execução de estaca raiz

7/23/2019 Execução de Estaca Raiz

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UNIVERSIDADE DA AMAZÔNIA – UNAMACENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS – CCET

CURSO BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL

Andrey Wallace Pina SalomãoCaio Victor De Alcântara LimaDébora Hellem Alves Santana

Leandro Moura SilvaMarcos Alexandre Silva de Souza

Victor Amaral Costa Acatauassu de Oliva

Wesley Vila Seca Sanches

ESTACA RAIZ

BELEM-PA/2015



ANDREY WALLACE PINA SALOMÃOCAIO VICTOR DE ALCÂNTARA LIMADEBORA HELLEM ALVES SANTANA

LEANDRO MOURA SILVAMARCOS ALEXANDRE SILVA DE SOUZA

VICTOR AMARAL COSTA ACATAUASSU DE OLIVAWESLEY VILA SECA SANCHES

ESTACA RAIZ

Trabalho apresentado à disciplina deFundações, Prof. Stoessel Farah, paraobtenção parcial de nota referente ao 2º NI do7º semestre da turma 7ENN1/2, do curso deBacharelado em Engenharia Civil.

BELEM-PA/2015



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1 INTRODUÇÃO

Estaca raiz é um de vários métodos de fundações ou reforços de fundações dedeterminada estrutura a ser construída ou reparada. Originalmente a Estaca raiz surgiu com oobjetivo de reforçar fundações e melhoramento do solo, este então patenteado pelo professor

Fernando Lizzi (LOPES et all. 2011).

Com o passar dos anos e a expiração da validade da Patente do Fernando Lizzi, outrasmarcas passaram a investir nessa nova técnica inovadora de fundação. A estaca raiz apresentou-se como uma grande aliada na hora da busca da praticidade, diminuição do tempo gasto nafundação de edificações, isto se dá pelo simples motivo deste ser produzida in loco, o quegarantiu uma considerável vantagem sobre as estacas pré-moldada de concreto, que além deserem fabricados externamente, apresenta uma margem considerável de desperdício, de modoque algumas estacas “quebram” ao serem aplicadas no solo, o que requer a extração da estacaquebrada e a aplicação de uma nova estaca, já a estaca raiz o desperdício pode ocorrer se houverum mal planejamento da quantidade de material necessário para a produção das estacas que setem objetivo.

Este trabalho mostra como funciona a produção de uma estaca raiz, visando àsvantagens e desvantagens da utilização das estacas raiz.

1.1 Objetivo

Apresentar quando e como devemos aplicar a utilização da Estaca raiz, de modo queeste garanta uma fundação de qualidade e que não venha a apresentar patologias para estrutura.

1.2 Metodologia

A metodologia utilizada para a produção deste artigo se deu a partir de levantamentos bibliográficos, onde buscou-se analisar diferentes estudos voltados todos para o mesmo assunto,a fim de mostrar quando a Estaca raiz é melhor para a fundação de uma edificação, levando emconsideração o custo e beneficio desta opção.

2 CONCEITO

Estacas raiz são estacas de pequeno diâmetro, escavadas e concretadas in loco. Com a

utilização de equipamentos de pequeno e médio porte, as estacas raiz podem ser executadas emlocais de difícil acesso. O processo para a execução destas estacas não causa vibrações o que permite empregá-la em qualquer situação de obra industrial. Quando é necessário atravessar blocos de concretos ou embutidos de rocha a perfuração é completada com a utilização domartelo hidráulico até atingir a profundidade desejável, a perfuração se dá com a circulação deágua, método rotativo ou rotativo – percussivo. A estaca raiz é feita de argamassa e inteiramentearmada, sendo que a argamassa é injetada sobe baixa pressão (LOPES et all. 2011).



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3 EQUIPAMENTOS

Em geral, para execução desse tipo de fundação, os seguintes equipamentos e máquinasse fazem necessários:

a)

Perfuratriz rotativa hidráulica, mecânica ou a ar comprimido: montada sobreestrutura metálica, dotada ou não de esteiras para deslocamento. Ela é acionada pormotor à explosão (diesel) ou elétrico ou ainda através de compressor pneumático.Deve ainda, ter capacidade para revestir integralmente todo trecho em solo,utilizando-se do tubo de revestimento, conforme pode ser visto na figura 1.

b) Conjunto misturador de argamassa: acionado por motor elétrico ou à explosão;c) Bomba de injeção de argamassa: acionada por motor elétrico ou à explosão;d) Compressor de ar: com capacidade de vazão mínima de 5 pcm7 e pressão máxima

de 0,5 MPa;e) Bomba de água: acionada por motor elétrico ou à explosão, capaz de promover a

limpeza dos detritos da perfuração do interior do tubo de revestimento;f) Conjunto extrator: dotado de macaco e conjunto de acionamento hidráulico, com

capacidade para extrair integralmente o tubo de revestimento do furo quandototalmente preenchido com argamassa;

g) Reservatórios para acumulação de água: com capacidade para perfuraçãocontínua de pelo menos uma estaca;

h) Conjunto de gerador: na eventualidade de não haver energia disponível no localdos serviços.

Figura 1: Perfuratriz

Fonte: BRASFOND FUNDAÇ ES ESPECIAIS S/A (2015).



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4 MATERIAIS

Os materiais necessários para execução dos serviços são basicamente cimento e areia para composição da argamassa de injeção, e aço CA-50 e aço CA-25 para confecção dearmaduras tipo gaiola, devidamente travadas e soldadas, conforme projeto, ou ainda tubo

metálico.A argamassa utilizada é composta por cimento da ordem de 500 a 600 kg/m3 de areia e

fator a/c de 0,6 e aditivos fluidificantes, o que proporciona elevada resistência a compressão, a partir de 20 MPa; a armadura, executada é executada em barras longitudinais de CA-50 eestribos helicoidais em CA-50 ou CA-25. Abaixo, segue tabela com consumo de materiais paraargamassa por metro linear de estaca, de acordo com o diâmetro.

Tabela 1: Consumo de material para argamassa de estaca raiz

Diâmetro da estaca 10 12 15 20 25 31 41

Cimento (kg/m) 12 18 25 45 60 95 160

Areia (l/m) 3 5 6 10 15 20 35

Fonte: GEOSONDA S/A (2015).

5 MÉTODO EXECUTIVO

5.1 Locação das estacas

Após a definição topográfica quanto a locação e cotas da estaca, é posicionada a perfuratriz ou o equipamento de perfuração que será utilizado, se atentando a verticalidade e

inclinação da estaca, de acordo com as especificações de projeto.

5.2 Perfuração

Este processo de execução de fundação se dá em direção vertical ou inclinada, medianteuso de rotação ou rotopercurssão com circulação de água, lama bentonítica ou ar comprimido, ecom a utilização de ferramentas especiais pode atravessar terrenos de qualquer natureza,inclusive alvenarias, concreto armado, rochas ou matacões.

5.3 Armadura

Após a perfuração do terreno estiver completada e com o furo totalmente revestido,além da realização de limpeza do furo para saída de toda água e detritos sólidos, a armadura écolocada ao longo da estaca, finalizando a concretagem do fuste e posterior retirada do tubo derevestimento.

5.4 Injeção da argamassa

A injeção de argamassa, ou calda de cimento, é executada de baixo para cima,aplicando-se regularmente uma pressão rigorosamente controlada e variável em função danatureza do terreno. Este procedimento aumenta substancialmente o valor do atrito lateral,garantindo a integridade do fuste, permitindo que se considere a resistência da argamassa no

dimensionamento estrutural da estaca, conseguindo-se uma sensível redução na armadura e,consequentemente, no custo final da estaca.



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6 APLICAÇÕES

6.1 Fundação em terreno de difícil acesso

No caso de terrenos de encostas íngremes ou que não permitam o acesso de veículos degrande porte, indica se uso das estacas raiz como fundação de torres de linha de transmissão, pois, além de possuir uma capacidade de carga à tração praticamente igual à de compressão, permite um deslocamento rápido e econômico dos equipamentos entre as diversas torres.

6.2 Locais de antigas fundações

Neste tipo de solo o uso de estacas tradicionais exige operações custosas e de sucessoduvidoso, logo o uso de estaca raiz é a solução mais correta, uma vez que o processo executivo permite o atravessamento com relativa facilidade destes obstáculos.

6.3 Reforço de fundações

Solução mais indicada para o reforço de fundações, seja devido à deficiência dafundação original, seja devido a acréscimo de carga, uma vez que seus equipamentos possuem

reduzidas dimensões, conseguindo trabalhar em áreas restritas e com pé direito reduzido.Podendo perfurar os blocos ou sapatas existentes, permite ser incorporada a estrutura sem a

Figura 2: Sequência de Execução da Estaca Raiz

Fonte: BRASFOND FUNDAÇ ES ESPECIAIS S/A (2015).



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necessidade da construção, na maioria dos casos, de novos blocos de fundação. Além de, praticamente, não provocarem esforços adicionais na estrutura durante a transferência de carga.

6.4 Fundação próxima a construções precárias ou com restrições de barulho

A cravação será realizada praticamente sem barulho ou vibração, tendo-se ainda avantagem do furo estar sempre revestido, não causando descompressão do terreno.

6.5 Estabilização de encostas

O reticulado de estacas raiz é utilizado nos problemas de reforço e contenção de taludes. No caso de taludes em terrenos soltos, o emprego das estacas raiz consiste na realização de umaou mais paredes de interceptação, destinadas a fracionar e a conter a massa de solo emmovimento descendente. Para terrenos com rocha alterada, as estacas raiz, distribuídas noterreno com densidade conveniente, criam uma espécie de costura, fazendo com que o maciçose comporte como uma parede ciclópica. Esta solução tem a vantagem de evitar a construção de

grandes muros de concreto armado.

6.6 Substituição a parede diafragma

O reticulado de estacas raiz pode ser utilizado como estrutura de contenção que além deresistir ao empuxo do terreno e proteger as construções vizinhas durante as escavações, poderesistir a cargas verticais, funcionando também, quando necessário, como submuração e reforçodas construções vizinhas, ou como fundações dos pilares da nova obra.

6.7 Fundações de equipamentos industriais

a) Substituição ou acréscimo das instalações existentes por novos equipamentos demaior potência com novos carregamentos. Geralmente estas substituições sãoexecutadas nas proximidades ou no interior de estruturas existentes e não deveminterromper a produção fabril;

b) Estabilização de grandes máquinas com peças de movimento rápido que apresentamvibrações elevadas. O uso de estacas raiz, executadas através do bloco dasfundações existentes, modifica a inércia das fundações e elimina as vibraçõesdanosas.

6.8 Fundação em rocha

Em presença de camadas de solo de pouca resistência sobrejacentes ao topo rochoso,onde é necessário o embutimento da estaca raiz em rocha, utiliza-se sistema de perfuração aroto-percussão com martelo de fundo (down-the-hole) e bits de vídia, internamente ao tubo derevestimento no trecho em solo, com diâmetro reduzido em rocha.

6.9 Fundação em terrenos com matacões e enrocamentos

A perfuração em terrenos arenosos, constituídos de pedregulhos e matacões, com níveld'água elevado, é praticamente impossível pelos métodos de perfuração convencionais, para issoutiliza se de alguns métodos para solucionar o problema, como por exemplo, o martelo Down-the-hole tipo Tubex que reveste o furo simultaneamente à perfuração.



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7 VANTAGENS E DESVANTAGENS

As estacas raiz são um dos processos mais difundidos no campo das obras de reforço defundações, taludes e de fundações normais ou especial, sendo uma ótima solução para terrenosde difícil acesso ou condições desfavoráveis, com presença de matacões e rocha, resolvendo

problemas ligados com reforço de fundações e consolidação de terrenos. As principaisvantagens de se optar por este tipo de fundação são:

Possibilidade de execução em área restrita, alturas limitadas ou terrenos inclinados;

Perturbação mínima dos entornos da obra, não provocando vibrações ou ruídos;

Podem ser executadas em qualquer tipo de terreno;

Resistem a cargas de compressão e cargas de tração muito elevadas;

Em contrapartida, a escolha deve tipo de estaca deve ser realizada após uma análise danecessidade da mesma, pois a estaca raiz trata-se de uma fundação cara, com alto consumo decimento. Deve se levar em consideração, os seguintes pontos:

Necessita de equipamento especial;

Grande desperdício de água;

Alto consumo de ferragens

Produtividade reduzida conforme equipamento utilizado;

Custo elevado;

Impacto ambiental;

Área de escavação da estaca alagada, formando muita lama.

8 CUSTOS

A fundação em estaca raiz apresenta um custo elevado, se comparada à fundações maissimples. No entanto, esse valor é compensado pela característica de suportar cargas elevadas,resultando em uma fundação com menor numero de estacas. O preço varia conforme diâmetroda estaca, uma vez que esta característica se relaciona diretamente com a resistência da estaca. Na tabela 2, há o levantamento de preço unitário para este tipo de fundação, de acordo com odiâmetro adotado, por metro linear de estaca.



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Tabela 2: Preço estimado de execução de estaca raiz

Diâmetro (cm) Terreno Suporte (tf) Preço Unt (R$)

10 Rocha 10 295,03

12 Rocha 15 341,33

15 Rocha 25 373,63

16 Rocha 35 434,64

20 Rocha 50 463,14

25 Rocha 80 515,46

31 Rocha 100 727,89

40 Rocha 130 923,75

10 Solo 10 71,91

12 Solo 15 84,90

15 Solo 25 86,51

16 Solo 35 103,26

20 Solo 50 103,35

25 Solo 80 114,43

31 Solo 100 137,65

40 Solo 130 180,46

Fonte: Prefeitura de São Paulo, Insumos.

9 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Devido as suas característicos, o uso da estaca raiz é bastante difundido hoje, tratando-se de uma ótima solução para fundações de aspectos de topografia desfavorável do terreno,obras com restrições de ruídos e vibrações, ou mesmo reforço estrutural de fundações em estado

precário. Assim, ainda que com custo elevado, pois possui consumo elevado de cimento paracomposição adequada, esse tipo de fundação oferece trabalho em condições de cargas de até150 tf, proporcionadas pelos aspectos executivos da fundação, o aumentando o leque devantagens técnicas à obra que opta pelo uso de estaca raiz; vale ressaltar ainda que, para barateamento de custo também é interessante para composição de fundações mistas, como nocaso do Edíficio Griffe Botafogo (Botafogo/RJ), cuja fundação, de acordo a ConstruçãoMercado, foi executada por meio de associação de estaca raiz e hélice continua; aqui, a estacaraiz foi utilizada nas limitações da edificação, uma vez apresentava pilares excêntricos (terreno pouco extenso). A solução mista dessa obra apresentou uma economia de 4% se compara aosolução inicial, que seria em estaca metálica.



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REFERÊNCIAS

HACHICHI, W.; Falconi, F. F.; Saes, J. L.; Frota, R. G. Q.; Carvalho, C.S.; Niyama, S. 1998.

Fundações: Teoria e Prática, 2 ed. São Paulo: PINI.

BRASFOND FUNDAÇÕES ESPECIAIS S/A. Estacas Raiz. Disponível em <

http://www.brasfond.com.br/fundacoes/eraiz.html >, acesso em 15 mai 2015.

GEOSONDA S/A. Estaca Raiz. Disponível em < http://www.geosonda.com.br/raiz.php>,

acesso em 15 mai 2015.

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