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CONTENÇÃO EM ESTACAS SECANTES –
METODOLOGIA, APLICAÇÕES E CASO DE PROJETO
1. INTRODUÇÃO
Para execução de empreendimentos que exigem escavações, sejam estes residenciais, comerciais, rodoviários, entre outros, há sempre a preocupação quanto à ruptura do maciço de terra ou rocha. Desta forma, são utilizados elementos estruturais com a função de contenção.
Diversos são os elementos que podem ter essa função de conter os esforços provenientes do peso próprio do solo ou de cargas adicionais sobre este.
Elementos de contenção compostos por muros de argila foram utilizados pelos sumerianos na região sul da Mesopotâmia (atual região do Iraque) 3.200 a 2.800 A.C. No século XVIII os conceitos de engenharia foram introduzidos pelos franceses e novas técnicas de contenção surgiram, técnicas estas que foram se aprimorando conforme a evolução da engenharia e as necessidades da humanidade.
Dentre os elementos de contenção mais utilizados nos dias atuais, destacam-se:
• Muros de gravidade; • Solo reforçado; • Solo grampeado;
• Perfis metálicos prancheados; • Estacas metálicas tipo prancha; • Estaca Justaposta;
• Parede de Jet grouting;
• Paredes diafragmas - Paredes de concreto armado moldadas in loco com uso de fluído estabilizante. (principalmente lama a base do mineral da argila chamado bentonita).
2 • Hidrofresas - Paredes diafragmas implantadas em material
rochoso;
Além dos métodos descritos acima existe uma metodologia que utiliza estacas que se sobrepõem parcialmente, formando uma parede de concreto moldada in loco. Esta solução de contenção denominada estacas secantes será abordada neste trabalho.
Figura 01 – Cortina estaca secante circular (CZM Foundation Equipament, 2015)
2. METODOLOGIA DE CÁLCULO
O dimensionamento de uma cortina de estaca secante segue a metodologia adotada para paredes de concreto.
Os empuxos de solo e hidrostáticos são calculados através de métodos consagrados da mecânica dos solos, levando em consideração empuxos de solo, efeitos de sobrecarga e empuxos hidrostáticos.
O dimensionamento estrutural segue as análises de mobilização de momentos fletores e cortante atuantes, associado às questões de deformações aceitáveis para cada situação.
Uma questão que pode se diferenciar das demais análises seria quando se utilizar perfis metálicos como elemento de armação, ao invés de “gaiolas” de aço CA50.
3 Além desta questão, é preciso avaliar a capacidade de carga destes elementos para situações de esforços de compressão. Nestes casos, deve-se considerar o espaçamento entre estacas, visando garantir a dissipação destas cargas, sem sobreposição de áreas.
3. METODOLOGIA EXECUTIVA
A metodologia executiva segue as seguintes etapas:
1 - Gabarito:
É preciso executar elementos que servirão de guia para a escavação. Em geral são utilizados elementos circulares de isopor com diâmetro levemente superior ao diâmetro da estaca. É feita uma concretagem, sem armação, para unificar as placas, criando uma espécie de mureta guia.
Figura 02 – Gabarito (CZM Foundation Equipament, 2015)
2 – Posicionamento do equipamento:
Antes da escavação é preciso aferir a verticalidade do trado e ancoragem do equipamento.
4 O equipamento possui cabeçote duplo, um tem a função de girar um tubo no sentido anti-horário e o outro de girar uma hélice no sentido horário. O tubo é externo à hélice e responsável pelo corte do concreto da estaca já executada, enquanto cabe à hélice o transporte do material.
Figura 03 – Sequência de escavação estaca secante( Franki Foudations, 2015)
A perfuração é feita de maneira contínua, sem interrupções para retirada do material escavado. O trado girando no sentido contrário ao tubo transporta este material à superfície, analogamente à estaca hélice contínua.
Atingida a cota de ponta de projeto, procede-se a concretagem, seguindo especificações de fck e slump. Não existem recomendações sobre esta solução na norma de fundações. No manual da ABEF (associação Brasileira de Empresas de Engenharia de Fundações e Geotecnia) verificam-se as seguintes especificações do concreto a ser utilizado:
Classe 20 Consumo de cimento mínimo 400kg/m³ Slump test: 28+ou-2cm;
Slump flow: 32+ou-2cm; Fator água cimento entre 0,53 e 0,56; Exsudação: 1,0%; Teor de ar incorporado: 4,5%; Início de pega: 3 horas
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Cimento: CPII
Verifica-se na figura 03 que a execução ocorre de maneira alternada, sendo que para uma estaca ser executada, os elementos anteriores e posteriores devem estar concluídos.
O tubo cortando o concreto da estaca adjacente, já no dia seguinte, permite a fusão de uma estaca com a outra, fundamental para a estanqueidade
Figura 04 – Ponteira do tubo (Pacific Ground Engineering , 2015)
4 – Armação:
Como a cortina de estacas secantes trabalhará a flexão, as estas estacas são armadas em todo seu comprimento. Esta armação pode ser composta por “gaiolas” de aço CA50 ou por perfis metálicos.
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Figura 05 – Estaca secante armada (Byland engineering, 2015)
4. VANTAGENS E LIMITAÇÕES
Vantagens
Dentre as vantagens desta metodologia destacam-se:
• Maior estanqueidade, comparando-se com perfis metálicos; • Possível escavação em solos moles;
• Ausência de cravação;
• Exige menor espaço para canteiro, comparando-se com execução de parede diafragma;
• Permite execução de trechos em curva, otimizando espaço em empreendimentos imobiliários quando há tal característica;
• Dispensa uso de fluido estabilizante uma vez que a escavação é encamisada.
Limitações
Principalmente no Brasil ainda existem limitações quanto ao uso de cortinas em estacas secantes, das quais se destacam:
• Limite de profundidade (Até aproximadamente 19 m);
• Diâmetro limitado em 60 cm (verifica-se no mercado Ømax = 40 cm); • Para valores elevados de esforços atuantes, a restrição física para
espaço de armação pode ser um limitador.
• Possibilidade de falhas e desaprumos conforme o aumento da profundidade, limitando a escavação.
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5. APLICABILIDADE GEOTÉCNICA
A cortina em estacas secantes pode ser uma alternativa para casos onde outras opções de contenção sejam inviáveis, tenham custo mais elevado, ou ainda tenham características executivas que não são aceitáveis em determinadas ocasiões.
Esta opção em estacas secantes tem se mostrado uma boa alternativa para casos específicos de contenções, onde se necessita, por exemplo, de uma maior estanqueidade, a qual, em terrenos granulares, o perfil metálico com prancheamento, não provê.
Ainda como opção aos elementos metálicos, pode ser utilizada em situações que exijam diminuir ruído e vibração gerados durante a cravação deste perfil, uma vez que em empreendimentos em áreas residências, as preocupações com vizinhos são cada vez mais crescentes. Assim, em locais onde a estabilidade das construções vizinhas represente um risco, a solução em estaca secante pode ser viável e atrativa, desde que respeitadas suas limitações.
As estacas secantes também podem ser uma alternativa às paredes diafragmas, dependendo, principalmente, da altura de escavação. Este elemento de contenção denominado parede diafragma, possui boa estanqueidade e não gera vibrações de cravação uma vez que é moldado in loco. Porém, temos verificado que em empreendimentos de até dois subsolos, onde a solução técnica de contenção seria preferencialmente em parede diafragma, o uso da estaca secante pode ser uma opção mais econômica.
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este trabalho abordou o tema de contenção em estaca secante apresentando breve comentário sobre a metodologia de cálculo, ilustrações sobre o processo executivo da solução, vantagens e limitações da técnica e aplicabilidade geotécnica.
8 Durante esta abordagem verificou-se que esta solução tem sido utilizada no Brasil nos últimos 10 anos, apresentando determinadas vantagens com relação às demais soluções de contenção.
Entretanto, constatou-se também que a solução apresenta suas limitações, as quais devem ser respeitadas e levadas em consideração para elaboração dos projetos.
A eficiência da solução é a bastante consolidada na Europa e Estados Unidos, sendo que no Brasil ainda parece sofrer algum tipo de restrição, talvez pela pouca idade e poucos casos de utilização, se comparado com as demais soluções de contenção.
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Byland Engineering. Disponível em
http://www.bylandengineering.com/blog/post/johngannon/2013/01/Project_Fox/
acesso em 4.12.2015.
CZM Foundation Equipament. Disponível em
http://www.czm.com.br/all/files/EK180ES_baixa.pdf acesso em 2.12.2015.
Franki Foundations. Disponível em http://www.ffgb.be/Business-Units/Bored---Micro-Piles/Secanspalenwand---Verbuisd-avegaarsysteem.aspx?lang=en-US
acesso em 4.12.2015.
Pacific Ground Engineering. Disponível em
