Fundações para pontes (com diagrama)

A. Fundações Rasa:

As fundações rasas são normalmente definidas como aquelas cujas profundidades são menores que suas larguras. As fundações para alvenaria, concreto de massa ou Cais RC e abutments de alturas menores que suportam vãos comparativamente menores e não tendo qualquer possibilidade de escovação são normalmente feitas rasas.

Nos casos em que os materiais de fundação são tais que a capacidade de carga segura é muito baixa na profundidade rasa, esse tipo de fundação, embora de outra forma adequada, pode não ser aconselhável e pode-se recorrer a fundações profundas.

Design da Rodapé :

Se a base da fundação estiver sujeita apenas à carga direta, a pressão da fundação pode ser obtida dividindo-se a carga pela área da balsa.

Se, no entanto, ele estiver sujeito a um momento além da carga direta, as pressões máximas e mínimas da fundação são calculadas conforme abaixo:

Para pés retangulares, nenhuma tensão na fundação se desenvolverá se o resultado do efeito combinado de carga direta e momento permanecer dentro do terço médio da base. Se o resultante cair apenas na terceira linha do meio, a pressão máxima de fundação nesse caso é igual a duas vezes a pressão direta e o mínimo igual a zero.

Quando o resultante excede a terceira linha do meio, a tensão se desenvolve e, portanto, toda a área da fundação não permanece efetiva em sustentar a carga que passa por ela.

A equação (21.1) não permanece mais válida na estimativa da pressão máxima de fundação que pode ser feita conforme explicado abaixo:

O ponto de aplicação do resultante está a uma distância de “a” do dedo do pé. Para não desenvolver nenhuma condição de tensão na largura efetiva modificada, o resultante deve passar pela terceira linha do meio e, portanto, a largura efetiva deve ser igual a “3a” para satisfazer a terceira condição intermediária.

A pressão total da fundação por metro de comprimento da sapata deve ser igual à carga vertical, P, isto é, a carga chegando na base por metro de comprimento.

Assumindo um metro de comprimento de parede

Geralmente, em fundações apoiadas no solo, nenhuma tensão é permitida. Quando a fundação repousa sobre a rocha, a tensão pode ser permitida desde que a pressão máxima da fundação seja calculada com base na área real que transporta a carga, conforme descrito na equação (21.3). A jangada de fundação, neste caso, precisa de ancoragem adequada com a rocha de fundação por barras de pinos.

A estabilidade da estrutura em relação a deslizamento e capotamento deve ser verificada em conexão com as considerações de projeto para pilares. A adequação da sapata pode ser verificada em relação a momentos e cisalhamento, considerando a reação do solo na base, conforme determinado pelo método estabelecido anteriormente e o peso do solo sobre a base, se a última consideração governar o projeto.

O reforço pode ser fornecido em conformidade, se for de concreto armado.

Exemplo 1:

Projetar a jangada de fundação de um píer de ponte com uma carga direta de 270 toneladas e um momento de 110 toneladas sobre o eixo maior na base do píer. A jangada de fundação assenta na rocha com uma pressão segura de 65 toneladas por metro quadrado. O comprimento da jangada é de 7, 5 m:

Como a jangada de fundação repousa sobre a rocha, a tensão pode ser permitida desde que a jangada seja adequadamente ancorada à rocha de fundação com barras de ancoragem e a pressão máxima da fundação seja calculada com base na área efetiva que suporta a carga.

Área de aço necessária para resistir à elevação = 97.700 / 200 = 490 mm ²

Use 4 Nos 20 ϴ em cada lado mais longo da base.

Os detalhes de ancoragem da balsa de fundação são mostrados na Fig. 21.4:

B. Fundação Profunda:

1. Fundações de Estacas:

Onde a fundação superficial ou de balsa é considerada inadequada a partir da consideração do poder de sustentação do solo e onde a possibilidade de remoção da fundação rasa é apreendida mesmo que o solo de fundação seja adequado para receber a carga, recorre-se a fundações profundas.

Se a profundidade da limpeza não for apreciável e se o solo subjacente para a fundação de estacas for adequado para suportar a carga de projeto, as fundações de estacas serão adotadas. As fundações das estacas transmitem a carga para os solos subjacentes de tal maneira que o assentamento das fundações não é excessivo e as tensões de cisalhamento no solo estão dentro dos limites permitidos após a contabilização de um fator de segurança adequado.

As pilhas podem ser classificadas em dois grupos, dependendo da maneira pela qual elas transmitem a carga para o solo, a saber:

(1) Estacas de fricção e

(2) Estacas de apoio final.

O primeiro grupo de pilhas transmite a carga ao solo através do atrito desenvolvido entre toda a superfície da pilha de comprimento efetivo e o solo circundante, enquanto o último grupo, se for conduzido através de um tipo muito fraco de solo, mas descansando em um depósito muito firme como cascalho ou rocha no fundo, pode transmitir a carga apenas pelo rolamento.

Geralmente, nas estacas do rolamento final, alguma carga é transferida para o solo por fricção também. Da mesma forma, em estacas de fricção, alguma carga é transferida para o solo também pelo rolamento.

Tipo de Pilhas:

As pilhas são de várias formas e de vários materiais. Os tipos mais comuns de estacas usadas na construção de pontes rodoviárias são:

a) Estacas de madeira

b) Estacas de betão

(i) pré-fabricada

(ii) Elenco in-situ

c) Estacas de aço

(i) Estaca tubular vazia ou preenchida com concreto.

(ii) Estacas de parafuso.

uma. Pilhas de madeira:

Estacas de madeira são troncos de árvores que são muito altas e retas, sendo os galhos arrancados. Estacas circulares de 150 a 300 mm. diâmetro são geralmente usados, mas pilhas quadradas serradas a partir do cerne de troncos maiores às vezes são utilizadas.

Para um melhor desempenho durante a condução, os comprimentos das estacas de madeira não devem ter mais de 20 vezes o diâmetro (ou largura). Variedades comuns de madeiras indianas adequadas para as pilhas são Sal, Teca, Deodar, Babul, Khair etc.

As estacas de madeira são mais baratas do que outras variedades de estacas, mas carecem de durabilidade sob certas condições de serviço, onde a variação do nível de água, causando secagem e molhamento alternativo das estacas, é responsável pela rápida decadência das pilhas de madeira.

Se permanecer permanentemente sob solo submerso, essas pilhas podem durar séculos sem qualquer deterioração. Estacas de madeira podem ser usadas sem tratamento ou tratadas com produtos químicos, como o creosoto, para evitar a destruição por várias bactérias ou organismos ou cáries. Estacas de madeira são afetadas por brocas marinhas em água salgada.

b. Pilhas de Concreto:

Precast Concrete Piles:

As estacas de betão pré-fabricadas podem ser de forma quadrada, hexagonal ou octogonal, sendo a primeira normalmente utilizada para a sua vantagem de moldagem e condução fáceis. Além disso, as estacas quadradas fornecem mais superfície de atrito, o que ajuda a levar mais carga.

Estacas hexagonais ou octogonais, por outro lado, têm as vantagens de possuir força igual em flexão em todas as direções e o reforço lateral pode ser fornecido na forma de uma espiral contínua. Além disso, a chanfragem especial dos cantos não é necessária como em pilhas quadradas. As estacas pré-moldadas podem ser cônicas ou paralelas ao lado do cone somente na extremidade de acionamento, a última é geralmente preferida.

Seções de pilhas quadradas variam com o comprimento das pilhas. Algumas seções comuns usadas são:

300 mm quadrados para comprimentos até 12 m.

350 mm quadrados para comprimentos acima de 12 m até 15 m.

400 mm quadrados para comprimentos acima de 15 m até 18 m.

450 mm quadrados para comprimentos acima de 18 m até 21 m.

Normalmente, os comprimentos das estacas quadradas são mantidos como 40 vezes o lado das estacas de fricção e 20 vezes o lado das estacas de sustentação.

As estacas pré-fabricadas são feitas de mistura de concreto rica de proporção 1: 1 ½: 3, sendo a cabeça da estaca feita com uma mistura mais rica de 1: 1: 2 para resistir às tensões dinâmicas durante a condução.

Reforço longitudinal @ 1, 5 por cento a 3 por cento da área da secção transversal das estacas, dependendo da relação entre comprimento e largura e estribos ou ligações laterais não inferiores a 0, 4 por cento em volume, são fornecidos. Barras longitudinais devem ser devidamente amarradas pelos laços laterais, cujo espaçamento não deve ser maior que metade da largura mínima.

O espaçamento dos laços laterais na parte superior e inferior das pilhas deve ser próximo e geralmente metade do espaçamento normal. A armadura fornecida em estacas pré-moldadas é fornecida para resistir às tensões de manuseio e acionamento, a menos que sejam estacas de sustentação de extremidade, caso em que a armadura fornecida nas estacas transmite a carga como nas colunas RC.

Manuseio e Levantamento de Pilhas:

Quando as estacas pré-moldadas são levantadas, o momento de flexão é induzido nas estacas devido ao peso próprio das estacas para as quais são necessárias armaduras nas estacas para atender a essas tensões de manuseio.

Para minimizar a quantidade de tal reforço nas estacas, o levantamento deve ser feito de tal maneira que os momentos de flexão tão desenvolvidos devam ser trazidos ao mínimo valor possível. O levantamento de dois pontos das estacas é muito comum e pode ser descrito da seguinte maneira.

Para o arranjo de levantamento como mostrado na Fig. 21.6 (a), o momento positivo em C deve ser igual ao momento negativo em B. Da mesma forma, para o arranjo de levantamento como na Fig. 21.6 (b) momento positivo em F deve ser igual ao negativo em D e E. Para satisfazer a condição do momento, as dimensões dos pontos de içamento devem ser as mostradas na figura.

Pilhas de concreto moldadas in situ (acionadas ou aborrecidas):

Existem muitas variedades de estacas fundidas no local, mas o princípio principal de fazer as estacas é o mesmo, ou seja, um tubo oco de aço é empurrado ou perfurado através do solo, produzindo um espaço cilíndrico oco no qual o concreto é coberto. para formar as pilhas fundidas no local.

As estacas moldadas no local são estacas circulares com tamanho variável, dependendo do tipo e da capacidade de carga. Estacas simples são normalmente de 350 a 450 mm de diâmetro com capacidade de carga de 40 a 80 toneladas. As estacas Franki, por outro lado, são de 500 mm de diâmetro e transportam uma carga de 100 toneladas aprox.

Em estacas de concreto Simplex, Fig. 21.7 (a), uma sapata de ferro fundido é usada na parte inferior do tubo de revestimento para facilitar a condução do tubo por martelamento no topo com um martelo de ferro sobre um carrinho de madeira. Quando o nível final é atingido, a gaiola de reforço é abaixada e o concreto é derramado dentro do tubo, enchendo-o parcialmente.

O tubo é ligeiramente levantado e novamente o concreto é derramado. Este processo é continuado até que a concretagem do espaço seja completada e o tubo de revestimento seja retirado, deixando a pilha concluída no local. Esta pilha é principalmente uma pilha de fricção mas alguma carga é tomada pela ponta da pilha também.

O procedimento de condução do tubo de revestimento em pilhas Franki [Fig. 21.7 (b)] é ligeiramente diferente do que na pilha Simplex. Algum concreto seco é derramado no tubo que é mantido em pé no chão. Este concreto seco forma um tampão que é esmagado por um martelo de forma cilíndrica que se move dentro do tubo.

O concreto do bujão aperta a parede com tanta força que o martelo força o tubo para baixo junto com o concreto do bujão até que o nível desejado seja atingido.

Neste nível, o plugue é quebrado, concreto fresco é derramado e é completamente batido, assim, espalhando o concreto para formar uma lâmpada que aumenta a área de apoio da pilha na parte inferior e ajuda a tomar mais carga por rolamento.

Como o tubo é parcialmente preenchido acima do bulbo depois de abaixar a gaiola de reforço, o tubo é levantado e o concreto é novamente batido, mas com menos violência do que no momento da formação do bulbo. Este batente torna a superfície da pilha irregular na forma de corrugação, o que aumenta novamente a fricção da pele da pilha.

O processo continua até que a pilha esteja completa. Esse tipo de pilha transmite a carga tanto pelo atrito quanto pelo rolamento final.

As pilhas Vibro são bastante semelhantes ao tipo Simplex e o tubo de revestimento é empurrado para o chão martelando-o na parte superior e fornecendo uma sapata de CI na parte inferior. A principal diferença nesta pilha é que em vez de encher o tubo com concreto em etapas, ele é completamente preenchido com concreto de consistência razoavelmente fluida.

Durante a elevação do tubo de revestimento, é utilizado um tipo especial de martelo que atinge um acessório do tubo para cima. A vibração criada pelo martelo no tubo e a cabeça estática do concreto fluido ajuda a retirar o tubo, bem como a fazer um eixo da pilha continuamente vibrado. A superfície deste tipo de pilhas é lisa e nenhuma ondulação é formada.

As Estacas Furadas são úteis em locais onde as vibrações causadas pela condução do tubo de revestimento podem ser prejudiciais às estruturas vizinhas. Estas pilhas são lançadas no espaço oco feito pela remoção da terra por meio de perfuração.

Precauções devem ser tomadas para evitar a entrada da terra na caixa. Os furos também devem ser protegidos contra o impacto causado por solo mole ou as pilhas devem ser protegidas durante a fundição devido à perda de cimento devido ao movimento da água do subsolo.

c. Pilhas de Aço Tubular:

Estacas tubulares podem ser acionadas de forma aberta ou com sapatas de ferro fundido como no tubo de revestimento de estacas de concreto injetadas. As estacas quando acionadas abertas são preenchidas com solo automaticamente durante a condução. As pilhas com extremidade fechada podem ser mantidas vazias ou podem ser preenchidas com concreto.

Pilhas de parafuso:

Uma pilha de parafuso consiste em um eixo de aço circular de vários diâmetros que varia de 75 a 250 mm e termina em uma lâmina de parafuso de grande diâmetro na parte inferior. O parafuso é uma volta completa, o diâmetro da lâmina é de 150 mm a 450 mm.

A área de base das estacas de parafuso é instalada aparafusando-as por meio de cabrestante com barras longas instaladas no topo das estacas com a ajuda de mão de obra. Os motores elétricos são hoje em dia empregados para essa finalidade, mas o uso de pilhas de parafusos está se tornando cada dia mais raro.

Espaço de pilha:

O espaçamento mínimo recomendado de estacas de fricção é de 3 d, onde d é o diâmetro das estacas circulares ou o comprimento da diagonal para estacas quadradas, hexagonais ou octogonais. Além disso, o espaçamento próximo das estacas de fricção reduz a capacidade de suporte de carga da estaca individual e, portanto, não é econômico.

As estacas do rolamento final podem ser colocadas mais perto. Nenhum limite foi fixado para o espaçamento máximo das pilhas, mas geralmente não excede 4 d.

Como a carga é transferida através de pilhas:

Estacas de fricção:

Quando uma carga é colocada no topo de uma pilha de fricção conduzida em solo granular ou coesivo, ela tende a penetrar mais. Esta tendência de movimento descendente da pilha é resistida pela fricção da pele entre a superfície da pilha e o solo.

A magnitude da fricção da pele por unidade de área da superfície da pilha depende do valor da pressão normal da terra p e do coeficiente de atrito entre o solo e a superfície da pilha; Ambos os valores dependem novamente da natureza da superfície da pilha e da natureza do solo.

Pilares de Rolamento Final:

As estacas de sustentação são conduzidas através de um tipo de solo muito pobre para repousar sobre uma base firme, como areia compactada ou depósitos de cascalho ou rocha. Portanto, o atrito desenvolvido entre a superfície da pilha e o solo é praticamente muito pequeno e toda a carga é transmitida pela pilha através do rolamento. Essas pilhas atuam como colunas e, portanto, devem ser projetadas como tal.

Avaliação da capacidade de carga de carga final das pilhas a partir da fórmula estática de dados de teste do solo:

Pilhas em Solos Granulados:

A capacidade máxima de carga, _Qu das pilhas em solo granular pode ser obtida a partir da seguinte fórmula. Um fator de segurança de 2, 5 deve ser adotado para estimar a capacidade de carga segura das estacas.

Pilhas em Solos Coesivos:

A capacidade de carga máxima, _Qu 'das pilhas em solos puramente coesivos pode ser determinada a partir da seguinte fórmula. Um fator de segurança de 2, 5 deve ser aplicado para obter as cargas seguras nas pilhas.

Q _u ¹ = A _b .N _c .C _b + α. C. _A (21.7)

Onde, A _b = área do plano da base de pilhas

N _c = fator de capacidade de rolamento geralmente considerado como 9.0

C _b = Coesão média na ponta da estaca em kg / cm ²

α = Fator de redução conforme indicado na tabela 21.2

C = coesão média ao longo do comprimento efetivo da pilha em kg / cm ²

A _s = área de superfície do eixo da estaca em cm ²

Exemplo 2:

Avaliar a capacidade segura de suporte das estacas perfuradas de 500 mm. dia e 22, 0 m de comprimento embebidos em solo tipo misto sob estrutura de viaduto. O log de perfuração no local de trabalho é fornecido abaixo:

Avaliação da Capacidade Segura e Segura de Rolamento de Carga de Resistência ao Motor - Fórmula Dinâmica:

Este método leva em conta o trabalho realizado pelas estacas em superar a resistência do solo durante a condução e, como tal, iguala a energia do golpe do martelo. Em alguns métodos realistas, subsídios para perdas de energia devido à compressão elástica das pilhas e dos solos também são feitos.

Fórmulas para Determinar a Carga Segura R, em Pilhas (Fórmulas de Notícias de Engenharia) :

Espaçamento de pilhas:

No caso de estacas fundadas em estratos muito duros e derivando sua capacidade de suporte de carga principalmente a partir do mancal final, o espaçamento mínimo de tais estacas deve ser 2, 5 vezes o diâmetro das estacas.

As estacas de fricção derivam sua capacidade de carga principalmente de atrito e, como tal, devem ser espaçadas suficientemente separadas, uma vez que os cones de distribuição ou os bulbos de pressão das pilhas adjacentes se sobrepõem, como mostrado na Fig. 21.11. Geralmente, o espaçamento das estacas de fricção deve ser no mínimo 3 vezes o diâmetro das estacas.

Arranjo de pilhas em um grupo - disposição típica de pilhas em um grupo é mostrada na Fig. 21.10. O espaçamento S indicado na Fig. 21.10 deve ser o recomendado.

Ação de Grupo de Piles:

(a) Grupos de pilha em areias e cascalhos:

Quando as pilhas são conduzidas em areia solta e cascalho, o solo ao redor das pilhas até um raio de pelo menos três vezes o diâmetro das pilhas fica compactado. Nesse caso, a eficiência do grupo de estacas é maior que a unidade.

No entanto, para fins práticos, a capacidade de carga de um grupo de estacas com um número N de estacas é N. Q _u, onde _Qu é a capacidade da estaca individual. No caso de pilhas furadas em tais estratos de solo, embora não exista efeito de compactação, a eficiência do grupo também é tomada como unidade.

b) Grupos de estacas em solos argilosos:

Em um grupo de estacas de fricção em solo argiloso ou coeso, os cones de distribuição ou os bulbos de pressão das pilhas adjacentes se sobrepõem (Fig. 21.11-a) formando assim um novo cone de distribuição ABCDE (Fig. 21.11-b) dos quais é muito menos do que a soma das áreas dos cones de distribuição da pilha individual antes da sobreposição.

A área do mancal na qual as cargas das pilhas são transferidas através do cone de distribuição é, portanto, menor, reduzindo assim a capacidade de carga da pilha individual devido à ação do grupo. Se as estacas forem acionadas com espaçamento maior, a sobreposição dos cones de distribuição será menor e, portanto, a eficiência da pilha individual nesse grupo aumentará.

Por isso, transparece que aumentam nos nos. de estacas em um grupo de estacas no qual os cones de sobreposição de distribuição não adicionarão nada à capacidade de suporte de carga do grupo de estacas já que o solo já atingiu a condição “saturada”. Estacas de fricção em solos argilosos podem, portanto, falhar individualmente ou em bloco. A capacidade de carga máxima Q _gu do bloco (Fig. 21.12) é dada por:

Como o bloco deve sustentar seu peso próprio, além das cargas das estacas, a carga segura do bloco deve ser calculada após a dedução do peso próprio do bloco. Normalmente, um fator de segurança de 3 é permitido sobre Q ' _{g u} para obter a carga segura que leva o bloco. Portanto, a capacidade de carga segura do grupo pilha

Exemplo 3:

Uma fundação de pilar para uma ponte de extensão média é suportada em um grupo de estacas escavadas fundidas no local, como mostrado na Fig. 21.13, conduzido através de solo argiloso. Os dados relevantes são dados abaixo:

(i) Comprimento da pilha abaixo da quantidade máxima (que é muito pequena neste caso) = 25 m.

(ii) Diâmetro das estacas, d = 500 mm.

(iii) coesão média ao longo do comprimento das pilhas, C = 0, 45 kg / cm ²

(iv) coesão média na ponta da estaca, C _b = 0, 5 kg / cm ²

v) Ângulo de atrito interno, ǿ = 0

Determine se a capacidade individual de pilhas ou a capacidade de bloqueio governam o projeto se o espaçamento entre pilhas for (a) 3d e (b) 2, 5 d.

Isso é menor que a capacidade total de todas as pilhas, ou seja, 700 toneladas. Portanto, nesse caso, a capacidade do bloco governa o design. A eficiência do grupo, neste caso, é de 630/700 x 100 = 90 por cento. Portanto, ao reduzir o espaçamento de pilha em solos argilosos de 3d para 2.5d neste caso particular, a eficiência da pilha individual no grupo de estacas é de 90 por cento.

Resistência Lateral das Pilhas:

Estacas conduzidas sob os abutments ou muros de contenção são sempre submetidas a forças horizontais, além das cargas verticais sobre elas. Essas forças horizontais são resistidas pela resistência lateral das pilhas.

A falha da estrutura por causa das forças horizontais pode ser devido a:

(i) Falha de cisalhamento da própria pilha

(ii) Falha da pilha ao dobrar

(iii) Falha do solo na frente das estacas causando assim a inclinação da estrutura como um todo.

A seção e o reforço das estacas devem resistir ao cisalhamento e ao dobramento das estacas. Tendência de inclinação da estrutura como um todo é resistida pela resistência passiva oferecida pelo solo na frente das pilhas.

Foi observado que a distância entre as pilhas mais externas na fila da frente do grupo de estacas mais alguma distância adicional devido ao efeito de dispersão (que pode ser tomado como 20 a 25 ′ como mostrado na Fig. 21.14) é eficaz em oferecer a passiva resistência ao movimento das pilhas junto com a estrutura suportada nelas.

Assim, da Figura 21.14, a largura BC na frente do grupo de estacas que oferece resistência passiva pode ser dada pela fórmula:

Onde, n = nos. de pilhas na primeira fila.

Geralmente, 3, 0 m. para 4, 5 m. O comprimento superior das estacas abaixo do nível é protegido de maneira confiável ou a profundidade máxima ou inferior é efetiva em oferecer a resistência passiva. Assim, sempre que o grupo de estacas estiver sujeito a forças horizontais, a área à frente é dada pela largura BC e uma profundidade de cerca de 3, 0 m. para 4, 5 m. oferece a resistência passiva contra o movimento da estrutura.

Além disso, a resistência horizontal do bloco, se permanecer em contato com o solo, também pode ser considerada.

Pilhas de massa:

Em pilares altos, muros de contenção, etc., onde a magnitude da força horizontal que atua sobre as estacas é tal que a resistência lateral das estacas verticais é insuficiente para resistir, estacas de massa ou pilhas de raspadores são a resposta correta para tais problemas. A desvantagem é que para dirigir tais pilhas, habilidade especial e tipo especial de equipamento de condução são necessários.

O componente horizontal da pilha de massa toma a carga horizontal juntamente com a resistência horizontal da base do bloco se permanece em contato com o solo e, portanto, o uso de pilhas de massa aumenta o fator de segurança contra deslizamento e capotamento. No que diz respeito à capacidade de carga vertical das pilhas de massa, é geralmente assegurado que as pilhas de massa suportam a mesma quantidade de cargas verticais que as estacas verticais.

Avaliação de Cargas em Pilhas:

Se a fundação estiver sujeita apenas à carga direta, a carga na pilha é obtida dividindo-se a carga pelo número de estacas. Quando a fundação é submetida a um momento além da carga direta, a carga sobre estacas pode ser determinada conforme a equação 21.18 abaixo, o que é bastante análogo às equações 21.1 e 21.2.

Onde, W = carga total

N = nos. de pilhas

Y = distância da pilha em consideração a partir do cg do grupo pilha.

I = Momento de inércia do grupo pilha em torno de um eixo através do cg do grupo pilha.

Ao calcular o momento de inércia do grupo de estacas, as pilhas são assumidas como unidades que estão concentradas em suas linhas centrais longitudinais, sendo o momento de inércia das estacas sobre o seu próprio centro negligenciado.

Exemplo 4:

Um grupo de estacas pré-moldadas é submetido a uma carga excêntrica resultante de 1125 toneladas, como mostra a Fig. 21.16 (b). Calcule a carga máxima e mínima transportada pelas pilhas:

As cargas transportadas pelas estacas no dedo do pé e no lado do calcanhar são diferentes porque, devido à carga excêntrica da superestrutura, a reação do solo por unidade de área no lado do dedo do pé é maior do que no lado do calcanhar. a fundação coberta por cada pilha é a mesma e, portanto, a reação total do solo da área coberta por cada pilha, ou seja, a carga transportada por cada pilha no lado do dedo do pé é maior do que a do lado do calcanhar.

Da consideração prática e do estrato do solo, é difícil fazer diferentes comprimentos de estacas para o lado dos dedos e do calcanhar. Mas a adoção do mesmo espaçamento de pilhas para o lado do calcanhar como para o lado do dedo do pé não é econômica quando o comprimento das pilhas permanece o mesmo.

Da consideração da economia, é desejável ajustar o espaçamento das estacas de tal maneira que a carga compartilhada por cada estaca nas fundações de estacas submetidas à carga direta e ao momento, isto é, submetidas à carga excêntrica seja igual. Um método gráfico para isto é descrito abaixo pelo Exemplo Ilustrativo 21.5.

Exemplo 5:

Em uma parede de retenção com 10 m de comprimento, uma carga vertical resultante de 800 toneladas atua com uma excentricidade de 033 m. da linha central do bloco até o lado do dedo do pé. Determine o espaçamento da pilha para obter carga igual em cada pilha. Pode-se supor que as pilhas suportem uma carga de 25 toneladas por pilha:

Solução :

Carga por metro da parede = 800 / 10, 0 = 80 toneladas. Excentricidade = 0, 33 m.

. ^. . Momento sobre a linha central do bloco por metro = 80 x 0, 33 = 26, 4 tm.

Módulo de seção do bloco por metro de comprimento da parede = 1 x (5.0) 2/6 = 4.17 m ³

. ^. . Pressão máxima e mínima de fundação = P / A ±

= 22, 33 t / m ² ou 9, 67 t / m ²

O diagrama de pressão da fundação ACDB é desenhado em escala com os valores acima das pressões máxima e mínima da fundação [Fig. 21.17 (b)]. AB e CD são produzidos para atender a E. Com AE como diâmetro, o semicírculo AHIJGE é desenhado. O arco BG é desenhado com E como centro. De G, FG é desenhado perpendicularmente em AE. AF é dividido em “n” comprimentos iguais onde n é o nos. de filas de pilhas necessárias dentro da largura AB.

No exemplo, carga total por metro = 80 toneladas. Assumindo um espaçamento de pilha de 1, 1 m na direção longitudinal, carga por 1, 1 m de comprimento da parede = 80 x 1, 1 = 88 toneladas

. ^. . Número de pilhas necessárias por linha = - = 3, 52, Diga 4.

Portanto, AF é dividido em quatro comprimentos iguais, a saber, AM, ML, LK e KF. A partir desses pontos no AF, as perpendiculares são soltas para encontrar o semicírculo em H, I e J. Com E como centro e EH, EI, EJ como raio, os arcos são desenhados para atender a linha AB dividindo o diagrama de pressão em partes da área. dos quais é o mesmo e, portanto, a pilha fornecida para atender a pressão de fundação de cada uma dessas áreas terá carga igual.

A linha central da pilha será a linha através do centróide dos diagramas de pressão trapezoidais acima. Os espaçamentos das pilhas para ter carga igual são reduzidos e são mostrados na Fig. 21.17 (a). A carga real compartilhada por cada pilha com o espaçamento acima é calculada abaixo para mostrar a precisão do método.

Distância do centróide do grupo da pilha de A = (1 x 0, 45 + 1 x 1, 45 + 1 x 2, 67 + 1 x 4, 10) / 4 = 2, 17 m.

Ponto de aplicação da carga resultante de A = 2, 5 - 0, 33 = 2, 17 m.

Portanto, a excentricidade do resultante em relação ao centróide do grupo de estacas é nula e a carga compartilhada por cada estaca é igual, sendo a carga por estaca 800/36 = 22, 22 toneladas por estaca.

Condução de pilhas:

As estacas são acionadas por meio de martelo ou martelo a vapor. O martelo é suportado por uma estrutura especial conhecida como empilhador que consiste de um par de guias. O martelo se move dentro das guias e cai do topo da guia no topo das estacas a serem acionadas.

O martelo que é levantado pelo trabalho manual ou por força mecânica e é então liberado para cair livremente por gravidade é conhecido como drop-hammer. Martelos a vapor de hoje em dia são usados ​​para a condução em pilha.

O martelo de vapor que é levantado pelo; a pressão do vapor e é então permitida a queda livre é um martelo a vapor de ação simples, mas o que também é influenciado pela pressão do vapor durante o movimento para baixo e adiciona a energia motriz s conhecida como martelete a vapor de ação dupla.

Teste de carga em pilhas:

As fórmulas de estacas, tanto estáticas quanto dinâmicas, fornecidas nos artigos anteriores predizem aproximadamente a carga segura que as estacas carregarão, mas é sempre desejável verificar a capacidade de carga das estacas por testes de carga.

Testes iniciais e testes de rotina:

Haverá duas categorias de pilhas de teste, isto é, testes iniciais e testes de rotina. Os testes iniciais são obtidos nas estacas de teste no início antes da condução das estacas de trabalho para determinar o comprimento das estacas para sustentar a carga de projeto; o teste inicial deve ser realizado em no mínimo duas estacas.

Testes de rotina são obtidos em pilhas de trabalho para verificar a capacidade das pilhas, conforme obtido pelos testes iniciais. Embora os testes iniciais possam ser conduzidos em uma única pilha, os testes de rotina podem ser realizados em uma única pilha ou em um grupo de pilhas, duas a três em número.

Este último é preferível, uma vez que a capacidade de carga das pilhas num grupo é menos especialmente em solos argilosos e solos mistos. Testes de rotina devem ser realizados em 2% das pilhas usadas na fundação.

Procedimento para testes de carga vertical:

A carga de teste pode ser aplicada em etapas diretamente sobre uma plataforma de carga como mostrado na Fig. 21.18 ou por meio de um macaco hidráulico com manômetro e bomba de controle remoto, reagindo contra uma plataforma de carga similar à Fig. 21.18.

A diferença entre o primeiro e o último método é que enquanto toda a carga de teste colocada na plataforma é transferida nas pilhas de teste no primeiro método, a reação do macaco é transferida apenas como carga nas pilhas no último método, embora a carga na plataforma normalmente excede a reação necessária.

O teste de pilha pelo método de reação também pode ser feito aproveitando-se as pilhas adjacentes que fornecem a reação de junta necessária por fricção negativa. Para o teste de estacas pelo método de carregamento direto, as estacas-pranchas RC são geralmente fornecidas na parte superior das estacas para usá-las como plataforma de carga, bem como para transferir a carga nas estacas uniformemente.

Procedimento para testes de carga lateral em arquivos:

Testes de carga lateral podem ser realizados pelo método de reação jack com o macaco hidráulico e manômetro entre duas pilhas ou dois grupos de pilhas. A reação do macaco, conforme indicado pelo manômetro, é a resistência lateral da pilha do grupo pilha.

Aplicação de Cargas de Teste, Medição de Deslocamentos e Avaliação de Cargas Seguras para Testes de Carga Vertical:

(a) Para o teste de carga inicial:

As cargas de ensaio devem ser aplicadas em incrementos de cerca de 10% das cargas de ensaio e as medições de deslocamentos devem ser feitas por meio de três medidores de marcação para pilha única e quatro medidores de marcação para um grupo de estacas. Cada estágio de carregamento deve ser mantido até que a taxa de ocupação seja de mais de 0, 1 mm por hora em solos arenosos e 0, 02 mm por hora em solos argilosos ou no máximo 2 horas, o que for maior.

O carregamento deve ser continuado até à carga de ensaio, que é o dobro da carga segura e segura, calculada utilizando a fórmula estática ou a carga à qual o deslocamento total do bloco superior é igual ao seguinte valor especificado:

A carga segura em pilha única deve ser a menor das seguintes:

(i) Dois terços da carga final na qual o total de assentamentos atinge um valor de 12 mm.

(ii) Cinqüenta por cento da carga final na qual a liquidação total é igual a 10% do diâmetro da pilha.

A carga segura nos grupos deve ser a menor das seguintes:

(i) Carga final na qual a liquidação total atinge um valor de 25 mm.

(ii) Dois terços da carga anal na qual o total de assentamentos atinge um valor de 40 mm.

(b) Para testes de carga de rotina:

O carregamento deve ser realizado a uma vez e meia a carga segura ou até o chumbo no guincho o total de assentamentos atinge um valor de 12 mm para uma única pilha e 4C mm para um grupo de pilhas, o que ocorrer primeiro.

A carga segura deve ser dada pelo seguinte:

(i) Dois terços da carga final na qual a liquidação total alcança um valor de 12 mira para pilha única.

(ii) Dois terços da carga final na qual o total de assentamentos atinge um valor de 40 mm para um grupo de estacas.

Carregamento, etc. para testes de carga lateral:

A carga deve ser aplicada em incrementos de cerca de 20% da carga segura estimada após a taxa de deslocamento ser de 0, 5 mm por hora em solos arenosos e 0, 02 mm em solos argilosos ou 2 horas, o que ocorrer primeiro.

As cargas laterais seguras devem ser tomadas como o mínimo dos seguintes:

a) 50% da carga total em que o deslocamento total é de 12 mm ao nível de corte.

(b) Carga total em que o deslocamento total é de 5 mm no nível de corte.

Testes de pull-out em pilhas:

Para este teste, a cláusula 4.4 de “1S: 2911 (Parte IV) - 1979: Código de Prática para Projeto e Construção de Fundações de Estacas - Testes de Carga sobre Estacas” será encaminhada.

Testes de carga cíclica e taxa constante de testes de penetração:

Pilha-tampão:

Pilha RC - Tampas de espessura adequada devem ser fornecidas no topo das estacas para transferir a carga da estrutura para as estacas.

Os blocos são projetados de acordo com os seguintes princípios:

(i) Puncionamento devido a carga nos pilares ou colunas ou nas pilhas individuais.

(ii) Cisalhamento na face do pilar ou da coluna.

(iii) Flexão do bloco sobre o pilar ou face da coluna.

(iv) Assentamento de uma fileira de estacas e conseqüente flexão e cisalhamento do bloco.

Um desvio de 150 mm deve ser fornecido além das faces externas das pilhas mais externas do grupo. Quando o bloco repousa sobre o solo, deve ser colocado na base do bloco uma camada de concreto (1: 4: 8) de 80 mm de espessura.

O topo da pilha deve ser despojado de concreto e o reforço da pilha deve ser adequadamente ancorado no bloco para a transmissão eficaz das cargas e momentos para o chão através das pilhas. Pelo menos 50 mm de comprimento do topo da pilha após a remoção do betão devem ser incorporados no bloco. A cobertura transparente do reforço principal não deve ser inferior a 60 mm.

Reforço de pilha:

A área de reforço longitudinal em estacas pré-moldadas deve ser a seguinte para suportar as tensões causadas pelo levantamento, empilhamento e transporte.

(i) 1, 25 por cento para estacas com comprimento inferior a 30 vezes a menor largura.

(ii) 1, 5 por cento para estacas com comprimento superior a 30 e até 40 vezes a menor largura.

iii) 2, 0% para as estacas com comprimento superior a 40 vezes a largura mínima.

A área de armadura longitudinal em estacas de concreto moldadas injetadas e injetadas injetadas não deve ser inferior a 0, 4% da área do eixo.

A armadura lateral em estacas não deve ser inferior a 0, 2% do volume bruto no corpo das estacas e a 0, 6% do volume bruto em cada extremidade da estaca, por uma distância de cerca de 3 vezes a menor largura ou diâmetro da estaca. pilhas. O diâmetro mínimo do reforço lateral deve ser de 6 mm.

2. Bem Fundações:

Onde as fundações de estacas não são adequadas devido às condições do local, a natureza dos estratos do solo ou por causa da limpeza comparativamente profunda, são adotadas fundações de poços. Os componentes de um poço são mostrados na Fig. 21.19.

Vanguarda e bem freio:

No fundo, os poços são providos de uma aresta de corte de aço feita de chapas ms e ângulos rebitados ou soldados juntos e ancorados no meio-fio do poço por meio de barras de ancoragem. Os freios de concreto são triangulares em seção para ajudar a remover a terra, agarrando e ajudando a afundar facilmente os poços.

A inclinação do meio-fio do poço não deve exceder 35 graus com a vertical. Estes freios são devidamente reforçados, de modo a torná-lo forte o suficiente para resistir às tensões durante o naufrágio. Normalmente o reforço tanto na forma de estribos como barras longitudinais é fornecido não menos de 72 quilogramas. por cu. m. excluindo barras de ligação da canalização.

Barras de ligação são usadas para manter as barras longitudinais e os estribos em posição. O concreto a ser usado nos freios será geralmente de grau M20.

Onde o afundamento pneumático deve ser adotado, o ângulo interno dos rebaixos do poço deve ser suficientemente íngreme para facilitar o acesso das ferramentas pneumáticas. No caso de decapagem dos poços, a altura total da face interna e a metade da altura da face externa do meio-fio devem ser protegidas com uma placa de 6 mm de espessura devidamente ancorada ao meio-fio por meio de barras de ancoragem.

Steining:

A canalização é feita de tijolo ou alvenaria de pedra ou de massa de concreto. A armadura nominal não deve ser inferior a 0, 12% da área bruta da canalização para resistir à tensão de tração que pode ser desenvolvida na canalização do poço, caso a parte superior da cana esteja aderida a uma camada de argila rígida e a porção restante for suspensa de cima. Duas camadas de barras verticais com ligantes são preferíveis a apenas uma camada central.

No caso de usinagem de tijolos, barras verticais devem ser fornecidas no meio da canalização a uma taxa não inferior a 0, 1% da área bruta de steining. Estas barras devem ser revestidas com concreto do tipo M20 dentro de uma coluna, de tamanho 150 x 150.

Estas colunas devem ser utilizadas com bandas de R C. de largura adequada, não menos de 300 mm e de 150 mm de profundidade. O espaçamento dessas bandas deve ser de 3 m ou 4 vezes a espessura da cana, o que for menor (Fig. 21.20).

Plugue inferior:

Quando o afundamento é completado e o nível de fundação é atingido, os poços após o depósito necessário são conectados com concreto 1: 2: 4. Isso geralmente é feito sob a água para o qual tipos especiais de equipamentos devem ser usados ​​para proteger o concreto de ser lavado quando levado através da água. Para este propósito, dois métodos são comumente usados.

O primeiro método é conhecido como “Método Chute” ou “Método do Contratante”, no qual alguns tubos de aço normalmente conhecidos como diâmetros de 250 mm a 300 mm com funil no topo são colocados dentro dos poços. O topo destes tubos é mantido acima do nível da água e o fundo no nível inferior do poço.

O concreto, quando despejado no funil, desce devido à gravidade e atinge o fundo. Os tubos são deslocados para os lados à medida que a concretagem prossegue.

No segundo método, uma caixa mais ou menos impermeável é usada para betonagem submersa. A parte inferior da caixa é feita de tal forma que quando a caixa atinge o nível de entupimento, a parte inferior da caixa é aberta para baixo, liberando uma corda de cima e o concreto é colocado na parte inferior do poço. Esse método é conhecido como método "Ignorar caixa".

A função do bujão inferior é distribuir a carga dos pilares e pilares para os estratos do solo abaixo através da canalização do poço. A carga dos pilares e pilares distribuídos sobre a tampa do poço e depois para a direção do poço finalmente atinge o meio-fio do poço.

Tendo um lado cônico em contato com o bujão inferior, a carga do meio-fio é finalmente transferida para o bujão inferior e depois para o solo abaixo. Para melhor desempenho, o bujão inferior deve ter a espessura adequada, como mostra a Fig. 21.20 (c)

Recheio de Areia:

Os bolsos dos poços são geralmente cheios de areia ou argila arenosa, mas às vezes os bolsos são mantidos vazios para reduzir a carga morta do poço na fundação. É desejável que, pelo menos, a porção das bolsas abaixo do nível máximo de limpeza deve ser preenchida com areia para a estabilidade dos poços. Em cada caso, é fornecido um bujão superior sobre o recheio de areia.

Bem-Cap:

A carga dos pilares e pilares é transferida para o poço de escoamento através das calotas que devem, portanto, ser reforçadas adequadamente para suportar as tensões resultantes causadas pelas cargas e momentos sobrepostos.

Formas de poços:

Os poços de várias formas são usados ​​dependendo do tipo de solo através do qual eles serão afundados, o tipo de cais a ser suportado e a magnitude das cargas e momentos para os quais eles serão projetados. As formas a seguir, como mostrado na Fig. 21.21 são muito comuns:

Os poços duplos octogonais ou com forma de sino mudos geralmente têm bolsos duplos ou orifícios de dragagem, devido aos quais é possível um maior controle sobre os desvios e inclinações dos poços.

Além disso, poços em forma de sino oferecem maior resistência à inclinação na direção longitudinal, mas enquanto tijolo ou concreto podem ser usados ​​na construção de poços tanto em poços duplos quanto octogonais, o custo de mão de obra é maior se a produção de tijolos for usado em poços com halteres.

Os poços circulares únicos são mais econômicos onde os momentos nas direções longitudinal e transversal são mais ou menos iguais. Além disso, para a mesma área de base, estes poços têm menor superfície de fricção, pelo que é necessário menor esforço total de afundamento para afundar os poços.

Os poços giro-circulares são mais ou menos semelhantes aos poços circulares únicos, mas são adequados onde o comprimento do píer é maior, mas os poços com duas circulares não são favorecidos onde a possibilidade de assentamento diferencial entre os dois poços não é superestimada. Tanto tijolo como concreto podem ser usados ​​na canalização de poços circulares

Poços ou monólitos com furos múltiplos são adotados em pilares de sustentação ou torres de pontes de longo alcance. Este filho de monólitos foi usado no apoio às principais torres da Ponte Howrah em Calcutá. O tamanho do monólito era de 55, 35 mx 24, 85 m com 21 poços de dragagem a cada 6, 25 m quadrados.

Profundidade dos Poços:

Decidindo os níveis de fundação dos poços, os seguintes pontos devem ser devidamente considerados:

(i) A profundidade mínima do poço é determinada a partir das considerações de limpeza máxima, de modo a obter o comprimento mínimo de aderência abaixo do nível máximo de lavagem para a estabilidade do poço.

(ii) A fundação pode ter que ser mais profunda se o solo no nível de fundação não for adequado para suportar a carga projetada.

(iii) A resistência passiva da terra no exterior do poço é aproveitada para resistir tanto quanto possível aos momentos externos que atuam no poço devido à força longitudinal, corrente de água, efeito sísmico, etc. A terra abaixo do nível máximo de lavagem é apenas eficaz em oferecer a resistência passiva.

Onde maiores momentos externos são requeridos para serem resistidos pela pressão passiva da terra, é necessário um maior comprimento de aderência abaixo do nível máximo de escória e, portanto, para conseguir isso, é necessário um novo afundamento do poço.

Considerações de design:

Os momentos externos que atuam nos poços devido a várias forças horizontais e a carga direta excêntrica são resistidos pelo momento devido à pressão passiva da terra parcialmente dependendo totalmente da magnitude da pressão passiva disponível que novamente está relacionada à área e natureza do solo oferecendo a resistência passiva. O balanço momento externo, se houver algum, chega à base.

A pressão de fundação na base do poço pode, portanto, ser calculada pela fórmula:

Onde, W = Carga direta vertical total na base do poço após a devida consideração da fricção da pele nas laterais dos poços.

A = Bases da área do poço.

M = momento na base.

Z = módulo de seção de base.

A pressão da fundação será máxima quando W e M forem máximos. Esta condição é atingida quando a reação de carga viva no píer é máxima e não há flutuabilidade no poço e no píer.

Por outro lado, a pressão mínima de fundação e a possibilidade de tensão ou elevação podem ser esperadas quando a reação de carga viva é mínima e a flutuabilidade plena atua devido à redução do peso morto do píer e do poço. A pressão da fundação deve ser tal que permaneça dentro da capacidade de carga permitida do solo.

A fricção da pele atuando nas laterais dos poços é levada em conta no balanceamento da carga direta. Ao estimar a espessura da canalização, é necessário descobrir o momento máximo, assim como a carga direta máxima e mínima na canalização.

A espessura da canalização deve ser tal que as tensões máxima e mínima permaneçam dentro do valor permitido. In getting the maximum and minimum stresses, the considerations made in case of foundation pressure as outlined above should be tried here also.

The steining stresses are obtained by using the following formula:

Where, W = Total vertical load on the steining section under consideration.

A = Area of steining.

M = Moment at the steining section.

Z = Section modulus of the steining section.

The stability of well foundations shall be checked taking into account of all possible loading combinations including buoyancy or no buoyancy condition. Foundations for pier wells in cohesion less soil shall be designed on the basis of the “Recommendations for Estimating the Resistance of Soils below the Maximum Scour level in the Design of Well Foundations of Bridges”.

Design of abutment wells in all types of soils and pier wells in cohesive soils shall be done in accordance with the recommendations “Foundations and Substructure”. Method of checking the stability of wells in predominantly clayey soil is explained below following the recommendations.

The active and passive earth pressure at any depth Z below the maximum scour level for a mixed type soil is given by:

Fig. 21.22(a) shows a well subjected to vertical concentric load W (= W ₁ + W ₂ +W ₃ ) and a horizontal force Q acting at a distance H from maximum scour level. Fig. 21.22(b) shows the active and passive pressure diagrams based on equations 21.20 and 21.21 and also considering rotation at the base as recommended.

Moment at the base of well due to external horizontal force, Q = Q (H+Z) (21.27)

Relief of moment at the base of well due to active and passive pressure of earth from equations 21.25 and 21.26

Equation 21.28 gives the ultimate nett moment of passive earth pressure. To arrive at the allowable moment of passive earth pressure from the ultimate moment (M _p – M _a ) as given in equation 21.28, a factor of safety as given below snail be applied ie. Allowable moment of passive resistance = (M _p -M _a )/FOS

FOS for cohesive soil for load combination excluding wind or seismic forces shall be 3.0 and for load combination including wind or seismic shall be 2.4 .The method of estimating base pressure of a well foundation is illustrated by me following example.

Example 6:

Calculate the foundation pressures at the base of the circular well with the following particulars:

(a) Depth of well – 25.0 m

(b) Dia of Well = 8.0 m

(c) Depth below max scour = 12.0 m

(d) Q = 100 t. acting a; 37.0 m above the base of well under seismic condition.

(e) W ₁, = Weight of Superstructure = 850 tonnes.

(f) W ₂ = Weight of Pier = 150 tonnes.

(g) W ₃ = Weight of Well = 900 tonnes.

(h) Soil around the well is mixed type having (i) C = 0.2 kg/cm ² (ii) Φ = 15° (iii) ƴ (dry) = 1, 800 kg/m ³

(i) Permissible foundation pressures under seismic condition are 50 tonnes/m ² and no tension.

FOS for sandy and clayey soils under seismic condition arc 1.6 and 2.4 respectively. For a mixed soil as in the Illustrative Example FOS may be taken as 2.0.

Hence safe, as no tension occurs and the maximum foundation pressure is less than the allowable foundation pressure of 50.0 tonnes/m ²

Thickness of Well-Steining:

The thickness of well-steining should be such that it can withstand the stresses developed due to loads and moments during service of the bridge. These stresses may be calculated by the procedure given previously.

It is often observed that though the steining thickness satisfies all the loading conditions during service but it presents difficulties during sinking of the well. In such cases, either the steining becomes too light to give any sinking effort without addition of kentledge over the steining or failure of the steining occurs during sinking operation.

“Sinking effort” may be defined as the weight of the steining including kentledge, if any, per unit area of well periphery offering skin friction by the surrounding soil.

Where, r = Radius of the centre line of the steining.

t = Steining thickness.

w = Unit weight of steining.

R = Outer radius of well steining.

Unless the sinking effort exceeds the skin friction offered per unit area of steining surface, the sinking of the wells is not possible and therefore, the steining thickness should be made such that by adding small amount of kentledge, if necessary, the required amount of sinking effort is available in sinking the wells.

In order to make economy in the well steining, it is sometimes preferred by some designers to adopt the in steining thickness as per theoretical calculation just sufficient for taking design loads during service of the bridge but this economy or saving in the steining is more than compensated by the additional cost of loading and unloading of the kentledge, increased cost of establishment charges due to delay in sinking the wells etc.

According to Salberg, a practical Railway Engineer, this sort of economy aimed at by reducing the steining thickness is a false economy. His advice is —

“The really important factor in well design is the thickness of the steining. It is regrettable feature that in most design, the steining thickness is cut down to what the designer fondly imagines is something really cheap ; money is saved on paper and in the estimate in the reduction of considerable masonry but in actual work it is all thrown away in the increased cost of sinking. A well that is too light in itself has to be loaded and the cost and delay of a well that has to be loaded to be sunk is terrible. You have nothing permanent for all the money you have spent in loading and unloading a well. Put your money into the steining and you have good money well spent and a solider and heavier well under your pier forever. The chances are that you will save money on the job as a whole, you will save time and labour both important features, particularly the former when it is remembered that the period during which well can be worked at is limited to the low level duration of the river”.

Empirical formula governing the thickness of steining for circular wells as required from sinking considerations is given below. This formula may be applicable to double-D or dumb-bell shaped wells also if the individual pocket is assumed to be a circular well of equivalent diameter.

Nota 1:

For boulder strata or for wells resting on rock where blasting may be required, higher thickness of steining may be adopted.

Nota 2:

For wells passing through very soft clayey strata, the steining thickness may be reduced based on local experience.

Sinking of Wells:

The principal features in the sinking of wells are:

(a) To prepare the ground for laying the cutting edge.

(b) To cast the well-curb after laying the cutting edge.

(c) To build the steining over the well-curb.

(d) To remove the earth from the well pocket by manual labour or by grabbing and thus to create a sump below the cutting edge level. The well will go down slowly

(e) To continue the process of building up the steining and the dredging in alternate stages. Thus the well sinks till the final founding level is reached.

(f) If necessary, kentledge load may be placed on the well steining to increase the sinking effort for easy sinking of the wells.

In preparing the ground for the cutting edge, it is not a problem when the location of the well is on a land or on a dry river bed but when the well is to be sited on the river bed with some depth of water, some special arrangements are to be made for laying the cutting edge depending upon the depth of water.

Esses são:

(a) Open islanding.

(b) Islanding with bullah cofferdam.

(c) Islanding with sheet-pile cofferdam.

(d) Floating caisson.

(a) Open Islanding (Fig. 21, 24-a):

When the depth of water is small say 1.0 m to 1.2 m. earth is dumped and an island is made such that its finished level remains at about 0.6 m to 1.0 m higher than the WL and sufficient working space (say 1.5 m to 3.0 m) round the cutting edge is available.

(b) Bullah Cofferdam (Fig. 21.24-b):

When the depth of water exceeds i.2 m but remains within 2.0 m to 2.5 m, cofferdam is made by driving close salbullah piles and after placing one or two layers of durma mat, the inside is filled with sand or sandy earth.

Às vezes, duas filas de pilhas bullah a uma distância de cerca de 0, 6 m entre as fileiras são usadas e o espaço anular é preenchido com argila de poça. A unidade das fileiras interna e externa que estão sendo amarradas dá mais rigidez. Esse tipo de ilhamento é adotado em águas comparativamente profundas.

(c) Cofferdam de pilha de folha (Fig. 21, 24-c):

Costuma-se recorrer ao enleiramento com ensecadeira de estacas-pranchas quando os poços são situados dentro do rio, onde a profundidade da água é considerável, e as cegonhas de estacas de búfalo não são adequadas para resistir à pressão da terra acumulada dentro da ensecadeira. As cofferdams de pilha de folha são endurecidas com reforços de anel circulares.

(d) Caixões Flutuantes (Fig. 21.24-d):

Em águas muito profundas, a ensecadeira de estaca-prancha não é uma solução, porque a tensão do aro desenvolvida devido à pressão da terra do material de enchimento é tremenda. Em tais casos, caixões flutuantes são geralmente empregados. O meio-fio do poço e o arco de aço foram feitos até certa altura com chapas de aço apoiadas no interior por meio de braçadeiras adequadas.

O espaço entre a superfície interna e externa é mantido vazio. O caixão é flutuado e trazido para a localização real. O “lançamento” do caixão é feito preenchendo o espaço vazio anular com concreto em etapas.

Antes do enchimento de concreto, o caixão é cuidadosamente centrado na sua posição correta. Devido ao peso do concreto preenchido, o caixão desce lentamente e finalmente toca a cama e é aterrado. O afundamento é feito como de costume, construindo-se a passagem do caixão e a dragagem.

O aterramento do caixão na posição correta às vezes pode não ser possível especialmente em rios de alta velocidade. Em tais casos, os caixões são refluídos bombeando a água mantida em algumas células dos poços multicelulares ou em tanques de água que se encontram nos caixões e depois novamente aterrados na posição correta.

Método de afundamento:

Open Sinking:

Os poços podem ser afundados pelo afundamento aberto (Fig. 21, 25-a) ou pelo método pneumático de afundamento (Fig. 21.25-b). No primeiro método, a terra, a areia, os cascalhos soltos, etc. são removidos do nível inferior do aresta de corte por meio de agarrar ou dragar e o poço desce devido ao seu próprio peso.

Se eu estiver usando a direção mais leve ou se a fricção da pele ao redor da periferia da tubulação do poço for maior, talvez seja necessário aplicar uma carga adicional de conhecimento para facilitar o afundamento.

Jatos de ar perto da borda de corte ou jatos de água no lado de fora do poço-freio são usados ​​quando o poço está preso a uma camada de argila dura e é extremamente difícil afundar o poço ainda, apesar da criação de um fundo profundo. sump sob a aresta de corte ou colocando um pesado kentledge no poço.

Se os tubos de jato forem colocados em seções como mostrado na Fig. 21.26 (b) com um tubo vertical de 100 mm de diâmetro conectado a 3 nos. Tubos de jato de 50 mm de diâmetro através de um tubo horizontal de 100 mm de diâmetro, que também ajudam a retificar a inclinação, uma vez que qualquer seção situada no lado alto pode ser utilizada para soltar a fricção naquele lado. Cinzelagem alternativa e rendimento de dragagem resultam em poços afundados em estratos duros.

Às vezes, os poços são parcialmente desidratados para soltar a fricção da pele ou perfurar a camada rígida de argila, mas pode ser lembrado que a desidratação do poço é um processo muito arriscado, já que o poço pode; afundar repentinamente, o que pode levar a inclinações e deslocamentos pesados, ou pode causar rachaduras na direção.

Portanto, a desidratação dos poços normalmente não deve ser tentada, a menos que seja forçada pelas circunstâncias. Se a desidratação for feita, isso deve ser feito muito devagar e com cuidado para evitar qualquer situação embaraçosa.

Afundamento Pneumático:

Quando o poço aberto afundar é susceptível de enfrentar muitas dificuldades, como a presença de estratos muito duros, pedregulhos soltos, rochas inclinadas, etc. ou onde o poço deve ser afundado em rocha, é adotado o afundamento pneumático, neste método, um aço ou um bloqueio de ar de concreto é usado na parte inferior do véu O ar comprimido bombeado dentro da trava de ar desloca a água e os operários podem trabalhar dentro da trava de ar sem qualquer dificuldade.

Dois bloqueios separados, conhecidos como man-lock e muck-lock, são fornecidos no topo dos poços. Estes estão ligados ao bloqueio de ar no fundo por meio de um eixo de ar e os homens de trabalho, ferramentas e instalações e os materiais escavados são levados para dentro ou para fora através destes man-lock ou o muck-lock.

A provisão para a instalação do afundamento pneumático deve ser feita nos casos em que o afundamento aberto possa servir normalmente aos propósitos, mas a possibilidade de risco de afundamento esteja presente e o afundamento pneumático possa ter que ser utilizado. Normalmente, o afundamento pneumático é mais caro do que o afundamento aberto.

O rácio do custo depende da dificuldade ou não do método open sinking. Estima-se aproximadamente que o afundamento pneumático é duas vezes mais caro que o afundamento aberto quando as condições de afundamento deste último são muito favoráveis ​​ou moderadamente favoráveis.

O primeiro pode até ser mais barato quando o afundamento pelo último método pode ter que enfrentar muitas dificuldades e o trabalho deve ser continuado por um longo período sob condições adversas.

Inclinações e Mudanças:

Os estratos através dos quais os poços são afundados são muito raramente uniformes e, portanto, a resistência oferecida por estas camadas ao afundamento é diferente nas diferentes partes dos poços devido a que a inclinação nos poços ocorre. Às vezes, o empuxo nos poços devido à pressão da terra varia em magnitude, resultando no deslocamento dos poços em alguma direção da posição original.

O efeito da inclinação no poço é causar pressão adicional na fundação, enquanto o efeito da mudança é mudar a localização do píer. O deslocamento do poço na direção longitudinal causa alteração nos comprimentos de vão e o deslocamento na direção transversal causa o deslocamento da linha central da ponte.

Se a posição do píer não for deslocada, o deslocamento do poço também induz uma pressão extra de fundação devido à excentricidade da carga vertical resultante nos poços. Para contrariar o efeito de inclinação, é sempre aconselhável deslocar o píer no lado alto para que a carga direta resultante passe pelo CG da área de base o mais longe possível.

Geralmente, o limite permitido para inclinação é de 1 em 80. O deslocamento permitido em qualquer direção é de 150 mm. Ao afundar poços através de solos argilosos, é muito difícil manter a inclinação dentro do limite acima mencionado de 1 em 80 e maiores inclinações têm que ser aceitas a partir de considerações práticas após a devida modificação dos desenhos de acordo.

Para corrigir a inclinação (e consequente deslocamento), as seguintes medidas corretivas são geralmente tomadas:

(i) Para dragar perto da aresta de corte no lado superior, se necessário, após a cinzelagem. Cinzelagem alternativa e dragagem geralmente produzem resultados.

(ii) Para aplicar jato de ar ou jato de água no lado alto externo para reduzir a fricção da pele (Fig. 21.26).

(iii) Para aplicar o excêntrico (com excentricidade positiva em relação à base do poço) no lado alto (Fig. 21.28-a).

(iv) Para puxar o poço no topo do lado alto (Fig. 21.28-b e 21.28-c).

(v) Para empurrar o poço no topo no lado baixo (Fig. 21.28-d e 21.28-e).

(vi) Para colocar blocos ou obstáculos sob a aresta de corte no lado de baixo e continuar a dragagem no lado alto abaixo da aresta de corte (Fig. 21.28-f).

Se, apesar de adotar as medidas corretivas acima, a inclinação não puder ser retificada para os limites permitidos e se a pressão real da fundação exceder o valor permissível, não é seguro tampar os poços no nível da fundação projetada como originalmente contemplado e, como tal, poços devem ser afundados mais abaixo, a fim de obter mais alívio devido à pressão passiva da terra e, assim, trazer a pressão real da fundação, incluindo a pressão adicional da fundação devido à inclinação e deslocamento dentro dos limites admissíveis. Um afundamento mais profundo normalmente aumentará a pressão de fundação permitida.

Exemplo 7:

Se o poço no Exemplo Ilustrativo 21.6 for submetido a uma inclinação final de 1 em 50 e um verdadeiro deslocamento (além da mudança devido à inclinação) de 0, 3 m na direção longitudinal, como mostrado na Fig. 21.29 (a), calcule o pressões de fundação extras e totais na base do poço. Quanto deslocamento do píer no lado alto é necessário para manter as pressões da fundação dentro dos limites permitidos?

Solução:

Do exemplo anterior 6:

Peso da superestrutura = 850 toneladas; Peso do píer = 150 toneladas

Peso do poço após a fricção da pele = 482 toneladas

Profundidade de poço = 25, 0 m; Z de base do poço = 50, 27 m ³

Max. pressão de fundação atingida = 43, 17 t / m ² ; Pressão de fundação permitida = 50, 0 t / m ²

Devido a uma inclinação de 1 em 50, o deslocamento da base do poço = 25, 0 / 50 = 0, 5 m

Da Fig. 21.29 (a), pode-se notar que, devido ao efeito de lilt e deslocamento real, a carga do píer tem uma excentricidade de (0, 5 + 0, 3) = 0, 8 m e o peso próprio do poço atuando no seu CG, ou seja, , 12, 5 m acima da base tem uma excentricidade de 12, 5 / 50 de = 0, 25 m.

Momento adicional na base do poço devido a inclinação e deslocamento = (850 + 150) x 0, 8 + 482 x 0, 25 = 800+ 120, 5 = 920, 5 tm.

Para reduzir a pressão da fundação dentro do limite permitido, propõe-se deslocar o poço no lado alto em 0, 6 m, como mostrado na Fig. 21.29 (b), obtendo assim uma excentricidade reduzida de 0, 2 m para a carga do píer, a excentricidade de ego. de bem permanecendo inalterada.

Isso está dentro do limite permitido de 50, 0 t / m ² . Daí seguro. Assim, deslocando o píer por 0, 6 m no lado alto do poço, a redução do momento devido a inclinação e deslocamento é (850 + 150) x 0, 6 = 600 tm, o que reduz a pressão de fundação em 600 / 50, 27, ou seja, 11, 93 t / m ² reduzindo a pressão excessiva de fundação de 61, 48 para (61, 48 - 11, 93) = 49, 55 t / m ² como obtido acima.

É desnecessário mencionar que, deslocando o píer acima, o arranjo original do vão é alterado. O vão do lado esquerdo aumenta em 0, 6 m e o mesmo no lado direito reduz em 0, 6 m.