estaca tipo hélice contínua monitorada
TRANSCRIPT
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
CENTRO TECNOLÓGICO – CTC
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
ESTAQUEAMENTO TIPO HÉLICE CONTÍNUA MONITORADA
Trabalho apresentado por Claudia Domingues e Leon Keunecke à disciplina Técnicas de Construção Civil I, do Departamento de Engenharia Civil, ministrada pelo Prof°. Dr. Wellington Longuini Repette.
FLORIANÓPOLIS 2009
2
Índice.
1. Introdução.
2. Histórico.
3. Estacas moldadas in loco.
4. Estacas tipo “Hélice Contínua”. 4.1. Perfuração. 4.2. Concreto. 4.3. Armadura. 4.5. Carga estrutural admissível.
5. Equipamento.
6. Procedimento executivo. 6.1. Perfuração. 6.2. Concretagem. 6.3. Armadura. 6.4. Sequência executiva.
7. Monitoramento da execução.
8. Controle da execução.
9. Tolerâncias quanto à excêntricidade e desaprumo.
10 . Patologias características.
11. Arrasamento das estacas.
12. Produtividade.
13. Ensaios de qualidade.
14. Custo.
15. Anexo 1 – Exemplo de detalhamento da armadura.
16. Anexo 2 – Indicação de como proceder o arrasamento.
17. Bibliografia.
3
1. Introdução.
A estaca tipo Hélice Contínua Monitorada foi utilizada pela primeira vez no Brasil no
final da década de 1980. O método executivo constitue-se de três etapas principais:
perfuração, concretagem e armação. Ao chegar à cota prevista em projeto, o
equipamento de perfuração é recolhido ao mesmo tempo em que realiza a concretagem
da estaca. Por fim, a armação é posicionada após o preenchimento do furo com o
concreto. Por não gerar ruídos nem vibrações, tem sido opção para obras em áreas
residenciais ou com restrição de ruídos. Além dessa principal vantagem, o sistema
proporciona alta produtividade, baixo custo, controle da qualidade do serviço executado
e utilização de mão-de-obra especializada.
2. Histórico:
O início das estacas escavadas, com o trado do tipo hélice continua, ocorreu na década
de 50 nos Estados Unidos. Na Europa foram introduzidas na Alemanha na década de
70. Posteriormente passaram a ser aplicadas na Ásia, começando pelo Japão. Começou
a ser utilizada no Brasil no final da década de 1980, em obras de grande e médio porte,
principalmente no estado de São Paulo.
3. Estacas moldadas in loco:
As estacas moldadas in loco refere-se a estacas executadas enchendo-se de concreto
perfurações previamente executadas no terreno, através de escavações ou de
deslocamento do solo pela cravação de soquete ou de tubo de ponta fechada. Só se
admite essa perfuração não suportada em terrenos coesivos, acima do lençol d’água;
natural ou rebaixado.
4. Estacas “hélice continua”.
4.1.Perfuração:
Consiste na introdução, até a profundidade estabelecida em projeto, por rotação da
hélice contínua, sem a retirada do solo escavado. Uma vez atingida a profundidade de
projeto, é iniciada a injeção de concreto pela haste central do trado, com a retirada
simultânea da hélice contínua contendo o material escavado, e sem rotação.
4
4.2.Concreto:
O concreto utilizado deve apresentar resistência característica fck de 20 MPa, ser
bombeável e composto de cimento, areia, pedrisco e brita 1, com consumo mínimo de
cimento de 350 kg/m3, sendo facultativa a utilização de aditivos; deve apresentar Slump
de 22 ± 3 cm, obedecer o fator água cimento de 0,6 e considerar que a argamassa seja
55% da massa total.
Componente/m³ de concreto Massa (kg) Volume (L)
Cimento Portland 350kg 250
Areia 770kg 610
Brita 1 980kg 630
Água - 240
Aditivo (retardador/plastificador) - 1,2
4.3.Armadura:
Instalada após a concretagem. Se a tensão média de compressão for inferior a 5 MPa, a
armação é desnecessária, podendo-se, entretanto, adotar uma armadura, por motivos
executivos.
4.4.Carga estrutural admissível:
Para a fixação da carga estrutural admissível, não pode ser adotado fck maior do que 20
MPa, adotando-se um fator de redução de resistência γ c =1,8, tendo em vista as
condições de concretagem.
5
5. Equipamento:
Caracteristicas mínimas da mesa rotativa e do guincho:
Torque (kN.m) Arranque (kN) Dimensão da Estaca (m)
<80 400 Ø 0,5m / até 17m de comprimento
80 a 150 400 Ø 0,8m / até 27m de comprimento
>160 700 Ø 1,2m / até 37m de comprimento
Capacidade da Bomba de Concreto:
Bombeamento (m³/h) Diâmetro da estaca (m)
>20 <0,5
>40 >0,5
6
6. Procedimento executivo.
6.1.Perfuração.
O equipamento deve ser posicionado e nivelado para assegurar a centralização e a
verticalidade da estaca. Deve-se verificar a presença da tampa metálica recuperável que
sela a haste central por onde é inserido o concreto. O trado deve executar a perfuração
por rotação de modo contínuo até a cota prevista em projeto.
6.2.Concretagem.
O concreto é bombeado com a retirada simultânea do trado. A tampa metálica ao final
da haste é aberta pela pressão do concreto. Em caso de retirada em rotação, esta rotação
deve ser no mesmo sentido da perfuração. A pressão do concreto deve ser positiva
durante todo o deslocamento do trado de modo a não ocorrer interrupções no fuste.
6.3.Armadura.
A armadura deve ser colocada logo em seguida da concretagem, utilizando alavancas ou
adensadores como auxiliares. Esta armadura deve ser enrrigecida e com espaçadores na
densidade adequada.
6.4.Sequência executiva.
Não se deve executar estacas com espaçamento inferior a 5 diâmetros, considerando a
maior estaca, em intervalo inferior a 12 horas.
7. Monitoramento da execução.
O monitoramento do equipamento se dá pelos parâmetros apresentados no seu
computador de bordo, sendo eles: nivelamento do equipamento e prumo do trado;
torque aplicado; velocidade de avanço do trado ; rotação do trado; cota de ponta do
trado; pressão do concreto durante a concretagem; sobre consumo de concreto e
velocidade de subida do trado.
7
8. Controle da execução.
A cada estaca executada, deve ser elaborado um relatório da sua execução, que
contenha as seguintes informações:
Indentificação da obra, local, engenheiro executor e contratante;
Data e horário do início e fim da concretagem;
Identificação da estaca;
Cota do terreno;
Diametro da estaca;
Comprimento executado da estaca;
Desaprumo e desvio da locação;
Características do equipamento;
Especificação dos materiais e insumos utilizados;
Consumo de materiais por estaca;
Inclinação do trado;
Volume de concreto real e teórico;
Torque durante a execução;
Velocidade de rotação do trado;
Pressão de injeção do concreto;
Velocidade de extração do trado;
Anormalidades na execução;
Observações gerais;
9. Tolerâncias quanto à excêntricidade e desaprumo.
No caso de estacas é tolerado, sem qualquer correção, um desvio entre os eixos de
estaca e o ponto de aplicação da resultante das solicitações do pilar de 10% do diâmetro
do fuste da estaca. Para desvios superiores a este, deve ser feita uma verificação
estrutural, devido à nova solicitação de flexão composta. Caso o dimensionamento da
estaca seja insuficiente para esta nova solicitação, deve-se corrigir a excentricidade total
mediante recurso estrutural. Sempre que uma estaca apresentar desvio angular em
relação à posição projetada, deve ser feita verificação de estabilidade, tolerando-se, sem
medidas corretivas, um desvio de 1:100. Desvios maiores requerem detalhe especial.
8
10. Patologias características.
No caso da hélice contínua, o principal problema é o seccionamento do concreto. Isso
acontece quando a hélice sobe muito rapidamente e forma-se um vazio onde deveria ser
preenchido com concreto. O estreitamento do fuste também é corrente nessa
modalidade, devido a desabamento das paredes do solo. Desaprumos são passíveis de
ocorrerem quando durante a perfuração o trado se choca com alguma rocha não
detectada na sondagem (por esse motivo é desaconselhável o emprego em área de
matacões). Outra fonte importante de problemas, tanto nesse tipo quanto em outros da
classe de estacas moldadas in loco, recai sobre o concreto devido a forte influência que
a qualidade deste exerce no resultado final da estaca.
11. Arrasamento das estacas.
Há necessidade de se preparar a cabeça das estacas para sua perfeita ligação com os
elementos estruturais. O concreto da cabeça da estaca geralmente é de qualidade
inferior, pois ao final da concretagem há subida de excesso de argamassa, ausência de
pedra britada e possibilidade de contaminação com o barro em volta da estacas. Por
isso, a concretagem da estaca deve terminar no mínimo 20 cm acima da cota de
arrasamento. É uma operação manual com auxílio de um ponteiro e marreta e o sentido
do corte deve ser de baixo para cima. No arrasamento deve ser usados ponteiros e
marteletes com potência não superior a 1000W. Potência maior só é permitida em
regiões com mais de 0,9m².
12. Produtividade.
O Estaqueamento tipo hélice contínua monitorada possui alta produtividade, de tal
maneira que é reconhecido como um dos pontos fortes dessa solução. A produção varia
de 150m a 400m de estacas, em somatório de medida linear, por dia. Essa faixa de
desempenho é função do solo em que a técnica é empregada.
9
13. Ensaios de qualidade.
A qualidade das estacasdo tipo hélice contínua podem ser atestadas por dois testes mais
comuns, sendo eles: PIT e prova de carga estática. O PIT é um ensaio que visa
determinar a variação ao longo da profundidade das caracteristicas do concreto. É
usado para detectar falhas nas estacas moldadas in loco. O ensaio acontece colocando-se
um acelerômetro no topo da estaca para a captura de ondas de tensão. Após a instalação,
são aplicados golpes na superfice da estaca, criando as ondas que seram monitoradas
pelo acelerômetro. A análise da propagação dessas ondas fornecem dados sobre a
integridade da estaca como fissuras, estrangulamentos ou alargamentos. É um teste
barato, de fácil execução e de alta produtividade, mas apresenta baixa acuracidade nos
seus resultados. A prova de carga estática consiste em sobre a estaca ensaiada ser
montado um sistema de reação, onde um macaco hidráulico será instalado para exercer
uma reação conhecida. Através dispositivos de medição se registram os deslocamentos e
os recalques. Este teste pode levar a uma otimização do projeto quando realizado em
uma estaca teste prévia, pois os resultados asseguram a capacidade de carga da estaca.
14. Custo.
O custo do estaqueamento tipo hélice contínua é composto pela contratação da empresa
executora do estaqueamento, somado com o custo dos materiais para o mesmo. O custo
da contratação da empresa executora é orçado em função da profundidade e do diâmetro
da perfuração, acrescidos de um valor referente a deslocamento ou mobilização do
maquinário e empregados. Este custo de mobilização é muito variável pois depende
fundamentalmente da distância da sede da empresa executora, ou a região onde a
máquina se encontra, ao local da obra. O custo da perfuração varia em função do terreno
onde ela será empregada. O fator terreno influi na produtividade da execução, e por
consequência no valor-base para o orçamento. O valor da perfuração se dá por:
Custo Perfuração = diâmentro da estaca (em m) x valor-base (em R$) x profundidade (em m).
Por último, no custo do estaqueamento, vem o valor referente ao concreto utilizado para
o enchimento das estacas, e o valor do aço e mão-de-obra de montagem das armaduras,
caso estas sejam presentes. O valor total se dá então por:
Custo Total = Custo Mobilização + Custo Perfuração + Material
10
Em valores atuais médios, para a região de Florianópolis, o valor-base de perfuração é de R$ 100,00. O
preço médio do metro-cúbico de concreto fck 20 é de R$ 250,00. Estes valores que compõem
majoritariamente o custo do estaqueamento apresentam grande variação conforme a região, dependendo
da concorrência que atenda ao local.
11
15. Anexo 1 – Exemplo de detalhamento da armadura.
12
16. Anexo 2 – Indicação de como proceder o arrasamento.
13
17. Bibliografia.
Apostila de Fundações da Disciplina PCC2435-USP - ABRIL / 1996 - Revisão: Profa.
Mercia Barros – fevereiro de 2003.
Manual Estacas Franki – Estacas Diversas – www.franki.com.br
Manual Estruturas de Concreto – Associação Brasileira de Cimento Portland, 2004.
NBR 6122 - Projeto e execução de fundações - ABNT - Associação Brasileira de
Normas Técnicas, 04/1996.
NBR 12131 - Estacas - Prova de carga estática - Método de ensaio. - ABNT -
Associação Brasileira de Normas Técnicas, 10/2006.
Revista Téchne – Estacas a toda prova – Setembro 1995.