Autor: Prof. Luiz Antonio Naresi Junior - Engenheiro Civil Geotécnico (Experiencias e Vivências Práticas)

Estacas Raiz de 450 mm de diâmetro executadas com armação em tubo SCH 80

 As estacas-raiz (na Itália, pali-radice) foram desenvolvidas, em sua origem, para a contenção de encostas, quando erarn cravadas formando reticulados. 

Posteriormente, foram utilizadas em reforços de fundações e, em  seguida, como fundações normais. 

Essas estacas tem particularidades que permitem sua utilização em casos em que os demais tipos de estacas não podem ser empregados: 

(1) não produzem choques nem vibrações;

(2) há ferramentas que permitem executá-las através de obstáculos tais como blocos de rocha ou pecas de concreto; 

(3) os equipamentos são, em geral, de pequeno porte, o que possibilita o trabalho em ambientes restritos; 

(4) podem ser executadas na vertical ou em qualquer inclinação.

Canteiro de obras executando estacas raiz

Com essas características, as estacas-raiz (e as microestacas injetadas) praticamente eliminaram do mercado as estacas prensadas (tipo Mega),  para reforço de fundações.

RESULTADO FINAL DE UM BLOCO FORMADO POR ESTACAS RAIZ DIÂMETRO DE 400 mm

Tabela de Consumo de Estacas Raíz, meramente informativa para estimar o consumo de materiais, para dimencionamento da capacidade da estaca corretamente, consulte o seu consultor

Baseada na tabela da ABEF - SP

TABELA DA NORMA DE ESTACAS RAIZ 

 Segundo a NBR 6122:2019 - Projeto e execução de fundações

Estacas escavadas do tipo raiz para cortina de contenção de subsolo, apoós a escavação do 1o nivel de terraplenagem.

Vale mostrar o prumo das estacas e a belíssima concretagem.

TABELA MERAMENTE DE REFERENCIA - PARA ESTUDOS PRELIMINARES

RESUMO :

O emprego deste tipo de estaca é indicado em todo tipo de fundação e em especial para fundações de equipamentos industriais, reforços de fundações, locais com restrição de pé direito ou dificuldade de acesso para equipamentos de grande porte, situações nas quais a execução possa provocar vibrações, em casos onde é preciso atravessar matacões ou blocos de concreto ou ainda quando existe necessidade de engaste da estaca no topo rochoso.

A estaca raiz é uma estaca concretada "in loco", com diâmetro acabado variando de 80 a 410 mm e de elevada tensão de trabalho fuste, que é constituído de argamassa de areia e cimento e é inteiramente armado ao longo de todo o seu comprimento. As estacas raiz foram desenvolvidas na Itália, no final da década de 50 e tinham como função básica o reforço de fundações. No entanto, os recentes desenvolvimentos da técnica executiva e dos conhecimentos da mecânica dos solos permitiram aumentar, com segurança a capacidade de carga e a produtividade deste tipo de estaca.

Toda vés que no processo de estaca raiz a gente encontra um bloco ou matação e entramos atravessando ele com martelo de fundo reduzimos o diâmetro  o que chamamos de telescopamento em estacas raiz adimitivel em até no máximo dois blocos pois senão a chegada da estaca raiz ficaria com um diâmetro muito inferior.

A estaca raiz é executada em direção vertical ou inclinada, mediante uso de rotação ou rotopercurssão com circulação de água, lama bentonítica ou ar comprimido, e pode, por meio de ferramentas especiais, atravessar terrenos de qualquer natureza, inclusive alvenarias, concreto armado, rochas ou matacões. Completada a perfuração com revestimento total do furo, é colocada a armadura necessária ao longo da estaca, procedendo-se a concretagem do fuste com a correspondente retirada do tubo de revestimento. 

A concretagem é executada de baixo para cima, aplicando-se regularmente uma pressão rigorosamente controlada e variável em função da natureza do terreno.

Com esse procedimento, além de se aumentar substancialmente o valor do atrito lateral, garante-se também a integridade do fuste, permitindo que se considere a resistência da argamassa no dimensionamento estrutural da estaca, conseguindo-se, deste modo, uma sensível redução na armadura e, conseqüentemente, no custo final da estaca.

 Dentre os vários tipos de estaca injetada, com e sem pressão mantida, podemos afirmar que a estaca raiz apresenta a menor relação custo/carga, além de facilmente permitir o controle de qualidade realizado através de provas de carga.

Devido ao método executivo, as estacas raiz podem suportar também elevadas cargas de tração. Este fato permite que sejam executadas provas de carga a compressão sem a necessidade do uso de tirantes ou cargueiras, utilizando-se simplesmente as estacas vizinhas como elemento de reação.

É importante ressalvar que o uso de provas de carga a tração em estacas que irão trabalhar a compressão, além de não refletir o verdadeiro comportamento das estacas,pode até triplicar a armadura do fuste, uma vez que não mais poderemos contar com a resistência do concreto, trazendo elevados custos adicionais.

O processo de perfuração, não provocando vibrações, nem qualquer tipo de descompressão do terreno em conjunto com o reduzido tamanho do equipamento, torna esse tipo de estaca particularmente indicado em casos especiais como: reforço de fundações, fundações de obras com vizinhanças sensíveis a vibrações ou poluição sonora, ou em terrenos com presença de matacões e para obras de contenção de talude.

EXECUÇÃO DE ESTACA RAIZ SOBRE FLUTUANTE

Ponte Sobre Rio Ranuro-Nova Ubiratã -MT

Estaca raiz embarcadas executadas com revestimento perdido

A existência de modernos equipamentos que permitem a execução de estacas raiz com altas médias de produtividade e o uso de cargas de trabalho de até 1500 KN (150tf), aumentaram muito a competitividade da estaca raiz em obras normais. Além disso, esta estaca possui a vantagem de resistir a cargas de tração muito elevadas, sendo ideal para as fundações de várias obras especiais, desde torres de linha de transmissão até plataformas de petróleo.

 Atualmente podemos afirmar que em vários casos da prática corrente da engenharia de fundações, esse tipo de estaca constitui a melhor opção técnico-comercial.

No caso de terrenos de encostas íngremes ou que não permitam o acesso de veículos de grande porte, a instalação dos bate-estacas tradicionais torna-se de difícil execução e de custo elevado.

Neste caso, ressaltamos o 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.

Neste tipo de solo o uso de estacas tradicionais exige operações custosas e de sucesso duvidoso. 

O uso da estaca raiz, neste caso, é a solução mais correta, uma vez que o processo executivo permite o atravessamento com relativa facilidade destes obstáculos.

A estaca raiz é a solução mais indicada para o reforço de fundações, seja devido à deficiência da fundação 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 necessidade da construção, na maioria dos casos, de novos blocos de fundação.

Além disto, como necessitam de pouca deformação para mobilizar a carga de trabalho, as estacas raiz praticamente não provocam esforços adicionais na estrutura durante a transferência de carga.

Utilizando-se estacas raiz, a cravação será realizada praticamente sem barulho ou vibração, tendo-se ainda a vantagem do furo estar sempre revestido, não causando descompressão do terreno.

O reticulado de estacas raiz é utilizado nos problemas de reforço e contenção de taludes, aplicação essa que varia conforme se trate de terreno solto ou de talude em rocha alterada. No caso de taludes em terrenos soltos, o emprego das estacas raiz consiste na realização de uma ou mais paredes de interceptação, destinadas a fracionar e a conter a massa de solo em movimento descendente. No caso de terrenos com rocha alterada, as estacas raiz, distribuídas no terreno com densidade conveniente, criam uma espécie de costura, fazendo com que o maciço se comporte como uma parede ciclópica. Esta solução tem a vantagem de evitar a construção de grandes muros de concreto armado, muros estes que além de dispendiosos, afetam negativamente o visual dos maciços a serem estabilizados.

Quando, em situações especiais, não é possível executar paredes diafragma, o reticulado de estacas raiz pode ser utilizado como estrutura de contenção. Este sistema além de resistir ao empuxo do terreno e proteger as construções vizinhas durante as escavações, pode resistir a cargas verticais, funcionando também, quando necessário, como submuração e reforço das construções vizinhas, ou como fundações dos pilares da nova obra.

O uso de estacas raiz é a solução mais indicada principalmente nas seguintes situações:

Substituição ou acréscimo das instalações existentes por novos equipamentos de maior potência com novos carregamentos. Geralmente estas substituições são executadas nas proximidades ou no interior de estruturas existentes e não devem interromper a produção fabril.

Estabilização de grandes máquinas com peças de movimento rápido que apresentam vibrações elevadas. O uso de estacas raiz, executadas através do bloco das fundações existentes, modifica a inércia das fundações e elimina as vibrações danosas.

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 a roto-percursão com martelo de fundo (down-the-hole) e bits de vídia, internamente ao tubo de revestimento no trecho em solo, com diâmetro reduzido em rocha.

A perfuração em terrenos arenosos, constituídos de pedregulhos e matacões, com nível d'água elevado, é praticamente impossível pelos métodos de perfuração convencionais.

Para solucionar o problema,nestes casos especiais existe um martelo Down-the-hole tipo Tubex que reveste o furo simultaneamente à perfuração.

Metodologia

A) O método Tubex é baseado no princípio da perfuração com bit associado à uma ferramenta excêntrica. A ferramenta de perfuração faz um furo com diâmetro suficiente para encaixar o tubo de revestimento que vem logo atrás da ferramenta de perfuração. O material é aspirado através do tubo de revestimento.

B) Quando a perfuração alcança a rocha subjacente às camadas submersas de pedregulhos e matacões, a ferramenta é girada no sentido oposto ao da perfuração, recolhendo sua parte excêntrica para o elemento principal. Em seguida o martelo é retirado pelo interior do tubo de revestimento que é embutido alguns centímetros na rocha.

 C) Para prosseguir a perfuração em rocha, é feita a troca de ferramenta pelo martelo Down-the-hole convencional, que é introduzido pelo tubo de revestimento.

FY-300 pneumatic DTH drilling rig, drill 300m depth

Exentric casing systen

METODOLOGIA EXECUTIVA COM PROCESSO CONVENCIONAL.

  c)         Verificar a verticalidade e/ou ângulo de inclinação de acordo com a característica da estaca.

Nivelamento do revestmento de perfuração

PERFURAÇÃO DE ESTACA RAIZ 

d)        Centrar o tubo de revestimento no piquete de locação da estaca

PERFURAÇÃO

Realizar a perfuração do solo por meio da perfuratriz rotativa ou roto-percussiva com a descida de tubo de revestimento; caso o tubo de revestimento encontre dificuldade para seu avanço, em razão da ocorrência de solos muito duros ou ainda plásticos, devem ser empregadas brocas de três asas, tipo tricone, para execução de pré-furo ou ainda para limpeza no interior. A circulação da água circulando pelo interior do tubo de revestimento e saindo por fora do mesmo transportando o material e chamada de circulação direta de água.

 MATERIAL SAIDO DO FURO PELA CIRCULAÇÃO DIRETA PERFURAÇÃO FEITA COM AUXÍLIO DE REVESTIMENTO E CIRCULAÇÃO DITETA DE ÁGUA PELO INTERIOR DO REVESTIMENTO SAINDO POR PRESSÃO DE BAIXO PARA CIMA O MATERIAL ESCAVADO PARA FORA.

POÇO DE DECANTAÇÃO PARA EXECUÇÃO E REAPROVEITAMENTO DA ÁGUA DE PERFURAÇÃO PARA ESTACA RAIZ

 A foto mostra o posicionamento do estropo de aço acoplado ao guindaste auxíliar da perfuratriz wirth no momento de içar o prolongamento do revestimento de 14", na parte de baixo é amarrada uma corda para guiar e colocar o tubo de revestimento metáligo pesado da posição horizontal para vertical.

Na parte inferior é colocado um anel protetor da rosca do revestimento macho/fêmea, para evitar que possíveis grandes impactos danifiquem e amassem a mesma empenando-a.

Prolongamento do revestimento para continuidade da execução da estaca escavada nos trechos em solo.  

Detalhe da manobra para colocação de outro revestimento. Observem o anel protetor onde o trabalhador esta segurando. Em seguida e retirado o anel de proteção para seu acoplamento rosqueado.

Depois que perfuramos a 1a seção de revestimento, procedemos a colocação da 2a seção, tantas veses quanto for necessário.

Procedemos da seguinte maneira :

I) Descemos o cabo de aço e fixamos na parte da frente da nova seção do revestimento. Enquanto isso a parte traseira e amarrada uma corda e pelo menos 03 trabalhadores servem como um contra peso evitando o movimento pendular do revestimento. No exato momento em que ele for içado.

 Hoje em dia em 2021 já temos técnicas mais modernas de manipuladores automatizados que evitam a manobra das hastes com as mãos, o problema que o valor destes equipamentos ainda é muito alto o que inviabiliza a operação e competitividade com a gama de perfuratrizes existentes no Brasil tornando o preço unitário não competitivo com as máquinas modernas, ou seja o cliente quer a modernidade as máquinas caríssimas, mas quer pagar pelas maquinas existentes no mercado que são mais baratas, criand um dilema comercial que cada empresa deve aturar dentro de sua capacidade técnica e limites  entre o custo x benefício.

 II) O guincho da Perfuratriz Wirth  puxa o revestimento enquanto os 03 trabalhadores auxiliam na sua colocação.

 III) Em seguida a nova seção do revestimento e colocada na posição vertical, a corda que estava amarrada em sua parte inferior é retirada, o guincho da Wirth posiciona o novo revestimento em contato com o revestimento já cravado rotativamente com auxílio de um homem para ajudar no posicionamento final entre o encaixe de suas roscas. 

 IV) A morsa superior trava o novo revestimento, em seguida o cabeçote do rotor e encaixado e passa a sustentar o novo revestimento e a própria Wirth, mecanicamente conclui o encaixe entre os revestimentos, fazendo o cabeçote girar.

Continuamos a furar o terreno e repetiremos o processo de prolongamento dos revestimentos, chamado de "Manobra", tantas veses quanto for necessário até atravessarmos o trecho argilo arenoso e atingirmos o trecho em rocha (arenito duro).

Observamos na foto ao lado, o término da cravação de mais uma seção do revestimento.

Devemos promover a limpeza do material purgado da perfuração para evitar o acúmulo do mesmo próximo qo local da estaca, pois este material dificulta a saída d´água que serve como transporte do material escavado (Circulação direta).

 Quando atingimos a rocha, a sapata de widea sofre uma resistência ao corte na perfuração rotativa, chegando a ponto de não mais prosseguir e perfurar o furo. Encerramos as manobras com as diversas seções de revestimento, passamos então a descer as haste para utilização do martelo de fundo dotado de "Boton Bits".

Devemos lembrar que existem vários comprimentos de revestimento. Estes são posicionados de tal maneira que a última seção não fique muito alta em relação ao solo, pois dificultaria o posicionamento e descida das hastes que serão utilizadas junto ao martelo de funda. Uma altura recomendada seria em torno de 0,70 m da cota do terreno.

Antes de descer o martelo de fundo, deve ser feita a proteção da rosca do revestimento de 14" com o anel de proteção, para evitar o impacto entre a haste de perfuração do martelo e a face superior do revestimento cravado. 

TERMINO DA PERFURAÇÃO ROTATIVA (SOLO) E MANOBRAS COM REVESTIMENTO

Após a conclusão dos serviços de perfuração rotativa com lavagem de água por circulação direta, na última seção acoplada do revestimento é feita uma "vedação" entre a parte do furo escavado e o revestimento.

 Durante a perfuração deverá ser garantida a saída da água.

A vedação pode ser feita com papel, papelão, plásticos, sacos vazios de cimento, etc. Ela é feita para evitar a entrada de material no furo da estaca já escavada o que pode causar um aumento do atrito lateral (Solo / Revestimento) dificultando o saque do revestimento metálico após a concretagem da estaca. A vedação garante que durante a concretagem não ocorra grande perda de pressão.

A foto acima mostra o trabalhador fazendo o serviço de vedação com auxílio de uma barra de aço, pressionando o saco de cimento ao redor do furo.

Medir a profundidade da perfuração, utilizando-se a composição de tubos de injeção, introduzindo-a no interior do tubo de revestimento até a cota de fundo da perfuração.

 OPERAÇÃO DE DESCIDA E MANOBRA COM A HASTE E MARTELO DE FUNDO

Quando a perfuração atingir matacão, rocha e/ou concreto, deverá ser usada sapata ou coroa diamantada, acoplada ao barrilete amostrador, interno à composição de tubos de revestimento, de maneira a retirar-se o testemunho da rocha (procedimento igual ao da sondagem rotativa).

As hastes assim como os revestimentos possuem comprimentos variados de 2,00 a 5,00 m, para permitir uma manobra mais eficiente das hastes com a Perfuratriz Wirth (Hastes do Martelo)

TRANSPORTE DAS HASTES

O transporte das hastes e feito em geral com auxílio de 06 homens.

O peso de cada seção de haste varia em torno de 150 kg.

 Nesta obra onde as estacas raiz atingiram a profundidades de 37,00 m, tinhamos a disposição:

• 45,00 m de haste diâmetro externo 141 mm

• Comprimentos variados de 2,00 a 6,00 m

• Comprimento do revestimento máximo utilizado de 6,00 m

Depois d feito a vedação, o guincho da Perfuratriz acoplado devidamente aos estropos e manilhas, suspende o martelo de fundo onde é amarrado uma corda na parte inferior do martelo para evitar impacto deste com a Perfuratriz Wirth.

1a seção do martelo fica suspensa conforme a fotografia acima. Em seguida o martelo e abaixado e são colocadas as gravatas que permitiram o acoplamento das hastes com o martelo. Antes de baixar o martelo no fundo do furo, deve-se testar o mesmo na superfície, evitando que ao chegar no fundo do furo ele não funcione, perdendo toda a manobra. 

TESTE DO MARTELO DE FUNDO 

 Depois que o martelo de fundo e suspendido através do guincho do equipamento Wirth, o martelo e arriado por dentro da camisa metálica (Revestimento) é colocado uma gravata para que ele seja solto do cabo de aço que sustenta ele junto ao cabeçote do rotor da Perfuratriz, para que em seguida possa ser rosqueado o cabeçote no martelo, suspendido e testado no chão, conforme mostra a foto acima. Em seguida será feito as manobras de descida do mesmo com a colocação das haste para que ele chegue até a rocha conforme mostra a sequência abaixo :

  COLOCAÇÃO E TESTE DO MARTELO DE FUNDO

Terminada as manobras de descida das seções das hastes do martelo até que se atinja a rocha, para que se possa iniciar a escavação rotopercussiva, lançamos água para preenchimento do tubo de revestimento no trecho em solo, para com auxílio da injeção de ar comprimido promover a limpeza do material sedimentado do trecho emsolo, para seguir com a perfuração em rocha.

Executar a limpeza interna do tubo de revestimento, utilizando-se para tal, a composição de lavagem, descendo até a cota inferior da estaca.

  A injeção de ar comprimido promove uma sucção no tubo fazendo com que a água misturada com o material escavado flua até a superfície sendo eliminada.

Somente utilizamos o ar comprimido quando estamos escavado o trecho em rocha com uso do martelo de fundo.

A água é colocada preenchendo totalmente o furo, em seguida é injetado o ar comprimido sob pressão.

Ela serve como um meio de transporte do material escavado, ajudando na limpeza do material escavado sedimentado em rocha.

Como a água é mais pesada que o ar e para uma mesma pressão, ela ajuda a aumentar o poder de sucção da rocha fragmentada em meio líquido para o lado externo do furo escavado.

Alternativamente podem ser utilizados martelos pneumáticos ou hidráulicos, sendo que todos os martelos perfuram por sistema roto-percussivo e trabalham interiormente ao tubo e revestimento.

Sempre a perfuração deve prosseguir até a cota de fundo prevista em projeto. 

 Continuação da Perfuração com o martelo de fundo intercalada com a injeção de ar comprimido. É introduzida água para limpeza do material escavado que fica sedimentado no fundo do furo

 DETALHE DA LIMPEZA DA PERFURAÇÃO DA ESTACA RAIZ, A ÁGUA COMEÇA SAINDO SUJA COM MUITO MATERIAL E A MEDIDA QUE FOR CLAREANDO E QUE O FURO ESTA SENDO LIMPO

AIR LIFTY - DESARENAÇÃO DE SEDIMENTOS FINOS NO FUNDO DO FURO

O Air Lifty é utilizado apenas em casos especiais onde a perfuraçao é tão profunda, cerca de 30,00m de profundidade e dependendo da geologia e do solo para evitar que o sedimento da perfuração direta fique depositado no fundo da perfuraçã onde o ar comprimido e a limpeza direta por jato d´água não for suficiente para levar o sedimento particulado até a superficie, garantindo a qualidade da estaca e evitando o recalque diferencial no elemento de fundaçã. Deve ser avaliado pelo engenheiro de fundação e/ou geotécnico para avaliar a necessidade efetiva.

Após o término das escavações a perfuração roropercussiva em rocha com utilização de martelo de fundo e circulação direta de água, é feita a limpeza do furo escavado em rocha com a utilização do sistema chamado de "Air Lifty" do material escavado que fica sedimentado no fundo do furo da estaca que não foi totalmente eliminado pela simples injeção de ar comprimido.

Descida do "Air Lifty" para promover a limpezano fundo da estaca

MANOBRA DE LIMPEZA PLENA DO FURO ATÉ O INTERIOR DA ESTACA RAIZ UTILIZANDO O SISTEMA DE "AIR LIFTH"

Detalhe da limpeza com "Air Lifty" - Omaterial mais pesado cai rapidamente no fundo do furo, enquanto o "Air Lifth" promove a sucção do mesmo  

ARMAÇÃO DA ESTACA E DESCIDA DA GAIOLA (FERRAGEM)

Notem que em caso de gaiolas com mais de 12,00 m, são divididos em várias gaiolas, descemos uma de cada vês e a ponta delas e menor para encaixe da armadura seguinte. 

A PRIMEIRA SEÇÃO DA ARMAÇÃO DEVE TER PONTA FECHADA

CONHEÇA OS DIFERENTES TIPOS DE EMENDAS DE BARRAS DE AÇO QUE PODEM SER FEITAS PARA ARMAÇÃO DE ESTACAS RAIZ

Veja como escolher a melhor solução ao emendar barras de aço para estaca raiz garantindo o desempenho e evitando o comprometimento estrutural das armaduras durante a sua execução seja por compressão ou tração.

É comum a necessidade de fazer emendas em barras de aço para execução de estaca raiz aproveitamento de sobras de barras ou até mesmo para que as barras atinjam o comprimento necessário a fim de vencer grandes profundidades.

 Para cada caso há uma solução mais adequada, onde o prjetista tem a capacidade de definir o que for meljor para a sua obra e alternativas podem variar de acordo com as características da aplicação, de solicitação sobre a barra e com as bitolas dos vergalhões a serem emendados.

O unico cuidado que se deve ter e que a armação da estaca raiz deve passar com folga dentro do revestimento utilizado para a execução o que geralemte não acontece.

Por isso antes de começar a obra recomento pegar o projeto montar a gaiola e intorduzir no tubo de revestimento efetivo que será utilizado na obra ou desenhar em verdadeidra grandeza pensando na rela sitação e não o que esta preconizado entre o projeto e a prática, afim de dirimir qualquer duvida técnica evitando o retrabalho.

A NBR 6.118 – Projeto de Estruturas de Concreto – Procedimento e a NBR 14.931 – Execução de Estruturas de Concreto – Procedimento estabelecem os tipos de emendas que podem ser utilizados e os respectivos procedimentos, como as restrições de acordo com as condições projetadas e características de cada uma das emendas lembrando que estaca raiz é feita com argamassa é não com concreto.

Os traspasse podem ser feitos :

• luvas com preenchimento metálico, 

• luvas rosqueadas, 

• luvas prensadas e emendas soldadas, por exemplo, estão previstas nas normas de projeto e execução de estruturas de concreto.

Tipos de solda

Quando as estacas raiz forem resistir a altas cargas de tração, eventualemte necessárias para obras de transporte de esteiras de mineiro ou pontes rolantes, encontro de fundação de pontes, e fundações prediais em especial podem e devem ser soldadas, o que requer aços com características especiais podendo sugerir quatro tipos de soluções: 

• de topo, por caldeamento, para bitola não menor que 10 mm; 

• de topo, com eletrodo, para bitola não menor que 20 mm;

•  por traspasse com pelo menos dois cordões de solda longitudinais; 

• ou com barras justapostas, sendo essa opção pouco utilizada no mercado por tornar a seção de aço três vezes maior que uma barra convencional. 

Vale ressaltar que todas essas aplicações devem atender ao procedimento da norma conforme vigentes em cada pais, bem como os objetivos e anseios dos projetistas junto aos seus cliente aplicando a boa engenharia e o bom senso para a melhor solução, onde os consultores podem ser solicitados para aferir as suas experiencias passadas de sucesso e insucesso.

A solda de topo por caldeamento não requer metal de adição para união das barras. Ou seja, os vergalhões se fundem quando o aço é aquecido por uma corrente elétrica próxima à temperatura de fusão. Nesses casos, as duas barras são pressionadas, topo a topo, por uma força mecânica que promove a união.

Já a solda de topo com eletrodo, as por traspasse com solda e as justapostas utilizam metais de adição, mas, nesses casos, o tipo de arame que fará a ligação pode variar de acordo com a resistência requerida da barra. Além disso, é preciso seguir as recomendações da NBR 14.931, que indica a forma de soldagem de cada elemento.

Quando se opta por realizar emendas soldadas, é imprescindível o uso de barras com características de soldabilidade previstas pelas normas dos produtos, onde a composição química do aço é controlada.

A NBR 14.931 determina quais são os tipos de barras de aço que podem ser soldadas.

Além disso, para executar a soldagem, a operação deve ser qualificada e executada com equipamentos, materiais e métodos apropriados onde é necessário definir uma metodologia procurarando manter a mesma inclusive com uma equipe de mão de obra treinada e capacitada para a solda mantendo os padrões de soldagem, realizar ensaios de ruptura em empresas especializadas a fim de verificar a eficiênica rela da emenda soldada se atende à norma e, sobretudo, qualificar o processo e os profissionais realizados por empresas de engenharia especializada.

Processo de emendas mecânicas (luvas)

Luvas

Além das emendas soldadas também há a opção de aplicar luvas nas barras de aço. As principais vantagens dessa solução são a redução do congestionamento da armadura e das interferências na seção, além de menor desperdício de aço. Nesses casos, também não é necessário qualquer equipamento de solda ou condição de soldabilidade do material.

Há, basicamente, dois tipos de luvas no mercado, as prensadas e as rosqueadas. 

O processo de emenda com luva prensada consiste na compressão de uma luva sobre a extremidade de duas barras colocadas topo a topo por meio de uma prensa hidráulica portátil.

Ver detalhe no link abaixo

https://sites.google.com/site/naresi1968/328-luvas-de-emenda-de-barras-de-a%C3%A7o

Processo convencional de emenda por traspasse

O mais eficiente e prático utilizado para execução das estacas raiz.

Já a emenda rosqueada é formada por duas luvas com rosca interna em uma das extremidades e mais um pino de ligação com rosca externa, que deve ser posicionado entre um vergalhão e outro.

As extremidades não rosqueadas das luvas são prensadas nas barras com a utilização da prensa hidráulica. 

A vantagem da solução é que a prensagem das extremidades não rosqueadas pode ser feita previamente ao posicionamento das barras in loco, viabilizando a emenda onde o acesso às barras é difícil.

Há também no mercado luvas rosqueadas onde as duas extremidades das emendas possuem roscas internas, assim como as extremidades das barras que precisam ser usinadas previamente onde requer um custo maior e tempo para execução.

No caso do projetista decidir pelo processo de emenda por luvas, a escolha do método (rosqueadas ou prensadas) vai depender das condições de aplicação de armadura definida em projeto e análise de custo-benefício, pois quanto meçhor o projeto, mais seguro ele fica e menor o risco de erro de projeto , porém seus custo proporcional face a metodologia escolhida dica mais caro.

Atualmente, o mercado dispõe de soluções que transferem esses trabalhos para as usinas ou para as unidades de corte e dobra, como é o caso das armaduras treliçadas e telas eletrossoldadas para a execução de lajes, pisos, paredes de concreto, além das armaduras prontas com solda MIG/MAG, em que as armaduras para estacas, blocos de fundação, lamelas, paredes-diafragma e pilares já são entregues na obra pré-montadas com utilização de solda, nesses casos, as soldas são só de posicionamento, ou seja, têm o objetivo de tirar do canteiro o procedimento manual de amarrar barra por barra com arames/.

Solda de posicionamento

O processo de emenda de posicionamento substitui a união convencional da armadura com solda. Nesses casos, as barras ou fios são amarrados com arame recozido no próprio canteiro. É a solução mais adotada nos canteiros de obra quando se trata de armação de lajes utilizando telas e espaçadores treliçados eletrossoldados.

Atualmente, o mercado dispõe de soluções que transferem esses trabalhos para as usinas ou para as unidades de corte e dobra, como é o caso das armaduras treliçadas e telas eletrossoldadas para a execução de lajes, pisos, paredes de concreto, além das armaduras prontas com solda MIG/MAG, em que as armaduras para estacas, blocos de fundação, lamelas, paredes-diafragma e pilares já são entregues na obra pré-montadas com utilização de solda. “Nesses casos, as soldas são só de posicionamento, ou seja, têm o objetivo de tirar do canteiro o procedimento manual de amarrar barra por barra com arames.

 Montar a armadura da estaca em forma de gaiola, com os estribos helicoidais, prevendo-se a armadura longitudinal com aço CA-50 podendo os estribos ser em aço CA-25, ou tubo metálico Schedulle, obedecendo-se ao projeto.

 TRANSPORTE DA GAIOLA MONTADA DENTRO DO CANTEIRO DE OBRA

PARA APLICAÇÃO NO INTERIOR DO REVESTIMENTO

Definir o diâmetro externo do estribo de forma a garantir um cobrimento mínimo de

20 mm entre a face interna do revestimento e o próprio estribo 

Descer a armadura à profundidade alcançada durante a perfuração até apoiar-se no fundo do furo.

 TRAÇO SUGERIDO PARA EXECUÇÃO DE ESTACAS RAIZ 

Todo calculo de Fck deverá ser ensaiado e conferido por laboratório idôneo no local da execução dos serviços para a confirmação do Fck desejado.

CÁLCULO TEÓRICO DO CONSUMO DE ARGAMASA (m3)

O volume teórico pode variar de 15 a 30 % dependendo da geologia local, poderá ser consumido muito mais que o teórico, ainda mais que a estaca raiz e feita com golpes de ar que fazem o diâmetro fina da estaca raiz ficar maior.

O misturador recebe a argamassa do caminhão betoneira, quando for aplicado na estaca, basculando-se a bica do caminhão betoneira na cuba do misturador de argamassa, que agita a mesma e a injeta bombeando para o interior do revestimento sob pressão. 

Cubagem do misturador de argamassa.

Volume do tronco de cone :

V = [ 2 x (R^2 + r^2) x pi x h ] / 3 => V = 0,191 m3  

Consumo Total e, (m3) de argamassa no trecho de rocha:

Volume = [ (pi x Dm^2) / 4 ] x hm =>  [ (pi x 0,310^2) / 4 ] x 1,00m = 0,075 m3 / 1 m (Trecho em Rocha)

Consumo Total e, (m3) de argamassa no trecho em solo:

Volume = [ (pi x Dr^2) / 4 ] x hm =>  [ (pi x 0,433^2) / 4 ] x 1,00m = 0,147 m3 / 1 m -  (Trecho em Solo)

CÁLCULO PARA TABELA DE CONCRETAGEM

 Após a descida da ferragem, começamos a descer o tubo de concretagem (tremonha) em seções previamente anotadas e controladas.

 Fazemos a concretagem com a tremonha para garantir que a argamassa preencha por inteiro o furo da estaca de baixo para cima, evitando a queda dos agregados prejudicando a homogeinização da argamassa e/ou concreto. 

Iremos proceder o início da concretagem de maneira que a seja submersa, lançando o concreto com tremonha no fundo da estaca. Como a argamassa e de maior peso específico, ela irá ficar em baixo e a água ira subindo gradativamente a medida que é bombeado o concreto com auxílio da bomba de injeção neste caso utilizada a "PUNTZMESTER".

 Detalhe do posicionamento da tremonha para injeção. 

Observamos na foto acima o caminhão betoneira com 4,5 m3 de argamassa lançando através de sua bica diretamente na cuba do misturador para ser em seguida bombeado pela bomba de injeção PUTZMEISTER e injetado na estaca 

Vista da concretagem da estaca raiz com auxílio da bomba injetora (Puntzmeister), misturadur de argamassa duplo vertical e tremonha.  

ARGAMASSA BOMBEÁVEL, SUBMERSA COM AUXÍLIO DE TREMONHA

Após as manobras realizadas para a descida do tubo de concretagem (Tremonha), em seguida é acoplado a "cabeça de injeção de ar" que é a ligação entre a bomba injetora PUNTZMEISTER e a tremonha.

 Preenchimento total do revestimento de 14" com argamassa e início da injeção de golpes de ar.

Em seguida desmontamos a "Cabeça de Injeção" e preparamos para iniciar a operação de retirada do tubo de concretagem (Tremonha) para dar início a 1a injeção de ar comprimido comgolpes de 2 kg/cm2 de pressão máxima de injeção de ar comprimido antes de ser iniciado o primeiro saque do revestimento.

 Após o primeiro golpe de ar com a cabeça fechada no revestimento a argamassa sofre um adensamento e tende a ir por pressão para as laterais, sendo que em seguida devemos preencher a argamassa que falta no revestimento interno para a sequência de golpes de ar. 

ESQUEMA DA CONCRETAGEM SUBMERSA 

EXECUÇÃO DE INJEÇÃO DE ESTACA RAIZ

ARMAÇÃO POSICIONADA AO LADO DA PERFURATRIZ

DETALHE DA FERRAGEM

ARMAÇÃO DA ESTACA RAIZ PODE SER FEITA COM TUBOS SCH 40 OU SCH 80 INCORPORADOS OU NÃO COM O REVESTIMENTO DA FUNDAÇÃO PARA GARANTIA DE TRABALHOS A TRAÇÃO E EVITAR A CONTRA FLECHA DE DEFORMAÇÃO

ENSAIO DE PIT SOBRE A INTEGRIDADE DA ESTACA APÓS A EXECUÇÃO DA MESMA

DETALHE DA ARMAZENAGEM E CONTROLE DA IDENTIFICAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA DA ESTACA RAIZ

3.2 Em solos com matacões ou embutimento em rocha

Deve-se repetir os procedimentos constantes em K.3.1 até que se atinja matacão ou topo rochoso.

A seguir a perfuração é prosseguida por dentro do revestimento mediante emprego de equipamento adequado para perfuração de rocha. Esta operação, necessária para atravessar o matacão ou embutir a estaca na rocha, causa, usualmente, uma diminuição do diâmetro da estaca que deve ser considerada no dimensionamento.

4 Limpeza e colocação da armadura

Após o término da perfuração e antes do início do lançamento da argamassa, limpa-se internamente o furo através da utilização da composição de lavagem e posteriormente procede-se à descida da armadura, que pode ser montada em feixe ou em gaiola, que é apoiada no fundo do furo.

5 Injeção de preenchimento

O furo é preenchido com argamassa mediante bomba de injeção, através de um tubo posicionado na ponta da estaca. O preenchimento é feito de baixo para cima até a expulsão de toda a água de circulação contida no interior do revestimento.

6 Retirada do revestimento

Após o preenchimento do furo, inicia-se a extração do revestimento.

A cada trecho de no máximo 1,5 m de tubo de revestimento retirado, o nível de argamassa deve ser verifcado e completado.

Para estacas de diâmetros menores ou iguais a 200 mm, periodicamente, coloca-se a cabeça de injeção no topo do revestimento e aplica-se pressão que pode ser de ar comprimido ou através da bomba de injeção de argamassa. Após a aplicação da pressão e retirada dos tubos de revestimento, o nível da argamassa é completado.

7 Sequência executiva

Não pode se executar estacas com espaçamento inferior a cinco diâmetros em intervalo inferior a 12 h.

Esta distância refere-se à estaca de maior diâmetro.

8 Preparo da cabeça e ligação com o bloco de coroamento

Para ligação da estaca com o bloco de coroamento devem ser observadas a cota de arrasamento e o comprimento das esperas (arranques) defnidos em projeto.

O trecho da estaca acima da cota de arrasamento deve ser demolido. A seção resultante deve ser plana e perpendicular ao eixo da estaca e a operação de demolição deve ser executada de modo a não causar danos.

Na demolição podem ser utilizados ponteiros ou marteletes leves (potência < 1 000 W) para seções de até 900 cm2. O uso de marteletes maiores fca limitado a estacas cuja área de argamassa seja superior a 900 cm2. O acerto fnal do topo das estacas demolidas deve ser sempre efetuado com o uso de ponteiros ou ferramenta de corte apropriada.

Caso haja argamassa inadequada abaixo da cota de arrasamento, o trecho deve ser demolido e recomposto. O material a ser utilizado na recomposição deve apresentar resistência não inferior à da argamassa da estaca.

No caso de comprimento de arranque inferior ao de projeto, deve-se executar emenda por traspasse ou traspasse e solda, conforme a ABNT NBR 6118. Caso necessário, a estaca pode ser demolida e recomposta para que o comprimento da emenda seja respeitado.

9 Argamassa

A argamassa a ser utilizada deve ter fck ≥ 20 MPa e deve satisfazer as seguintes exigências:

 a) consumo de cimento igual ou superior a 600 kg/m3;

 b) fator água/cimento entre 0,5 e 0,6;

 c) agregado: areia.

10 Controle da argamassa

A argamassa utilizada para a moldagem de corpos de prova deve ser coletada a partir da mangueira de injeção de argamassa, na boca da estaca em execução. Não se recomenda a retirada de argamassa de misturadores, nem argamassas de início de injeção da mangueira de injeção, nem argamassas retiradas do transbordamento de injeção de uma estaca, sob pena de se obter resultados de resistência não representativos da argamassa utilizada.

Retirar quatro corpos de prova a cada cinco estacas, sendo ensaiados à compressão simples aos 7 e 28 dias.

10.1 Controle de aceitação

Resistência à compressão em corpos de prova moldados conforme 7.3 Moldagem dos corpos de prova da ABNT NBR 5738, considerando-se para fns de adensamento a maior classe de consistência. Os ensaios de compressão dos corpos de prova devem ser realizados conforme a ABNT NBR 5739.

Podem ser utilizados aditivos plastifcantes, superplastifcantes, incorporadores de ar, aceleradores e retardadores, desde que atendam às ABNT NBR 10908 e ABNT NBR 11768.

É permitido o uso de agregados miúdos artifciais de acordo com a ABNT NBR 7211.

11 Registros da execução

Deve ser preenchido o boletim de controle de execução diariamente para cada estaca, devendo conter pelo menos as seguintes informações:

 a) identifcações gerais: obra, local, nome do operador, executor, contratante;

 b) características dos equipamentos de perfuração e injeção;

 c) identifcação da estaca: diâmetro, nome ou número conforme projeto de fundação;

 d) data e horário de início e fm da execução da estaca;

 e) data e horário de início e fm da injeção da argamassa;

 f) diâmetro do revestimento e nominal da estaca executada;

 g) cota do terreno na posição da estaca;

 h) comprimento executado da estaca;

 i) comprimento injetado da estaca;

 j) desaprumo e desvio de locação (se houver);

k) consumo de materiais (armadura e argamassa) por estaca;

 l) pressão aplicada sobre a argamassa;

 m) observações relevantes;

 n) nome e assinatura do executor;

 o) nome e assinatura da fscalização e do contratante.

EXECUÇÃO DE ESTACA RAIZ TÉCNICA ILUSTRADA ABAIXO

http://www.pisoslondrina.com.br/Not%C3%ADcia/Estaca.html 

AUTOR

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. 

Experiencia e Mini Currículo :

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 deFora (MG) desde 2005 até 2017, participa como voluntario pela ABMS como apoio a defesa civil de Belo Horizonte, Professor da Escalla Cursos  para Mestre de Obras  junto ao CEJF / CREA - JF, Professor da Pontifica Universidade Católica de Minas Gerais, em Especialização lato sensu em M. ENG. EM ENGENHARIA GEOTECNICA, da disciplina, Fundações Especiais e Patologias e Soluções, Geotecnia Aplicada a Estabilidade de Encostas, 2019 a 2020, Professor de Engenharia Geotécnica , Fundações e Obras de Terra - INBEC pela UNIP, consultor de fundação pesada e geotecnia, chefe do SESMT, comercial e assessor da diretoria da Empresa Progeo Engenharia Ltda .

Currículo Lattes Resumido:

Possui graduação em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Juiz de Fora (1992) com ênfase na área de Saneamento. Tem experiência na área de Engenharia Civil, com ênfase em Infraestrutura Rodoviária e Ferroviária, possui pós-graduação em Engenharia de Segurança do Trabalho e Especialização em Análise 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, Túneis, Contenções de Encostas, Paredes Diafragma, Estacas Escavadas, Cortinas Atirantadas, Obras de Artes Especiais, Projetos de Contenção, Infraestrutura Ferroviária e Rodoviária. Atualmente é sócio atuante da ABMS (Associação Brasileira de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica), participou de diversos congressos e seminários na área de engenharia de contenções, é diretor do Clube de Engenharia de Juiz de Fora (MG) desde 2005, e participa como voluntario pela ABMS como apoio a defesa civil de Belo Horizonte, Professor da Escalla Cursos para Mestre de Obras (CEJF / CREA/MG),Prof. na PUC Minas no curso de Especialização em Engenharia Geotécnica, consultor de fundação pesada e geotecnia, Chefe do SESMT, Gerente Técnico e Comercial e assessor da diretoria da Empresa Progeo Engenharia Ltda .

Engenheiro Civil com ênfase em Saneamento Pós Graduado em Engenharia de Segurança do Trabalho e Engenharia Ambiental, consultor especializado em Engenharia Geotécnica, Fundação manual, mecanizada e contenções de encostas. Apto a Dirigir, Planejar, Projetar e Controlar obras de médio a grande porte. Experiência Técnica em Consultoria, Projetos, Orçamento de Obras, Custeio, Área Comercial. 20 anos de experiência em obras de grande porte, execução de projetos, consultoria geotécnica, perícias, execução de fundações pesadas, pontes, portos, plataformas off-shore, cant-travel, edifícios, infra-estrutura, Construção e tratamento de Barragens, superestrutura rodoviária e ferroviária. Apto a trabalhar em computadores, internet e na maioria dos softwares. Professor do Curso de Especialização em Engenharia em Geotecnia da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais na área de Geotecnia na área de Mecânica dos Solos, Mecânica das Rochas e Geologia de Engenharia em obras civis em geral (barragens, fundações, estruturas de contenção, aterros, etc).

Coordenação e Gestão de uma equipe formada por 30 Técnicos de Segurança do Trabalho e 01 Engenheiro de Segurança do Trabalho na Progeo Engenharia, composta por cerca de 1000 colaboradores próprios e 200 colaboradores contratados que atuam diretamente em serviços especializados de engenharia. Garantindo o cumprimento dos Requisitos Legais aplicáveis, Manutenção e Melhoria Contínua controlando os indicadores pró-ativos e reativos de Segurança do Trabalho, com base na Legislação Brasileira executando treinamentos constantes. Criando e monitorando o Programa Anual de Segurança do Trabalho, com base em metas . Mantendo e monitorando o Programa de Treinamento Técnico Operacional das obras.

Participando mensalmente de reuniões junto a nossos clientes e acompanhando e monitorando a performance de Segurança das nossas obras. Especialista em Geotecnia e Fundações pesadas e em ir a campo para visita técnica de avaliação riscos e de obras de emergência Rodoviárias ou Ferroviárias para detecção e levantamento dos problemas aplicando levantamento topográfico cadastral geotécnico, com determinação da campanha de sondagens geológico-geotécnicas a fim de dar credibilidade ao projeto e atender as normas vigentes, bem como elaborar o projeto geotécnico ou de fundação que seja mais técnico e econômico para aquela situação do sinistro, elaborando planilha de custos unitários, utilizando ferramentas eletrônicas como Compor / SICRO / EMOP bem como a elaboração e definição do projeto e desenhos elaborados em Autocad.

LAN CONSULTORIA DE FUNDAÇÕES PESADAS E GEOTECNIA - RPA

Especialista em Fundação Pesada e Geotecnia

LUIZ ANTONIO NARESI JUNIOR

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