Histórico

2.1 ESTACA HÉLICE CONTÍNUA

2.1.1 HISTÓRICO

O emprego de estacas executadas com trado contínuo (CFA = Continuous Flight Auger) segundo PENNA et al (1999) iniciou-se nos Estados Unidos na década de 50. Uma mesa rotativa era adaptada a um guindaste com torre acoplada e as estacas eram executadas com diâmetros de 27,5, 30 e 40 cm. No início da década de 70 a ideia foi introduzida na Europa e posteriormente no Japão.

Segundo CAPUTO et al (1997), no final da década de 80 era estimado que o método contribuía com aproximadamente metade das estacas de pequeno diâmetro (até 600 mm) executadas na Grã-Bretanha, enquanto o número de equipamentos disponíveis atingia 60, a maior parte dos quais não mais guindastes de esteiras adaptados, mas equipamentos construídos especificamente para execução de EHC (Estaca Hélice Contínua). No Brasil, as primeiras obras com esse tipo de estaca foram realizadas em 1987 utilizando-se equipamento fabricado em nosso país a partir de modelos utilizados no exterior, com torques disponíveis de 35 kNm. Esse equipamento conseguia executar estacas com diâmetro de até 425 mm e comprimentos de até 15 m. Até 1993 existiam apenas dois equipamentos no Brasil e tinham sido executadas cerca de 5500 estacas acompanhadas de 10 provas de carga. A partir desta data chegaram os equipamentos importados que disponibilizavam torques na faixa de 85 kNm e conseguiam executar estacas com diâmetros de até 800 mm e profundidades de até 24 m.

Segundo CAPUTO (2008), as fundações em estacas do tipo hélice contínua representavam, até o ano de 2008, aproximadamente 66% de todas as fundações profundas executas no mundo.

Estudos realizados por Van IMPE na década de 90, na Europa, concluíram sobre a tendência na diminuição da utilização de estacas escavadas com utilização de fluido de contenção do fuste. Segundo BRONS & KOOL (1988), as vantagens técnicas combinadas ao custo relativamente baixo fizeram com que as estacas hélice contínua tornassem muito populares na década de 80.

De COCK (1998), em sua pesquisa sobre estacas escavadas submetidas a cargas axiais, coletou dados dos vários tipos de estacas utilizadas em países europeus e constatou que na França, Irlanda, Itália, Holanda e Reino Unido esse tipo de fundação já tinha uma grande utilização.

ALONSO (1996) discute a questão da possibilidade de seccionamento da estaca, principalmente na fase da concretagem quando não há monitoramento no processo. Tal seccionamento pode ocorrer devido à rápida extração do trado ou mesmo contaminação do concreto devido à lentidão da retirada da hélice.

BOTTIAU (1993) ressalta que o desenvolvimento da estaca hélice contínua conseguiu eliminar uma das mais importantes desvantagens da estaca escavada que é a descompressão do solo. Ensaios de campo realizados com dilatômetro de Marchetti, verificaram que o processo executivo não causou descompressão do solo.

Durante a realização do XII ICSMFE em 1989, no Rio de Janeiro, ocorre a primeira publicação técnica sobre as estacas hélice contínua. Tal publicação “ABEF Research on Foundation Engineering” apresenta as pesquisas realizadas no campo experimental de fundações da Escola Politécnica da USP (ABEF, 1989).

2.1.2 METODOLOGIA EXECUTIVA 2.1.2.1 PERFURAÇÃO

A execução de uma estaca hélice contínua é basicamente constituída de três fases: perfuração, concretagem e instalação da armadura, (Figura 2.1).

A extremidade inferior da hélice é dotada de ferramentas de corte (pontas) que permitem cortar o terreno, e de uma tampa destinada a impedir a entrada de solo no tubo central durante a escavação, e permitir a saída de concreto durante a fase de concretagem (Figura 2.2). A perfuração consiste na introdução da hélice no solo, através de rotação combinada com carga vertical constituída pelo peso próprio do conjunto (trado mais cabeçote rotativo). O processo exige que em nenhum momento a hélice seja retirada do solo, durante a fase de escavação. Devido a essa principal característica da estaca hélice contínua, a de não permitir alívio significativo do solo durante as etapas de escavação e concretagem, torna-se possível a sua execução tanto em solos coesivos como arenosos, na presença ou não de lençol freático.

Atingida a cota de parada da estaca, a concretagem é feita através do tubo central do trado contínuo (Figura 2.3), utilizando-se uma bomba adequada, (Figura 2.4).

A norma NBR 6122/1996 recomendava que a extração do trado fosse feita em conjunto com a concretagem, sem rotação.

Figura 2.1 Fases de execução de uma estaca hélice contínua (BRASFOND, 2001).

A pressão do concreto é controlada de forma que este preencha os vazios causados pela extração da hélice, até, normalmente, a superfície do terreno. Os equipamentos modernos são equipados com um sistema de monitoramento que registra, durante a escavação: a posição da ponta do trado em relação a um referencial adotado (superfície do terreno), a rotação, a pressão hidráulica no cabeçote rotativo e a inclinação da torre da perfuratriz, e durante a fase

Figura 2.2 Ponteira da hélice com vista da tampa. (ENGESTRAUSS, 2005).

de concretagem : a pressão do concreto na parte superior do tubo central, a vazão de concreto e a posição da ponta do trado em relação ao referencial adotado.

Figura 2.3 Vista da ligação do mangote ao tubo central da hélice. (GEOESP, 2010)

Figura 2.4 Bomba de concreto montada sobre caminhão. (ENGESTRAUS, 2005).

2.1.2.3 COLOCAÇÃO DA ARMADURA

O método executivo da estaca hélice contínua exige a colocação da armadura após a sua concretagem. Essa armadura é constituída de barras longitudinais e estribos horizontais. A Figura 2.5 mostra um guindaste ao lado da perfuratriz com uma armadura longa posicionada na vertical e em condições de ser inserida no concreto.

2.1.3 DESCRIÇÃO DA INSTRUMENTAÇÃO

A execução da estaca hélice contínua, normalmente, é monitorada por uma instrumentação específica. Segundo CAPUTO et al. (1997), a monitoração eletrônica da execução das estacas pode ser uma ferramenta capaz de trazer confiabilidade à integridade da estaca, desde que seja bem usada e interpretada. Esses autores analisam os parâmetros de controle durante a execução da estaca e concluem que a pressão de concreto nas proximidades da parte superior do tubo central da hélice é, sem dúvida, a informação mais importante fornecida pelo sistema de monitoramento de execução da estaca.

Figura 2.5 Introdução da armadura na estaca. (FHWA, 2007).

A Figura 2.6 apresenta um relatório final fornecido pelo sistema de monitoramento eletrônico da perfuratriz.

Figura 2.6 Relatório final de monitoramento de uma estaca. (FUNDESP, 2001).

2.1.4 GENERALIDADES SOBRE OS EQUIPAMENTOS