Estaca Raiz e estaca helice continua

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ANHANGUERA EDUCACIONAL
FAECTS
ENGENHARIA CIVIL VI SEMESTRE
Alex Dias de Freitas
RA. 2484653445
Christopher Yiutiki Saito Maciel Barros
RA. 2484675964
Darlan Santos Rodrigues
RA. 1564259772
Geovanny Mendes Oliveira
RA. 1588938974
Estaca raíz e 
estaca hélice contínua
Sorocaba
2017
Alex Dias de Freitas
Christopher Yiutiki Saito Maciel Barros
Darlan Santos Rodrigues
Geovanny Mendes Oliveira
Estaca raíz e 
estaca hélice contínua
Trabalho apresentado à disciplina Tecnologia das Construções, do curso de Engenharia Civil da Faculdade Anhanguera de Sorocaba-SP, para fins avaliativos.
Professora: Mélodie Kern Sarubo Dorth
Sorocaba
2017
O QUE SÃO FUNDAÇÕES
 	Segundo a Escola de Engenharia, fundações são elementos que têm por finalidade transmitir as cargas de uma edificação para as camadas resistentes do solo sem provocar ruptura do terreno de fundação. A escolha do tipo de fundação a ser utilizado em uma edificação será em função da intensidade da carga e da profundidade da camada resistente do solo. Com base nessas duas informações, escolhe-se a opção que for mais barata, que tenha um prazo de execução menor e que atenda todas as normas de segurança.
Tipos de fundações
 	As fundações podem ser divididas em 2 grandes grupos: Fundações superficiais (ou rasas ou diretas) e fundações profundas.
Fundações superficiais (ou rasas ou diretas)
 Conforme a NBR 6122/1996, as fundações superficiais são elementos de fundação em que a carga é transmitida ao terreno, predominantemente pelas pressões distribuídas sob a base da fundação.
As fundações superficiais são tipicamente projetadas com pequenas escavações no solo não sendo necessários grandes equipamentos para execução.
 	São tipos de fundações superficiais as sapatas (sapatas isoladas, sapatas associadas, vigas de fundação e sapatas corridas), os blocos, os radiers.
Sapatas
 As sapatas são elementos de fundação com base em planta geralmente quadrada, retangular ou trapezoidal. Caracterizam-se por trabalharem à flexão já que são executadas em concreto armado.
Blocos de fundação
Os blocos são elementos de fundação com base geralmente em planta quadrada ou retangular e em elevação assumem a forma de bloco escalonado ou pedestal ou de um tronco de cone. Caracterizam-se por trabalharem à compressão já que não é necessário o emprego de armadura, pois os blocos de fundação são dimensionados para que as tensões de trações atuantes sejam resistidas pelo concreto.
Radiers
 Radiers são elementos de fundação superficial que recebe toda a carga da edificação e distribui no terreno. Assemelha-se com uma placa que abrange toda a área da construção. Neste caso, todos os pilares da estrutura transmitem as cargas ao solo através de uma única sapata.
Fundações profundas
 As fundações profundas são elementos que transmite a carga ao terreno pela base (resistência de ponta), por sua superfície lateral (resistência de fuste) ou por uma combinação das duas.
 As fundações profundas são utilizadas geralmente em projetos grandes que precisam transmitir maiores cargas ao terreno e quando as camadas superficiais do solo são pobres ou fracas. Incluem-se neste tipo de fundação as estacas, tubulões e caixões.
Estacas
 	As estacas são elementos de fundação profunda executadas por equipamentos e ferramentas, podendo serem cravadas ou perfuradas, caracterizadas por grandes comprimentos e seções transversais pequenas. As estacas podem ser feitas de madeira, aço, concreto pré-moldado, concreto moldado in situ ou mistos. 
Tubulões
 Tubulões são elementos de fundação cilíndricos de base alargada ou não que podem ser executados a céu aberto ou sob ar comprimido (pneumático) e com ou sem revestimento podendo este ser de aço ou concreto. Em sua etapa final de execução, é necessária a descida de um operário para completar a geometria ou fazer a limpeza da base. Deve-se evitar bases com alturas superiores a 2m de acordo com a NBR 6122/1996.
Caixões
São elementos de fundação profunda de forma prismática, concretado na superfície e instalado por escavação interna.
ESTACA RAIZ
 Segundo a Roca Engenharia, estaca Raíz é uma estaca moldada “in loco” executada através de perfuração rotativa ou roto-percussiva, revestida integralmente no trecho em solo, por meio de tubo metálico (tubo de revestimento) que garante a estabilidade da perfuração. No trecho em rocha, seja na passagem de matacões ou no embutimento no topo rochoso, ela é executada a partir da perfuração interna ao tubo de revestimento, por processo roto-percussivo, tendo como consequência a redução do diâmetro neste trecho. É optativo o recorte deste trecho, de maneira a conferir à estaca o diâmetro externo do tubo de revestimento.
A estaca raiz é normatizada pela norma da ABNT NBR 6122, todos os elementos de fundações devem ser projetado conforme o solo do local a ser executado o empreendimento. A investigação e o levantamento geotécnico mais comum para este tipo de situação é o SPT.
 	O diâmetro da execução pode varia de 10 a 50 centímetros. Além disso, alcança profundidades de até 60 metros. Outra característica é a presença de tubo metálico durante a escavação, o que garante a estabilização do solo. O processo de escavação é realizado por meio de perfuração rotativa ou roto-percussiva.
 Uma de suas grandes vantagens é sua alta capacidade de carga. Outro ponto importante é sua fácil mobilização, sendo muito utilizada em locais de difícil acesso. Ainda podemos citar como principais vantagens que são a ausência de vibração, ausência de descompressão do terreno, perfuração de matacões e rochas, possibilidade de execução inclinada, recalques reduzidos, podem ser utilizados a compressão ou tração.
 Além de fundações convencionais, é um elemento muito utilizado em reforço de fundações e fundações próximas a edifícios críticos que não possam receber vibração. Devido a sua alta capacidade de carga a tração é muito utilizada também em torres de transmissão.
METODOLOGIA EXECUTIVA
1. PERFURAÇÃO
 É efetuado pelo sistema rotativo ou roto-percussivo, utilizando um tubo de revestimento em cuja extremidade é acoplada uma coroa de perfuração adequada às características geológicas da obra. No caso de ser necessário atravessar camadas de concreto, matacões ou rocha, utiliza-se martelo de fundo com “bits” acoplado a hastes com diâmetro inferior ao diâmetro interno do tubo de revestimento. Caso seja necessário dar continuidade à perfuração com revestimento, utiliza-se sapata para efetuar o alargamento do furo no material impenetrável.
Perfuração de Rocha 
 O material proveniente da perfuração é eliminado continuamente pelo refluxo do fluído de perfuração através do interstício criado entre o tubo de revestimento e o solo, devido à diferença existente entre diâmetros (Ø coroa > Ø tubo), lubrificando ainda a coluna e facilitando a descida do tubo.
 	A perfuração pode-se dar também internamente a uma camisa metálica cravada até o impenetrável, tendo a finalidade de criar um elo de ligação dessa camisa com a rocha através de um pino ou furo feito com martelo de fundo (down the hole).
2. ARMAÇÃO
 	Concluída a perfuração da estaca com a inclinação e profundidade previstas, procede-se à colocação da armadura que tem o comprimento do fuste da mesma.
 A armadura pode ser constituída por monobarra ou feixe de aço; várias barras de aço com estribo helicoidal formando uma “gaiola”, tubo metálico, ou ainda uma mescla dessas alternativas.
 Para estaca raiz à compressão, o transpasse das diversas seções feito por simples sobreposição e para estaca à tração utiliza-se de preferência solda ou luva roscada.
Pode ainda absorver esforços horizontais que provocam esforços de compressão e tração no fuste se a estaca for inclinada e de flexão se ela for executada na vertical. Nesse caso, deve ser utilizada armadura periférica para resistir a esforços ou empuxos horizontais.
 	Ressalve-se ainda que, em função do diagrama de atrito lateral,a seção da armadura ao longo do fuste pode ser variável.
3. INJEÇÃO DE ARGAMASSA
 A injeção de argamassa é efetuada sob pressão, rigorosamente controlada e variável entre 0,0 a 0,4 MPa (dependendo do tipo do solo), utilizando-se uma argamassa de elevada resistência, obtida pela mistura de areia peneirada e cimento, na proporção de 600 Kg de cimento para 1 m3 de areia, com fator água/cimento entre 0,4 a 0,6 considerando-se as características da areia empregada.
 Inicialmente, coloca-se o tubo de injeção até o fundo da perfuração lançando a argamassa de baixo para cima, garantindo-se a troca do fluído de perfuração pela argamassa. Estando toda a perfuração preenchida com argamassa, coloca-se um tampão no topo do revestimento precedendo-se a retirada do mesmo com o emprego de um extrator hidráulico e, concomitantemente executa-se a injeção de ar comprimido que é controlado para evitar deformações excessivas do terreno, garantindo a integridade do fuste e também a perfeita aderência da estaca com terreno.
 Essas operações são repetitivas, e deve-se adicionar argamassa para o complemento do preenchimento do tubo visando o seu nível sempre acima da coroa de perfuração. A retirada do revestimento poderá ser executada também com o próprio equipamento de perfuração.
 	Ressalva-se, que a pressão do ar aplicada é determinada pela absorção do terreno e deve também evitar a laminação da argamassa aplicada. Procedendo-se como acima, é permitido no dimensionamento estrutural da estaca considerar a resistência da argamassa, reduzindo sensivelmente a armadura necessária e obtendo um custo final menor.
 	Nos casos de estacas metálicas perdidas, a injeção de argamassa segue o mesmo procedimento, não tendo a necessidade de compressão, pois o suporte e o contato são a própria camisa, não havendo deformação nenhuma.
 	Salienta-se, que para estacas com perfuração através de estruturas existentes a solidarização, estaca/estrutura é imediata após a concretagem, praticamente não provocando esforços na estrutura enquanto se processa a transferências do carregamento, devido à baixa deformação necessária para a absorção da carga de trabalho pelas estacas.
Obras executadas com este serviço
Raiz - Linha 13 Jade Lote 2 Consórcio CST Microestacas - Metrô São Paulo - Estação Faria Lima
AlphaPark Alphaville Barueri SP Odebrecht Rodovia Bandeirantes Km 19/20 Andrade Gutierrez
Arena BH MG Consórcio Mineiro Construcap Arena Corinthians São Paulo SP Odebrecht
Bethaville Barueri Estacas Raiz Vespoli Arena Maracana RJ Odebrecht e Andrade Gutierrez
BR Malls Shopping Piracicaba SP iNovaTs Estádio Arena Salvador (Fonte Nova)
As principais vantagens e desvantagens da estaca raiz
 Não possui limitação de pé direito ou da área de trabalho e o método pode ser executado vertical ou inclinado. Além disso, possui alta produtividade, a alta capacidade de penetrar qualquer tipo de rocha, tem possibilidade de atravessar qualquer tipo de terreno, concreto e alvenaria, equipamento com acesso fácil, e usado volumes pequenos de materiais, não provoca vibração na execução.
 É um equipamento especial requer mão de obra especializada, alto custo e ineficiência na execução quando é comparado com a estaca hélice continua significando atraso no cronograma.
ESTACA HÉLICE CONTÍNUA
 	De acordo com Veloso e Lopes (2010), a estaca hélice contínua é um tipo de fundação profunda cada vez mais utilizada nos grandes centros urbanos. A norma NBR 6122 descreve esse tipo de estaca como de estaca de concreto moldada in loco, com perfuração executada por meio de um trado helicoidal, com tubo ao longo de seu eixo. Após a perfuração é realizada a concretagem por meio do tubo instalado no eixo do trado helicoidal com simultânea retirada do trado. A armação sempre é colocada após a concretagem da estaca.
 Esse método foi desenvolvido nos Estados Unidos por volta de 1950, só chegou ao Brasil em 1987. Hoje em dia o equipamento tem a capacidade de perfurar quase 40 metros com o diâmetro de 150 centímetros. Esse método permiti a execução em terrenos arenosos na presença ou não de lençol freático, e atravessa camadas resistentes do solo, a velocidade da perfuração é de 200 a 400 metros diários, dependendo do diâmetro, profundidade e a resistência do terreno.
 	A execução da Estaca Hélice Contínua permite maior agilidade na conclusão do estaqueamento, tendo como principal característica o monitoramento eletrônico (controle de profundidade, velocidade de rotação e de descida do trado na perfuração, torque do equipamento, pressão de concretagem, velocidade de subida do trado e sobre-consumo de concreto) e ausência de vibrações no solo local e vizinhos.
METODOLOGIA EXECUTIVA
1. PERFURAÇÃO
 A perfuração consiste em introduzir (por rotação) a haste de perfuração com a hélice no terreno, por meio de torque apropriado do equipamento para vencer a sua resistência. 
 	Para evitar que durante a introdução do trado haja entrada de solo ou água na haste tubular, existe, em sua face inferior, uma tampa metálica provisória, que é expulsa no início da concretagem. 
 O avanço é sempre inferior a um passo por giro e a relação entre avanço e a rotação decresce ao aumentarem as características mecânicas do terreno. 
 	A metodologia de perfuração permite a sua execução em terrenos coesivos e arenosos, na presença ou não do lençol freático e atravessa camadas de solo resistentes com índice de SPT de 30 golpes a mais de 50 golpes, dependendo do tipo de equipamento utilizado. 
 	A velocidade de perfuração produz em média 250 metros de estaca por dia dependendo do diâmetro, da profundidade, da resistência do terreno e principalmente do fornecimento contínuo do concreto.
2. CONCRETAGEM
 Alcançada a profundidade desejada inicia-se a fase da concretagem (após a limpeza de rede, conforme será exposto adiante) por bombeamento de concreto pelo interior da haste tubular. Sob a pressão do concreto, a tampa provisória é expulsa e o trado passa a ser retirado, sem rotação, mantendo-se o concreto injetado sempre sob pressão positiva, da ordem de 0,5 a 1,0 kgf/cm2 (0,5 a 1,0 bar). 
 	Esta pressão positiva visa garantir a continuidade do fuste da estaca. Para tanto devem ser observados dois aspectos executivos: o primeiro é certificar-se que a ponta do trado, na fase de introdução, tenha atingido um solo que permita a formação da "bucha" para garantir que o concreto injetado se mantenha abaixo da ponta do trado e não suba pela interface solo-trado. O segundo é controlar a velocidade de subida do trado de modo a sempre ter um super-consumo de concreto (relação entre volume injetado e o teórico superior a 1). 
 À medida que o trado vai sendo retirado, um limpador mecânico remove o solo confinado entre a hélice do trado, e uma escavadeira remove esse solo para fora da área do estaqueamento. Uma vista geral dos equipamentos (exceto a escavadeira) envolvidos neste processo é mostrada na figura abaixo.
3. COLOCAÇÃO DA ARMADURA NA ESTACA
 	O método executivo da estaca hélice contínua exige a colocação da armadura após o término da concretagem do fuste da estaca. A armadura, em forma de gaiola, é introduzida na estaca por gravidade sendo empurrada pelos operários ou com auxílio de um pilão de pequena carga ou de vibrador. 
As estacas submetidas apenas a esforço de compressão levam uma armadura no seu topo, em geral variando entre 4,00m e 6,00m de comprimento. Esta armadura visa proporcionar uma perfeita ligação entre a estaca e o bloco de coroamento das estacas, ou seja, com a estrutura. Outra finalidade desta armadura no trecho superior é garantir sua integridade estrutural, na fase de escavação para a execução dos blocos que, geralmente é feito com auxílio de escavadeiras mecânicas que "batem" nas estacas durante sua operação, por mais cuidadoso que seja o operador. 
 	Para as estacas submetidas à ação de esforços horizontais e momentos fletores, no seu topo: o comprimento da armadura deve abranger todo o trecho do fuste da estaca ondeatua o diagrama do momento. Neste caso para a eficiência da instalação da armadura, a mesma deve ser convenientemente enrijecida, dotada de barras grossas e a espira helicoidal devidamente amarrada e soldada nas barras longitudinais. 
 Para as estacas submetidas à tração é preferível, do ponto de vista executivo, armá-las com uma ou mais barras longitudinais em feixes de barras emendadas por luvas rosqueadas. Como neste tipo de armadura não existem estribos pode-se armar a estaca em todo o comprimento sem maiores dificuldades.
 
As principais vantagens e desvantagens da estaca hélice contínua
 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 e também a técnica não causa descompressão do terreno nem necessita de água ou lama bentonítica. Entre outra temos a alta produtividade, podendo um equipamento executar até 250 metros de estaca por dia, conforme as condições do terreno e projeto, alta capacidade de carga com a capacidade de perfurar camadas de solos resistentes, a trado helicoidal tem capacidade para perfuração de solos de até 50 NSPT, grande variação dos diâmetros do trado helicoidal e também ideal para centros urbanos e divisas com construções antigas.
 	A desvantagem desse processo é que não pode penetrar em rocha sã, sendo necessário, nesses casos, utilizar estacas raiz ou outros métodos, de menor produtividade e custo mais elevado. 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, e não pode ser aplicadas em terrenos com relevo irregular ou de superfície muito frágil, que não suportam o peso do equipamento, quando acontece isso 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.
Riscos de uma fundação de hélice contínua
 	Para Diniz, os principais riscos que estes tipos de estaqueamento oferecem à natureza é a migração de contaminantes e resíduos provenientes de camadas artificiais em direção aos aquíferos mais profundos, além do deslocamento do solo devido à pressão que as estacas fazem sobre o terreno, causando erosão. A instalação de fundações profundas pode causar uma descontinuidade dos níveis de argila que constituem o aquitardo, que nada mais é do que uma formação geológica que armazena grandes quantidades de água e protege os aquíferos profundos da contaminação presente em camadas mais superficiais.
 Os danos causados a água são prejudiciais ao consumo doméstico e industrial, quando do bombeamento dos aquíferos profundos que provocam o movimento da filtragem dos aquíferos superiores aos inferiores por meio de mecanismos que alteram o regime natural do movimento dos fluídos. Este processo pode acontecer tanto na fase de execução das estacas, quanto na fase em que ela fia fincada ao solo e acaba se deteriorando ao curso do tempo.
Se pararmos para pensar na quantidade de estacas que os grandes centros urbanos possuem em suas áreas edificadas, começaremos realmente a nos preocupar com a qualidade dos aquíferos e do solo que se encontra debaixo dos nossos pés no qual se concentra um alto teor de contaminantes prejudiciais a nossa saúde. É de se pensar um método mais eficiente e menos prejudicial a todos os seres vivos, e que lutam por um meio ambiente mais adequado às próximas gerações.
Algumas Obras com este serviço
 
Fábrica de Automóveis Hyundai 
 
Parque Aquático Fundação Bradesco Osasco SP Prédio comercial Tatuapé-SP
 
Arena Palestra Itália SP Centro Convenções USP SP
BIBLIOGRAFIA
Escola de Engenharia. Noções básicas de Fundações. Disponível em: <https://www.escolaengenharia.com.br/nocoes-basicas-de-fundacoes/> . Acesso em 21 de out. 2017.
Roca Fundações. Estaca Raiz. Disponível em: <http://www.rocafundacoes.com.br/estaca-raiz/index.html>. Acesso em 21 de out. 2017.
Velloso, D. A. Lopes, F.R. Fundações: critérios de projeto, investigação do subsolo, fundações superficiais, fundações profundas. São Paulo; Oficina de textos, 2010.
Geofix. Estaca Hélice Contínua. Disponível em: < http://www.geofix.com.br/servico-ehc.php>. Acesso em 22 de out 2017.
Portal dos equipamentos. Estaca hélice contínua garante alta produtividade e baixa emissão de ruídos. Disponível em: <https://www.portaldosequipamentos.com.br/equipanews/cont/m/estaca-helice-continua-garante-alta-produtividade-e-baixa-emissao-de-ruidos_14761_39>. Acesso em 22 de out. 2017.
DINIZ, M.F. Estaqueamento e seus riscos. Disponível em: <https://marisadiniz.wordpress.com/2015/06/16/estaqueamento-e-seus-riscos/>. Acesso em 20 de out. 2017.