INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO MESTRADO AVANÇADO EM CONSTRUÇÃO E REABILITAÇÃO CADEIRA DE CONSTRUÇÃO DE EDIFÍCIOS CORTINAS DE ESTACAS MOLDADAS

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1 INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO MESTRADO AVANÇADO EM CONSTRUÇÃO E REABILITAÇÃO CADEIRA DE CONSTRUÇÃO DE EDIFÍCIOS CORTINAS DE ESTACAS MOLDADAS Jorge de Brito Julho de 2002

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3 ÍNDICE 1. Introdução 1 2. Classificação e processo construtivo das estacas moldadas Vantagens e desvantagens Com trado contínuo Vantagens e desvantagens Faseamento construtivo Problemas potenciais Com tubo moldador recuperável Vantagens e desvantagens Faseamento construtivo Recurso ou não ao tubo moldador Problemas potenciais Com lamas bentoníticas Vantagens e desvantagens Faseamento construtivo As lamas bentoníticas Problemas potenciais Selecção do tipo de estacas Cortinas de estacas Vantagens e desvantagens Cortinas de estacas espaçadas Cortinas de estacas contíguas Cortinas de estacas secantes Selecção do tipo de cortinas de estacas Soluções mistas Questões gerais Processo construtivo Aspectos gerais Análise da envolvente e aspectos burocráticos 38

4 4.3. Execução dos muros-guia Rebaixamento do nível freático Execução da cortina Execução da viga de coroamento Execução das ancoragens Execução dos escoramentos Execução da superestrutura até ao piso térreo Trabalhos preliminares e controlo de execução Reconhecimento e prospecção geotécnica Inspecção e controlo da qualidade Ensaios durante e após a execução Teste de carga Testes de integridade Análise da deformação Ancoragens Dimensionamento Bibliografia 67

5 CORTINAS DE ESTACAS MOLDADAS 1. INTRODUÇÃO A solução das cortinas de estacas moldadas no terreno como contenção periférica, quer em edifícios quer noutros tipos de construção como túneis em zonas urbanas, ou em estabilização de taludes tem vindo a ganhar popularidade nos tempos mais recentes, sobretudo devido à sua facilidade e rapidez de execução comparativamente às soluções alternativas. Esta solução consiste fundamentalmente na execução de uma parede descontínua de estacas pouco distanciadas entre si (podendo mesmo intersectar-se), sendo o terreno entre elas estabilizado por um efeito de arco e a sua estabilidade garantida, na fase provisória, por ancoragens ou pela sua própria rigidez e, por vezes na fase definitiva, também pelas lajes dos pisos ou pela cobertura do túnel. A sua estabilidade permite que as cortinas de estacas sejam incorporadas como um elemento resistente na estrutura final. Ainda que, tal como as cortinas de estacas moldadas, estejam englobadas nas soluções de contenção flexíveis, as soluções do tipo provisório, como as estacas-prancha metálicas e as cortinas de painéis pré-fabricados de betão armado ou pré-esforçado, não serão tratadas neste documento mas sim em outros entretanto elaborados [10] [11]. Este documento pretende servir de apoio aos alunos do Mestrado Avançado em Construção e Reabilitação do Instituto Superior Técnico na. Foca parte do capítulo dessa mesma cadeira dedicado às contenções periféricas, neste caso podendo ou não ser integradas na estrutura de um edifício. O documento aborda fundamentalmente a descrição das soluções existentes e dos processos construtivos associados às cortinas de estacas moldadas no terreno, excluindo soluções de carácter provisório como as cortinas de estacas-pranchas. A elaboração deste documento não resultou de investigação específica sobre o tema efectuada 1

6 pelo seu Autor mas sim de alguma pesquisa bibliográfica e de monografias escritas realizadas por alunos do Instituto Superior Técnico, tanto no Mestrado em Construção como na Licenciatura em Engenharia Civil. Assim, muita da informação nele contida poderá também ser encontrada nos seguintes documentos, que não serão citados ao longo do texto: Ana Cristina de Freitas, Contenções Periféricas - Cortinas de Estacas Moldadas, Monografia apresentada no Mestrado em Construção, Instituto Superior Técnico, 1999, Lisboa; Vítor Sousa, Cortinas de Estacas - Levantamento Fotográfico, Monografia apresentada no Mestrado em Construção, Instituto Superior Técnico, 2002, Lisboa; Luísa Freitas, Natália Neto e Tiago Almeida, Cortinas de Estacas, Monografia apresentada na Licenciatura em Engenharia Civil, Instituto Superior Técnico, 1998, Lisboa; Hugo Pinto, João Fonseca, Manuel Oliveira e Sofia d Aguiar, Cortinas de Estacas Moldadas, Monografia apresentada na Licenciatura em Engenharia Civil, Instituto Superior Técnico, 2000, Lisboa; Bernardo Serafim, Gonçalo Marques e Nuno Minas, Cortinas de Estacas, Monografia apresentada na Licenciatura em Engenharia Civil, Instituto Superior Técnico, 2000, Lisboa; Alfredo Silva, João Moreira, Nuno Peres e João Silva, Cortinas de Estacas, Monografia apresentada na Licenciatura em Engenharia Civil, Instituto Superior Técnico, 2001, Lisboa; Jorge Fonseca, Miguel Oliveira, Duarte Abecassis e Pedro Igreja, Cortinas de Estacas, Monografia apresentada na Licenciatura em Engenharia Civil, Instituto Superior Técnico, 2001, Lisboa. Este documento baseia-se ainda em boa parte num texto didáctico anterior: Jorge de Brito, Cortinas de Estacas Moldadas, Folhas da cadeira de Tecnologia de Contenções e Fundações, Mestrado em Construção, Instituto Superior Técnico, 1999, Lisboa. 2

7 2. CLASSIFICAÇÃO E PROCESSO CONSTRUTIVO DAS ESTACAS MOLDADAS Uma vez que as cortinas de estacas moldadas são, conforme o nome indica, constituídas por essas mesmas estacas, haverá necessidade de as referir com algum detalhe. No entanto, evitarse-á uma descrição excessivamente exaustiva das mesmas e do seu processo construtivo, uma vez que se elaborou um documento exclusivamente dedicado a esta solução [12], mais numa perspectiva de sistema de fundações indirectas do que como contenção periférica. Tentar-se-á no entanto referir os aspectos específicos das estacas quando utilizadas com esta última função. Refira-se aliás que é bastante corrente o recurso às estacas servindo numa mesma obra como solução de fundações e de contenção periférica, situação que por vezes viabiliza em termos económicos a solução de cortina de estacas em relação a outras alternativas. Estacas moldadas contra o terreno são aquelas em que é o próprio terreno que enforma as estacas, independentemente de se utilizar ou não tubo moldador. A alternativa são as estacas cravadas no terreno, pouco adequadas às situações em que se torna importante a redução dos movimentos e perturbações do terreno. Em virtude do processo de fabrico, o betão utilizado na execução destas estacas deve ser fluido (a melhor trabalhabilidade é um sinónimo de melhor betonagem e vibração mais fácil), de classe superior a C25/30 (com um mínimo de 300 kg de cimento por m 3 de betão) e com um slump da ordem dos 18 a 20. As armaduras deverão ter previsto um recobrimento superior a 5 cm, de preferência 7.5 cm, recobrimento este conseguido com o auxílio de espaçadores de argamassa de fabrico artesanal e formas variadas VANTAGENS E DESVANTAGENS As estacas moldadas apresentam as seguintes vantagens: não existe durante a execução risco de levantamento do terreno, cujas condições iniciais são pouco afectadas; podem ser recolhidas amostras dos solos atravessados e atingidos que são comparadas com os dados do projecto; 3

8 não há vibrações importantes associadas ao processo de execução, a não ser que se recorra ao trépano; existe uma grande variedade de diâmetros disponíveis; podem ser executadas a grandes profundidades e o alargamento da base (ponteira) pode ir até dois a três diâmetros, se executadas em terrenos coesivos ou de rocha branda; o dimensionamento da armadura não depende das condições de manuseamento e cravação, ao contrário do que se passa com as estacas cravadas; podem ser executadas sem ruído sensível e sob condições de pé direito limitado. Por outro lado, estas estacas apresentam as seguintes desvantagens: existe a possibilidade de se dar um estrangulamento em solos moles ou soltos; torna-se mais difícil garantir a verticalidade das estacas; o controlo de qualidade em termos de dimensões da secção transversal e de recobrimento das armaduras é muito problemático; os métodos de perfuração podem descomprimir os solos arenosos ou com seixos ou originar lamas nos terrenos argilosos ou em rochas brandas; há dificuldades de betonagem debaixo de água, uma das razões da sua qualidade final por vezes deficiente, e o betão não pode ser inspeccionado após a colocação; a entrada e/ou percolação de água pode causar anomalias no betão antes da presa (arrastamento de finos) ou perturbar o terreno envolvente conduzindo à redução da capacidade de carga da estaca; não se pode efectuar alargamento da base (ponteira) nos terrenos sem coesão. Na execução de cortinas de estacas, recorre-se geralmente aos seguintes métodos de execução de estacas: com trado contínuo, com tubo moldador recuperável e com lamas bentoníticas. Existem outros métodos de execução de estacas moldadas que estão em desuso (todos os que excluem a extracção do terreno) ou não são apropriados em cortinas deste tipo (com tubo moldador perdido - inexequível nalguns casos e demasiado caro e sem garantia da estanqueidade, para o tipo de situações de nível freático em questão, noutros). Finalmente, por razões evidentes, a hipótese de recorrer a estacas cravadas para este fim não faz muito sentido. 4

9 2.2. COM TRADO CONTÍNUO Neste método, prescinde-se do tubo moldador assim como das lamas bentoníticas na sustentação das paredes do furo para a estaca. A execução do furo é feita por rotação recorrendo a um trado contínuo, ou seja, um eixo com hélice semelhante a uma broca em que a hélice se estende a praticamente todo o comprimento da haste (Fig. 2, à direita em segundo plano), sendo a haste oca para introdução do betão fluido directamente no fundo do furo e a armadura introduzida apenas após a betonagem Vantagens e desvantagens Este processo é, para solos adequados, o mais económico e de mais fácil e rápida execução (pode-se atingir rendimentos de 16 a 20 m/h, mas apenas se se verificar uma boa coordenação entre as várias fases do processo), para além de que não dá origem a vibrações e os níveis de ruído são baixos. Daí que seja o método preferido pelas empresas da especialidade. No entanto, suscita algumas questões técnicas relacionadas com a qualidade e o controlo de qualidade, nomeadamente: a qualidade de execução da estaca está muito dependente do operador e necessita de uma monitorização adequada de circulação de cimento (o volume total de betão gasto deve ser superior ao volume teórico, para garantir que a estaca não está cortada, apesar de apresentar alargamentos localizados do seu diâmetro), pressão e momento torsor (única indicação da resistência do solo mas, por ser uma medição total, não permitindo a determinação da profundidade de furação), bem como da velocidade de introdução do trado (uma velocidade excessiva pode levar à obturação da cabeça do trado e uma velocidade insuficiente pode provocar uma descompressão dos solos vizinhos por haver um excesso de solo removido; por outro lado, a velocidade de perfuração deve ser inferior à rotação da hélice para descomprimir o solo no fundo do furo e permitir a introdução do trado); 5

10 em solos arenosos e abaixo do nível freático, há uma redução da resistência na vizinhança da estaca devido à perfuração; como tal, a relação carga / deformação nestas estacas é inferior à das estacas cravadas; os detritos que vão caindo para o interior do furo contaminam o betão; estas estacas têm de ser betonadas até ao nível inicial; a altura máxima do trado está limitada a entre 17 a 22 m (Fig. 2, à esquerda) pela lança do equipamento de furação; a necessidade de colocar as armaduras apenas após a betonagem leva na prática este limite para os 12 m; não se consegue precisar o diâmetro e as características da estaca; não se garante o posicionamento exacto das armaduras nem o recobrimento destas; em zonas sísmicas, os esforços de corte introduzidos na fronteira entre as camadas mais e as menos rígidos são significativos, o que desaconselha o uso deste método construtivo. Estas duas últimas questões são ainda mais prementes para este do que para os restantes métodos de execução de estacas moldadas, já de si algo imprecisos. Daí que este processo apenas deva ser usado para estacas com diâmetro até 600 mm e em contenções com pouco risco (não muito altas e com solos algo coerentes) Faseamento construtivo 6

11 Fig. 1 - Processo de execução de estacas com trado contínuo: 1) perfuração com trado contínuo até à profundidade desejada; 2) extracção do trado contínuo em simultâneo com bombagem de betão através do veio oco do trado; 3) introdução da armadura no betão Descrevem-se de seguida as fases de execução de estacas com trado contínuo (Fig. 1): selecção de equipamento de furação com a cabeça de rotação adequada às características do terreno (Fig. 2, à direita) e de um trado contínuo com um comprimento adequado (diâmetro e profundidade) ao furo a executar; Fig. 2 - À esquerda, máquina para execução de estacas com trado contínuo e, à direita; trado contínuo (em segundo plano) e cabeça para furação de rocha (em primeiro plano) furação com o trado até à profundidade prevista ao mesmo tempo que parte do solo vai sendo expulsa pelo trado (Fig. 3, à esquerda); a haste oca, com cerca de 10 cm de diâmetro, está obturada inferiormente para evitar a entrada de terra; a penetração no bedrock será limitada à resistência mecânica das ferramentas; mantendo o trado no interior do furo, será feita a betonagem com injecção de betão através do veio oco do trado (abrindo por pressão o obturador) e com recurso a uma bomba de betão (Fig. 3, à direita); a dimensão máxima da brita será de 10 a 15 mm; simultaneamente com a injecção de betão fluido (slump 180 a 200 mm), será retirado o 7

12 trado a uma velocidade correspondente ao caudal bombeado, mas garantindo sempre que a coluna de betonagem está mergulhada no betão já colocado; depois da estaca ter sido betonada até acima, é de toda a conveniência compactar os últimos 3 metros de estaca usando um vibrador (Fig. 4), já que nesta zona o betão não tem força suficiente para se auto-compactar (o restante betão é compactado pelo peso do betão colocado superiormente); Fig. 3 - À esquerda, furação com trado contínuo e, à direita, betonagem da estaca Fig. 4 - Vibração do troço superficial da estaca com o betão injectado até à boca, será removido o cone de terra que se vai acumulando junto ao furo e será colocada a armadura com auxílio do prato e tubo acoplado a vibrador eléctrico (Fig. 3, à esquerda), em alguns casos tirando partido do seu peso mas necessitando por vezes de ser empurrada para baixo com o auxílio de auxiliares de 8

13 operação (Fig. 5, à direita); a armadura é suspensa pelo guincho da máquina, verticalizada e posteriormente introduzida no furo; todas estas operações exigem uma razoável rigidez da armadura, garantida através de contraventamentos no seu interior (Fig. 6, à esquerda); qualquer que seja o processo utilizado, a penetração de armaduras com mais de 8 m de comprimento é difícil; a parte inferior das armaduras sofrerá uma redução de diâmetro de modo a facilitar a sua penetração no betão (Fig. 6, à direita); o comprimento máximo das armaduras, sem recurso a tecnologias especiais de cravação, está limitado a 12 metros; quando a estaca tem um comprimento superior, chega a prescindir-se de armadura no troço inferior, uma prática pouco recomendável na execução de estacas e inaceitável em cortinas; Fig. 5 - À esquerda, armadura já com prato e tubo rígido montados e, à direita, dificuldades na fase final da introdução da armadura no betão 9

14 Fig. 6 - Pormenores da armadura das estacas: contraventamentos interiores (à esquerda) e aperto da ponta inferior com cintagem (à direita) a cabeça da estaca deverá ser saneada, ou seja, demolida, para eliminar o betão mais contaminado com solo; a fim de evitar a operação de saneamento, sempre morosa, numa grande extensão da estaca, retira-se por vezes o betão ainda fluido à superfície do furo. Em alguns casos pode ser usada uma mistura de areia e cimento em substituição do betão. Alguns construtores recorrem a esta modificação, uma vez que a ausência de brita torna o processo de bombagem mais simples. Quando se opta por esta solução, deve ter-se em conta que a água da mistura migra para o solo circundante. Caso se esteja em presença de um solo arenoso, este fenómeno resulta num abaixamento do nível da mistura no topo da estaca. Para minimizar este efeito, deve ser colocada mistura adicional de forma a manter o mesmo nível de material na estaca Problemas potenciais São os seguintes os problemas potenciais principais que podem ocorrer durante a execução de estacas moldadas com trado contínuo: colunas de estacas cortadas - grande parte dos problemas com este tipo de estacas está associada a uma extracção incorrecta do trado durante a betonagem; nesta fase, torna-se importante uma assistência adequada que assegura uma velocidade de extracção do trado igual ao ritmo de escoamento do betão; redução da capacidade da estaca - a perfuração provoca uma descompressão do solo 10

15 cujo excesso deve ser evitado ao máximo; a potência de ponta do trado tem também uma determinada influência na descompressão do solo, isto é, os trados com pontas de maior potência têm melhores resultados em solos com uma descompressão limitada; devido à descompressão, a força de atrito máximo é normalmente de 60 a 75% da força transmitida para as estacas cravadas; obstruções - o trado pode perfurar pedras de grandes dimensões, desde que sejam pedras com menos de um terço do diâmetro da estaca e que não se apresentem muito juntas; para pedras de maiores dimensões, a única solução é mudar a posição inicial da estaca; dificuldades na introdução da armadura - o betão tende a endurecer, sobretudo na parte inferior da estaca, sobretudo porque a água da amassadura exsuda para o terreno circundante quando este é permeável; curiosamente, este processo, por ocorrer preferencialmente na periferia da estaca, favorece a centralização da armadura COM TUBO MOLDADOR RECUPERÁVEL Neste método, recorre-se a um tubo moldador cilíndrico e metálico, cuja função é conter as paredes do furo enquanto o interior deste não é preenchido com betão. À medida que a betonagem vai decorrendo, o tubo moldador é puxado para cima e recuperado, naquela que é a fase mais crítica do processo Vantagens e desvantagens Sendo um método mais moroso e oneroso do que o anterior é, no entanto, por comparação com o mesmo, mais aconselhável em contenções com estacas com grandes diâmetros e em solos menos coerentes. Apresenta ainda as seguintes vantagens: custos baixos de instalação do equipamento; o equipamento pode funcionar em espaços limitados e de difícil acesso; as estacas têm boa capacidade de carga; podem ser executadas estacas com grandes dimensões e com comprimentos da ordem dos 50 m, dependendo da constituição dos solos; se se utilizar o martelo-pilão, as estacas têm bolbos (como as estacas Franki); 11

16 em alternativa à base dilatada, pode ser criada uma ficha no bed-rock, (procedimento mais fácil e rápido e, por isso mesmo, preferido hoje em dia em relação aos bolbos). Este método tem, no entanto, as seguintes desvantagens: custo elevado por metro de estaca; baixas taxas de produção; este método não é adequado para solos sem coesão e situados abaixo do nível freático; a variedade de dimensões das estacas está muito limitada aos tubos moldadores disponíveis; os níveis de ruído e vibração, apesar de não serem elevados, podem apresentar problemas Faseamento construtivo Descrevem-se de seguida as fases de execução de estacas com tubo moldador recuperável (Fig. 7): Fig. 7 - Processo de execução de estacas com tubo moldador recuperável: A) cravação do tubo moldador formado por troços acoplados; B) remoção do solo no interior do tubo (com trado ou balde); C) formação da base alargada com auxílio do martelo-pilão (opcional); D) 12

17 colocação da armadura e betonagem de baixo para cima; E) remoção do tubo moldador; F) estaca executada perfuração prévia de 2 a 4 m com uma largura igual à do diâmetro exterior do tubo moldador; introdução do 1º troço deste (de coroa denteada na ponta), por pressão e rodando-o nos dois sentidos para vencer o atrito lateral (Fig. 8); furação com trado curto ou balde suspenso na vara telescópica devendo estar o mastro da máquina devidamente verticalizado (Fig. 9, à esquerda); esta verticalidade é obtida à custa de diversos mecanismos hidráulicos existentes; o diâmetro nominal da estaca deve ser aumentado em cerca de 100 mm quando se utiliza tubo moldador; solo 1 solo 2 a) b) c) d) e) f) Fig. 8 - Etapas da escavação: a) e b) escavação inicial e introdução do 1º troço de tubo moldador; c) e d) penetração do tubo moldador por pressão e rotação, escavação e remoção do terreno; e) e f) conclusão da escavação, recorrendo ao trado e à limpadeira 13

18 Fig. 9 - À esquerda, bate-estacas ( Kelly ) com um trado acoplado (do lado esquerdo, vê-se ainda uma trémie) e, à direita, introdução do tubo moldador no terreno Fig Introdução do tubo moldador com o auxílio de uma mesa de bamboleamento 14

19 Fig À esquerda, troços do tubo moldador e, à direita, trado ainda com terra aderente o avanço da furação é precedido da introdução de um tubo metálico de revestimento (Fig. 8), que é ligado à cabeça de rotação da máquina e introduzido por efeito simultâneo de pull-down, vibração e rotação, sincronizadamente com a furação (Fig. 9, à direita); para estacas de grande diâmetro, como as que se utiliza em cortinas, poderá recorrer-se a uma mesa de bamboleamento (Fig. 10); esta operação poderá ter de ser interrompida para o acoplamento (com cavilhas mecânicas, parafusos ou um cabo de aço) de troços de tubo moldador (Fig. 11, à esquerda), em virtude da profundidade da estaca ser superior à altura da lança do equipamento de furação; durante a furação, a terra é retirada da seguinte forma: em solos com alguma coerência, o próprio trado curto é subido de quando em quando, com a terra aderente ao mesmo (Fig. 11, à direita), e é-lhe imprimido um forte movimento de rotação que liberta a terra; em solos muito desagregados, o trado não consegue trazer a terra e é necessário recorrer ao balde; ao se atingir a cota de furação prevista, a limpeza do furo é feita com balde do tipo apropriado às formações atravessadas (também designado por limpadeira); para estacas de diâmetro superior a 600 mm, é possível a descida de um homem que, com um guincho e 15

20 um balde, faz a limpeza manual; por razões de segurança, esta prática caiu em desuso e é mesmo proibida em vários países; o fundo pode ser comprimido através de um prato fixo na extremidade da haste do bate-estacas; no fim destas operações e se possível, o fundo do furo é inspeccionado por um supervisor; se se pretender criar um bolbo na base da estaca, é então descarregada para o furo uma pequena quantidade de betão com um slump muito baixo para ajudar a retirar o tubo moldador; o tubo é puxado para cima na extensão correspondente à base ao mesmo tempo que o betão é expelido do tubo através de pancadas do pilão, conseguindo-se assim a base dilatada; introduz-se então a armadura (Fig. 12, à esquerda) com os espaçadores, garantindo-se o recobrimento inferior das mesmas suspendendo-as, através de varões transversais apoiados no topo do tubo moldador, cerca de 0.50 m acima da ponta da estaca, e betona-se o furo (Fig. 13) com coluna de betonagem (ou trémie, um tubo semi-rígido, constituído por troços cilíndricos acoplados, com um funil no seu topo), cuja extremidade inferior deve ser levada até ao fundo, numa primeira fase, e deve ficar sempre mergulhada - 2 a 5 m - no betão já colocado a partir daí (Fig. 14); quando se prevê um longo tempo de betonagem, há que providenciar um aditivo retardador de presa (o primeiro betão introduzido na estaca - em regime de betão submerso - deve subir do fundo ao coroamento da estaca, mantendo a trabalhabilidade); à medida que a betonagem vai decorrendo e com o auxílio de macacos hidráulicos complementados com vibração, o tubo moldador deve ser puxado para cima de forma gradual quando no fundo da estaca existir uma altura de betão de cerca de 2 a 3 m; também esta operação poderá ter de ser interrompida para desacoplar troços do tubo moldador (processo facilitado pelo recurso a massa consistente - Fig. 15) ou da trémie, por limitações de altura da lança do equipamento de furação (Fig. 16); no entanto, se essa limitação não existir, pode colocar-se a hipótese de o tubo moldador só ser retirado com o seu comprimento final e no fim da betonagem (Figs. 14 e 17); em ambos os casos, o recurso a uma mesa de bamboleamento em estacas de grande diâmetro é útil; 16

21 Fig À esquerda, armaduras prontas a ser colocadas e, à direita, trépano para perfurar rocha Fig À esquerda, betoneira e equipamento de bombagem e, à direita, betonagem de estaca 17

22 solo 1 solo 2 a) b) c) d) Fig Betonagem da estaca: a) introdução das armaduras; b) e c) betonagem com a trémie; d) estaca betonada Fig Remoção de um troço de tubo moldador tal como no método anterior, os 3 m superiores da estaca devem ser compactados com um vibrador e a cabeça da estaca deverá ser saneada (Fig. 17); o comprimento de estaca a sanear deverá ser no mínimo de 40 cm, aumentando com o diâmetro da estaca; o processo inicia-se com a escavação em volta da estaca até à cota pretendida; procede-se depois com um martelo pneumático ao destacamento do betão a sanear (Fig. 18, à esquerda); removese depois o betão destacado com o auxílio de uma grua (Fig. 18, à direita); este procedimento só se aplica em estacas de grande diâmetro e dá origem a uma superfície muito rugosa; à semelhança do que se passa com as estacas de pequeno diâmetro, há então necessidade de remover com ferramentas de menor potência e até à mão os restos de betão 18

23 (Fig. 19, à esquerda); esta remoção miúda encarece e torna muito lento o processo, para além de danificar muito mais as armaduras (Fig. 19, à direita). solo 1 solo 2 a) b) c) d) Fig Betonagem e remoção do tubo moldador: a) introdução das armaduras; b) início da betonagem recorrendo a uma trémie; c) continuação da betonagem com remoção de troços da trémie e do tubo moldador; d) estaca betonada solo 1 solo 2 a) b) c) Fig Remoção do tubo moldador e saneamento da estaca: a) remoção do tubo moldador de uma só vez; b) assentamento e presa do betão; c) saneamento da cabeça da estaca 19

24 Fig À esquerda, destacamento do betão e, à direita, remoção do betão destacado Fig À esquerda, regularização e remoção manual de restos de betão e, à direita, aspecto das estacas depois de saneadas Em alternativa à solução da base alargada, pode-se adaptar este método a um encaixe em rocha. Para perfurar a rocha, é utilizado um trépano (Fig. 12, à direita). Na remoção dos detritos, bem como na limpeza do suporte, são utilizadas as ferramentas tradicionais. Também para se remover obstáculos durante a furação se pode recorrer ao trépano. Por vezes, em solos que têm águas superficiais agressivas, é adequada a colocação de um revestimento permanente. O revestimento é colocado em posição apenas depois de a base dilatada ter sido executada. O anel entre o revestimento e o tubo moldador é preenchido com argamassa. O revestimento pode, por vezes, ser fixado à armadura funcionando os dois como um só. 20

25 Recurso ou não ao tubo moldador Vale a pena referir que, em solos auto-sustentáveis e em que não aflui água ao furo, é possível executar as estacas pelo processo agora descrito mas sem ter de recorrer ao tubo moldador, com ganhos importantes de economia e rapidez. A questão da ocorrência de afluxo de água no furo, extremamente comum, é aliás um dos factores mais importantes na decisão sobre a forma de actuar em obra. A água aparece pela parede do furo e a decisão sobre como fazer a betonagem da estaca depende da quantidade de água que chega ao fundo do furo. Se for uma quantidade pequena, então uma bomba retirá-la-á do poço durante a operação de limpeza. Quando acabar a fase de limpeza, começa a betonagem da estaca até ao betão chegar a uma cota superior de onde é oriunda a água. Seguidamente, é colocada a armadura no furo mergulhando-a no betão. Betona-se então o restante da estaca. Se, durante o tempo em que se tira a bomba e se começa a betonagem, aparece alguma água no furo, esta não vai alterar o betão da estaca, uma vez que a betonagem é feita pelo centro e por isso concentra-se muito betão no centro e a água vai para os bordos. Alguma da água que chega ao poço vai misturar-se com o betão durante a betonagem, podendo isto ser compensado usando uma quantidade adicional de cimento. Se a quantidade de água que chega ao poço é grande, é necessário betonar a estaca debaixo de água. Para isso, é necessário usar um tubo moldador, tal como descrito acima, o que impedirá o colapso da estaca. Outra alternativa é o uso de estacas moldadas em que se utilizam as lamas bentoníticas, tal como será descrito mais adiante Problemas potenciais Um dos principais problemas potenciais associados a este método dá pelo nome de boiling. Este fenómeno ocorre sobretudo devido à existência de um diferencial de pressões entre o nível da água no exterior e no interior do tubo. Como tal, apenas ocorre na presença de nível freático. Pode ter também como causa o efeito de sucção provocado pelas ferramentas de escavação. Se for esse o caso, existe o risco de assentamento do solo em torno da estaca. Este efeito pode ainda impedir a limpeza da estaca antes da betonagem. Para solos arenosos abaixo 21

26 do nível freático, é importante a existência no local de uma camada de solo coesivo imediatamente acima do nível de fundação, que funcionará como selagem do tubo. Assim a estaca pode ser limpa e a sua base formada. Mais dois problemas potenciais podem pôr em causa a qualidade e/ou a segurança associada às estacas executadas com molde recuperável. O primeiro é o estrangulamento da secção da estaca por adesão do betão às paredes do tubo quando este é retirado (Fig. 20, à esquerda). O respectivo espaço é ocupado pelo betão (se ainda tiver alguma fluidez) e por terreno. O segundo problema é a destruição local da secção da estaca por acção de água corrente que arrasta os finos do betão (Fig. 20, à direita), mesmo algumas horas após a retirada do tubo moldador. Fig Problemas potenciais associados à recuperação do tubo moldador: estrangulamento da secção da estaca (à esquerda) e destruição local da secção da mesma (à direita) 2.4. COM LAMAS BENTONÍTICAS Neste método, utilizado em solos sem capacidade de auto-sustentação em paramentos verticais, prescinde-se do tubo moldador, substituindo-se a acção de contenção deste nas paredes do furo pela presença de lamas bentoníticas, posteriormente reaproveitadas para a execução de outras estacas Vantagens e desvantagens 22

27 Tratando-se de um método com custos fixos e variáveis significativos (particularmente gravosos em obras de pequena escala), é preterido em relação aos anteriormente descritos excepto nas situações em que eles não são aplicáveis: estruturas em solos com coesão muito baixa ou com nível freático elevado (ou com estratos saturados), sobretudo se existir percolação de água subterrânea. O método apresenta ainda algumas outras vantagens: solução económica para o domínio de aplicação acima referido; ruído reduzido; não há vibração associada; existe uma boa gama de diâmetros possíveis; permite estacas com grandes comprimentos. Por outro lado, o método apresenta algumas desvantagens: a bentonite é uma matéria-prima muito cara, o que encarece sobremaneira o método; é necessário um grande estaleiro para proceder à preparação e reciclagem das lamas bentoníticas; só podem ser construídas estacas na vertical; problemas ambientais devido à perda das lamas; podem ser parcialmente resolvidos recorrendo a lamas biodegradáveis Faseamento construtivo Descrevem-se de seguida as fases de execução de estacas com lamas bentoníticas (Fig. 21): montagem e instalação da central de fabrico, distribuição, recuperação e reciclagem (por centrifugação e sedimentação) das lamas bentoníticas (Fig. 22, à esquerda); furação com trado suspenso na vara telescópica devendo estar o mastro da máquina devidamente verticalizado; esta verticalidade é obtida à custa de diversos mecanismos hidráulicos existentes; pode-se recorrer eventualmente ao trépano para atravessamento de blocos ou obtenção de ficha; 23

28 a parte superior da escavação deve ser delimitada e protegida por tubos-guia, cofragens metálicas cilíndricas recuperáveis (Fig. 23, à direita), numa profundidade pelo menos igual a dois diâmetros da estaca, para impedir a penetração das lamas no terreno superficial, guiar o equipamento e possibilitar a suspensão das armaduras; a terra é removida tal como referido no método anterior, sendo que, em virtude do tipo de solo associado ao presente método, o balde será geralmente a ferramenta utilizada; esporadicamente, poderá recorrer-se ao trado com pontas de metal endurecido ou ao trépano; à medida que a furação e a remoção da terra do interior do furo vão prosseguindo, este vai sendo preenchido com as lamas bentoníticas, para estabilização das paredes; o nível superior dessas lamas deve ser mantido aproximadamente constante durante todo o processo, ligeiramente abaixo do topo dos tubos-guia; ao atingir-se o final do furo, o balde (Fig. 22, à direita) efectuará a limpeza do fundo do furo de detritos de terreno; também pode ser utilizado um sistema de aspiração; Fig Processo de execução de estacas com lamas bentoníticas: 1) posicionamento e verticalização da torre da máquina; 2) furação com trado; 3) limpeza do fundo do furo com balde; 4) furo estabilizado com lamas bentoníticas; 5) introdução da armadura; 6) betonagem do furo por via submersa, com extracção simultânea das lamas introdução da armadura (se a estaca tiver mais de 12 m de comprimento, haverá necessidade de suspender os primeiros 12 m de armadura para realizar o empalme - Fig. 23, à esquerda) e betonagem do furo, com o auxílio de uma trémie e de baixo para cima, com extracção simultânea por bombagem das lamas bentoníticas (recicladas para 24

29 reutilização nas estacas seguintes), menos densas que o betão mas mais do que a água; a betonagem de qualquer estaca deve ser feita continuamente e num intervalo de tempo tal que, no seu termo, o betão permaneça trabalhável; por outro lado, o bocal da trémie deve estar sempre abaixo do nível superior do betão cerca de 2 a 4 m; a betonagem estará completa quando o nível do betão no furo estiver cerca de 0.5 a 1.0 m acima da cota do topo da estaca; o volume de betão acima desta cota será retirado quando a armadura da estaca estiver exposta, garantindo assim que o betão que esteve em contacto com a lama bentonítica e os detritos de terreno durante a betonagem não afectará a capacidade resistente da estaca; ainda com mais razão de ser do que métodos anteriores, a cabeça da estaca, por apresentar um betão contaminado, deverá ser saneada. Fig Estação de tratamento das lamas bentoníticas (à esquerda) e equipamento utilizado para a execução deste tipo de estacas (à direita), com o balde em primeiro plano As lamas bentoníticas As lamas bentoníticas são uma mistura, feita numa misturadora, de água com bentonite (cerca de 5%), uma argila com propriedades tixotrópicas, ou seja, caracterizando-se por ter um 25

30 comportamento muito viscoso quando em repouso e relativamente fluido quando em movimento. Daí, e da sua densidade intermédia entre a da água e a do betão, resulta que as lamas são capazes de suportar a escavação, não se escoam para o terreno, mantêm os detritos em suspensão, são facilmente removíveis pelo betão e simplificam o processo de reciclagem. O processo de fabrico e reciclagem das lamas bentoníticas está ilustrado na Fig. 24. Durante a escavação, as lamas são contaminadas com terreno e areias, que têm de ser retirados durante a reciclagem através de centrifugação e sedimentação. Fig À esquerda, suspensão da armadura através de uma trave metálica para empalme da primeira e, à direita, pormenor do trado e dos tubos guia no topo da escavação A estabilização do terreno escavado é conseguida pela formação de uma película praticamente estanque (cake), que se forma quando a suspensão de bentonite é posta em contacto com o solo, e também pela transmissão ao solo da pressão hidrostática da suspensão. Esta película tem que ser contínua para evitar fugas para o interior do terreno, bem como a queda do terreno para o interior da escavação Problemas potenciais São os seguintes os problemas potenciais principais que podem ocorrer durante a execução de estacas moldadas com recurso a lamas bentoníticas: 26

31 Fig Processo de fabrico e reciclagem das lamas bentoníticas colapso da escavação da estaca - existe o risco de colapso da parede da escavação, mas este hipótese pode ser reduzida tomando um procedimento correcto na escavação e assegurando que as lamas bentoníticas têm as características técnicas esperadas; pode ocorrer um pequeno e localizado colapso, mas isso não será perigoso para a estaca; um colapso maior pode ser sério para a estaca, e o conselho é encher a escavação de terra o mais rapidamente possível após o colapso; a causa do mesmo deve ser determinada antes de fazer uma nova escavação; espera entre a furação e a betonagem - idealmente, a estaca deve ser betonada no mesmo dia que a escavação é completa; se houver espera entre a betonagem e a escavação, a película de bentonite tende a aumentar de espessura e está provado que este facto diminui a capacidade de mobilizar atrito lateral na estaca; se o atraso já for muito grande, então a escavação da estaca tem de ser reiniciada; betonagem com a trémie - esta operação apela a grande experiência por parte do operador da Kelly, para criar uma estaca em condições; o maior problema consiste no entupimento da trémie, sendo conveniente que esta seja removida e limpa; se apenas uma pequena parte do betão foi betonado para a estaca, o melhor a fazer é tirar a armadura e retirar o betão fresco; se já foi colocada uma grande quantidade de betão quando ocorre o entupimento da trémie, esta deve ser retirada e limpa, deve ser colocada uma braçadeira 27

32 fechada na ponta no pé da trémie, e ser deixada penetrar no betão fresco pelo menos 2 metros (nesta operação, como em tudo o que envolve o uso de trémies, é necessário que o tubo seja totalmente impermeável), após o que a trémie é cheia de betão até que, por gravidade, se rompa o fecho da manga, prosseguindo-se então com a betonagem da forma normal; betão fluido - para o betão escorrer na trémie, é necessário que este tenha um slump da ordem dos 20 cm; a obtenção deste slump sem ter excesso de água é muito difícil, se não mesmo impossível com agregados e adjuvantes correntes; em estacas profundas, o excesso de água no betão exsuda deste e tende a encaminhar-se para a superfície; o canal que se forma é normalmente encontrado no centro da estaca onde a trémie tende a formar uma zona de excesso de argamassa; o betão nesta zona mostra muitas vezes sinais de excesso de água e pode ter alguma deficiência de cimento; este é um problema que não pode ser completamente eliminado em estacas profundas betonadas usando uma trémie; ainda que possa ser minimizado; adoptando técnicas convenientes, a percentagem de área da estaca afectada pode ser mantida baixa, para que a sua capacidade de carga não seja muito afectada; antes de se começar a construir, deve fazer-se também um estudo dos agregados a utilizar para se conseguir a posologia ideal; finalmente, em obra a posologia deve ser rigidamente seguida e não se deve juntar mais água à amassadura SELECÇÃO DO TIPO DE ESTACAS Descritos os diversos tipos de estacas mais correntemente utilizados na execução de cortinas de estacas, é fácil perceber que, em cada circunstância, a selecção do tipo de estaca tem duas vertentes: a técnica e a económica. Assim, definido o domínio no qual é aplicável cada tipo de estaca, optar-se-á geralmente pela solução mais económica de entre as possíveis. As soluções descritas podem ser ordenadas da seguinte forma por ordem crescente de custos: com trado contínuo, com trado curto sem tubo moldador, com trado curto com tubo moldador recuperável e com lamas bentoníticas, sendo estas duas últimas claramente as mais onerosas. Como, por outro lado, a gama de aplicações geralmente decresce com o custo, a opção é pela solução mais barata no seu domínio de aplicação, após o que se passa para a menos onerosa das soluções restantes no domínio de aplicação desta não comum ao da primeira solução, e 28

33 assim sucessivamente. Desta forma, nos solos coerentes e sem a presença de água (ou com uma presença residual / acidental desta), opta-se pelas estacas executadas com trado contínuo. As estacas executadas com trado curto e sem tubo moldador têm um domínio de aplicação pouco maior, aceitando solos um pouco menos coerentes e uma presença de água mais acentuada. São por isso preteridas em relação às primeiras, a não ser nas situações em que, em virtude do menor controlo de qualidade associado à execução com trado contínuo, o caderno de encargos não permite essa solução. Nos solos com alguma coesão mesmo que pequena (o que exclui por exemplo os solos incoerentes ou os lodosos) e mesmo com presença do nível freático elevado desde que não exista percolação de água, a solução das estacas com tubo moldador recuperável é a preferida. Se existirem dúvidas sobre a garantia das condições atrás referidas ou em solos sem qualquer capacidade de auto-sustentação, opta-se pelas estacas executadas com o auxílio de lamas bentoníticas, sendo preciso garantir espaço de estaleiro para a estação de tratamento das mesmas. 29

34 3. CORTINAS DE ESTACAS As cortinas de estacas têm como campos de aplicação principais as construções enterradas situadas perto de estruturas de médio a grande porte (Fig. 25, à esquerda) não excessivamente susceptíveis a deformações e os túneis em zonas urbanas (Fig. 26, à direita). No entanto, podem também ser utilizadas como muros de suporte de taludes verticais (Fig. 26, à esquerda) ou em estruturas especiais (Fig. 25, à direita, e Fig. 35, à esquerda). Fig Aplicação de cortinas de estacas: junto a edifícios (à esquerda) e poço técnico de acesso e ventilação do Metropolitano (à direita) 3.1. VANTAGENS E DESVANTAGENS Em relação a outras soluções de paredes de contenção, as cortinas de estacas apresentam as seguintes vantagens [8]: baixo custo (se as estacas forem executadas com trado contínuo ou com trado curto mas sem tubo moldador, aumentando significativamente se se recorrer a tubo moldador recuperável ou a lamas bentoníticas; por outro lado, esta afirmação é mais válida para 30

35 cortinas de estacas espaçadas ou contíguas do que secantes) e rapidez de construção para estruturas de suporte de terras, temporárias ou permanentes, desde que as condições de perfuração sejam propícias; Fig Outras aplicações de cortinas de estacas: muros de suporte junto a uma linha-férrea (à esquerda) ou em túneis (à direita) todo o processo de instalação do equipamento e de execução é relativamente limpo (excepto se se recorrer a lamas bentoníticas) e pouco ruidoso; a execução das estacas origina apenas vibrações não significativas (sobretudo quando se recorre ao trépano); para profundidades de escavação pequenas, consegue-se distâncias muito pequenas entre a cortina e eventuais estruturas existentes; a solução é válida numa gama de solos muito alargada: solos incoerentes com poucas excepções; solos coerentes excepto se muito duros em profundidade significativa; solos intermédios em geral; rochas pouco resistentes e gesso (embora possam ocorrer problemas); podem ser utilizadas em conjunto com outras soluções de contenção periférica (por exemplo, troços de parede moldada entre estacas espaçadas); em relação a outras soluções de paredes de contenção (por exemplo, paredes tipo Munique), as cortinas de estacas necessitam em geral de menos níveis de ancoragens. As cortinas de estacas apresentam também as seguintes limitações / desvantagens relativas [8]: 31

36 a solução não é aplicável em determinados (poucos) tipos de terreno: argilas moles ou solos fracos de carácter orgânico; rochas duras; a não garantia da impermeabilidade da solução (excepto para as cortinas de estacas secantes, se bem executadas); apresentam limitações em termos de altura, devido à profundidade até à qual as estacas podem ser executadas (12 m em termos práticos para as estacas executadas com trado contínuo) - ver parágrafo seguinte - mas que também têm a ver com a dificuldade em manter a verticalidade e com a dificuldade em perfurar solos muito rijos na base da cortina; baixa eficiência das secções circulares em termos de flexão, a que se junta o facto de ser necessário prever um elevado recobrimento das armaduras, pela dificuldade em garantir o seu valor na fase construtiva; obrigam geralmente a trabalhos adicionais (execução de parede de alvenaria interior) para se obter um paramento interior esteticamente aceitável; as estacas com grande diâmetro geralmente utilizadas vão roubar espaço útil ao interior da contenção e obrigam a um espaço maior entre a cortina e as eventuais estruturas adjacentes existentes. A máxima profundidade a que as cortinas de estacas podem ser construídas é, na prática, cerca de 18 a 20 metros, se bem que, em certas circunstâncias e particularmente quando existem amplos espaçamentos entre estacas, esse comprimento possa ser maior. Em teoria, as estacas secantes podem ser perfuradas até profundidades da ordem dos 30 metros, se as estacas iniciais contiverem perfis metálicos. No entanto, as dificuldades de construção de uma estaca aumentam quando o seu comprimento vai para além dos 20 metros, sendo estas dificuldades especialmente sentidas em solos onde as estacas atravessam o nível freático (exactamente as circunstâncias em que as estacas secantes se tornam geralmente as soluções mais adequadas). Em relação ao espaçamento entre estacas, existem basicamente os seguintes tipos de cortinas (Fig. 27): de estacas espaçadas (foto da capa e Fig. 25, à direita), contíguas (Fig. 25, à esquerda) e secantes (Fig. 38, à esquerda). 32

37 3.2. CORTINAS DE ESTACAS ESPAÇADAS As cortinas de estacas espaçadas (Fig. 27, em cima) consistem em estacas com um espaçamento livre entre si até cerca de 1.5 m, sendo o solo entre as mesmas estabilizado na fase construtiva com betão projectado contendo no seu interior uma rede de aço electrossoldada, formando abóbadas de betão armado executadas à medida que se prossegue com a escavação do interior da contenção. Como é evidente, esta solução não garante a impermeabilidade dessa mesma contenção e é menos resistente aos impulsos por metro linear. A Estacas moldadas ancoradas A Abóbadas de betão armado Fig De cima para baixo, cortinas de estacas espaçadas (ver também Fig. 35, à esquerda), contíguas (ou tangentes) e secantes 33

38 Em relação às outras soluções de cortinas de estacas, as de estacas espaçadas apresentam as seguintes vantagens: são mais económicas por metro de largura de cortina; oferecem uma boa flexibilidade, em termos de tipos de estacas e respectivos diâmetros; as estacas de grande diâmetro oferecem um aumento de rigidez para certas aplicações; são facilmente incorporadas em trabalhos permanentes; podem ser projectadas para suportar cargas verticais; e desvantagens (para além das referidas anteriormente): obrigam quase sempre à colocação de ancoragens, por serem menos resistentes por metro de largura da cortina; só são aplicáveis em solos relativamente estáveis (auto-portantes durante a fase construtiva através de um efeito de arco) CORTINAS DE ESTACAS CONTÍGUAS As cortinas de estacas contíguas ou tangentes (Fig. 27, ao centro) são construídas ao longo de uma linha com pequenos espaços livres entre as estacas, como regra entre 75 e 100 mm (fazer as estacas tangentes entre si é extremamente difícil), exigindo um bom controlo do posicionamento das estacas e da verticalidade da furação. Em consequência, esta solução não pode ser facilmente usada para estruturas para contenção de água. A sua principal utilização é em solos argilosos onde a afluência de água não constitui problema, se bem que também tenham sido frequentemente usadas para reter materiais granulares. Claramente, onde a água não é problema, o espaçamento entre estacas pode ser regulado de modo a que o solo entre estacas não colapse. Prescinde-se desta forma da necessidade de estabilizar o solo com betão projectado durante a construção, ainda que na fase de colocação dos elementos de revestimento interior haja vantagem em o fazer CORTINAS DE ESTACAS SECANTES 34

39 As cortinas de estacas secantes (Fig. 27, em baixo) são construídas de tal modo que há uma intersecção de cada estaca com as adjacentes. A prática usual consiste na construção numa fase inicial de estacas alternadas ao longo da linha da parede, deixando um espaço livre entre estacas de menos de um diâmetro. Estas estacas, também designadas por estacas fêmea, podendo conter no seu interior um perfil metálico, não têm de ser construídas necessariamente com a mesma profundidade que as estacas intermédias, também designadas por estacas macho, que se vão seguir, dependendo do modo em que a parede foi dimensionada e armada. Por outro lado, o betão das estacas iniciais tem uma posologia tal que tem uma baixa resistência, a fim de facilitar o seu corte aquando da execução das estacas intermédias, podendo pura e simplesmente recorrer-se à injecção de uma argamassa desagregável, do tipo bentonite + cimento (Fig. 28). Pela mesma razão, as estacas iniciais não têm geralmente armadura convencional. Esta solução só pode ser usada com estacas moldadas sem tubo moldador ou com trado contínuo. Estacas executadas mediante injecção de argamassa desagregável, colocada em torno de um perfil previamente introduzido no furo respectivo Estacas de betão normal moldada insitu em furo aberto de forme a interessar parte do espaço ocupado pelas estacas anteriores; só estas estacas são ancoradas (se necessário) Fig Esquema do processo construtivo das cortinas de estacas secantes Estas cortinas podem ser usadas para formar uma parede contínua à prova de água, ou quase; mas isso depende do controlo constante da tolerância para a posição do projecto e da direcção da perfuração. Uma falha na intersecção fará com que a parede não seja impermeável. Tanto nesta solução como na imediatamente anterior, é preciso controlar as tolerâncias horizontais ( 25 mm) e verticais (1:100) na instalação das estacas com muito mais cuidado que na 35

40 solução das estacas espaçadas, para evitar situações como a que é visível na Fig. 38, à esquerda SELECÇÃO DO TIPO DE CORTINA DE ESTACAS A escolha do tipo de cortina de estacas a executar depende de vários factores, nomeadamente: presença de nível freático (que praticamente impossibilita as estacas espaçadas e as contíguas); coesão dos solos (quanto mais coerente eles forem, mais exequíveis se tornam as estacas espaçadas); necessidade de estanqueidade (tornando praticamente obrigatórias as estacas secantes); disponibilidade financeira e prazos de tempo a cumprir (as cortinas de estacas espaçadas são mais baratas e rápidas de executar); n.º de estacas a executar (naturalmente menor para as cortinas de estacas espaçadas) SOLUÇÕES MISTAS Há registos [6] da utilização de cortinas de estacas espaçadas com o espaço intercalar constituído por troços de parede moldada no solo, de profundidade ligeiramente inferior à das estacas (Fig. 29 e Fig. 30, à esquerda). Fig. 29 [6] - Corte horizontal de solução de cortina mista estacas - paredes moldadas 3.7. QUESTÕES GERAIS 36

41 A escolha do tipo de parede de contenção depende muito do facto de ser necessário que esta seja impermeável ou não, assim como do tipo de terreno (necessariamente estável para as cortinas de estacas espaçadas) e da posição relativa do nível freático. A utilização de cada tipo de parede tem bastante influência na sua profundidade e custo (aumenta das estacas espaçadas para as secantes). Em virtude dos elevados impulsos a que as cortinas são sujeitas e para limitar os deslocamentos na fase construtiva, as estacas são sempre de médio a grande diâmetro ( 1.00 m). Não deve também deixar de ser referida a possibilidade que existe de fazer cortinas com estacas inclinadas (Fig. 30, à direita), sobretudo nas situações em que existem construções muito próximas e não se pretende perder muito espaço útil na nova construção. Fig À esquerda, corte vertical de solução de cortina mista estacas - paredes moldadas [6] e, à direita, execução de cortinas de estacas inclinadas [8] 37

42 4. PROCESSO CONSTRUTIVO 4.1. ASPECTOS GERAIS O processo construtivo de uma cortina de estacas passa (pode passar) pelas seguintes fases: análise da envolvente - construções vizinhas, circulação de trânsito e todos os aspectos de segurança afectos ao local; levantamento de todos os obstáculos (Fig. 31, à esquerda) na zona afecta à obra; montagem do estaleiro (Fig. 31, à direita), com espaço para a disposição e movimentação dos equipamentos (sistema de produção, bombagem e reciclagem de bentonite, instalações administrativas, gruas, etc.), incluindo a execução da plataforma de trabalho da máquina, com adequadas dimensões e condições de resistência para que os trabalhos de execução da cortina decorram normalmente e sem impedimentos; execução dos muros-guia; rebaixamento do nível freático (caso exista); implantação das estacas no terreno; execução das estacas; primeira fase de escavação (no intradorso da cortina) até cerca de 0.60 m de profundidade, contados do nível da plataforma de trabalho; demolição da cabeça das estacas; colocação do betão de limpeza para a viga de coroamento; execução da viga de coroamento, à cabeça das estacas e ao longo da totalidade do perímetro a conter; realização das ancoragens sobre a viga de coroamento da cortina (este passo pode ser omitido, ou porque não são executadas ancoragens, ou porque não são feitas ao nível da viga de coroamento mas apenas a níveis mais abaixo, ou ainda porque as ancoragens são feitas nas próprias estacas); segunda fase de escavação (também no intradorso da cortina) até ao nível da base da viga intermédia ou até ao nível inferior previsto para a escavação (neste caso, os dois passos seguintes não existem); aplicação, quando as estacas são contíguas ou espaçadas ou quando se pretende regularizar a superfície das estacas, de betão projectado, eventualmente armado com rede electrossoldada; 38

43 realização da viga intermédia, caso exista, e conveniente ligação desta às estacas da cortina mediante descasque prévio das mesmas, seguida da execução do segundo nível de ancoragens a estabelecer sobre esta viga; por vezes esta viga intermédia é feita com perfis metálicos; terceira fase de escavação no intradorso da cortina, até ao nível inferior previsto para a mesma (a obra da foto da capa encontra-se nesta fase da execução); estes dois últimos passos poder-se-ão repetir se houver mais níveis de ancoragens, o que não é muito corrente; execução, de baixo para cima, da estrutura a construir, até ao nível do pavimento térreo (plataforma de trabalho), ligação dos elementos estruturais (lajes dos pisos enterrados) à cortina de estacas nos termos a indicar pelo projectista da estrutura, seguida da desactivação das ancoragens (piso a piso). Fig À esquerda, remoção de obstáculos com recurso a estacas-prancha e, à direita, disposição geral do estaleiro 4.2. ANÁLISE DA ENVOLVENTE E ASPECTOS BUROCRÁTICOS O início dos trabalhos deve prever a remoção de todos os obstáculos existentes no perímetro do estaleiro. Para tal, deve ser levantado o cadastro e desactivados todos os serviços (água, gás, electricidade, esgotos e telefones) que possam interferir com a obra. Segue-se a vedação do espaço em causa e a introdução de todas as medidas de segurança afectas a pessoas e máquinas. Devem ser respeitadas todas as indicações regulamentares sobre higiene e segurança no local do trabalho. 39

44 Por parte da empresa adjudicatária, deverá existir um seguro de obra que cubra a responsabilidade civil (sinistros materiais e acidentes pessoais) que se venha a verificar. A análise da envolvente passa pela inspecção visual e análise dos projectos das construções vizinhas. Relembra-se que, em virtude da sua deformabilidade, a execução de uma cortina de estacas poderá dar origem a assentamentos nas estruturas mais pesadas nas imediações da mesma, pelo que é preciso verificar se alguma dessas estruturas é muito sensível a esses mesmos assentamentos. A vistoria deve ser, de preferência, registada fotograficamente ou filmada, para poder testemunhar a situação inicial e evitar possíveis acções fraudulentas de pedidos de indemnização indevidos. Deverá também ser elaborado um relatório escrito que constará do Livro de Obra. Os moradores da zona envolvente deverão ser avisados do início dos trabalhos. Em termos de circulação de tráfego, deverá ser colocada a sinalização necessária para a realização da obra. A ocupação da via pública rege-se pelas exigências regulamentares e municipais existentes para o efeito (obtenção de licenças, pedido de policiamento, etc.) EXECUÇÃO DOS MUROS-GUIA Após a montagem do estaleiro e independentemente do equipamento que vai ser utilizado para a execução da cortina, deverão ser executados muros-guia, com 0.80 m de altura mínima e com uma distância entre si igual à do diâmetro das estacas acrescida de cerca de 5 cm (Fig. 32), destinados a traçar a directiva do trabalho (posicionamento correcto dos topos das estacas). Têm também funções de suportar as cargas transmitidas pelo equipamento da escavação e de resistir aos impactos causados pelo mesmo. No caso de utilização de lamas bentoníticas, os muros-guia criam um canal de condução da suspensão da lama bentonítica aquando da betonagem. Os muros-guia deverão estar sempre, no mínimo, 1.50 m acima do nível freático e serão betonados contra o terreno virgem (Fig. 32); caso tal não seja possível, estudar-se-á para cada caso a forma adequada do muro. 40

45 Fig Exemplo de muros-guia usados na execução tanto de cortinas de estacas como de paredes moldadas em zonas não confinadas No caso de serem encontrados obstáculos à escavação por baixo dos muros-guia, estes serão retirados e substituídos por um aterro argiloso compactado ou betão pobre C12/15. Se forem encontrados vazios, estes serão preenchidos com a solução anteriormente descrita ou, em alternativa, prolongar-se-ão os muros-guia até terreno compacto. A cofragem dos muros-guia (Fig. 33, à esquerda) levanta algumas dificuldades, devido à forma final que se pretende, nomeadamente nas cortinas de estacas contíguas. As cofragens metálicas (Fig. 33, à direita) permitem uma produtividade mais elevada mas não se adaptam aos pontos singulares, como os cantos. Fig Cofragem de muros-guia: em madeira (à esquerda) e metálica (à direita) 41

46 Após a montagem da cofragem, procede-se à montagem da armadura (Fig. 34, à esquerda) e à betonagem (Fig. 34, à direita). Fig Montagem da armadura (à esquerda) e fase pós-betonagem dos muros-guia (à direita) 4.4. REBAIXAMENTO DO NÍVEL FREÁTICO Para que se consigam boas condições de trabalho e não se verifiquem fenómenos de levantamento hidráulico do fundo da escavação (heaving), há que proceder ao rebaixamento do nível freático durante a fase de construção da cortina. O rebaixamento pode ser feito, entre outras [2], das seguintes maneiras, a estudar caso a caso: extracção da água, por bombagem, com o auxílio de uma mangueira (Fig. 35, à esquerda) à medida que a obra avança; estabelecendo uma rede de poços de alívio (câmaras de visita provisórias, tipo saneamento) dispostos na parte exterior da cortina, munidos, no fundo, de uma bomba que garanta o rebaixamento desejado e a consequente regularização do nível freático a cotas mais inferiores; técnicas menos correntes, como a electro-osmose ou o congelamento da água freática EXECUÇÃO DA CORTINA As estacas da cortina são normalmente executadas à rotação, sendo as soluções mais correntes as descritas no Capítulo 2 deste documento. Conforme referido no Capítulo 3, as estacas 42

47 podem ser secantes, contíguas ou espaçadas, dependendo do tipo de terreno e da existência ou não de nível freático ao longo da contenção. Nas soluções de estacas secantes e contíguas, pouco mais há a acrescentar em termos da execução da cortina propriamente dita. Para regularizar a superfície que fica à vista das estacas após a escavação no intradorso da cortina, pode-se recorrer a uma camada pouco espessa de betão projectado (Fig. 35, à direita), que, no caso das estacas contíguas, servirá também para evitar que se desagregue o terreno entre as estacas, susceptível de entupir as caleiras ao nível dos pisos enterrados entre a cortina e as paredes de revestimento interiores (geralmente executadas em face do aspecto esteticamente deficiente das cortinas de estacas). Outro aspecto importante é a drenagem das águas na fase definitiva, sendo a solução a adoptar geralmente diferente consoante a cortina se integre na estrutura de um edifício ou funcione como muro de suporte exterior (Fig. 35, à direita). Fig À esquerda, rebaixamento do nível freático em estação elevatória de esgotos, efectuada por bombagem através de mangueira e, à direita, muro de suporte exterior feito com uma cortina de estacas já concluída (com betão projectado), vendo-se uma fiada de drenos subhorizontais Já nas cortinas de estacas espaçadas, é necessário, na fase definitiva, estabilizar o terreno entre estacas, sobretudo se tratar de solos menos estáveis como argilas moles ou solos pouco densos, o que é feito através de uma espécie de abóbadas (foto da capa), com cerca de 50 a 43

48 150 mm de espessura total, executadas através de uma primeira camada de betão projectada contra o terreno, à superfície da qual é colocada uma malha electrossoldada, após o que se segue uma segunda camada de betão projectado (Fig. 37, à esquerda). Para garantir a amarração destas armaduras, pode-se proceder das seguintes maneiras: prever, incorporadas nas próprias estacas, armaduras de espera para posterior empalme da malha electrossoldada; fazer com que esta passe no intradorso das estacas e, portanto, com continuidade de cada abóbada para as adjacentes (solução normalmente preferida, por ser mais prática, não obstante origine um maior consumo de malha e betão projectado) EXECUÇÃO DA VIGA DE COROAMENTO Após a execução da cortina, há que proceder ao saneamento da cabeça das estacas (Fig. 36, à esquerda) com a finalidade de retirar o betão contaminado e de obter comprimento de amarração suficiente da armadura longitudinal destas na viga de coroamento. A finalidade da viga de coroamento é a de proceder à distribuição de esforços equitativamente ao longo das estacas e pode também servir de apoio à implantação das ancoragens (Fig. 26, à esquerda). Fig. 35a - Viga de coroamento de cortina de estacas já executada A viga de coroamento tem normalmente grandes dimensões (Fig. 35a), apresentando, contrariamente a uma viga normal, maior percentagem de armadura nas faces laterais do que nas faces superior e inferior, dado serem os impulsos horizontais os condicionantes numa 44

49 contenção periférica executada com este método. Nas zonas da viga em contacto directo com o terreno (ou com uma eventual estrutura confinante) e entre a viga e as estacas, tendo em consideração que, como é habitual, esta viga fará parte da estrutura definitiva, há que garantir 5 a 10 cm de espessura de betão de limpeza (Fig. 36, à direita) de classe C12/15, colocado após o saneamento da cabeça das estacas e antes da execução da viga de coroamento. A adequada aderência entre o betão de limpeza e o da estrutura confinante é conseguida picando o betão existente até obter uma superfície rugosa, aplicando um produto selante à base de resina epoxi e colocando então o betão de limpeza (se necessário, utilizando cofragem). Pela mesma razão, o betão de limpeza sob a viga de coroamento deve ter um acabamento áspero. Fig À esquerda, saneamento da cabeça das estacas com macacos pneumáticos de pequena dimensão e, à direita, betão de limpeza da viga de coroamento, vendo-se ainda parte da armadura já montada e colocada no local O recobrimento das armaduras (Fig. 36, à direita) deve ser sempre assegurado, bem como o comprimento de amarração da armadura das estacas na viga. Caso nada conste no projecto, o recobrimento deve ser da ordem dos 5 cm e o comprimento de amarração da armadura das estacas na viga deve ser o maior possível e nunca inferior a 50 Ø. Quando se pretender ligar elementos da superstrutura à cortina de estacas, é preciso também deixar armaduras de espera com o comprimento de amarração necessário (Fig. 37, à direita). 45

50 Fig À esquerda, projecção de betão contra malhasol (neste caso, numa pregagem) e, à direita, armaduras de espera acima da viga de coroamento para execução de muro tradicional Quando existir uma fiada de ancoragens implantada na viga de coroamento, há que prever os negativos para as mesmas antes da betonagem da viga (Fig. 40, à direita). Após a execução da viga de coroamento e das suas eventuais ancoragens, inicia-se uma fase alternada de escavação na parte anterior das estacas (poder-se-á ter de recorrer a equipamento auxiliar para a escavação e limpeza da terra adjacente às estacas - Fig. 37a, à esquerda) e introdução do sistema de suporte intermédio (fiada de ancoragens ou escoramentos) EXECUÇÃO DAS ANCORAGENS Para qualquer das soluções de cortinas, as estacas poderão ou não (Fig. 38, à esquerda, em que se recorreu apenas a escoramentos com perfis metálicos) ser ancoradas, dependendo essa opção do dimensionamento da cortina, do nível de deslocamentos permitido no topo, do tipo de terreno, da altura livre da cortina e da rigidez das próprias estacas. As ancoragens poderão estar ligadas directamente às estacas (Fig. 37a, à direita), para o que é preciso prever em obra o negativo integrado nas armaduras das mesmas e garantir uma grande precisão na execução das estacas a fim de posicionar correctamente a ancoragem. Em alternativa, geralmente preferível, as ancoragens poderão ser colocadas entre as estacas, sendo as respectivas cargas transferidas para estas últimas através de uma viga metálica (Fig. 38, à direita) e/ou de betão armado (foto da capa). Embora esta última opção seja um pouco mais dispendiosa (obriga à criação da viga transmissora de cargas), é mais prática e acaba por ser preferível em obra. O 46

51 posicionamento das ancoragens na vertical tanto pode ocorrer na viga de coroamento como a qualquer nível intermédio (foto da capa e Fig. 38, à direita). Fig. 37a - À esquerda, limpeza da terra junto às estacas na fase de escavação e, à direita, cortina de estacas em que as ancoragens são aplicadas directamente nas estacas Fig À esquerda, cortina de estacas secantes (com problemas de verticalidade) não ancorada (mas escorada) em estação elevatória de esgotos e, à direita, cortina ancorada entre estacas com vigas metálica e de betão armado para transmissão das cargas Uma ancoragem é um sistema constituído por um tirante pré-esforçado, introduzido num furo de sondagem, normalmente da ordem dos 8 a 14 cm, aberto num maciço e constituído por uma armadura de aço de alta resistência (Fig. 40, à esquerda), geralmente pré-esforçada (ancoragem activa). No extremo inferior do furo existe a zona de ancoragem, também designada de zona de amarração ou bolbo de selagem (Fig. 39, à esquerda), e no outro extremo (cabeça - Fig. 39, à direita) é absorvida a tracção exercida na armadura (corpo da ancoragem ou zona livre) [7]. Os furos das ancoragens podem transmitir aos maciços forças 47

52 que são da ordem de 50 a 70 tf em solos coesivos, 80 a 100 tf em solos não coesivos e algumas centenas de toneladas em formações rochosas. CORTE A-A Abóbadas Estacas Ancoragens Fig À esquerda, corte vertical esquemático de uma cortina de estacas espaçadas (ver também Fig. 16, em cima) com dois níveis de ancoragens e, à direita, cabeça de ancoragem com 7 cabos de pré-esforço Fig À esquerda, cabos de pré-esforço de ancoragens definitivas, vendo-se os espaçadores (a branco) e, à direita, negativo para o tubo manchete em viga de coroamento (tubo de PVC) As ancoragens designam-se por provisórias ou definitivas consoante o tempo em que se mantêm com função resistente. Segundo a norma alemã DIN 4125, o carácter provisório é atribuído às ancoragens com período de utilização com função resistente inferior a 2 a 3 anos. 48

53 As ancoragens são normalmente injectadas com calda à base de cimento, podendo essa injecção ser efectuada com ou sem pressão. A injecção à pressão pode ser realizada em uma ou mais fases variando, neste caso, a pressão da injecção. A aplicação de injecções faseadas é normalmente utilizada em solos pouco resistentes. Em maciços rochosos, em vez da calda de cimento, é usual utilizar-se resina (tempo de endurecimento muito curto, facilmente controlável e facilidade de aplicação), podendo ainda recorrer-se a ancoragens mecânicas. O posicionamento das ancoragens é feito com recurso a negativos deixados nas estruturas de suporte (viga de coroamento, viga intermédia ou as próprias estacas), normalmente constituídos por tubos metálicos ou de PVC (Fig. 40, à direita). A sequência de execução das ancoragens (em cortinas de estacas ou noutras soluções de contenção periférica) é a seguinte (Fig. 41, na qual a introdução da armadura deveria preceder a operação 4): Fig Processo de execução de ancoragens (seguir legenda) perfuração à roto-percussão com trado de varas e bit (Fig. 42, à esquerda), garantindo a inclinação do furo com o plano horizontal definida em projecto (normalmente entre 20 e 35º); as paredes do furo deverão ficar rugosas, e é essencial que os detritos da furação sejam removidos eficientemente usando um de três meios: ar, água (o método mais usado, 49

54 garante uma boa ligação da calda ao terreno, excepto se este amolecer quando húmido) ou lama argilosa (suspensão de água / bentonite); extracção das varas e bit e sondagem do furo para controlo do seu estado de limpeza; introdução do tubo manchete (Fig. 42, à direita), para execução do bolbo de selagem, e do tubo liso (de diâmetro igual ao do furo e não penetrando na zona de selagem), este último só quando as paredes do furo não são auto-sustentáveis (nesta hipótese, ainda existe a possibilidade de ir preenchendo o furo com calda logo na furação, o que permite dispensar o tubo liso exterior); Fig À esquerda, perfuração à roto-percussão com trado de varas e bit e, à direita, tubo manchete no interior do qual é colocada a armadura da ancoragem (as válvulas a preto, de metro a metro em cerca de 6 m na extremidade inferior do tubo, permitirão a passagem da calda para formação do bolbo de selagem) introdução da armadura de pré-esforço (Fig. 40, à esquerda), no interior do tubo liso e fora do tubo manchete (Fig. 43, à esquerda), munida de separadores / centralizadores ao longo do seu comprimento (de 2 em 2 m na zona de amarração e de 4 em 4 m na zona livre); para permitir a penetração da calda, os cabos devem estar afastados entre si pelo menos 5 mm (Fig. 43, à direita); selagem do furo com calda, de modo contínuo e sem interrupções; se se tratar de ancoragens provisórias, destinadas apenas a suster o terreno durante a execução da obra de contenção, a selagem abrange apenas a extremidade dos cabos (zona de amarração); para as ancoragens definitivas, a selagem tem que abranger todo o comprimento do furo (fazendo a calda afluir à boca deste), mais para proteger a armadura contra a corrosão do 50

55 que para incrementar a capacidade de carga da ancoragem; esta selagem é feita geralmente através de um terceiro tubo cuja extremidade fica no fundo do furo (Fig. 43, à esquerda); operação de injecção faseada (por troços de 1.5 m) da calda para formação do bolbo de selagem; a primeira reinjecção ocorre cerca de 24 horas depois da primeira injecção, cuja função é a impermeabilização prévia do furo; após cada injecção, feita através do obturador (Fig. 44, à esquerda), é feito um ensaio de absorção de água; a pressão de injecção não deve ser excessiva para não provocar danos no terreno e nas estruturas vizinhas; Fig À esquerda, armadura de pré-esforço, tubo manchete e tubo para selagem do furo e, à direita, pormenor da armadura de pré-esforço e do espaçamento entre cordões aplicação do pré-esforço através de um macaco hidráulico aproximadamente 3 a 7 dias após a injecção da calda (Fig. 44, à direita); este tempo deverá ser adaptado em função de, na calda, terem ou não sido introduzidos aceleradores de presa; regista-se o comportamento tensão-deformação do cabo e compara-se com o comportamento das ancoragens de ensaio ou com critérios preestabelecidos. O processo de execução das ancoragens e os próprios materiais e equipamento utilizados podem sofrer algumas alterações, consoante as condições do terreno, o nível freático e o 51

56 próprio empreiteiro. Essas nuances são descritas num documento específico sobre ancoragens [13]. Fig À esquerda, obturador para injecção faseada do bolbo de selagem e, à direita, aplicação do pré-esforço numa ancoragem através de macaco hidráulico 4.8. EXECUÇÃO DOS ESCORAMENTOS Em alternativa ou em complemento das ancoragens, podem ser executados escoramentos para sustentação das cortinas de estacas numa fase provisória, enquanto a construção do resto da superstrutura, que irá diminuir os esforços na cortina, não ocorre. O sistema de escoramento pode ser utilizado para o suporte de vários tipos de paredes. Para trincheiras e escavações de largura limitada, é utilizado um sistema de escoras colocadas horizontalmente (Fig. 45, em cima à esquerda). Quando a distância é grande demais para a solução anteriormente adoptada, a colocação das escoras passa a ser inclinada (Fig. 45, em cima à direita). Se a escavação além de muito larga, também é profunda, pode usar-se a escavação em socalcos, deixando banquetas adequadas para o suporte da fundação vizinha e dando-se início à construção das fundações na parte central (Fig. 45, em baixo). À medida 52

57 que a construção da estrutura definitiva avança, vai-se instalando um sistema de escoramento horizontal. Em solos muito pobres, pode vir a ser necessário recorrer à execução de estacas para o sistema de fundações das escoras. As escoras utilizadas podem ser de metal (Fig. 38, à esquerda), betão ou de madeira, dependendo das cargas actuantes. Fig Várias soluções de escoramentos Em relação às ancoragens, o recurso a escoramentos apresenta as seguintes vantagens: não é necessária a intromissão nas propriedades vizinhas; o sistema não requer um operador especializado para a sua execução; o procedimento para pequenas escavações é bastante simples e rápido; é substancialmente mais barato. No entanto, tem desvantagens importantes: restringe substancialmente o acesso e a construção no local de trabalho; 53

58 em escavações mais profundas, são necessários procedimentos especiais, tais como o préesforço das escoras. É a seguinte a sequência de colocação dos escoramentos. Até ao primeiro nível de suporte ser atingido, a escavação é feita com escoramento horizontal. O espaçamento vertical e horizontal das escoras é função das forças de suporte necessárias e do tipo de parede em questão. Caso seja necessário, é colocada na parede uma viga (longarina) horizontal que faz a ligação da escora à parede (Fig. 38, à esquerda). As escoras podem ser pré-esforçadas, especialmente em situações em que é necessária a restrição de movimentos de solos em terrenos adjacentes. O pré-esforço é normalmente realizado com uma carga com um valor de cerca de 50% da carga de funcionamento. Normalmente, a instalação de escoras inclinadas é feita através de um faseamento da escavação, de forma a deixar uma berma que suporta a parede. De seguida, é instalado o sistema de fundação para a escora e, se necessário, é colocada uma longarina para a ligação à parede. Para avançar a escavação, a berma é rebaixada e os seguintes níveis de escoras são colocados. Para o controlo das deformações, deve ter-se especial atenção ao processo construtivo e a pormenores de projecto relacionados com a rigidez dos tirantes e com a sua ligação à parede EXECUÇÃO DA SUPERESTRUTURA ATÉ AO PISO TÉRREO Após a execução das ancoragens, o terreno é escavado até à profundidade pretendida para execução do piso térreo (Fig. 46, à esquerda) e fundações da superestrutura e esta começa a ser construída de baixo para cima, devendo ser executadas as devidas amarrações entre a cortina de estacas e a superestrutura (de forma idêntica ao que acontece com as paredes moldadas). A escavação só deve fazer-se 28 dias após a betonagem das estacas, para garantir que o betão apresente a resistência mecânica adequada. Caso não tenham sido deixadas armaduras de espera para a superstrutura (Fig. 46, à direita), terão que ser feitos roços na própria cortina de estacas e/ou na viga de coroamento destinados 54

59 a amarrar a armadura das lajes dos pisos. Neste processo, deve ser usado um produto selante, à base de resinas epoxi, e um betão não retráctil para garantir a adequada aderência do betão novo ao betão velho e assegurar um perfeito funcionamento da ligação. Fig À esquerda, piso térreo já executado e, à direita, armadura de espera de ligação entre a cortina de estacas e a superstrutura a ser desdobrada Após a conclusão da superestrutura enterrada, as ancoragens deverão ser desactivadas, no caso de serem de carácter provisório. As ancoragens são puxadas até se poderem retirar as cunhas e assim libertar os cabos das cabeças. O pré-esforço deixa imediatamente de se exercer e as cabeças das ancoragens podem ser reutilizadas. Todo este processo ocorre apenas nas cortinas de estacas integradas numa superestrutura (edifício com caves ou túnel) e não é extensível a cortinas que funcionem independentemente, como muros de suporte de terras, por exemplo. 55

60 5. TRABALHOS PRELIMINARES E CONTROLO DE EXECUÇÃO Aquando da necessidade de execução de uma contenção periférica, é importante analisar os seguintes factores [6]: características do terreno (peso específico, coesão, ângulo de atrito interno, posição do nível freático, etc.); solicitações da estrutura (contenção provisória ou definitiva); espaço disponível para o estaleiro; análise da envolvente - construções vizinhas e circulações de trânsito a considerar; economia; tempo RECONHECIMENTO E PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA Antes do início de qualquer trabalho de fundações / contenção periférica, deve ser efectuado o reconhecimento do terreno (estudo geológico) que permita identificar em termos geotécnicos as formações encontradas, principalmente no que se refere a características de resistência e deformabilidade. Devem ser tomados em consideração os elementos geográficos e geológicos já existentes sobre o local. Os trabalhos de prospecção e a interpretação do estudo geotécnico devem ser efectuados por um especialista e devem constar de relatório escrito de acordo com as especificações LNEC E219 Prospecção geotécnica de terrenos - Vocabulário e E220 Prospecção geotécnica de terrenos - Vocabulário. Os ensaios mais frequentes são executados para determinação da coesão, ângulo de atrito interno e módulo de deformabilidade do terreno. Os mais utilizados são: sondagens de furação - ensaios de penetração (S.P.T.); ensaios de corte - pás rotativas ou colheita de amostras para ensaios laboratoriais; 56

61 sondagens de penetração - penetrómetros dinâmicos ou estáticos tipo holandês. Os ensaios de sondagem deverão indicar a altura do nível freático. Devem ainda ser analisadas as condições de circulação da água subterrânea, a natureza e localização das formações aquíferas, níveis piezométricos e influência de marés de forma a poder ser determinado o seu caudal. Pretendendo-se executar elementos de betão enterrados, é prudente que a água existente no solo seja analisada quimicamente para ser detectada a presença de agentes químicos responsáveis pela deterioração do betão. Os ensaios devem ser realizados sobre amostras colhidas no campo. Na prática, por vezes esta análise química é descurada cabendo aos Projectistas, ao Dono da Obra e à Fiscalização a implementação da sua execução. Este ensaio deverá ser executado num laboratório credenciado e o seu resultado deverá constar no processo da empreitada (Livro de Obra) INSPECÇÃO E CONTROLO DE QUALIDADE Durante a execução da cortina de estacas, são anotados em fichas próprias dados como os seguintes: dados gerais da obra como o tipo de obra, o cliente e o endereço; descrição dos tipos de equipamento utilizados; identificação da estaca executada; comprimento real escavado abaixo da cota do terreno; diâmetro real do furo feito pelo trado; horário de início e fim de escavação; horário de início e fim da betonagem; pressão de injecção da argamassa; consumo de materiais por estaca e comparação com o consumo real em relação ao teórico; controlo do posicionamento de armadura durante a betonagem; qualidade dos materiais empregues; 57

62 anomalias na execução; desvios do eixo em relação ao projectado ENSAIOS DURANTE E APÓS A EXECUÇÃO Não obstante a muita alargada experiência já adquirida na execução de estacas e de cortinas de estacas, são muitas as contingências a que aquela pode estar sujeita, o que motiva a implementação de ensaios durante e após a construção, sendo de realçar que a estrutura final da cortina só é acessível para inspecção visual de um dos lados. Destes, os mais importantes são os de carga e os de integridade. A estes haverá que acrescentar os relacionados com a análise da deformação das cortinas e a eficácia das ancoragens. Mais corriqueiros mas igualmente importantes, podem referir-se os relacionados com o controlo dos materiais (betão - Fig. 46a, calda de injecção, lamas bentoníticas, etc.) e da execução (verticalidade, relação entre o volume real de escavação e o teórico, relação entre o volume real de betão bombeado e o teórico, etc.). Fig. 46a - À esquerda, ensaio de abaixamento do betão fresco pelo cone de Abrams e, à direita, provetes cúbicos para posterior ensaio em laboratório do betão endurecido Teste de carga Os principais objectivos na execução de um teste de carga são: 58

63 estabelecer a relação carga / deformação da estaca; determinar, se possível, a capacidade última da estaca; estudar a interacção estaca-solo; verificar a integridade estrutural da estaca; verificar se a relação carga / deformação da estaca corresponde ao especificado no contrato; verificar os parâmetros da estaca. A forma mais comum de teste de carga é o teste de compressão estática (Fig. 47, à esquerda), para o qual é aplicado gradualmente uma carga na cabeça da estaca enquanto a deformação vai sendo medida. O teste de carga estática pode também ser executado em tensão e ainda lateralmente (Fig. 47, à direita). As estacas podem também ser testadas utilizando testes de carga dinâmicos ou semi-dinâmicos. Fig Teste de carga à compressão [9] (à esquerda) e por pressão lateral (à direita) O teste de carga estática pode ser executado em estacas de trabalho (que não podem ser danificadas no ensaio) ou em estacas de ensaio, executadas exclusivamente para este efeito, que podem ser levadas à rotura (Fig. 47a). O teste consiste num carregamento gradual das estacas (com incrementos de carga), seguido de um descarregamento também gradual. A carga é aplicada no centro da cabeça da estaca, recorrendo a macacos hidráulicos (Fig. 47). No entanto, como estes ensaios são de execução demorada e de elevado custo, acaba por se realizar um número muito reduzido dos mesmos em relação à quantidade de estacas executadas. Daqui resultam problemas de representatividade bem patentes no Quadro 1. 59

64 Fig. 47a - Célula de pré-carga (à esquerda ) e estrutura de reacção para prova de carga até 600 toneladas (à direita ) N.º de estacas defeituosas N.º de estacas ensaiadas Probabilidade de pelo menos uma estaca defeituosa seja ensaiada Quadro 1 [14] - Relação entre o n.º de estacas ensaiadas (dimensão da amostra) num universo de 100 e a probabilidade de que pelo menos uma das ensaiadas seja defeituosa Testes de integridade Conforme o nome indica, o teste de integridade tem como principal função confirmar se não existem descontinuidades ao longo do comprimento da estaca, correspondentes a vazios ou a espaços preenchidos com terreno. O teste torna-se indispensável sobretudo nas estacas executadas com tubo moldador recuperável ou com lamas bentoníticas. O teste de integridade pode ser executado com tecnologia sónica ou nuclear (menos utilizada). Os métodos sónicos envolvem um conjunto de informação sobre reflexões de uma onda sónica gerada por batidas leves da cabeça da estaca, ou por acumulação de informação num colector de ondas sónicas que, por sua vez, são geradas por um emissor. Tanto o emissor como o colector são colocados na estaca separadamente. No método nuclear, recorre-se a um 60

65 isótopo nuclear e o que se mede é a densidade do betão através da quantidade de radiação reflectida. Estes ensaios acabam por funcionar como um substituto dos ensaios de carga na maioria das obras, sendo que nas mais importantes são também efectuados nas estacas carregadas e a respectiva calibração é utilizada para ensaiar as restantes Análise da deformação A deformação das cortinas após a escavação é extremamente relevante nos potenciais estragos que pode provocar em estruturas vizinhas. Daí que se recorra a diversos instrumentos e ensaios para a quantificar. Destes, ressaltam os inclinómetros (Fig. 48, à esquerda), que permitem medir ângulos que o paramento faz com a vertical, os teodolitos, para apoio topográfico, e os extensómetros magnéticos, para medir os movimentos verticais do terreno a várias profundidades abaixo da superfície. Também relacionados com a deformação da cortina, estão as medições do préesforço (e respectivas perdas) nas ancoragens, feitas através de células de carga (Fig. 48, à direita). Fig À esquerda, inclinómetro e, à direita, célula de carga Ancoragens 61