UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO - UNINOVE DIRETORIA DE CIÊNCIAS EXATAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
ESTACA HÉLICE CONTÍNUA MONITORADA
SÃO PAULO 2013
UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO - UNINOVE DIRETORIA DE CIÊNCIAS EXATAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
DIEGO CARVALHO DOS SANTOS
RA 2209108231
FABIANA MARIA VIOLANTE
RA 2209107856
LUCIANO REBOUÇAS FURTADO
RA 2209101786
MARCELO TELE MACIEL DA SILVA
RA 2209105318
MARCOS HAMILTON TAKAHASCHI
RA 2209102100
ESTACA HÉLICE CONTÍNUA MONITORADA
Projeto de Pesquisa apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Universidade Nove de Julho como parte dos requisitos para a obtenção do Grau de Engenheiro Civil Orientador: Prof. Dr. Pedro Silveira G. Neto
SÃO PAULO 2013
FOLHA DE APROVAÇÃO
ESTACA HÉLICE CONTÍNUA MONITORADA Por DIEGO CARVALHO DOS SANTOS – RA 2209108231 FABIANA MARIA VIOLANTE – RA 2209107856 LUCIANO REBOUÇAS FURTADO – RA 2209101786 MARCELO TELES MACIEL DA SILVA – RA 2209105318 MARCOS HAMILTON TAKAHASCHI – RA 2209102100
PROJETO DE TRABALHO APROVADO COMO REQUISITO PARCIAL PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO CIVIL, DO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL, DA UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO, PELO PROFESSOR ORIENTADOR ABAIXO MENCIONADO.
São Paulo (SP) 21 de junho de 2013.
Pedro Silveira G. Neto. Ciente:
_______________________________________________ Professor Orientador Dr. Pedro Silveira G. Neto.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 6 2 JUSTIFICATIVA ....................................................................................................... 8 3 OBJETIVO.............................................................................................................. 10 3.1 OBJETIVO GERAL ............................................................................... 10 3.2 OBJETIVO ESPECIFICO ...................................................................... 10 4 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA .............................................................................. 11 4.1. Engenharia .......................................................................................... 11 4.1.1. Fundação .......................................................................................... 11 4.1.1.1 Função das Fundações ................................................................................. 11 4.1.2 Cargas de Edificação ........................................................................ 12 4.1.3 Estaca de Hélice continua ................................................................. 12 4.1.4 Estaca de Hélice continua monitorada .............................................. 13 4.2 Vantagem e Desvantagem..................................................................13 4.3 Normas utilizadas para execução de helice continua...........................14 4.4 Processo de execução de hélice continua .......................................................... 16 4.5 Equipamentos ....................................................................................... 17 4.6 Cotações de preços e fornecedores...................................................... 19 4.6.1 Especificações ................................................................................... 19 4.6.2 Logística ............................................................................................. 20 4.6.3 Cuidados gerais que a engenharia adota........................................... 20 4.7 Fundações por hélice continua invadem grandes centros urbanos ...... 21 4.8 Para um melhor controle de estacas Hélice Contínua .......................... 24 4.8.1 Garantia de qualidade de fundações profundas ................................. 24 4.8.1.1 Caracteristicas............................................................................... 25 4.8.1.2 Opcionais ...................................................................................... 26
4.8.1.3 Resultados .................................................................................... 26 4.8.1.4 Facil operação ............................................................................... 26 4.8.1.5 Especiicações eletronicas da unidade principal ............................ 26
5 METODOLOGIA EXECUTIVA ............................................................................... 28 5.1 Perfuração ............................................................................................. 28 5.2 Concretagem ......................................................................................... 28 5.3 Colocação da armadura na Estaca ....................................................... 29 5.4 Monitoração Eletrônica......................................................................... 31 6 RECOMENDAÇÃO EXECUTIVA ........................................................................... 34 7 CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................... 35 8 CRONOGRAMA ..................................................................................................... 36 9 RESULTADOS ESPERADOS ................................................................................ 37 10 FIGURAS E FOTOS ............................................................................................. 38 11 REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS ..................................................................... 39
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1 INTRODUÇÃO O emprego de estacas executadas com o trado de hélice continua, surgiu na década de 50 nos Estados Unidos. Os equipamentos eram constituídos por guindastes de torre acoplada, dotados de mesa perfuradora, que executavam estacas com diâmetros de 27,5 cm, 30 cm e 40 cm. No inicio de 1970, esse sistema, foi introduzido na Alemanha, de onde se espalhou para o resto da Europa e Japão (PENNA et. Al., 1999). Nas últimas décadas devido ao contínuo crescimento na área da construção civil,
foi
aumentando
a
demanda
de
procura
por
novos
recursos
que
proporcionassem mais rapidez, pouco impacto ambiental e redução de custo dentro da obra.
Por este e outros aspectos surgiram às fundações tipo estaca hélice
continua, que ao longo dos anos vem se tornando uma solução de grande interesse comercial dentro dos centros urbanos do país devido sua alta produtividade e ausência de vibrações, evitando assim estragos em edificações vizinhas. No Brasil, as estacas hélice continua foram introduzidas por volta de 1987, porém, a primeira publicação técnica sobre estas estacas só ocorreu em 1989, no Rio de Janeiro, durante a realização da Conferencia Internacional do XII ICSMFE, com a publicação “ABEF Research on Foundation Enginneering”. Esta publicação relata as primeiras pesquisas sobre este tipo de estaca em nosso país, feitas no Campus da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Segundo Antunes e Tarozzo (1996), o processo executivo destas estacas não era totalmente instrumentado, não havia equipamentos próprios para a sua adequada execução eram usados guindastes adaptados com torre acoplada e dotados de mesa giratória com torque de 35 kn.m e diâmetros de 275, 350 e 425 mm. estes equipamentos só permitiam a execução destas estacas até 15 m de profundidade. A partir de 1993, com o desenvolvimento do uso destas estacas no Brasil começou a importação de equipamentos específicos para executar estacas hélice continua, com equipamentos importados com maior força de arranque e com torques de até 85 kn.m possibilitou a execução de fundações com estacas de ate 800 mm de diâmetro e comprimento máximo de 24 metros. Hoje é possível executar estacas
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com 1200 mm de diâmetro e 32 metros de comprimento, e com a evolução crescente dos equipamentos, a gama de opções de diâmetros e profundidades, tende a aumentar.
Foto 1.1 – Estaca Hélice continua – (obra estudada – em Taboão da Serra 2013)
Figura 1.1 – Estaca Hélice continua – Processo de execução. Fonte: http://arci53.blogspot.com.br/2012/01/fundacoes-com-helice-continua.htm
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2 JUSTIFICATIVA O uso deste tipo de fundação tornou mais eficiente à qualidade do trabalho, ao mesmo tempo em que assegura a conformidade da fundação e a qualidade durante o processo de fabricação das estacas evitando falhas e mais trabalho, diminui os custos desnecessários e aperfeiçoa a produção em menor tempo. É muito prático e dinâmico, pois diversas experiências vividas por grandes e pequenas construtoras, com propósito de construir obras baratas e dinâmicas em prazo menor, tem dado resultados positivos. Com elevada capacidade de carga, as estacas hélices contínuas são utilizadas em fundações profundas. A escolha por esse sistema de fundação depende não só das características do terreno ou dos custos envolvidos, mas também de aspectos da vizinhança do canteiro. Essas estacas são mais indicadas do que estacas cravadas quando há restrições relacionadas à vibração ou a impactos sonoros. A opção por estacas hélice contínua pode ser determinada também pela disponibilidade de equipamentos. A determinação deve ser feita por consultores ou especialistas em fundações. A opção por estacas hélice continua proporciona maior produtividade, o que reduz significativamente o cronograma da obra; possui adaptabilidade para a maioria dos
tipos
de
terrenos;
O
processo não
produz
distúrbios,
vibrações
e
descompressão do terreno; A perfuração não produz detritos poluidores e há um controle total da execução da estaca através de um computador de bordo.
É ideal para centros urbanos, nas proximidades de estruturas já existentes, em obras industriais e conjuntos habitacionais; como estrutura de contenção, associado ou não a tirantes protendidos. É Indicadas especialmente para regiões e áreas densamente ocupadas, pois seu ruído e vibrações são extremamente baixos Excelente para construção em terrenos com camadas resistentes a outros tipos de fundação Tem maior, velocidade em comparação com o sistema convencional, colocando as fundações à disposição do cliente mais rapidamente
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A antecipação da conclusão da obra, resulta em economia no custo total, uma vez que a grande produtividade diária resulta em preço menor do metro escavado É maior a segurança na realização da obra, pois o concreto é bombeado para o interior da perfuração ao mesmo tempo em que se retira a hélice, evitando o desmoronamento das paredes de perfuração.
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3 OBJETIVO 3.1 OBJETIVO GERAL Demonstrar o funcionamento da estaca hélice continua na engenharia civil nos dias de hoje, destacando sua importância dentro de grandes centros urbanos.
3.2 OBJETIVO ESPECÍFICO Para atingir o objetivo geral, é necessário que os objetivos específicos sejam alcançados. Assim podem ser citados como objetivos específicos: •
Estudar e conhecer os aspectos de projeto, viabilidade e construtivos da fundação Hélice Continua.
•
Descrever cada etapa do processo de utilização.
•
Em que o uso da Hélice Continua se destaca em relação às demais, tipos de fundações em grandes centros urbanos.
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4 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 4.1 Engenharia Atualmente a engenharia é o mercado com maior volume em busca de tecnologia para conseguir melhor aproveitamento do terreno, pouco impacto ambiental, menor impacto de divisa e menor custo na execução dos serviços. (Penna et. al. 1999). Qualquer construção exige uma boa fundação para sustentar sua estrutura, é um serviço primordial, por isso há uma busca constante de novos elementos de fundação que produzam grande produtividade, ausência de vibrações e ruídos, elevada capacidade de qualidade durante da execução da estaca.
4.1.1 Fundação Fundação é o elemento estrutural que tem por função transmitir a carga da estrutura ao solo sem provocar ruptura do terreno de fundação ou do próprio elemento de ligação e cujos recalques possam ser satisfatoriamente absorvidos pelo conjunto estrutural (Azeredo, 1977). Abaixo do solo fica o sistema de fundação, formado pela estrutura do prédio (constituído por bloco, estaca ou tubulão) e, o maciço de bloco envolvente sob a base e ao longo do fuste. http://pcc2435.pcc.usp.br/textos%20t%C3%A9cnicos/Fundacoes/fundacoes_co munidade_construcao.pdf(Manual de estrutura)
4.1.1.1 Função das Fundações As fundações tem a função de suportar com total segurança a carga da edificação sobre a camada mais resistente do solo. Precisam ter resistência para suportar quaisquer ocorrências provenientes dos esforços na execução. E também o solo tem que ter firmeza e rigidez para não apresentar deformações e rupturas. http://www.slideshare.net/mastheusadam/apostila-de-fundaes-poli
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4.1.2 Cargas de Edificação Nas plantas de arquitetura e estrutura devem constar com precisão as cargas da edificação, considerados os pesos dos elementos, e a sobre carga útil nas lajes. Também conforme a altura da edificação deve-se considerar a ação dos ventos. http://www.ebah.com.br/content/ABAAAACzoAC/fundacoes-definicoes-dados
4.1.3 Estaca de Hélice Contínua É uma estaca de grande interesse comercial, principalmente nos grandes centros urbanos que surgiu recentemente e teve grande desenvolvimento. A estaca hélice continua atende a proposta de alta produtividade, ausência de vibrações e ruídos, tem grande capacidade de carga e maior controle de execução. Bem recente e ainda com pouco uso já estão no mercado às estacas Omega, que também poderão vir a ser tão utilizadas quanto à estaca de hélice continua. Antes de aparecer à estaca hélice continua, em 1950, nos Estados Unidos, os equipamentos para fundações eram constituídos por guindastes de torre acoplada, com mesa perfuradora que executavam estacas com diâmetros de 275 mm, 300 mm e 400 mm. A Alemanha passou a usar o processo de hélice continua na década de 1970 e ai o uso foi difundido pela Europa e Japão. No inicio os equipamentos eram adaptados e em seguida já havia equipamentos específicos e apropriados para a execução dessas estacas. (Penna et. al., 1999). http://www.cimentoitambe.com.br/fundacoes-por-helicecontinua-invadem-grandes-centros-urbanos/
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4.1.4 Estaca Hélice Contínua Monitorada Tipo de fundação escavada de concreto, moldada “in loco”, no qual a estaca é escavada até o seu fim em um processo contínuo, usando um trado em formato de hélice aspiral. Enquanto o trado é penetrado no terreno, as aspirais do trado são preenchidas com este solo, o que providencia suporte lateral e estabilidade do furo. Ao mesmo tempo em que o trado é retirado do furo, concreto fluido é bombeado pelo tubo central do trado, até sua base. O concreto fluido é injetado de forma continua enquanto o trado é removido, de forma que o furo nunca é deixado aberto, ou sem suporte. Após o completo preenchimento da estaca, a armadura é então colocada, com concreto ainda fluido. Sensores eletrônicos de profundidade, torque, velocidade, pressão e volume de concreto, monitoram todo o processo, com checagem final em escritório, com emissão de relatório para cada estaca. A sua execução pode ser feita em terrenos coesivos ou arenosos, na presença ou não do lençol freático e atravessa camadas de solos resistentes. http://sete.eng.br/estacas-helice-continua-monitoradas-1024-servico-10880
4.2 Vantagens e desvantagens Dentre as qualidades do uso da estaca hélice contínua podemos destacar segundo descrito pela Associação Brasileira das Empresas de Serviços de Concretagem (ABESC 2011) que: •
É um excelente método para construção em terrenos com camadas resistentes a outros tipos de fundação;
•
Possível realizar em solos abaixo do nível d’água;
•
Maior velocidade se comparado com o método convencional, acelerando o processo de fundação da obra;
•
A ausência de vibrações e de poluição sonora durante a execução, o que viabiliza o uso em regiões metropolitanas ou com muitas edificações
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no entorno evitando patologias. Assim pode ser usada em áreas limítrofes do terreno; •
Antecipação da conclusão da obra, resultando na economia do custo total, uma vez que a produtividade seja de grande escala diário, faz com que o custo do metro escavado fique menor;
•
Aumento na segurança na realização da obra, pois o concreto é bombeado para o interior da perfuração ao mesmo tempo em que se retira a hélice, evitando o desmoronamento das paredes de perfuração;
•
Limpeza do canteiro de obra;
•
Controle e monitoramento eletrônico da qualidade das estacas.
Desvantagens: A Associação Brasileira das Empresas de Serviços de Concretagem (ABESC) Descreve como algumas das desvantagens do uso da estaca hélice contínua: •
A necessidade de locais planos ou a adequação do terreno para que possa ser feita a locomoção dos equipamentos de execução;
•
Grande acumulo de solo retirado, exigindo remoção constante;
•
Um grande volume de estacas para ser competitiva com os demais sistemas disponíveis no mercado;
•
A exigência e a falta de mão de obra especializada para o uso dos equipamentos de execução;
•
Dependência de cumprimento de entrega de concreto por parte da fornecedora de concreto contratada.
4.3 Normas Utilizadas para Execução da Hélice Contínua Para a execução da estaca hélice contínua deve – se adotar normas específicas da NBR. Segue abaixo algumas normas adotadas descritas pela Associação Brasileira de Normas Técnicas: •
NBR 6122:2010. Projeto e execução de fundações. Rio de Janeiro, 1996.
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NBR 6484. Sondagens de simples reconhecimento com SPT – Método de ensaio. Rio de Janeiro, 2001.
•
NBR 6489. Prova de carga direta sobre terreno de fundação. Rio de Janeiro, 1984.
•
NBR 6502. Rochas e solos – Terminologia. Rio de Janeiro, 1995.
•
NBR 8681. Ações e segurança nas estruturas - Procedimento. Rio de Janeiro, 2004.
•
NBR8800. Projeto e execução de estruturas de aço em edifícios – Procedimento. Rio de Janeiro, 2008.
•
NBR 9061. Segurança de escavação a céu aberto. Rio de Janeiro, 1985.
•
NBR 9062. Projeto e execução de estruturas de concreto pré – moldado. Rio de Janeiro, 2006.
•
NBR 9820/NB 1071. Coleta de amostras indeformadas de solos de baixa consistência em furos de sondagem – Procedimento. Rio de Janeiro, 1997.
•
NBR 10905. Solos – Ensaio de palhetas in situ – Método de ensaio. Rio de Janeiro, 1989.
•
NBR 12069. Solo - Ensaio de penetração de cone in situ (CPT) - Método de ensaio. Rio de Janeiro, 1991.
•
NBR 6118. Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro, 2004.
•
NBR NM 67. Concreto – Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro, 1996.
•
NBR 5738. Concreto – Procedimento para moldagem e cura de corpos – de – prova. Rio de Janeiro, 2003.
•
NBR 5739. Concreto – Ensaio de compressão de corpos – de – prova cilíndrico. Rio de Janeiro, 1994.
16 •
NBR 12655. Concreto de cimento Portland – Preparo controle e recebimento. Rio de Janeiro, 2006.
•
NBR 12131. Estacas - Prova de Carga Estática - Método de Ensaio, Rio de Janeiro, 2005.
•
NBR 13208. Estacas - Ensaio de Carregamento Dinâmico, Rio de Janeiro, 1994.
4.4 Processos de execução da Hélice Contínua
Figura 1.2 - Geofund Fundações Especiais 2013 1° Passo – Cravação da Hélice no terreno por rotação com torque adequado até a profundidade necessária: 2º Passo – Injeção de concreto pela haste central e rompimento do tamponamento sob pressão, concretagem da estaca com hélice continua sem rotação, subindo pela pressão do concreto ou com a ajuda de cabos de suspensão: 3° Passo – Colocação da armação do pilar imediatamente após a concretagem. 4°Passo – Estaca finalizada
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4.5 Equipamentos
Foto 1.2 - Perfuratriz P140 TT – Diâmetro máximo 1000 mm, profundidade máxima 26,5m, potencia do motor 420 cv, torque do cabeçote 185,35, peso 60 ton. Site (www.cm-llamada.es).
Foto
1.3
-
Bomba
(www.concretepump.com.au)
de
concreto
rebocável
–
THOM-KATT
TK70
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Performance Vazão máxima
57 m³/h
Pressão máxima de entrega
78 bar
Tamanho máximo do agregado
38 mm
Dados técnicos Cilindros de entrega
180x1, 000 mm
Giros por minuto, Max.
45
Controle variável de volume
0 para cheio
Transferência do tubo S (projeção)
180x125 mm
Numero de cilindros de troca
2
Capacidade do tanque hidráulico
144 l
Altura da caçamba
1,245 mm
Capacidade da caçamba
270 l
Diâmetro de saída
125 mm
Motor Tipo
DEUTZ TD2012L04m
Performance
72 kW
Capacidade máxima do tanque
98l
www.putzmeister.com.br
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4.6 Cotações e preços de fornecedores As construtoras e incorporadoras geralmente mantêm relações comerciais com empresas de fundações e geotécnica, que são acionadas, no caso da contratação do serviço de estaca hélice contínuas, para participar das concorrências. Ainda assim, a seleção de empresas deve considerar as obras já realizadas. "É necessário levar em consideração a experiência e o histórico das empresas, que podem ser conferidos por meio do portfólio e do contato com outros contratantes", afirma o engenheiro José Luiz Saes, presidente da Abef (Associação Brasileira de Empresas de Engenharia de Fundações e Geotécnica). É também o que salienta Niyama, para quem é fundamental ter como parâmetro a credibilidade técnica e a base econômica das empresas. "Leva-se em conta possuir estrutura sólida e capacidade real de atender aos requisitos do edital de concorrência", diz.
4.6.1 Especificações
Para que se inicie o processo da concorrência com as prestadoras de serviços interessadas, a construtora deve apresentar dados básicos que permitam facilitar a confecção do orçamento, tais como: sondagem do terreno, projetos de fundações, planilha dos itens a serem cotados, etc. Também, as partes poderão visitar o canteiro de obras para maior conhecimento das limitações logísticas do terreno e das proximidades; isso possibilita maior precisão e clareza ao elaborar o orçamento. Escolhido o fornecedor as partes precisam ter certezas quanto às obrigações constantes do contrato. Deve ser feita uma planilha bem detalhada dos preços, nelas devem constar as medições, todos os itens previstos bem como os nãos previstos, para a execução da obra, as obrigações de cada parte e também os imprevistos que estarão abertos às negociações. O recolhimento da ART (Anotações de Responsabilidade Técnica), exigência legal, que diz respeito à garantia de qualidade precisa constar no contrato.
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4.6.2 Logística As condições logísticas dependem do que as partes acertarem em contrato. O mais comum, entretanto, é que a construtora entregue o terreno plenamente apto aos deslocamentos dos equipamentos, livre de interferências superficiais ou enterradas. Também é necessário providenciar água e a possibilidade de esgoto sanitário, além de espaço para que a prestadora de serviços instale pelo menos um contêiner. O canteiro deve contar com segurança para guarda dos equipamentos e bens da empresa contratada.
4.6.3 Cuidados gerais que a engenharia adota Para engenharia, o grande problema nesse tipo de obra é a entrega de concreto, que é de responsabilidade do contratante providenciar. Ele explica que falhas no fornecimento, que deve ser contínuo, provocam interrupções no serviço. Por isso, é necessário prever em contrato a remuneração por hora e máquina parada. O formato ideal para estabelecimento dos prazos é o consenso entre as partes. Para tanto, os engenheiros e calculistas recomendam que a contratada forneça um documento com estimativas de prazos ou a contratante estabeleça as datas de entrega desejadas. No entanto, para o fato de que, embora haja espaço para negociação, caberá à prestadora avaliar a possibilidade de atender ou não aos desejos da construtora. Nesse processo, é essencial considerar uma série de imprevistos relacionados ao terreno, ao clima, a problemas com os equipamentos, dentre outros. As partes devem avaliar, ainda, com base em seu histórico de relacionamento, se cabem estipular critérios para multas. Para os especialistas de nível de fundação extremas recomendam também o estabelecimento de parâmetros para verificação da qualidade de execução das estacas hélice contínua. "Além dos critérios informados pelo próprio aparelho do equipamento, existem outros ensaios que podem complementar as informações como o PIT (Pile Integrity Testing), as provas de carga estática ou mesmo o ensaio de carregamento dinâmico", exemplifica. As respectivas medições devem ser feitas pela contratante com periodicidade mensal e também ao término dos serviços.
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www.revista.construçãomercado.com.br/guia/habitacao-financiament0imobiliario/110/artigo/184078.asp Revista Guia da Construção Ed. 110 - Entrevista – Sussumu Niyama 2010
4.7 Fundações por hélice-contínua invadem grandes centros urbanos Para fundações em regiões dos grandes centros urbanos a perfuração por hélice continua tem grande aceitação porque causa menos poluição sonora e garante o menor risco à estrutura das construções vizinhas. A estaca helicoidal perfura o solo como um ‘saca-rolha gigante’. Esse sistema a trado ganha competitividade, porem o tradicional procedimento bate estacas não esta descartado. Rodrigo Gustavo Delalibera, coordenador do curso de Engenharia Civil da Universidade de Goiás, em entrevista sobre o assunto explica: a) A opção pelo sistema helicoidal se dá, pois o modelo “bate-estaca” causa muita poluição sonora e trás riscos às edificações vizinhas. O equipamento bate-estaca, ou até mesmo o equipamento de uma estaca tipo Franki, causa muita vibração e pode ocasionar fissuras nas construções vizinhas. b) Em construções denominadas verdes foram substituídas as fundações bateestaca pela helicoidal. Em situações onde não podem acontecer vibrações e excesso de poluição sonora como em construção verdes, a fundação tipo hélice-continua monitorada é a mais indicada para edifícios altos. Entretanto em prédios de porte médio podem-se utilizar as estacas escadas em trado mecânico e as estacas tipo Strauss. Porem não significa que a fundação “bate-estaca” esteja destinada a desaparecer. Em síntese, para cada caso de construção deve ser feita a análise técnica e orçamentária. A utilização de fundações em estacas pré-moldadas de concreto, de perfis metálicos ou mesmo de madeira, ainda são utilizadas. A utilização de estacas pré-moldadas é uma alternativa para fundações com valores muito altos e onde o nível de água impede entre tipo de fundações.
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c) Para fazer a opção por um ou outro sistema de fundações é necessário conhecer as características do solo onde será construído o futuro edifício. “Sem sondagem não existe fundações”, conforme ainda Pedro Donizete Zacarin Deve ser feito um ensaio a percussão simples com circulação de água (SPT – Standard Penetration Test). A quantidade de furos de sondagem é feita em função da área projetada das edificações com segurança e economia. Também o ensaio (SPT-T Complementado com medidas de torque), possibilita ter parâmetros de maior precisão sobre o atrito lateral exercido pela estaca no solo. Os fatores que determinam a escolha do tipo de fundação são: - O perfil geotécnico do terreno onde será construída a edificação. - A intensidade das ações transmitidas pelos pilares às fundações. - A profundidade do nível de água no terreno. - A topografia do terreno. - A existência de construções ao redor da futura edificação. - A disponibilidade de fundações disponível no mercado. - O custo da fundação. d) A utilização de estacas hélice-contínua monitorada ou pré-moldada não acarreta modificação na superestrutura, constituída de pilares, vigas e lajes do edifício. O projeto da infraestrutura é que muda, onde o numero de estacas por pilar será diferente. O bloco de coroamento ou bloco sobre estacas, que é o elemento de ligação entre os pilares e as estacas será diferente em cada caso.
e) As vantagens e desvantagens de cada tipo de fundação é que cada sistema tem seu processo de fundações do tipo hélice-contínua monitorada e prémoldada de concreto.
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f) As normas regem a execução de fundações vigente no país é a “NBR 6122:2010 – Projeto e execução de fundações”. Porém, é necessária a utilização de outras normas como: NBR 6118; NBR 6484; NBR 6489; NBR 6502; NBR 7190; NBR 8681; NBR 8800; NBR 9061; NBR 9062; NBR 9603; NBR 9604; NBR 9820; NBR 10905; NBR 12069; NBR 12131; NBR 13208. g) Os sistemas para executar fundações influenciam no tipo de concreto que se deve usar nas fundações e para cada tipo de sistema de fundação a ser utilizada faz-se necessário especificar a resistência característica à compressão do concreto (fck) mínima, a plasticidade do concreto (ensaio do tronco de cone – Slump Test), o consumo mínimo de cimento por metro cúbico e o módulo de elasticidade longitudinal do concreto aos 28 dias de idade. Por exemplo, para a execução de uma fundação do tipo hélice-contínua monitorada é necessário que o concreto resistência característica à compressão igual ou superior a 20 MPa, slump igual a 22 cm ± 2 cm, fator água-cimento entre 0,53 e 0,56, consumo mínimo de cimento igual a 400 kg/m3, exsudação ≤ 1,0%, teor de ar incorporado ≤ 1,5 % e início de pega ≥ 3,0 horas. h) No que hoje tecnologias como CAD e BIM determinam o tipo de fundação que deve ser usado numa edificação, o advento de ferramentas computacionais tem permitido aos engenheiros uma melhor qualidade nos projetos civis de engenharia. Isso ocorre também nos projetos estruturais e de fundações. As modelagens computacionais permitem ao engenheiro analisar inúmeras possibilidade de esquemas estáticos e, assim, optar por um que apresente bom desempenho estrutural e economia na construção. http://www.cimentoitambe.com.br/fundacoes-por-helice-continua-invademgrandes-centros-urbanos/
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4.8 Para um Melhor Controle de Qualidade de Estacas Hélice Contínua Reduz a duração da obra e o seu custo, através da monitoração da instalação das estacas; Adaptável a todos os tipos de gruas; Medidor de vazão magnético, assegura a precisão da medição do volume de concreto; Mostra um gráfico preciso do volume de concreto bombeado versus profundidade, e desta maneira guia o operador da grua durante a instalação da estaca; Permite correção imediata, enquanto o fuste ainda esta fluido; Reduz o risco e aumenta a confiabilidade nas estacas de hélice continua;O baixo custo do equipamento é recuperado em um curto espaço de tempo; Medições precisas de tempo, volume, pressão e profundidade facilitam a otimização do volume de concreto; A simplicidade e facilidade da operação do PIR-A garantem o sucesso de sua utilização; Resumo dos resultados para cada estaca impressos de forma concisa em uma só página; Resumo dos resultados de todas as estacas, para análise de produtividade
4.8.1 Garantia de qualidade de fundações profundas. No caso de Estacas de Hélice Contínua, existem incertezas quanto à seção transversal do fuste. A qualidade destas estacas depende tremendamente da habilidade do instalador. Se a hélice for removida muito rápido, o volume de concreto é reduzido, podendo resultar numa resistência estrutural insuficiente. Em muitos casos, o projetista tenta contornar estes problemas com a especificação de uma vazão de concreto maior que a necessária, ou altos fatores de segurança. Ambos resultam em um aumento do custo da estaca de hélice contínua. A monitoração precisa e completa da instalação é a melhor maneira de assegurar a uniformidade do fuste. Desse modo o engenheiro pode especificar estacas hélice contínua com maior confiança. Essas estacas se tornam economicamente viáveis, e são aceitas num maior número de projetos. O PIR-A é simples de se utilizar. Após fornecer o nome ou número da estaca, o operador da grua aperta um único botão. A operação e coleta de dados são automáticos. O volume de concreto bombeado e o volume mínimo recomendável por incremento de profundidade aparecem na tela simultaneamente. Desta forma o operador pode remover a hélice a uma velocidade que assegura a qualidade enquanto otimiza a eficiência e economia da operação. Se o volume do concreto
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estiver baixo, é possível corrigir esta situação enquanto o concreto ainda está fluido. As estacas anômalas são praticamente eliminadas. Os resultados do PIR-A podem ser impressos na própria obra ou no escritório, em detalhe ou em forma resumida por estaca.
4.8.1.1 Características Instalado na grua. Não interfere com a instalação da estaca. Mede o volume de concreto com precisão de 2%, usando um medidor de vazão magnético instalado no tubo da bomba de concreto. O medidor de vazão magnético é dotado de um transdutor de pressão normalmente usado para que o equipamento possa fornecer o volume exato de concreto por bombeada. Em caso de defeito no medidor magnético, o equipamento pode calcular o volume a partir da contagem de bombeadas. Mede a posição exata da ponta da hélice, tanto durante a penetração como durante a concretagem e extração. A medição da posição é efetuada por um mecanismo de rótulas montado num carretel auto retrátil, adaptável a todos os tipos de gruas. Visor com números de tamanho suficiente para fácil visualização Registra o dia e a hora do início e término da operação Imprime numa impressora pequena e robusta, instalada na cabine. Guarda os dados num cartão de memória removível, que permite a transferência de dados de uma maneira muito conveniente. Não há necessidade de fazer transmissão eletrônica dos dados para um computador, simplesmente removese o cartão. Manuais técnicos e assistência técnica provida pelos líderes do ramo. Resultados tanto em unidades métricas como inglesas
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4.8.1.2 Opcionais Interface com o Analisador de Ângulos para verificar verticalidade. Transdutor de pressão para medir o torque da hélice.
4.8.1.3 Resultados Durante a concretagem: profundidade, pressão no tubo de concretagem, volume por bombeada, máxima velocidade de extração recomendada para o volume mínimo de concreto Posição da hélice e velocidade durante a fase de penetração Tempo decorrido, para análise de produtividade. Volume de concreto versus profundidade para toda a extensão da estaca Pressão máxima e mínima do concreto
4.8.1.4 Fácil Operação A tela sensível ao toque é fácil de aprender e de utilizar, sua operação é intuitiva. Entrada de dados facilitada por cardápios de funções Condicionamento automático dos dados Armazenamento automático dos dados Processamento de dados automático
4.8.1.5 Especificações Eletrônicas da Unidade Principal Exterior de alumínio selado, resistente às severas condições de campo. Não há partes móveis. Pequeno tamanho (80 x 150 x 220 mm) Leve (1.3 Kg) Força: opera de 12 a 24 Volts DC Temperatura: 0oC a 40oC em operação, -20oC a 65oC em armazenamento
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Tela de cristal líquido de alto contraste, operada por toque Cartão de memoria tipo PCMCIA flash com capacidade de armazenamento superior a 8 MB. Interface paralela para uma impressora de campo, permitindo obter-se uma copia dos dados imediatamente. Unidade Principal garantida por um ano Medidor de fluxo magnético garantido por dois anos http://www.pdi.com.br/pir-atraducao.htm
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5 METODOLOGIA EXECUTIVA A execução da estaca hélice contínua se divide em três etapas distintas: a perfuração, concretagem simultânea a extração da hélice do terreno e a colocação da armadura.
5.1 Perfuração A perfuração consiste em cravar a hélice no terreno, por movimento rotacional provenientes de motores hidráulicos acoplados em sua extremidade, por meio de torque apropriado para vencer a resistência do solo (Ivan Joppert Jr. , 2007). Em sua extremidade inferior possui uma tampa metálica provisória, que é expulsa assim que a hélice atinge a cota do projeto para inicio da concretagem. Esta tampa serve para evitar que haja entrada de solo ou água no interior da haste tubular enquanto é feita a perfuração. 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 (Ivan Joppert Jr., 2007). 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 30g a mais de 50g dependendo do tipo de equipamento utilizado. A velocidade de perfuração produz em média 250m de estaca por dia dependendo do diâmetro, da profundidade, da resistência do terreno e principalmente do fornecimento continuo do concreto.
5.2 Concretagem A concretagem tem inicio quando é atingida a profundidade desejada, a hélice para seu movimento giratório e o concreto sai da betoneira e passa a ser bombeado através do tubo central como mostra a figura 5.2, preenchendo simultaneamente o furo feito pela hélice, que é extraída do terreno sem girar com a ajuda do guindaste (Almeida Neto, 2002).
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Figura 1.3 – Concretagem – Site www.solofirme.eng.br O preenchimento da estaca com concreto é normalmente executado até a superfície do terreno. As operações de introdução do trado no solo (perfuração) e a concretagem ocorrem de maneira contínua e ininterrupta de tal sorte que as paredes onde se formará a estaca estão sempre suportadas; acima da ponta da hélice, pelo solo que se encontra entre as pás da hélice e abaixo da ponta da hélice, pelo concreto que está sendo bombeado, sempre com pressão positiva, para evitar descontinuidade do fuste. À medida que o trado vai sendo retirado do solo, um limpador mecânico remove o solo confinado entre as pás da hélice, e uma pá carregadeira remove esse solo para fora da área da execução da estaca para permitir a colocação da armadura (Almeida Neto, 2002).
5.3 Colocação da armadura na Estaca A armadura é somente inserida após a concretagem da estaca limitando o comprimento da armadura. A literatura internacional determina que as armaduras sejam instaladas por vibração, mas também são inseridas por meio da gravidade e por compressão de um pilão de pequena carga. A armadura tem a forma de gaiola e visa proporcionar a ligação entre a estaca e o bloco de coroamento das estacas (estrutura).
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No Brasil a armadura tem sido principalmente inserida por meio do pilão e já foi possível executar armadura para estaca de até 17 metros (Almeida Neto, 2002).
Figura 1.4 – Concretagem – Site www.solofirme.eng.br
O comprimento da armadura deve abranger todo o trecho do fuste da estaca onde atua 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 trabalhando a tração é preferível, de ponto de vista executivo, arma-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 à estaca em todo o comprimento sem maiores dificuldades. www.solofirme.eng.br/metodologia.htm
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5.4 MONITORAÇÃO ELETRÔNICA Toda
a
execução
de
uma
estaca
Hélice
Contínua
é
monitorada
eletronicamente. Esta monitoração se faz por meio de um computador instalado na cabine de comando e, ligado a sensores que o alimentam continuamente com informações sobre os processos. Os sensores são: 1 – Profundidade, instalado na cabeça de perfuração, constituído de um sensor de rotação e um conjunto de roldanas que, giram em contato com o cabo de aço instalado ao longo da torre. Ao girar sobre o cabo informam o deslocamento da cabeça e consequentemente do trado. A informação deste sensor possibilita conhecer a posição da ponta do trado em relação ao nível do terreno. Desta forma, são determinados automaticamente pelo computador as velocidades de avanço, de subida e evidentemente o comprimento da estaca.
Figura 1.5 – Concretagem – Site www.solofirme.eng.br
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2 - Inclinação da torre, este sensor é colocado diretamente na torre da máquina, fornecendo a inclinação em relação a vertical dos dois eixos “X” (direita e esquerda) e “Y” (frente e traz). 3 - Velocidade de rotação, este sensor é instalado também na cabeça de perfuração, trata-se de um sensor de proximidade, que conta o número de vezes que passam por ele pinos colocados em um anel que gira solidário ao trado. Informando ao computador quantos pinos existem em cada volta, obtemos a medida da velocidade de rotação. 4 - Torque, este sensor é um transdutor de pressão colocada diretamente na linha de óleo hidráulico do motor que faz girar a cabeça de rotação. 5 - Pressão de concreto, este é sem dúvida o mais importante sensor para todo o processo. Está inserido na linha de bombeamento do concreto, próximo ao topo. Trata-se de um transdutor de pressão que mede a pressão do concreto de forma indireta, pois um tubo de borracha que é comprimido pelo concreto e que por sua vez comprime um líquido (água ou óleo). A pressão deste líquido é medida pelo transdutor. Com este sensor temos a medida da pressão. 6 - Fluxo do concreto, com este sensor temos a medida do volume de concreto injetado. O volume é obtido em função dos números de picos de pressão e das características da bomba de concreto. Na fase de instalação do trado: Profundidade da ponta do trado, em cada instante. Velocidade de avanço do trado em cada instante. Torque aplicado na rotação do trado, em cada instante. Velocidade de rotação do trado, em cada instante. Relação avanço/rotação em cada instante. Estas informações aparecem com seus valores instantâneos na tela do computador e, gráficos da variação da velocidade de avanço, torque aplicado e velocidade de rotação, com a profundidade são também mostrados na tela.
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Na fase de concretagem: Pressão de injeção do concreto registrada no sensor localizado no topo do trado, em cada instante. Velocidade de extração do trado, em cada instante. Volume acumulado do concreto que passou pelo sensor localizado no topo do trado (mesmo sensor que mede a pressão de injeção), em cada instante. Vazão instantânea do concreto. Super-consumo em cada instante, isto é, o valor percentual do volumo de concreto injetado a mais (valor positivo) ou, a menos (valor negativo) que o volume teórico computado em função do diâmetro da estaca. Estas informações aparecem na tela do computador com seus valores instantâneos, sendo disponíveis também os gráficos de variação com a profundidade da pressão de concreto e da velocidade de subida do trado. www.solofirme.eng.br/monitoracao.htm
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6 RECOMENDAÇÃO EXECUTIVA No processo executivo da estaca hélice Contínua como é empregado um concreto com um elevado abatimento (slump teste 22 ± 2 cm) não se pode executar uma estaca próxima à outra recentemente concluída, pois pode haver ruptura do solo entre as mesmas. Como regra geral orientativa, recomenda-se que só se execute uma estaca quando todas num raio mínimo de cinco diâmetros, já tenham sido concretadas há pelo menos um dia. www.geofix.com.br/site2010/servico/estacas-helice
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7 CONSIDERAÇÕES FINAIS De tudo que se sabe, sobre o uso das estacas de hélice continua temos a considerar e concluir que, a engenharia moderna, ganhou muitos benefícios para construções grandes ou de médio porte, em terrenos isolados ou em grandes centros urbanos, neste caso evitando possíveis danos para as construções vizinhas. É um sistema que permite grande produtividade em menor tempo, diminuição significativa de vibrações e ruídos e maior limpeza no canteiro de obras. O monitoramento eletrônico garante maior controle na execução. Apesar de todos os benefícios, temos que considerar que a sondagem e a topografia forneçam dados verdadeiros sobre o solo. Também se tem que levar em conta a disponibilidade de mão de obra especializada para todos os processos serem realizados com sucesso.
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8 CRONOGRAMA Abaixo, é apresentado um cronograma contendo início, meio e fim da execução proposta para a pesquisa: suas atividades e seus prazos de execução. (Exemplo:) ETAPAS
Ago-Set 2012 Out-Nov 2012
Levantamento
Mar-Abr
Mai-Jun 2013 Jul 2013
2013
X
X
bibliográfico Fichamento de textos
X
Coleta de fotos
X
X
Coleta de fontes
X
Análise de fontes
X
Organização
/
Aplicação
X X X
de
questionário Entrega do projeto do
X
trabalho (TCC1) Tabulação de dados Organização
X do
X
roteiro Redação do trabalho
X
Revisão final / entrega do
trabalho
final
completo (TCC2)
e
X
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9 RESULTADOS ESPERADOS De acordo com o objetivo proposto, os resultados específicos desta investigação é apresentar de forma simplificada e explicar o que é o tema da pesquisa, de modo a caracterizar todos os passos necessários para a implementação deste tema numa obra. Também verificar e apresentar em âmbito geral as características do tema da pesquisa, mostrando o seu detalhamento como esperado a ser desenvolvido no trabalho definitivo (TCC-2).
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10 FIGURAS E FOTOS o Foto 1.1 – Estaca Hélice continua – (obra estudada – em Taboão da Serra 2013) o Foto 1.2 - Perfuratriz P140 TT – Diâmetro máximo 1000 mm, profundidade máxima 26,5m, potencia do motor 420 cv, torque do cabeçote 185,35, peso 60 ton. Site (www.cm-llamada.es). o Foto
1.3
-
Bomba
de
concreto
rebocável
–
THOM-KATT
TK70
(www.concretepump.com.au) o Figura 1.1 – Estaca Hélice continua – Processo de execução. Fonte: http://arci53.blogspot.com.br/2012/01/fundacoes-com-helice-continua.htm o Figura 1.2 - Geofund Fundações Especiais 2013 o Figura 1.3 – Concretagem – Site www.solofirme.eng.br o Figura 1.4 – Concretagem – Site www.solofirme.eng.br o Figura 1.5 – Concretagem – Site www.solofirme.eng.br
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11 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS •
http://arci53.blogspot.com.br/2012/01/fundacoes-com-helice-continua.html Fig. 02 qu a r t a - f e i r a , 1 8 d e j a n e i r o d e 2 0 1 2 - Por Weruska Goeking.
•
http://exatafundacoes.com.br/?pg=helice-continua-monitorada - 2013 - Exata Fundações Especiais Ltda
•
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAACzoAC/fundacoes-definicoes-dados
•
http://arci53.blogspot.com.br/2012/01/fundacoes-com-helice-continua.html
•
http://pcc2435.pcc.usp.br/textos%20t%C3%A9cnicos/Fundacoes/fundacoes_c omunidade_construcao.pdf(Manual de estrutura)
•
http://www.slideshare.net/mastheusadam/apostila-de-fundaes-poli
•
http://sete.eng.br/estacas-helice-continua-monitoradas-1024-servico-10880
•
www.revista.construçãomercado.com.BR/guia/habitacao-financiament0imobiliario/110/artigo/184078. asp
•
http://www.pdi.com.br/pir-atraducao.htm
•
www.solofirme.eng.br/metodologia.htm
•
www.solofirme.eng.br/monitoracao.htm
•
www.geofix.com.br/site2010/servico/estacas-helice
40
•
PENNA, A.S.D.; CAPUTO, A.N., MAIA, C.; PALERMO, G.; GOTLIEB, M. PARAISO, S.C; ALONSO, U.R. (1999). A estaca hélice continua - a experiência atual. 1° Ed. São Paulo: Falconi, F.F. & MARZIONNA, J.D. (Ed.). ABMS/ABEF/IE. 162p.
•
AZEREDO, Hélio Alves de. O Edifício Até sua Cobertura. São Paulo. Ed. Edgar Blucher Ltda. 1977.
