A estaca-prancha é um dos métodos mais utilizados para proteger escavações na indústria da construção. Os sistemas de escoramento de paredes com estacas-pranchas são econômicos e podem ser instalados em pouco tempo usando técnicas simples.
Neste artigo vamos nos concentrar na construção de escoramento de estacas pranchas. Mas antes disso, vamos dar uma olhada no contexto.
O que é um suporte?
Um contraforte é um sistema de suporte temporário feito de terra escavada até a conclusão da construção. Pode ser a construção de uma cave, de um cais de ponte, de uma barragem ou de qualquer outra estrutura onde necessitemos de apoios.
Quais são os tipos de métodos de suporte mais comuns?
- Pilha de suporte e deck
- Escoramento de estaca-prancha
- Escoramento de estaca secante
- parede do diafragma
- Pressão/prensagem química
O que é estaca prancha?
O suporte é fornecido através de estacas-pranchas. As estacas pranchas são cravadas no solo até a camada dura ou até a profundidade exigida pelo projeto. A profundidade do sistema de escoramento de estacas pranchas é aumentada em 30-40% em comparação com o comprimento de projeto como margem de segurança.
À medida que a profundidade do escoramento da estaca-prancha aumenta, geralmente é necessário suporte lateral, pois ela não consegue se sustentar. No entanto, se a profundidade for menor, o suporte pode não ser necessário.
No caso de escavações profundas, pode ser necessário ter vários suportes de estacas pranchas para apoiar o estábulo.
O que é estaca-prancha com suportes?
Conforme explicado acima, uma parede independente de estaca-prancha não é possível em qualquer profundidade sem qualquer suporte.
Os suportes laterais, conforme indicado na figura acima, devem ser instalados em diferentes níveis. O número de apoios depende da profundidade do apoio.
Além disso, pode haver escoras que sustentam as toras longitudinais da parede de estaca-prancha.
Existem dois métodos de construção ou métodos de ancoragem para sistemas de paredes de estacas-pranchas
- Método de apoio terrestre gratuito
Com este método, o momento fletor da estaca-prancha torna-se zero no final da estaca-prancha.
- Método de suporte de aterramento fixo
Este método cria um momento de tensão na parede da estaca-prancha. Isto se deve à profundidade da estaca-prancha no solo.
Neste artigo vamos nos concentrar no projeto de suportes de estacas pranchas. Além disso, o exemplo de cálculo é realizado para uma parede de estaca-prancha apoiada livremente no solo.
Dimensionamento de um suporte de parede de estaca-prancha com suportes – exemplo trabalhado – terra livre
Data e parâmetros do projeto
- Altura ao nível do lençol freático a partir do nível do solo acabado = 1,5 m
- Densidade do solo 18 kN/m3
- Densidade do solo saturado 20 kN/m3
- Densidade do solo submerso 10 kN/m3
- Densidade da água 10 kN/m3
- Ângulo de atrito com o solo 250
A figura a seguir mostra a disposição típica do sistema de armazenamento a ser projetado.
O método geralmente disponível para análise e projeto de muros de contenção de estacas-pranchas é levado em consideração no projeto para verificar o comprimento necessário dos muros de estacas-pranchas.
Para análise e projeto estrutural, é feita referência ao processo de projeto descrito no livro “Principles of Foundation Engineering” de Braja M. Das.
Figura 1 Curva de pressão ao longo da parede da estaca-prancha
O efeito do apoio lateral foi levado em consideração com base na pressão lateral gerada pela água. O estado vazio foi levado em consideração no cálculo para determinar a pressão máxima na parede da estaca-prancha.
A análise da estrutura foi realizada de acordo com o procedimento descrito acima e com base no método de apoio em terra livre. A figura acima mostra a flutuação da pressão de terra do suporte da estaca-prancha.
A figura a seguir mostra os parâmetros de projeto desenvolvidos para este exemplo trabalhado conforme a figura acima.
Cálculo dos coeficientes de pressão da terra
Ângulo de atrito com o solo = 250
Ka = (1-Pecado φ ) / 1+pecado φ ) = (1-Sen 25) / 1+Sen 25) = 0,406
Kp = (1+Sin φ ) / 1-pecado φ ) = (1+Sen 25) / 1-Sen 25 ) = 2,464
Calcule a profundidade de penetração além da linha da escavadeira
Toda a notação neste exemplo resolvido é dada na Figura 1 acima.
Considerando o momento em relação ao ponto O' (Figura 1), a seguinte equação pode ser derivada.
A equação acima pode ser escrita da seguinte forma para encontrar L4.
Valores de A1 e um2 pode ser avaliado da seguinte forma.
Onde
Isso resulta em L da equação acima4 pode ser escrito da seguinte forma.
Resolvendo a equação
M4 = 2,401m
Portanto, a profundidade de penetração além da linha da escavadeira = L3 + eu4
M3 + eu4 = 2,241 + 2,401 = 4,642m
Portanto, o comprimento mínimo da parede de estaca-prancha = 4 + 4,642 = 8,642 m
Estacas pranchas com comprimento de 9 m podem ser utilizadas como suporte. Em geral, um fator de segurança de cerca de 1,3 – 1,4 é usado para o comprimento necessário (L3 + eu4). A decisão cabe ao designer.
Determine a capacidade de carga da parede de estaca-prancha
Calcule a reação de suporte, F
= 71,913kN/m
A força que a correia fixada na parede da estaca-prancha deve suportar é de 71,913 kN
Calcule o momento fletor máximo na parede de estaca-prancha
O momento fletor máximo é alcançado com força cortante zero. O ponto em que a força cortante se torna zero pode ser calculado usando a seguinte equação, assumindo que está entre L1 e eu1+L2.
Considerando o equilíbrio, a seguinte equação pode ser derivada.
Calcule o módulo de seção necessário
Snecessário =MMáx. /σtodos
Com base na BS 4360:1986, pode-se presumir que o aço grau 43A tem um limite de escoamento de 275 N/mm.2 se a espessura do aço for inferior a 16 mm e for aço macio.
A partir dos dados de propriedades do perfil verifica-se que a estaca prancha tipo FSP tipo IIIA possui um módulo de seção de 1520 cm.3/m é recomendado para construção.
Além disso, podem ser utilizadas paredes de estaca-prancha com o módulo de secção necessário.
As cargas laterais calculadas a partir do dimensionamento da estaca-prancha são utilizadas para analisar e dimensionar as flanges e escoras que suportam a parede da estaca-prancha.
Este exemplo trabalhado não cobre a análise e projeto do sistema de suporte de estacas-pranchas.
A figura a seguir mostra o resumo do projeto da estrutura de escoramento de estacas pranchas.
O artigo foi escrito como Muro de contenção de estaca-prancha e essa Projeto de sistemas de segurança de escavação Para obter mais informações sobre como projetar outros tipos de métodos de suporte, clique aqui. Além disso, esses artigos contêm um exemplo prático para melhor compreensão.
