Definições e Recomendações da Norma Estacas Injetadas A Norma de Fundações NBR 6122/96 define estaca injetada como sendo aquela na qual através de injeção sob pressão de produtos aglutinantes, normalmente calda de cimento, procura-se aumentar a resistência de atrito laterais, de ponta ou ambas. A injeção deve ser feita de maneira a garantir que a estaca tenha a carga admissível prevista no projeto e pode ser aplicada em um ou mais estágios. O consumo de cimento da calda ou argamassa injetada deve ser no mínimo de 350 Kgf/m³. A resistência estrutural do fuste deve ter um fator de segurança mínimo à ruptura de 2, calculada em relação às resistências características dos materiais. A capacidade de carga deve ser verificada experimentalmente, através de provas de carga a compressão e ou tração. Quando se utilizam estacas com diâmetros iguais ou menores que 20 cm atravessando espessas camadas de argila mole deve ser considerado o efeito de flambagem na estaca. Neste caso, a verificação da capacidade de carga à compressão não pode ser feita a partir de prova de carga à tração. Seqüência Executiva: A execução de uma estaca injetada moldada no solo compreende as seguintes fases: Escavação do furo; Colocação da armadura; Moldagem do fuste. Escavação do furo A escavação do furo na vertical ou inclinada é executada com equipamentos mecânicos apropriados. As principais características destes equipamentos são: a) pequenas dimensões; b) possuem ferramentas especiais de perfuração. Tais características possibilitam: 1) facilidade de deslocamento e acesso fácil a locais já edificados ou em locais de difícil acesso tais como subsolo, encostas, etc; 2) atravessar solos de qualquer natureza com matações ou rocha, bem como atravessar estruturas como alvenarias ou concreto armado. A perfuração é executada por rotação ou roto-percussão com circulação de água, lama bentonitica ou ar comprimido e com revestimento parcial ou total do furo. O fluxo do fluido de circulação carregando o solo desagregado, se processa pelo lado externo do revestimento conferindo ao furo um diâmetro maior do que o diâmetro do revestimento utilizado na perfuração. ESTACAS INJETADADAS 1
À medida que prossegue a perfuração, o tubo de perfuração penetra no terreno e os vários segmentos são ligados entre si por juntas rosqueadas. A perfuração prossegue até ser atingida a cota prevista no projeto. Colocação da armadura Terminada a perfuração, se foi utilizado lama bentonitica deverá ser efetuado uma lavagem com água para ser retirada totalmente a lama bentonitica empregada, é colocada a armadura metálica no interior do tubo de perfuração. A armadura pode ser constituída de uma ou mais barras montadas em gaiolas conforme especificado pelo projeto estrutural da estaca. Quando for o caso, um tubo com dispositivos de injeção com válvulas múltiplas (manchetes) pode ser introduzido isolado ou junto com a gaiola da armadura. Execução da moldagem do fuste A moldagem do fuste pode ser executada com a utilização de injeção posterior ou sem utilização de injeção posterior. Moldagem do fuste sem injeção posterior: Estas estacas são denominadas: RAIZ. Desce-se no tubo de perfuração um tudo até o fundo, através deste tubo é injetada a argamassa de cimento de baixo para cima o que provoca o deslocamento da água para fora. Esta operação é executada com o furo totalmente revestido com o tubo de perfuração é executada com o furo totalmente revestido com o tubo de perfuração, portanto, realizado com o máximo de segurança para a continuidade do fuste da estaca. Quando o tubo de perfuração estiver totalmente cheio com a argamassa, a sua extremidade superior é tamponada e aplicada uma pressão de ar comprimido sobre a argamassa. Esta pressão provoca a penetração da argamassa no solo aumentando a resistência do mesmo e facilita a retirada do tubo de perfuração. Deve ser acrescentada argamassa no interior do tudo à medida que vai se processando a retirada de trechos do tubo aplicada sucessivas pressões sobre a argamassa. A pressão aplicada na argamassa é função da absorção pelo terreno da mesma e deve ser, no mínimo de 5,0 Kgf/cm². ESTACAS INJETADADAS 2
ESTACAS INJETADADAS 3
Moldagem do fuste com injeção posterior: Junto com a armadura ou isolado desce um tubo metálico ou PVC com dispositivos de injeção com válvulas múltiplas (manchete). A operação de moldagem do fuste é idêntica a da moldagem sem injeção posterior. Após o termino da moldagem do fuste da estaca, deixa-se este adquirir uma resistência inicial compatível com o tipo do terreno existente. Atingida a resistência inicial esperada, inicia-se a injeção nos pontos indicados no projeto. A injeção é executada por intermédio de um dispositivo especial que desce por dentro do tubo manchete deixando no fuste da estaca. A injeção é feita com nata de cimento e aplicada uma ou várias vezes até ser atingida a pressão indicada no projeto. Após a operação de injeção é retirado o dispositivo especial e então é feito o enchimento total do tubo que fica perdido no interior do fuste da estaca. Seqüência Executiva: I Perfuração do furo II Descida do tubo manchete III Moldagem do fuste com argamassa de cimentos sobre pressão IV Injeção de nata de cimento sob pres são nos pontos pré determinados no projeto. ESTACAS INJETADADAS 4
Campo de Aplicação Historicamente, as estacas injetadas foram utilizadas inicialmente como sub fundação de prédios antigos onde não poderia ter vibrações ao serem executadas as novas estacas, bem como os equipamentos deveriam ser de pequeno porte para permitir a entrada em locais com o pé direito reduzido. Com o desenvolvimento da técnica executiva deste tipo de estaca, o campo de aplicação ampliou-se onde destacamos as seguintes aplicações principais: Reforço de fundações Fundações Estabilização de encostas Contenção de taludes Reforço de Fundações O método executivo da estaca injetada confere a ela uma capacidade de suporte de carga por atrito muito elevada. Por isto, a estaca necessita de uma deformação muito pequena para mobilizar toda a sua carga de trabalho, portanto, não provocando esforços adicionais na estrutura existente para as novas fundações em estacas injetadas. Os equipamentos estão aptos a perfurarem os blocos, sapatas, radier existentes permitindo a incorporação das estacas a estrutura sem a necessidade da construção de estruturas adicionais. camada de média consistência camada mole camada rija camada de média consistência Esquema Típico de Aplicação de Estacas Raiz ESTACAS INJETADADAS 5
Fundações No campo das fundações, as estacas injetadas são utilizadas preferencialmente nos seguintes casos: - terrenos apresentando blocos de rocha, solo concrecionado, ganga de minério de ferro - locais de difícil acesso tais como: encostas, galpões industriais, etc - máquinas industriais sujeitas a vibrações, a estaca injetada possui uma enérgica ação amortecedora, transmitindo as vibrações a grande massa do terreno impedindo fenômenos de ressonância. - pisos de subsolos sujeitos a grande esforço de sub pressão, devido a grande capacidade de atrito lateral, as estacas injetadas são indicadas para absorverem cargas de compressão e tração alternadamente. - ancoragem de estacas pré-moldadas submetidas a elevada carga de tração. Estabilização de Encostas A consolidação de taludes em solo soltos pode ser realizado de duas maneiras: - como muro de arrimo: sendo empregado um retículo de estacas que resiste aos empuxos à montagem e não interceptam o fluxo de água descendente. Superfícies Prováveis de Ruptura - aumento da tensão cizalhante do solo Superfícies Prováveis de Ruptura ESTACAS INJETADADAS 6
Capacidade de cargas das estacas injetadas A capacidade de cargas das estacas injetadas está fundamentalmente ligada ao valor da pressão de injeção da argamassa ou calda de cimento no solo. Conforme o processo executivo das estacas injetadas podemos distinguir dois casos distintos: Caso 1: Moldagem do fuste com injeção posterior. A pressão de injeção (Pi) é igual oi maior do que a pressão limite do terreno (P1). Pi > P1 Caso 2: Moldagem do fuste sem injeção posterior. A pressão de injeção ( Pi ) é menor do que a pressão limite do terreno ( P1 ). 0,3 P1 < Pi < P1 Pi > 5,0 kgf / cm 2 (0,5Mpa) A capacidade de carga de uma estaca injetada é dada pela expressão: RT = RP + RLi, onde: RT resistência total na ruptura RP resistência de ponta RL resistência lateral A resistência de ponta no que pese ser pequena, não deve ser desprezada para solos com ângulo de atrito maior ou igual a 25. - A resistência de ponta é dada por: π. D e 2 RP = x qp 4 onde: D e - diâmetro efetivo da estaca qp carga de ruptura do solo Diepsondering qp = leitura da ponta do cone Sondagem SPT qp = a x N N = número de golpe da sondagem a percussão a = coeficiente tirado da tabela abaixo Limitação: qp < 50 Kgf/cm2 para o caso 2 ESTACAS INJETADADAS 7
Tipo de solo Valor de α (Kgf/cm²) Areia 3,3 Areia siltosa 3,1 Areia silto argilosa 2,8 Areia argilosa 2,6 Areia argilo siltosa 2,6 Silte 2,2 Silte arenoso 2,3 Silte areno-argiloso 2,1 Silte argiloso 1,4 Silte argilo-arenoso 1,8 Argila 1,13 Argila arenosa 1,99 Argila areno-siltosa 1,36 Argila siltosa 1,19 Argilo silto-arenosa 1,48 - a resistência lateral é dada por: RL = π. De. Li. qsi qs é obtido na tabela encontrada na folha seguinte em função do tipo do solo, do processo executivo da moldagem do fuste da estaca. Nesta tabela também são encontrados os valores de P1 pressão limite do terreno e Pi pressão de injeção da argamassa no solo. ESTACAS INJETADADAS 8
Limitação: qs < 2,5 Kgf/cm² para o caso 2. 1 0,55 0,05 0,50 0,20 0,10 0.70 2 0, 60 0,1 0 1, 00 0,41 0,20 1,5 0 3 0,65 0,15 1,50 0,60 0,35 2, 00 4 0,7 0 0,2 0 2,00 0,80 0,40 3, 00 5 0,75 0,25 2,50 0,90 0,45 3,33 6 0,8 0 0,3 0 3,00 1,1 0 0,52 4,00 7 0,85 0,35 3,50 1,1 2 0,59 4,66 8 0,90 0,4 0 4,00 1,23 0,66 5,33 9 0,95 0,45 4,50 1,34 0,73 6,00 10 1, 00 0,5 0 5,00 1,45 0,80 6,66 11 1,05 0,55 5,50 1,52 0,84 7,33 12 1.1 0 0,60 6,00 1,59 0,88 8,00 13 1,15 0,65 6,50 1,66 0,92 8,66 14 1,20 0,70 7,00 1,73 0,96 9,33 15 1,25 0,75 7,50 1,80 1, 00 10,00 16 1,30 0,80 8..00 1.85 1..04 10.66 17 1.35 0.85 8.5 0 1.90 1..08 11.33 18 1.40 0.90 9.00 1.95 1.1 2 12.00 19 1.45 0.95 9.5 0 2.00 1.1 6 12.66 20 1.50 1..00 10.00 2.05 1.2 0 13.33 21 1.55 1.05 10.50 2.10 1.24 14. 00 22 1.60 1.1 0 11.00 2.15 1.28 14. 66 23 1.65 1.1 5 11.50 2.20 1.3 2 15.33 24 1.70 1.2 0 12.00 2.25 1.3 6 16. 00 25 1.75 1.25 12.50 2.30 1.4 0 16. 66 26 1.80 1.3 0 13.00 2.36 1.4 4 17.33 27 1.85 1.35 13.50 2.42 1.48 18.00 28 1.90 1.40 14.00 2.48 1.52 18.66 29 1.95 1.45 14.50 2.54 1.56 19.33 30 2.00 1.50 15.00 2.60 1.60 20.00 31 2.05 1.55 15.5 0 2.66 1.64 20.66 32 2.10 1.60 16.00 2.72 1.68 21.33 33 2.15 1.65 16.50 2,78 1.72 22.00 34 2.20 1.70 17.00 2.84 1.76 22.66 35 2.25 1.75 17.50 2.90 1.80 23.33 36 2.30 1.80 18.00 37 2.35 1.85 18.50 38 2.40 1.90 19.00 39 2.45 1.95 19.50 40 2.50 2.00 20.00 41 2.55 2.05 20.50 42 2.60 2.10 21.00 43 2.65 2.15 21.50 44 2.70 2.20 22.00 45 2.75 2.25 22.50 46 2.80 2.30 23.00 47 2.85 2.35 23.50 48 2.90 2.40 24.00 49 2.95 2.45 24.50 50 3.00 2.50 25.00 Pi Pi > Pl 0,5 Pl < Pl Pi > Pl 0,5 < Pi < Pl ESTACAS INJETADADAS 9
ESTACAS INJETADADAS 10
Em solos rochosos pode-se utilizar um reticulado de estacasde espessura tal que se crie uma parede ciclópica ESTACAS INJETADADAS 11
ESTACAS INJETADADAS 12
Estacas injetadas incorporadas à estrutura sem necessidade de novos blocos. Estacas injetadas incorporadas à estrutura com necessidade de novo bloco. ESTACAS INJETADADAS 13