artigo15 - estacas hélice contínua e Ômega

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88 ENGENHARIA/2003 556 INTRODUÇÃO engenharia de fundações vem evoluindo constante- mente em busca de novos elementos de fundação, que possuam alta produtivida- de, ausência de vibrações e ruídos na execução, elevada capacidade de carga e controle de qualidade durante a exe- cução da estaca, entre outros aspectos. Dentro deste propósito surgiram no mercado de trabalho recentemente e ti- veram um grande desenvolvimento nos últimos anos, as estacas hélice contí- nua, sendo hoje uma estaca de enorme interesse comercial nos grandes cen- tros urbanos do país. Mais recentemen- te, ainda com pouco uso, comparando- se com a hélice contínua, surgiram as estacas ômega, que podem também se transformar em estacas de uso tão in- tenso quanto à própria hélice contínua. HISTÓRICO Estacas hélice contínua O emprego de estacas executadas com trado hélice contínua, surgiu na década de 1950 nos Estados Unidos. Os equipamentos eram constituídos por guindastes de torre acoplada, dotados de mesa perfuradora que executavam estacas com diâmetros de 27,5 cm, 30 cm e 40 cm. No início da década de 1970, esse sistema, foi introduzido na Alema- nha, de onde se espalhou para o resto da Europa e Japão (Penna et. al., 1999). As estacas hélice contínua tiveram um grande desenvolvimento a partir da década de 1980 nos Estados Unidos, Japão e Europa, inicialmente com equi- pamentos adaptados para a sua exe- cução e, posteriormente, com equipa- mentos apropriados e específicos para a execução destas estacas. No Brasil, as estacas hélice contí- nua foram introduzidas por volta de 1987. Só a partir de 1993, houve um grande progresso e desenvolvimento do uso destas estacas no Brasil. Isto começou com a importação de equipa- mentos específicos para executar esta- cas hélice contínua. A partir de então, com equipamentos importados com maior força de arranque e com torques de até 85 KN.m, possibilitou-se a exe- cução de estacas de até 800 mm de diâ- metro e comprimento máximo de 24 metros. Hoje em dia, é possível execu- tar estacas com 1.200 mm de diâmetro e 32 metros de comprimento. E com a evolução crescente dos equipamentos, a gama de opções de diâmetros e pro- fundidades tende a aumentar. Estacas ômega As estacas ômega são recentes no mercado, sendo consideradas estacas de última geração. Assim como a ômega, as estacas Atlas, De Waal e Spire são consideradas screw piles (estacas apara- fusadas) de nova geração (Bustamante & Gianeselli, 1998). As screw piles são estacas em que a perfuração é feita por um trado de forma cônica, que perfura o solo como um parafuso, com desloca- mento lateral de solo. JOSÉ ALBUQUERQUE DE ALMEIDA NETO MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL PELA ESCOLA POLI- TÉCNICA DA USP. E-mail: [email protected] ROBERTO KOCHEN PROFESSOR DOUTOR, ESCOLA POLITÉCNICA DA USP, DIRETOR DO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE CONSTRUÇÕES CIVIS DO INSTITUTO DE ENGENHA- RIA E DIRETOR-TÉCNICO DA GEOCOMPANY TECNO- LOGIA, ENGENHARIA & MEIO AMBIENTE. E-mail: [email protected] Estacas hélice contínua e ômega: aspectos executivos e n g e n h a r i a F U N D A Ç Õ E S A 88 ENGENHARIA/2003 556

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Page 1: Artigo15 - Estacas Hélice Contínua e Ômega

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INTRODUÇÃOengenharia de fundaçõesvem evoluindo constante-mente em busca de novoselementos de fundação, quepossuam alta produtivida-

de, ausência de vibrações e ruídos naexecução, elevada capacidade de cargae controle de qualidade durante a exe-cução da estaca, entre outros aspectos.

Dentro deste propósito surgiram nomercado de trabalho recentemente e ti-veram um grande desenvolvimento nosúltimos anos, as estacas hélice contí-nua, sendo hoje uma estaca de enormeinteresse comercial nos grandes cen-tros urbanos do país. Mais recentemen-te, ainda com pouco uso, comparando-se com a hélice contínua, surgiram asestacas ômega, que podem também setransformar em estacas de uso tão in-tenso quanto à própria hélice contínua.

HISTÓRICOEstacas hélice contínua

O emprego de estacas executadascom trado hélice contínua, surgiu nadécada de 1950 nos Estados Unidos. Osequipamentos eram constituídos porguindastes de torre acoplada, dotadosde mesa perfuradora que executavamestacas com diâmetros de 27,5 cm, 30cm e 40 cm. No início da década de 1970,esse sistema, foi introduzido na Alema-

nha, de onde se espalhou para o restoda Europa e Japão (Penna et. al., 1999).

As estacas hélice contínua tiveramum grande desenvolvimento a partir dadécada de 1980 nos Estados Unidos,Japão e Europa, inicialmente com equi-pamentos adaptados para a sua exe-cução e, posteriormente, com equipa-mentos apropriados e específicos paraa execução destas estacas.

No Brasil, as estacas hélice contí-nua foram introduzidas por volta de1987. Só a partir de 1993, houve umgrande progresso e desenvolvimentodo uso destas estacas no Brasil. Istocomeçou com a importação de equipa-mentos específicos para executar esta-cas hélice contínua. A partir de então,com equipamentos importados commaior força de arranque e com torquesde até 85 KN.m, possibilitou-se a exe-cução de estacas de até 800 mm de diâ-metro e comprimento máximo de 24metros. Hoje em dia, é possível execu-tar estacas com 1.200 mm de diâmetroe 32 metros de comprimento. E com aevolução crescente dos equipamentos,a gama de opções de diâmetros e pro-fundidades tende a aumentar.

Estacas ômegaAs estacas ômega são recentes no

mercado, sendo consideradas estacas deúltima geração. Assim como a ômega,as estacas Atlas, De Waal e Spire sãoconsideradas screw piles (estacas apara-fusadas) de nova geração (Bustamante& Gianeselli, 1998). As screw piles sãoestacas em que a perfuração é feita porum trado de forma cônica, que perfura osolo como um parafuso, com desloca-mento lateral de solo.

JOSÉ ALBUQUERQUE DE ALMEIDA NETOMESTRE EM ENGENHARIA CIVIL PELA ESCOLA POLI-TÉCNICA DA USP. E-mail: [email protected] KOCHENPROFESSOR DOUTOR, ESCOLA POLITÉCNICA DA USP,DIRETOR DO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DECONSTRUÇÕES CIVIS DO INSTITUTO DE ENGENHA-RIA E DIRETOR-TÉCNICO DA GEOCOMPANY TECNO-LOGIA, ENGENHARIA & MEIO AMBIENTE. E-mail:[email protected]

Estacas hélicecontínua e ômega:aspectos executivos

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No fim do ano de 1993, o pro-fessor Van Impe desenvolveu pes-quisas em estacas Atlas, com o in-tuito de otimizar a taxa de penetra-bilidade, a energia utilizada e ummelhor controle do deslocamentode solo durante a execução das es-tacas Atlas. Para atingir seus obje-tivos, Van Impe alterou o formatoda ponta (cabeça) da estaca Atlas(figura 1), criando aberturas de pou-cos centímetros na flange da héliceAtlas. Partindo dos resultados des-ta pesquisa e do formato desta es-taca Atlas alterado (figura 1), sur-giram os princípios tecnológicos eo formato hélice parafuso da pontada estaca ômega.

Comercialmente, as estacas ômegaforam introduzidas no mercado euro-peu no ano de 1995, primeiramente naBélgica pela empresa Socofonda. Em1996, foram introduzidas na França pelaSols & Foundation. No Brasil, estas es-tacas, surgiram em 1997. Devido às suascaracterísticas, provavelmente seu usose disseminará pelo país e se tornarábem mais popular do que é hoje em dia.

PROCESSO EXECUTIVOEstacas hélice contínua

A execução das estacas hélice con-tínua pode ser dividida em três etapas:perfuração, concretagem simultânea aextração da hélice do terreno, e coloca-ção da armadura.Perfuração - A perfuração é executadapor cravação da hélice no terreno porrotação, com um torque apropriadopara que a hélice vença a resistênciado solo, alcançando a profundidadedeterminada em projeto. A perfuraçãoé executada sem que em nenhum mo-mento a hélice seja retirada do furo. Otorque é aplicado por meio de uma mesarotativa situada no topo da hélice.

A haste de perfuração é constituídada hélice espiral, responsável pela reti-rada de solo, e um tubo central solida-rizado a esta hélice. A hélice é dotadade dentes em sua extremidade inferiorque auxiliam a sua penetração no solo.Em terrenos mais resistentes, essesdentes podem ser substituídos porpontas de vídia. Para que não haja,durante a fase de perfuração, entrada

de solo ou água na haste tubular, existena face inferior da hélice uma tampametálica provisória que é expulsa naconcretagem. Esta tampa geralmente érecuperável.Concretagem - Atingida a profundida-de desejada, inicia-se a concretagemda estaca, por bombeamento do con-creto pelo interior da haste tubular.Devido a pressão do concreto, a tam-pa provisória é expulsa. A hélice pas-sa a ser extraída pelo equipamento,sem girar ou, no caso de terrenos are-nosos, girando muito lentamente nosentido da perfuração.

O concreto é injetado sob pressãopositiva. A pressão positiva visa garan-tir a continuidade e a integridade dofuste da estaca, e, para isto, é necessá-rio que se observe dois aspectos execu-tivos. O primeiro é garantir que a pontado trado, durante a perfuração, tenhaatingido um solo que permita a forma-ção da bucha, para que o concreto inje-tado se mantenha abaixo da ponta daestaca, evitando que o mesmo suba pelainterface solo-trado. O segundo aspec-to é o controle da velocidade de retira-da do trado, de forma que sempre hajaum sobreconsumo de concreto.

O concreto normalmente utilizadoapresenta resistência característica(fck) de 20 MPa, é bombeável, e com-posto de areia e pedrisco. O consumode cimento é elevado, entre 400 a 450Kg/m3. O uso de aditivos plastificantestem sido muito usado. O fator água-ci-mento é geralmente em torno de 0,53 a

0,56. O abatimento (slump) do con-creto situa-se entre 200 e 240 mm.

Assim como a perfuração, a con-cretagem deve ocorrer de formacontínua e ininterrupta, mantendoas paredes onde se formará a esta-ca, sempre suportadas (acima daponta do trado, pelo solo encon-trado entre as pás da hélice, e abai-xo, pelo concreto que é injetado).

Durante a extração da hélice, alimpeza do solo contido entre aspás, é feita manualmente ou com umlimpador de acionamento hidráu-lico ou mecânico acoplado ao equi-pamento, que remove este material,sendo este, removido para fora daregião do estaqueamento com o uso

de pá carregadeira de pequeno porte.Colocação da armadura - As estacas hé-lice contínua têm suas armaduras ins-taladas somente após a concretagem,isto pode ser um fator limitante do com-primento da armadura e, também, podeimpossibilitar o uso destas estacas quan-do sujeitas a esforços de tração ou quan-do utilizadas como elemento de conten-ção. As armaduras podem ser instala-das por gravidade, por compressão deum pilão ou por vibração – sendo estaúltima a recomendada na literatura in-ternacional. No Brasil, entretanto, a co-locação da armadura por golpes de umpilão tem sido a mais utilizada na práti-ca. A utilização de pilão permitiu execu-tar estacas com armadura de 19 metrosde comprimento, na garagem subterrâ-nea do Hospital das Clínicas em SãoPaulo, e de mais de 17 metros na Esta-ção da Luz, CPTM (valas da Rua Mauáe Pinacoteca do Estado).

Estacas ômegaA ponta parafuso ômega - A ponta da hé-lice ômega consiste de um longo parafu-so de aço de diâmetro incrementadodescontinuamente no topo, com variadosgraus de inclinação, para cada diâmetrodiferente (Bottiau & Cortvrindt, 1994). Nafigura 2 apresenta-se um detalhamentoda ponta do parafuso hélice ômega.

A forma do parafuso foi desenvol-vida de tal maneira que o volume desolo transportado entre as pás da héli-ce ômega pode ser armazenado em cadanível para as diferentes seções da héli-

Figura 1 – Ponta da estaca hélice Atlas normal (a)e a ponta alterada para pesquisas por Van Impe (b)(Van Impe, 1994)

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ce parafuso. Por exemplo, o volu-me entre as pás da seção VI - VIda figura 3 é igual ao volume en-tre as pás da seção V - V. Este solo

é deslocado até atingir o nível dodiâmetro nominal, sendo entãocompactado à lateral do furo.

Acima do diâmetro nominal,há mais quatro pás, cada uma seestendendo por aproximadamen-te 225 graus em torno do eixo dahélice ômega, sobrepondo-se por,aproximadamente, 45° uma so-bre a outra (detalhe 3 da figura 2).

Todo material que, eventualmente,desmorona do furo da estaca so-bre a parte superior do parafuso,é transportado pelas pás superi-ores em sentido à ponta, sendo

posteriormente, compactado late-ralmente até atingir o nível do di-âmetro nominal.

Para a figura 2 a seguinte le-genda se aplica: 1) seção vazada

do tubo por onde desce o concreto;2) tubo de aço; 3) pá da hélice su-perior (no total a parte superior écomposta de 4 pás); 4) abas ou

aletas metálica; 5) seccionamentodo diâmetro; 6) diâmetro nominal;7) pá da hélice ômega; 8) ângulode transição (marca a mudançade diâmetro); 9) tampa metálica

provisória.Van Impe (1994) afirma que a

combinação do passo e diâme-tro crescente na ponta do pa-rafuso, associados à forma da

parte superior do parafuso, ga-rante melhor deslocamento la-teral de solo e maior penetra-bilidade à hélice parafuso daômega, sem qualquer parcela

de solo transportado.

Metodologia ExecutivaA metodologia executiva da

estaca ômega é similar à da héli-ce contínua. Ambas são executa-

das em três etapas (perfuração,concretagem e armação), diferenci-

ando-se basicamente na etapa deperfuração.Perfuração - A perfuração é executa-da por cravação do parafuso da ômegano terreno por rotação, como um pro-

cesso de aparafusamentoda hélice ômega no solo,podendo ser empregada amesma máquina utilizadapara as estacas hélice con-tínua, com um torque apro-priado, para que o parafu-so vença a resistência dosolo, alcançando a pro-fundidade determinadaem projeto. O torque é apli-cado por meio de umamesa rotativa, situada notopo da hélice parafuso.

Assim como para ahélice contínua, a pontaé recuperada com soldadura apropriada apósdesgaste e existe na face inferior da hé-lice, uma tampa metálica provisória re-cuperável, que é expulsa na fase de con-cretagem.Concretagem - O processo de concre-tagem é muito similar ao da hélicecontínua. Na extração do trado, o giroé mantido lento e no mesmo sentidoda perfuração, garantindo o desloca-mento do solo.

O concreto utilizado possui as mes-mas características e propriedades doutilizado para a hélice contínua e jáabordado aqui. Como não possui hélicecom pás, e não retira solo durante a suaexecução, esta estaca dispensa o limpa-dor mecânico para as pás da hélice. Nãoé necessária a retirada e disposição fi-

nal do material de descarte. Assim sen-do, também não haverá o problema desubida de concreto pelas pás.Colocação da armadura - A colocaçãoda armadura nestas estacas pode serfeita após a concretagem, como para ahélice contínua, ou concomitante à con-cretagem. No Brasil, usualmente, a ar-madura está sendo instalada posteri-ormente a concretagem.

MONITORAMENTOE CONTROLE DE EXECUÇÃO

As estacas hélice contínua e esta-cas ômega são monitoradas na execu-ção por meio de um sistema computa-dorizado específico. O equipamentoutilizado para a monitoração destas

estacas é o mesmo. O equipamentomais comum usado no Brasil é o apa-relho chamado Taracord, lembran-do-se que existem outros. Estes equi-pamentos permitem a obtenção dosseguintes dados: profundidade, tem-po, inclinação da torre, velocidadede penetração do trado, velocidadede rotação do trado, torque, veloci-dade de retirada (extração) da héli-ce, volume de concreto lançado, epressão do concreto.

Após executada a estaca, o equi-pamento produz uma folha de con-trole com os referidos dados. Estafolha de controle pode ser impressano local, com o uso de uma impres-sora de campo ligada ao equipamen-to por meio de interface paralela ouarmazenada em cartão de memória

Figura 2 - Detalhes da ponta hélice ômega (Fundesp, 2002)

Figura 3 - Seqüência executiva de estacas ômega(Bottiau et. al., 1998)

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e depois transferido os dados para umcomputador no escritório.

Apesar da monitoração nos fornecero valor do sobreconsumo de concreto ea variação da seção ao longo da profun-didade, a precisão e a confiabilidadedestes pode ser discutida. Imprecisões eerros nos dados fornecidos pela moni-toração podem ocorrer, por diversosmotivos. Entre eles, citamos: sistema demonitoração não calibrado de formacorreta ou apresentando algum dano,danos nos sensores, bombas com muitouso ou sem manutenção (o que causamenor eficiência, conduzindo fatalmen-te a erros de medida de volume de con-creto e por conseqüência de pressão deinjeção), medidores mal ou não calibra-dos e defeito nos cabos de transmissãode dados, entre outros.

A precisão no valor de sobreconsu-mo ou subconsumo de concreto depen-de da precisão do volume medido. Ovolume de concreto é fornecido por umtransdutor de pressão que informa ovolume de concreto por bombeada, ouseja, a cada pico de pressão. A medidacorreta do volume de concreto é muitoimportante, pois a partir dela, por meiode correlações, determina-se se o fusteda estaca esta íntegro, ou se esta ha-vendo seccionamento do mesmo.

ASPECTOSRELEVANTES DA EXECUÇÃO

Entre outros diversos aspectos queinfluem na correta execução das esta-cas hélice contínua e estacas ômega,pode-se destacar, os que seguem:Procedimentos prévios à execução dasestacas - Previamente ao início da exe-cução das estacas existem alguns pro-cedimentos importantes que cabe aquirelatar. Em função do tamanho e portedos maquinários necessários para aexecução destas estacas, há necessida-de de avaliação de possíveis trajetos eitinerários para acesso ao local da obra

e instalações. Também, de acessibilida-de e deslocamentos da perfuratriz den-tro das instalações da própria obra, ede capacidade de suporte do terrenomediante o equipamento.

A programação de fornecimento doconcreto deve ser previamente estuda-da, definida e concretizada de forma aevitar-se quaisquer atrasos e conse-qüentes interrupções ou impedimentosà condução otimizada dos trabalhos.Controle da concretagem - Este talvezseja o item mais importante para a ga-rantia de qualidade da estaca. Ao mes-mo tempo é o fator que tem causado osmaiores problemas em estacas hélice naprática, não só por dificuldades de seobter um concreto de qualidade devidoao processo executivo, mas também, emrazão do concreto não ser de responsa-bilidade da empresa executora da esta-ca, e sim da concreteira (fornecedora deconcreto), que é normalmente contrata-da pela construtora da obra, e não pelaempresa executora das fundações.

A substituição do pedrisco por pó depedra, por exemplo, pode causar perdade resistência da estaca e efeito buchano concreto durante a concretagem ouaté mesmo entupimento da mangueira.

Um outro aspecto que pode causarperda de desempenho em estacas hélicecontínua e estacas ômega é na etapa de

início ou reinício da concretagem, ao tér-mino do concreto de um caminhão e iní-cio do bombeamento de concreto de umnovo caminhão. Pode haver uma subidademasiadamente rápida da perfuratriz.Pressão de injeção - A pressão de inje-ção do concreto influi na homogenei-dade e integridade da estaca. A pres-são normalmente utilizada é de 1 a 2bar, sendo zero para os casos de execu-ção em camadas de argilas moles ousolos muito fracos.

Face o seu processo executivo, asestacas ômega normalmente necessi-tam de uma maior pressão na injeçãodo concreto. Albuquerque (2001), obte-ve uma pressão de injeção do concretode 74% a 134% maior para a estacaômega, em comparação com a hélicecontínua. Isto pode ser um fator limi-tante ao processo em solos resistentes erochas brandas

A pressão de injeção do concreto,pode influir na capacidade de cargadas estacas. Possivelmente, maior pres-são de injeção leva a um maior confi-namento lateral no fuste da estaca e aum maior atrito lateral na mesma. VanImpe et. al. (1998) realizaram estudosdo comportamento de estacas ômega,instrumentando-as com tell-tales e mo-dificando os parâmetros de execução,o que refletiu na forma da curva cargax recalque e na capacidade de carga.As estacas executadas com maior pres-são de injeção e que tiveram fuste e basealargadas obtiveram melhor comporta-mento quanto à capacidade de carga.

A pressão de concreto tratada atéaqui abordados referia-se a pressão notopo da hélice dada por picos de pres-são, dada por um transdutor de pres-são. A pressão real aplicada no contatoponta da hélice-solo, não é este valorexato e será influenciada pela pressãodo solo nos arredores da ponta da per-furatriz.

Segundo Brons & Kool (1988), paraestacas hélice contínua, há uma frágilcorrelação entre a pressão medida notopo e a pressão aplicada na ponta dahélice. Estes valores podem apresentaruma grande dispersão, tanto para esta-cas hélice contínua como para estacasômega, pois esta dispersão de valoresse dará em razão da diferença na

Hélice ômega preparada para iniciar aperfuração na estação Vila das Belezas

Pilão utilizado para execução de estacashélice contínua na estação da Luz, próxi-ma aos prédios da rua Mauá.

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plasticidade do concreto ao longodo tubo de concretagem, rugosi-dade do tubo, diâmetro da estaca,velocidade de extração da perfu-

ratriz, propriedades do concreto,fator água-cimento e outros. Estesfatores somados serão responsá-veis pela pressão na ponta da hé-

lice contínua ou parafuso ômega.Em muitos casos, a pressão na

ponta da perfuratriz não será asoma da pressão aplicada notopo mais a coluna de concretodentro do tubo de concretagem.

Verifica-se isto, através da figura 4,donde constatamos que a maioriados pontos se situam à direita dareta a 450 que parte da origem, oque representa que a pressão logo

abaixo da ponta da hélice contí-nua, é maior que a pressão apli-cada no topo e fornecida pela mo-nitoração. No entanto, está lon-ge de ser a soma da pressão apli-

cada no topo mais a coluna de con-creto, que neste caso está represen-tada pela segunda linha que saido ponto 4,0 bar para pressão

logo abaixo da ponta da estaca e 0bar de pressão no topo da hélice, eno desenho está indicada pela ex-pressão no friction.Sistema de injeção do concreto -

Para que a estaca seja corretamenteexecutada, e atinja requisitos de

qualidade e desempenho, para aqual foi projetada, é importanteque o sistema de injeção de con-

creto (bomba, mangueira etc.), esteja emperfeito estado de funcionamento. Lem-bramos que, todos estes aspectos trata-dos aqui com relação ao sistema de in-jeção de concreto, são válidos para am-bas as estacas, já que o sistema utiliza-do é o mesmo para estes dois tipos deestacas.

Quanto ao sistema de injeção, outroaspecto que merece consideração é achamada limpeza de rede (limpeza dosistema de injeção de concreto). Comodescrito por Velloso & Alonso (2000), aofinal de um dia de trabalho, o cocho élimpo com aplicação de óleo. Antes dese começar a primeira estaca do dia se-guinte a rede precisa ser lubrificada parapermitir uma fluência do concreto. Paraesta lubrificação costuma-se misturardois sacos de cimento (de 50 Kg) em cer-ca de 200 litros de água (calda de lubri-ficação) dentro do cocho. Então, a caldaé lançada por meio de bombeamento doconcreto, como se a estaca estivesse sen-do concretada. Quando toda a calda ti-ver sido lançada fora e se estiver garan-tido de que toda a rede já está com con-creto, interrompe-se o lançamento domesmo, tampa-se o trado e inicia-se aperfuração da estaca.

O não cumprimento de tal medidapode comprometer o desempenho daestaca. Velloso & Alonso (2000), namesma publicação, mostram o compor-tamento de duas estacas hélice contí-nua de pequeno diâmetro (25cm e 12mde comprimento), distantes entre si de1,40 m e executadas, uma sem limpezae a outra com limpeza de rede. A estacaexecutada com limpeza de rede teve,durante a prova de carga estática, umcomportamento normal, enquanto quea executada sem limpeza, sofreu umrecalque brusco ao atingir 350 KN, sóretomando a carga após um recalquede 36,15 mm.

ASPECTOS GEOTÉCNICOSSolos muito resistentes - A execuçãoneste tipo de terreno merece do execu-tor de estacas hélice contínua, um cui-dado especial, pois com o intuito de segarantir o comprimento mínimo daestaca, é necessário algumas vezes,“aliviar” a perfuração, ou seja, girar otrado parado para quebrar o atrito epossibilitar o avanço. Tal procedimen-to, na medida em que transporta osolo, provoca desconfinamento do ter-reno e, assim, redução da capacidadede carga. Este alívio, também pode sernecessário, em algumas vezes na ex-tração da hélice.

No caso de estacas ômega, a maiordificuldade que este tipo de terrenoapresenta à sua execução é a força ne-cessária para a perfuração, já que estaestaca necessita de mais torque que ahélice, e em solos resistentes isto difi-culta em muito a sua execução. Alémde que para a ômega, não há o recursode “aliviar” o solo para auxiliar naperfuração, como é feito para a hélicecontínua.Camada de argila mole confinada - Aexecução em camadas de argilas molesconfinadas é problemática em relaçãoa um elevado sobreconsumo de concre-to e à ruptura do solo em razão da pres-são do concreto.

Na concretagem, tem que haverum controle rigoroso da subida dotrado, para garantir o sobreconsumo,e assim, a integridade da estaca.Como o solo é frágil e o concreto éinjetado sob pressão, o sobreconsu-mo deverá ser grande, por rupturado solo desta camada. Normalmen-te por estes motivos, concreta-se sobpressão nula nesta camada. Há re-gistros, com sucesso, de obras em quea camada mole tinha 6,00 metros deespessura.

Figura 4 - Pressão medida no topo da hélice em comparação com a pres-são abaixo da ponta (Brons & Kool, 1988)

Proximidade do equipamento e da ar-madura na sua colocação com os prédi-os antigos da rua Mauá, estacas hélicecontínua executadas na estação da Luz

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REFERÊNCIASALBUQUERQUE, P. J. R. (2001) - Esta-cas escavadas, hélice contínua e ômega:estudo do comportamento à compres-são em solo residual de diabásio, atravésde provas de carga instrumentadas emprofundidade. 260 p. Tese (Doutorado)- Escola Politécnica, Universidade de SãoPaulo.ALMEIDA NETO, J. A. (2002) - Análisedo desempenho de estacas hélice contí-nua e ômega – Aspectos executivos. 187p. Dissertação (Mestrado) - Escola Poli-técnica, Universidade de São Paulo.BOTTIAU, M.; CORTDVRINDT, G.(1994) - Recent experience with the omega-pile. In: INTERNATIONAL CONFEREN-CE AND EXHIBITION ON PILING ANDDEEP FOUNDATIONS, 5th, Bruges. Pro-ceedings. Bruges: DFI, p. 3.11.1 - 3.11.7.BOTTIAU, M.; et. al. (1998) - Load testingat feluy test site: introducing the OmegaB+ pile. In: INTERNATIONAL GEOTE-CHINICAL SEMINAR ON DEEP FOUN-DATIONS ON BORED AND AUGERPILES, 3rd, Ghent-Belgium. Proceedings.Rotterdam: A. A. Balkema, p. 187-199.BRONS, K. F.; KOOL, A. F. (1988) -Methods to improve the quality of augerpiles. In: INTERNATIONAL GEOTECHI-NICAL SEMINAR ON DEEP FOUNDA-TIONS ON BORED AND AUGER PI-LES, 1st, Ghent-Belgium. Proceedings.Rotterdam: A. A. Balkema. p. 269-272.BUSTAMANTE, M.; GIANESELLI, L.(1998) - Installation parameters andcapacity of screwed piles. In: INTERNA-TIONAL GEOTECHINICAL SEMINARON DEEP FOUNDATIONS ON BOREDAND AUGER PILES, 3rd, Ghent-Bel-gium. Proceedings. Rotterdam: A. A.Balkema. p. 95 -108.FUNDESP (2002) - Comunicação pes-soal.PENNA, A. S. D. et. al. (1999) - A esta-ca hélice contínua - a experiência atual.1a. ed. São Paulo: FALCONI, F. F. &MARZIONNA, J. D. (Ed.). ABMS/ABEF/IE. 162p.VAN IMPE, W. F. (1994) - Influence ofscrew pile installation parameters on theoverall behaviour. Workshop “Piledfoundations: full scale investigations,analysis and design”. Napels, dez. 1994.VAN IMPE, W. F. et. al. (1998) - Loadsettlement behaviour versus distinctive -pile execution parameters. In: INTERNA-TIONAL GEOTECHINICAL SEMINARON DEEP FOUNDATIONS ON BOREDAND AUGER PILES, 3rd, Ghent-Bel-gium. Proceedings. Rotterdam: A. A.Balkema. p. 355-366.VELLOSO, D. A. ; ALONSO, U. R.(2000) - Previsão, controle e desempenhode fundações. In: NEGRO Jr. et. al. pre-visão de desempenho x comportamentoreal. São Paulo: ABMS/NRSP. p. 95-139,nov. 2000.

Camada de argila mole superficial - Nes-te caso, o maior problema pode ser o pesodo equipamento que pode ser excessivopara a capacidade de suporte do terre-no, como descrito no item procedimen-tos prévios a execução das estacas. Emalguns casos, pode ser necessária a es-cavação da camada superficial até seatingir uma camada de maior capaci-dade de carga para suporte do equipa-mento de execução da estaca. Com rela-ção à execução da estaca, a concretagemdeve ser feita até se atingir a cota do ter-reno, pois, caso contrário, pode haverdesmoronamento de solo que pode con-taminar o concreto da cabeça da estaca.

Por falta de capacidade de suportedo solo, a concretagem não pode serfeita também com pressão, normalmen-te a pressão de concretagem para estetipo de solo é zero. Por isso, recomen-da-se armar a estaca ao longo de todacamada mole.

Cita-se ainda a possibilidade, dotrado hélice contínuo, puxar o equipa-mento de execução para baixo, com ahélice ficando instável ou até mesmotombar antes da perfuração.

E, finalmente, deve-se tomar cuida-do, para garantir que o topo do tradosempre esteja acima da cota superiorda argila mole, evitando-se que a pro-longa (região sem trado) atinja esta ca-mada, e devido a ausência de trado semsolo, crie um alívio.Camadas de areias puras na região daponta - Em estacas hélice contínua, nes-te tipo de terreno, deve-se ter cuidadopara garantir a resistência de ponta.Para isto, deve-se iniciar a concretagemcom giro lento do trado, no sentido daintrodução do trado, de modo a criarum componente ascendente e evitar aqueda de grãos de areia. Esse giro deveser lento para minimizar o efeito detransporte, evitando, assim, o descon-finamento do solo.

Em areias, pode ocorrer grande mo-bilização de tensões, o que implicaráem elevado torque necessário para aexecução de estacas hélice contínua(Van Impe, 1994). Neste tipo de terreno,para estaca ômega, não foi verificadoaté o momento comportamento anôma-lo ou dificuldades extras à sua execu-ção que sejam relacionadas ao terreno.

CONSIDERAÇÕES FINAISO desempenho destas estacas, pri-

mordialmente da hélice contínua, seráseveramente influenciado pela períciae experiência do operador do equipa-mento de execução da estaca. Na práti-ca têm-se verificado maiores problemasem relação ao controle e garantia de umconcreto de características tais, que per-mita a colocação da armadura, e alcan-ce o desempenho previsto para a esta-ca. O problema de exsudação é freqüen-te nestes tipos de estacas.

A monitoração é uma ferramentavaliosa de controle do processo de exe-cução, porém não é perfeita, e está su-jeita a imprecisões de medidas, devi-do a correlações utilizadas para me-dições de pressão de injeção, porexemplo, e a erros devidos a danos nosistema de monitoração, calibraçãonão adequada do sistema, danos nossensores, bombas com muito uso ousem manutenção, defeitos nos cabosde transmissão de dados, entre outros.Portanto, não deve ser desprezado umcontrole rigoroso da execução, porparte de um engenheiro de fundaçõesque conheça muito bem os aspectosrelacionados ao processo executivodestas estacas.

A folha de controle obtida na moni-toração eletrônica destas estacas podetornar-se uma importante ferramentade controle dos parâmetros de projeto,desde que, pesquisas futuras permitamcorrelacionar estes com os dados for-necidos pela monitoração. Maiores de-talhes executivos e outros aspectos queinfluenciarão no desempenho destasestacas podem ser obtidos no trabalhode Almeida Neto (2002).

Vala com estacas hélice contínua e esta-cas hélice contínua atirantadas já esca-vada e estroncada na estação da Luz