Estacas Hélice Contínua - Aspectos de Projeto, Execução e Controle - Transparências

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“ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA: ASPECTOS DE 
PROJETO, EXECUÇÃO E CONTROLE” 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Alexandre Duarte Gusmão (Eng. Civil, D.Sc.) 
Universidade de Pernambuco 
Centro Federal de Educação Tecnológica de PE 
Gusmão Engenheiros Associados Ltda 
 
 
 
 
 
 
APRESENTAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
• Introdução 
 
• Aspectos de Execução 
 
• Aspectos de Controle 
 
• Aspectos de Projeto 
 
• Casos de Obras na Cidade do Recife 
 
• Conclusões 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1) INTRODUÇÃO 
 
 
Demandas Atuais: 
 
 
• Vibrações e Ruídos: problemas em áreas urbanas. 
 
• Camadas Intermediárias Resistentes: comumente 
encontradas em Recife. 
 
• Edifícios Altos: elevadas cargas verticais e horizontais. 
 
• Produtividade: custos fixos e de mão-de-obra. 
 
 
 
 Desenvolvimento de Novas Tecnologias: 
Estacas Hélice Contínua Monitorada 
 
2) ASPECTOS DE EXECUÇÃO 
 
2.1) Equipamento 
 
• Desenvolvido nos Estados Unidos na Década de 50. 
 
• Características técnicas: 
 
CARACTERÍSTICAS UNIDADE CAPACIDADE 
Torque kN.m 150 – 250 
Diâmetro da Estaca mm 1200 
Comprimento m 28 
Tração kN 400 – 700 
 
 
 
 
Detalhe Esquemático do Equipamento 
 
• Monitoração Eletrônica (Sistema Taracord): 
 
¾ Sensor de Inclinação: verticalidade em relação aos eixos do 
plano do terreno. 
¾ Sensor de Profundidade: comprimento da estaca, velocidade 
de penetração e extração do trado. 
¾ Sensor de Torque: capacidade do trado. 
¾ Sensor de Velocidade de Rotação 
¾ Sensor de Pressão do Concreto: deve ser sempre positiva. 
¾ Sensor de Volume de Concreto: sobreconsumo de material. 
 
 
 
 
 
Detalhe do Taracord 
 
 
 
 
 
 
Relatório do Taracord 
 
2.2) Introdução do Trado 
 
• Trado helicoidal circundante a uma haste tubular com 
tampa metálica provisória. 
 
• Penetração contínua até a profundidade especificada, 
através de rotação imposta por mesa giratória de alta 
capacidade. 
 
• Solo é contido entre as hastes do trado. 
 
• A velocidade de rotação do trado deve ser compatível 
com a sua velocidade de penetração, para se evitar o 
desconfinamento do solo circundante. 
 
 
 
 
 
Detalhe do Trado 
 
 
 
2.3) Concretagem 
 
• Concreto fluido (slump de 22 ± 2 cm). 
 
• Uso de caminhão betoneira e bomba de concreto. 
 
• Preenchimento de toda a haste tubular do trado. 
 
• Levantamento do trado (cerca de 30 cm), para permitir a 
expulsão da tampa metálica. 
 
• Retirada do trado de forma lenta e contínua, sempre com 
pressão positiva e sobreconsumo de concreto. 
 
 
 
 
Detalhe da Concretagem da Estaca 
 
 
2.4) Colocação da Armadura 
 
• A armadura é colocada após a concretagem da estaca. 
 
• Normalmente a armadura tem apenas a função de garantir 
a integridade da estaca durante o seu arrasamento. 
 
• Normalmente a armadura é colocada manualmente, ou 
com auxílio de peso (pilão ou pá carregadeira). 
 
• O intervalo entre o final da concretagem e a colocação da 
armadura deve ser o menor possível. 
 
• Comprimento normal da armadura de até 12 m. 
 
 
Detalhe da Colocação da Armadura 
2.5) Arrasamento das Estacas 
 
• Norrmalmente é feito manualmente com ponteiro, 
trabalhando com pequena inclinação para cima. 
 
• Pode ser utilizado martelete leve (elétrico), tomando-se 
os mesmos cuidados quanto à inclinação. 
 
• Se na cota de arrasamento, o concreto não apresentar boa 
qualidade, o arrasamento deve prosseguir, com posterior 
concretagem da estaca até a cota de arrasamento. 
 
 
 
 
 
 
Detalhe do Arrasamento das Estacas 
 
 
 
3) ASPECTOS DE CONTROLE 
 
3.1) Materiais 
 
• Concreto: 
 
¾ Resistência Característica a Compressão (fck): 20 MPa 
¾ Consumo Mínimo de Cimento: 400 kg/m3 de concreto 
¾ Slump Test: 22 ± 2 cm 
¾ Fator Água-Cimento (a/c): 0,55 
¾ Agregados: areia e pedrisco 
 
 
• Armadura: 
 
DIÂMETRO MÍNIMO DA 
ARMADURA (mm) 
DIÂMETRO 
DA ESTACA 
(mm) LONGITUDINAL TRANSVERSAL 
250 – 400 12,5 – 16,0 6,3 passo 15 cm 
500 – 700 16,0 – 20,0 8,0 passo 20 cm 
800 – 1000 20,0 – 22,0 8,0 passo 20 cm 
 
 
3.2) Controle Durante a Execução da Estaca 
 
• A velocidade de rotação do trado deve ser compatível 
com a sua velocidade de penetração, para se evitar o 
desconfinamento do solo circundante. 
 
• A pressão do concreto deve ser sempre positiva em solos 
resistentes; no caso de solos moles, a pressão pode ser 
zero ou até mesmo negativa. 
 
• Deve haver sobreconsumo de concreto (10 a 30 %). 
 
• Deve ser deixado um intervalo de pelo menos 12 horas na 
execução de estacas com distâncias inferiores a 5 vezes o 
seu diâmetro. 
3.3) Controle Após a Execução da Estaca 
 
• Integridade do Fuste: 
 
¾ Escavação com exame visual 
¾ Sondagens rotativas com extração de testemunhos 
¾ Ensaio de integridade (PIT – Pile Integrity Tester) 
 
 
 
 
Ensaio de Integridade da Estaca (PIT) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Capacidade de Carga da Estaca: 
¾ Prova de carga estática: necessidade de sistema de reação. 
 
 
Prova de Carga Estática 
 
¾ Prova de carga dinâmica: PDA (Pile Driving Analyser) 
 
 
Prova de Carga Dinâmica (PDA) 
 
4) ASPECTOS DE PROJETO 
 
4.1) Requisitos Básicos de Projeto 
 
 
EQUILÍBRIO
ANTES
?
=>
REQUISITOS
DE PROJETO
ESTABILIDADE
DEFORMAÇÕES
TOLERÁVEIS
DURABILIDADE
ELEMENTO
TERRENO
DANOS
ESTÉTICOS
DANOS
FUNCIONAIS
DANOS
ESTRUTURAIS
 
 
 
 
4.2) Carga Admissível – Elemento Estrutural 
 
• Carga Vertical de Compressão (Velem): 
 
¾ Resistência característica do concreto (fck): 20 MPa 
¾ Coeficiente de majoração da carga: γf = 1,4 
¾ Coeficiente de minoração do concreto: γc = 1,8 
¾ Desprezada a contribuição da armadura 
 
 
MPafckfckAV
cf
elem
cf
c
elem 75,6
85,085,0 =⋅
⋅=∴⋅
⋅⋅= γγσγγ 
 
 
DIÂMETRO 
DA ESTACA 
(mm) 
ÁREA DA SEÇÃO 
TRANSVERSAL 
(cm2) 
DISTÂNCIA 
ENTRE EIXOS 
(cm) 
CARGA 
ADMISSÍVEL 
(kN) 
250 491 65 300 
300 707 75 450 
350 962 90 600 
400 1257 100 800 
500 1964 130 1300 
600 2827 150 1800 
700 3848 175 2400 
800 5027 200 3200 
900 6362 225 4000 
1000 7854 250 5000 
 
 
• Carga Vertical de Tração (Telem): 
 
¾ Desprezada a contribuição do concreto 
¾ Resistência característica do aço (fyk): 500 MPa (CA-50) 
¾ Fator de segurança global igual a 2: NBR-6122/96 
¾ Deve ser deduzido 2 mm do diâmetro das barras de aço 
(efeito da corrosão) 
 
 
2
fykAT selem
⋅=
 
4.3) Carga Admissível – Terreno de Fundação 
 
• Método de Antunes-Cabral (1996) 
 
¾ Baseado em correlações com o ensaio SPT 
¾ Fator de segurança global igual a 2 
 
 
Rp
Vrup
1
2
n
...
Rl1
Rl2
Rln
NSPT
PROF.
N1
N2
Nn
Rli NiLi∆
 
 
 
pLrup RRV += 
 ( )
2
pLrup
adm
RR
FS
V
V
+==
 
 
2
Lrup
adm
R
FS
T
T ==
 
 
 
¾ Resistência por Atrito Lateral (RL): 
 
 
∑ ⋅∆⋅=⋅=∴= n LiiLiLiLiLiL rLUrARRR
1
 
 
iiLi NBr ⋅= ,1 
 
Onde: B1,i = fator de correlação = f (solo) ⇒ Tabela 
 Ni = média aritmética do NSPT na camada i 
 
 
¾ Resistência por Ponta (Rp): 
 
 
ppp rAR ⋅= 
 
MPaNBr pp 42 ≤⋅= 
 
Onde: B2 = fator de correlação = f (solo) ⇒ Tabela 
 Np = valor do NSPT na ponta da estaca 
 
TIPO DE 
SOLO 
B1 
(kPa) 
B2 
(kPa) 
Areia 4,0 – 5,0 200 – 250 
Silte 2,5 – 3,5 100 – 200 
Argila 2,0 – 3,5 100 – 150 
 
 
¾ Carga admissível de Compressão (Vadm): 
 
 
 
¾ Carga admissível de Tração (Tadm): 
 
( ) 2pLadm RRV +≤ Ladm RV ⋅≤ 25,1
2Ladm RT ≤
• Método de Alonso (1996)¾ Baseado em correlações com o ensaio SPTT 
¾ Fator de segurança global igual a 2 
 
 
Rp
Vrup
1
2
n
...
N
SPT
PROF.
NRl L
Torque
Tmax
TmaxTmin
 
 
 
 
 
pLrup RRV += 
 
 ( )
2
pLrup
adm
RR
FS
V
V
+==
 
 
 
2
Lrup
adm
R
FS
T
T ==
 
 
 
 
¾ Resistência por Atrito Lateral (RL): 
 
 
LiLiLL rLUrAR ⋅⋅=⋅= 
 
 
kPamkgfTkParL 200).(53,3)( max ≤⋅= 
 
 
Onde: Tmax = média aritmética do torque máximo medido no 
 Ensaio SPTT (penetração de 45 cm) ao longo da estaca, 
 tomando-se os valores acima de 56 kgf.m como iguais a 
 56 kgf.m. 
 
 
No caso de não ser disponível o torque, pode-se considerar: 
 
kPaNkParL 20024,4)( ≤⋅= 
 
 
Onde: Tmax = média aritmética do NSPT ao longo da estaca, 
 tomando-se os valores acima de 47 como iguais a 47. 
 
 
¾ Resistência por Ponta (Rp): 
 
 
ppp rAR ⋅= 
 
 ( )
2
)2(
min
)1(
min TTrp
+⋅= β
 
 
 
Onde: Tmin(1) = média aritmética do torque mínimo no trecho 
 8D (oito vezes o diâmetro) acima da ponta da estaca. 
Tmin(2) = média aritmética do torque mínimo no trecho 
 3D (três vezes o diâmetro) abaixo da ponta da estaca. 
 β = fator de correlação = f (solo) ⇒ Tabela 
No caso de não ser disponível o torque, pode-se considerar: 
 
 
mkgfNmkgfT SPT .40).(min ≤= 
 
 
 
TIPO DE 
SOLO 
β 
(kPa / kgf.m) 
Areia 200 
Silte 150 
Argila 100 
 
 
 
¾ Carga admissível de Compressão (Vadm): 
 
 
 
¾ Carga admissível de Tração (Tadm): 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
( ) 2pLadm RRV +≤ Ladm RV ⋅≤ 25,1
2Ladm RT ≤
CONCLUSÕES 
 
 
 
 
• Inovação tecnológica: ruídos e vibrações; elevada 
produtividade. 
 
• Execução: sistema de monitoração eletrônica ainda 
apresenta uma série de limitações (confiabilidade). 
 
• Controle: importância do controle tecnológico do 
concreto, e da qualidade do produto acabado (ensaios não 
destrutivos: PIT e PDA). 
 
• Projeto: importância da sondagem; trabalha 
fundamentalmente por atrito lateral (necessidade de 
grandes comprimentos). 
 
• Limitações: comprimentos de até 24 m; elevado custo 
para obras de pequeno porte. 
 
• Obras em Recife: resultados satisfatórios; correlações 
entre o torque e NSPT no ensaio SPTT.