quarta-feira, 17 de junho de 2009

Fundações - Estacas - Tirantes - Hélice Contínua - Franki - Tubular Metálica - Raiz - Dreno

Fundações - Estacas

Nos países desenvolvidos a participação de aço nas construções prediais é significativa. No Brasil, inexistem oligopólios que dominem o mercado e impedem a entrada de novos concorrentes. A entrada de novas empresas nesse setor é ditado pela eficiência competitiva, o que representa um estímulo de atualização para a estrutura.

Estamos credenciados pela USIMEC, através de contrato, a divulgar a aplicação do aço, e a mesma nos coloca à disposição, uma estrutura técnica/comercial, capaz de atender o cliente mais exigente.

Vale salientar, que outros mercados além da Bahia, já foram sondados e com boas perspectivas e receptividade.

Literatura sobre o assunto é farta e consistente, e acreditamos, baseados na tendência mundial, que o Brasil está caminhando para esta realidade. Outro cenário provável é a expansão da terceirização de etapas da cadeia produtiva de importantes setores consumidores de aço, especialmente, o automotivo, exigindo maior fornecimento de produtos beneficiados."

Fundações - Tirantes

Os principais campos de aplicação são:
Sustentação de paredes para escavações profundas
Contenção de taludes
Ancoragem de lajes para combater pressões de água
Fundações de linhas de transmissão
A técnica executiva normalmente empregada é a seguinte:

*Perfuração do solo com sonda rotativa, ou rotopercurssão, com inclinação, diâmetros e cumprimentos de projeto.
*Colocação dos cabos de ancoragens junto com os tubos de injeção, preparados normalmente na obra.
*Injeções de nata de cimento, a pressões controladas, na parte mais profunda da ancoragem, chamada bulbo, para cimentar e criar no solo a devida resistência.
*Colocação da cabeça de protensão.
*Protensão dos cabos ou monobarras dos tirantes com macacos hidráulicos até a carga de projeto.
*Caso necessário, pode-se providenciar novas protensões para compensar eventuais recalques do terreno em volta da área ativa.

Os tirantes podem ser provisórios ou definitivos, sendo o grande problema destes últimos a corrosão. Cuidados especiais devem ser adotados, entre os quais a protensão com pinturas anti-corrosivas



Fundações - Hélice Contínua


Introdução
A estaca hélice contínua é uma estaca de concreto moldada "in loco", executada por meio de trado contínuo e injeção de concreto através da haste central do trado simultaneamente a sua retirada do terreno.

Metodologia executiva - Perfuração

A perfuração consiste em fazer a hélice penetrar 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, equipada com dentes na extremidade inferior que possibilitam a sua penetração no terreno.
A metodologia de perfuração permite a sua execução em terrenos coesivos e arenosos, na presença ou não do lençol freático e atravessa camadas de solos resistentes com índices de STP`s acima de 50 dependendo do tipo de equipamento utilizado.
A velocidade de perfuração produz em média 250m por dia dependendo do diâmetro da hélice, da profundidade e da resistência do terreno.

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.
O concreto normalmente utilizado apresenta resistência característica fck de 18 Mpa, é bombeável e composto de areia, pedriscos ou brita 1 e consumo de cimento de 350 a 450 Kg/m3, sendo facultativa a utilização de aditivos.
O abatimento ou "Slump" é mantido entre 200 e 240mm. Normalmente é utilizada bomba de concreto ligada ao equipamento de perfuração através de mangueira flexível. O preenchimento da estaca com concreto é normalmente executado até a superfície de trabalho sendo possível o seu arrastamento abaixo da superfície do terreno guardadas as precauções quanto a estabilidade do furo no trecho não concretado e a colocação da armação.

Colocação da armação

O método de 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 um pilão de pequena carga ou vibrador. As estacas submetidas a esforços de compressão levam uma armação no topo, em geral de 2 a 5,5m de comprimento. No caso de estacas submetidas a esforços transversais ou de tração, somente será possível para comprimentos de armações de no máximo 16m, m função do método construtivo. No caso de armações longas, 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.

Equipamentos

O equipamento empregado pela Fundesp para cravar a hélice no terreno é constituido de um guindaste de esteiras, sendo nele montada a torre vertical de altura apropriada à profundidade da estaca, equipada com guias por onde corre a mesa de rotação de acionamento hidráulico. Os equipamentos disponíveis permitem executar estacas de no máximo 25m de profundidade e inclinação de até 1:4 (H:V)

Controle executivo

Para controlar a pressão de bombeamento do concreto, a Fundesp possui instrumento medidor digital, que informa todos os dados de execução da estaca, tais como: inclinação da haste, profundidade da perfuração, torque e velocidade de rotação da hélice, pressão de injeção, perdas e consumo de concreto. Os parâmetros indicados no mostrador digital são registrados e fornecidos a um microcomputador para aplicação de software que imprime o relatório da estaca com as informações obtidas no campo.

Em centros urbanos, próximo a estruturas existentes, escolas, hospitais e edifícios históricos, por não produzir distúrbios ou vibrações e de não causar descompressão do terreno.
Em obras industriais e conjuntos habitacionais onde, em geral, há um grande número de estacas sem vibrações de diâmetros pela produtividade alcançada.
Como uma estrutura de contenção, associada ou não a tirantes protendidos, próximo à estruturas existentes, desde que os esforços transversais sejam compatíveis com os comprimentos de armação permitidos.

Estaca Hélice Contínua Monitorada


PERFURATRIZES





Fundações - Tipo Franki


Introdução
O processo executivo da estaca tipo Franki tradicional consiste em cravar no terreno um tubo com a ponta fechada por uma "bucha" de brita e areia, socada com energia por um pilão de queda livre, que arrasta o tubo por atrito, obtendo-se ao final da cravação uma forma absolutamente estanque.

Base alargada

Ao atingir a profundidade estimada, o tubo é levantado ligeiramente e mantido imóvel pelos cabos do bate-estacas, expulsando-se a bucha através de golpes de pilão, tomando-se o cuidado de deixar no tubo uma certa quantidade de bucha para garantir a estanqueidade. Nesta fase, introduz-se concreto seco sob golpes de pilão formando no terreno a base alargada. Na execução da base alargada é necessário que os últimos 150 litros de concreto sejam introduzidos com uma energia mínima de 150tf x m para estacas com diâmetro inferior ou igual a 450mm e 500tf x m para estacas com diâmetro superior a 450 mm

Armadura

A Armadura é constituída de barras longitudinais e estribo espiral soldado, mesmo que as solicitações a que a estaca venha a ser submetida não indiquem a sua necessidade, usa-se uma armadura mínima de ordem construtiva.

Concretagem

Uma vez colocada a armadura, concreta-se o fuste da estaca apiloando-se concreto seco em pequenas quantidades ao mesmo tempo em que o tubo é retirado do terreno, mantendo-se uma altura de concreto dentro do tubo, suficiente para impedir a entrada de água e do solo.

Tubo com ponta aberta

Em situações especiais pode-se cravar numa primeira etapa o tubo com a ponta aberta (tubo cravado com tração dos cabos do bate-estacas) e o solo no interior do tubo é retirado com auxílio de uma piteira.


Fundações - Tubular metálica

As estacas tubulares metálicas se caracterizam por ser facilmente cravadas em quase todos os tipos de terreno, podendo atingir elevada capacidade de carga e grandes profundidades pela facilidade de corte e emenda dos elementos.
Quando inteiramente enterradas em terreno natural, as estacas de aço dispensam tratamento especial. Em trecho desenterrado ou imerso em meio capaz de atacar o aço, é obrigatória a proteção com enchimento de concreto ou outro recurso como pintura a base de resina epoxi, proteção catódica etc.
As estacas metálicas são cravadas por vibração ou percussão com martelos de queda livre ou diesel. A Fundesp normalmente utiliza martelos vibratórios VT 12000 da Soilmec, pilão de queda livre de até 8000Kgf ou martelo diesel Delmag D44.
A limpeza interna das estacas tubulares quando necessária, pode ser feita com perfuratriz rotativa munida de caçamba (bucket) ou "Hammer Grab". Neste caso, a concretagem do trecho escavado é feita com funil utilizando-se a metodologia de concretagem submersa.


Fundações - Raiz


A estaca raiz é uma estaca concretada "in loco", com diâmetro acabado variando de 80 a 410mm e de elevada tensão de trabalho fuste, que é constituido de argamassa de areia e cimento e é inteiramente armado ao longo de todo o seu comprimentoAs estacas raiz foram desenvolvidas na Itália, no final da década de 50 e tinham como função básica o reforço de fundações. No entanto, os recentes desenvolvimentos da técnica executiva e dos conhecimentos da mecânica dos solos permitiram aumentar, com segurança a capacidade de carga e a produtividade deste tipo de estaca.

Método executivo

A estaca raiz é executada em direção vertical ou inclinada, mediante uso de rotação ou rotopercurssão com circulação de água, lama bentonítica ou ar comprimido, e pode, por meio de ferramentas especiais, atravessar terrenos de qualquer natureza, inclusive alvenarias, concreto armado, rochas ou matacões. Completada a perfuração com revestimento total do furo, é colocada a armadura necessária ao longo da estaca, procedendo-se a concretagem do fuste com a correspondente retirada do tubo de revestimento. A concretagem é executada de baixo para cima, aplicando-se regularmente uma pressão rigorosamente controlada e variável em função da natureza do terreno.
Com esse procedimento, além de se aumentar substancialmente o valor do atrito lateral, garante-se também a integridade do fuste, permitindo que se considere a resistência da argamassa no dimensionamento estrutural da estaca, conseguindo-se, deste modo, uma sensível redução na armadura e, conseqüentemente, no custo final da estaca. Dentre os vários tipos de estaca injetada, com e sem pressão mantida, podemos afirmar que a estaca raiz apresenta a menor relação custo/carga, além de facilmente permitir o controle de qualidade realizado através de provas de carga.

Controle de execuxão

Devido ao método executivo, as estacas raiz podem suportar também elevadas cargas de tração. Este fato permite que sejam executadas provas de carga a compressão sem a necessidade do uso de tirantes ou cargueiras, utilizando-se simplesmente as estacas vizinhas como elemento de reação.
É importante ressalvar que o uso de provas de carga a tração em estacas que irão trabalhar a compressão, além de não refletir o verdadeiro comportamento das estacas,pode até triplicar a armadura do fuste, uma vez que não mais poderemos contar com a resistência do concreto, trazendo elevados custos adicionais.

Principais vantagens técnicas

O processo de perfuração, não provocando vibrações, nem qualquer tipo de descompressão do terreno em conjunto com o reduzido tamanho do equipamento, torna esse tipo de estaca particularmente indicado em casos especiais como: reforço de fundações, fundações de obras com vizinhanças sensíveis a vibrações ou poluição sonora, ou em terrenos com presença de matacões e para obras de contenção de talude.
A existência de modernos equipamentos que permitem a execução de estacas raiz com altas médias de produtividade e o uso de cargas de trablaho de até 1500 KN (150tf), aumentaram muito a competitividade da estaca raiz em obras normais. Além disso, esta estaca possui a vantagem de resistir a cargas de tração muito elevadas, sendo ideal para as fundações de várias obras especiais, desde torres de linha de transmissão até plataformas de petróleo. Atualmente podemos afirmar que em vários casos da prática corrente da engenharia de fundações, esse tipo de estaca constitui a melhor opção técnico-comercial.

Principais utilizações-Fundações em locais de difícil acesso

No caso de terrenos de encostas íngremes ou que não permitam o acesso de veículos de grande porte, a instalação dos bate-estacas tradicionais torna-se de difícil execução e de custo elevado.
Neste caso, ressaltamos o uso das estacas raiz como fundação de torres de linha de transmissão pois, além de possuir uma capacidade de carga à tração praticamente igual à de compressão, permite um deslocamento rápido e econômico dos equipamentos entre as diversas torres.

Fundações em locais de antigas fundações

Neste tipo de solo o uso de estacas tradicionais exige operações custosas e de sucesso duvidoso. O uso da estaca raiz, neste caso, é a solução mais correta, uma vez que o processo executivo permite o atravessamento com relativa facilidade destes obstáculos.

Reforço de fundações

A estaca raiz é a solução mais indicada para o reforço de fundações, seja devido à deficiência da fundação original, seja devido a acréscimo de carga, uma vez que seus equipamentos possuem reduzidas dimensões, conseguindo trabalhar em áreas restritas e com pé direito reduzido. Podendo perfurar os blocos ou sapatas existentes, permite ser incorporada a estrutura sem a necessidade da construção, na maioria dos casos, de novos blocos de fundação.
Além disto, como necessitam de pouca deformação para mobilizar a carga de trabalho, as estacas raiz praticamente não provocam esforços adicionais na estrutura durante a transferência de carga.

Fundações em locais próximos a construções em estado precário ou com restrições de barulho.

Utilizando-se estacas raiz, a cravação será realizada praticamente sem barulho ou vibração, tendo-se ainda a vantagem do furo estar sempre revestido, não causando descompressão do terreno.

Estabilização de encostas

O reticulado de estacas raiz é utilizado nos problemas de reforço e contenção de taludes, aplicação essa que varia conforme se trate de terreno solto ou de talude em rocha alterada. No caso de taludes em terrenos soltos, o emprego das estacas raiz consiste na realização de uma ou mais paredes de interceptação, destinadas a fracionar e a conter a massa de solo em movimento descendente. No caso de terrenos com rocha alterada, as estacas raiz, distribuídas no terreno com densidade conveniente, criam uma espécie de costura, fazendo com que o maciço se comporte como uma parede ciclópica. Esta solução tem a vantagem de evitar a construção de grandes muros de concreto armado, muros estes que além de dispendiosos, afetam negativamente o visual dos maciços a serem estabilizados.

Estacas raiz em substituição a parede diafragma

Quando, em situações especiais, não é possível executar paredes diafragma, o reticulado de estacas raiz pode ser utilizado como estrutura de contenção. Este sistema além de resistir ao empuxo do terreno e proteger as construções vizinhas durante as escavações, pode resistir a cargas verticais, funcionando também, quando necessário, como submuração e reforço das construções vizinhas, ou como fundações dos pilares da nova obra.

Fundações de equipamentos indústriais

O uso de estacas raiz é a solução mais indicada principalmente nas seguintes situações:

Substituição ou acréscimo das instalações existentes por novos equipamentos de maior potência com novos carregamentos. Geralmente estas substituições são executadas nas proximidades ou no interior de estruturas existentes e não devem interromper a produção fabril.

Estabilização de grandes máquinas com peças de movimento rápido que apresentam vibrações elevadas. O uso de estacas raiz, executadas através do bloco das fundações existentes, modifica a inércia das fundações e elimina as vibrações danosas.

Estacas raiz em rocha

Em presença de camadas de solo de pouca resistência sobrejacentes ao topo rochoso, onde é necessário o embutimento da estaca raiz em rocha, utiliza-se sistema de perfuração a roto-percursão com martelo de fundo (down-the-hole) e bits de vídia, internamente ao tubo de revestimento no trecho em solo, com diâmetro reduzido em rocha.
A Fundesp dispõe de equipamentos e ferramentas que permitem perfurar em rocha com diâmetros de 76mm a 355mm

Estacas raiz em terrenos com presença de matações e enrocamentos

Introdução

A perfuração em terrenos arenosos, constituídos de pedregulhos e matacões, com nível d'água elevado, é praticamente impossível pelos métodos de perfuração convencionais.
Para solucionar o problema, a Fundesp dispõe de martelo Down-the-hole tipo Tubex que reveste o furo simultaneamente à perfuração.

Metodologia



Fundações - Dreno Fibroquímico

Introdução
Com a utilização de drenos verticais fibroquímicos é possível a eliminação rápida da água do solo, ocasionando uma grande redução do tempo necessário ao adensamento de terrenos compreensíveis. Na prática os drenos verticais são utilizados em terrenos argilosos moles e pouco permeáveis, permitindo também o aumento da resistência ao cisalhamento e por conseguinte, da capacidade de suporte.
O emprego dos drenos faz com que a maior parte do recalque ocorra antes da execução da obra, trazendo substancial economia nos custos de manutenção, como por exemplo no renivelamento e reconstrução de pavimentos, galerias, linhas férreas, rodovias etc. O processo de consolidação começa quando o terreno. Sendo comprimido, filtra a água contida entre os poros das partículas sólidas, reduzindo seu volume. A consolidação é tanto mais lenta quanto menos permeável é o terreno.

A instalação dos drenos verticais reduz sensivelmente o percurso que a água deve fazer para sair da área comprimida e chegar numa região permeável sem pressões, ou seja, nas colunas dos drenos. Com o uso de drenos, o fluxo da água no interior da argila é predominantemente horizontal, enquanto no processo de adensamento normal, o fluxo é vertical. O coeficiente de permeabilidade horizontal é substancialmente superior ao coeficiente de permeabilidade vertical, conferindo ao uso de drenos, uma significativa vantagem adicional.

A execução de um dreno vertical consiste basicamente na introdução no terreno de um material com elevado coeficiente de permeabilidade e capacidade de resistir aos esforços de cravação e aos movimentos da camada argilosa provocados pelo adensamento e execução de aterros. Deste modo, os drenos pré-fabricados estão substituindo com vantagens os drenos de areia que, apesar de possuírem boa permeabilidade, apresentam muito pouca resistência aos movimentos da camada argilosa.Caso necessário pode-se cravar drenos de até profundidades da ordem de 40m.

O dreno é posicionado no interior da haste metálica vazada sendo conectado a uma âncora que, além de evitar a penetração de solo no interior da haste, garante a fixação do dreno no terreno final da cravação, ou seja, impede que o dreno se solte na ponta da haste ou que volte a subir durante a retirada da haste metálica. Este tipo de dreno possui as seguintes vantagens principais:

*Não necessita de água para instalação dos drenos, mantendo limpo e acessível o canteiro de obras.
*Não há remoção de solo para sua instalação.
*Mantém inalterada a sua capacidade de funcionamento mesmo quando a sua posição vertical, quando da instalação, é alterada pelos recalques ou movimentos laterais provocados pelo adensamento do solo.
*A permeabilidade horizontal do solo em torno do dreno é mantida inalterada, pois o efeito de cravação é desprezível.
*Possui eficiente sistema de proteção contra a colmatação
*Toda área lateral do dreno funciona como superfície livre para a captação de água.
*O sistema de cravação permite uma elevada produtividade e protege totalmente o dreno, podendo atravessar ou deslocar, sem causar danos ao dreno, camadas de solo de elevada resistência, pedaços de madeira ou matacões de pequenas dimensões

Fonte: Site Engenharia, Geosonda

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