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Uso de martelo hidráulico em Uso de martelo hidráulico em obras na Região Nordesteobras na Região Nordeste
Alexandre Duarte Gusmão, D.Sc.Professor Associado da UPE e IFPE
Gusmão Engenheiros Associadosg
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ApresentaçãoApresentação
IntroduçãoHistóricoPrática atual no RecifePrática atual no RecifeControles durante a cravaçãoParalisação da cravaçãoEstaca com carga garantidaEstaca com carga garantidaConsiderações finaisç
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IntroduçãoIntrodução
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Região NordesteRegião Nordeste
Formada por 09 estados (MA, PI, CE, RN PB PB AL SE BA)RN, PB, PB, AL, SE , BA)
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Região NordesteRegião Nordeste
População: 30% do total do BrasilPIB 14 1% d i lPIB: 14,1% do nacionalMaior costa litorânea: 3.338 km de
ipraiasCrescimento acima da média
i lnacional
INVESTIMENTOS EM TURISMO E INFRA-ESTRUTURAINFRA ESTRUTURA
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Região NordesteRegião Nordeste
15
11
01
MARTELOS 11MARTELOS HIDRÁULICOS
FAMBO01
FAMBO
JUTTAN
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ObjetivosObjetivos
Discutir os principais aspectos de execução e controle relacionados ao uso de martelos hidráulicos na Região Nordeste.
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HistóricoHistórico
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SalvadorSalvador
Condomínio A: 04 torresCondomínio B: 02 torres
2009
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SalvadorSalvador
AREIA FINA SILTOSA
ARGILA SILTOSA COM AREIA FINA
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SalvadorSalvador
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SalvadorSalvador
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SalvadorSalvador
Condomínio A:630 estacas L = 30 a 40 mDiâmetro: 400 e 500 mmDiâmetro: 400 e 500 mmProdutividade: 149 m / dia
Condomínio B:305 estacas L = 30 a 40 m305 estacas – L = 30 a 40 mDiâmetro: 400 e 500 mmProdutividade: 172 m / dia
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RecifeRecife
Condomínio: 05 torres com 25 a 30 lajes
2009
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RecifeRecife
Solução convencional: estacas metálicas com perfis laminados com 30laminados com 30 a 40m de comprimento comcomprimento, com equipamento de queda livre
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RecifeRecife
Solução alternativa: estacas de concreto centrifugado cravadas com martelo hidráulico Junttan de 70kN
$$$
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RecifeRecife
Φ 500mm – L=42,15 m
Ensaio de Carregamento Dinâmico
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RecifeRecife
500 L 26 8Φ 500mm – L= 26,8 m
Prova de carga estática
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RecifeRecife
Dificuldade: presença de camada intermediária resistente entre 17 e 22m de profundidade em um dos prédiosp p
QUEBRA DE ESTACASESTACAS
$$$$$$
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RecifeRecifeSolução adotada: estacas mistas com o primeiro elemento com perfilo primeiro elemento com perfil metálico, seguido dos elementos de concreto
CONCRETOΦ 500mm
PERFILHP-310x79
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RecifeRecife
Detalhe da Ligação das Estacas
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RecifeRecife
Estaca Mista
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Caso RecifeCaso Recife
METÁLICA = 12mCONCRETO = 20,8m
Vproj = 1750 kNRMXmob = 3796 kN
RMX = 3500 kN
Ensaio de Carregamento Dinâmico
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Prática atual no RecifePrática atual no Recife
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ProdutividadeProdutividadeMovimentação: esteira
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ProdutividadeProdutividadeIçamento do elemento: qualidade da estacaestaca
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ProdutividadeProdutividadeCravação: elevada eficiênciaeficiência
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ProdutividadeProdutividadeSolda entre elementos: capacitação do soldadorsoldador
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Ciclo de cravaçãoCiclo de cravação 1ª ESTACA – MESMO BLOCO
ATIVIDADE FAMBO 70 kN QL – 45 kNL (m) T (min) L (m) T (min)
Içamento do 1º elemento 11 0,5 11 1Cravação do 1º elemento 11 8 11 20Içamento do 2º elemento 11 0,5 11 1Solda 1º / 2º elementos -- 15 -- 25Solda 1 / 2 elementos 15 25Cravação do 2º elemento 11 7 11 10Içamento do 3º elemento 11 0,5 11 1S ld 2º / 3º l 16 34Solda 2º / 3º elementos -- 16 -- 34Cravação do 3º elemento 11 20 11 23Içamento do 4º elemento 7 0,5 7 1Solda 3º / 4º elementos -- 15 -- 15Cravação do 4º elemento 7 16 7 22Outros -- 14 -- 16Outros 14 16Movimentação -- ?? -- ??Total -- 113 -- 169
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Ciclo de cravaçãoCiclo de cravação 2ª ESTACA – MESMO BLOCO
ATIVIDADE FAMBO 70 kN QL – 45 kNL (m) T (min) L (m) T (min)
Içamento do 1º elemento 11 1 11 1Cravação do 1º elemento 11 9 11 6Içamento do 2º elemento 11 1 11 1Solda 1º / 2º elementos -- 20 -- 24Solda 1 / 2 elementos 20 24Cravação do 2º elemento 11 7 11 17Içamento do 3º elemento 11 1 11 1S ld 2º / 3º l 21 20Solda 2º / 3º elementos -- 21 -- 20Cravação do 3º elemento 11 8 11 16Içamento do 4º elemento 7 1 7 1Solda 3º / 4º elementos -- 15 -- 20Cravação do 4º elemento 7 11 7 24Outros -- 19 -- 19Outros 19 19Movimentação -- 11 -- 34Total -- 125 -- 184
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Ciclo de cravaçãoCiclo de cravação 1ª ESTACA – BLOCO ADJACENTE
ATIVIDADE FAMBO 70 kN QL – 45 kNL (m) T (min) L (m) T (min)
Içamento do 1º elemento 11 1 11 2Cravação do 1º elemento 11 10 11 10Içamento do 2º elemento 11 1 11 1Solda 1º / 2º elementos -- 18 -- 45Solda 1 / 2 elementos 18 45Cravação do 2º elemento 11 8 11 7Içamento do 3º elemento 11 1 11 1S ld 2º / 3º l 15 40Solda 2º / 3º elementos -- 15 -- 40Cravação do 3º elemento 11 8 11 7Içamento do 4º elemento 7 1 7 2Solda 3º / 4º elementos -- 15 -- 60Cravação do 4º elemento 7 28 7 27Outros -- 22 -- 19Outros 22 19Movimentação -- 14 -- 72Total -- 142 -- 221
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ProdutividadeProdutividade
4 a 8x
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PreçosPreços
MOBILIZAÇÃO (R$) CRAVAÇÃO PERFIL CRAVAÇÃO PRÉ-MOLDADA (R$ / ) PRODUTIVIDADE
MARTELO
MOBILIZAÇÃO (R$) ÇMETÁLICO (R$ / m) MOLDADA (R$ / m) (m / dia)
MENOR MAIOR MENOR MAIOR MENOR MAIOR MENOR MAIOR
FAMBO 8.000,00 12.000,00 45,00 70,00 35,00 80,00 120 170
JUTTAN 80.000,00 65,00 75,00 ----
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Aspectos positivosAspectos positivos
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Aspectos negativosAspectos negativos
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Controles durante a cravaçãoControles durante a cravação
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Diagrama de cravaçãoDiagrama de cravação
PILÃO
0 5 a 1 m
H NSPT
ECRAV
0,5 a 1 m
Prof. Prof.
ESTACA
HWnE hCRAV ⋅⋅=
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Diagrama de cravaçãoDiagrama de cravação
Ecrav x NSPT: representatividade das sondagens
Obs.: NBR-6122/2010: deve ser feito em 100% das estacas
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Diagrama de cravaçãoDiagrama de cravaçãoFAMBO 70 kNFAMBO 70 kN
SILTE ARENOSO
ARGILAARGILA ORGÂNICA
AREIA MÉDIA E FINAFINA EC350/7
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Diagrama de cravaçãoDiagrama de cravação
Ecrav x NSPT: representatividade das sondagensEcrav x NSPT : indícios de quebra daEcrav x NSPT : indícios de quebra da estaca
Obs.: NBR-6122/2010: deve ser feito em 100% das estacas
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Diagrama de cravaçãoDiagrama de cravaçãoFAMBO 70 kNFAMBO 70 kN
SILTE ARENOSO
ARGILAARGILA ORGÂNICA
AREIA MÉDIA E FINA EC350/7FINA EC350/7
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Energia de cravaçãoEnergia de cravação
WhH
Eo = Ecrav = Wh . H
EMX = α . Ecrav
RMX
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Energia de cravaçãoEnergia de cravação
Se as estacas tiverem a mesma capacidadede carga:de carga:
EMXh = EMXq. Logo:
Ecravh = 24.007 kN.m
Ecravq = 16.380 kN.m
αh . Ecravh = αq . Ecravq .:
αq = αh . (Ecravh / Ecravq). No caso, tem-q q ( q)se:
Ecravh = 20.069 kN.m ; Ecravq = 24.007 kN.m ; αh = 57% .:
αq = 57% . (16.380 / 24.007) = 39%EC350/7
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Energia de cravaçãoEnergia de cravação
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Energia de cravaçãoEnergia de cravação
FAMBO 70 kN QUEDA LIVRE 45 kN
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Energia de cravaçãoEnergia de cravação
FAMBO 70 kNEmedio = 21 736 kN mEmedio = 21.736 kN.mCV = 13%
QUEDA LIVRE 45 kNEmedio = 26 926 kN mEmedio = 26.926 kN.mCV = 15%
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Nega e repiqueNega e repiqueMovimentos da Estaca
DMXA
SA
PILÃO
NEGADMX
K
A
AREPIQUE ELÁSTICO
B
B
t = 0 - t = 0 + t >> 0
B
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Nega e repiqueNega e repiqueMedição dos Movimentos
PAPEL
K
SS
LÁPIS
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Nega e repiqueNega e repiqueSinal Típico
Repique Elástico
Posição Final
(K = C2 + C3)
Posição Inicial Nega(S)( )
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Nega e repiqueNega e repique
H H
RMXRMXCAMADAFRACA
CAMADARESISTENTE
K
SK
S
S
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Controle através da negaControle através da negaPILÃO
HWhConceituação
Wh
PerdassRHWEE +⋅=⋅∴=
Wp
PerdassRHWEE hfo +=∴=
( )PerdasHWR
s h −⋅⋅=1
S
R
Obs.: Há mais de 450 fórmulas de nega !!
R = Rl + Rp
Obs.: á a s de 50 ó u as de ega !!
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Controle através da negaControle através da negaFórmula dos Holandeses
( )h
h
tadm WW
HWV
S+⋅
⋅⋅
=2
101
( )phest WWV +10
Fórmula de Brix
( )2
2
51 ph
admHWW
VS
⋅⋅⋅= ( )25 phest
adm WWV +⋅
Se Smed > Sadm => a cravação deve continuarSe Smed > Sadm > a cravação deve continuar
Se Smed <= Sadm => a cravação deve ser paralisada
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Controle através da negaControle através da negaFórmula de Gusmão et 150 (2013)
Se Perdas = 60% . Wh. H .:Se Perdas 60% . Wh. H .:
HW40
est
Hadm V
HWS ⋅⋅=
4,0
Obs.: Há mais de 451 fórmulas de nega !!Obs.: á a s de 5 ó u as de ega !!
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Controle através do repiqueControle através do repique
ParcelasH
K = C2 + C3TOPO DAESTACAC2 = compressão elástica da
S
ESTACAC2 = compressão elástica da estaca
C3 = compressão elástica do solo sob a ponta da estaca (quake)
C3PONTA DA
ESTACA
(quake)
S
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Controle através do repiqueControle através do repiqueConceituação
PILÃOPILÃO
HWhESFORÇO NORMAL
R
MOLAELÁSTICAE
LeC
ARE ⋅⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛=∴⋅=
2εσ
C2 R R
AEC2
Le + ESTACADE PONTA
LeAECR ⋅⋅
=2
DE PONTA
LAEC
FSRVadm
⋅⋅==
22
R = Rp RLeFSadm ⋅2Obs.: estaca de ponta (RL = 0)
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Controle através do repiqueControle através do repiqueMétodo de Chellis-Velloso (1987)
LeAECR
⋅⋅⋅
=7,0
2Le
AECFSRVadm ⋅
⋅⋅==
4,12
e
LV41 41 LV ⎞⎛
Logo:
AELeVC adm
⋅⋅⋅
=4,12 34,132 C
AELeVCCK adm
adm +⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⋅⋅⋅
=+=ou
Obs.: o valor do quake (C3) deve ser estimado
Se Kmed >= Kadm => a cravação pode ser paralisadaSe Kmed > Kadm > a cravação pode ser paralisada
Se Kmed < Kadm => a cravação deve continuar
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Estimativa do QuakeEstimativa do Quake
TIPODE
QUAKE – C3 (mm)DE
SOLO FAIXA DEVALORES
VALOR SUGERIDO
Areia 0 – 2,5 1,25
Areia Siltosa 2,5 – 5,0 3,75
Silte Arenoso 2,5 – 5,0 3,75
Argila Siltosa 5,0 – 7,5 6,25
Silte Argiloso 5,0 – 7,5 6,25
Argila 7,5 – 10,0 8,75
Fonte: Souza Filho e Abreu (1990)
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Caso de obraCaso de obra
Seção: 250 x 250 mm
L = 7,5 m
A = 0,0568 m2
E = 250.000 MPa
C3 = 2,5 mm
Wh = 15 kN
Wp = 11 kN
Fonte: Gusmão e Laprovítera (1993)
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Obs.: a medição deve ser feita com energias crescentes
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Controle através da negaControle através da nega
H S K DMX Vad-H Vad-B(m) (mm) (mm) (mm) (kN) (kN)50 6 5 11 73 6150 6 5 11 73 61
80 6 6 12 117 97
110 7 6 13 138 114
140 9 7 16 136 113
170 11 7 18 136 112
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Controle através do repiqueControle através do repique
H( )
S( )
K( )
DMX (mm)
C2( )
Vadm(kN)(m) (mm) (mm) (mm) (mm) (kN)
50 6 5 11 73 338
80 6 6 12 117 473
110 7 6 13 138 473
140 9 7 16 136 609140 9 7 16 136 609
170 11 7 18 136 609170 11 7 18 136 609
C2 = 2,5 mm
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Controle através do repiqueControle através do repique
ENERGIA DECRAVAÇÃO
RUPTURA DAESTACA
CRAVAÇÃO
REPIQUEELÁSTICO
DESLOCAMENTO NEGADESLOCAMENTODA ESTACA
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Caso de obraCaso de obra
CRAVAÇÃO
S = 165mm / 10 golpes de 50cm
K = 12mm / 1 golpe de 50cm
APÓS CRAVAÇÃO
S = 2mm / 1 golpe g pde 100cm
K = 25mm / 1 golpe de 100cmEC350/7
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Caso de obraCaso de obra
Vrup = 2.500 kN
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Caso de obraCaso de obra
MARTELO RAMBOMARTELO RAMBO ALCOÓLICO
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Caso de obraCaso de obra
200 / 50200 / 50
L = 3 m .: Wp = 74 kg
S = 100 cm / 32 golpes de 15 cm = 3,1 cm / golpe
Wh = 6 x 65 kg = 390 kgpf muito
g g
H = 15 cmalto !!!
Vadm = (390 x 390 x 74 x 15) / (5 x 3,1 x (390 + 74) x (390 + 74)))
Vadm = 49 kg
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Paralisação da cravaçãoParalisação da cravação
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Método (D+S)Método (D+S)A ki (2012)Aoki (2012)
DMX = a . E + b
RMX = ζ . E / (S+D)1 < ζ ≤ 2ζ
ENSAIOS DE CARREGAMENTOCARREGAMENTO
DINÂMICO
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Método (D+S)Método (D+S)
DMX ( ) S ( ) RMX (kN) EMX (kN ) EMX / (DMX + S)DMX (mm) S (mm) RMX (kN) EMX (kN.m) EMX / (DMX + S)
23 3 1941 29,8 1146,2
31 3 2073 45 1323,531 3 2073 45 1323,5
25 3 1800 32,8 1171,4
31 2 1875 41 1242,4
27 2 2212 41,2 1420,7
25 1 1918 31,7 1219,2
24 3 1914 35 1296,3
27 4 1871 39,7 1280,6
ENSAIOS DE CARREGAMENTO DINÂMICO
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Método (D+S)Método (D+S)A ki (2012)
DMX = a . E + b
Aoki (2012)
a = 0 4934 mm /a = 0,4934 mm / (kN.m)
b = 8,36 mm
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Método (D+S)Método (D+S)Aoki (2012)
RMX = ζ . E / (S+D)ζ1 < ζ ≤ 2
ζ = 1,5433
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Método (D+S)Método (D+S)Aoki (2012)
Wh (kN)= 70Wh (kN) 70
EFICIÊNCIA= 0,6
a = 0,4934
b = 8,3586b 8,3586
c = 1,5433
Set-up= 1,40
PROF. (m) N50 H (cm) S (mm) EMX (kN.m) DMX (mm) RMXo (kN) RMXf (kN)PROF. (m) N50 H (cm) S (mm) EMX (kN.m) DMX (mm) RMXo (kN) RMXf (kN)
0,50 10 20 50,00 8,40 50,00 129,64 181,49
1,00 9 20 55,56 8,40 55,56 116,67 163,34
1,50 5 20 100,00 8,40 100,00 64,82 90,751,50 5 20 100,00 8,40 100,00 64,82 90,75
2,00 2 20 250,00 8,40 250,00 25,93 36,30
2,50 3 20 166,67 8,40 166,67 38,89 54,45
3,00 4 20 125,00 8,40 125,00 51,85 72,60, , , , , ,
3,50 5 20 100,00 8,40 100,00 64,82 90,75
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Método (D+S)Método (D+S)Aoki (2012)
ADAPTAÇÃO DA INSTRUMENTAÇÃOINSTRUMENTAÇÃO
ELETRÔNICA
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Estaca com carga garantidaEstaca com carga garantida
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ContextoContexto
Ensaios de carregamento dinâmico: mais acessíveis
No. ENSAIOS / %PIB
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ContextoContexto
Métodos probabilísticos: tendência irreversível
p PROBABILIDADE DE RUÍNAp PROBABILIDADE DE RUÍNA(S > R)
S , RS R
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Médio prazoMédio prazo
Estacas piloto: 01 ECD por apoioPrédio com 25 pavimentos e lâmina de 350 m2
-15 pilares com 06 estacas cada-15 pilares com 06 estacas cada- 90 estacas de 400 mm e 24 m de comprimento- Estaqueamento:
- Mob: R$ 10.000,00Mob: R$ 10.000,00- Fornecimento: 90 x 24 x 170,00 = R$ 367.200,00- Cravação: 90 x 24 x 60,00 = R$ 129.600,00- Subtotal: R$ 506.800,00$ ,
- Blocos (200 m3):- Materiais + MO: 200 x 1.200,00 = R$ 240.000,00
R$ 746.800,00
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Médio prazoMédio prazo
Estacas piloto: 01 ECD por apoioPrédio com 25 pavimentos e lâmina de 350 m2
- 03 diárias de ensaios (05 ensaios / dia)- 03 diárias de ensaios (05 ensaios / dia)- 15 ensaios de carregamento dinâmico- Custo:
- Diárias: 3 x 6.000,00 = R$ 18.000,00Diárias: 3 x 6.000,00 R$ 18.000,00- Outros: R$ 2.000,00- Total: R$ 20.000,00
2,7% do custo da f d ã
17% das estacas i d fundaçãoensaiadas
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Maior prazoMaior prazo
Martelo com PDA: monitoramento remoto
- Martelo Fambo 50 kN completo: R$ 3.000.000,00Martelo Fambo 50 kN completo: R$ 3.000.000,00
- PDA completo: R$ 200.000,00
7% a mais no custo da aquisição
100% das estacas ensaiadas q ç
FUNDAÇÃO GARANTIDA
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Considerações FinaisConsiderações Finais
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Considerações FinaisConsiderações Finais
O uso de martelos hidráulicos representou o maior avanço tecnológico nos últimos 20 anos na gárea de estacasA nega não deve ser analisada deA nega não deve ser analisada de modo isolado. Todos os dados dos controles devem ser analisados em conjunto.j
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Considerações FinaisConsiderações Finais
Há necessidade de uma maior interação entre o setor produtivo(fabricantes, projetistas e executores) ( , p j )e as universidades.Há muitos assuntos relevantes aindaHá muitos assuntos relevantes ainda não resolvidos (capacidade de carga, dimensionamento da cravação, efeito set-up das argilas moles, etc).p g )