trabalho - estaca raiz
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FACULDADES INTEGRADAS DO NORTE DE MINAS
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
ESTACA RAIZ
DANILO NATALINO LIMA LOPES
EDSON FERNANDO RAMALHO
VINÍCIUS RODRIGUES FRAGA DE MOURA
MONTES CLAROS
ABRIL DE 2011
DANILO NATALINO LIMA LOPES
EDSON FERNANDO RAMALHO
VINÍCIUS RODRIGUES FRAGA DE MOURA
ESTACA RAIZ
Montes Claros – MG
1° semestre/2011
Trabalho apresentado à disciplina Fundações das Faculdades Integradas do Norte de Minas como requisito para obtenção de nota.
Prof .: Edgar Antunes Pereira Filho
SUMÁRIO
1- HISTÓRICO ........................................................................................... 01 2- CONCEITO ............................................................................................
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3- EQUIPAMENTOS.................................................................................. 03
4- MATERIAIS............................................................................................ 04
5- METODOLOGIA EXECUTIVA...............................................................
5.1- Locação............................................................................................... 5.2- Perfuração........................................................................................... 5.3- Armação.............................................................................................. 5.4- Injeção da argamassa e extração do tubo de revestimento................
05 05 05
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06
6- VANTAGENS......................................................................................... 07
7- DESVANTAGENS.................................................................................. 08
8- INDICAÇÕES......................................................................................... 8.1- Fundações em locais próximos a construções em estado precário ou com restrições de barulho..................................................................... 8.2- Fundações em locais de difícil acesso................................................ 8.3- Fundações em locais de antigas fundações....................................... 8.4- Reforço de fundações......................................................................... 8.5- Estabilização de encostas................................................................... 8.6- Estacas raiz em substituição a parede diafragma............................... 8.7- Fundações de equipamentos industriais............................................. 8.8- Estacas raiz em rocha ou em terrenos com presença de matações e enrocamentos..........................................................................................
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09 09 09 09 09 10 10 10
9- CONCLUSÃO........................................................................................ 12
REFERÊNCIAS.......................................................................................... 13
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1 – HISTÓRICO
O desenvolvimento e utilização deste tipo de estacas deu-se a partir da década de
50, quando o professor Fenando Lizzi requereu na Itália as primeiras patentes (nº
497.736 em 11/03/52 e nº 502.416 em 29/01/52) sob denominação de “Pali Radice”.
Essa técnica construtiva, originalmente desenvolvida para reforço de fundações e
melhoramento do solo, foi apresentada internacionalmente em 1970, no “10º
Congresso de Geotecnia” realizado em Bari na Itália. A partir de então, já expirada
as patentes, várias empresas iniciaram a comercialização de estacas similares, ao
início denominadas de estacas de pequenos diâmetros ou microestacas, por serem
utilizados diâmetros de até 20 cm.
Houve uma tendência de se utilizar diâmetros cada vez maiores, chegando-se
atualmente a 40 e até 50 cm, o que evidentemente deixa de ser “pequeno diâmetro”.
Por esta razão a atual NBR 6122/95 abandonou essa denominação substituindo-a
por “estacas escavadas, com injeção” ou “estacas escavadas injetadas”.
Hoje, as estacas raiz não são utilizadas apenas para reforço de fundações, mas
também como estaca normal utilizável em qualquer condição. As cargas adotadas
foram sendo aumentadas atingindo hoje valores superiores a 1500 kN, havendo
inclusive tentativas de se adotar cargas mais elevadas, principalmente em estacas
que penetram em rocha.
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2 – CONCEITO
A estaca raiz é uma estaca moldada "in loco", com diâmetro acabado variando de 80
a 500mm e de elevada tensão de trabalho, cuja perfuração é realizada por
perfuração rotativa ou por rotopercussão com circulação de água. É constituída de
argamassa de areia e cimento (nunca de concreto) e é inteiramente armada ao
longo de todo o seu comprimento.
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3 – EQUIPAMENTOS
Perfuratriz rotativa ou equipamento de rotopercussão com capacidade para revestir
integralmente todo trecho em solo, utilizando-se do tubo de revestimento.
Conjunto misturador de argamassa.
Compressor de ar, com capacidade de vazão mínima de 5 pcm e pressão máxima
de 0,5 Mpa. Bomba de água.
Conjunto extrator; dotado de macaco e conjunto de acionamento hidráulico, com
capacidade para extrair integralmente o tubo de revestimento do furo quando
totalmente preenchido com argamassa.
Reservatórios para acumulação de água, com capacidade para perfuração contínua
de pelo menos uma estaca.
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4 – MATERIAIS
Cimento, areia, aço CA-50 e aço CA-25.
Estimativa de consumo de materiais por metro linear:
(mm) AÇO CA-50 (kgf)
AÇO CA-25 (kgf) Cimento (Sacos)
Areia (m³)
120 2,6 1,0 0,25 0,020 150 2,8 1,0 0,28 0,022
160 5,6 1,0 0,32 0,025 200 11,0 1,0 0,43 0,034
250 14,8 1,1 0,65 0,052 310 18,5 1,8 0,96 0,077
400 29,2 3,3 1,53 0,130 >400 Seguir especificações do projeto
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5 – METODOLOGIA EXECUTIVA
5.1- Locação
A locação da estaca tipo raiz é executada topograficamente, obedecendo às
distâncias e cotas determinadas no projeto.
5.2 - Perfuração
Realizar a perfuração do solo por meio da perfuratriz rotativa ou roto-percussiva com
a descida de tubo de revestimento.
Descer o tubo, com auxílio de circulação de água (ou ar comprimido) injetada no seu
interior, até a profundidade prevista no projeto.
Medir a profundidade da perfuração, utilizando-se a composição de tubos de injeção,
introduzindo-a no interior do tubo de revestimento até a cota de fundo da perfuração.
Quando a perfuração atingir matacão, rocha e/ou concreto, deverá ser usada sapata
ou coroa diamantada, acoplada ao barrilete amostrador, interno à composição de
tubos de revestimento, de maneira a retirar-se o testemunho da rocha (procedimento
igual ao da sondagem rotativa).
Alternativamente podem ser utilizados martelos pneumáticos ou hidráulicos, sendo
que todos os martelos perfuram por sistema roto-percussivo.
Sempre a perfuração deve prosseguir até a cota de fundo prevista em projeto.
Valores aproximados:
Diâmetro final da estaca (mm) 100 120 150 160 200 250 310 410
Diâmetro externo do tubo (mm) 89 102 127 141 168 220 273 356
Espessura da parede (mm) 8 8 9 9,5 11 13 13 13
Peso próprio por metro linear (kg/m) 15 19 28 31 43 65 81 107
Diâmetro do martelo de fundo (mm) - - 89 89 130 193 232 232
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5.3 - Armação
Montar a armadura da estaca em forma de gaiola, com os estribos helicoidais,
prevendo-se a armadura longitudinal com aço CA-50 podendo os estribos ser em
aço CA-25, ou tubo metálico Schedulle, obedecendo-se ao projeto.
Definir o diâmetro externo do estribo de forma a garantir um cobrimento mínimo de
20 mm entre a face interna do revestimento e o próprio estribo.
Executar a limpeza interna do tubo de revestimento, utilizando-se para tal, a
composição de lavagem, descendo até a cota inferior da estaca.
Descer a armadura à profundidade alcançada durante a perfuração até apoiar-se no
fundo do furo.
5.4 - Injeção da argamassa e extração do tubo de revestimento
Lançar a argamassa de cimento e areia por meio da bomba injetora, através da
composição de injeção, posicionando o tubo de injeção de argamassa no fundo do
furo.
Proceder à injeção de baixo para cima até a expulsão de toda água de circulação
contida no interior do tubo de revestimento.
Estando toda a perfuração preenchida com argamassa, coloca-se um tampão no
topo do revestimento precedendo-se a retirada do mesmo com o emprego de um
extrator hidráulico e, concomitantemente executa-se a injeção de ar comprimido que
é controlado para evitar deformações excessivas do terreno, garantindo a
integridade do fuste e também a perfeita aderência da estaca com terreno.
Complementa-se o volume da argamassa por gravidade, sempre que houver
abatimento da mesma no interior do tubo.
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6 – VANTAGENS
Não provoca vibrações, poluição sonora, nem qualquer tipo de descompressão do
terreno.
Reduzido tamanho do equipamento.
Altas cargas de trabalho, resistindo também a cargas de tração muito elevadas.
Pode ser utilizada em qualquer tipo de terreno, atravessar vários tipos de obstáculos
e ter diferentes inclinações.
Usa volumes pequenos de materiais.
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7 – DESVANTAGENS
Equipamento especial.
Custo elevado em comparação a outros tipos de estacas.
Não possui equipamentos de controle de execução, ficando a critério do operador o
controle da pressão e injeção da argamassa. Por exemplo: se houver pressão
inferior à necessária, pode haver estrangulamento da seção da estaca e se houver
pressão superior, pode haver alargamento. Assim, a execução da estaca raiz é
muito dependente do operador.
Baixa produtividade, apenas 30m diários.
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8 – INDICAÇÕES
8.1 - 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.
8.2 - Fundações em locais de difícil acesso
No caso de terrenos de encostas íngremes ou que não permitam o acesso de
veículos de grande porte, ou quando a instalação dos bate-estacas tradicionais
torna-se de difícil execução e de custo elevado.
8.3 - Fundações em locais de antigas fundações
Nesse 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.
8.4 - 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.
8.5 - Estabilização de encostas
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O reticulado de estacas raiz é utilizado nos problemas de reforço e contenção de
taludes. 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. Essa 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.
8.6 - 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.
8.7 - Fundações de equipamentos industriais
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.
8.8 - Estacas raiz em rocha ou em terrenos com presença de matações e
enrocamentos
Em presença de camadas de solo de pouca resistência sobrejacentes ao topo
rochoso, onde é necessário o embutimento da estaca raiz em rocha, ou em terrenos
arenosos, constituídos de pedregulhos e matacões, com nível d'água elevado, a
perfuração é praticamente impossível pelos métodos tradicionais.
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Nesses casos, utiliza-se o 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, que reveste o furo simultaneamente à perfuração.
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9 – CONCLUSÃO
O emprego da estaca raiz é indicado em todo tipo de fundação, em especial para
fundações de equipamentos industriais, reforços de fundações, locais com restrição
de pé direito ou dificuldade de acesso para equipamentos de grande porte, situações
nas quais a execução possa provocar vibrações e em casos onde é preciso
atravessar matacões ou fundações antigas.
REFERÊNCIAS
LAISTER, Eliezer et al. Utilização de Argamassa Industrializada para o
preenchimento de Estaca Raiz. Disponível em:
<http://www.fec.unicamp.br/~pjra/Arquivo24.pdf>. Março de 2011.
Título: Fundações – Raiz. Disponível em:
<http://www.sitengenharia.com.br/fundacaoraiz.htm>. Março de 2011.
Título: Estaca Raiz | Microestaca. Disponível em:
<http://www.rocafundacoes.com.br/estaca_raiz.asp>. Março de 2011.
Título: Fundações – Raiz. Disponível em:
<http://www.sitengenharia.com.br/fundacaoraiz.htm>. Março de 2011.
Título: estacas raiz. Disponível em:
<http://www.tecnotest.com.br/teste/estaca_raiz.asp>. Março de 2011.
Título: estaca raiz. Disponível em:
<http://geocities.ws/acompanhamentoobra/informacoes.htm>. Março de 2011.
Título: estacas raiz. Disponível em: <http://estacaraiz.com.br/estacas_raiz.html>.
Março de 2011.
Título: Estaqueamento - Tipos de Estacas. Subtítulo: Estacas Raiz. Disponível
em: <http://diarioconstrucivil.blogspot.com/2010/07/estaqueamento-estacas-pre-
moldadas-de.html>. Março de 2011.
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