Estaca Hélice Contínuas

Exemplo de Aplicação em terreno plano livre e desempedido.

Conceito de utilização dos equipamentos, vejamos o exemplo do catálogo:

Profundidade Máxima: 38m

Diametro máximo 1200mm

Torque máximo de 33.000 kg.m

Montada em CAT-345GC

Incorpora um sistema computadorizado PLUS ONE da CZM e CAT que permite que a operação seja controlada onlie bem como a parte da manutenção que pode ser diagnostica de forma remota pelo nosso pós-vendas.

Máquina com pantografo diferenciado permitindo uma espetacular distribuição de peso da torre para o transporte!

Maior máquina de Hélice contínua das Américas.

Na nossa concepção o conceito é de que o torque máximo em kgf / m o torque é igual a força x distancia, então 12.500 kgf x m significaria para o cálculo de diâmetro para o trado de diâmetro de 1,00 m, ou seja se a gente utilizar um trado de 0,8 m a concepção para o torque aumentaria.

Execução de estaca helice diâmetro 1,20 m

Estacas hélice contínuas são equipamentos que possibilitam a perfuração do terreno com trado helicoidal, injetando concreto através de uma haste central. São utilizadas, predominantemente, na fundação de solos argilosos, siltosos e arenosos, com ou sem a presença de lençol freático.

Devido ao tamanho do veículo de transporte e da máquina perfuratriz usada na operação, o local onde o serviço será executado precisa ser bastante amplo. Além disso, o terreno deve ser plano ou levemente inclinado, caso contrário deverá se ter cuidado com o deslocamento dos equipamentos de grande porte. 

É essencial que se tenha uma excelente campanha de sondagem mista realizada precedida da execução das obras de escavação com o trado da hélice, pois minimiza riscos de detectar previamente riscos de possibilidade de haver matacões ou blocos enterrados ou camadas de solo que o trado não consiga atravessar impedindo chegar a cota de projeto. Estas campanhas ou furos pilotos seja com sondagens ou com o próprio trado das estacas hélice contínua devem ser feitas de forma o mais abrangente possível e executados com com empresa idônea, e capacitadas de profissionais experientes, engenheiros de fundação, geotécnicos e em conformidade com as normas técnicas.

 O Manual de Fundações da ABEF é uma bibliografia de referência para essa tecnologia, atendendo a executores de obras de fundações e geotecnia ou acadêmicos de engenharia civil, que foi desenvolvida por um grupo de engenheiros geotécnicos ao longo destes anos sendo consolidado as informações básicas e procedimentos mínimos a serem seguidos.

TIPOS DE SOLO

Exemplo de um trado reforçado durante aapresentaçã da ABMS - MG em Belo Horizonte

Com este equipamento a estaca hélice é possível ser executada faceando as contenções

 ETAPAS DE EXECUÇÃO DE ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA MONITORADA

Etapas executivas

1) Introdução:

A estaca “Hélice Contínua Monitorada” é uma estaca moldada no solo, executada introduzindo-se no terreno, por rotação, um trado helicoidal contínuo, e concretada bombeando-se concreto plástico através da haste central do trado, simultaneamente à sua retirada.

O processo é monitorado através de sensores instalados na perfuratriz, ligados a computador instalado na cabine do operador.

1.1) DEFINIÇÃO:

Trata-se de estacas moldadas in-loco, para servirem como fundações profundas, escavadas por trado mecânico contínuo, servindo como escoramento provisório do próprio furo Junto ao eixo do trado encontra-se a tubulação, que é utilizada para introdução do concreto dentro da escavação simultânea e gradativamente à retirada do trado.

As estacas em questão devem ter diâmetro variando entre 25 cm e 100 cm.

Vista do Trado Perfurando uma estaca em material argiloso no Rio de Janeiro

  ◦Trado contínuo: Peça metálica constituída por uma hélice espiral desenvolvida em torno de uma haste central vazada, estando acoplada à mesa rotativa do equipamento de perfuração.

  ◦Torque: Valor máximo do momento torsor disponível na mesa rotativa.

  ◦Arranque: Valor máximo da força que o equipamento dispõe para o arrancamento do trado contínuo.

  ◦Instrumento de medida: Sistema eletrônico instalado na cabine, e à vista do operador, acoplado aos sensores instalados na máquina perfuratriz, dotado de mostrador com tela onde aparecem os dados relevantes do processo de execução da estaca.

   ◦Elemento de memória: Dispositivo, a ser introduzido no “drive” do computador, que permite arquivar todos os dados referentes à execução das estacas para posterior processamento em computador, fornecendo as folhas de controle das estacas.

   ◦Centralizador: Peça acoplada à extremidade inferior da torre, e alinhada com a mesa rotativa, de modo a garantir a axialidade do trado durante a etapa de perfuração.

   ◦Boletim de controle da execução: Documento preenchido, conforme modelo indicado no anexo, para todas as estacas, registrando no mínimo os seguintes dados de execução:

a)Nome da obra e local;

b)Data de execução da estaca, incluindo horário de início e de conclusão;

c)Número da estaca;

d)Diâmetro da estaca;

e)Comprimento introduzido do trado;

f)Comprimento concretado;

g)Volume de concreto gasto na estaca;

h)Observações pertinentes;

i)Nome e assinatura do executor; e dependendo de acordo contratual o cliente do projetista da fundação.

◦Folha de controle das estacas: Documento obtido a partir do elemento de memória, contendo as seguintes informações:

a)Velocidade de avanço do trado ao longo da perfuração;

b)Velocidade de rotação do trado ao longo da perfuração;

c)Torção aplicada ao trado, durante e ao longo da perfuração;

d)Velocidade de subida do trado durante a concretagem;

e)Pressão de injeção do concreto durante a concretagem

3) Equipamentos, acessórios e ferramentas :

3.1) PERFURATRIZES INDICADAS PARA HÉLICE CONTÍNUA MAIS USUAIS DISPONÍVEIS NO MERCADO

Os especialistas explicam que, para se definir o modelo de equipamento mais adequado para a execução das estacas hélice contínua, é preciso analisar o projeto executivo de fundação e o relatório de sondagem, além de realizar uma visita ao canteiro. É preciso considerar também a carga admissível da estaca e as características do solo na área da edificação.

O quadro abaixo traz um comparativo entre os equipamentos existentes no mercado, com base nas características técnicas relevantes para a produtividade do trabalho.

◦Listagem de equipamentos mínimos :

a)Máquina perfuratriz;

Os requisitos são:

a)Torre metálica, com altura mínima compatível com a profundidade prevista da estaca, dotada de duas guias nas extremidades, sendo que a guia inferior pode ser substituída pelo limpador de trado;

b)Motor com potência compatível com os torques indicados na Tabela 1;

c)Mesa rotativa com torque determinado em função do diâmetro e profundidade da estaca, conforme indicado na Tabela 1;

d)Guincho compatível com o diâmetro e profundidade da estaca.

Perfuratriz R-62

b)Trado contínuo;

Deve ser retilíneo, apresentar diâmetro constante, e comprimento mínimo igual ao da estaca, admitindo-se prolongamento único metálico liso de até 8,00 metros, dependendo do terreno.

O diâmetro interno da haste central deve ser de no mínimo 100 mm para estacas com diâmetro máximo de 700 mm, e 125 mm para estacas com maior diâmetro.

A espessura da parede da haste central deve ser compatível com o tipo de aço, com o qual é confeccionada, devendo atender ao momento torsor indicado na Tabela 1.

 Trados de diâmetros variados de alto torque

c)Bomba de injeção de concreto;

Pode ser do tipo estacionária ou móvel, deve ser dotada de dois cilindros com capacidade de bombeamento mínimo de 20 m³/h para estacas com diâmetro máximo de 50 cm, e 40 m³/h para diâmetros maiores.

Em ambos os casos a pressão aplicada pela bomba sobre o concreto deve ser superior a 6 MPa.

Concreto bombeável

Caminhão com lança e bomba de injeção de concreto

Bomba de Injeção Schwing

d)Mangueiras de acoplagem à bomba de injeção;

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

e)Instrumento de medida (computador);

Deve-se, de preferência, utilizar equipamentos desenvolvidos para o controle deste tipo de estacas, e que possam ser acionados pela bateria da máquina perfuratriz.

Deve ser dotado de tela onde seja possível visualizar todas as etapas da execução das estacas.

Computador acoplado ao trado - Taracord - 1992

Exemplo de Boletins de Estacas Hélice Contínua Monitorada

f)Elemento de memória (HD externo ou pen drive);

Deve ser compatível com o instrumento de medição, e permitir, de maneira direta ou indireta, o transporte de seus arquivos para um computador, de modo a possibilitar a impressão das folhas de controle das estacas.

g)Sensores (de profundidade, de velocidade de rotação, de torque, de inclinação da torre, de pressão do concreto);

Por serem, juntamente com o computador, os elementos de controle da execução, devem ser calibrados em períodos regulares, não superiores a um ano; sendo proibido executar estacas com funcionamento irregular ou faltante de qualquer um destes. Admite-se, todavia, mediante autorização do engenheiro da obra, e com conhecimento do cliente, o término de alguma estaca durante falha dos sensores durante a execução.

h)Centralizador do trado;

i)Pá carregadeira, serve de equipamento de guindar para apoio ao içamento da armadura e aplicação da mesma ;

poderá ser utilizado soquete tipo pilão ou equipamento vibratório para auxílio da compressão da descida da armadura em casos de trecho armado de comprimento maior do que 8 m.

Escavadeira Hidráulica empurrando a gaiola montada

Compressão da armadura no interior da estaca

j) ferramentas de apoio:

- Geralmente utilizado concreto bombeável, com fck ≥ 25 MPa e slump test ≥ 22 + 3 cm e fator água/cimento entre 0,53 e 0,56, com consumo mínimo de cimento de 400 a 450 kg/m3; 

Concreto Usinado acoplado a bomba de injeção

slump test ≥ 22 + 2 cm

- o tempo de pega do cimento deve ser superior a 3 horas. O agregado máximo a utilizar é o pedrisco, não se permitindo o emprego de pó de pedra; 

Aço montado em gaiola em seçõs de 6,00 m, aço estrutural tipo CA-50 ou CA-25, conforme especificado no projeto.

    3.2) LOGÍSTICA APROPRIADA

A execução desse método requer uma logística precisa, que conte com uma usina de concreto próxima do local da obra, capaz de fornecer o material sem interrupção, sendo que a equipe de trabalho também necessita de apoio em tempo integral de equipamentos como retroescavadeira, pá carregadeira e escavadeira hidráulica para liberação das frentes de serviços, além de caminhões para remoção constante de material para bota-fora, recomenda que, para a execução de estacas hélice contínua, o terreno esteja seco, limpo e livre de interferências. Se não estiver seco, um sistema de drenagem ou rebaixamento do nível d’água deve ser utilizado.

O terreno precisa, ainda, ter condições de suportar cargas maiores que 2,0 kg/cm² no decorrer dos serviços, incluindo eventual fornecimento de entulho, pedra de mão ou de material apropriado. O local da obra deve ter condições mínimas de segurança para os funcionários, conforme a NR-18, assim como proteções coletivas incorporadas à obra, sendo que a obra deve contar com o gabarito e localização topográfica das estacas, fornecimento contínuo de concreto conforme especificação em projeto e de acordo com a NBR 6122/ 2010, fornecimento prévio das armações e controle tecnológico dos materiais, comuns em quaisquer obras de engenharia.

4) Processo Executivo :

 A execução da estaca passa pelas seguintes etapas:

1.Instalação do equipamento aprumado na posição da estaca

Locação das estacas em campo;

2.Conferência dos dados da bomba de injeção (vazão do concreto) e programação do computador

3.Introdução do trado por rotação no sentido horário, até a cota de projeto

Executar as estacas com às profundidades previstas no projeto.

4.Elevação do trado o mínimo necessário (10 a 15 cm) para a abertura da tampa

Retirada do trado, sem rotacionar, igual a sacar a rolha de uma garrafa de vinho.

5.Concretagem por bombeamento através da haste central do trado, simultaneamente à sua retirada a velocidade controlada, mantendo-se sempre a pressão positiva

ESTACAS HÉLICES, SACAR O TRADO GIRANDO OU NÃO ?

6.Remoção da terra remanescente sobre a estaca

7.Colocação da armadura

As armaduras somente podem ser colocadas após a retirada do trado, tornando difícil a introdução dessas dentro do concreto, portanto são restritas aos metros superiores das estacas.

5) Concreto (NBR 6122)

O concreto a ser utilizado deve atender às seguintes recomendações:

◦Consumo de cimento mínimo 400 kg / m³ se utilizarmos um consumo de 450 kg / m3 iremos melhorar a aplicabilidade da gaiola de aço que conseguira atingir profundidades acima de 14,00 m sem malefícios ao sistema e garantido a quaidade da estaca.

◦Abatimento (slump) 22 ± 3 cm

◦Fator água / cimento ≤ 0,6

◦Agregados: areia e pedrisco com diâmetros finos

◦Percentual de argamassa em massa ≥ 55%

◦Fck ≥ 20 MPa aos 28 dias

Concreto de Estacas Hélice Contínua

O objetivo deste artigo técnico é relatar os cuidados com o concreto nas estacas hélice contínua monitorada, destacando aspectos de especificação de projeto, procedimentos executivos e controle tecnológico.

O concreto representa, em torno, de 70% do custo de uma estaca hélice contínua, sendo o principal responsável pela garantia da integridade e capacidade estrutural das estacas.

Problema na integridade da estaca devido à má qualidade do concreto é uma questão de atenção nas obras que deverá ser resolvido logo quand da concretagem da 1a estaca.

1- Especificação Histórica dos traços do concreto 

As estacas hélice contínua foram desenvolvidas nos EUA e difundidas em toda Europa e Japão na década de 80.

Foi executada pela primeira vez no Brasil em 1987. 

Na metade da década de 90, o mercado brasileiro foi invadido por máquinas importadas, principalmente da Itália. 

A partir do início dos anos 2000, inicia-se a produção de perfuratrizes no Brasil, expandindo o mercado de hélice contínua no País.

Em 1996, a NBR 6122 - Projeto e execução de fundações apresenta a primeira especificação do concreto para estacas tipo hélice contínua. No seu item 7.8.6.2 descreve:

O concreto utilizado deve apresentar resistência característica fck de 20 MPa, ser bombeável e composto de cimento, areia, pedrisco e pedra 1, com consumo mínimo de cimento de 350 kg/m3, sendo facultativa a utilização de aditivos.

Em 2006, a ABESC (Associação Brasileira das Empresa de Serviços de Concretagem), a ABEF (Associação Brasileira das Empresa de Fundação e Geotecnia) e a ABEG (Associação Brasileira das Empresas de Projeto e Consultoria em Engenharia Geotécnica) apresentaram em conjunto o traço do concreto para estacas hélice contínua (Código HC).

Fator água/ cimento ≤ 0.60; fck ≥ 20 MPa; Pedra 0 (dimensão máx. 12.5 mm); Slump na nota fiscal: 220 ± 30 mm; Consumo mínimo de cimento: 400 kg/m³; A colocação da ferragem na estaca hélice deve ser de no máximo 2 horas após a chegada do caminhão betoneira na obra; % de Argamassa em massa ≥ 55 %; Traço tipo bombeado; Podem ser usados aditivos plastificantes; Permitido o uso de agregados miúdos artificiais conforme a NBR 7211; Especificar na nota fiscal a quantidade máxima de água a ser adicionada na obra considerando a água retida na central mais uma estimativa de água perdida por evaporação.

Em 2010, o traço do concreto Código HC é incorporado pela NBR 6122, cujo Anexo F traz a descrição da sua especificação sem, entretanto, fazer qualquer referência ao código proposto pelas entidades.

Em 2015, novamente a ABESC, ABEF e ABEG reunem-se para discutir os problemas executivos e patologias observadas nas estacas hélice contínua no Brasil. No 8o SEFE (Seminário de Engenharia de Fundações Especiais e Geotecnia) na Mesa Redonda sobre "Gestão, especificação, aplicação e controle do concreto em obras de fundação", as entidades apresentaram um novo traço e especificação técnica para o concreto das estacas hélice contínua (Código HC 30).

• Relação água/cimento ≤ 0.​55​

• fck ≥ ​30 MPa aos 28 dias

• Pedra 0 (4,75/12,5)

• Slump na nota fiscal: 220 ± 30 mm

• Consumo mínimo de ​cimento​ 400 kg/m³

• A colocação da ferragem na estaca hélice deve ser de no máximo 2 horas após a chegada do Caminhão Betoneira na obra, respeitando a NBR 7212.

• Porcentagem de Argamassa em massa = 55 % [Massa do cimento + Massa dos agregados miúdos] *100/ [Massa do cimento + Massa dos agregados miúdos + Massa dos agregados graúdos].

• Exsudação máxima de 4% do volume total de água conforme a ABNT NBR 15.558.

• Traço tipo bombeado.

• Podem ser usados aditivos plastificantes.

• Permitido o uso de agregados miúdos artificiais conforme a NBR 7211.

• Especificar na nota fiscal a quantidade máxima de água a ser adicionada na obra considerando a água retida na central mais uma estimativa de água perdida por evaporação.

• As notas fiscais de simples remessa devem ter o Código ​HC​ 30​.

Em 2016, a BornSales Engenharia passou a especificar nos seus projetos de fundação o fck de 30 MPa, restringindo o uso de agregado miúdo artificial. Tal medida gerou muita discussão com as concreteiras locais e as construtoras, visto que, de forma equivocada, a compra de concreto no Brasil é feita pela especificação do fck e não do traço. Outra medida adotada nos projetos de fundação foi a obrigatoriedade da apresentação da Carta Traço, com a respectiva ART do Responsável Técnico.

Em 2019, no dia 30 de setembro, entra em vigor pela ABNT a última revisão da NBR 6122. Nesta revisão, há uma mudança significativa na especificação do concreto para as estacas hélice contínua. Eliminou-se a escolha do concreto pelo fck substituindo-o pela classe de concreto. A classe do concreto deverá atender a classe de agressividade ambiental (CAA), conforme a ABNT NBR 6118. Neste caso, a faixa de variação do concreto passa a ser:

• CAA = I e II: Classe de concreto C30, consumo minimo de cimento de 400 kg/m3, abatimento entre 220 e 260 mm, fator a/c < 0,6, diâmetro do agregado de 4,75 a 12,5 mm, teor de exsudação inferior a 4%.

• CAA = III e IV: Classe do concreto C40, consumo minimo de cimento de 400 kg/m3, abatimento entre 220 e 260 mm, fator a/c < 0,45, diâmetro do agregado de 4,75 a 12,5 mm, teor de exsudação inferior a 4%.

Para as obras em terrenos localizados na planície costeira, onde há influência da cunha salina no lençol freático e da própria maresia sobre a estrutura, o grau de agressividade é III. Quando há contato direto com água salgada tem-se grau de agressividade IV. Logo, o concreto das estacas hélice contínua no Litoral Catarinense deverá ser da Classe C40.

A especificação dos traços visa obter concreto que garanta qualidade e propriedades como trabalhabilidade, resistência, durabilidade (baixas permeabilidade, porosidade e segregação), levando em consideração as condições particulares de concretagem.

2- Especificação do concreto - Normas Internacionais

As Normas Técnicas Internacionais (BS EN 1536:2010; EuroCode 7) definem as propriedades e características que o concreto deve apresentar no seu estado fresco e no atendimento as especificações requeridas de desempenho.

As exigências de propriedades do concreto a serem atendidas no seu estado fresco são: trabalhabilidade, retenção de fluxo e estabilidade. Ou seja, deve ter uma alta resistência contra a segregação, alta plasticidade e boa coesão, fluir bem e ser adequadamente auto-adensável. No estado endurecido, deve atender os requisitos relacionados à resistência e durabilidade.

Quanto ao teor mínimo de cimento, a BS EN 1536:2010 apresenta a seguinte especificação:

• Teor de cimento:

• Sem presença de lençol freático > 325 kg/m3;

• Com presença de lençol freático > 375 kg/m3.

• Teor de finos (diâmetro < 0,125 mm, incluindo adições e cimento):

• Agregado graúdo d > 8 mm > 400 kg/m3;

• Agregado graúdo d < 8 mm > 450 kg/m3.

Observa-se que quanto menor o diâmetro do agregado utilizado, maior deve ser a quantidade de finos no concreto. Outra observação é quanto a presença do lençol freático, que gera aumento no teor de cimento do concreto.

3- Controle tecnológico

Os concretos destinados à fundação devem seguir a condição A de preparo estabelecida na ABNT NBR 12655. A mistura realizada em central de concreto ou em caminhão-betoneira deve seguir o disposto na ABNT NBR 7212. Os materiais utilizados na fabricação do concreto, como cimento Portland, agregados, água (gelo) e aditivos, devem obedecer às respectivas Normas Brasileiras específicas.

Antes do início da obra deve ser fornecida a Carta Traço, acompanhada da respectiva ART, segundo a ABNT NBR 7212, na qual deverão constar:

• a quantidade em massa de cada componente do concreto;

• o limite máximo de exsudação (ABNT NBR 15558);

• a classe de abatimento (ABNT NBR 8953) e de resistência do concreto; e

• a avaliação da reatividade potencial (ABNT NBR 15577-1).

O controle das características do concreto deve abranger:

• Ensaio de abatimento (slump-test) conforme NBR NM 67, de cada caminhão betoneira que chegar à obra, imediatamente antes do lançamento;

• Moldagem de 4 corpos-de-prova de todo o caminhão betoneira, conforme NBR 5738;

• Determinação das resistências à compressão simples, conforme NBR 5739, aos 7 e 28 dias de cura.

O material deve ser liberado para lançamento desde que o resultado do ensaio de abatimento esteja compreendido dentro da variação especificada na dosagem do concreto no projeto.

Na moldagem dos corpos-de-prova, para a determinação da resistência à compressão simples, cada amostra é constituída por dois corpos-de-prova moldados na mesma amassada, no mesmo ato, para cada idade de rompimento.

O ensaio de abatimento (slump test) deve ser utilizado para avaliar a consistência do concreto no estado fresco. No Brasil é comum a verificação da altura e não do diâmetro gerado pelo fluxo do concreto. As diferentes condições de uso e processos de concretagem em estacas depende dos resultados da altura e diâmetro medidos no ensaio, conforme os valores apresentados na tabela 1 (fonte: BS EN 1536:2010).

Tabela 1 - Valores de consistência e tolerâncias para o concreto no estado fresco (BS EN 1536:2010).

A avaliação da resistência à compressão do concreto, normalmente realizada no Brasil, deve ser entendida como uma análise da resistência do concreto no estado endurecido. Ressaltando que as condições de cura no molde e laboratório são diferentes da estaca.

Qualquer ensaio de controle tecnológico a ser realizado no concreto deve estar associado aos registros diários de obra, entre os quais, a ficha de rastreabilidade de cada caminhão.

Tabela 2 - Modelo de ficha para o controle de rastreabilidade do concreto nas estacas.

4- Serviço de concretagem

A ABNT NBR 6122:2019 e o Manual de Especificações Técnicas da ABEF (Associação Brasileira de Empresas de Fundações e Geotecnia) descrevem os procedimentos a serem adotados na etapa de concretagem de estacas hélice contínua.

É fundamental manter uma pressão positiva durante a concretagem (50 a 100 kPa), mantendo-se o trecho final do trado contínuo sempre afogado no concreto lançado na cavidade da estaca. Deve-se também observar o volume de concreto lançado ao longo do comprimento da estaca, procurando preencher o volume nominal da estaca e assegurar o sobreconsumo necessário para a garantia da sua integridade.

É inadmissível o uso de trados com diâmetro na ponta diferente em relação ao diâmetro nominal, bem como, executar movimentos verticais de alívio do trado, por meio de giros no sentido contrário. Em ambos os casos, poderá ocorrer a contaminação do concreto com o solo a ser removido pelo trado. Além disso, o alívio gerado no solo prejudica o desempenho geotécnico da estaca (redução considerável da resistência lateral).

FONTE: https://www.bornsales.com.br/single-post/2020/03/10/concreto-de-estacas-h%C3%A9lice-cont%C3%ADnua 

6) Armadura

É constituída por um mínimo de 04 (quatro) ferros longitudinais e estribos helicoidais com passo de 20 cm, ponteados com solda para enrijecimento da mesma.

A ponta da armadura é afunilada, conforme mostrado na Figura 2, e devem ser utilizados roletes plásticos para garantir o recobrimento.

Devido à dificuldade para a colocação, o comprimento máximo da armadura é de 12,0 (doze) metros.

Estacas submetidas apenas a esforços de compressão devem receber na parte superior a armadura mínima.

De acordo com a NBR 6122:2010, o percentual de aço longitudinal deve ser maior ou igual a 0,5% (meio por cento) da seção de concreto, e comprimento 4,0 (quatro) metros.

7) Diâmetros usuais / Cargas Admissíveis

No Brasil há maior disponibilidade de equipamentos que executam estacas com diâmetros até 90 cm.

Excepcionalmente encontram-se equipamentos que executam até 140 cm.

No quadro seguinte são apresentados os diâmetros mais executados e respectivas cargas admissíveis.

Diâmetro (cm) - Carga Q (tf)

30              35

35              48

40              62

50             100

60             140

70             190

80              250

90              315

8)  Vantagens, Desvantagens e/ou Limitações

Entre as principais vantagens das estacas hélice contínua estão a alta velocidade de execução e a menor emissão de ruídos e de vibrações, evitando incômodos na vizinhança decorrentes do processo de cravação de estacas metálicas, pré-moldadas ou de tubos, além disso, a técnica não causa descompressão do terreno nem necessita de água ou lama bentonítica, reduzindo e minimizando problemas com o material resultante de escavações e concretagem, que apesar de ser removido limita-se a escavação e remoção individual de cada estaca bastando ter um equipamento de pequeno porte no canteiro do tipo uma retroescavadeira ou uma escavadeira hidráulica de pequeno porte a fim de remover o volume escavado do furo que e retirado pelo trado para ser depositado num bota fora de espera para ser removido da obra, sendo que é possível fazer um acompanhamento totalmente computadorizado por meio de sensores com informações gerais (nome, profundidade, volume de concreto, consumo e inclinação do trado), durante a perfuração (velocidade de introdução, de rotação e pressão do óleo da mesa rotativa) e durante a concretagem (velocidade de subida do trado e pressão de concretagem), mas porém nunca deixando de lado o comparativo na prática entre o volume previsto teórico calculado pelo engenheiro de fundações com o rela executado considerando nos cálculos as perdas de argamassa nos sistemas de mangote entre o caminhão de concreto usinado até o local da aplicação da estaca durante a concretagem bombeada.

Essas estacas não podem penetrar em rocha sã, pois não são dotadas de perfuratrizes roto percussivas, mas sim um trado helicoide do tipo saca rolhas sendo necessário, no caso de atravessar matacão ou quando o projeto solicitar profundidades onde por impedimento executivo operacional quando ocorrerem estas interferências não previstas em projetos e muito menos detectadas nas campanhas de sondagens mistas, nesses casos a solução deverá ser complementada por execução de estacas raiz ou outros métodos, que garantam a chegada efetiva a profundidade da cota prevista em projeto que são soluções de menor produtividade e mais caras porém garantindo a qualidade técnica e a segurança da obra deixando a fundação no terreno mais resistente previsto pelo engenheiro de fundações.

As estacas hélice contínua também não podem ser utilizadas em locais com pé-direito reduzido e espaços confinados, assim como têm restrição em locais onde a estaca precisa atingir profundidades maiores que 35 metros, ou em solos com presença de rochas e matacões, como já explicado acima.

O terreno para utilização destas perfuratrizes deve não deve ter relevo irregular / acidentado / íngreme  ou de superfície muito frágil que não garanta um suporte mínimo para o deslocamento das perfuratrizes, geralmente uma taxa de 2,5 kg/cm2, que não suportam o peso do equipamento, pois estes equipamento correm serios riscos de tombamento em terrenos de aclives acentuados, sendo necessário um cuidado com a engenharia de segurança do trabalho no deslocamento destes equipamentos, sempre que possível baixar o mastro principal para deslocamento entre furos respeitando o manual de cada equipamento.

Nesse caso, pode ser utilizado equipamento mais leve, como estaca raiz ou estaca pré-moldada. A desvantagem de substituir a hélice contínua é a baixa produtividade de outros métodos e provavelmente custos mais elevados, causando atraso no cronograma da obra e elevação dos custos dos serviços, que não descartem a possibilidade, acabam acontecendo principalmente em obras próximas a afloramentos rochosos onde a probabilidade geologica de deposito de talus ou blocos depositados e muito grande.

      Vantagens

–  Ausência de vibrações e ruídos que possam incomodar a vizinhança durante a execução

–  Custo unitário inferior ao das demais estacas (exceto trado e Strauss)

–  Atendem economicamente a obras com cargas muito leves a muito pesadas

–  Elevada produtividade (da ordem de até 7.000 metros / mês)

Desvantagens e/ou Limitações

Limitada a comprimentos de 30 (trinta) metros

Não exequíveis com inclinação

Comprimento da armadura máximo de 12,0 (doze) metros

Dificuldades para serem executadas através de terrenos com matacões

9) Problemas Executivos

◦Entupimento da tubulação causado por concreto inadequado (produtividade)

◦Dificuldade para a colocação da armadura causada também por emprego de concreto inadequado (produtividade e qualidade), concreto com baixa taxa de cimento inferior a 400 kg / m3, concreto com pedriscos de grande diãmetro;

◦ Ponta da gaiola de aço aberta, não fechada e diãmetro iandequado em relação ao tamanho da perfuração;

◦Embuchamento do trado em solos argilosos em geral insaturados, o que pode impedir o avanço do trado até a cota de projeto (qualidade).

Falha de concretagem na estaca hélice

As cabeças das estacas, caso seja necessário, devem ser cortadas com ponteiros até que se atinja a cota de arrasamento prevista, não sendo admitida qualquer outra ferramenta para tal serviço.

Após a execução da estaca, a cabeça deve ser aparelhada para a permitir a adequada ligação ao bloco de coroamento, ou às vigas.

 Para tanto, devem ser tomadas as seguintes medidas:

a) o corte do concreto deve ser efetuado com ponteiros afiados, trabalhando horizontalmente com pequena inclinação para cima;

Necessidade de Regularização das estacas após escavação

ponteiros afiados

 b) o corte do concreto deve ser feito em camadas de pequena espessura iniciando da borda em direção ao centro da estaca;

c) as cabeças das estacas devem ficar normais aos seus próprios eixos.

As estacas devem penetrar no bloco de coroamento em pelo menos 10 cm, salvo especificação de projeto.

Certificar que as seções transversais são as indicadas no projeto e às especificações dos materiais.

O dimensionamento das estacas deve ser efetuado em atendimento às normas NBR 6122(1) e NBR 6118(2).

O concreto, altamente plástico, deve ser colocado sob pressão e através de monitoramento específico pode-se definir seu volume e pressão de colocação. A medida que o concreto é introduzido sob pressão no furo, o trado vai sendo erguido gradativamente de forma a garantir a não ocorrência de solo na massa de concreto. Este monitoramento, controlado por computador e posicionado na plataforma de operação do trado, torna possível estabelecer o diâmetro específico da estaca concretada metro a metro.

Em condições normais o diâmetro efetivo da estaca é de ordem de 15% a 20% superior ao do furo, acarretando aos volumes adicionais em torno de 20% a 30%, relativamente ao previsto no projeto.

O comprimento limite das estacas atualmente é de 27 (vinte e sete) metros, compatível com a extensão do trado mecânico em hélice contínua.

CONTROLE TECNOLÓGICO

Controle  dos Materiais

Concreto

O controle das características do concreto deve abranger:

a) slump-test conforme NBR NM 67(3), de cada caminhão betoneira que chegar à obra,imediatamente antes do lançamento; o material deve ser liberado para lançamento desde que o abatimento esteja compreendido dentro da variação especificada na dosagem do concreto no projeto;

b) moldagem de 4 corpos-de-prova de todo o caminhão betoneira, conforme NBR5738(4);

c) determinação das resistências à compressão simples, conforme NBR 5739(5), aos 7 e 28 dias de cura.

Na moldagem dos corpos-de-prova, para a determinação da resistência à compressão simples, cada amostra é constituída por dois corpos-de-prova moldados na mesma amassada, no mesmo ato, para cada idade de rompimento. Os corpos-de-prova devem estar correlaciona dos com as estacas e o caminhão betoneira.

Toma-se a resistência da amostra, na idade de rompimento, o maior dos dois valores obtidos no ensaio de resistência à compressão simples.

Controle de Execução

Para efeito de controle e execução das estacas hélice, os boletins deveram conter :

a) número, a localização da estaca e data de execução;

b) dimensões da estaca;

c) cota do terreno no local da execução;

d) nível d’água;

e) características dos equipamentos de execução;

f) duração de qualquer interrupção na execução e hora em que ela ocorreu;

g) cota final da ponta da estaca;

h) cota da cabeça da estaca, antes do arrasamento;

i) comprimento do pedaço cortado da estaca, após o arrasamento na cota de projeto;

j) desaprumo e desvio de locação;

k) anormalidade de execução;

l) comprimento real da estaca, abaixo do arrasamento.

Emissão do boletim de execução de cada estaca, contendo datas, volumes parciais, pressão, profundidades e outros que deve-se encontrar na memória do computador acoplado ao trado mecânico.

Controle do volume teórico e do volume real aplicado em cada estaca para em caso de pane no sistema da memória do computador, haver possibilidade de avaliar a estaca hélice executada.

Ao final da obra deve ser emitido relatório com todos os dados e observações processadas, estaca por estaca.

Em caso de dúvidas sobre uma estaca, a fiscalização poderá exigir a comprovação de seu comportamento. Se essa comprovação não for julgada suficiente e, dependendo da natureza da dúvida, a estaca deve ser substituída, ou após seu comportamento comprovado por prova de carga.

 Em obras com grande número de estacas, devem ser feitas provas de carga estática em, no mínimo, em 1% das estacas. As provas de carga devem ter início juntamente com o início da execução das primeiras estacas de forma a permitir as providências cabíveis em tempo hábil.

Deve ser constante a comparação dos comprimentos encontrados na obra com os previstos em projeto.

 Aceitação da Estaca

A estaca é aceita desde que:

a) sua excentricidade, em relação ao projeto, seja de até 10% do diâmetro do circulo que a inscreva;

b) o desaprumo seja no máximo de 1% de inclinação, do comprimento total;

Valores diferentes dos estabelecidos devem ser informados à projetista para verificação das novas condições.

c) existem variações de aceitação, dependendo do projeto;

PROCEDIMENTOS DE SEGURANÇA E CONTROLE AMBIENTAL

Os procedimentos de controle ambiental referem-se à proteção de corpos d’água, da vegetação lindeira e da segurança viária. A seguir são apresentados os cuidados e providências para proteção do meio ambiente que devem ser observadas no decorrer da execução de estacas hélices continuas.

Durante a execução devem ser conduzidos os seguintes procedimentos:

a) deve ser implantada a sinalização de alerta e de segurança de acordo com as normas pertinentes aos serviços;

b) deve ser proibido o tráfego dos equipamentos fora do corpo da estrada para evitar da nos desnecessários à vegetação e interferências na drenagem natural;

c) caso haja necessidade de estradas de serviço fora da faixa de domínio, deve-se proceder à liberação ambiental de acordo com a legislação vigente;

d) as áreas destinadas ao estacionamento e manutenção dos veículos devem ser devidamente sinalizadas, localizadas e operadas de forma que os resíduos de lubrificantes, ou combustíveis não sejam carreados para os cursos d’água. As áreas devem ser recuperadas ao final das atividades;

e) todos os resíduos de materiais utilizados devem ser recolhidos e dada a destinação apropriada;

f) todos os resíduos de lubrificantes, ou combustíveis utilizados pelos equipamentos, seja na manutenção, ou na operação dos equipamentos, devem ser recolhidos em recipientes adequados e dada a destinação apropriada;

g) deve-se providenciar a execução de barreiras de proteção, tipo leiras de solo, quando as obras estiverem próximas a cursos d’água ou mesmo sistema de drenagem que descarregue em cursos d’água, para evitar o carreamento de solo ou queda, de blocos ou fragmentos de rocha em corpos d´água próximos à rodovia;

h) não devem ser executadas barragens, ou desvios de curso d’água que alterem em definitivo os leitos dos rios;

i) não pode ser efetuado o lançamento de refugo de materiais utilizados nas áreas lindeiras, no leito dos rios e córregos e em qualquer outro lugar que possam causar prejuízos ambientais;

j) as áreas afetadas pela execução das obras devem ser recuperadas mediante a limpeza adequada do local do canteiro de obras e a efetiva recomposição ambiental;

k) é obrigatório o uso de EPI, equipamentos de proteção individual, pelos funcionários.

CRITÉRIOS DE MEDIÇÃO E PAGAMENTO

Geralmente as estacas, executadas e recebidas na forma descrita, devem ser medidas por metro linear, entre as cotas da ponta e a do seu arrasamento, para engastamento no bloco de coroamento.

Os blocos de coroamento excluem-se destes, pois devem ser medidos e pagos a parte das estacas.

ITENS PARA MEDIÇÃO E UNIDADES USUAIS

1) Taxa de mobilização de equipamentos para estaca hélice mobilização de equipe(s) e equipa mento(s) até o local de execução da obra .......un

2) Estaca hélice D=25 cm ..................................................................................m

3) Estaca hélice D=30 cm ..................................................................................m

4) Estaca hélice D=35 cm...................................................................................m

5) Estaca hélice D=40 cm...................................................................................m

6) Estaca hélice D=50 cm...................................................................................m

7) Estaca hélice D=60 cm...................................................................................m

8)  Estaca hélice D=70 cm..................................................................................m

9)  Estaca hélice D=80 cm..................................................................................m

10)Estaca hélice D=90 cm..................................................................................m

11)Estaca hélice D=100 cm ...............................................................................m

BIBLIOGRAFIA

1 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6122. Projeto e execução de fundações. Rio de Janeiro, 1996.

2 ____.NBR 6118. Projeto de estruturas de concreto - Procedimento. Rio de Janeiro,2004.

3 ____. NBR NM 67. Concreto - Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro, 1996

4 ____.NBR 5738. Concreto-Procedimento para moldagem e cura de corpos-de-prova.Rio de janeiro, 2003.

5 ____.NBR 5739. Concreto - Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de janeiro, 1994.

6 ____.NBR 12655. Concreto de cimento Portland - Preparo, controle e recebimento Procedimento.Rio de janeiro, 2006.

7 Manual de Especificações de Produtos e Procedimentos ABEF, Editora PINI, 2ª edição_____________/ANEXO A

ANEXO I - BOLETIM DE CONTROLE DE EXECUÇÃO

ANEXO II - CONTROLE DE HÉLICE CONTÍNUA MONITORADA

Resumo da metodologia executiva de uma estaca hélice contínua monitorada

As fases de execução da estaca hélice contínua são:

Perfuração, concretagem simultânea à extração da hélice e colocação da armação.

Perfuração

A hélice propriamente dita é composta de chapas em espiral que se desenvolvem, como uma hélice, em torno de tubo central. Sua extremidade inferior é composta de garras que  permitem cortar o terreno , e de uma tampa destinada a impedir a entrada de solo no tubo central durante a escavação, e permitir a saída de concreto durante a concretagem.

A perfuração consiste na introdução da hélice no terreno, por meio de movimento rotacional proveniente de motores hidráulicos acoplados na extremidade superior da hélice, até a cota de projeto, sem que em nenhum momento, a hélice seja retirada da perfuração.

Devido a esta principal característica das estacas hélice contínua, a de não permitir alívio do solo durante as etapas de escavação e concretagem, torna-se possível a sua execução tanto em solos coesivos como arenosos, na presença ou não de lençol freático.

Concretagem

Alcançada a profundidade desejada o concreto é bombeado através do tubo central. Neste momento a hélice passa a ser  extraída do terreno através do equipamento, sem girar ou girando lentamente no sentido da perfuração. A pressão do concreto (obrigatoriamente positiva) é controlada de forma que este preencha os vazios causados pela extração da hélice, até a superfície do terreno, ou atinja a cota de topo da estaca, se esta for inferior a da superfície.

O concreto normalmente utilizado apresenta resistência característica FCK de 20 Mpa, é bombeável e composto de areia, pedrisco ou brita um. O consumo de cimento de 350 à 450 quilos por metro cúbico, sendo facultativa a utilização de aditivos. O abatimento ou “slump” é mantido entre 200 e 240mm.

Normalmente é utilizada bomba de concreto acoplada ao equipamento de perfuração através de mangueira flexível de 100mm de diâmetro interno.

A velocidade de extração da hélice do terreno deve ser tal que mantenha a pressão de injeção do concreto positiva. O preenchimento da estaca com concreto é normalmente executado até a superficíe de trabalho, sendo possível o seu arrasamento abaixo da superfície do terreno, guardadas as precauções quanto a estabilidade do furo no trecho não concretado e a colocação da armação. A limpeza da hélice pode ser feita manualmente ou por limpador de acionamento hidráulico ou mecânico acoplado ao equipamento.

Colocação da armação

O método de execução da estaca hélice contínua exige a colocação da armação após a sua concretagem.

A armação, em forma de gaiola, é introduzida na estaca por gravidade ou com auxílio de um pilão de pequena carga, ou de um vibrador.

As estacas submetidas a esforços de compressão levam uma armação no topo, em geral de 2 metros de comprimento. No  caso de estacas submetidas a esforços transversais ou de tração será possível a introdução de armação de maior comprimento já tendo se conseguido a introdução de 17 metros de armação. No caso de armações longas, as gaiolas devem ser constituídas de barras grossas e estribo espiral soldado na armação longitudinal para evitar a sua deformação durante a introdução no fuste da estaca.

Luiz Antonio Naresi Júnior é engenheiro civil com ênfase na área de Saneamento, possui pós-graduação em Engenharia de Segurança do Trabalho, Analista Ambiental pela UFJF (Universidade Federal de Juiz de Fora), e em Engenharia Geotécnica pela UNICID (Universidade Cidade de São Paulo). É especialista em obras de Fundação Profunda, Contenções de Encosta, Obras de Artes Especiais, Projetos de Contenção, Infraestrutura Ferroviária e Rodoviária. Atualmente é sócio da ABMS (Associação Brasileira de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica),diretor do Clube de Engenharia de Juiz de Fora (MG) desde 2005, participa como voluntario pela ABMS como apoio a defesa civil de Belo Horizonte, consultor, comercial e assessor da diretoria da Empresa Progeo Engenharia Ltda. 

LAN CONSULTORIA DE FUNDAÇÕES PESADAS E GEOTECNIA - RPA

Especialista em Fundação Pesada e Geotecnia

LUIZ ANTONIO NARESI JUNIOR

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