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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MONTES CLAROS CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL TAMIRES RAMOS DIAS VANTAGENS, DESVANTAGENS E MÉTODO EXECUTIVO DAS ESTACAS TIPO ESCAVADA, HÉLICE CONTÍNUA, RAIZ, MEGA, CRAVADA E FRANKI MONTES CLAROS – MG 2022 ESTACA HÉLICE CONTÍNUA Estaca de Hélice Continua (Continuos Flight Auger – CFA), é uma estaca de concreto moldado “in-loco”, a qual possui a sua execução por meio de trado contínuo. A execução consiste basicamente em três etapas: perfuração do terreno até que seja atingida a cota desejada, concretagem simultaneamente com a retirada da hélice do terreno, e posteriormente colocação das armaduras (LOPES, D., AQUINO, H., 2017). A perfuração no terreno é executada sem que haja a retirada da hélice do furo, seu torque é aplicado através de uma mesa rotativa localizada na extremidade da hélice. Para que não haja introdução do solo ou da água na haste tubular, existe na sua parte inferior uma tampa metálica que é removida na concretagem (ANTUNES & TAROZZO, 1996). Isso permite a utilização desse tipo de estaca em terrenos arenosos e coesivos, com ou sem presença de água e com índices de SPT superior a 50 golpes. (FUNDESP,2006). Concluída a escavação e atingindo a profundidade desejada do projeto, inicia- se a concretagem da estaca, a qual é feita através de bombeamento pelo tubo central. Na medida que a hélice passa a ser retirada pelo equipamento, sem girá-la, faz-se o preenchimento total da escavação com concreto (LOPES, D., AQUINO, H., 2017). O concreto é introduzido sob pressão positiva, tendo como ordem de 50 a 100 kpa. Essa pressão visa garantir a continuidade e a integridade do fuste, sendo necessário a observação de dois aspectos executivos: assegurar que a ponta do trado alcance um solo que permita a criação da “bucha”, mantendo o concreto injetado abaixo da ponta da estaca, impedindo sua subida pela interface solo-trado. Além disso, garantir o controle da velocidade de extração do trado, de maneira que haja sempre um sobre consumo de concreto. Durante a remoção da hélice, é feita a limpeza do solo retirado no momento da escavação, que fica acumulada na mesma. A execução pode ser realizada manualmente ou com a colaboração de um limpador com acionamento hidráulico, que fica alojado no equipamento (ANTUNES & TAROZZO, 1996). A implantação da armadura geralmente é feita por gravidade, por compressão de um pilão com profundidade máxima de 19m ou por vibração com profundidade máxima de 12m, sendo essa última recomendada pela literatura internacional. A armação tem por costume ser na do tipo “gaiola”, com estribos helicoidais soldados às barras longitudinais. Na extremidade, suas barras são levemente dobradas de forma que fiquem afuniladas, facilitando a inserção e evitando problemas relacionados à deformação. É comum o emprego de espaçadores plásticos tipos “rolete”, com objetivo de manter o recobrimento mínimo previsto pela norma. (ANTUNES & TAROZZO, 1996). De acordo com Marangon (2018), algumas vantagens de utilizar esse tipo de estaca são a baixa vibração, o baixo ruído e pouco deslocamento de solo em sua perfuração. Entretanto, há desvantagens em utilizá-la em terrenos com matacões, visto que pode ocorrer a danificação do trado, além de dificuldade no manuseio em terrenos com difícil acesso (LOPES, D., AQUINO, H., 2017). A figura exemplifica o método executivo mencionado anteriormente. Figura 1: Método executivo da estaca hélice contínua Fonte: Universidade Federal do Rio de Janeiro (2014). ESTACA RAIZ Estaca raiz é uma estaca moldada “in-loco”, em que a perfuração é revestida integralmente em solo por meio de segmentos de tubos metálicos que são rosqueados à medida que a perfuração é executada. O revestimento utilizado é recuperado para realização de outras estacas (ABNT, 2010). Sua profundidade atinge valores maiores que 50 metros, tanto em solo como em rocha, e o diâmetro varia de 80 mm até 500 mm (TERRES, L., 2022). De acordo com a NBR 6122 (ABNT, 2010), esse tipo de fundação profunda tem sua armação em todo seu comprimento e a perfuração é preenchida por uma argamassa de cimento e areia. Algumas vantagens da utilização da estaca raiz é que não provoca vibrações no solo, por isso há garantia da integridade das edificações próximas. Sua aplicação também é possível em perfis geológicos que apresentam matacões, rochas e até concreto, tornando seu uso possível em qualquer tipo de solo (TERRES, L., 2022). A perfuração pode ser vertical ou inclinada e é feita através da perfuratriz por um processo rotativo com circulação de um fluido constituído de água, lama bentonítica ou ar comprimido. As desvantagens da Estaca Raiz são o custo elevado; o alto consumo de cimento; o alto consumo de ferragens para as armaduras; o grande impacto ambiental e a obra alagada devido ao grande consumo de água (JZ ENGENHARIA, 2018). Figura 2: Método executivo da estaca raiz Fonte: Geofix Fundações, 2018. ESTACA MEGA É um tipo de reforço para fundações, conhecida também como estaca de reação, e consiste na introdução de cilindros metálicos ou de concreto sobre a fundação existente. O reforço é realizado por meio de acessos escavados até cerca de 1,5 metros de profundidade abaixo da fundação SALES, A., SILVA, W., BOTINI, A. (2018). De acordo com a ABNT NBT 6122/2010, o equipamento utilizado para a cravação é o macaco hidráulico, acionado por bomba elétrica ou manual, e deve ser escolhido de acordo com o tipo e a dimensão da estaca, além das características do solo e do local e das cargas especificadas no projeto. A estaca é introduzida no terreno pelo macaco hidráulico, reagindo contra a estrutura já existente e por isso leva o nome “estaca de reação”. As estacas são segmentadas, sendo cravadas uma após a outra, até atingir a profundidade especificada em projeto ou alcançar a resistência necessária. BARAZZETTI, F (2022). Para o caso de segmentos de concreto, estes devem ser emendados por simples sobreposição, ou seja, encaixe de uma peça sobre a outra. Já para as estacas metálicas, as emendas são feitas por meio de soldas ou roscas. Após a finalização da cravação, coloca-se o cabeçote sobre a estaca para permitir o encunhamento. A carga de cravação e de encunhamento devem ser especificadas em projeto, devendo ser de, no mínimo, 1,5 vezes a carga admissível. BARAZZETTI, F (2022). A vantagem das Estacas Mega é que podem ser executadas em espaços reduzidos e de difícil acesso, além de poderem ser executadas concomitantemente com o restante da obra, o que evitaria uma eventual paralisação da mesma. Outra vantagem é que a execução produz baixas vibrações no terreno, reduzindo o risco de instabilidade nas fundações e no solo BARAZZETTI, F (2022). No entanto, por necessitar de mão de obra qualificada, o custo de execução de estacas mega é mais elevado quando analisada isoladamente. Embora a execução seja prática e não demande equipamentos especializados, a cravação pode ser bastante demorada, superando o tempo de cravação para outros tipos de estaca BARAZZETTI, F (2022). Figura 3: Método executivo da Estaca Mega Fonte: Barazzetti, F (2022). ESTACA ESCAVADA As estacas escavadas são aquelas em que ocorre a retirada de material em sua perfuração no solo. São do tipo moldada “in loco” e podem ser realizadas com ou sem revestimento, com ou sem a utilização de fluido estabilizante. Podem ser estacas do tipo Strauss, trado rotativo, hélice contínua e estacas raiz (PEREIRA, C., 2019). A estaca escavada do tipo trado consiste em estacas cuja metodologia executiva não inclui a utilização de fluidos de estabilização ou lama bentonítica. Esse é um tipo de fundação que transmite a carga da edificação ao terreno por meio da resistência de ponta —realizada pela base ou por meio da resistência de fuste, pela superfície lateral ou por meio da combinação de ambas as resistências (APL ENGENHARIA, 2018). A sua execução inicia-se pela perfuração do solo, no local previsto em projeto, por meio de um trado mecânico. Entretanto, existe uma exceção, pois a estaca broca é geralmente executada por meio de perfuração com trado manual. É importante ressaltar que em caso algum há emprego de revestimento ou fluido estabilizante. A profundidade das estacas escavadas é limitada ao nível do lençol freático, uma vez que não o ultrapassam. (APL ENGENHARIA, 2018). Após a escavação, são preenchidas com argamassa ou concreto e podem receber armação. No caso das estacas que são solicitadas a cargas de tensão ou compressão que se limitam a 5 ou 6 MPa, podem ser executadas em concreto não armado. Entretanto, isso não se aplica à armadura mínima de ligação com o bloco. Já as estacas que suportam tensões maiores devem ser armadas impreterivelmente (APL ENGENHARIA, 2018). Outro fator relevante é que se deve aplicar ao fck do concreto um fator redutor de 0,85, que objetiva proporcionar maior segurança, uma vez que leva em conta a possível diferença entre os resultados obtidos nos ensaios rápidos executados em laboratório quando comparados com a resistência real durante a ação de cargas de longa duração (APL ENGENHARIA, 2018). As vantagens das estacas escavadas são a ausência de vibração no terreno pois a escavação se faz por rotação, podendo ser executadas próximos a divisas sem causar problemas ao vizinho; o conhecimento imediato e real de todas as camadas atravessadas de solo e possibilidade de uma segura avaliação de capacidade de carga da estaca, mediante a coleta de amostra e seu eventual exame em laboratório; a grande mobilidade, versatilidade e produtividade; atingem grandes https://www.escolaengenharia.com.br/fundacoes-profundas/#strauss https://www.escolaengenharia.com.br/fundacoes-profundas/#rotativo https://www.escolaengenharia.com.br/fundacoes-profundas/#helice https://www.escolaengenharia.com.br/fundacoes-profundas/#raiz https://www.apl.eng.br/fundacoes/estacas-escavadas-e-tubuloes https://blog.apl.eng.br/guia-completo-estaca-escavada-trado-mecanico/ https://blog.apl.eng.br/resistencia-do-concreto-entenda-a-importancia-da-realizacao-de-testes/ profundidades e suportam grandes cargas e são capazes de serem executadas mesmo em presença de água com o uso de revestimento ou camisa metálica (PEREIRA, C., 2019). Figura 4: Método executivo da Estaca Escavada Fonte: Ilhe Engenharia (2020). ESTACA CRAVADA As estacas cravadas (estacas pré-moldadas) são elementos pré-fabricados (em madeira, metal ou concreto), que são introduzidos no solo através de percussão, prensagem ou vibração, com recurso a maquinaria própria. O método de execução para este tipo de estacas é rápido e não depende das condições do local, apresentando boa estabilidade em solos moles. No entanto, este tipo de estacas não é adequado para solos que contenham blocos duros (GEO5, 2018). No Brasil, o sistema de cravação por percussão é o que predomina. As estacas pré-moldadas podem ser constituídas por diversos elementos estruturais, como concreto armado ou protendido, metálicos ou de aço, madeira etc. Conforme a ABNT NBR 6122/2010, a estaca metálica ou de aço é um elemento estrutural produzido industrialmente, podendo ser constituído por perfis laminados ou soldados, simples ou múltiplos, tubos de chapa dobrada ou calandrada, tubos (com ou sem costura) e trilhos. Já a estaca pré-moldada de concreto pode ser de concreto armado ou protendido, vibrado ou centrifugado, com qualquer forma geométrica da seção transversal. As vantagens na utilização desse tipo de estaca está na rapidez de execução; limpeza da obra; podem ser cravadas até à nega prevista; o terreno na ponta fica compactado e em contacto com esta; são estáveis em terrenos sem autossustentação (argilas moles, lodos); possibilidade de serem recravadas quando sujeitas a levantamento do solo; possibilidade de inspecionar a estaca antes da cravação; controle da qualidade na execução da estaca; resistência a ataques químicos; o nível freático não afeta o processo construtivo; há possibilidade de cravar grandes comprimentos; possibilidade de execução através da água em estruturas marítimas; podem ser instaladas a uma cota superior à do terreno; podem aumentar a compacidade relativa da camada granular da fundação; técnica de cravação e equipamento pouco dependentes das condições “in situ” (NARESI, L., 2021). As desvantagens são a dificuldade na variação e ajuste do comprimento; poderem ser danificadas por excessiva energia de cravação; inadequadas em solos contendo elementos ou blocos duros; espaço em estaleiro antes da cravação; não poderem ser cravadas com grande diâmetro ou em condições de limitação do pé direito; provocam ruído e vibrações e deformação do terreno; perturbação do terreno que pode levar a reconsolidação e desenvolvimento de atrito negativo nas estacas; subida (expulsão) de estacas anteriormente cravadas, quando a penetração da ponteira destas estacas, na camada de apoio, não foi suficiente para mobilizar a necessária resistência às forças de levantamento; levantamento e perturbação do terreno envolvente pode causar dificuldades e ter repercussões nas estruturas vizinhas (NARESI, L., 2021). Figura 5: Demonstração do método executivo da Estaca Cravada. Fonte: Ethelbert, M. (2021) ESTACA FRANKI De acordo com a NBR 6122, é um tipo de estaca moldada in loco, executada pela cravação de um tubo metálico que funciona como uma “camisa” de proteção livre na extremidade superior e na inferior, preenchido em sua base com areia e pedra aderidos às paredes do tubo por atrito. O diâmetro da estaca Franki varia de 30 a 70 cm e é composta por concreto e aço (MENEGHEL, R. 2021). Na execução da estaca Franki utiliza-se um tubo metálico (molde) com um tampão de concreto em sua ponta. Esse tampão é socado através de um martelo ou soquete (pilão) de até 4T, à medida que é golpeado ele vai abrindo caminho no terreno devido ao forte atrito entre o concreto seco e o tubo, que é arrastado para dentro do solo (VELLOSO & LOPES, 2010). Quando a estaca alcança a profundidade de cravação definida em projeto, sua base é alargada formando um bulbo; após a cravação, a armadura de aço é inserida e em seguida é realizada a concretagem e retirada da camisa metálica, tomando-se o cuidado para evitar o desmoronamento do solo e entrada de água, que pode comprometer a execução. O processo de concretagem e retirada da camisa metálica é realizado em etapas (MENEGHEL, R. 2021). Uma das suas vantagens são sua área da base que é grande e atinge grandes profundidades (como, por exemplo, 45m), sua lateral é rugosa e mantém o terreno fortemente comprimido (MARANGON, 2018). Podem ser executadas em solos moles e abaixo do lençol freático com os devidos cuidados; sua cravação pode ser facilitada por metodologias construtivas como pré-furo, cravação a tração ou furo de alívio; distribui o carregamento da superestrutura para o solo de uma maneira muito efetiva a evitar grandes adensamentos (movimentação do solo) suportando cargas de até 2000 kN; podem ser cravadas com inclinações de até 25° (MENEGHEL, R. 2021). Algumas das suas desvantagens é que causa muita vibração, podendo danificar estruturas vizinhas se não forem adotadas medidas de proteção; poluição sonora elevada, inviabilizando seu uso em certos locais, podendo aumentar a duração da obra; Possibilidade de causar danos às estacas vizinhas já executadas. (MENEGHEL, R. 2021). Isso fez com que começasse a perder espaço nos centros urbanos (VELLOSO & LOPES, 2010). Figura 6: Demonstração do método executivo da Estaca Franki https://carluc.com.br/elementos-construtivos/estacas-de-fundacao/https://carluc.com.br/construcao/concretagem/ Fonte: Ricardo Meneghel (2021) REFERÊNCIAS FELICIANO, C., CORRÊA, M., DELMONTE, P. Estudo comparativo dos riscos na execução de fundações profundas: tubulões, estacas cravadas e estacas escavadas (2018). Disponível em: SUMÁRIO (doctum.edu.br). Acesso em: 01 de dezembro de 2022. AQUINO, H., LOPES, D. Estudo da estaca tipo hélice contínua e estaca circular de apoio aplicadas em prédio de médio porte na região de Anápolis-GO (2018). Acesso em: 2018_1_TCC_DAVID e HYGOR.pdf (aee.edu.br). Acesso em: 01 de dezembro de 2022. MENEGHEL, R. Estaca Franki (2021). Disponível em: Estaca Franki - O que é? Vantagens e Desvantagens | CarLuc. Acesso em: 01 de dezembro de 2022. TERRES, L. Estaca Raiz – Definição, Execução e Preço (2022). Disponível em: Estaca Raiz - O que é, Execução e Preço | CarLuc Projetos. 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