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Informações sobre a fundação contínua helicoidal, sua perfuração, concretagem e problemas comuns na sua execução. Descreve as etapas do processo, os equipamentos utilizados e os desafios enfrentados, como a presença de solo arenoso, água ou solo orgânico, e o uso de aditivos retardadores de pega de concreto. Além disso, fornece recomendações para solucionar esses problemas.
O que você vai aprender
Tipologia: Notas de estudo
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Vitória da Conquista – BA 2019
Trabalho apresentado para a disciplina de Fundação, no curso de Engenharia Civil, na FASA – VIC. Orientador: Prof. Diego Araújo de Brito. Vitória da Conquista – BA 2019
A Estaca Hélice Contínua é um tipo de fundação profunda, cuja penetração é executada com a introdução de um trado helicoidal contínuo (com tubo vazado central) que realiza a concretagem da estaca simultaneamente à retirada do solo. A estaca hélice contínua é caracterizada por ser moldada “in loco” e por ter a armadura colocada somente após o lançamento do concreto. Elas são monitoradas por equipamentos eletrônicos garantindo maior controle na execução e na segurança dos elementos de fundação. Sendo uma estaca escavada, não causa vibrações no terreno local e vizinhos, evitando problemas que possam incomodar a vizinhança. A execução da Estaca Hélice Contínua permite maior agilidade no estaqueamento e uma menor geração de ruídos e sujeiras no canteiro de obras.
2. MÉTODO DE EXECUÇÃO A execução da Estaca Hélice Contínua é realizada em três passos: 1. Perfuração: A perfuração da estaca é feita por meio da rotação da haste com a hélice, pela aplicação do torque apropriado para vencer a sua resistência, até a profundidade estabelecida em projeto. Para evitar que durante a introdução do trado haja entrada de água ou solo na haste tubular, existe, em sua face inferior, uma tampa metálica provisória, que é expulsa no início da concretagem. A hélice não deve ser retirada do solo, em nenhum momento, até que se atinja a profundidade desejada. Isso garante a estabilidade do furo até a concretagem tanto em solos coesivos como arenosos, na presença ou não de lençol freático. E dependendo tipo de equipamento utilizado a perfuração pode atravessar camadas de solos mais resistentes com índice de SPT de 30 golpes a mais de 50 golpes. 2. Concretagem: Alcançada a profundidade desejada inicia-se a concretagem, ela ocorre antes de ser colocada a armadura. O concreto deve ser bombeado pela haste central do trado ao mesmo tempo em que se é retirado o solo escavado. Sob a pressão do concreto, a tampa provisória é expulsa e o trado passa a ser retirado. Neste momento, não deve haver rotação do trado. De acordo a NBR 6122/2010, o concreto deve apresentar resistência característica (fck) de 20Mpa. 3. Colocação da armadura: Na execução da estaca hélice contínua, a armadura só poder ser colocada após a realização da concretagem. Deve ser introduzida por gravidade, pelos trabalhadores, ou com auxílio de um pilão de pequena carga. As estacas submetidas apenas a esforço de compressão levam uma armadura no seu topo, em geral variando de 2 a 5m de comprimento. Esta armadura tem como função gerar uma perfeita ligação entre a estaca e o bloco de coroamento.
Imagem 01- Processo de execução da estaca hélice contínua. Fonte: Escola Engenharia.
3. CUIDADOS QUE DEVEM SER TOMADOS NA EXECUÇÃO A grande parte dos problemas relacionados com a execução de estacas hélice contínua está ligada ao concreto em desacordo com a especificação, bombas com capacidade de bombeamento diferente do declarado pelo fabricante e muito raramente problemas de operacionalidade do maquinário. Devem ser observados dois aspectos executivos: a. O primeiro é certificar-se que a ponta do trado, na fase de introdução, tenha atingido um solo que permita a formação da “bucha” para garantir que o concreto injetado se mantenha abaixo da ponta do trado e não suba pela interface solo-trado. b. O segundo é controlar a velocidade de subida do trado de modo a sempre ter um super-consumo de concreto. Se for observado a presença de solo arenoso e água ou solo orgânico (turfa) com água é recomendado espalhar rachão ou entulho sobre o solo ou aplicação de geotêxtil e/ou material granular, pois a perfuratriz não tem estabilidade, devido as condições do solo, para o apoio das esteiras. Há casos em que durante a concretagem o concreto inicia repentinamente a pega, isso é causado devido o uso de aditivos retardatores de pega de concreto ou o tipo de cimento empregado (CP IV ou ARI). Para evitar que isso aconteça, se preciso, é necessário verificar e substituir o traço do concreto, redosar o concreto ou verificar o tipo de cimento.
entre as hélices. É necessário, também, um operador de máquina, um técnico e um operador para a retroescavadeira.
6. PROBLEMAS E LIMITAÇÕES DO MÉTODO É um equipamento grande e por isso necessita-se de uma área ampla na obra e de terreno plano ou pouco inclinado para sua instalação. Não podem ser executadas em terrenos com presença de rochas e matacões. Custo relativamente alto se comparado a outros métodos de execução de fundações, devido a mobilização dos equipamentos. A execução desta estaca depende da presença da concreteira durante toda a execução. 7. CONDIÇÕES DE EMPREGABILIDADE É preciso se cumprir algumas etapas primárias para seguir com a execução da estaca. O primeiro passo é a realização de uma investigação geotécnica, pois são com o resultado dessa investigação que o elemento será dimensionado de forma adequada para a edificação e o solo de fundação. O segundo passo é a elaboração de um projeto de fundação. Com os dados da investigação geotécnica se elabora o projeto de acordo com as características do terreno. Para isso deve-se contar com os serviços de um engenheiro qualificado para tal. O terceiro passo é a locação da obra ou locação dos elementos de fundação. Ela pode ser feita com o auxilio de gabarito em madeira ou com equipamentos de topografia. Antes de executada deve ser verificada pelo responsável da obra, pois tais erros podem mudar a estrutura de blocos de coroamento e o funcionamento em conjunto de grupo de estacas. Além destes passos é necessário realizar uma logística para os equipamentos, pois são de grande tamanho e seu deslocamento pode inviabilizar a utilização. Deve-se monitorar, também, a consistência do concreto, pois um concreto com consistência inadequada pode entupir o tubo de concretagem ou até mesmo impedir a colocação da armação após a concretagem. A verificação e a limpeza dos equipamentos antes do inicio da execução é primordial, este procedimento deve ser feito, também, com o sistema de injeção de concreto, para que seja garantida uma perfeita concretagem. 8. CONTROLE DE QUALIDADE Toda a execução de uma estaca hélice contínua é monitorada eletronicamente. Este monitoramento se faz por meio de um computador instalado na cabine de comando e ligado a sensores que o alimentam continuamente com informações sobre os processos e fornecem os seguintes elementos:
a. Só após 12 horas após a concretagem pode-se fazer uma estaca próxima a esta feita (distancia menor 3 vezes o diâmetro) e aterra-la para que o caminhão possa transitar pelo gabarito. b. É imprescindível que a estaca seja escavada e concretada no mesmo dia, pois, em solos arenosos, por exemplo, o fuste da fundação perde resistência ao longo do tempo após ser perfurado.
12. EQUIPAMENTOS EMPREGADOS NA EXECUÇÃO a. Escavação i. 01 Conjunto de Trado helicoidal em diferentes diâmetros; ii. 01 Perfuratriz b. Concretagem i. 01 Caminhão betoneira ii. 01 Funil de 1,5m
a. 01 Engenheiro Civil; b. 01 Encarregado de fundação; c. 01 Mestre de obra; d. 01 Operador Perfuratriz; e. 01 Operador da betoneira; f. 01 Armador; g. 01 Motorista Perfuratriz; h. 04 Ajudantes;
14. PROBLEMAS E LIMITAÇÕES DO METODO O método restringe-se a execução de fundações em profundidades acima do nível d’água, e em solos coesivos. Não ultrapassam matacões (as chamadas “pedras-bola”), portanto, caso a sondagem indique indícios deste material no subsolo, deve-se estudar outras formas de fundação. Não deve ser executado em dias de chuva. 15. CONDIÇÕES DE EMPREGABILIDADE DO METODO a. Armadura No caso das estacas não sujeitas a tração ou a flexão, a armadura é apenas de arranque sem função estrutural e as barras de aço podem ser posicionadas no concreto, uma a uma, sem estribos, imediatamente após a concretagem, deixando- se para fora a espera (arranque) prevista em projeto. No caso de estacas submetidas a esforços de tração, horizontais ou momentos, a armadura projetada deve ser colocada no furo da estaca antes da concretagem. b. Concreto A concretagem deve ser feita no mesmo dia da perfuração, através de um funil que tenha comprimento mínimo de 1,5 m. A finalidade deste funil é orientar o fluxo de concreto. O concreto utilizado deve atender as seguintes exigências:
recomendados, e posteriormente descartada em aterros especiais. Já o polímero pode ser tratado antes do descarte, que ambos não são agressores ao meio ambiente.
18. MÉTODO DE EXECUÇÃO A execução compreende nas seguintes fases: 11 - Equipamento devidamente posicionado e pronto para iniciar escavação: A escavação do poço para moldagem da estaca é feita mecanicamente através de equipamento rotativo. Este é composto por um guindaste para sustentação da mesa de perfuração, equipada com haste telescópica (Kelly) provida de trado ou caçamba, conforme a necessidade para atravessar camadas mais ou mais resistentes. Estes equipamentos devem estar locados topograficamente, e nivelados; 12 - Fabricação da Lama: A lama é preparada numa instalação denominada Central de Lama. A mistura obtida a partir da hidratação da bentonita na proporção de 100% de água e 2 a 6 % de bontonita é denominada de lana bentonítica. Após o preparo verificar se a lama está em condições de ser utilizada, tendo em vista o tipo de solo a ser atingido durante a escavação. 13 - Lançamentos das tubulações: As tubulações devem ir até o local da escavação da estaca e destinam-se ao transporte da lama desde a central até o local de escavação, bem como retorno a central da lama utilizada na escavação, onde sofrerá o tratamento para sua reciclagem. 14 - Escavação: A perfuração se inicia com a colocação de um tubo metálico com diâmetro de 05 a 10 cm maior que o diâmetro da estaca a ser escavada e comprimento suficiente para proteger o início da escavação contra desbarrancamento (1,5 a 2,5m); 15 - Ensaios de lama bentonítica: Uma vez atingida a cota ou profundidade desejada, são feitos os controles de qualidade da lama para dar prosseguimento na execução. Para os ensaios são retiradas 3 amostras uma no fundo da escavação, outra a ½ da altura da escavação e outra a ¾. Deve se verificar se a lama está contaminada com areia, caso esteja é necessário recuperar a lama contaminada por um desarenador do tipo ciclone com retorno da lama desarenada ao próprio furo; 16 - Colocação dentro da escavação cheia de lama ou polímero da armadura previamente montada: A armadura é içada por um guindaste e colocada na escavação até a cota prevista; 17 - Lançamento do concreto através de tubos tremonha de baixo para cima, expulsa a lama bentonítica ou o polímero por ser mais denso: Deve ser feito um Slump- test do concreto antes de ser usado, após aprovado, é lançado através do tubo “tremie” (funil e tubos rosqueados), onde deverá ter fluidez necessária para escoar através do tubo subindo pelo interior da escavação e expulsando a lama que será recolhida; 18 - Reaterro e preparo da cabeça da estaca: Concluída a concretagem, o trecho da estaca entre o topo da camada de concreto e o nível do terreno deve ser reaterrado, para evitar o desmoronamento do trecho não concretado. Concluído o reaterro, a camisa guia é retirada, estando, portanto, concluídos todos os serviços relativos à execução da estaca escavada.
a. A fim de garantir a qualidade do concreto no topo da estaca, é executado aproximadamente 1 metro linear a mais do que o comprimento previsto. Este metro linear será demolido após o termino do trabalho e a cura do concreto; b. A armadura não deverá permanecer no interior da escavação em contato com a lama por muito tempo para que não se forme a camada de gel que poderá prejudicar a aderência do concreto no aço; c. Nenhuma estaca deve demorar mais de 02 horas para concretagem, pois poderá ocasionar a desestabilização das paredes ocasionando problemas com a funcionalidade da estaca.
20. EQUIPAMENTOS EMPREGADOS NA EXECUÇÃO a. Fabricação da lama i. Bomba para circulação da lama bentonítica; ii. Silos de armazenamento lama nova e lama já utilizada; iii. Misturador de lama; iv. Tanques de decantação; v. Desaneadores;
a. 01 Engenheiro Civil; b. 01 Encarregado de fundação; c. 02 Mestre de obras; d. 02 Operadores de Guindaste; e. 02 Operadores de Wirth; f. 01 Soldador; g. 05 Ajudantes.
22. PROBLEMAS E LIMITAÇÕES DO METODO - O prazo limite entre a escavação e a concretagem não pode passar das 12 horas, por isso é necessário realizar mobilização de grandes volumes de concreto para utilização; - Canteiro de obras mais difícil de manter; - A resistência de ponta não contribui com a capacidade de carga da estaca e seu uso é indicado geralmente somente para solos coesos e acima do nível de água; 23. CONDIÇÕES DE EMPREGABILIDADE DO METODO a. Concreto Concreto é aceito desde que a resistência característica aos 28 dias de cura, determinada conforme a NBR12655 deve ser maior ou igual a 20 Mpa ou especificado em projeto. Os lotes não devem possuir volume de concreto superior a 100m³. O fator água/cimento ≥ 0,6, o consumo de cimento de 400 Kgf/m³ e o Slump-test de 20cm ± 2cm. b. Lama Bentonitica A lama é aceita desde que: - O peso especifico esteja compreendido entre 1,025 g/cm³ e 1, g/cm/³; - A viscosidade Marsh esteja entre o intervalo de 30s e 90s; - O PH esteja entre 7 e 11; - O percentual de areia seja ≤ 3%. Quando os paramentos não forem atingidos deve-se efetuar sua imediata substituição. c. Execução
