TCC METODOS CONSTRUTIVOS DA ESTACA ÔMEGA APLICADA EM SOLOS INSTÁVEIS

Prévia do material em texto

MÉTODOS CONSTRUTIVOS DA ESTACA OMEGA APLICADA EM SOLOS INSTÁVEIS
Victor Silva Gomes
Alessandro Moreth Oliveira
Marcus Soares Malaquias de Souza
Otávio Henrique Hosrt
Prof. Orientador: Edson Ferreira
Colégio CEST
RESUMO
O estudo a seguir transparece os passos a serem respeitados antes da execução da estaca ômega na presença de solos instáveis, visando apresentar os métodos construtivos da estrutura, as vantagens e desvantagens do mesmo. Levando em conta a existência de vários tipos de fundações, este material aborda a investigação do subsolo como um método imprescindível, por apresentar os resultados necessários para garantir a escolha da melhor técnica. Em solos instáveis se aplica fundações profundas, devido a sua capacidade de atingir um apoio seguro. Portanto este trabalho apresenta um estudo bibliográfico com objetivo de apresentar a estaca ômega como um método viável na presença de solos instáveis, evidenciando os cuidados necessários durante a execução de acordo com a situação do solo, esclarecendo suas fases executivas.
Palavras- Chave: Estaca ômega – Sondagem – Fundação – Solo Instável – Processo Construtivo.
1. INTRODUÇÃO
Este trabalho aborda o estudo da concepção da aplicação da estaca ômega em solos instáveis, apresentando os métodos e os procedimentos usados para executar esse tipo de fundação, além dos equipamentos adequados e procedimentos a serem respeitados.
A transferência de cargas provenientes da edificação para o solo tem sido um grande problema para os engenheiros devido ao não conhecimento do solo presente e a utilização de técnicas incorretas. O que ocasiona transtornos patológicos e atenuantes recalques ocorrido pela conseqüência de uso inadequado de uma fundação. Tal fato vem acompanhado de situações que podem agravar as condições de uso do solo, como em grandes metrópoles ou em lugares de forte fluxo de veículos, trazendo assim certo abalo para os edifícios ao redor e para o solo que ali se habita.
Deve-se analisar sempre não só a fundação em si, mais sim o conjunto que também envolve o solo de sustentação em que está apoiada, fator bastante crítico e que deve ser dada máxima importância com relação à análise prévia.
O solo instável é aquele que não confere a resistência adequada para suportar a carga proveniente de uma edificação, não apresentando características de compactação. Existem vários tipos de fundações possíveis de serem usadas em ocasiões de solos instáveis, com técnicas e procedimentos diferentes, tudo de acordo com a situação analizada no local. Entre estas técnicas está estaca ômega que será abordada neste estudo.
É preciso um profundo conhecimento das condições do local, e logo em seguida das técnicas, procedimentos, equipamentos a serem respeitados na aplicação da estaca ômega, levando em conta que solos instáveis são bem comuns em todas as regiões do Brasil.
O conteúdo aqui trabalhado baseia-se em estudos bibliográficos com a finalidade de evidenciar os métodos para a execução da estaca ômega em locais que o solo não apresenta característica de boa resistência. 
Através do conteúdo aqui abordado, poderá se perceber os métodos construtivos da estaca ômega e os passos a serem seguidos para a sua execução.
Quais são as vantagens ao utilizar a estaca ômega?
2. FUNDAÇÕES
Fundações são elementos estruturais cuja função é transmitir as ações atuantes na estrutura à camada resistente do solo (ALVA, 2007, p. 1). Portanto as fundações devem conferir uma resistência adequada para suportar as tensões causadas pelos esforços solicitantes. Contudo o solo também precisa apresentar uma rigidez necessária para não ocasionar recauques e transtornos futuros.
Para determinar o tipo de fundação mais adequada, é importante conhecer os esforços provenientes da edificação, o tipo e característica do solo e dos elementos estruturais que compõem a fundação. (WOLLE, 1993 apud MELHADO et. al, 2002, p.1). Nesse trabalho será abordada a aplicação da estaca ômega como uma solução viável na presença de solo compressível. O custo parte de 3% a 10% do custo total do edifício, sendo a fundação bem projetada, caso isso não ocorra esses valores podem atingir de 5 a 10 vezes o custo da fundação mais apropriada (BRITO, 1987 apud MELHADO, 2002, p.1).
Aplicando esse conceito ao conteúdo aqui abordado, quando se faz referência a fundação, não se refere apenas ao elemento estrutural em si, mas o conjunto como um todo (estrutural – solo), assim podendo ser encontrado qualquer tipo solo, inclusive a presença de solo instável.
2.1 Tipos de fundações
As fundações são classificadas entre diretas e indiretas, tudo de acordo com quantidade de carga transferida, e o tipo de solo onde se apioia. Direta por transferir as cargas diretamente para o solo sem o deformar consideravelmente, e indireta por sofrer atrito lateral da estrutura com o solo, estas consideradas profundas devido ao tamanho das suas peças estruturais.
A fundações diretas, compostas pelos Blocos e Alicerces, Radiers e Sapatas, são estruturas que não atendem as exigências necessárias quando há presença de solos sem resistência, por não atingirem uma profundidade suficiente para que se encontre um solo seguro. Por este trabalho se referir ao método estaca ômega que se enquadra dentro das fundações indiretas ou profundas, estas serão mais bem detalhadas na seqüência.
2.2 Fundações indiretas ou profundas
As fundações indiretas são enquadradas pelas estacas e pelos tubulões. Estaca é um elemento profundo feita com ferramentas de perfuração, contendo uma forma cilíndrica ou prismática. Pode ser classificada como estaca por deslocamento ou por escavação, construída basicamente com concreto, madeira ou aço em casos específicos. Os tubulões são estruturas de fundação cilíndricas cravadas no solo e podem ser executados a ar comprimido ou a céu aberto.
Quando as estacas são feitas por deslocamento não há a retirada do solo escavado. Ao decorrer da perfuração o material é deslocado para as paredes do solo formando uma camada relativamente resistente. Já as estacas feitas por escavação, existe a retirada do solo perfurado.
Para ser possível executar a fundação é preciso passar por processos de investigação do subsolo, para saber o tipo de material em que será apoiada a estrutura.
3. INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO 
Esta etapa é de fundamental importância para se conhecer o tipo de solo a ser trabalhado e determinar a fundação mais adequada para a edificação. Investigação do subsolo trata-se basicamente de uma análise feita no subterrâneo de metro em metro para conhecer o tipo de solo que se habilita o terreno para a construção. Esse estudo é feito através da Técnica de Sondagem à Percução – SPT, cujo conceito é evidenciado a seguir:
Reconhecida como a mais econômica ferramenta de investigação geotécnica, permitindo a identificação de camadas do terreno, coleta de amostras, observação da ocorrência de lençol freático e avaliação da consistência dos solos’’ (WGF CONSULTORIA E GEOTECNIA, 1914, p1). 
Esse teste pode ser feito basicamente de duas maneiras, sondagem à percução e a sondagem rotativa. A sondagem rotativa é aplicada em solos rochosos de difícil penetração por uma sondagem convencional, solos estes que apresentam um aspecto de resistência elevada, e somente a técnica rotativa é capaz de executar a penetração, principalmente em ocasiões em que se necessita das amostras do solo mesmo apresentando esse estado. Já para solos instáveis a sondagem à percução é a utilizada, levando em conta que um solo instável não apresenta característica rochosa.
Os procedimentos da técnica de sondagem parte da locação dos pontos que serão perfurados previstos em projeto, e a instalação dos equipamentos necessários para a perfuração conforme apresenta a figura 1.
Figura 1 = Equipamento de sondagem
Fonte = NFP Sonsas e Perfurações (2012)
É necessário o descarte do primeiro metro escavado manualmente, devido ás impurezas que o solo superficial apresenta que interferem diretamentenos resultados. A partir daí o teste é feito retirando uma amostra de solo indeformada de metro a metro, Através de consecutivos golpes. Assim se contabiliza a soma de batidas que foram necessárias nos últimos 30 cm da haste de perfuração, esta contagem é feita para saber o índice de resistência – Nspt, na profundidade ensaiada. 
A sondagem
O ensaio será interrompido quando atingir a profundidade desejada de acordo com o projeto, ou quando encontrar um solo impenetrável á percução. Os resultados são apresentados em relatório, ou em forma de gráfico descrevendo a situação de cada metro.
Portanto a sondagem deve ser executada em toda e qualquer obra, para garantir a melhor escolha da fundação e a segurança do empreendimento.
3.1 Resistência à penetração
	Índices de resistência à penetração e respectivas designações
	Solo
	Índice de Resistência à penetração
	Designações
	Areia e Siltes arenosos
	< 4 
	
	
	
	
	Fofo
	
	5 - 10
	
	
	
	
	Pouco compacto
	
	11- 30
	
	
	
	
	Mediamente compacto
	
	31 - 50
	
	
	
	
	Compacto
	
	> 50
	 
	 
	
	
	Muito compacto
	Areias e silte argilosos
	< = 2
	
	
	 
	 
	Muito mole
	
	3 - 4
	
	
	
	
	Mole
	
	5 - 8
	
	
	
	
	Média
	
	9 - 15
	
	
	
	
	Rija
	
	16 - 30
	
	
	
	
	Muito rija
	
	> 30
	 
	 
	 
	 
	Dura
O Índice revelado pelo SPT é a quantidade de golpes necessários para a perfuração do solo nos últimos 30 cm do amostrador, a tabela 1 revela a relação entre o índice de resistência e a designação dos solos.
Tabela 1 = Índices de resistência à penetração
Fonte = IBDA (2014)
Na maioria dos casos, a interpretação dos dados SPT visa a escolha do tipo das fundações, a estimativa das taxas de tensões admissíveis do terreno e uma previsão dos recalques das fundações. 
Assim, a empresa encarregada de fazer o ensaio fornece um relatório dos trabalhos e uma desenho esquemático de cada furo (IBDA, 2014)
Após executada a investigação do subsolo e adquirido os resultados necessários, é possível conhecer o nível do lençol freático, o tipo de solo que ali se habita e suas condições de consistência e capacidade de carga, fator imprescindível antes de se iniciar a execução da estaca.
4. ASPECTOS DO SOLO INSTAVEL
A utilização da estaca ômega se baseia em atingir uma profundidade necessária onde se encontra um solo seguro e com a resistência adequada, dispensando assim a técnica de compactação, pois a estaca tem um comprimento extenso e ao se dividir corretamente os pontos de perfuração, se terá um solo estabilizado para futuras edificações.
São vários os tipos de solos considerados instáveis, onde se deve aplicar esse tipo de fundação, lembrando que é possível se executar uma estaca ômega em solos de boa resistência, porém com procedimentos mais robustos. Existem variações nas camadas de solo sem estabilidade, que desperta atenção para certos cuidados, mas nada que fuja do método construtivo padrão.
Em camadas de solo confinado é importante se atentar para uma eventual ruptura do solo durante a concretagem, fazendo com que ele vença suas paredes devido à pressão feita pela injeção do concreto, provocando assim um alto consumo de concreto pela sua maior profundidade e para compensar o concreto disperso. A subida do trado deve ser lenta e monitorada de maneira que a pressão seja diminuída para garantir a estabilidade da estaca
Em camadas de solo superficial o ponto crítico a ser analisado é peso excessivo das máquinas apoiadas no terreno, nesse aspecto o solo pode não suportar a carga desses equipamentos necessários para a execução da estaca. O método mais viável para solucionar esse problema é a escavação da parte superficial até que se encontre um apoio firme para apoiar o equipamento. 
Após os procedimentos de se sondagem, conhecendo o tipo de solo presente no local, e os cuidados a serem tomados na execução da estaca, se tem em mãos todas as informações necessárias para iniciar o processo construtivo. 
5. MÉTODOS CONSTRUTIVOS
O conceito da estaca ômega trata-se de uma estrutura moldada “in loco”, onde o solo perfurado é deslocado lateralmente ao decorrer da execução, não havendo a escavação e retirada do solo até a superfície. Os equipamentos usados provocam uma forte compressão lateral durante a perfuração, conferindo certa resistência nas paredes do furo, assim por conseqüência evita o fechamento, diminui a possibilidade de atrito negativo, e reduz o volume de concreto utilizado. A estaca ômega é uma evolução da estaca hélice contínua, no que se diferencia pela retirada do material escavado, e se denomina assim devido ao trado especial, que se chama trado ômega.
5.1 Fases executivas da estaca 
Locação do ponto onde será a fundação
Perfuração do solo por rotação com a mesa rotativa hidráulica onde é cravado o trado especial, tudo acoplado ao trator de esteira com uma aste alta para suporte.
Atingindo a profundidade prevista, é injetado o concreto sob pressão na medida em que o equipamento é retirado no mesmo sentido, através de um tubo vazado central estando sempre atento para a cota de arrasamento além da superfície do solo, tudo com velocidade controlada.
Colocação da armadura em forma de gaiola, retangular ou circular.
Utilização do vibrador para homogenizar o concreto, e ajustar a armadura.
A estrutura de aço tem função importante para evitar o desprendimento das paredes do solo.
Cabe frisar alguns dados técnicos, sendo as especificações de tamanhos e cuidados a serem tomados. O diâmetro da estaca pode ter de 27 cm até 62 cm, a profundidade pode chegar até 28 metros, dependendo sempre das condições do equipamento. É importante o acompanhamento físico do responsável pela obra, para a constante verificação da verticalidade da mesa rotativa, para evitar que a estaca fique inclinada depois de pronta, se atentar para a cota de arrasamento estar de acordo com o projeto, e para controlar a velocidade de cravação do trado. 
A figura 2 abaixo esclarece toda a estrutura de equipamentos, e as fases da execução da fundação para o melhor entendimento do processo.
Figura 2 = Estaca Ômega
Fonte = Universidade Federal de Santa Catarina
5.2 VANTAGENS E DESVANTAGENS
Ao se optar pela estaca ômega se tem uma rápida velocidade de execução; baixo índice de ruídos nocivos à saúde; é possível produzir diariamente mais estacas do que em outros métodos; baixa perda de concreto devido à estabilidade das paredes do solo; não existe material escavado e assim dispensa o uso de maquinas e caminhões de terraplenagem; menores transtornos com relação a atrito negativo e é monitorado eletronicamente.
Tem como desvantagem a limitação do pé direito; dificuldade de colocação da armadura no concreto se houver um solo argiloso, pois o mesmo tende a retirar a água do concreto fazendo com que ele fique mais resistente, dificultando a colocação da armadura (GUIMARÃES, p19 2003).
6. CONCLUSÃO
Através deste conteúdo pôde-se concluir que a escolha correta de uma fundação depende de procedimentos antecedentes e fundamentais, que ao serem estudados adequadamente evitam futuros retrabalhos e patologias que podem elevar o custo da obra. Dentre os vários tipos de fundações existentes, as profundas são as utilizadas na presença de solos instáveis, por atingirem a profundidade necessária até encontrar um solo seguro para resistir os esforços oriundos do futuro edifício. 
No estudo ficou evidenciado que sem a investigação do subsolo é inviável a construção da estaca e de qualquer outra fundação, pois é ela que apresenta o tipo de solo onde a estrutura se apoiará e a sua capacidade de carga, tornando-se um passo indispensável. 
Os passos executivos da estaca ômega parte da locação do ponto onde será a fundação, passando pela perfuração e concretagem, até a colocação da armação em fase final, tudo de acordo com as especificações previstas em norma e a utilização correta dos equipamentos. É importante sempre se atentar para os cuidadosa serem tomados durante a execução, com relação à situação do solo confinado ou superficial.
Conclui-se se ainda que é bastante vantajoso a utilização da estaca ômega nesse contexto devido a sua rápida execução, confere certa economia devido à baixa perda de concreto e por dispensar o uso de máquinas de terraplanagem, por não haver material escavado.
Em obras que necessitam de uma velocidade maior na preparação da base para se construir, com o cronograma apertado não possibilita grandes atrasos, o método da estaca ômega se torna uma solução cabível, por ser possível executar várias estacas durante um expediente de 8 horas, sempre variando de acordo com o tipo de equipamento e a profundidade desejada.
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://engenharia.anhembi.br/tcc-03/civil-32.pdf
http://engenhariacivilunip.weebly.com/uploads/1/3/9/9/13991958/nbr_6122-2010.pdf
ftp://ftp.unilins.edu.br/emilio/CONCRETO%203/FUNDA%C7%D5ES/Apostila_fundacoes-POLI.pdf
http://coral.ufsm.br/decc/ECC1008/Downloads/Sapatas.pdf
http://www.wgfgeo.com.br/sondagem.htm
http://www.acaoengenharia.com.br/o-que-fazemos/sondagem-a-percussao/
http://www.nfsondas.com.br/sondagem_percussao.html
http://www.forumdaconstrucao.com.br/conteudo.php?a=9&Cod=126
http://geocompany.com.br/ftp/Artigo15.pdf
http://portalvirtuhab.paginas.ufsc.br/files/2013/11/Estaca-%C3%94mega.pdf
http://www.serki.com.br/2012/index.php/servicos/omega
http://portalvirtuhab.paginas.ufsc.br/estaca-omega/