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ESTACA HÉLICE CONTÍNUA MONITORADA

TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 01: Equipamento de fundação para estaca tipo Hélice Contínua Monitorada.


Introdução........................................................................................................................

Vantagens e Desvantagens.............................................................................................

Aplicações........................................................................................................................

Boletim de Controle de Execução....................................................................................

Equipamentos..................................................................................................................

Máquina perfuratriz................................................................................................Trado contínuo......................................................................................................Bomba de injeção de concreto..............................................................................Mangueiras de acoplagem à bomba de injeção....................................................Instrumento de medida..........................................................................................Elemento de memória...........................................................................................Sensores...............................................................................................................Pá carregadeira.....................................................................................................

Equipe.............................................................................................................................. Locação da obra..............................................................................................................

Mobilização......................................................................................................................

Procedimento executivo...................................................................................................

Perfuração............................................................................................................ Concretagem.........................................................................................................Colocação da armação.........................................................................................

Relatório de controle das estacas....................................................................................

Observações na execução..............................................................................................

Outros serviços realizados pela TEC GEO......................................................................

Bibliografia.......................................................................................................................

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ÍNDICE

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TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 02: Equipamento em operação.

A estaca tipo Hélice Contínua é uma estaca de concreto moldada “in loco”,executada mediante a introdução no terreno, por rotação, de um trado helicoidal contínuo.A injeção de concreto é feita pela haste central do trado simultaneamente à sua retirada. Aarmadura é sempre colocada após a concretagem da estaca. Todas as fases de execuçãoda estaca são monitoradas eletronicamente a partir de sensores instalados na perfuratriz.

Desenvolvida nos Estados Unidos da América e difundida em toda Europa e Japãona década de 80, foi executada pela primeira vez no Brasil em 1987 com equipamentosaqui desenvolvidos. A partir da metade da década de 90, o mercado brasileiro foi invadidopor máquinas importadas da Europa, principalmente da Itália.

Para essa modalidade de fundação, a TEC GEO possui equipamentos com a maismoderna tecnologia, compostos por chassi Caterpillar importado dos E.U.A. e o restante damáquina fabricado por empresa brasileira de referência no mercado mundial deperfuratrizes, podendo executar estacas de até 24 m de profundidade e com até 800 mmde diâmetro. Contamos com uma equipe de operadores competentes treinados na nossaprópria Empresa e/ou certificados pelo fabricante dos equipamentos.

INTRODUÇÃO

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Em função do porte do equipamento, as áreas de trabalho devem ser planas e defácil movimentação;

Devido a grande produtividade, exige a central de concreto nas proximidades dolocal de trabalho;

Necessidade de uma pá carregadeira na obra para remoção e limpeza do materialextraído da perfuração para fora da área de trabalho; Limitação nos comprimentos da estaca e da armação.

DESVANTAGENS

VANTAGENS

A elevada produtividade reduz significativamente o cronograma da obra comapenas uma equipe de trabalho;

Adaptabilidade na maioria dos tipos de terreno, exceto na presença de matacões erochas;

O processo executivo não produz os distúrbios e vibrações típicos dosequipamentos à percussão e não causa descompressão do terreno;

A perfuração com hélice não produz detritos poluídos por lama bentoníticareduzindo os problemas ligados à disposição final de material resultante daescavação.

VANTAGENS E DESVANTAGENS

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TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagens 03 e 04: Execução de estacas tipo Hélice Contínua como estrutura de contenção: ampliação do canal do Ribeirão Arrudas - BH.

APLICAÇÕES

As estacas Hélice Contínua oferecem uma solução técnica e economicamenteinteressante nos seguintes casos:

Centros urbanos, próximo a estruturas existentes, escolas, hospitais e edifícios

históricos, por não produzir distúrbios ou vibrações e de não causar descompressãodo terreno;

Obras industriais e conjuntos habitacionais onde, em geral, há um grande número deestacas sem variações de diâmetros, pela produtividade alcançada;

Como estrutura de contenção, associado ou não a tirantes protendidos, próximo àestruturas existentes, desde que os esforços transversais sejam compatíveis com oscomprimentos de armação permitidos.

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BOLETIM DE CONTROLE DE EXECUÇÃO

identificação da obra e local, nome do contratante e executor; data da cravação e/ou recravação, quando houver; identificação ou número da estaca, com as datas e horário de início e término da

cravação; cota do terreno; diâmetro da estaca; comprimento executado da estaca; desaprumo e desvio de locação; características do equipamento; especificação dos materiais e insumos utilizados; consumo de materiais por estaca; inclinação do trado;

TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 05: Boletins de Controle de Execução.

Ficha de controle que deve ser preenchida diariamente para todas as estacas,

contendo dados da obra e da execução. O documento deve apresentar pelo menos asseguintes informações:

pressão de injeção do concreto; velocidade de extração do trado; anormalidades de execução; observações pertinentes.

volume de concreto real e teórico; torque durante a perfuração; rotação do trado; velocidade de avanço do trado;

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Modelo Perfuratriz hidráulica CZM EM800 (2010) Chassi Caterpillar 320C (esteiras estendidas)Potência instalada 140 hpTorque máximo 12.000 kgmMáxima passagem interna do cabeçote 800 mm Diâmetro máximo 800 mmProfunidade máxima 24 mForça de extração total do guincho 48 tForça de extração combinada na prolonga 58 tCurso do empuxe axial hidráulico 3 mPeso de transporte 30 t

EQUIPAMENTOS

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Máquina perfuratriz

guias nas extremid

O equipamento normalmente empregado para cravar a hélice no terreno é constituídopor uma torre metálica, de altura apropriada a profundidade da estaca, dotada de duas

ades sendo que a guia inferior pode ser substituída pelo limpador detrado, mesa rotativa de acionamento hidráulico com torque apropriado ao diâmetro eprofundidade da estaca a ser executada, e guincho compatível com os esforços dearrancamento necessários.

ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS

Modelo Perfuratriz hidráulica CZM EM800 (2008) Chassi Caterpillar 320C (esteiras estendidas)Potência instalada 140 hpTorque máximo 12.000 kgmMáxima passagem interna do cabeçote 800 mm Diâmetro máximo 800 mmProfunidade máxima 23 mForça de extração total do guincho 48 tForça de extração combinada na prolonga 58 tCurso do empuxe axial hidráulico 3 mPeso de transporte 30 t


TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 06: Dimensões gerais EM 800 - CAT 320. Fonte: CZM - Foundation Equipment: www.czm.com.br

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TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagens 07, 08, 09 e 10: Trados de diferentes diâmetros e peças de acoplagem dos trados à mesa rotativa.

Trado Contínuo

Deve ser retilíneo, apresentar diâmetro constante e comprimento mínimo igual ao daestaca, admitindo-se prolongamento único metálico liso de até 8,00 m dependendo doterreno. O diâmetro interno da haste central deve ser de no mínimo 100 mm para estacascom diâmetro máximo de 700 mm, e 125 mm para estacas com maior diâmetro. Aespessura da parede da parede da haste central deve ser compatível com o tipo de açocom a qual é confeccionada, devendo atender ao momento torsor máximo da mesarotativa.

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TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagens 11 e 12: Bomba de injeção de concreto.

Bomba de injeção de concreto

Pode ser do tipo estacionária ou móvel, deve ser dotada de dois cilindros comcapacidade de bombeamento mínimo de 20 m³/h para estacas com diâmetro máximo de 50cm, e 40 m³/h para diâmetros maiores. Em ambos os casos a pressão aplicada pela bombasobre o concreto deve ser superior a 6 Mpa.

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Imagens 13, 14 e 15: Conjunto de mangotes do equipamento e detalhe da acoplagem à tubulação da bomba de injeção de concreto.

Mangueiras de acoplagem à bomba de injeção

Devem ser flexíveis, com diâmetro interno igual ou maior do que o diâmetrointerno da haste, como também resistentes à pressão aplicada pelo concreto.

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TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda.


Computador de bordo

TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagens 16 e 17: Tela digital do computador de controle das estacas instalado na cabine da máquina perfuratriz.

Equipamento comercialmente desenvolvido para o controle deste tipo de estacas,acionado pela bateria da máquina perfuratriz. Esse é dotado de tela onde é possívelvisualizar todas as etapas da execução das estacas.

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TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 18: Elemento de memória.

Elemento de memória

Compatível com o instrumento de medição e permite, de maneira direta, o transportede seus arquivos para um PC comum, de modo a possibilitar a impressão das folhas decontrole das estacas.

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TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 19: Detalhe do sensor de medição do comprimento da estaca.

Sensores

Por serem, juntamente com o computador, os elementos de controle da execução,são aferidos em períodos regulares, não superiores a um ano, sendo proibido executarestacas com funcionamento irregular ou faltante de qualquer um destes. Admite-setodavia, mediante autorização do engenheiro da obra, e com conhecimento do cliente, otérmino de alguma estaca durante falha dos sensores no decorrer da execução.

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TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 20: Pá carregadeira.

Pode ser de qualquer tipo, tradicional ou de lâmina ou do tipo pá carregadeira –dimensionada de acordo com a dinâmica de execução, desde que permita o carregamentoda terra, depositada à frente da máquina perfuratriz diretamente em caminhões que atransportam para o bota-fora ou sua remoção para locais fora da área de influência doestaqueamento.

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Pá carregadeira


QUADRO DE FUNÇÕES DA EQUIPE

A equipe mínima para operar o equipamento para a execução de estaca tipo HéliceContínua Monitorada durante a execução deve ser constituída por um engenheiro supervisor,um encarregado de hélice, um operador de máquina perfuratriz e dois ajudantes práticos.Além disso, necessita-se de um operador de pá carregadeira e um operador de bomba deinjeção, ambos serviços executados geralmente por terceiros.

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EQUIPE

Fonte: Manual de Especificações de Produtos e Procedimentos ABEF - Engenharia de Fundações e Geotecnia - 3ª edição; C11: Estacas, tipo Hélice Contínua, Monitoradas; p. 229 (adaptado).


TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 21: Locação das estacas.

LOCAÇÃO DA OBRA

Antes da chegada dos equipamentos à obra, o engenheiro deve certificar-se, por meiode visita ao local, dos seguintes aspectos: Condições do canteiro

Segurança; barracão de obras ou local adequado para banho dos funcionários ao

final do expediente, com água quente; energia elétrica; etc. Locação da obra concluída

Piquetes devidamente locados, dentro de embocamento de 20 cm abaixo do nível do

terreno, ficando o mesmo cheio de areia, para evitar seu deslocamento ou que sejaarrancado.

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TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 22: Máquina perfuratriz sobre carreta.

Esse procedimento deve ocorrer de acordo com o fluxo de pessoas e veículos nasproximidades da obra. As dimensões da carreta impossibilitam, muitas vezes, sua entradano canteiro de obras, havendo a necessidade do descarregamento em local planopróximo ao acesso. Em localidades com grande movimentação em determinado períododo dia, o procedimento deve se dar em horário de menor influência para a região, deacordo com as condições impostas pelo órgão de trânsito do local.

Descarregamento da máquina perfuratriz da carreta

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MOBILIZAÇÃO


TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 24: Instalação dos trados no equipamento.

TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda.Imagem 23: Descarregamento do restante dos equipamentos.

Movimentação da máquina, levantamento da torre e instalação do trado

Descarregamento do restante dos equipamentos do caminhão munck

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Fonte: Manual de Especificações de Produtos e Procedimentos ABEF - Engenharia de Fundações e Geotecnia – 3ª edição C11: Estacas, tipo Hélice Contínua, Monitoradas; p. 230 (adaptado)

A perfuração consiste em cravar a hélice noterreno, até a profundidade determinada emprojeto, por meio de uma mesa rotativa colocadano seu topo, que aplica um torque apropriadopara vencer a resistência do terreno. Caso aprofundidade de projeto seja superior aocomprimento do trado, o torque é aplicadoatravés da acoplagem da mesa rotativa à peçade prolongamento. A haste de perfuração é composta por umahélice espiral desenvolvida em torno de um tubocentral, equipada com dentes na extremidadeinferior que possibilitam a sua penetração noterreno. Em terrenos mais resistentes essesdentes podem ser substituídos por pontas devídia. A entrada de solo no tubo central durante aperfuração é impedida por uma tampa deproteção colocada na sua extremidade,geralmente recuperável, que é expulsa peloconcreto no início da concretagem. Na fase de perfuração, a única força verticalatuante é o peso próprio da hélice com o solonela contido. O avanço é sempre inferior a umpasso por volta e a relação entre o avanço e arotação decresce ao aumentarem ascaracterísticas mecânicas do terreno. A perfuração é uma operação contínua, sema retirada da hélice do terreno, para garantir aprincipal característica da estaca hélice contínuaque é a de não permitir alívio significativo doterreno tornando possível a sua execução tantoem solos coesivos como arenosos, na presençaou não do lençol freático. A produtividade pode variar de 150 m a 400m por dia dependendo do diâmetro da hélice, daprofundidade da estaca, do tipo e resistência doterreno e do torque do equipamento utilizado.

PERFURAÇÃO

PROCEDIMENTO EXECUTIVO

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TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagens 27 e 28: Posicionamento do trado sobre o local da estaca.

TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagens 25 e 26: Deslocamento da máquina perfuratriz até o local da estaca.

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PASSO A PASSO

1º - Deslocamento da máquina perfuratriz até o local da estaca

2º - Aprumo da torre e posicionamento do trado sobre o piquete


TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 29: Programação do computador.

4º - Verificação e liberação da locação do cliente

TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 30: Verificação e liberação da locação do cliente.

3º - Programação do computador

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TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagens 31 e 32: Limpeza e colocação da tampa de proteção na extremidade do tubo central antes do início da perfuração; detalhe da tampa de proteção recuperável do equipamento.

5º - Colocação da tampa de proteção recuperável na extremidade do tubo central

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6º - Introdução do trado até a cota de projeto

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TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagens 33 e 34: Introdução do trado com a mesa rotativa acoplada à hélice e, posteriormente, ao prolongamento.


Fonte: Manual de Especificações de Produtos e Procedimentos ABEF - Engenharia de Fundações e Geotecnia – 3ª edição C11: Estacas, tipo Hélice Contínua, Monitoradas; p. 231 (adaptado)

CONCRETAGEM Alcançada a profundidadedesejada, o concreto é bombeadoatravés do tubo central, preenchendosimultaneamente a cavidade deixadapela hélice que é extraída do terrenosem girar ou, no caso de terrenosarenosos, girando-se lentamente nomesmo sentido da perfuração. Na fase de concretagem, avelocidade de extração da hélice estádiretamente relacionada com a pressãoe o sobreconsumo de concreto, deforma que não haja vazios entre aretirada da hélice do terreno e o seupreenchimento com concreto, evitando-se possíveis estrangulamentos ouseccionamentos do fuste da estaca. Durante a extração da hélice, alimpeza do solo contido nas lâminaspode ser feita manualmente ou porlimpador de acionamento hidráulicoacoplado ao equipamento. O solodecorrente dessa limpeza é removidocom auxílio de uma pá carregadeira. O preenchimento da estaca comconcreto é normalmente executado atéa superfície de trabalho, sendopossível o seu arrasamento abaixo dasuperfície do terreno, guardadas asprecauções quanto a estabilidade dofuro no trecho não concretado e acolocação da armação.

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TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 35: Conferência dos dados da bomba de injeção.

Antes da realização da primeira estaca, os dados da bomba de injeção de concreto devemser conferidos pelo engenheiro supervisor de forma a serem inseridos corretamente nocomputador da máquina perfuratriz. Esse procedimento é realizado através da constatação dodiâmetro da tubulação da bomba e pela medição do pulso nos mangotes por onde passa oconcreto. Caso ocorra mudança da bomba de injeção de concreto durante a obra, aconferência deverá ser refeita e os dados corrigidos no computador.

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PASSO A PASSO

1º - Conferência dos dados da bomba de injeção


O preenchimento da estaca com concreto é normalmente executado até asuperfície de trabalho.

TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 36: Furo preenchido com concreto após a limpeza do local pela pá carregadeira.

4º - Término da concretagem

Durante esse procedimento, a limpeza dos trados deve ser realizada manualmentecom pás e/ou enxadas.

3º - Controle da subida do trado durante a concretagem, mantendo-se apressão positiva

A autorização para início da injeção de concreto, assim como o seu interrompimento,é geralmente realizada pelo acionamento da buzina da máquina perfuratriz, de acordocom combinação prévia com o operador da bomba injetora.

2º - Autorização para início da injeção de concreto

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TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 37: Armação da estaca.

Esse procedimento deve ser realizado de acordo com o projeto de fundação. Nos casosem que a armação possuir comprimento superior a 6,0 m, será necessário equipamentopróprio ao içamento da armadura podendo, em determinados casos, ser realizado através doguincho auxiliar da máquina perfuratriz.

COLOCAÇÃO DA ARMAÇÃO

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2º - Retirada do concreto até a cota de arrasamento

Após finalizada a estaca e realizada a limpeza do local pela pá carregadeira, oconcreto, ainda mole, deve ser retirado até a cota de arrasamento.

TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 39: Retirada do concreto até a cota de arrasamento.

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PASSO A PASSO

1º - Preparação da armação das estacas conforme projeto

TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 38: Armação localizada próxima ao local da estaca logo após o final do procedimento de concretagem.


TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagens 40, 41 e 42: Colocação da armadura manualmente (4,0 m) e mecanicamente através de auxílio de caminhão munck (12,0 m). À esquerda e abaixo, detalhe da estaca finalizada.

3º - Colocação da armadura Esse procedimento deve ser realizado manualmente ou mecanicamente enquanto oconcreto ainda estiver mole. Somente nos casos especiais acima mencionados, esseprocedimento é realizado pelo próprio equipamento de fundação com o auxílio de nossosfuncionários.

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TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 43: Relatório final da estaca emitido no escritório de nossa empresa.

As estacas tipo hélice contínua sãomonitoradas através dos sensoresinstalados no equipamento. Os dadosgerados podem ser visualizados atravésdo computador instalado no interior dacabine da máquina perfuratriz,permitindo que o operador tenha umcontrole preciso durante as operaçõesde perfuração e concretagem. Os processos de execução dasestacas também são monitoradosdiretamente do escritório da empresa.Isso se dá através do acompanhamentodas informações enviadas via internetpelos profissionais que compõem nossocorpo técnico . O conjunto de informações gera umrelatório individual das estacas,contendo dados como seu comprimento,horário de início da perfuração e daconcretagem, volume de concretoconsumido e superconsumo, torque damáquina perfuratriz durante a realizaçãoda estaca, rotação, velocidade deperfuração, pressão do concreto,velocidade de extração, além de umperfil estimado da estaca.

RELATÓRIO DE CONTROLE DAS ESTACAS

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TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 44: Equipamento “Pâmela”.

Por ser equipamento pesado e bruto, sua operação deve ser cuidadosa.Atenção especial deve ser dada às cargas suspensas e à limpeza do local,evitando-se acúmulo de lama. O executor deve orientar o contratante para aremoção da lama proveniente das estacas, facilitando o deslocamento e a operaçãodo equipamento e, especialmente, diminuindo o fator de risco representado pelasmás condições do canteiro.

OBSERVAÇÕES NA EXECUÇÃO

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Estacas Metálicas do tipo ‘Trilho’, ‘Perfil’, ‘Tubo’, ‘Prancha’. Estacas ‘Pré-moldada de Concreto’. Estacas ‘Strauss’. Estacas ‘Trado Mecânico’. Estacas de ‘Madeira’. Sondagens a Percussão SPT. Sondagens SPT-T. Sondagens Rotativas. Tubulões escavados a céu aberto. Micro Estacas, Estacas Raiz. Contenções em Tirantes, Rip-rap. Estacas ‘Hollow Auger’. Laudos Geotécnicos. Projetos de drenagem superficial. Projetos de fundações. Projetos de contenções e terraplenagem. Assessoria Técnica de execução de fundações. Controle de recalques. Reforço de fundações. Poços de monitoramento do lençol freático. Medidores de nível d'água (Piezômetros). Ensaios de Permeabilidade. Ensaios de Perda d'água.

OUTROS SERVIÇOS REALIZADOS PELA TEC GEO

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NBR-6122 - Projeto e Execução de Fundações

Técnicas em Geotecnia Ltda.

Acervo eletrônico TEC GEO Sondagens e Fundações

Fundações - Teoria e Prática - ABMS/ABEF, ago/1998

2ª edição - Execução de Fundações Profundas 9.1.3 Estacas Tipo Hélice Contínua, p. 345 –348 Antunes, William Roberto Tarozzo, Hélvio

Manual de Especificações de Produtos e Procedimentos ABEF

Engenharia de Fundações e Geotecnia - 3ª edição Grupo C: Fundações Profundas C11: Estacas, Tipo Hélice Contínua, Monitoradas, p. 223- 241

BIBLIOGRAFIA

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Sustentando seus projetos em bases sólidas.

TÉCNICAS EM GEOTECNIA LTDA.

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