Apesar de largamente difundidos nos Estados Unidos e Europa, os equipamentos de perfuração de estacas tipo hélice contínua monitorada só chegaram ao Brasil na década de 90. Durante a execução, o equipamento monitora a inclinação da haste, a profundidade da perfuração, o torque e a velocidade de rotação da hélice, a pressão de injeção, a vazão, o consumo de concreto e o trabalho necessário para perfurar a estaca.
Segundo a ABNT – NBR 6122:2010, a estaca hélice contínua é um tipo de fundação profunda constituída por concreto, moldada “in loco” e executada por meio de trado contínuo e injeção de concreto através da haste central do trado, simultaneamente à sua retirada do terreno.
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Perfuração A perfuração consiste em introduzir a hélice no terreno por meio de torque apropriado para vencer a sua resistência. A haste de perfuração é composta por uma hélice espiral solidarizada a um tubo central, que é equipada com unhas na extremidade inferior, possibilitando a sua penetração no terreno. A metodologia de perfuração permite a sua execução em terrenos coesivos e arenosos, na presença ou não de lençol freático, podendo atravessar camadas de solos com índice de resistência à penetração SPT superior a 40, podendo atingir o impenetrável, dependendo do tipo de equipamento utilizado e do tipo de solo a ser perfurado. Tem-se verificado que solos argilosos oferecem grande dificuldade de perfuração mesmo para baixos índices de SPT. A perfuração implica em uma operação contínua, em que normalmente não se retira a hélice do terreno, visando garantir a principal característica da estaca hélice contínua, que é a de evitar o desconfinamento do terreno durante a execução. A entrada do solo no tubo central durante a perfuração é impedida por uma tampa de proteção colocada na sua extremidade, geralmente recuperável, que é expulsa pelo concreto no início da concretagem. O preenchimento da estaca com concreto é normalmente executado até a superfície do terreno, sendo possível o seu arrasamento abaixo da mesma, desde que se tenham as devidas precauções quanto à estabilidade do furo no trecho não concretado e quanto à colocação da armadura. |
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Concretagem Alcançada a profundidade desejada, o concreto é bombeado através do tubo central, preenchendo simultaneamente a cavidade deixada pela hélice, que é extraída do terreno sem girar ou girando lentamente no mesmo sentido da perfuração. Na fase de concretagem, a velocidade de extração da hélice está diretamente relacionada com a pressão de injeção do concreto e da bomba. A pressão do concreto é controlada de forma que este preencha os vazios causados pela extração da hélice até a superfície do terreno, evitando possíveis “estrangulamentos” ou seccionamentos do fuste da estaca. A pressão do concreto não é suficiente para extrair a hélice do terreno, que é levantada com a ajuda do guincho. Normalmente, é utilizada bomba de concreto acoplada ao equipamento de perfuração através de mangote flexível de 3 ou 4 polegadas. A velocidade de extração da hélice deve ser constante, enquanto que a pressão deve ser, preferencialmente, positiva. O concreto geralmente usado apresenta resistência característica de fck de 20 MPa. É bombeável e composto de areia, pedrisco ou brita zero,e o consumo de cimento não inferior a 400 kg/m3 de concreto. Podem ser utilizados aditivos plastificantes, incorporadores de ar, retardadores, desde que atendam às especificações normativas. O abatimento ou “slump-test” é 22 ± 3 cm, conforme ABNT NBR 6122:2010. A Engesol tem recomendado nos projetos de fundações o “slump” de 23 ± 2 cm para proporcionar melhor trabalhabilidade no que se refere à colocação da armadura. |
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Colocação de Armadura O método da execução da estaca hélice contínua exige a colocação da armação após a sua concretagem. A armação, em forma de gaiola, é introduzida na estaca por gravidade ou com o auxílio de guincho. No caso de estacas submetidas a esforços transversais ou de tração, encontram-se dificuldades na colocação de armações superiores a 12 m, em função do método executivo. Nestas situações, as gaiolas devem ser constituídas de barras grossas e estribo espiral soldado na armação longitudinal para evitar a sua deformação durante a introdução no fuste da estaca. Além disso, recomenda-se a utilização de um concreto com “slumpflow” em torno de 65 ± 5 cm. Para estacas submetidas apenas a esforços de compressão, segundo a ABNT – NBR 6122:2010, pode ser utilizada uma armadura com comprimento mínimo de 4 m, incluindo o trecho de ligação com o bloco. Para facilitar a introdução da armação, o diâmetro externo da gaiola deve ser 10 cm menor do que o diâmetro da perfuração. Deve-se também garantir o cobrimento mínimo de acordo com a classe de agressividade em que o solo local se enquadra, conforme item 7.4.7.6 da ABNT - NBR 6118:2014. |
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Controle de Qualidade
Os parâmetros essenciais e normalmente medidos durante o processo de execução são: • Profundidade; • Volume de concreto bombeado; • Pressão de injeção do concreto; • Tempo; • Torque; • Velocidade de penetração/extração do trado; • Rotação do trado por unidade de penetração; • Trabalho para perfurar a estaca. A medição do trabalho realizado para perfurar uma estaca também vem sendo utilizada para monitoramento das estacas hélice. Este artifício baseia-se na metodologia SCCAP que foi desenvolvida para o controle da execução dos estaqueamentos tipo hélice. A metodologia embasa-se na lei de conservação de energia, um dos fundamentos da física clássica, e quantifica a energia necessária ou o trabalho realizado para escavar cada estaca. Incorporada ao software de monitoramento da execução das estacas, a metodologia possibilita, por meio do controle da energia demandada, a correção de procedimentos e de profundidade de cada estaca do estaqueamento, aumentando, por consequência, a confiabilidade e mitigando os riscos. Assim, quando a metodologia SCCAP é associada à realização prévia de provas de carga, é possível estimar, em função do trabalho realizado para perfurar a estaca, se a capacidade de carga prevista em termos das propriedades do solo está sendo atingida. Além dessas informações, o sistema de monitoração informa também as características da estaca, o sobreconsumo de concreto, o perfil da estaca, o dia e a hora da execução, além da data de análise do gráfico. A Figura 2 apresenta uma vista interna da cabine de uma perfuratriz, em que se nota o computador de bordo, responsável pela aquisição destas informações. |
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Relatório Executivo
Os dados de monitoramento são captados por sensores instalados em pontos específicos, e estão relacionados com as etapas mais importantes da execução. Os dados de execução da estaca Hélice contínua são analisados por telemonitoramento via satélite do escritório e também acompanhados pelo operador através do monitor fixado à cabine da máquina. As informações ficam registradas na memória do computador e em cache virtual (denominado nuvem), que instantaneamente são disponibilizadas para download. A interpretação dos dados obtidos e a geração do relatório digital são feitas no escritório com o auxílio de um software específico para este fim. A Figura 3 mostra um exemplo de relatório executivo. |
Um aspecto importante na execução das estacas hélice contínua, que resulta em uma vantagem desse procedimento, é a possibilidade de se monitorar toda a execução, garantindo assim o controle da execução e a qualidade da estaca. Atualmente no Brasil e no mundo inteiro, o uso de equipamento de monitoração das estacas tornou-se um elemento imprescindível no controle de qualidade durante as fases de escavação e concretagem da estaca. O advento da instrumentação aumentou a compreensão da técnica de execução dessas estacas, trazendo mais confiança ao método.
A estaca hélice contínua monitorada destaca-se pelo seu controle de qualidade. Todo o seu processo executivo é controlado por meio de um sistema de monitoração eletrônica, o qual obtém dados que permitem a avaliação das fases de execução da estaca. Esta ferramenta propicia confiabilidade e qualidade ao produto.
