:
Mo
yRd
fAN
γ
×= ,
de onde se obtém:
SdRd NkNN 2138100,1
2359100 3 >=××
= − .
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No EC3 (5.5.1) é indicada uma verificação para a resistência à encurvadura de
elementos sujeitos a compressão. Esta verificação deverá ser realizada para os dois
eixos principais usando os respectivos comprimentos de encurvadura.
A expressão apresentada para a resistência é a seguinte:
1M
yRd,b
fAN
γ
×χ= ,
onde o valor de χ é retirado do Quadro 5.5.2, sendo λ dado por:
1
0
i
l
λ×=λ ,
em que λ1 = 93,9 para S235.
Desta forma tem-se:
Direcção l0 [mm] λ χχχχ Nb,Rd [kN]
x (curva b) 6000 0.678 0.796 1703
y (curva c) 3000 0,571 0,802 1715
Escoras com L<8.00 Para determinar o esforço de dimensionamento das escoras utilizou-se a carga máxima
do nível de suporte mais solicitado, considerando ainda que a situação crítica
corresponde a um comprimento de influência de 3,20m, pelo que resulta:
mkNF / 266max = ;
kNE 120445cos
2,3266max =
×= ;
kNNSd 156512043,1 =×= .
Considerou-se o perfil HEB 260, em aço laminado S235, que apresenta as seguintes
características:
A=11800mm2; ix=112.0mm ;iy=65.8mm
De acordo com o estipulado no EC3 (5.4.4), a resistência à compressão pura é dada
por:
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Mo
yRd
fAN
γ
×= ,
de onde se obtém:
SdRd NkNN 2773100,1
23511800 3 >=××
= − .
No EC3 (5.5.1) é indicada uma verificação para a resistência à encurvadura de
elementos sujeitos a compressão. Esta verificação deverá ser realizada para os dois
eixos principais usando os respectivos comprimentos de encurvadura.
A expressão apresentada para a resistência é a seguinte:
1M
yRd,b
fAN
γ
×χ= ,
onde o valor de χ é retirado do Quadro 5.5.2, sendo λ dado por:
1
0
i
l
λ×=λ ,
em que λ1 = 93,9 para S235.
Desta forma tem-se:
Direcção l0 [mm] λ χχχχ Nb,Rd [kN]
x (curva b) 8000 0.761 0.748 2075
y (curva c) 3000 0,485 0,851 2360
Verificação da segurança das ancoragens
Ancoragens P0=300kN
Quadro 9 - Dimensionamento estrutural das ancoragens
Aço : St 1670, 1860 ft0,1k = 1670 MPa
ftk = 1860 MPa Es = 195 GPa
Diâmetro nominal do cordão = 0.62 " 15.7 mm Ap = 150 mm2
Pt0,1k = 251 kN
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Resistência característica, Ptk = 279 kN Tracção admissível, Pa = Pt0,1k/1.35
= 186 kN Pré-esforço inicial, P0 = Pa/1.20 = 155 kN
n.º de cordões = 2 Área total = 297 mm2
Pt0,1k = 502 kN Pa = 372 kN P0 = 310 kN
Deformabilidade elástica, EA = 6.237E+04 KN
Para o dimensionamento do bolbo de selagem, considerou-se que este irá ser executado
nas camadas de areia com NSPT>50. Para as condições do quadro, o comprimento de
selagem será de 6 m. A selagem será executada pelo método de Injecção Repetitiva e
Selectiva (IRS). As características finais serão confirmadas em obra através dos ensaios de
recepção detalhados especificados no ponto 6.
Quadro 10 - Dimensionamento do bolbo de selagem das ancoragens
Utilização = Provisória Diâmetro do furo, Dd (m) = 0.15
Comprimento de selagem, Ls (m) = 6.00
Sistema de injecção = IRS α = 1.8
Diâmetro da selagem, Ds (m) = 0.27 Atrito último, τu (kPa) = 280
Resistência última, TL (kN) = 1425 FST = 1.8
Tracção admissível, Tadm (kN) = 791
Ancoragens P0=450kN
Quadro 11 - Dimensionamento estrutural das ancoragens
Aço : St 1670, 1860 ft0,1k = 1670 MPa
ftk = 1860 MPa Es = 195 GPa
Diâmetro nominal do cordão = 0.62 " 15.7 mm Ap = 150 mm2
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Pt0,1k = 251 kN Resistência característica, Ptk = 279 kN
Tracção admissível, Pa = Pt0,1k/1.35 = 186 kN
Pré-esforço inicial, P0 = Pa/1.20 = 155 kN n.º de cordões = 3
Área total = 445 mm2 Pt0,1k = 753 kN
Pa = 558 kN P0 = 465 kN
Deformabilidade elástica, EA = 9.345E+04 KN
Para o dimensionamento do bolbo de selagem, considerou-se que este irá ser executado
nas camadas de areia com NSPT>50. Para as condições do quadro, o comprimento de
selagem será de 6 m. A selagem será executada pelo método de Injecção Repetitiva e
Selectiva (IRS). As características finais serão confirmadas em obra através dos ensaios de
recepção detalhados especificados no ponto 6.
Quadro 12 - Dimensionamento do bolbo de selagem das ancoragens
Utilização = Provisória Diâmetro do furo, Dd (m) = 0.15
Comprimento de selagem, Ls (m) = 6.00
Sistema de injecção = IRS α = 1.8
Diâmetro da selagem, Ds (m) = 0.27 Atrito último, τu (kPa) = 280
Resistência última, TL (kN) = 1425 FST = 1.8
Tracção admissível, Tadm (kN) = 791
Verificação da capacidade de carga axial das estacas
Em fase temporária, o esforço axial máximo, em serviço, é igual 146 kN. Em fase definitiva,
após a execução das lajes e a desactivação das ancoragens, o esforço passa a ser de
300kN.
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As estacas terão uma ficha mínima de 3 diâmetros na camada ZG4 e estarão a trabalhar
fundamentalmente por ponta. O valor admissível máximo é de cerca de 1270kN, que
corresponde a uma tensão admissível da ordem de 4.5MPa.
5.4. Cortina Berlim
5.4.3. Cortina com dois painéis com 4.0m de altura cada
A Figura 41 representa os diagramas adoptados para as pressões devido às terras e ás
sobrecargas (qk = 10 kN/m2), para a cortina
Figura 41 – Diagrama de pressões adoptado para a cortina
Ancoragens
φ = 30º γ = 20 kN/m3 ka = 0.33
- p1 = 0.33x10 = 3.3 kN/m2
- p2 = 0.65 x 20 x 0.33 x 8.00 = 34.3 kN/m2 1º a 2º nível
mkNF / 5.150)3.33,34(00,41 =+×= ;
kNQ 59215cos5
195.1501 =
×
×=
Comprimento da zona de selagem
O comprimento da zona de selagem deve ser calculado pela seguinte fórmula:
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as
as
KD
Tls
××
×=
π
γ
em que: ls - Comprimento do bolbo de selagem
Ta - Força na direcção da ancoragem
Ds - Diâmetro do bolbo ( considerou-se 0.15 m)
Ka - Aderência do terreno (considerou-se 280 kN/m2)
γs - Coeficiente de segurança (adoptou-se 1.8)
Assim lmax= 6.0 m
Nota: O comprimento do bolbo de selagem deverá ser recalculado em função do tipo de solo
encontrado na fase de execução de obra.
Composição das ancoragens
Os cordões a utilizar nas ancoragens serão formados por cordões de 0.6'' de diâmetro, cuja
secção é igual a 140.0mm2. O número de cordões a utilizar por cabo de ancoragem é
definido considerando que vão trabalhar a uma tensão inferior a 75% da tensão última.
Utilizando o limite elástico do aço Fyk=1.7 kN/mm2, e tendo considerado ancoragens com um
pré-esforço de serviço de 600 kN, e adoptando um factor de segurança de 1.2, teremos
– 6 cordões de 0.6’’
Q=0.75 x (6x140) x 1.7 = 1071 kN > 1.2 x 600 = 720 kN
Desta forma, tendo o cuidado de procurar localizar o mais possível o bolbo de selagem das
ancoragens nas unidades geológicas mais resistentes, definiram-se as ancoragens com as
características que se resumem no quadro seguinte:
Nível Pré-esforço Comprimento
livre Comprimento
de selagem Inclinação
vertical
[kN] [m] [m] [º]
1º 600 8.0 6.0 15
2º 600 6.0 6.0 15
Perfis metálicos
O cálculo dos perfis foi realizado tendo em atenção a encurvadura dos perfis e a sua
capacidade de suporte vertical, considerando os perfis selados no ZG4.
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Características dos perfis
Utilizou-se o perfil HEB 140, em aço laminado S235, com as seguintes características:
A=4300mm2; ix=59.3mm ;iy=35.0mm
De acordo com o estipulado no EC3 (5.4.4), a resistência à compressão pura é dada
por:
Mo
y
Rd
fAN
γ
×= ,
de onde se obtém:
919101,1
2354300 3 kNN Rd =××
= − .
Resistência do elemento à encurvadura
No EC3 (5.5.1) é indicada uma verificação para a resistência à encurvadura de
elementos sujeitos a compressão. Esta verificação deverá ser realizada para os dois
eixos principais usando os respectivos comprimentos de encurvadura.
A expressão apresentada para a resistência é a seguinte:
1M
yRd,b
fAN
γ
×χ= ,
onde o valor de χ é retirado do Quadro 5.5.2 presente no EC3, sendo λ dado por:
1
0
λλ
×=
i
l,
em que λ1=93,9 para o aço S235
Desta forma, para o máximo comprimento de encurvadura possível, tem-se:
Direcção l0 [mm] λ χχχχ Nb,Rd [kN]
y (curva c) 4000 1.187 0.44 404.4
Esforço axial nos perfis
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Pág. 40
A situação de cálculo considerada, em termos de comprimento de encurvadura, foi a
seguinte
Parede:
kN/m 303,00,4251pp m 0,3e
m 0,4hparede =×××=⇒
=
=.
Ancoragens:
kN/m0.523
º156001p ancoragens =
××=⇒
sen,
resultando então:
kN/perfil 0.246)5230(0.3 =+×=perfilN .
perfilSd NF35,1N ××=
Rdb,NkN/perfil 33224635,135,1 <=×=×= perfilSd NN
Estando assim verificada a resistência à encurvadura dos perfis metálicos utilizados.
Capacidade de suporte vertical
Dimensionamento do comprimento de selagem
A selagem dos perfis será executada na camada ZG4 e foi dimensionada pelo método
proposto por Bustamante e Gianeselli, para microestacas injectadas a baixa pressão.
Considerando NSPT = 60 e qs ≈ 300 kN/m2 teremos
O dimensionamento do bolbo de selagem é realizado através da seguinte expressão:
Ls = N / (π x Ds x qs) x F.S.
onde
N – esforço axial no perfil
Ds – diâmetro médio do bolbo de selagem, introduzindo um factor de
correcção dependente do tipo de terreno (1.1x Ds)
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Pág. 41
qs – parâmetro que define o atrito limite unitário, que depende da natureza,
consistência ou compacidade do terreno e do método de injecção
( qs = 300 kN/m2)
F.S. – factor de segurança – 1.8
O comprimento dos bolbos de selagem e das microestacas deverão ser confirmados
durante a furação em função dos terrenos encontrados e do processo de execução
utilizados.
Assim, teremos, para um furo com 0,25 m de diâmetro e 3.0m de comprimento:
Parede:
kN/m 603,00,4252pp m 0,3e
m 0,4hparede =×××=⇒
=
=.
Ancoragens:
kN/m0.1043
º156002p ancoragens =
××=⇒
sen,
resultando então:
kN/perfil 0.492)10460(0.3 =+×=perfilN .
kNQl 0.7770.330025,01.1 =××××= π
kNQp 117=
Pelo que o coeficiente de segurança é:
8.1492
117777. =
+=SC
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Pág. 42
5.5. Cortina com um painel com 5.0m de altura
A Figura 41 representa os diagramas adoptados para as pressões devido às terras e ás
sobrecargas (qk = 10 kN/m2), para a cortina com 20.0m de largura.
Figura 42 – Diagrama de pressões adoptado para a cortina
Ancoragens
φ = 30º γ = 20 kN/m3 ka = 0.33
- p1 = 0.33x10 = 3.3 kN/m2
- p2 = 0.65 x 20 x 0.33 x 5.00 = 21.5 kN/m2 1º nível
mkNF / 0.124)3.35,21(00,51 =+×= ;
kNQ 51215cos5
200.1241 =
×
×=
Comprimento da zona de selagem
O comprimento da zona de selagem deve ser calculado pela seguinte fórmula:
as
as
KD
Tls
××
×=
π
γ
em que: ls - Comprimento do bolbo de selagem
Ta - Força na direcção da ancoragem
Ds - Diâmetro do bolbo ( considerou-se 0.15 m)
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Pág. 43
Ka - Aderência do terreno (considerou-se 280 kN/m2)
γs - Coeficiente de segurança (adoptou-se 1.8)
Assim lmax= 6.0 m
Nota: O comprimento do bolbo de selagem deverá ser recalculado em função do tipo de solo
encontrado na fase de execução de obra.
Composição das ancoragens
Os cordões a utilizar nas ancoragens serão formados por cordões de 0.6'' de diâmetro, cuja
secção é igual a 140.0mm2. O número de cordões a utilizar por cabo de ancoragem é
definido considerando que vão trabalhar a uma tensão inferior a 75% da tensão última.
Utilizando o limite elástico do aço Fyk=1.7 kN/mm2, e tendo considerado ancoragens com um
pré-esforço de serviço de 600 kN, e adoptando um factor de segurança de 1.2, teremos
– 6 cordões de 0.6’’
Q=0.75 x (6x140) x 1.7 = 1071 kN > 1.2 x 600 = 720 kN
Desta forma, tendo o cuidado de procurar localizar o mais possível o bolbo de selagem das
ancoragens nas unidades geológicas mais resistentes, definiram-se as ancoragens com as
características que se resumem no quadro seguinte:
Nível Pré-esforço Comprimento
livre Comprimento
de selagem Inclinação
vertical
[kN] [m] [m] [º]
1º 600 8.0 6.0 15
Perfis metálicos
O cálculo dos perfis foi realizado tendo em atenção a encurvadura dos perfis e a sua
capacidade de suporte vertical, considerando os perfis selados no ZG4.
Características dos perfis
Utilizou-se o perfil HEB 140, em aço laminado S235, com as seguintes características:
A=4300mm2; ix=59.3mm ;iy=35.0mm
De acordo com o estipulado no EC3 (5.4.4), a resistência à compressão pura é dada
por:
Mo
y
Rd
fAN
γ
×= ,
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Pág. 44
de onde se obtém:
919101,1
2354300 3 kNN Rd =××
= − .
Resistência do elemento à encurvadura
No EC3 (5.5.1) é indicada uma verificação para a resistência à encurvadura de
elementos sujeitos a compressão. Esta verificação deverá ser realizada para os dois
eixos principais usando os respectivos comprimentos de encurvadura.
A expressão apresentada para a resistência é a seguinte:
1M
yRd,b
fAN
γ
×χ= ,
onde o valor de χ é retirado do Quadro 5.5.2 presente no EC3, sendo λ dado por:
1
0
λλ
×=
i
l,
em que λ1=93,9 para o aço S235
Desta forma, para o máximo comprimento de encurvadura possível, tem-se:
Direcção l0 [mm] λ χχχχ Nb,Rd [kN]
y (curva c) 4000 1.187 0.44 404.4
Esforço axial nos perfis
A situação de cálculo considerada, em termos de comprimento de encurvadura, foi a
seguinte
Parede:
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Pág. 45
kN/m 303,00,4251pp m 0,3e
m 0,4hparede =×××=⇒
=
=.
Ancoragens:
kN/m0.523
º156001p ancoragens =
××=⇒
sen,
resultando então:
kN/perfil 0.246)5230(0.3 =+×=perfilN .
perfilSd NF35,1N ××=
Rdb,NkN/perfil 33224635,135,1 <=×=×= perfilSd NN
Estando assim verificada a resistência à encurvadura dos perfis metálicos utilizados.
Capacidade de suporte vertical
Dimensionamento do comprimento de selagem
A selagem dos perfis será executada na camada ZG4 e foi dimensionada pelo método
proposto por Bustamante e Gianeselli, para microestacas injectadas a baixa pressão.
Considerando NSPT = 60 e qs ≈ 300 kN/m2 teremos
O dimensionamento do bolbo de selagem é realizado através da seguinte expressão:
Ls = N / (π x Ds x qs) x F.S.
onde
N – esforço axial no perfil
Ds – diâmetro médio do bolbo de selagem, introduzindo um factor de
correcção dependente do tipo de terreno (1.1x Ds)
qs – parâmetro que define o atrito limite unitário, que depende da natureza,
consistência ou compacidade do terreno e do método de injecção
( qs = 300 kN/m2)
F.S. – factor de segurança – 1.8
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Pág. 46
O comprimento dos bolbos de selagem e das microestacas deverão ser confirmados
durante a furação em função dos terrenos encontrados e do processo de execução
utilizados.
Assim, teremos, para um furo com 0,25 m de diâmetro e 3.0m de comprimento:
Parede:
kN/m 5.373,00,5251pp m 0,3e
m 0,4hparede =×××=⇒
=
=.
Ancoragens:
kN/m0.523
º156001p ancoragens =
××=⇒
sen,
resultando então:
kN/perfil0.270)3852(0.3 =+×=perfilN .
kNQl 0.7770.330025,01.1 =××××= π
kNQp 117=
Pelo que o coeficiente de segurança é:
3.3270
117777. =
+=SC
5.6. Contenção Provisória
Parâmetros geotécnicos
Para as diferentes formações adoptaram-se os parâmetros indicados no Quadro abaixo.
Quadro 13 - Parâmetros do terreno adoptados
Zona geotécnica
Formações NSPT
VL(*)
(m/s)
γ
(kN/m3)
cu(*)
(kPa)
c’
(kPa)
φ’
(º)
Eu
(MPa)
E’
(MPa)
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Pág. 47
ZG1 Recente. Aterros e solos de cobertura.
5 – 41
<180 18 < 70 - 25 - 28 5 - 10
ZG2 Pliocénico descomprimido. Areias medias a grosseiras argilosas e siltosas.
6 – 19
<180 20 < 70 - 26 - 30 10 -30
ZG3 Pliocénico.
Areias medias a grosseiras argilosas e siltosas.
18 - 49 180 - 360 21 70 - 250 - 30 - 35 40-80
ZG4 Pliocénico.
Areias medias a grosseiras argilosas e siltosas.
> 50 360 - 800 21 > 250 - 35 - 38 80-100
φ’ – ângulo de resistência ao corte, E’ – módulo de deformabilidade drenado
(*) valores médios, os restantes valores são característicos
Acções sobre as cortinas em fase provisória
Em fase provisória, isto é, durante a execução da escavação foram consideradas
acções associadas a pressões de terras e das sobrecargas na superfície do terreno.
Como se admitiu que o nível freático não ultrapassaria a cota da base da escavação, o
seu efeito não foi considerado.
No que respeita às pressões do maciço elas foram consideradas tendo como referência
um diagrama do tipo dos propostos por Terzaghi e Peck. Foi adoptado o diagrama
proposto para as areias, definido por uma pressão uniforme de valor 0,65.Ka.γ.h, sendo
Ka o coeficiente de impulso activo, γ o peso volúmico total de cada camada e h a
profundidade da escavação.
A Figura 41 representa os diagramas adoptados para as pressões devido às terras e ás
sobrecargas (qk = 10 kN/m2), para a cortina
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Pág. 48
Ancoragens
φ = 28º γ = 20 kN/m3 ka = 0.36
- p1 = 0.36x10 = 3.6 kN/m2
- p2 = 0.65 x 20 x 0.36 x 7.40 = 35.0 kN/m2
1º a 2º nível
mkNF / 4.154)6.30,35(00,41 =+×= ;
kNQ 53530cos
34.1541 =
×=
Comprimento da zona de selagem
O comprimento da zona de selagem deve ser calculado pela seguinte fórmula:
as
as
KD
Tls
××
×=
π
γ
em que: ls - Comprimento do bolbo de selagem
Ta - Força na direcção da ancoragem
Ds - Diâmetro do bolbo ( considerou-se 0.15 m)
Ka - Aderência do terreno (considerou-se 280 kN/m2)
γs - Coeficiente de segurança (adoptou-se 1.8)
Assim lmax= 8.0 m
Nota: O comprimento do bolbo de selagem deverá ser recalculado em função do tipo de solo
encontrado na fase de execução de obra.
Composição das ancoragens
Os cordões a utilizar nas ancoragens serão formados por cordões de 0.6'' de diâmetro, cuja
secção é igual a 140.0mm2. O número de cordões a utilizar por cabo de ancoragem é
definido considerando que vão trabalhar a uma tensão inferior a 75% da tensão última.
Utilizando o limite elástico do aço Fyk=1.7 kN/mm2, e tendo considerado ancoragens com um
pré-esforço de serviço de 550 kN, e adoptando um factor de segurança de 1.2, teremos
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– 4 cordões de 0.6’’
Q=0.75 x (4x140) x 1.7 = 714 kN > 1.2 x 550 = 660 kN
Desta forma, tendo o cuidado de procurar localizar o mais possível o bolbo de selagem das
ancoragens nas unidades geológicas mais resistentes, definiram-se as ancoragens com as
características que se resumem no quadro seguinte:
Nível Pré-esforço Comprimento
livre Comprimento
de selagem Inclinação
vertical
[kN] [m] [m] [º]
1º 550 19.0 8.0 30
2º 550 12.0 8.0 30
O cálculo dos perfis foi realizado tendo em atenção a encurvadura dos perfis e a sua
capacidade de suporte vertical, considerando os perfis selados no ZG4.
Características dos perfis
Utilizou-se o perfil HEB 160, em aço laminado S235, com as seguintes características:
A=5430mm2; ix=67.8mm ;iy=40.5mm
De acordo com o estipulado no EC3 (5.4.4), a resistência à compressão pura é dada
por:
Mo
y
Rd
fAN
γ
×= ,
de onde se obtém:
1160101,1
2355430 3 kNN Rd =××
= − .
Resistência do elemento à encurvadura
No EC3 (5.5.1) é indicada uma verificação para a resistência à encurvadura de
elementos sujeitos a compressão. Esta verificação deverá ser realizada para os dois
eixos principais usando os respectivos comprimentos de encurvadura.
A expressão apresentada para a resistência é a seguinte:
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1M
yRd,b
fAN
γ
×χ= ,
onde o valor de χ é retirado do Quadro 5.5.2 presente no EC3, sendo λ dado por:
1
0
λλ
×=
i
l,
em que λ1=93,9 para o aço S235
Desta forma, para o máximo comprimento de encurvadura possível, tem-se:
Direcção l0 [mm] λ χχχχ Nb,Rd [Kn]
y (curva c) 3000 0.79 0,67 774
Esforço axial nos perfis
A situação de cálculo considerada, em termos de comprimento de encurvadura, foi a
seguinte:
Ancoragens:
kN/m0.1833
º305502p ancoragens =
××=⇒
sen,
resultando então:
kN/perfil 0.2750.1835.1 =×=perfilN .
perfilSd NF35,1N ××=
Rdb,NkN/perfil 37127535,135,1 <=×=×= perfilSd NN
Estando assim verificada a resistência à encurvadura dos perfis metálicos utilizados.
Capacidade de suporte vertical
Dimensionamento do comprimento de selagem
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Pág. 51
A selagem dos perfis será executada na camada ZG4 e foi dimensionada pelo método
proposto por Bustamante e Gianeselli, para microestacas injectadas a baixa pressão.
Considerando NSPT = 60 e qs ≈ 280 kN/m2 teremos
O dimensionamento do bolbo de selagem é realizado através da seguinte expressão:
Ls = N / (π x Ds x qs) x F.S.
onde
N – esforço axial no perfil
Ds – diâmetro médio do bolbo de selagem, introduzindo um factor de
correcção dependente do tipo de terreno
qs – parâmetro que define o atrito limite unitário, que depende da natureza,
consistência ou compacidade do terreno e do método de injecção
F.S. – factor de segurança
O comprimento dos bolbos de selagem e das microestacas deverão ser confirmados
durante a furação em função dos terrenos encontrados e do processo de execução
utilizados.
Assim, teremos, para um furo com 0,25 m de diâmetro e 3.0m de comprimento:
kNQl 0.7250.328025,01.1 =××××= π
kNQp 108=
Pelo que o coeficiente de segurança é:
0.3275
108725. =
+=SC
6. Instrumentação da obra
6.7. 8.1 Equipamento
Dada a importância da obra prevê-se a sua instrumentação. Para tal escolheram-se seis
secções, indicadas nas peças desenhadas. Em cada uma delas serão instalados os
seguintes equipamentos:
-células dinamométricas instaladas nas cabeças de algumas das ancoragens da secção
instrumentada;
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-1 marca topográfica num ponto próximo da cortina para medição assentamentos;
marcas topográficas nos painéis da cortina, para medição do movimento horizontal.
-Em duas das secções será instalado um tubo inclinométrico inserido no terreno próximo
do tardoz da cortina.
-Deverão também ser colocados alvos topográficos na estrutura do hipermercado.
A medição dos instrumentos de observação deve ser feita, pelo menos, no final de cada
uma das fases relevantes (escavação e pré-esforço) da obra.
6.8. 8.2 Critérios de alerta
Nível verde: δh ≤ 0.1%H; t ≤ 0.15 mm/dia; δF ≤ 10%; ou seja, o maciço encontra-se
sensivelmente estabilizado, pelo que se deverá continuar a utilizar o método construtivo
indicado no projecto.
Nível amarelo: δh ≤ 0.2%H; t ≤ 0.3 mm/dia; δF ≤ 25%; ou seja, o maciço encontra-se no
limite da estabilização, sendo necessário analisar as leituras com atenção. Recomenda-
se uma análise crítica do processo construtivo e eventualmente a sua reformulação de
modo a diminuir a taxa de deformação e assim aumentar a segurança da obra. As
leituras nesta fase devem ser diárias.
Nível vermelho: δh ≤ 0.3%H; t ≤ 0.45 mm/dia; δh ≤ 40%; ou seja, o maciço encontra-se
instabilizado, sendo necessário agir de imediato. Recomenda-se o aumento do número
de ancoragens, diminuição das alturas dos níveis de escavação e posteriormente a
reformulação do processo construtivo. As leituras nesta fase devem ser de 4 em 4
horas.
A definição de dispositivos que permitam controlar a situação de emergência, terá que
ser especialmente vocacionada para o cenário eventualmente criado. Como tal e para
que todo o sistema de alerta funcione é necessário existir uma rápida transmissão da
informação, desde a empresa que faz as leituras (Empreiteiro) até à que decide
(Projectista em conjunto com o Dono da Obra).
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Oeiras, 4 de Dezembro de 2010
Filipe Feio
Eng. Civil (OE 22445 )