Estacas moldadas in loco - edifícios

“Fundação é uma atividade em cadeia e em todos os seus aspectos precisa de controles estritos para
garantia de qualidade”
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Faculdade de Tecnologia de São Paulo
Prática de Construção Civil – PCC I
Estacas Moldadas “In Loco”
Lilian de Sousa Oliveira – 031112-1
Michelle Cristine Santos – 012114-2
Rubiane Cruvinel de Souza – 031130-8
“Fundação é uma atividade em cadeia e em todos os seus aspectos precisa de controles estritos para
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Índice
Introdução ....................................................................... 04
Conclusão ....................................................................... 06
Principais Tipos ....................................................................... 07
Brocas ....................................................................... 12
Trado Helicoidal ....................................................................... 15
Strauss ....................................................................... 18
Franki ....................................................................... 25
Estaca Raiz ....................................................................... 35
Estacões ....................................................................... 41
Estacas Barrete ....................................................................... 52
Hélice ....................................................................... 58
Ômega ....................................................................... 67
Bibliografia ....................................................................... 72
Agradecimentos ....................................................................... 73
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Introdução
Estacas moldadas in loco
A solidez de uma edificação depende, em primeiro lugar, de uma fundação bem
dimensionada. Para isso, a engenharia já evoluiu a ponto de garantir que até as estruturas
mais pesadas mantenham-se estáveis e, é claro, sem recalques consideráveis, mesmo em
solo ruins. A variedade de sistemas, equipamentos e principalmente processos executivos
é enorme, restando o desafio de identificar a maneira mais adequada de acordo com as
peculiaridades da obra e do terreno.
São muitas as possibilidades quando se fala em fundações profundas – aquelas cujo
comprimento da estaca predomina sobre sua seção transversal, ou a camada de suporte
está a uma profundidade maior que 2 m.
Segundo explica a engenheira Gisleine
Coelho de Campos, pesquisadora do Agrupamento
de Fundações da Divisão de Engenharia Civil do
IPT, normalmente, a esses tipo de solução estão
associadas às estruturas de grandes cargas ou
características de solo superficial ruim. No entanto,
solos com baixa capacidade de suporte em pequena
profundidade também podem obrigar a utilização
de fundações profundas até mesmo para uma casa
ou um sobrado. É importante destacar essa falsa
idéia de que fundação profunda serve apenas para
obras de grande porte. O que define o tipo de
sistema é conjunto: tipo de estrutura e característica
Execução de uma Estaca Raiz do solo.
No caso das estacas moldadas in loco, as
tecnologias disponíveis vão desde simples estacas-brocas até as modernas estacas omega e
a hélice contínua monitorada. O que diferencia grande parte dos métodos de fundações é o
processo executivo. Os estacões, por exemplo, como o próprio nome já indica, além de
possuírem maior diâmetro, são escavados usando lama bentonítica, fluido que ajuda a
estabilizar a parede da escavação. Seu uso se justifica em obras de maior carga e os
equipamentos chegam a atingir 70 m de profundidade. A limitação, no entanto, está na
necessidade de um amplo canteiro de obras, não só por causa das grandes máquinas de
perfuração, mas também pela necessidade de um tanque de armazenamento de lama e
área para deposição do solo escavado.
Quando a falta de espaço é um fator determinante, uma opção é a estaca raiz,
utilizada tanto em obras convencionais, como em reforços de fundações. Tal flexibilidade é
possível porque a ferramenta de escavação é relativamente pequena, permitindo o
trabalho de locais com pé direito baixo. Além disso, escava qualquer tipo de material, até
mesmo concreto e rocha. Trata-se de um dos sistemas mais versáteis, porque a perfuratriz
não é contida por materiais que normalmente são obstáculos para outros tipos de
equipamentos.
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1. Desenvolvimento tecnológico
O aprimoramento das máquinas de perfuração sempre esteve atrelado à evolução
dos sistemas de fundação profunda. Nesse sentido, o desenvolvimento de equipamentos
cada vez mais ágeis, eficazes e silenciosos foi decisivo para que se atingisse o atual estágio
tecnológico.
Hoje, sem dúvida, a bola da vez é a hélice contínua monitorada. Trazida da Europa
no final dos anos 80, nos últimos anos esse sistema se firmou no mercado brasileiro, após a
importação de máquinas, principalmente italianas, construídas especialmente para
execução desse tipo de fundação, com torque variando de 90 kN/m a mais de 200 kN/m e
com capacidade para executar estacas de 32 m.
Indicada para obras de médio porte, onde normalmente se incluem construções
residenciais, comerciais e industriais, o principal atrativo da estaca hélice esta na
produtividade. A velocidade de perfuração pode produzir de 200 a 400 m por dia,
dependendo do diâmetro da hélice, da profundidade e da resistência do terreno. Isso
porque após a escavação do solo – processo executado com pouca vibração – o trado
helicoidal é retirado na medida em que o concreto é injetado, evitando desconfinamento
do solo.
Para monitorar a execução, o
sistema dispõe de medidor digital
instalado na cabine de operação do
equipamento. Esse computador de
bordo, embora não exclua os
ensaios de verificação exigidos pela
norma técnica, permite
acompanhar, por exemplo, o
volume de concreto injetado, o
torque e a velocidade de escavação, estabelecendo um controle da qualidade adicional
Outra característica da hélice contínua é permitir a execução em terrenos coesivos e
arenosos, na presença ou não do lençol freático, e atravessar camadas de solos resistentes
com índices de SPT acima de 50, dependendo do tipo de equipamento. Porém, segundo
conta Gisleine Coelho de Campos, do IPT, o sistema deve ser utilizado com cautela em
solos de baixa consistência abaixo do nível da água, como argilas moles e areias fofas.
Nessas situações, o controle do operador torna-se ainda mais fundamental, porque se ele
puxa o trado antes que o concreto tenha ocupado todo o espaço, podem ocorrer
desmoronamento parciais na parede da perfuração, e esses solos podem se misturar ao
concreto. O resultado dessa mistura é a perda total da capacidade de suporte da estaca.
Mesmo assim, ainda de acordo com a pesquisadora, isso não é motivo para
condenar o sistema, sobretudo se a camada de solo de baixa resistência for pequena. Tudo
depende de um controle rígido. Não há problemas, desde que se tenha um engenheiro em
cima e um operador consciente da sua responsabilidade, além de ensaios durante e após a
execução das estacas. Porém, em casos de camadas muito extensas de solo mole, de 30, 40
m, por exemplo, realmente o melhor é recorrer a outras opções de escavação. Atenção
especial também deve ser dada para a trabalhabilidade do concreto, que não pode entupir
bombas, muito menos perder suas características, mesmo após percorrer uma longa
distância a longo do trado.
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2. Controle da execução
Embora ainda não tenha tido tempo de se firmar no mercado nacional, a
estaca ômega é apontada por muitos especialistas como a última palavra em tecnologia
para fundações profundas. Desenvolvido na Bélgica a partir de 1993, no Brasil, o sistema já
foi empregado em obras como a estação Vila das Belezas, da Linha 5 do metrô, em São
Paulo, e a expansão da unidade da Böhler Thyssen, também na capital paulista, que
utilizou o sistema devido ao pouco espaço no canteiro de obras para armazenamento de
terra escavada. No local, segundo informações da Construtora PPR, responsável pela obra,
foram produzidas 71 estacas (1.397 m) executadas em sete dias corridos.
O principio executivo é semelhante ao da hélice contínua, o que diferencia é
o formato do trado. Em vez de ser expelido do furo, na estaca ômega o material escavado é
pressionado contra a parede de perfuração pelo próprio trado. Em decorrência dessa
compactação do solo, é possível mobilizar mais resistência lateral, permitindo reduzir a
profundidade da estaca. Além disso, sobretudo em terrenos que apresentam possibilidade
de desmoronamentos, a ômega apresenta um comportamento melhor que a hélice.
O processo de concretagem também é similar ao da hélice
contínua, assim como a produtividade. Segundo a Fundesp, uma
das empresas que disponibiliza essa tecnologia no Brasil, é possível
executar estacas de até 28 m de profundidade, dependendo do
equipamento, torque e diâmetros a serem utilizados. Os diâmetros
de hélice e ômega disponíveis iniciam com 270 mm e vão de 320
mm a 620 mm, com incrementos no diâmetro de 50 mm. Porém, os
equipamentos devem possuir torque de 160 kN/m.
Da mesma forma, o custo dos sois sistemas é parecido. De
acordo com Lydio Ricardo Fernandes, responsável pela área
comercial da Franki, no entanto, em comparação global, o custo Estaca tipo ômega
da fundação ômega é um pouco menor que o da hélice. Primeiro
porque as estacas são mais curtas em pelo menos um ou dois metros. Além disso, há muita
diminuição do sobreconsumo de concreto de 10%, devido à compactação do terreno.
Adicionalmente, não existem gastos com a retirada do solo escavado.
3. Conclusão
De qualquer forma, a escolha do tipo de fundação adequada para uma determinada
obra deve estar atrelada, em primeiro lugar, as informações sobre a topografia do terreno,
sondagens de reconhecimento do subsolo, indo, em alguns casos, além do que é exigido
pelas normas técnicas. Muitas vezes, na escolha da fundação são privilegiados critérios
como custo e velocidade de execução, e essa é a causa de grande parte dos problemas
futuros que uma fundação possa a vir representar. Da mesma forma, não basta fazer uma
bela campanha de investigação, possuir um projeto perfeitamente adequado, com cálculos
coerentes e bem dimensionados, se na hora de executar há um operador sem treinamento.
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Principais Tipos
Brocas : Estacas executadas sem molde por perfuração no terreno, com auxílio
de um trado de pequeno diâmetro.
• Execução: A execução é manual,
normalmente feita pelo próprio pessoal da
obra. O trado possui quatro facas formando
um recipiente acoplado a tubos de aço
galvanizado. À medida que prossegue a
escavação, os tubos vão sendo emendados. A
perfuração é feita por rotação e compressão
do tubo, seguindo-se da retirada da terra que
se armazena dentro do trado. O furo é
posteriormente preenchido com concreto
apiloado.
• Indicações: Obras de pequenas
dimensões que exigem baixa capacidade de
carga (até 5 tf).
• Limitações: Recomenda-se que sejam executadas somente acima do nível do
lençol freático para evitar o estrangulamento do fuste. Além disso, apresenta perigo de
introdução de solo no concreto durante o enchimento. Trabalha apenas à compressão.
Trado helicoidal: É uma evolução da broca.
• Execução: Em vez da escavação manual, é utilizado um trado mecânico.
Assim é possível atingir profundidades maiores, porém, ainda acima do nível da água.
• Indicações: Obras de pequeno porte.
• Limitações: Deve ser utilizada em solos com boa resistência para garantir
que a escavação permaneça estável durante a inserção da armação e da concretagem.
Estacas Strauss: Fundação em concreto simples ou armado executada com
revestimento metálico recuperável. Abrangem a faixa de carga entre 200 e 400 kN, com
diâmetro variando entre 25 e 40 cm.
• Execução: Abre-se um furo no terreno com um soquete para colocação do
primeiro tubo (coroa). Aprofunda-se o furo com golpes de sonda de percussão. Conforme
a descida do tubo, rosqueia-se o tubo seguinte até a escavação atingir a profundidade
determinada. O concreto é, então, lançado no tubo e apiloa-se o material com o soquete
formando uma base alargada na ponta da estaca. Para formar o fuste o concreto é lançado
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na tubulação e apiloado, enquanto que as
camisas metálicas são retiradas com
guincho manual. Após a concretagem,
colocam-se barras de aço de espera para
ligação com blocos e baldrames na
extremidade superior da estaca.
• Indicações: Locais
confinados, terrenos acidentados e interior
de construções existentes com o pé direito
reduzido. Podem ser utilizadas também em locais com restrições a vibrações.
• Limitações: capacidade de carga menor que as estacas Franki e prémoldadas
de concreto. Uma estaca do tipo Strauss com diâmetro de 25 cm pode suportar
até 20 t, de 32 cm até 30 t, e de 38 cm chega a suportar até 40 t. Possui limitação contra o
nível do lençol freático. Também apresenta dificuldade para escavar solo mole de areia
fofa por causa do estrangulamento do fuste.
Estacas Franki: Estaca de concreto armado que usa um tubo de revestimento
cravado dinamicamente com a ponta fechada, por meio de bucha e recuperado ao ser
executada a estaca. Abrangem a faixa de carga de 500 a 1.700 kN.
• Execução: Crava-se no solo
um tubo de aço cuja ponta é obturada por
uma bucha de concreto seco, areia e brita,
estanque e fortemente comprimida contra
a parede do tubo. Ao bater com o pilão na
bucha, arrasta-se o tubo, impedindo a
entrada de solo ou água. Atingida a
profundidade desejada, o tubo é preso e a
bucha é expulsa por golpes de pilão e
fortemente socada contra o terreno,
formando uma base alargada. Coloca-se a
armadura, inicia-se a concretagem,
extraindo-se o tubo simultaneamente.
• Indicações: Recomendadas quando a camada resistente localiza-se em
camadas variadas. Também no caso de terrenos com pedregulhos ou pequenos matacões
relativamente dispersos. A forma rugosa do fuste garante boa aderência ao solo
(resistência por atrito).
Limitações: Seus maiores inconvenientes dizem respeito à vibração do solo durante
a execução. Demanda área para o bate-estaca. Há possibilidade de alterações do concreto
do fuste por deficiência do controle.
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Estaca Raiz: Estaca de pequeno diâmetro cuja perfuração é realizada por rotação
ou rotopercussão em direção vertical ou inclinada. Dependendo do equipamento
utilizado, as estacas podem ser executadas em ângulos diferentes da vertical (0º a 90º).
• Execução: A perfuração
se processa com um tubo de
revestimento e o material escavado é
eliminado continuamente por uma
corrente fluida (água, lama bentonítica
ou ar) que, introduzida através do
tubo reflui pelo espaço entre o tubo e o
terreno. Na seqüência, coloca-se a
armadura e concreta-se à medida que
o tubo de perfuração é retirado.
• Indicações: Locais com
espaços restritos, solos com matacões,
rocha ou concreto, reforços de
fundações, estabilização de escostas;
locais onde haja necessidade de ausência de ruídos, quando são expressivos os esforços
horizontais transmitidos pela estrutura às estacas de fundação, quando há esforços de
tração a solicitar o topo das estacas.
• Limitações: Concebida para reforço de fundação passou a ser utilizada em
fundações de novas estruturas. Assim, as cargas adotadas foram aumentadas,
ultrapassando 1.000 kN. Por isso, a NBR 6122 fixou a obrigatoriedade de realizar o número
mais alto de provas de carga nesse tipo de estaca.
Estacão: Estaca escavada mecanicamente com seção circular. Normalmente
apresenta diâmetro entre 0,6 m e 2,0 m.
• Execução: Executada por escavação mecânica com equipamento rotativo
utilizando lama bentonítica, seguindo-se a colocação da armadura e concretagem com uso
de tremonha.
• Indicações: Quando há necessidade de suportar cargas elevadas. O
comprimento das estacas é bastante variado atingindo até 45. Permite inspeção do solo à
medida que se escava. Rápida execução e pouca vibração.
• Limitações: Necessidade de um amplo canteiro de obras para equipamentos
e tanques de armazenamento de lama e depósito de solo escavado. Nível do lençol freático
muito alto ou lençol com artesianisto podem dificultar a execução, principalmente quando
em camadas de areia finas e fofas. Recuperação ou reforços são de difícil execução.
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Estacas - barrete: Estaca escavada com seção retangular. Devido à sua forma,
possui área lateral maior que uma estaca circular com a mesma área de seção transversal,
podendo, portanto, ser mais curta.
• Execução: É executada com escavação por meio de guindaste acoplado com
clamshell, também utilizando lama bentonítica.
• Indicações: Quando há necessidade de suportar cargas elevadas. O
comprimento das estacas é bastante variado atingindo até 45. Permite inspeção do solo à
medida que se escava. Rápida execução e pouca vibração.
• Limitações: Necessidade de um amplo canteiro de obras para equipamentos
e tanques de armazenamento de lama e depósito de solo escavado. Nível do lençol freático
muito alto ou lençol com artesianisto podem dificultar a execução, principalmente quando
em camadas de areia finas e fofas. Recuperação ou reforços são de difícil execução.
Hélice contínua monitorada: Estaca executada por meio de trado contínuo e
injeção de concreto pela haste central, operação que ocorre durante a retirada do trado
espiral do furo. O concreto normalmente utilizado apresenta resistência característica de
20 MPa, é bombeável (composto de areia e pedrisco com consumo de cimento de 350 a 450
kg/m³), sendo facultativa a utilização aditiva. O slump é mantido entre 200 e 240 mm.
• Execução: A perfuração consiste
em fazer a hélice penetrar no terreno por meio de
torque apropriado. A haste de perfuração é
composta por uma hélice espiral solidarizada a
um tubo central. Alcançada a profundidade, o
concreto é bombeado por este tubo, preenchendo
a cavidade deixada pela hélice, que é extraída
lentamente. Exige a colocação da armação após a
concretagem. Para controlar a pressão de
bombeamento do concreto, o sistema possui
instrumento medidor digital que informa todos
os dados de execução da estaca.
• Indicações: Obras que demandam
rapidez, ausência de barulho e de vibrações
prejudiciais ã prédios da vizinhança. Podem ser
executadas em terrenos coesivos e arenosos, na
presença ou não de lençol freático e atravessam
camadas de solo resistente. Também oferece uma solução técnica e economicamente
interessante em obras onde há um grande número de estacas sem variações de diâmetros,
pela produtividade alcançada.
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• Limitações: Em função do porte do equipamento, as áreas de trabalho
devem ser planadas e de fácil movimentação. Exige-se central de concreto nas
proximidades do local de trabalho. É necessário um número mínimo de estacas
compatíveis com os custos de mobilização dos equipamentos envolvidos. Os
equipamentos disponíveis permitem executar estacas de no máximo 32 m de
profundidade e inclinação de até 1:4 (H:V).
Estaca tipo ômega: Semelhante ã hélice contínua, mas permite o deslocamento
lateral do terreno, sem o transporte de solo superfície, resultando numa melhora do atrito
lateral. Em geral, é necessário um torque mínimo de 160 kMm para uma rotação do trado
de 8 a 10 rpm. Os diâmetros disponíveis da estaca ômega iniciam com 270 mm, e depois
de 320 mm a 620 mm, com incrementos no diâmetro de 50 mm.
• Execução: O trado é cravado
por rotação, por meio de uma mesa rotativa
hidráulica, com deslocamento lateral do
solo e sem o transporte do material
escavado à superfície. Esse sistema permite
o uso do pull-down, que auxilia no
atravessamento ou penetração de camadas
resistentes. Alcançada a profundidade, o
concreto é bombeado à alta pressão pelo
interior do eixo do trado que é retirado do
terreno girando-se no sentido da
perfuração. A parte superior do trado é
construída de forma a empurrar de volta o solo que possa cair sobre o trado. A armadura
pode ser introduzida antes ou depois da concretagem. O processo é monitorado por
sensores ligados a um computador, colocado na cabine do operador.
• Indicações: Tensão de trabalho média no concreto de 6 Mpa, com uma
menor relação carga x diâmetro, com conseqüente redução no volume de concreto. Menor
sobrecusto de concreto, ausência de material escavado, maior agilidade na mudança de
diâmetro. No que se refere à profundidade, é possível executar estacas de até 28 m de
profundidade, dependendo do equipamento, torque e diâmetro a serem utilizados.
• Limitações: Apenas duas empresas oferecem o sistema no Brasil.
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Brocas Apiloadas
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Estacas Tipo Broca Apiloadas
Os dois tipos de fundação recebem o mesmo tratamento na NBR 6122. Utilizados
apenas para pequenas cargas, pelas limitações que os processos envolvem, têm aplicação
bastante reduzida. A perfuração pode ficar abaixo do nível d'água, desde que o furo possa
ser esgotado antes do lançamento do concreto.
Não se recomenda este processo pela dificuldade de se obter bombas de pequeno
diâmetro para lama com vazão suficiente par esgotar, rapidamente, o furo e, caso seja alta
a vazão da água, o concreto lançado se deteriora, e a lama formada permanece no fundo
do furo prejudicando a qualidade da estaca e sua capacidade de carga.
Os diâmetros variam entre 0,20 e 0,50 m no caso das estacas tipo broca dados pelo
diâmetro do trado concha utilizado e, nas apiloadas, pelo diâmetro do soquete utilizado.
Usualmente em estacas tipo broca não se utilizam cargas superiores a 10/12 tf e, em
apiloadas, não existe uma padronização. Por exemplo, uma estaca de diâmetro 35 cm
apresentou capacidade de carga de 85,5 tf. A profundidade varia de 6 a 8 m e não há como
se garantir a verticalidade do furo pois normalmente a escavação é manual.
O concreto e a concretagem destas estacas seguem as mesmas especificações das
estacas tipo Strauss e escavadas com trado espiral, embora nas estacas apiloadas ora se
lance o concreto plástico até preencher a perfuração, ora se lance o concreto em camadas
com apiloamento. Julga-se mais apropriado sem apiloamento porque elimina a
possibilidade do contato do soquete com a parede da escavação e a conseqüente
contaminação do concreto.
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Controle de Qualidade
Durante a execução de qualquer das estacas escavadas sem lama deve-se anotar em
tabela própria os seguintes dados:
• comprimento real de estaca abaixo de escavação;
• desvio de locação;
• características do equipamento de escavação;
• qualidade dos materiais empregados;
• consumo de materiais por estaca e comparação em cada trecho do consumo real em
relação ao teórico;
• controle de posicionamento de armadura durante a concretagem;
• anormalidades de execução; e
• horário de início e término de cada etapa de concretagem.
Além do controle tecnológico par verificação do traço do concreto utilizado, considerase
muito importante a comparação entre volume teórico previsto e o volume real utilizado
na estaca. Este controle pode ser feito na betoneira através de número de massadas ou
mesmo pelo controle de número de sacos de cimento que, com o traço, fornece o volume
aplicado. Um volume real inferior ao teórico indica problemas na estaca.
Pode-se também, escavar em torno das estacas abaixo da cota de arrasamento e,
quando for o caso, até o nível de água para verificação da integridade do fuste.
A norma brasileira recomenda a execução de uma prova de carga estática a cada grupo
de 100 estacas executadas ou, ainda, quando houver dúvida sobre o comportamento da
estaca.
Por fim, realizado o estaqueamento, deve-se providenciar o "as built" em relação as
cotas, a locação, desvios, desaprumos, etc.. Estes dados devem ser confrontados com as
tolerâncias fixadas em projeto, par estudo de eventuais modificações necessárias.
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Estacas Escavadas
com Trado
Helicoidal
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ESTACAS ESCAVADAS COM TRADO HELICOIDAL
Este tipo de equipamento pode vir acoplado a caminhões ou montado sobre chassis
metálico, o que lhe confere grande versatilidade , podendo executar desde estacas de
pequenas profundidades com equipamento de torre de 6m até grandes profundidades,
com equipamento de torre de 30 cm.
O diâmetro das perfuratrizes varia de 0,20 a 1,70 m, sendo que o equipamento
restringe-se a escavações com diâmetros até 0,50 m pois a partir daí é possível a execução
através de operários descendo no poço.
A vantagem destas solução reside na grande mobilidade e produção do
equipamento, na ausência de vibração, em permitir a amostragem do solo escavado, em
atingir a profundidade desejada e determinada em projeto e em poder ser executada bem
próxima às divisas. Porém, o emprego destas solução é restrito às perfurações acoima do
nível do lençol freático e solos com coesão.
A versatilidade desta estaca é alcançada pelos equipamentos disponíveis o acoplado
a um Munck sobre caminhão para perfurações de 0,20 a 0,50 m e até 6 m de
profundidade., montado em chassis metálico sobre 3 rodas com movimentação manual,
para perfurações de ,25 a 0,50 cm e até 10 m de profundidade ou ainda, acoplado a
caminhão para diâmetro até 1,70 m e profundidades de até 30 m.
Metodologia Executiva
Uma vez instalado e nivelado o equipamento, posiciona-se a ponta do trado sobre o
piquete de locação e inicia-se a perfuração. Quando a haste é totalmente helicoidal, a
perfuração prossegue até a cota projetada e inicia-se a retirada da haste sem girar.
Aproximadamente a cada
2m a haste é girada no
sentido contrário ao da
perfuração e, com o auxílio
de uma pá, o solo é
removido entre as lâminas.
Quando somente um
trecho da haste é helicoidal
a operação é repetida
várias antes de se atingir a
cota prevista em projeto.
Assim que a cota de projeto é atingida e as características do solo em comparação com a
sondagem mais próxima são conferidas, pode-se iniciar a concretagem da estaca. Antes do
lançamento do concreto, o fundo da perfuração é apiloado com soquete de concreto
fabricado na própria obra.
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Após o apiloamento o concreto é lançado através
de funil com comprimento igual a 5 vezes o seu
diâmetro interno até um diâmetro acima da cota de
arrasamento. Este excesso de concreto é executado em
todas as estacas amoldadas in loco.
Concluída a concretagem pode-se utilizar
vibrador de imersão nos 2 metros superiores.
Finalizando, posiciona-se a armadura de ligação que é
simplesmente introduzida no concreto fresco, ficando
50 cm acima da cota de arrasamento. Esta armadura
não tem função estrutural.
No caso de estacas armadas, após o apiloamento
do fundo, a armação é posicionada no furo antes do
lançamento do concreto. O concreto utilizado deve ter
consumo mínimo de cimento de 300 kg/m³, abatimento
de 8 cm e fck de 15 Mpa. Em estacas armadas
integralmente o abatimento mínimo é de 12 cm e deve,
eventualmente, eliminar a pedra 2.
Especificações Técnicas
A NBR6122 fixa como carga admissível estrutural aquela obtida com o diâmetro da
perfuração, fck=15 MPa e coeficiente de minoração de 1,8. A carga de trabalho, porém,
deverá ser fixada após análise do perfil geotécnico.
Usualmente os diâmetros e cargas de trabalho utilizados são os indicados na tabela
abaixo.
Diâmetro de
Perfuração (cm)
Carga de
Trabalho (tf)
25 20 25
30 30 36
35 40 49
40 50 64
45 60 81
50 80 100
Carga Admissível
Estrutural (tf) NBR
6122
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Estacas Moldadas
no Local Tipo
Strauss
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Estacas Moldadas no Local Tipo Strauss
Introdução e Vantagens
As estacas moldadas no local tipo
strauss foram imaginadas, inicialmente,
como alternativa as estacas pré-moldadas
cravadas por percussão pelo desconforto
causado pelo processo de cravação, quer
quanto à vibração ou quanto ao ruído.
Largamente utilizada na Europa e nos
Estados Unidos, desde o principio desse
século, entre nós sua utilização acentua-se
durante e após a 2ª Grande Guerra.
O processo, bastante simples, porém
eficaz, consiste na retirada de terra com
sonda e a simultânea introdução de tubos metálicos rosqueáveis entre si, até atingir a
profundidade desejada, e posterior concentragem com apiloamento e retirada da
tubulação.
Por se tratar de um equipamento leve e econômico, constitui um tipo de estaca que reúne
algumas vantagens:
• Ausência de trepidações e vibrações em prédios vizinhos;
• Facilidade de locomoção dentro da obra;
• Possibilidade de execuções da estaca com o comprimento projetado,
permitindo cotas de arrasamento abaixo da superfície do terreno;
• Possibilidade de verificar, durante a perfuração, a presença de corpos
estranhos no solo, matacões, etc, permitindo a mudança de locação antes da concretagem.
• Possibilidade da constatação das diversas camadas e natureza do solo, pois a
retirada de amostras permite a comparação com a sondagem à percussão;
• Possibilidade de execução de estacas próximas à divisa, diminuindo assim a
excentricidade nos blocos.
• Possibilidades de execução em áreas construídas com pé-direito reduzido,
diante da facilidade de adaptação do equipamento;
• Possibilidade de montar o equipamento em terrenos de pequenas dimensões;
• Possibilidade de executar estacas abaixo do lençol freático.
Descrição Geral do Equipamento
Componentes Mecânicos:
• Guincho mecânico, capacidade mínima de 1, simples ou dupla, alavanca para
acionamento, freio e cabo de aço;
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• Motor a explosão ou elétrico, acoplado ao guincho por meio de correias de
borracha em “V”
• Chassi de madeira reforçado para suportar o conjunto motor-guincho,
movimentações das máquinas, mudanças etc;
• Tripé, torre ou cavalete metálico com carretilha de aço no topo;
• Guincho manual com engrenagem própria de redução de velocidade, para i
levantamento dos tubos, quando do uso de guincho mecânico simples que ocorre na
execução de estacas leves.
Tubulações, Sonda ou Piteira e Soquete
As tubulações são tubos de aço de 2,50 metros
de comprimento com roscas macho e fêmea, bem
ajustadas e apertadas, para permitir a continuidade
da coluna dos tubos no terreno e também impedir a
entrada de água através das roscas.
A sonda mecânica, também chamada de “piteira”, constitui-se basicamente de um
tubo de 2,50 metros, com diâmetro menor que os da tubulação. Na extremidade superior,
em cerca de 1/3 do comprimento é colocado lastro de chumbo, para aumentar peso.
Acima, é soldado o “gancho gira” ou girador para deixar o cabo de aço solto evitando
dobras ou nós. Logo abaixo, o tubo é aberto no sentido longitudinal em duas janelas para
permitir a saída do material escavado. Na extremidade inferior localiza-se a válvula
mecânica, fixada através de dobradiças que se abre quando o solo é cortado pelas bordas
afiadas da piteira e fecha com o peso próprio do solo escavado.
O soquete é metálico, cilíndrico, maciço com diâmetro menor que o tubo e peso
mínimo de 300 kg.
A equipe necessária à execução de uma estaca é composta pelo operador, um
auxiliar para retirara o solo do interior da sonda e rosquear os tubos também chamado de
“pé de sonda”, e um ajudante na etapa de escavação. Para a concretagem, é necessária
uma equipe adicional em função das características da estaca e do conteiro de obras.
Método executivo
Podemos dividir em duas fases distintas a execução da estaca: primeiro, a
perfuração e colocação total dos tubos no solo, e, segundo o lançamento do concreto
previamente preparado no interior do tubo.
1. PERFURAÇÃO:
Uma vez instalado o equipamento e a piteira ou soquete, posicionados em cima do
piquete de locação, iniciam-se os trabalhos, soltando a piteira ou soquete que irá formar
um pré-furo no terreno. Em seguida, coloca-se o primeiro tubo com extremidade inferior
dentada, chamada de “coroa”, tendo já no seu interior a sonda mecânica. A seguir o
operador vai manobrando a sonda para cima e para baixo, cortando o terreno com auxílio
de água lançada manualmente, dentro e fora da tubulação, e a seguir retirando a sonda e
descarregando o material escavado pelas janelas longitudinais.
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Tendo a sonda avançada no solo aproximadamente o comprimento de um
seguimento de tubo, inicia-se a manobra conjunta da onda com o tubo.
Esta operação consiste no posicionamento de uma haste de aço pela janela da sonda
e por furos de uma luva rosqueada no topo do tubo, com a movimentação do conjunto,
para cima e para baixo, até que o primeiro tubo seja introduzido no solo. Em seguida, é
rosqueado outro tubo, repetindo-se a operação até que o segundo tubo seja introduzido no
solo. Sucessivamente repete-se a operação até atingir a profundidade desejada, estando o
furo completamente revestido.
Durante a manobra conjunta, o operador corrige a verticalidade dos tubos e, ao
mesmo tempo, coleta amostras do solo escavado para comparação com a sondagem
próxima e definição do comprimento final da estaca.
2. CONCRETAGEM DA ESTACA:
Concluída a perfuração, é lançada água no interior da tubulação para limpeza dos
tubos. A água e a lama são totalmente removidas pela sonda. O soquete é lavado e
posicionado acima do tubo. A seguir, o concreto, previamente preparado, é lançado
através do funil no interior dos tubos em quantidade suficiente para se Ter uma coluna de
aproximadamente 1 m em seu interior.
Sem sacar a tubulação, apiloa-se o concreto com o soquete, formando uma espécie
de bulbo, pela expulsão do concreto.
Para execução do fuste, o concreto é lançado dentro do tubo à medida que é
apiloado, o tubo vai sendo retirado com o suo do guincho. Recomenda-se sacar lentamente
o tubo, e acompanhar a subida por marcas no cabo de aço
Para garantia de continuidade do fuste, deve ser mantida dentro da tubulação,
durante o apiloamento, uma coluna de concreto de 6 metros de altura, suficiente para
ocupar o espaço perfurado e eventual vazios de perfuração. Dessa forma, o soquete não
tem possibilidade de entrar em contato com o solo da parede da perfuração e provocar
solapamento e mistura de solo ao concreto.
A concretagem prossegue até um diâmetro acima da cota de arrasamento da estaca,
sendo excesso cortado para o preparo da cabeça da estaca.
A última operação será a colocação dos ferros de espera para armação aos blocos ou
baldrames, que são simplesmente introduzidos no concreto fresco, deixando-os acima da
cota de arrasamento o comprimento indicado em projeto. Este comprimento é usualmente
a altura do bloco de coroamento menos 10 cm. Estes ferros são apenas para amarração da
estaca ao bloco ou baldrames, sem constituírem armação devido a esforços de tração ou
não axial, o procedimento é descrito a seguir.
É importante o preparo da cabeça das estacas que deve seguir as instruções abaixo:
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Estacas Armadas
O projeto da armadura deverá obedecer a critérios geométricos e construtivos, de
forma a viabilizar a estaca. Por esta razão não se arma estaca com uso de tubo de
revestimento de diâmetro inferior a 25 cm.
Após a formação do “bulbo”, a armação de projeto é instalada e a concretagem
prossegue como estacas não armadas, movimentando-se o soquete de diâmetro menor que
o da armação pelo seu interior. Usa-se, também, vibrar o concreto por golpes sucessivos
do soquete no topo do tubo e completar o nível do concreto. Recomenda-se sacar
lentamente o tubo e acompanhar a subida por marcas na armação instalada.
Concreto
O concreto nas estacas comuns (não armadas) deve ter consumo mínimo de
cimento de 300kg/m³, consistência plástica (abatimento mínimo = 8 cm) e fck = 15 Mpa
(150kgf/cm²).
O concreto utilizado nas estacas armadas deve Ter consistência francamente
plástica (abatimento mínimo de 12 cm) e fck = 15Mpa (150kgf/cm²). O traço deverá
eliminar a pedra 2, caso necessário executivamente.
Neste ponto cabe fazer observações importantes, que são as principais
desvantagens deste tipo de estaca:
• Quando a vazão de água for tal que impeça o esgotamento da água no furo, com
a sonda, a solução em Strauss não é recomendável;
• Em argilas muito moles saturadas e em areias submersas, o risco de
seccionamento do fuste pela entrada de solo é muito grande, razão pela qual, nestes casos,
esta solução não é indicada
• Controle rigoroso da concretagem da estaca é indispensável para que não
ocorram falhas como. A maior parte das ocorrências de danos nestas estacas se deve a
deficiência de concretagem durante a retirada dos tubos.
Critérios Básicos de Projeto
Enquanto na região Sudeste do Brasil, notadamente em São Paulo, é pratica
corrente definir o diâmetro da estaca pelo seu diâmetro acabado, ou seja, assumindo-se
que a estaca tenha seu diâmetro aumentado pelo apiloamento do concreto, tal fato não
ocorre em outras regiões do país, como, por exemplo, Minas Gerais, Goiás e DF, onde o
diâmetro das estacas é definido pelo diâmetro dos tubos, da mesma forma que em estacas
tipo Franki. Por outro lado, quando se observa as cargas usuais de trabalho usuais das
estacas, vê-se que há uma convergência.
A estaca de diâmetro 32 cm, em SP é executada com tubos de diâmetro interno de
25 cm e utilizado para até 30 t. a estaca de 32 cm, em Brasília, é executada com tubos de
diâmetro externo de 35 cm e utilizada para até 40t, o que corresponde à estaca de 38 cm
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em SP, executada com tubo de diâmetro externo de 32 cm, para a mesma carga de trabalho
de 40t.
Foge ao escopo deste trabalho uniformizar um padrão, porém é importante mostrar
as diferenças regionais.
São apresentadas a seguir duas tabelas (tab.01 e tab.02) extraídas de catálogos de
empresas executoras desses serviços que se referem ao padrão paulista e, ao final,
apresenta-se uma tabela que procura abranger as diversas regiões do país, apenas como
sugestão e para que se tenho uma referência única.
Tab.01
Diâme
tro (cm)
Tab.02
Carga
(tf)
Consu
mo (l/m)
Armação
(2m/4 barras)
m)
a
(c
)
b
(cm
25 20 49 6 mm 18 80
32 25 a 30 80 10 mm 22 90
38 35 a 40 114 12,5 mm 25 115
45 55 a 65 183 16 mm 31 130
55 70 a 80 238 20 mm 35 160
Diâmetro da
Estaca Acabada (cm)
Carga de
Trabalho à
Compressão (tf)
Distância
mínima entre eixos
(cm)
Distância
mínima do eixo à
parede vizinha (cm)
25 20 75 15
32 30 90 20
38 40 a 50 110 25
45 60 a 70 130 30
55 80 a 100 150 35
62 100 a 120 180 40
Quando as estacas estão submetidas a esforços não axiais e de tração, devem ser
armadas para absorver tais esforços. Para garantia de uma boa concretagem, projeta-se
armação longitudinal, de tal forma que a distância entre barras não seja inferior a 10 cm e
os estribos sejam helicoidais, sem gancho, com passo entre 20 e 30 cm.
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O quadro abaixo mostra exemplos de armaduras usualmente empregadas:
Ø
Ø
ESTACAS ARMADAS
Características da armação
estaca interno do
Longitudinal Estribos helicoidais
acabada (cm) tubo (cm) Unida Ø
Ø ext.
Ø
des (mm) (mm) (mm)
32 25 5 12,50 19 3 a 6
38 32 5 a 6 16 26 6
48 42 5 a 6 16 a 20 36 6 a 10
Julga-se adequado usar como referência o diâmetro nominal externo do tubo de
revestimento que é perfeitamente definido, ao contrário dos diâmetros acabados das
tabelas anteriores, que dependem de fatores não controláveis e não repetitivos. Assim, a
tabela abaixo procura uniformizar as especificações, para que se tenha referência única,
como tentativas de padronizar a utilização destas estacas.
Ø externo
revestimento (cm)
Carga de trabalho
(tf)
Carga admissível
estrutural (tf)
[NBR 6122]
22 15 / 20 20
27 23 / 30 30
32 32 / 40 40
42 55 / 65 70
52 80 / 90 107
Finalizando, reitera-se que as cargas aqui indicadas são as
usualmente utilizadas. A carga de trabalho deverá ser fixada após a
analise do perfil geotécnico. A NBR 6122 fixa como carga máxima
admissível estrutural àquela obtida com o diâmetro externo do tubo de
revestimento, f = 15Mpa e coeficiente de minoração de 1,8. Recomenda
ainda que seu diâmetro seja limitado a 50 cm. Os Ø usuais são os de 25
e 32 cm.
O dimensionamento estrutural da estaca para carga de
compressão na ruptura, admitindo-se que não haja flambagem e
considerando-se que, mesmo estacas isoladas, são travadas nas duas direções por vigas
que absorvem os momentos decorrentes de excentricidades.
Admitindo-se que o diâmetro para cálculo seja o diâmetro externo do revestimento,
citado anteriormente, tem-se os valores de carga admissível estrutural indicado na tabela
quanto ao coeficiente de minoração de 1,8, indicado na NBR 6122 para estacas tipo Strauss,
sugere-se que possa ser reduzido para 1,6, visto que a concretagem se dá com o furo
revestido, diferentemente do que ocorre com as estacas não revestidas (trado helicoidal,
apiloadas e brocas) em que há maior risco de contaminação do concreto e observam o
mesmo coeficiente de minoração. Por outro lado, 1,6 era o coeficiente de minoração
indicado para estacas tipo Strauss na norma anterior.
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Estacas Franki
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Introdução
Estacas Franki
A estaca tipo Franki foi introduzida como fundação há mais de 85 anos por
Edgard Frankignoul na Bélgica. Ele desenvolveu a idéia de cravar um tubo no terreno pelo
impacto de golpes do pilão de queda livre numa bucha (tampão) de concreto seco ou seixo
rolado compactado, colocado dentro da extremidade inferior do tubo. Sua idéia teve
sucesso e esse método de execução espalhou-se pelo mundo, mostrando eficiência e
produzindo uma estaca de elevada carga de trabalho. Frankignoul constituiu uma
empresa para explorar as patentes, registradas
entre 1909 e 1925.
Este tipo de estaca foi entregue pela
primeira vez no Brasil em 1935, na casa
Publicadora Baptista no Rio de Janeiro. Em São
Paulo, 1936, foram executadas as estacas do portal
de entrada do túnel 9 de Julho. A partir de 1960,
após ter expirado a licença da patente, o método
Franki entrou para o domínio público.
A execução de uma estaca tipo Franki para ser bem sucedida depende da
observância ao método executivo, do uso de equipamentos adequados e de mão de obra
especializada e experiente. Por esta razão o conteúdo deste parágrafo dedica-se à descrição
do método de execução, dos equipamentos envolvidos na execução e da mão de obra
especializada que opera os equipamentos e executa a estaca.
O parágrafo aborda também métodos alternativos de execução, principalmente no
que diz respeito à cravação com tubo aberto comumente chamado de cravação contração.
Também são apresentados os problemas executivos causados por certos tipos de
solos que podem afetar a qualidade da estaca, assim como as técnicas utilizadas na solução
desses problemas.
Por fim discute-se o emprego da estaca tipo Franki e os fatores que influem na sua
escolha como fundação.
Vantagens
As principais características do processo são:
Versatilidade:
• O processo permite várias opções:
• Várias combinações para o tipo do fuste das escadas;
• As estacas podem ser executadas com inclinações de
até 25º, sendo a inclinação máxima fixada em função do tipo
da máquina e do comprimento a ser atingido;
• Um grande número de equipamento permite
atender rapidamente às solicitações do cliente;
• Os materiais utilizados são simples e universais: pedra britada ou seixo rolado,
areia, cimento ou barra de aço facilmente encontrado nos locais próximo às obras.
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Economia
O problema de fundações é solucionado com opções mais econômicas, tais como:
• Para as fundações são utilizados diversos diâmetros, resultando daí um
coeficiente de utilização (relação entre a carga efetiva e a carga admissível) muito elevada;
• A estaca é executada com o comprimento estritamente necessário. A
concretagem do fuste é interrompida no momento em que alcança a cota de arrasamento.
Assim sendo não há problemas de cortes ou emendas do fuste da estaca;
• Devido à base alargada a estaca requer um comprimento menos que as estacas
que não possuem a base alargada;
• A armadura utilizada é bem reduzida e só é utilizada a estritamente utilizada
para o trabalho estrutural da estaca.
Segurança
As estacas oferecem um elevado coeficiente de segurança em decorrência das
seguintes particularidades:
• Utilizam o máximo a capacidade de carga do terreno melhorada pelo processo
executivo;
• A taxa de trabalho no concreto é baixa e sensivelmente inferior à que permite
sua dosagem e sua execução;
• Durante a cavação a estaca não pode quebrar como pode acontecer com as
estacas pré-moldadas de concreto. O esforço durante a cravação é resistido pelo tubo
Franki;
• A sua base alargada trabalha como uma sapata assente em profundidade e em
solo fortemente compactado.
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A execução da estaca:
1. O método Franki:
A estaca tipo Franki, como é chamada entre nós, é uma estaca de concreto armado
moldada no solo, que usa um tubo de revestimento cravado dinamicamente com ponta
fechada por meio de bucha e recuperado ao ser concretado a estaca.
As fases de execução da estaca tipo Franki cuja seqüência executiva será descrita a
seguir, esta detalhada na figura abaixo:
A execução da estaca é iniciada pelo posicionamento do tubo de revestimento e
formação da bucha. Após apoiar o tubo sobre o terreno, lança-se quantidades de brita e
areia em seu interior para ser compactada pelo impacto de golpes do pilão e expandir
lateralmente aderindo fortemente ao tubo. A seguir o tubo é cravado no terreno pelo
impacto de repetidos golpes do pilão na bucha. A profundidade final de cravação é
definida, pela verificação da nega do tubo nos últimos metros de cravação.
Terminada a cravação, o tubo é preso à torre do bate estaca por meio de cabos de
aço, para expulsar a bucha e iniciar a execução da base alargada. O alargamento da base é
obtido apiloando-se fortemente pequenas e sucessivas quantidades de concreto quase seco
(slump zero).
Terminada a base alargada, coloca-se a armação, ajustando-a para incorporá-la na
base e ao mesmo tempo instalar o cabo de controle da armação de uma de suas barras.
A seguir inicia-se a concretagem do fuste lançando-se sucessivas camadas de
pequena altura de concreto e recuperando o tubo com apiloamento das camadas. Durante
a concretagem do fuste controla-se a altura de concreto dentro do tubo pela marca do cabo
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do pilão e a integridade da armação e do fuste pelo cabo de controle da amarração. A
concretagem do fuste é terminada cerca de 30 cm acima da cota de arrasamento.
2. Cuidados de execução:
Durante a execução de uma estaca deve-se considerar certos cuidados executivos
para obtenção da boa qualidade de execução.
A altura da bucha a adotar influi no resultado da cravação. Buchas excessivas
aumenta a eficiência da cravação fazendo o tubo penetrar além do necessário e buchas
reduzidas tem efeito contrário. Dessa forma, na obtenção de um gráfico de cravação ou no
momento da nega, a altura da bucha deve ficar entre 1,5 e 2,0 vezes o diâmetro do tubo,
para não influir no resultado.
A execução da primeira estaca de uma obra é normalmente feita de maneira
padronizada, a fim de se obter um “gráfico de cravação” da estaca. Assim, a cravação do
tubo é feita com altura constante de 6 m, sendo anotados os números de golpes necessários
para penetração de cada 50 cm do tubo. Durante a cravação do tubo até a medição da
nega, a altura da bucha será mantida entre 1,5 e 2,0 vezes o diâmetro do tubo.
Quando numa obra houver possibilidade de variação de profundidade de estacas, o
número de gráficos deve ser aumentado com intuito de ajustar os comprimentos.
As negas do tubo no final da cravação são medidas para alturas de queda do pilão
de 1 m (10 golpes) e 5 m (1golpe), e devem ficar entre 5 mm e 20 mm.
Também na execução da primeira estaca, a base alargada é feita de maneira
padronizada, com o pilão caindo de uma altura de queda de 6 m, anotando-se o número
de golpes necessários para compactar de cada caçamba lançada. Este controle pode ser
estendido a outras estacas da obra quando houver necessidade de ajustar o comprimento e
o volume de base da estaca.
As bases alongadas das estacas deverão ter volumes de concreto mínimo,
compactados com energia padronizada que estão indicados na tabela abaixo:
Ø do tubo
(cm)
Vol. Base
mínimo (dm³)
Energia /
90*dm³
(MNm)
Energia /
150*dm³ (MNm)
30 90 1,5 2,5
35 90 1,5 2,5
40 180 1,5 2,5
52 300 3,0 5,0
60 450 3,0 5,0
A ancoragem da armação na base alargada é executada compactando-se em volume
adicional de concreto (40 a 120 dm³, dependendo do diâmetro do tubo), na armação recém
colocada na base alargada. O pé da armação deve ser feito com aço CA 25, porque este
tipo de aço se adapta sem romper ao ser envolvido pelo concreto adicional compactado na
execução da ancoragem.
A altura de segurança de concreto dentro do tubo é a garantia contra invasão de
água e/ou solo, devendo ser estabelecida durante a concretagem do fuste.
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3. Equipamentos de execução de estacas:
O bate estaca típico esta ilustrado na figura abaixo.
Os elementos principais de um bate estaca são a torre, o motor, o guincho e o
mecanismo de movimentação.
O potencial de execução de um bate estaca é definido pela características desses
elementos (altura da torre, potência do motor, capacidade de guinchos e agilidade do
mecanismo de movimentação).
Os bate-estacas disponíveis no mercado brasileiro podem ser classificados em três
tipos básicos, indicados na tabela abaixo:
Categoria /
Característica
Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3
Torre (metro) 13,5 20 30
Guincho (kN) 70 a 100 120 a 150 180
Tubos (cm) 30 a 52 30 a 60 30 a 60
Prof. da Estaca
(m)
15 a 18 20 a 25 30
Os tubos e pilões devem apresentar as características da tabela abaixo:
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Ø do tubo 30 35 40 52 60
(cm)
Peso
(kN/m)
tubo 1,40 1,75 2,25 3,65 4,50
Pilão (kN) 10 15 20 28 35
Ø pilão (cm) 18 22 25 31 38
Os pesos dos pilões indicados na tabela acima são os mínimos, mas recomenda-se o
uso de pilões mais pesados para aumentar a eficiência da execução da estaca,
principalmente na cravação do tubo.
Além desses equipamentos a execução de estacas com tubo aberto requer o
emprego de ferramentas especiais que são a piteira (vasilha coletora), trépano e capacete
de bater.
O bate-estaca pode estar equipado com uma perfuratriz acoplada na torre
destinado à execução no pré-furo.
O pré-furo também pode ser executado com perfuratriz independente, instalada
sobre o caminhão.
4. Mão de obra especializada:
A equipe de operação de um bate-estaca é composta por
um chefe de máquina, 1 ou 2 maquinista, 1 ou 2 piloneiros e
ajudantes.
O chefe de máquina é o encarregado de supervisionar a
equipe de mão de obra, a montagem do bate-estaca, manobras,
seqüência de execução, execução da estaca e relacionamento
com a fiscalização e o proprietário. Essas funções não devem
ser acumuladas com a funções de maquinistas e/ou piloneiro.
O maquinista é o operador do bate estaca, e lidando
com motor, guincho e participando da montagem, manobras e
execução da estaca.
O piloneiro trabalha na torre do bate estaca, acompanhando a cravação e
concretagem junto ao topo do tubo, verificando a altura de bucha, a altura de segurança e
operando a caçamba de concreto.
A boa qualidade de execução de uma estaca depende do equipamento utilizado, da
observância ao método executivo e principalmente da experiência da mão de obra
especializada.
Problemas executivos:
Dois tipos principais de acidentes podem danificar as estacas tipo Franki,
durante sua execução. O primeiro é o estrangulamento do fuste na concretagem através de
solos muito moles e o dono causado devido à ruptura do fuste durante o apiloamento do
concreto, acusado pelo repentino encurtamento da armação. O segundo é a ruptura por
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tração do concreto ainda sem cura ou a perda de contato da base com solo de apoio devido
ao lacramento de estaca já cravada, causada pela cravação de estacas vizinhas.
1. Concretagem em solos moles:
O tipo de subsolo associado ao problema de estrangulamento do fuste é geralmente
constituído por espessas camadas submersas de turfa, argila orgânica e areias fofas. O
estrangulamento ocorre devido à invasão de água e/ou lama dentro do tubo, rompendo a
altura de segurança de concreto. O encurtamento da armação é causada por insuficiência
de secção de aço.
Esses acidentes podem ser evitados, reforçando-se o solo mole pela cravação previa
do tubo e sua retirada, preenchendo-se o furo como a mistura de brita e areia. Quando o
dano no fuste for provocado pelo encurtamento da armação deve-se reforçá-la ou pelo
aumento do diâmetro das barras ou pelo aumento do número de barras da armação.
Acidentes graves de concretagem podem exigir a substituição da estaca, seja através
de recravação do tubo sobre a estaca recém acidentada ou pela cravação de uma nova
estaca.
2. Levantamento de estacas:
As estacas tipo Franki, recém concretadas ou não,
podem ser danificadas pela cravação de estacas próximas,
o dano causado pelo empolamento do solo circundante que
se desloca lateral e verticalmente durante a cravação do
tubo, ocasionando esforços de compressão e tração em
estacas já concretadas. A extensão do dano depende do
espaçamento entre estacas, da idade do concreto e do
comprimento da estaca. A estaca danificada poderá ter sua
capacidade de carga prejudicada ou até perdida devido a
uma ruptura do fuste ou pela perda de contato da base
com o solo de apoio. Quando for iniciada a cravação de
estacas de um projeto, o risco de levantamento deve ser avaliado com base nas sondagens
de reconhecimento e na experiência de obras próximas. A partir dessa análise, deve-se
estabelecer um levantamento-limite a ser tolerado, que não poderá ser ultrapassado pelos
levantamentos medidos. A experiência acumulada através da cravação de estacas indica
que os danos nas estacas se agravam quando os levantamentos são maiores que 25 mm.
A execução das estacas deve seguir uma seqüência que evite estacas presas (estaca a
executar entre duas estacas já cravadas).
Durante a execução das estacas, deve-se medir os levantamentos. Se os
levantamentos medidos ultrapassarem o limite estabelecido, a seqüência de execução deve
ser modificada para aumentar o espaçamento entre estacas executáveis, adotando-se uma
seqüência salteada. As demais estacas do grupo só deverão ser executadas após 72 horas
da cura do concreto.
Se os levantamentos persistirem, ultrapassando o limite estabelecido, as estacas da
seqüência de execução devem ser executadas com o tubo aberto.
“Fundação é uma atividade em cadeia e em todos os seus aspectos precisa de controles estritos para
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Podem ocorrer casos graves de levantamento, que exijam o emprego de execução
com o tubo aberto para todas as estacas do projeto.
O emprego da estaca tipo Franki
1. Materiais:
O concreto usado na execução da estaca tipo Franki é de baixo fator água-cimento,
resultando num concreto de slump zero, que permitirá o apiloamento previsto no método
executivo. O concreto usado na base é praticamente seco, permitindo forte apiloamento
exigido para alargamento da base. Em resumo, o concreto utilizado na execução das
estacas tem características na tabela a seguir:
Base alargada Fuste apiloado
Fator a/c 0,25 0,45
Cimento saco 50 kg 1 saco 1 saco
Areia dm³ 90 90
Brita 1dm³ -- 80
Brita 2dm³ 140 60
A armação da estaca, constituída por barras longitudinais e estribos, deve Ter
dimensões compatíveis com o diâmetro do tubo e do pilão. O aço da armação pode ser CA
25 ou CA 50A. Quando for feita com aço CA 50A, o fundo da armação será de aço CA 25.
2. Condições para emprego:
Desde sua introdução a estaca tipo Franki tem mostrado capacidade para
desenvolver elevada carga de trabalho associada a recalques pequenos.
Para tanto, é necessário que a viabilidade de seu emprego seja avaliada, problemas
executivos sejam previstos e providências para contorná-los sejam tomados.
Processo de avaliação do emprego de uma estaca tipo Franki baseia-se nos
seguintes elementos:
• Dados de projetos que informem sobre topografia do terreno, tipo e porte da
construção e escavação.
• Sondagem de reconhecimento do subsolo.
• Visita ao local para conhecimento de condições de acesso e estado das
construções vizinhas
A analise desses elementos vai orientar na escolha do tipo de bate-estaca, na sua
adequação às condições do local, nos recursos executivos, que devem estas disponíveis
para execução da estaca.
Os elementos disponíveis devem permitir também a previsão de problemas
executivos que devem ser levados em consideração para adotar providências de projeto
que ajudem a contorná-los.
A execução de estacas tipo Franki, quando bem aplicada, guardando observância
aos métodos e seus recursos, praticamente não sofrem restrições de emprego diante das
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características do subsolo, salvo casos particulares como aqueles constituídos por espessas
camadas de solo muito mole.
É importante salientar algumas características que fazem parte do método de
execução e que diferenciam dos outros tipos de estacas, contribuindo para a elevada carga
de trabalho da estaca.
Estas características podem ser assim resumidas:
• A escavação com ponta fechada isola o tubo de revestimento da água do
subsolo, o que não acontece com outros tipos de estacas executados com a ponta aberta.
• A base alargada dá maior resistência de ponta que todos os outros tipos de
estacas.
• O apiloamento da base compacta solos arenosos e aumenta seu diâmetro em
todas as direções aumentando a resistência de ponta da estaca. Nos solos argilosos o
apiloamento pelo concreto seco da mesma consolidando e reforçando seu entorno.
• O apiloamento do concreto contra o solo para formar o fuste da estaca compacta
ao solo e aumenta o atrito lateral.
• O comprimento da estaca pode ser facilmente ajustado durante a cravação.
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Estaca - Raiz
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Introdução
Estaca-Raiz
As “estacas raiz” (paliradice, root pile) são estacas escavadas com injeção segundo
NBR 6122/96, de pequeno diâmetro concretadas “in situ” e estão sendo utilizadas nos
últimos anos de maneira sempre mais freqüente.
As “estacas raiz” se constituem de fato hoje num dos procedimentos mais
difundidos no campo das obras de reforço de fundações, consolidação de taludes e de
fundações normais ou de tipo especial, em presença também e sobretudo de terrenos
particularmente difíceis, por exemplo, com presença de matacões e rocha. As principais
características t´picas de estaca (alta capacidade de carga com recalques muito reduzidos
possibilidades de execução em áreas restritas e alturas limitadas com perturbação mínima
do ambiente circunstante,em qualquer tipo de terreno e em direções especiais,com
utilização quer a compressão, quer a tração permitem de fato resolver com sucesso a maior
parte dos problemas ligados com reforço de fundações e consolidação de terrenos.
A concepção e o aperfeiçoamento dos primeiros modelos de “pali Radice”
realizados pela Fondedile SpA Nápoles Itália remontam mais de 46 anos quando seu
inventor, o Engº . F. Lizzi, diretor técnico daquela empresa requereu as primeiras patentes
em 1952.
Definição
Com diâmetro de 10cm a 40cm, é perfurada com broca, revestida com tubo metálico
é inteiramente armado ao longo de todo o seu comprimento e tem argamassa (areia e
cimento) injetada sob pressão a ar comprimido. Dessa forma, consegue o efeito de força a
estaca contra o terreno, intensificando o atrito lateral.
Aplicações
Dentre as inúmeras aplicações, podemos citar:
• Reforço de fundações.
• Fundações de difícil execução pelos métodos tradicionais quer pela
ocorrência de matacões no subsolo, quer pela exigüidade de espaço em superfície e pédireito.
• Reforço de cais de atracação.
• Fundação de bases de equipamentos em unidades industriais em operação.
• Fundações de pontes.
• Paredes de contenção para proteção de escavações nas imediatas
vizinhanças de construções existentes (estacas juntapostas).
• Contenção de taludes.
• Proteção para escavação de galerias de metrôs em centros habitados.
• Fundações de máquinas sujeitas a vibração
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• Ancoragem de muros de arrimo e paredes diafragma.
Tirante-raiz.
Método Executivo
A Estaca "Raiz" é executada por processo mecânico mediante o uso de rotação ou
roto percussão com circulação de água, lama bentonítica ou ar comprimido e pode
atravessar, terrenos de qualquer natureza, inclusive alvenaria, concreto armado, rochas ou
matacões, na direção vertical ou inclinada.
1. Locação das estacas:
Para início dos serviços os pontos onde serão executadas as estacas devem ser
previamente locados, em conformidade com os projetos, e avaliados para posterior
posicionamento da perfuratriz.
2. Características das estacas:
Os posicionamentos, dimensões e comprimentos das estacas deverão ser
executados, rigorosamente, conforme indicações constantes em desenhos de projeto.
Eventuais alterações nas profundidades previamente estabelecidas em projeto deverão ser
comunicadas previamente pelo Projetista e somente com sua comunicação poderão ser
efetuadas, assim, garantindo perfeita adequação das características locais do subsolo.
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3. Consumo estimado de materiais:
Traço: 1,00 saco de cimento de 50 kgf : 70 litros de areia : 25 litros de água
Consumo: cimento - 600 kg/m3
Resistência: fck³ 22 Mpa
(tf)
CARGA
(mm)
DIÂMETRO
(sc/m)
CIMENTO
(l/m)
AREIA
AÇO
(kg/m)
10 100 - - -
20 120 0,17 13 5,00
25 150 0,30 23 5,00
35 160 0,30 23 5,50
50 200 0,47 35 7,50
70 250 0,75 55 11,50
100 310 1,13 85 17,50
130 400 1,89 141 21,00
200 500 - - -
4. Requisitos relativos à escavação:
A escavação será executada com perfuratriz rotativa hidráulica ou roto percussiva,
com a utilização, quando necessário, de tubo de revestimento metálico de diâmetro
ligeiramente inferior ao diâmetro final da perfuração. Normalmente, a coroa de perfuração
é acoplada na extremidade inferior do tubo de revestimento, ou de haste de perfuração.
5. Requisitos relativos à escavação:
A escavação será executada com perfuratriz rotativa hidráulica ou roto percussiva,
com a utilização, quando necessário, de tubo de revestimento metálico de diâmetro
ligeiramente inferior ao diâmetro final da perfuração. Normalmente, a coroa de perfuração
é acoplada na extremidade inferior do tubo de revestimento, ou de haste de perfuração.
Em alguns solos pode-se encontrar pontos com rocha, havendo a necessidade de
penetra-la. Ao atingir a rocha esta perfuração é feita normalmente utilizando martelo de
fundo a roto-percussão até a cota de projeto.
Os resíduos da escavação serão transportados à boca do furo pela água de
circulação que é injetada sob pressão controlada, de cima para baixo no interior do tubo de
revestimento. O retorno de água juntamente com o resíduo da escavação dar-se-á entre o
revestimento e a parede do furo, a qual deverá ser coletada em um recipiente de
decantação especialmente preparado para evitar o espalhamento da lama no local de
perfuração.
É permitida a reutilização da água de circulação proveniente do decantador durante
a perfuração. Entretanto, após atingir a profundidade do projeto, a limpeza final do furo
deverá ser executada com o emprego de água limpa.
A limpeza final do furo dar-se-á por concluída quando a água de circulação retornar à
superfície, limpa ou com pouca turbidez. Durante a fase final de limpeza do furo, a haste
de perfuração deverá permanecer paralisada.
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A verticalidade do furo deverá ser rigorosamente mantida durante todo o processo
de escavação. Para tanto é necessário manter-se rigidamente fixado o equipamento de
perfuração no local assim como utilizar somente tubos de revestimento e hastes
perfeitamente retos e com roscas de união ou luvas em perfeito estado.
6. Colocação da armadura:
Concluída a limpeza do final do furo, deverá ser colocada a armadura completa
pré-montada, curvando-se a mesma para introdução no interior do tubo de revestimento
e/ou em segmentos sucessivos com transpasse de 1,00 metro também pré-montados, até
apoiá-la no fundo do furo.
7. Operações de lançamento de argamassa:
Em princípio, os misturadores de argamassa deverão permitir a medição dos
componentes sólidos em peso e dos componentes líquidos em peso e volume. No entanto,
desde que seja misturado a cada vez número inteiro de sacos de cimento e sejam levados
em consideração o inchamento e a umidade da areia, esta poderá ser medida em volume, a
critério do Projetista.
A operação de lançamento da argamassa deverá ser precedida pela colocação da
armadura no interior do tubo de revestimento da escavação. As armaduras deverão ser
pré-montadas, em segmentos (gaiolas) e/ou inteiras, constituídas por barras retas
circundadas por estribos. Na figura 01 pode-se notar, como exemplo de armadura em
corte transversal, em uma Estaca Raiz Ø 250 mm.
A ligação entre os diversos segmentos de armadura será obtida por simples
sobreposição de 1,00 metro (amarração feita com arame recozido).
Concluída a limpeza do furo e a colocação da armadura necessária ao longo da Estaca,
deverá ser introduzido um tubo de aço galvanizado, ou PVC rígido, até apoiá-lo no fundo
do furo, através do qual será lançada a argamassa da estaca, sendo bombeada pelo método
ascensional (de baixo para cima) aplicando-se regularmente uma pressão rigorosamente
controlada e variável em função da natureza do terreno.
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O lançamento da argamassa deverá ser contínuo de forma a impedir a entrada de ar
através do tubo com conseqüente formação de descontinuidade (bolha de ar) no concreto
da estaca e até observar-se o início de o seu vertimento pela boca do revestimento e fora
do furo, a qual poderá estar contaminada com partículas de lama, de sólidos ou diluída
pela água.
Essa operação de purga de argamassa, contaminada pela boca do furo deverá ter
prosseguimento até ser constatada a subida de argamassa com características similares
(aspecto, textura, viscosidade, coloração, etc) à argamassa especificada.
Idealmente, ao ser completada a concretagem do furo, a argamassa deverá preencher não
só o interior do tubo de revestimento como o espaço entre o revestimento e a parede do
furo.
A pressão de ar a ser aplicada quando do lançamento da argamassa dependerá da
profundidade do furo, consistência do solo, maior ou menor obstrução lateral, etc,
devendo ser fixada no campo durante a execução das primeiras estacas. Em princípio
prevê-se que essa pressão não seja superior a 4,00 kgf/cm².
Durante a execução dos primeiros golpes de ar comprimido deve-se observar a
saída de água ou argamassa contaminada proveniente da expulsão de material de
preenchimento existente entre o revestimento e a parede do furo.
Toda a operação de concretagem do furo deverá ser executada em prazo tal que não
exceda aquele previsto para início da pega da argamassa.
Durante a execução das estacas-raiz serão anotados em boletins de campo todas as
informações pertinentes a ela e após o término de execução de todas as estacas será
emitido um relatório técnico onde serão anotadas todas as informações pertinentes.
Principais Vantagens Técnicas
O processo de perfuração, não provocando vibrações, nem qualquer tipo de
descompressão do terreno em conjunto com o reduzido tamanho do equipamento, torna
esse tipo de estaca particularmente indicado em casos especiais como descritas no item
aplicações.
A existência de modernos equipamentos que permitem a execução de estacas raiz
com altas médias de produtividade e o uso de cargas de trabalho de até 1500 KN (150tf),
aumentaram muito a competitividade da estaca raiz em obras normais. Além disso, esta
estaca possui a vantagem de resistir a cargas de tração muito elevadas, sendo ideal para as
fundações de várias obras especiais, desde torres de linha de transmissão até plataformas
de petróleo. Atualmente podemos afirmar que em vários casos da prática corrente da
engenharia de fundações, esse tipo de estaca constitui a melhor opção técnico-comercial.
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Estaca Escavada de
Grande Diâmetro
(Estacões)
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Introdução
Estaca Escavada de Grande Diâmetro (Estacões)
Na ocorrência de cargas elevadas, em obras de vulto tal que justifique a
mobilização do equipamento, o tipo de estaqueamento correntemente mais adequado é o
de estacas de grande diâmetro moldadas “in loco”, com perfuração mecânica a rotação,
com eventual emprego de lamas bentoníticas.
O emprego desse tipo de estacas tem se difundido largamente pela facilidade
e rapidez de execução e pela adaptabilidade a diversos tipos de terreno, bem com o seu
imediato conhecimento visual recolhendo material. As estacas de grande diâmetro
executadas junto a construções existentes, devido a total ausência de vibração, podendo
atingir profundidades de até 70 metros.
Convém ainda lembrar que as estacas escavadas de grande diâmetro podem
ser executadas em presença de lâmina d`água, o que ocorre em obras marítimas e em
construção de pontes. Nesse caso, a escavação mecânica e a concretagem submersa são
precedidas da cravação de camisa metálica por intermédio, em geral, de martelo
vibratório. Os equipamentos, quando necessário, serão montados em plataforma flutuante
(barcaças de convés chato). As camisas metálicas poderão ser perdidas ou recuperadas.
Em geral costuma-se aplicar aos estacões cargas de trabalho que induzem no
concreto do fuste solicitações à compressão simples da ordem de 3,5 a 5,0 Mpa.
Naturalmente, a capacidade de carga de uma estaca é, sobretudo função das
características do terreno, pelo que se torna indispensável um estudo geotécnico preciso e
correto para se definir, caso por caso, capacidade de carga máxima permissível.
Definição
Entende-se geralmente, como estacas escavadas de “grande diâmetro", aquelas com
diâmetro igual ou superior a 600 milímetros, atingindo, em alguns casos, até o diâmetro de
3 metros.
Definição e Recomendações da Norma NBR 6122/96
A norma NBR 6122/96 define estaca escavada como o tipo de fundação profunda
executada por escavação mecânica, com uso ou não de lama bentonítica ou uso de
revestimento total ou parcial, e posterior concretagem.
A carga admissível de uma estaca escavada com a ponta apoiada no solo deve
atender simultaneamente as seguintes condições:
a) – a resistência de atrito lateral do fuste não pode ser inferior a 80% da carga
de trabalho da estaca.
b) – a resistência total não pode ser inferior a duas vezes a carga de trabalho da
estaca.
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Quando a estaca tiver a sua ponta embutida em rocha e, que se possa garantir o
contato entre o concreto e a rocha, toda carga pode ser absorvida pela resistência de ponta,
valendo neste caso um coeficiente de segurança não inferior a três.
Para o cálculo estrutural devemos ter a resistência característica do concreto
fck ≤ 20 Mpa adotando-se um fator de redução de resistência γc = 1,9.
Para as estacas submetidas apenas a compressão, se a tensão média de compressão
for σc ≤ 5 Mpa a estaca só precisa ser armada no trecho superior com uma armadura
mínima de As = 0,5% da área de concreto.
Aplicações
• Construções pesadas.
• Estruturas com cargas concentradas muito elevadas.
Método Executivo
1. Estaca escavada em solo
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1. Uso da lama bentonítica
A lama bentonítica é uma mistura de bentonita com água pura, em misturador de
alta turbulência, com a concentração variável em função da viscosidade e da densidade
que se pretende obter.
de
s
e
Parâmetros para a lama bentonítica
areia
Parâmetro Valores Equipamentos
Ensaio
para o
Densidade 1,025g/cm3 a 1,10 Densímetro
Viscosidad
g/cm 3
30s a 90s Funil Marsh
PH 7 a 11 Papel de pH
Cake 1,0mm a 2,00mm Filter press
Teor de até 3% Baroid sand content ou
similar
Notas:
a) A espessura do cake deve ser determinada pelo menos uma vez por batida de
betoníta.
b) Os demais parâmetros devem ser determinados em amostras retiradas do fundo
cada estaca, imediatamente antes da concretagem.
c) Em casos especiais, pode ser necessária adicionar produtos químicos á lama
betonítica, destinados a melhorar suas condições, corrigindo a acidez da água,
aumentando a densidade de massa, etc.
2. Camisa guia
As principais funções da camisa guia são as seguintes:
- locar a posição da estaca a ser escavada;
- guiar a ferramenta de escavação;
- conter o solo no trecho inicial da escavação, devido a grande variação do
nível de lama pela entrada e saída da ferramenta de escavação;
- garantir uma altura de lama compatível com o nível do lençol freático –
mínimo de 2,00m.
A camisa guia normalmente é metálica, o que facilita o seu aproveitamento. A
altura da camisa varia entre 1,5m e 2,00m.
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3. Dados para projeto
DIÂMETRO
(mm)
ÁREA
(m²)
600 ,2827
700 ,3848
800 ,5026
900 ,6362
1000 ,7854
1100 ,9503
1200 ,1310
1300 ,3273
1400 ,5393
1500 ,7671
1600 ,0106
1700 ,2698
1800 ,5449
1900 ,8353
2000 ,1416
PERÍMETRO
(m)
1,88
2,20
2,51
2,83
3,14
3,45
3,77
4,08
4,40
4,71
5,02
5,34
5,65
5,97
6,28
DISTÂNCIA
MÍNIMA
(m)
,00 ,60
,20 ,70
,30 ,70
,50 ,80
,60 ,80
,80 ,90
,00 ,90
,20 ,00
,30 ,00
,50 ,10
,60 ,10
,70 ,20
,80 ,20
,00 ,30
,20 ,30
(m)
SUBIDA
DO
CONCRETO
PARA 1m³
(m)
CARGA NA ESTACA (kN)
PARA TENSÃO DE
COMPRESSÃO DO CONCRETO
(M Pa)
,0 ,5 ,0 ,5
3,54 50 000 100 250
2,60 150 350 500 700
1,99 500 750 000 250
1,57 900 200 550 850
1,27 350 750 100 500
1,05 850 300 800 300
0,88 400 950 500 050
0,75 000 600 300 000
0,65 600 400 150 900
0,57 300 200 100 000
0,50 000 000 000 000
0,44 800 950 100 0200
0,39 600 900 0150 1450
0,35 500 0000 1400 2750
0,32 400 1000 2500 4000
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,0
400
900
500
150
900
750
650
600
700
850
0000
1300
2700
4100
5700
5
1
1
2
3
3
4
5
6
7
8
1
1
1
1
1
45

4. Armadura das estacas
A armadura é constituída por barras longitudinais e estribos montados em forma
de gaiolas. Em função da operação de manobra e içamento é indispensável que a gaiola da
armadura tenha ferros de enrijecimento para garantir a sua rigidez, bem como alças de
içamento e posicionamento da mesma após o mergulho na escavação.
Para as estacas com a tensão de compressão média no concreto σc ≤ 5 Mpa a
armadura é colocada apenas no trecho superior da estaca com detalhe típico conforme
desenhos que se seguem.
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Para as estacas com a tensão de compressão média no concreto σc > 5 Mpa 0
trecho armado é aquele necessário a transferência para o solo – pelo atrito lateral da estaca
– da parcela de carga que excede a tensão média de 5 Mpa na seção transversal da estaca.
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Quando as estacas estão submetidas a esforços tais como momentos fletores e
esforços horizontais, a armadura e o comprimento da mesma são os obtidos no cálculo
estrutural.
5. Concreto
O concreto utilizado na concretagem submersa tem como característica
principal à alta plasticidade – slump test entre 18 e 22. O consumo de cimento mínimo é
de 400 kfg/m3 e os agregados utilizados são areia e brita 1. Normalmente se utiliza um
aditivo – plastiment VZ – cuja finalidade é dar maior trabalhabilidade ao concreto e
retardar o inicio da pega do concreto.
O traço normalmente utilizado do concreto para o rendimento de 1,0 m3 é o
seguinte:
Componentes Em peso Em volume
Cimento Portland 400 kgf 290,0 litros
Areia 720 kgf 570,0 litros
Brita nº 1 980 kgf 630,0 litros
Água 240 litros 240,0 litros
Plastment VZ 1,2 litros 1,2 litros
2. Estaca escavada em rocha
Nos casos onde é necessário o embutimento das estacas escavadas em solos
resistentes à ferramenta de escavação, ou em rocha, ou nas obras viárias onde
tradicionalmente são utilizadas soluções em tubulões pneumáticos como pontes e
viadutos, a Fundesp possui tecnologia e equipamentos especiais que permitem utilizar as
seguintes metodologias:
1. Perfuração Mecânica
A perfuração é executada, no trecho em solo, com as técnicas usuais da estaca
escavada, com uso de lama bentonítica e caçamba como ferramenta de escavação, até
encontrar solo resistente ou o topo rochoso.
Simultaneamente, o trecho em solo é revestido com camisa metálica perdida ou
recuperável, para garantia da estabilidade das paredes da escavação nas etapas sucessivas
de execução da estaca.
A caçamba é então substituída por um trado especial com pontas de vídia que,
graças a um novo tipo de haste provida de um sistema especial de autobloqueio dos
elementos telescópicos, consegue transferir todo o torque da perfuratriz hidráulica à sua
extremidade, possibilitando a perfuração em camadas de solos resistentes ou rocha.
O material resultante da escavação, da granulometria heterogênea, é quase
totalmente retirado da perfuração prensado entre as lâminas do trado, enquanto o restante
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depositado no fundo da perfuração, é retirado pelo sistema de "air lift", cuja utilização é
possível devido ao revestimento do furo.
Esse processo elimina todos os resíduos do fundo da perfuração, permitindo um
contato melhor entre o concreto e a rocha. Em presença de rochas com resistência acima de
30 MPa (AI, CI, FI), a Fundesp desenvolveu um sistema misto que consiste em aliviar a
rocha com uma série de furos de menor diâmetro, executados com martelo de fundo pela
própria perfuratriz, e depois iniciar com o trado com pontas de vídia para rocha.
2. Estacas escavadas ancoradas em rocha com estacas raiz
Esta solução pode ser utilizada quando, dependendo do tipo e do grau de dureza
da rocha, do comprimento total da estaca ou do volume global dos serviços, os outros
sistemas tornam-se técnicas ou economicamente inviáveis. Neste caso, o fuste é executado
pelos sistemas usuais utilizando perfuratrizes rotativas com haste Kelly, equipadas com
caçambas ou trados e com aplicação da lama bentonítica ou revestimento, até encontrar a
rocha.
Terminada a escavação, a estaca é concretada normalmente, tendo o cuidado de
colocar solidariamente à armação, tubos guias para permitir a posterior execução das
estacas raiz, cujo número, diâmetro e dimensões variam em função da capacidade de carga
da estaca (tração e/ou compressão) e das características da rocha.
Quando em presença de rocha muito fraturada ou com vazios, a execução das
estacas raiz tem a vantagem de permitir também a injeção do maciço rochoso com
argamassa ou nata de cimento, melhorando as características geomecânicas do mesmo.
3. Perfuração com circulação inversa
A escavação é totalmente revestida com camisa metálica recuperável e o material é
escavado por rotação com uso de roller bit e os resíduos eliminados pelo processo de
circulação inversa.
Esse processo consiste em injetar ar comprimido no tubo de perfuração, abaixo do
nível d'água, ligeiramente acima da cabeça cortante. O ar penetra e expande dentro do
tubo de perfuração, reduzindo a densidade interna da coluna de fluído, criando uma
diferença de pressão entre o fluído no tubo de perfuração e o fluído da perfuração. Devido
a densidade mais alta do lado externo, os materiais sólidos provenientes da perfuração
passam para o tubo de perfuração através de uma abertura na cabeça de perfuração,
subindo até a superfície. Injetando o ar corretamente, o fluxo de fluído é estabelecido
dentro do tubo de perfuração. O princípio do air lift É utilizado para transportar os sólidos
até a superfície. Esse sistema é conhecido como sendo altamente eficiente para perfurações
de grande diâmetro e grandes profundidades, em obras "onshore" e "offshore".
Seja qual for o procedimento utilizado, sempre é necessário lembrar que, nesse tipo
de obra, é recomendável que a campanha de investigação geotécnica seja mais intensa,
sendo recomendável como mínimo, sondagens rotativas a cada pilar, e profundidade de
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pelo menos 2 a 3 diâmetros abaixo da cota estimada para apoio das estacas e se possível,
com ensaio de compressão simples no testemunho.
Principais Vantagens Técnicas
1. Adequação:
1.1. A grande variedade de ferramentas com diversos diâmetros propicia
dimensionamento mais econômico, devido ao melhor ajustamento das diferentes cargas
de trabalho e solicitações dos pilares;
1.2. As menores cargas podem ser suportadas por estacas de pequenos diâmetros.
Esta vantagem elimina os desperdícios de material e mão-de-obra, que ocorrem nos
processos de escavação artesanal;
1.3. Para cargas elevadas, ferramentas especiais permitem atingir camadas com
maior capacidade de suporte, resultando em economia, pela redução do diâmetro das
estacas.
2. Segurança:
2.1. Elevada capacidade de carga;
2.2. Oferece maior segurança, pois ultrapassa camadas resistentes a outros tipos de
fundações, o que permite transferir as cargas para camadas de maior suporte, resultando
em maiores capacidades de carga;
2.3. A perfuração rotativa elimina a percussão, possibilitando a execução de estacas
próximas a prédios vizinhos, que não são afetados por vibrações;
2.4. Executa fundações em qualquer tipo de solo, podendo atingir grande
profundidade com grandes diâmetros, usando ferramentas adequadas a cada caso, para
solos argilosos, granulares, rochosos e submersos;
2.5. O equipamento possui recursos hidráulicos que possibilitam centrar o eixo da
perfuração sobre o pilar com precisão milimétrica. Iniciada a perfuração, um piloto
automático garante a perfeita verticalidade das estacas, o que elimina solicitações
adicionais não previstas;
2.6. São o único método que permite a identificação das diferentes camadas do solo
através de amostras não deformadas;
2.7. Por estar montado em equipamento sobre esteiras permite operar em qualquer
superfície de solo, requerendo pequenos espaços para manobras;
2.8. Oferece segurança no trabalho por evitar os riscos da descida de pessoas no
interior das perfurações, prevenindo acidentes e suas conseqüências materiais e legais.
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3. Velocidade:
3.1. O equipamento permite maior velocidade, colocando as fundações e disposição
do cliente mais rapidamente, influenciando no cronograma de obra e antecipando a sua
conclusão;
3.2. Se um sistema industrializado para produção de fundações, por operar como
numa linha de montagem. Utilizando concreto pré-misturado, reduz as preocupações do
construtor na administração da compra de materiais e controle do preparo do concreto,
ficando o mesmo liberado para suas atividades específicas;
3.3. A velocidade de escavação e a imediata concretagem, evitam a desestruturação
do solo pelo alívio de tensões que ocorre nos processos mais lentos;
3.4. A velocidade da perfuração permite concretagem a seco toda vez que a
velocidade desta operação for maior que a da percolação da água do subsolo.
4. Custos
4.1. Substitui o tradicional paliteiro de estacas convencionais por uma única estaca
de grande diâmetro, o que resulta em economia, pela eliminação dos blocos de fundação;
4.2. Em virtude do processo aplicado, as estacas são concretadas até a cota de
arrasamento prevista, o que elimina tempo e custos ocasionados pelo corte das cabeças de
estacas convencionais cravadas, evitando ainda desperdícios de materiais e mão-de-obra;
4.3. Possibilita absorver momentos nas fundações através de uma única estaca,
economizando assim o bloco de fundação;
4.4. Dispensa água e energia elétrica no canteiro de obras, o que resulta em
economia para o cliente;
4.5. A antecipação da conclusão da obra oferece as seguintes vantagens adicionais:
1. Antecipa o retorno do investimento;
2. Antecipa a comercialização ou utilização do imóvel;
3. Reduz a parcela dos juros sobre o investimento
4. Libera capital, homens e máquinas para novas iniciativas, além de reduzir os
custos de administração técnica da empresa.
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Estacas Escavada
de Seção Retangular
(Barrete)
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Introdução
Estaca Escavada de Seção retangular (Barrete)
Na ocorrência de cargas elevadas, em obras de vulto o tipo de estaqueamento
que também pode ser utilizado é o de estacas tipo Barrete. Sua utilização é, na maioria das
vezes, associada a parede-diafragma e, segundo Urbano Alonso, elas vieram também
ocupar o lugar dos tubulões a ar comprimido (como os estacões). “O ar comprimido, que
exige tempo de descompressão para o operário, sofre restrições do Ministério do Trabalho.
Seu uso atualmente se restringe a obras de grande porte, onde o acesso para o
equipamento das escavadas é difícil”, explica. Na opinião, o tubulão a céu aberto também
perdeu posição no mercado por causa do aprofundamento dos subsolos e da ocorrência de
lençol freático, com o qual é impossível executa-lo.
Definição
São estacas de secção retangular derivadas de um ou mais painéis de parede de
diafragma e utilizados como elementos portantes de fundações em substituição às estacas
de grande diâmetro (estacões).
A Definição e Recomendações da Norma NBR 6122/96 é a mesma das estacas de
grande diâmetro.
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Método Executivo
É a mesma da escavada de grande diâmetro: diferindo no equipamento de
perfuração que é um Clam-Shell no lugar da mesa rotativa e a guia que não será metálica e
sim concreto.
1) Colocação da camisa guia, escavação com clamshell, completando com lama o
volume escavado.
2) Atingida a profundidade prevista, coloca-se a armadura e o “air-lift” ou bomba
de submersão para a troca de lama usada por nova ou fazer a desarenação da lama
contaminada.
3) Colocação do tubo de concretagem e da bomba de submersão, inicio da
concretagem submersa com concreto plástico.
4) Terminada a concretagem, procede-se o aterro da parte superior e ao
arrancamento da camisa guia.
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Principais Vantagens Técnicas
• Conhecimento imediato e real de todas as camadas atravessadas;
• Ausência de vibração;
• Gradual adaptação da estaca às condições físicas do terreno, com sensível
incremento do atrito lateral;
• Possibilidade de atingir grandes profundidades (até 70 metros);
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• Possibilidade de executar a estaca em quase qualquer tipo de terreno, com
nível de água ou não, e atravessar matacões de pequenas dimensões com a aplicação de
ferramentas especiais (trepano);
Redução no volume de concreto nos blocos de coroamento.
em geral costuma-se aplicar às estacas barrete cargas de trabalho que induzam no
concreto do fuste solicitações à compressão simples da ordem de 3,5 à 5 Mpa.
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Estacas Tipo Hélice
Contínua
Monitorada
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ESTACA TIPO HÉLICE CONTÍNUA MONITORADA
A estaca hélice pode ser definida como sendo uma estaca de deslocamento,
executada através da introdução no terreno de um trado helicoidal contínuo, com o
comprimento integral previsto para a estaca.
O trado deve possuir um tubo interno pelo qual executar-se-á a concretagem
simultaneamente a retirada do mesmo evitando desta forma o desconfinamento do solo.
Este tipo de estaca tem como principais características a alta produtividade,
monitoramento eletrônico durante todas as fases de execução e inexistência de vibrações.
Origem
O emprego de estacas executadas com trado hélice contínua surgiu na década de
1950 nos Estados Unidos. Com diâmetros de 27,5 cm, 30 cm e 40 cm.
No início da década de 1970 foi introduzido na Alemanha, de onde se espalhou
para o resto da Europa e Japão.
Houve um grande desenvolvimento a partir da década de 1980, inicialmente com
equipamentos adaptados para a sua execução e, posteriormente, com equipamentos
apropriados e específicos para a execução destas estacas.
No Brasil, as estacas hélice contínua foram introduzidas por volta de 1987. E, em
1993, ocorreu um grande desenvolvimento dessas estacas no Brasil devido a importação
de equipamentos específicos para a execução das estacas.
A partir de então, possibilitou-se a execução de estacas de até 800mm de diâmetro e
comprimento máximo de 24 metros. Hoje é possível executar estacas com 1.20 mm de
diâmetro e 32 metros de comprimento.
O equipamento de hélice contínua também pode ser utilizado para a execução de
outros tipos de estacas, como por exemplo:
• cortina de estacas secantes ou justapostas;
• pré-furos para a implantação de perfis metálicos ou estacas pré-moldadas em
terrenos resistentes, onde a simples cravação poderia danificar a cabeça das estacas;
e
• cortina com estacas espaçadas e concreto projetado entre elas.
Requisitos Básicos:
As estacas hélice contínua devem respeitar as seguintes normas:
NBR 12131:1991 - Estacas - Prova de carga estática;
NBR 13208:1994 - Estacas - Ensaio de carregamento dinâmico;
NBR 5738:1994 - Moldagem e cura de corpos de prova cilíndricos ou prismáticos de
concreto;
NBR 5739:1994 - Concreto - Ensaios de compressão de corpos-de-prova cilíndricos;
NBR 6122:1996 - Projeto e execução de fundações;
NBR 6152:1992 - Materiais metálicos - Determinação das propriedades mecânicas à
tração;
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NBR 7212:1984 - Execução de concreto dosado em central;
NBR 7480:1992 - Barras e fios de aço destinados às armaduras para concreto armado;
NBR 8953:1992 - Concreto para fins estruturais - Classificação por grupos de
resistência;
NBR NM 67:1996 - Concreto - Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de
cone;
NBR7211:1986 - Agregados para concreto.
Além de atender as normas acima citadas é necessário que os documentos
mencionados abaixo estejam disponíveis na obra:
• relatório de sondagens;
• desenho de locação das estacas;
• tabela das profundidades por estaca (As Built);
• projeto da armadura das estacas; e
• boletins de controle da execução.
Equipamentos
Os equipamentos necessário par execução deste tipo de estaca são os seguinte:
• máquina perfuratriz com potência mínima de 150 HP;
• trado contínuo retilíneo, com diâmetro constante e comprimento mínimo igual ao
da estaca;
• bomba de injeção de concreto estacionária ou móvel com capacidade de exercer um
pressão sobre o concreto superior a 6 Mpa;
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• mangueiras de acoplagem à bomba de injeção, flexível e com diâmetro interno igual
ou maior do que o diâmetro interno da haste;
• instrumento de medida (computador) que possa ser acionado pela bateria da
máquina perfuratriz;
• elemento de memória (disquete) que permita o transporte de seus arquivos para
um PC comum;
• sensores de profundidades, de velocidade de rotação, de torque , de inclinação da
torre e de pressão, aferidos a tempos regulares não superiores a um ano, sendo
proibido executar estacas com funcionamento irregular ou faltante de qualquer um
destes;
• centralizador do trado;
• limpador do trado quando
da execução de estacas com
diâmetro superiores a
500mm (em diâmetros
inferiores a limpeza poderá
ser feita manualmente); e
• pá carregadeira.
Cada equipamento ou grupo,
deve possuir fichas de controle da
manutenção dos equipamentos,
preenchidas pelo responsável da
manutenção geral da empresa
executora das fundações.
Equipe para Uma Máquina
A equipe mínima para operar os equipamentos citados durante a execução da estaca
deve ser constituída por:
• 1 encarregado de Hélice;
• 1 operador de máquina perfuratriz; e
• 2 ajudantes práticos.
A equipe auxiliar deve ser composta por:
• 1 operador de pá carregadeira (pode ser utilizada mais de uma máquina); e
• 1 operador de bomba de injeção.
Metodologia Executiva
A execução das estacas hélice contínua pode ser dividida em três etapas:
• perfuração;
• concretagem simultânea a retirada da hélice do terreno; e
• colocação da armadura.
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Perfuração
perfuração é executada por cravação da hélice no
terreno por rotação, alcançando a profundidade
determinada em projeto. A perfuração é executada sem
que em nenhum momento a hélice seja retirada do furo.
O torque é aplicado por meio de uma mesa rotativa
situada no topo da hélice.
Concretagem
haste de
perfuração é
constituída da hélice
espiral, responsável
pela retirada de solo, e
um tubo central
solidarizado a esta
hélice. A hélice é
dotada de dentes em
sua extremidade inferior que auxiliam a sua
penetração no solo. Em terrenos mas resistentes, esses
dentes podem ser substituídos por pontas de vídia.
Para que não haja, durante a fase de perfuração,
entrada de solo ou água na haste tubular, existe na face
inferior da hélice uma tampa metálica provisória que é
expulsa na concretagem. Esta tampa geralmente é
recuperável.
Atingida a profundidade desejada, inicia-se a concretagem da estaca, por
bombeamento do concreto pelo interior da haste tubular. Devido a pressão do concreto, a
tampa provisória é expulsa. A hélice passa a ser extraída pelo equipamento, sem girar ou,
no caso de terrenos arenosos, girando muito lentamente no sentido da perfuração.
Visando garantir a integridade e continuidade do fuste da estaca é necessário que
se observe dois aspectos executivos. O primeiro é garantir que a ponta do trado, durante a
perfuração, tenha atingido um solo que permita a formação da bucha, para que o concreto
injetado mantenha-se abaixo da ponta da estaca, evitando que o mesmo suba pela
interface solo-trado. O segundo aspecto é o controle da velocidade de retirada do trado, de
forma que sempre haja um sobreconsumo de concreto.
O concreto normalmente utilizado apresenta resistência característica (fck) de 20
MPa, é bombeável, e composto de areia e pedrisco. O consumo de cimento é elevado e o
uso de aditivos plastificantes tem sido bastante intenso.
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A concretagem deve ocorrer de forma contínua e ininterrupta, mantendo as paredes
onde se formará a estaca, sempre suportada - acima da ponta do trado, pelo solo
encontrado entre as pás da hélice, e abaixo, pelo concreto que é injetado.
Durante a extração da hélice, a limpeza do solo contido entre as pás, é feita
manualmente ou com um limpador de acionamento hidráulico ou mecânico acoplado ao
equipamento, que remove este material, sendo este, removido para fora da região do
estaqueamento com o uso de pá carregadeira de pequeno porte.
Colocação da Armadura
A armadura é colocada somente após a concretagem e pode ser instalada por
gravidade, por compressão de um pilão ou por vibração, porém a mais recomendada é a
por vibração. No Brasil, entretanto, a locação da armadura por golpes de um pilão tem
sido a mais utilizada na prática.
Controle de Qualidade
Durante todo o processo é de suma importância o monitoramento de todas as etapas.
Este monitoramento é feito através de um sistema computadorizado específico,
permitindo a obtenção dos seguintes dados:
• profundidade;
• tempo de execução;
• inclinação da torre;
• velocidade de penetração do trado, velocidade de retirada (extração) da hélice,
volume de concreto lançado, e pressão do concreto.
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Essas medições podem conter imprecisões e erros por diversos motivos, entre eles:
• sistema de monitoração não calibrado de forma correta ou apresentando algum
dano;
• danos nos sensores;
• bombas com muito uso ou sem manutenção; e
• defeitos nos cabos de transmissão de dados, entre outros.A precisão no valor de
sobreconsumo ou subconsumo de concreto depende da precisão do volume
medido. A medida correta do volume de concreto é muito importante, pois a partir
dela, por meio de correlações, determina-se se o fuste da estaca está íntegro, ou se
está havendo seccionamento do mesmo.
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Especificações Técnicas
Características do Concreto
Para concretagem da estaca deve ser utilizado concreto bombeado com as seguintes
características:
• fator água/ cimento entre 0,53 a 0,56;
• slump 22±2, medido conforme NBR NM 67, e resistência de 20 Mpa, conforme NBR
8953 obtida por moldagem conforme NBR 5738 e ensaiado conforme NBR 5739;
• Tempo de início de pega superior a 3h;
• Exsudação inferior a 1%; e
• Teor de ar incorporado inferior a 1,5%.
O agregado máximo a se utilizado é o pedrisco, não se permite o emprego de pó de
pedra.
A substituição de pedrisco por pó de areia pode causar, por exemplo, perda de
resistência da estaca e efeito bucha no concreto durante a concretagem ou até mesmo
entupimento da mangueira.
O consumo de cimento por m³ de concreto não deve ser inferior a 40 quilos.
Recomenda-se adotar cimentos sem adição de escória de alto forno, especificamente
cimento CPIII.
O emprego de finos totais no traço deve ser no mínimo de 650 kg/m³, sendo que pelo
menos 400 kg/m³ destes sejam de material cimentício.
A pressão de injeção do concreto também é bastante relevante pois ela influi na
homogeneidade, integridade e na capacidade de carga da estaca. A pressão normalmente
utilizada é de 1 a 2 bar, sendo zero para os casos de execução em camadas de argila moles
ou solos muito fracos.
Outro aspecto bastante importante é o perfeito funcionamento do sistema de injeção do
concreto assim como a limpeza da rede, ou seja, do sistema. Para tanto segue-se as
seguintes instruções: ao final de um dia de trabalho o cocho é limpo de com aplicação de
óleo; antes de se começar a primeira estaca do dia seguinte há uma lubrificação da rede.
Esta lubrificação é realizada da seguinte forma: mistura-se cerca de 100 kg de cimento a
200 litros de água dentro do cocho, então, a calda é lançada por meio de bombeamento do
concreto, como se a estaca estivesse sendo concretada. Quando toda a calda tiver sido
lançada fora e estiver garantido de que toda a rede já está com concreto, interrompe-se o
lançamento do mesmo, tampa-se o trado e inicia-se a perfuração da estaca.
O não cumprimento de tal medida pode comprometer o desempenho da estaca.
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Tabela de Diâmetros e Cargas
Outras Aplicações
Descrição Un VALORES
Diâmetro Cm 35 40 50 60 70 80 90 100
Carga admissível
tf
estrutural máxima
60 80
13
0
18
0
240 320 400 500
Distância mínima
cm
entre eixos
90 100 13
0
15
0
175 200 225 250
Distância
divisa
eixo -
cm 120 120 12
0
12
0
120 120 120 120
Podem ser executadas para serviços auxiliares e complementares à execução de
obras, como por exemplo cortinas de estacas justapostas para contenção em fase provisória
ou permanente de obra, pelo fato de poderem ser executadas bem próximo à divisa .
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Estacas Tipo
Ômega
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Origem
ESTACA TIPO ÔMEGA
As estacas ômega são recentes no
mercado, sendo consideradas estacas de última
geração. Considerada uma screw piles (estaca
aparafusada), isto é, estaca em que a perfuração
é feira por um trado de forma cônica que
perfura o solo como um parafuso, com
deslocamento lateral de solo.
No fim de 1993, o professor Van Impe
desenvolveu pesquisas em estaca Atlas, com o
intuito de otimizar a taxa de penetrabilidade, a
energia utilizada e um melhor controle do
deslocamento de solo durante de solo durante
a execução das estacas. Para tanto, alterou-se o
formato da ponta (cabeça) da estaca, criando
aberturas de poucos centímetros na flange da
hélice Atlas surgindo assim os princípios
tecnológicos e o formato hélice parafuso da
ponta da estaca ômega.
As estacas ômega foram introduzidas no
mercado europeu no ano de 1995, chegando ao
Brasil em 1997. Acredita-se que, devido às suas
características, seu uso deva, provavelmente,
disseminar-se pelo país tornando-se bastante
popular.
Metodologia Executiva
A ponta da hélice consiste de um longo
parafuso de aço de diâmetro incrementado
descontinuamente no topo, com variados graus
de inclinação par cada diâmetro diferente.
A forma do parafuso foi desenvolvida de
tal maneira que o volume de solo transportado entre as pá da hélice ômega pode ser
armazenado em cada nível para as diferentes seções da hélice parafuso. O solo é
deslocado até atingir o nível do diâmetro nominal, sendo compactado à lateral do furo.
Todo material que, eventualmente, desmorona do furo da estaca sobre a parte superior do
parafuso, é transportado pelas pás superiores em sentido à ponta, sendo posteriormente,
compactado lateralmente até atingir o diâmetro nominal.
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A combinação do passo e diâmetro crescente na ponta do
parafuso, associados à forma da parte superior do parafuso,
garante melhor deslocamento lateral de solo e maior
penetrabilidade à hélice parafuso da ômega, sem qualquer
parcela de solo transportado.
A execução da estaca ômega pode ser dividida em
perfuração, concretagem e colocação da armadura, como
veremos a seguir.
Perfuração
O trado ômega é cravado no terreno por rotação, através de uma mesa rotativa
hidráulica, com deslocamento lateral do solo e sem o transporte do material escavado à
superfície. Esse sistema permite o uso do pull-down que auxilia no atravessamento ou
penetração de camadas resistentes. Uma tampa móvel na extremidade do trado impede a
entrada de terra no seu interior.
Concretagem
Alcançada a profundidade desejada, o concreto é bombeado à alta pressão pelo
interior do eixo do trado que é retirado do terreno girando-se no sentido da perfuração. A
parte superior do trado é construída de forma a empurrar de volta o solo que possa cair
sobre o trado.
Colocação da Armadura
A armadura em forma de gaiola ou feixe, pode ser introduzida no tubo central do
trado antes da concretagem, ou como é mais comum, ao fim da concretagem pela equipe
ou com ajuda de um pilão ou vibrador. Todo o processo executivo é monitorado através
de sensores ligados a um computador colocado na cabine do operador, para visualização e
registro dos dados de execução.
Do ponto de vista técnico e econômico, a estaca hélice ômega apresenta as seguintes
vantagens:
• Tensão de trabalho média no concreto de 6MPa, com uma menor relação carga X
diâmetro, com conseqüente redução no volume de concreto.
• Menor sobreconsumo de concreto, devido à compactação do terreno.
• Ausência de material escavado.
• Maior agilidade na mudança de diâmetro, onde só o elemento com o trado é
trocado.
O sucesso da estaca ômega também está diretamente ligado ao tipo de equipamento
utilizado, sendo necessário o uso de máquinas de torque elevado.
Uma grande desvantagem da estaca ômega é a dificuldade de se trabalhar em solos
muito resistentes devido à força necessária para à perfuração.
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DEFINIÇÕES
Para um melhor entendimento dos termos utilizados nos textos seguem as
seguintes definições:
Arranque: Valor máximo da força de que o equipamento dispõe para o arrancamento do
trado contínuo.
Boletins de controle da execução: documento preenchido para todas as estacas
registrando no mínimo os seguintes dados de execução:
• nome e data da obra e local;
• data de execução da estaca, incluindo horário de início e de término;
• número da estaca;
• diâmetro da estaca;
• comprimento introduzido do trado;
• comprimento concretado;
• volume de concreto gasto na estaca;
• observações pertinentes; e
• nome e assinatura do executor.
Centralizador: Peça acoplada na extremidade inferior da torre e alinhada com a mesa
rotativa, de modo a garantir a axialidade do trado durante a etapa de perfuração.
Folha de controle das estacas: documento obtido a partir do elemento de memória
contendo as seguintes informações:
• velocidade de avanço do trado ao longo da perfuração;
• velocidade de rotação do trado ao longo da perfuração;
• torção aplicada ao trado durante e ao longo da perfuração;
• velocidade de subida do trado durante a concretagem; e
• pressão de injeção do concreto durante a concretagem.
Instrumento de Medida: Sistema eletrônico instalado na cabine e à vista do operador,
acoplado a sensores instalados na máquina perfuratriz, dotado de mostrador com tela
onde aparecem os dados relevantes do processo de execução da estaca.
Limpador de trado: Peça que se ajusta à hélices e gira independente destas para retirar o
solo nelas contido, durante a fase de concretagem, à medida que o trado vai sendo
retirado.
Sensores: Aparelhos instalados em posições estratégicas da máquina perfuratriz,
acoplados ao instrumento de medição, os quais permitem medir e registrar no mínimo os
seguintes dados da execução:
- profundidade da perfuração à medida que a mesma é processada;
- velocidade de rotação do trado, durante sua fase de introdução do mesmo no terreno;
- torque aplicado ao trado durante sua fase de introdução no terreno:
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- inclinação da torre em relação a dois horizontais e perpendiculares (X e Y) que se
cruzam no eixo vertical da torre da máquina perfuratriz;
- pressão de concreto à medida que a concretagem da estaca se processa;
- volume de concreto introduzido durante a concretagem, não só o acumulado (consumo
total) como também aquele correspondente aos últimos 50 cm ao longo de toda
concretagem (consumo parcial);
Torque: valor máximo do momento torçor disponível na mesa rotativa.
Trado Contínuo: peça metálica constituída por uma hélice espiral desenvolvida em torno
de uma haste central vazada, estando acoplada à mesa rotativa do equipamento de
perfuração.
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Bibliografia
Livros
O EDIFÍCIO ATÉ SUA COBERTURA
- Hélio Alves de Azevedo
- Prática de Construção Civil
MANUAL DE ESPECIFICAÇÕES DE PRODUTOS E PROCEDIMENTOS ABEF
- 2ª Edição
TEORIA E PRÁTICA
- Sussumu Niyama
- Editora Pini
APOSTILA DE FUNDAÇÕES DA FESP
- Faculdade de Engenharia de São Paulo
Revistas
TÉCHNE - A Revista do Engenheiro Civil
- Edição 56 – Ano 12 – 2004
- Apoio IPT
- Editora Pini
TÉCHNE - A Revista do Engenheiro Civil
- Edição 57 – Ano 12 – 2004
- Apoio IPT
- Editora Pini
ENGENHARIA
- Edição 556 – Ano 60 – 2003
- Instituto de Engenharia
- Engenho Editora Técnica
Catálogos
- Brasfond
- Geofix
- Franki
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Sitegrafia
- www.brasfond.com.br
- www.fundesp.com.br
- www.geosonda.com.br
Agradecimentos
Acácio Lioi – Doka Brasil
Celso Gomer – Doka Brasil
Claudinei Lima – Doka Brasil
Osvaldo Comenale Gamboa – Doka Brasil
Engenheiro Rogério – Grupo Construcap
Carolina – Geosonda
Engenheiro Bonini – Geosonda
Mestre Betão - Gafisa
Helder Heche - Publicitário
Engenheiro Sergio Ruppel – Ruppel Engenharia
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