ESTACAS MOLDADAS. Autora: Eng.ª Raquel Cortez. Coordenação: Prof. F.A. Branco, Prof. Jorge de Brito, Prof. Pedro Vaz Paulo e Prof. João Pedro Correia

ESTACAS MOLDADAS Autora: Eng.ª Raquel Cortez Coordenação: Prof. F.A. Branco, Prof. Jorge de Brito, Prof. Pedro Vaz Paulo e Prof. João Pedro Correia 1/64

ÍNDICE 1. INTRODUÇÃO 2. VANTAGENS E INCONVENIENTES 2.1. Vantagens 2.2. Inconvenientes 3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS 3.1. Materiais 3.2. Equipamentos 2/64

ÍNDICE 4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.1. Sem tubo moldador (trado contínuo) 4.2. Sem tubo moldador (trado curto) 4.3. Sem tubo moldador (lamas bentoníticas) 4.4. Tubo moldador recuperável com extracção do terreno 4.5. Tubo moldador perdido com extracção do terreno 5. CONTROLO DE QUALIDADE 5.1. Controlo e monitorização do processo construtivo 5.2. Avaliação da integridade da estaca 6. REFERÊNCIAS 3/64

1. INTRODUÇÃO 4/64

1. INTRODUÇÃO As estacas moldadas são elementos de fundação profunda ou indirecta. transmissão de cargas a grande profundidade têm elevada esbelteza apresentam secção circular, sendo executadas in-situ em betão armado As fundações indirectas mais utilizadas em Portugal Recorre-se a este tipo de fundações quando: os terrenos não apresentam à superfície as características de resistência adequadas para suportar as cargas impostas pela superestrutura; os assentamentos previsíveis com outras soluções de fundação a menor profundidade são excessivos. 5/64

2. VANTAGENS E INCONVENIENTES 6/64

2. VANTAGENS E INCONVENIENTES 7/64

2. VANTAGENS E INCONVENIENTES 2.1. Vantagens O dimensionamento da armadura não depende das condições de manuseamento e cravação Podem ser recolhidas amostras dos solos atravessados Grande variedade de diâmetros disponíveis Atingem grandes profundidades Não causam vibrações importantes Não causam ruído O alargamento da base pode ir até dois a três diâmetros Não existe risco de levantamento do terreno 8/64

2. VANTAGENS E INCONVENIENTES 2.2. Inconvenientes Dificuldades na garantia das dimensões da secção transversal O betão não pode ser inspeccionado após a colocação Dificuldades na garantia do recobrimento das armaduras Dificuldade em garantir a verticalidade Pode existir descompressão nos solos arenosos Não se pode efectuar alargamento da base em terrenos sem coesão Pode dar-se arrastamento de finos do betão Existe possibilidade de estrangulamento da secção Há dificuldades de betonagem debaixo de água 9/64

3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS 10/64

3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS betão (fluido, normalmente B20/B25) armaduras 3.1. Materiais ferro (tubo moldador) lamas bentoníticas 11/64

3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS 3.2. Equipamentos perfuração: giratória (Kelly) com lança, trado contínuo, trado curto, trépano, limpadeira, tubo moldador, tubo guia, acessório para alargamento da cabeça. trado contínuo trado curto trépano 12/64

3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS 3.2. Equipamentos perfuração: giratória (Kelly) com lança, trado contínuo, trado curto, trépano, limpadeira, tubo moldador, tubo guia, acessório para alargamento da cabeça. limpadeira Tubo moldador Tubo guia Alargamento da cabeça 13/64

3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS betonagem: camião betoneira, bomba de betão, trémie 3.2. Equipamentos Camião betoneira e bomba de betão Trémie máquina para moldar moldagem e colocação da armadura: máquina para moldar armaduras prato rígido, vibrador. prato rígido e vibrador 14/64

3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS garantia de verticalidade: tubo-guia contenção das paredes do furo:, tubo guia, central de reciclagem para lamas bentoníticas, tubos moldadores saneamento da cabeça das estacas: martelo pneumático 3.2. Equipamentos 15/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 16/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.1 Sem tubo moldador TRADO CONTÍNUO NUO 1. Selecção do equipamento de furação; 2. Furação com o trado (L máx = 20 m); 3. Betonagem a partir do fundo do furo (50 cm acima), utilizando betão fluido bombeado através do tubo central do trado; 4. À medida que o betão vai subindo, o terreno ainda contido na hélice é transportado para cima; 5. Compactação do betão nos 3 m superiores. 6. Introdução da armadura (difícil a partir de 8 m de profundidade) - prato e tubo rígido e motor vibrador 7. Saneamento da cabeça da estaca e execução do maciço de fundação. 17/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 18/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.1 Sem tubo moldador TRADO CONTÍNUO NUO 19/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.1 Sem tubo moldador TRADO CONTÍNUO NUO 20/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.1 Sem tubo moldador TRADO CONTÍNUO NUO 21/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 1. Selecção do equipamento de furação (diâmetro do trado, trépano, limpadeira); 2. Furação (terreno com coesão); 3. Limpeza do fundo do furo (limpadeira); 4. Colocação da armadura; 5. Betonagem com trémie (tecnologia do betão submerso - mangueira 2 m abaixo do betão já colocado) e vibração dos 3 m superiores 6. Saneamento da cabeça da estaca e execução do maciço de fundação. 4.2 Sem tubo moldador TRADO CURTO 22/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.2 Sem tubo moldador TRADO CURTO Furação (trado curto e trépano) 23/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.2 Sem tubo moldador TRADO CURTO Limpeza do fundo (limpadeira) Introdução das armaduras Betonagem com trémie 24/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.3 Sem tubo moldador LAMAS BENTONÍTICAS TICAS (terrenos com coesão muito baixa) 2 Propriedades das lamas: - Tixotropia - Cake Parâmetros a controlar: Densidade, viscosidade, teor de areia, espessura de cake 25/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.3 Sem tubo moldador LAMAS BENTONÍTICAS TICAS É um material caro, mas existe a possibilidade de reutilização, através da sua reciclagem. Tanques de deposição das impurezas Central de desarenamento 26/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.3 Sem tubo moldador LAMAS BENTONÍTICAS TICAS Tubo guia 27/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.3 Sem tubo moldador LAMAS BENTONÍTICAS TICAS 1. A furação é executada por percussão e rotação em duas fases: - furação prévia com trado curto, para melhor posicionar e verticalizar o furo e permitir o posicionamento do tubo guia, que permite guiar o equipamento de escavação e conter as lamas; - continuação da furação, com recurso a uma limpadeira, numa primeira fase sem lamas e, quando o solo o exige, com recurso às mesmas (pelo menos 1 m acima de NF); 28/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.3 Sem tubo moldador LAMAS BENTONÍTICAS TICAS 2. Previamente à montagem da armadura procede-se à limpeza do fundo do furo; 29/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.3 Sem tubo moldador LAMAS BENTONÍTICAS TICAS Limpadeira (base) Limpadeira (topo) 30/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.3 Sem tubo moldador LAMAS BENTONÍTICAS TICAS 3. Introdução da armadura no furo preenchido com lamas bentoníticas; Para realizar empalmes: suspensão de armaduras com trave metálica Espaçadores cúbicos no fundo 31/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.3 Sem tubo moldador LAMAS BENTONÍTICAS TICAS 4. A betonagem é efectuada directamente do camião betoneira para o funil da trémie; 32/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.3 Sem tubo moldador LAMAS BENTONÍTICAS TICAS 5. À medida que se vai introduzindo o betão no furo, as lamas bentoníticas, por serem menos densas que o betão, vão subindo, sendo recolhidas para reciclagem e a trémie vai sendo desmontada por troços. 33/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.3 Sem tubo moldador LAMAS BENTONÍTICAS TICAS 6. Escavação e saneamento da cabeça das estacas 34/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.3 Sem tubo moldador POLÍMEROS ESTABILIZADORES Alternativa às lamas bentoníticas 35/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.3 Sem tubo moldador POLÍMEROS ESTABILIZADORES É uma substância com aspecto gelificado e translúcido e apresenta as seguintes vantagens: ébiodegradável; não necessita de central de reciclagem; fica apto para posterior utilização, após deposição das impurezas da escavação (recurso a um tanque); tem menos problemas de contaminação dos solos; maior economia. Tem a desvantagem de não garantir a total limpeza do fundo do furo, pelo que não substitui ainda integralmente as lamas bentoníticas. 36/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.4 Tubo moldador recuperável com extracção do terreno 1. Selecção do equipamento de introdução do tubo moldador e furação; 2. Furação prévia (3 a 4 m de profundidade), para melhor posicionar e verticalizar o tubo; 3. Introdução do tubo moldador (rotação e pressão ou vibração) e furação simultânea (em geral trado ou balde); 37/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.4 Tubo moldador recuperável com extracção do terreno Máquina de estacas Introdução do tubo moldador Furação prévia com trado 38/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.4 Tubo moldador recuperável com extracção do terreno Troços de tubo moldador 39/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.4 Tubo moldador recuperável com extracção do terreno Ligação de troços de tubo moldador (troços de 1 a 6 m - em geral, de 2 m ou 4 m) 40/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.4 Tubo moldador recuperável com extracção do terreno 4. Limpeza do fundo do furo com limpadeira; 5. Introdução da armadura; 6. Betonagem com trémie e subida simultânea do tubo moldador com compactação do betão nos 3 m superiores; 7. Saneamento da cabeça das estacas e execução do maciço de encabeçamento. 41/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.4 Tubo moldador recuperável com extracção do terreno 42/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.4 Tubo moldador recuperável com extracção do terreno Limpeza do fundo da escavação Introdução da armadura 43/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.4 Tubo moldador recuperável com extracção do terreno Betonagem 44/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.4 Tubo moldador recuperável com extracção do terreno Retirada do tubo moldador (fase crítica do processo) e desmontagem por troços Saneamento da cabeça das estacas 45/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.5 Tubo moldador perdido com extracção do terreno 1. Selecção do equipamento de furação (limpadeira, trépano, trado) e movimentação do material (barcaça); 2. Cravação de um tubo de diâmetro superior ao da estaca (em obras dentro de água facilita cravação do tubo moldador) - 1,0 a 1,5 m; 3. Cravação do tubo moldador (pressão, vibração); Tubo de diâmetro superior e tubo moldador Motor vibrador 46/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.5 Tubo moldador perdido com extracção do terreno 4. Extracção do terreno com recurso a limpadeira (trado ou trépano em solo firme - estacas de ponta); 5. Limpeza do fundo do furo (limpadeira); 47/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.5 Tubo moldador perdido com extracção do terreno 6. Colocação da armadura; 7. Betonagem com trémie (a água vai sendo empurrada para o exterior por ser menos densa que o betão); 48/64

4. PROCESSO DE EXECUÇÃO 4.5 Tubo moldador perdido com extracção do terreno 8. Recuperação do tubo exterior, saneamento da cabeça das estacas e execução do maciço de fundação. NOTA: Em geral, o betão do troço superior da estaca está fortemente contaminado com água (salgada) 49/64

5. CONTROLO DE QUALIDADE 50/64

5. CONTROLO DE QUALIDADE 5.1. Controlo e monitorização do processo construtivo Principais questões a controlar: consumo real de betão relativamente ao teórico (deve ser superior); trabalhabilidade do betão; qualidade das lamas bentoníticas; desvios de verticalidade; estrangulamento da secção por aderência do betão ao tubo moldador (integridade); destruição local da secção da estaca devida a água corrente (integridade); capacidade de carga: conjunto solo - estaca. Os métodos devem ser adequados: ao tipo de estaca; ao tipo de solo; à detecção do defeito mais provável de ocorrer. 51/64

5. CONTROLO DE QUALIDADE 5.1. Controlo e monitorização do processo construtivo Inclinómetro - controlo da verticalidade Manga inserida na estaca antes da betonagem 52/64

5. CONTROLO DE QUALIDADE 5.2. Avaliação da integridade da estaca Método sónico do eco (stress-wave) Controlo de integridade - expedito, pouca fiabilidade O ensaio menos oneroso Um martelo é percutido contra a cabeça da estaca, produzindo uma onda de tensão que se propaga, sendo detectada por um acelerómetro colocado também na cabeça da estaca. Defeitos (descontinuidades / fracturas) provocam reflexão das ondas, que serão detectadas antes da que corresponde à base da estaca. 53/64

5. CONTROLO DE QUALIDADE 5.2. Avaliação da integridade da estaca Método das diagrafias sónicas (cross-hole) Controlo de integridade - maior fiabilidade tubo previamente colocado no interior da estaca. sonda (ultra-sons) contém transmissor de energia acústica numa extremidade e receptor na extremidade oposta. sonda colocada na base da estaca sendo depois elevada a velocidade constante tempo de transmissão correlacionado com qualidade do betão (vazios, descontinuidades ou intrusões de solo) teste com 1 furo 54/64

5. CONTROLO DE QUALIDADE 5.2. Avaliação da integridade da estaca Método das diagrafias sónicas (cross-hole) Controlo de integridade - maior fiabilidade Alternativa: 2 ou mais furos (emissores e receptores) teste com 2 furos teste com 2 furos 55/64

5. CONTROLO DE QUALIDADE 5.2. Avaliação da integridade da estaca Método das diagrafias sónicas (cross-hole) Controlo de integridade - maior fiabilidade 56/64

5. CONTROLO DE QUALIDADE Ensaios de carga estáticos resistência do elemento; assentamento provocado no terreno. 5.2. Avaliação da integridade da estaca Este tipo de ensaios, por ser dispendioso, só se justifica em obras muito importantes e realiza-se apenas num n.º limitado de estacas. Carregamento com macaco hidráulico deflectómetros Carregamento com blocos de betão 57/64

Ensaios dinâmicos 5. CONTROLO DE QUALIDADE 5.2. Avaliação da integridade da estaca (resistência solo - estaca) São ensaios demorados e de elevado custo, sendo utilizados apenas nas obras importantes e num n.º reduzido de estacas. Mede força e velocidade de propagação da onda de tensão gerada pelo impacto de uma carga gravítica no topo da estaca. Detecta localização e extensão de danos. Permite obter comportamento do solo e diagrama força - deslocamento do conjunto solo - estaca. Parâmetros obtidos estão relacionados com a deformabilidade e a resistência do terreno (patente EUA). 58/64

Ensaios dinâmicos 5. CONTROLO DE QUALIDADE (resistência solo - estaca) 5.2. Avaliação da integridade da estaca extensómetro Estacas da Ponte Salgueiro Maia acelerómetro 59/64

5. CONTROLO DE QUALIDADE 5.2. Avaliação da integridade da estaca Ensaio Statnamic - estacas de grande capacidade Fuel queimado dentro de uma câmara de pressão, exercendo uma força ascendente (até 3400 toneladas) que reage contra a estaca a ensaiar. Permite obter gráfico força - deslocamento quase-estático - a acção é lenta, se comparada com a queda livre e impacto de uma massa. 60/64

5. CONTROLO DE QUALIDADE 5.2. Avaliação da integridade da estaca Carotagem (resistência da estaca) Não é muito utilizado, devido a ser um método destrutivo, de elevado custo e dificuldade de execução, podendo não fornecer resultados representativos. 61/64

6. REFERÊNCIAS 62/64

6. REFERÊNCIAS Brito, J. de, Tecnologia de Contenções e Fundações, Capítulo 4, IST, Lisboa, 1999; Coelho, Silvério - Tecnologia de Fundações, edições EPGE, 1996; Curso Execução de Estacas, FUNDEC, 26 e 27 de Junho de 2000; Folque, José, Fundações - Recomendações Gerais, LNEC, Lisboa, 1996; Fundações em Terrenos Não Rochosos, 3ª Edição, Seminário n.º 208, LNEC, Lisboa, 1995; Schmit, H. Tratado de Construcción, 6ª Edição, Editorial Gustavo GILI, Barcelona, 1978; Correia, António Gomes, et al. Mecânica dos Solos e Fundações II. Elementos Técnicos, IST, Lisboa, 1999; Hachich, W., et al., Fundações - Teoria e Prática, 1997. 63/64

Trabalho realizado com o apoio do Programa Operacional Sociedade da Informação - POSI 64/64