MANUAL DE PROCEDIMENTOS

ESTACA HÉLICE CONTÍNUA - METODOLOGIA EXECUTIVARevisão 00

04/05/99Folha:

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1 – INTRODUÇÃO

A estaca hélice contínua é uma estaca de concreto moldada “in loco”, executada com a perfuração do terreno por meio de um trado contínuo e uma vez atingida a profundidade de projeto, é iniciada a injeção com concreto de alta plasticidade, feita através de um tubo situado na haste central do trado, injeção esta que é realizada simultaneamente com a operação de retirada do trado do terreno.

Estas estacas são empregadas nos diâmetros que variam de 25cm a 100cm, sendo mais usual o diâmetro de 50cm.

Este tipo de estaca costuma ser uma solução interessante, tanto do ponto de vista técnico como econômico, em estaqueamentos executados em locais onde seja indesejável a ocorrência de distúrbios ou vibrações, ou onde não possa haver descompressão do terreno, tais como aqueles próximos de estruturas existentes e de prédios onde funcionem escolas, hospitais ou que sejam tombados pelo Patrimônio Histórico.

Também tem sido vantajoso o emprego deste tipo de estaca em obras industriais ou de grandes conjuntos habitacionais, devido à alta produtividade alcançada na sua execução.

Alem destas aplicações, pode este tipo de estaca ser empregado como estrutura de contenção, associada ou não a tirantes protendidos, quando executadas nas proximidades de estruturas existentes, desde que os esforços transversais que ocorram, sejam compatíveis com o comprimento de armação que é permitido para ele.

II – PROJETO

Quanto ao projeto estrutural, a norma NBR 6122 recomenda para este tipo de estaca que a resistência característica do concreto seja de 20 MPa e que devido as dificuldades na execução da concretagem, seja adotado para o fator de minoração da resistência (γ c), o valor de 1,8.

Para o projeto e execução deste tipo de estaca é necessário que seja feito um furo de sondagem em cada local onde será executada uma estaca.

Na execução desta estacas alguns de seus parâmetros como o torque, força de arranque, diâmetro interno da haste central do trado que serve para transportar o concreto devem ser compatibilizados com o diâmetro da estaca, como mostrado na tabela 1:

TABELA 1 geometria da estaca torque força de diâmetro interno diâmetro comprimento arranque da haste do trado máximo (cm) (m) (kNm) (kN) (mm)

≤ 70 24 80 a 150 400 100 ≤ 100 24 210 730 125

Ao se ter a preocupação com esta compatibilização, estará se garantindo o não desconfinamento do solo por ocasião da execução da estaca, visto que valores inferiores aos apresentados na tabela acima, tenderão a fazer com que o trado funcione como um transportador de parafuso, o que é indesejável para o bom desempenho das estacas.

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A carga admissível à compressão que poderá ser aplicada na estaca deve ser escolhida, adotando o seguinte procedimento:

• verificar se o comprimento máximo da estaca que o equipamento poderá executar em um determinado tipo de solo

• determinar para este comprimento pré-fixado, a carga admissível P• comparar esta carga admissível P com aquela dada na tabela 2, em função do diâmetro da estaca

TABELA 2diâmetro (cm) 25 30 35 40 50 60 70 80 90 100

carga admissível à compressão (kN) 300 450 600 800 1300 1800 2400 3200 4000 5000

• Se a carga admissível P for menor que a indicada na tabela, deverá este valor ser considerado como carga admissível

• Se a carga admissível P for maior ou igual à carga indicada na tabela, deve-se adotar o valor dado na tabela como carga admissível.

É conveniente que seja executada uma estaca piloto experimental, para verificação da capacidade de carga da estaca, que será obrigatória quando o número de estacas que serão executadas seja maior ou igual a 100 unidades

Quando os resultados da prova de carga na estaca piloto forem considerados satisfatórios, poderão ser considerados no projeto os “bônus” de norma, que consiste na redução dos coeficientes de segurança.

As estacas somente poderão resistir à tração se forem convenientemente armadas, sendo esta armadura aquela indicada na tabela 4:

TABELA 4 Número mínimo de barras para cargas de tração T Carga T ∅ Aço CA 50 Dywidag (kN) 16mm 20mm 22mm 25mm GEWI ST 85/105

50 2 1 100 3 2 1 150 3 2 200 6 3 2 1 250 4 300 6 4 3 350 1 400 8 6 2 600 8 6 3 700 8 21000 3

Quando a estaca solicitada à tração não for submetida a esforços horizontais, serão dispensados os estribosA armadura indicada na tabela 4 admite que a estaca seja executada em um meio não agressivo. No caso do meio ser agressivo deverá ser limitada a abertura de fissuras, sendo o cálculo da armadura feito conforme a norma NBR 6118

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Como a carga de tração na estaca varia desde o valor máximo T, na cota de arrasamento, até zero na cota de ponta, a seção do aço também poderá variar, diminuindo com a profundidade.

O dimensionamento das estacas hélice contínua sujeitas a esforços transversais e imersas em solos com coeficientes de reação horizontal (nh) crescendo de forma aproximadamente linear com a profundidade, pode ser feito utilizando-se o método de Matlock e Reese, quando a estaca for do tipo longa ou o denominado “método russo”, quando a estaca for curta.

III – MÉTODO EXECUTIVO

Na execução deste tipo de estaca um fator de grande importância a ser levado em conta é o modo como serão operados os equipamentos, que pode criar diferentes desempenhos para as estacas, devendo portanto a equipe responsável por esta operação ser muito bem treinada neste tipo de serviço.

A metodologia executiva desta estada compreende as seguintes etapas : perfuração, concretagem, colocação da armação e controle da execução (Fig. 1)

Figura 1

a) Perfuração.

A perfuração consiste em fazer a hélice penetrar no terreno por meio de torque apropriado para vencer a sua resistência, não sendo retirado o solo escavado.

A haste de perfuração é composta por uma hélice espiral solidarizada a um tubo central, que possui dentes na sua extremidade inferior para promover a sua penetração no terreno.

Este equipamento e metodologia executivas permite a perfuração e execução de estacas em terrenos coesivos e arenosos, na presença ou não do lençol freático e, dependendo do tipo de equipamento utilizado, será possível inclusive atravessar camadas de solos resistentes, com índice de SPT acima de 50.

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A velocidade de perfuração neste método, poderá ser em média de até 250m por dia, dependendo do diâmetro da hélice, da profundidade da estaca e da resistência do terreno.

O equipamento para cravar a hélice no terreno é composto de um guindaste de esteira, no qual é montada uma torre vertical, com altura compatível com a profundidade de cravação da estaca, que dispõem de guias por onde corre a mesa de rotação de acionamento hidráulico.(Fig 2)

Este equipamento permite executar-se estacas com profundidade de no máximo 25m e inclinação de até 1H:4V. b) Concretagem

O concreto empregado na concretagem destas estacas deverá ter as seguintes características:

• resistência característica (fck) : 20 MPa • consumo de cimento :350 kg/m3 a 450 kg/m3 • relação água-cimento : ≤ 0,50• tamanho máximo característico do agregado : 19mm • abatimento (slump) : 200mm a 240mm • aditivos : plastificante ou superplastificante.• Cimento : tipo RS (conforme NBR 5737)

O emprego do cimento do tipo RS se justifica pelo fato da maioria dos materiais encontrados nos subsolos da cidade do Rio de Janeiro serem agressivos ao concreto.

Um dos problemas mais comuns que ocorrem nestas estacas durante a sua execução tem sido a ascensão de água ou ar através do concreto, formando bolhas ou protuberâncias na superfície da cabeça da estaca. Para contornar este problema, tem sido adotado com sucesso na dosagem do concreto para estas estacas, a fixação de um consumo de finos ( material menor que 0,3mm), que é composta pelo cimento, fração fina da areia e adição de filler, em torno de 500 kg/m3

As bombas empregadas na concretagem deverão ter capacidade compatível com o diâmetro destas estacas, como mostrado na tabela 5