hélice contínua projeto e execução

HÉLICE CONTÍNUAHÉLICE CONTÍNUAProjeto e Execução

FREDERICO FALCONI2007

• O emprego de estaca executada com trado hélice contínua teve seu início nos Estados Unidos na década de 50.

• Os equipamentos eram constituídos por guindastes com torre acoplada, dotados de mesa perfuradora, e executavam

HISTÓRICO

torre acoplada, dotados de mesa perfuradora, e executavam estacas com diâmetros de 27,5 cm 30 cm e 40 cm.

• No início da década de 70 esta idéia de perfuração foi introduzida na Alemanha, de onde se espalhou para Europa e posteriormente para o Japão.

• As primeiras estacas moldadas no solo executadas com trado tipo hélice contínua eram formadas pela perfuração do solo por rotação do trado e remoção da terra por ascensão vertical até a superfície.

• Devido a baixa potência dos equipamentos, com torques de 10 a 30 kNm, o avanço da perfuração com esse tipo de equipamento é feito com retirada de terra, aliviando solos equipamento é feito com retirada de terra, aliviando solos mais resistentes, provocando descompressão excessiva do solo circundante.

• A concretagem é feita pelo lançamento do concreto através do topo da haste vazada e retirada simultânea do trado até completar a estaca.

Atualmente, o equipamento básico para

• Um guindaste com torre ou guia fixa adaptada, ou equipamento completo construído para uso em estacas

Atualmente, o equipamento básico para execução de estaca hélice contínua

compreende:

equipamento completo construído para uso em estacas escavadas (haste KELLY), ou parede diafragma, ou estacas tipo hélice (CFA).

• Uma mesa rotativa com potência para fazer penetrar o trado hélice contínua até a profundidade requerida.

• Um trado hélice contínua com comprimento e diâmetro (haste vazada com diâmetro variável de acordo com o diâmetro do trado) adequados, equipados com lâminas cortantes na extremidade inferior compatíveis com o material a ser perfurado.material a ser perfurado.

• Instrumentação eletrônica para o controle das principais operações, como prumo da perfuração, velocidade de rotação e avanço, pressão do concreto e velocidade de subida do trado na concretagem.

A evolução dos equipamentos permitiu importantes

• Aumento da potência das mesas rotativas, presentemente atingindo 250 kNm de torque.

A evolução dos equipamentos permitiu importantes avanços na tecnologia de execução das estacas tipo hélice contínua. As principais inovações introduzidas nos equipamentos e respectivos acessórios foram:

• Uso de guindastes de alta capacidade, com operação e movimentação hidráulicas.

• Uso de trados com diâmetros de até 1.200 mm.

• Emprego do controle de execução por monitoração eletrônica.

A evolução tecnológica na execução das estacas se refletiu num melhor controle da perfuração da estaca e da sua concretagem.

Outros controles introduzidos pela monitoração:

• profundidade • consumo de concreto ao longo do comprimento da estaca.

monitoração:

Introdução da Hélice

Perfuração

Concretagem

Colocação da armadura,

Estaca pronta

3,0 m

6,0 m

3,0 m

19,5 m

TORQUE

KNm30 80 - 100 150 - 250

Grupo I Grupo II Grupo III

KNm30 80 - 100 150 - 250

DIA.max

Mm425 800 1200

COMP.max

m15 23 28

TRAÇÃO 60 - 100 150 - 300 400 - 700

KN60 - 100 150 - 300 400 - 700

PESO DO CONJUNTO

Kn

200 400 650 - 800

Sensores

PROFUNDIDADE

TORQUE

PRESSÃO DE CONCRETO

FLUXO DE CONCRETO

CAIXA DE CONEXÃO

INCLINAÇÃO X Y

VELOCIDADE DE ROTAÇÃO

TORQUE

PROFUNDIDADEPROFUNDIDADE

EE

VELOCIDADE DE AVANÇOVELOCIDADE DE AVANÇO

Está instalado na mesa de perfuração, sendo constituído por um sensor de giro e um conjunto de roldanas que estão em contato com um cabo de aço instalado ao longo da torre.

Quando as roldanas giram sobre o cabo, o sensor informa o Quando as roldanas giram sobre o cabo, o sensor informa o deslocamento da cabeça e, por conseqüência, do trado da hélice.

A informação do sensor possibilita, ao registro do computador, conhecer a posição da ponta do trado em relação ao nível do

PROFUNDIDADEPROFUNDIDADE

trado em relação ao nível do terreno, no tempo.

Com estes dados obtidos pelo sensor, o computador registra o comprimento da estaca e calcula as velocidades de avanço e de subida.

O sensor está instalado na

VELOCIDADE VELOCIDADE

DE ROTAÇÃODE ROTAÇÃO

O sensor está instalado na cabeça de perfuração, em contato com um anel com pinos, adaptado à haste do trado.

Sua função é contar o número de vezes que os pinos passam pelo sensor, devido ao giro do pelo sensor, devido ao giro do trado.

Esta informação é transmitida à monitoração, que é traduzida em velocidade de rotação, com base nos registros do sistema de monitoração

INCLINAÇÃO X e YINCLINAÇÃO X e Y

Este sensor está colocado na torre da máquina, na torre da máquina, fornecendo a inclinação, em relação à vertical, a partir de um sistema de eixos cartesianos.

X = direita - esquerda

Y = frente - traseira

INCLINAÇÃO X e YINCLINAÇÃO X e Y

Y = frente - traseira

CÉLULA DE PRESSÃOCÉLULA DE PRESSÃO

TORQUETORQUE

CAIXA DE CONEXÃOCAIXA DE CONEXÃO

TORQUETORQUE

O torque é medido por um transdutor de pressão, instalado na tubulação de óleo do sistema hidráulico do motor da mesa de

TORQUETORQUE

tubulação de óleo do sistema hidráulico do motor da mesa de rotação.

A pressão medida deve ser correlacionada com o torque aplicado na haste do trado, através de um gráfico fornecido pelo fabricante da máquina.

A pressão é medida em bar, e o torque aplicado é medido em kgm.

PRESSÃO DO PRESSÃO DO

CONCRETOCONCRETO

FLUXO DE FLUXO DE

CONCRETOCONCRETO

Este sensor é considerado um dos mais importantes do sistema de monitoração.

Está colocado na junção do mangote de concreto com o topo da haste do de concreto com o topo da haste do trado.

É um transdutor de pressão que mede a pressão do concreto de forma indireta, através da medida da pressão de um líquido (água ou óleo) que está em contato com um tubo de borracha comprimido pelo concreto na sua

PRESSÃO DO CONCRETOPRESSÃO DO CONCRETO

comprimido pelo concreto na sua passagem.

Além de medir a pressão do concreto, capta o número de picos de pressão e informa ao sistema de monitoração para determinação do volume do concreto

CONTADOR DE PICOS DE PRESSÃO

Aparelho que conta os picos de pressão ocorridos no início do ciclo pressão ocorridos no início do ciclo de bombeamento de cada pistão da bomba de concreto.

A bomba de concreto é provida de 2 cilindros hidráulicos mecanicamenteligados a cilindros que bombeiam o concreto. O trabalho é sempre alternativo, ou seja, quando um

PRESSÃO DO CONCRETOPRESSÃO DO CONCRETO

alternativo, ou seja, quando um cilindro vai, o outro vem.

Neste processo, diversos picos de pressão são observados a cada golpe da bomba.

O sistema de monitoração,

CONTADOR DE PICOS DE PRESSÃO

O sistema de monitoração, utilizando filtros, registra somente o maior pico de pressão obtendo uma única contagem para cada ciclo.

Uma vez contado o número de ciclos e informado ao sistema de monitoração o volume bombeado

PRESSÃO DO CONCRETOPRESSÃO DO CONCRETO

monitoração o volume bombeado de cada ciclo, obtém-se a vazão e o volume de concreto.

Cada modelo de bomba tem volume de cilindro e perda ou eficiência próprias.

Assim, para se obter medidas de Assim, para se obter medidas de volume com precisão adequada, será necessário aferir o volume medido pelo sistema de monitoração com o volume efetivamente bombeado, toda vez que uma nova bomba é utilizada.

Bombas com muito uso, ou sem manutenção, têm menor eficiência,

PRESSÃO DO CONCRETOPRESSÃO DO CONCRETO

conduzindo fatalmente a erros de medidas.

A correta informação ao sistema de monitoração do volume bombeado por ciclo deve ser aferida e corrigida a cada nova bomba utilizada.

Trados

Armação

Pilão 1.600 kg d = 23cm l = 5 m

Casos de Obras

Cálculos de Cálculos de

Capacidade de Carga

Casos de Obras

Gráfico de PerfuraçãoGráfico de Perfuração

Concreto

Cuidados necessáriosCuidados necessários

• Determinação do consumo máximo de água do traço através da trabalhabilidade medidos pelo “slump test” e pelo “slump-flow”.

• Tempo de início de pega do concreto (passagem doestado líquido para o estado sólido) superior a 3horas.

• Exsudação (separação das partículas sólidas com aágua do traço) ≤≤≤≤ 1,0 % determinado conformeágua do traço) ≤≤≤≤ 1,0 % determinado conformemetodologia da norma brasileira para um período detempo igual ao tempo de início de pega do concreto.

• Emprego de finos totais do traço em valor nãoinferior a 650 kg/m3 (passante na peneira 200),inferior a 650 kg/m (passante na peneira 200),sendo que pelos menos 400 kg/m3 destes seja dematerial cimentícios.

• Quando possível, o emprego de aditivosespeciais para minimização do consumo de água,comumente conhecidos como superplastificantes.Mas, normalmente os procedimentos executivostornam impeditivo o emprego deste aditivo.Mas, normalmente os procedimentos executivostornam impeditivo o emprego deste aditivo.

Após a execução do estaqueamento, o preparo e o aparelhamento da cabeça das

estacas deverá ser feito conforme a ilustração acima, ressaltando o posicionamento correto do ponteiro e admitindo a utilização de um martelo pneumático leve em estacas com

diâmetros superiores a 40 cm

• Maior velocidade em comparação com o sistema convencionalEntre 15 a 20 estacas por dia

• Antecipação da conclusão da

VANTAGENS

• Antecipação da conclusão da obra

• Reduz custo indireto = Economia no custo total

• Segurança na realização da obra

• Em áreas urbanas, densamente • Em áreas urbanas, densamente habitadas é a melhor alternativa , pois não produz ruídos nem vibrações

• Pode ser utilizada em qualquer tipo de solo

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ZACLIS, FALCONI & ENGENHEIROS ASSOCIADOS•Projeto e direção técnica de fundações de edifícios e obras de •Projeto e direção técnica de fundações de edifícios e obras de arte :•Assessoria técnica e estudos de viabilidade técnico-econômica para empreendimentos de qualquer natureza com relação as suas fundações, contenções e obras de terra;•Assessoria as empreiteiras em concorrências públicas e particulares;•Estudos de estabilidade de taludes e obras de terra;•Projetos e direção técnica de muros de arrimo e de contenções;•Projetos e direção técnica de muros de arrimo e de contenções;•Projetos e direção técnica de terraplenagem e de barragens;•Pareceres técnicos ;•Implantação de aterros e pisos sobre solos moles;•Especificações de execução ;•Assessoria técnica a empreiteiras para desenvolvimento de serviços geotécnicos especiais.