FACULDADES INTEGRADAS DO NORTE DE MINAS

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

ESTACA RAIZ

DANILO NATALINO LIMA LOPES

EDSON FERNANDO RAMALHO

VINÍCIUS RODRIGUES FRAGA DE MOURA

MONTES CLAROS

ABRIL DE 2011

DANILO NATALINO LIMA LOPES

EDSON FERNANDO RAMALHO

VINÍCIUS RODRIGUES FRAGA DE MOURA

ESTACA RAIZ

Montes Claros – MG

1° semestre/2011

Trabalho apresentado à disciplina Fundações das Faculdades Integradas do Norte de Minas como requisito para obtenção de nota.

Prof .: Edgar Antunes Pereira Filho

SUMÁRIO

1- HISTÓRICO ........................................................................................... 01 2- CONCEITO ............................................................................................

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3- EQUIPAMENTOS.................................................................................. 03

4- MATERIAIS............................................................................................ 04

5- METODOLOGIA EXECUTIVA...............................................................

5.1- Locação............................................................................................... 5.2- Perfuração........................................................................................... 5.3- Armação.............................................................................................. 5.4- Injeção da argamassa e extração do tubo de revestimento................

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6- VANTAGENS......................................................................................... 07

7- DESVANTAGENS.................................................................................. 08

8- INDICAÇÕES......................................................................................... 8.1- Fundações em locais próximos a construções em estado precário ou com restrições de barulho..................................................................... 8.2- Fundações em locais de difícil acesso................................................ 8.3- Fundações em locais de antigas fundações....................................... 8.4- Reforço de fundações......................................................................... 8.5- Estabilização de encostas................................................................... 8.6- Estacas raiz em substituição a parede diafragma............................... 8.7- Fundações de equipamentos industriais............................................. 8.8- Estacas raiz em rocha ou em terrenos com presença de matações e enrocamentos..........................................................................................

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09 09 09 09 09 10 10 10

9- CONCLUSÃO........................................................................................ 12

REFERÊNCIAS.......................................................................................... 13

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1 – HISTÓRICO

O desenvolvimento e utilização deste tipo de estacas deu-se a partir da década de

50, quando o professor Fenando Lizzi requereu na Itália as primeiras patentes (nº

497.736 em 11/03/52 e nº 502.416 em 29/01/52) sob denominação de “Pali Radice”.

Essa técnica construtiva, originalmente desenvolvida para reforço de fundações e

melhoramento do solo, foi apresentada internacionalmente em 1970, no “10º

Congresso de Geotecnia” realizado em Bari na Itália. A partir de então, já expirada

as patentes, várias empresas iniciaram a comercialização de estacas similares, ao

início denominadas de estacas de pequenos diâmetros ou microestacas, por serem

utilizados diâmetros de até 20 cm.

Houve uma tendência de se utilizar diâmetros cada vez maiores, chegando-se

atualmente a 40 e até 50 cm, o que evidentemente deixa de ser “pequeno diâmetro”.

Por esta razão a atual NBR 6122/95 abandonou essa denominação substituindo-a

por “estacas escavadas, com injeção” ou “estacas escavadas injetadas”.

Hoje, as estacas raiz não são utilizadas apenas para reforço de fundações, mas

também como estaca normal utilizável em qualquer condição. As cargas adotadas

foram sendo aumentadas atingindo hoje valores superiores a 1500 kN, havendo

inclusive tentativas de se adotar cargas mais elevadas, principalmente em estacas

que penetram em rocha.

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2 – CONCEITO

A estaca raiz é uma estaca moldada "in loco", com diâmetro acabado variando de 80

a 500mm e de elevada tensão de trabalho, cuja perfuração é realizada por

perfuração rotativa ou por rotopercussão com circulação de água. É constituída de

argamassa de areia e cimento (nunca de concreto) e é inteiramente armada ao

longo de todo o seu comprimento.

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3 – EQUIPAMENTOS

Perfuratriz rotativa ou equipamento de rotopercussão com capacidade para revestir

integralmente todo trecho em solo, utilizando-se do tubo de revestimento.

Conjunto misturador de argamassa.

Compressor de ar, com capacidade de vazão mínima de 5 pcm e pressão máxima

de 0,5 Mpa. Bomba de água.

Conjunto extrator; dotado de macaco e conjunto de acionamento hidráulico, com

capacidade para extrair integralmente o tubo de revestimento do furo quando

totalmente preenchido com argamassa.

Reservatórios para acumulação de água, com capacidade para perfuração contínua

de pelo menos uma estaca.

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4 – MATERIAIS

Cimento, areia, aço CA-50 e aço CA-25.

Estimativa de consumo de materiais por metro linear:

(mm) AÇO CA-50 (kgf)

AÇO CA-25 (kgf) Cimento (Sacos)

Areia (m³)

120 2,6 1,0 0,25 0,020 150 2,8 1,0 0,28 0,022

160 5,6 1,0 0,32 0,025 200 11,0 1,0 0,43 0,034

250 14,8 1,1 0,65 0,052 310 18,5 1,8 0,96 0,077

400 29,2 3,3 1,53 0,130 >400 Seguir especificações do projeto

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5 – METODOLOGIA EXECUTIVA

5.1- Locação

A locação da estaca tipo raiz é executada topograficamente, obedecendo às

distâncias e cotas determinadas no projeto.

5.2 - Perfuração

Realizar a perfuração do solo por meio da perfuratriz rotativa ou roto-percussiva com

a descida de tubo de revestimento.

Descer o tubo, com auxílio de circulação de água (ou ar comprimido) injetada no seu

interior, até a profundidade prevista no projeto.

Medir a profundidade da perfuração, utilizando-se a composição de tubos de injeção,

introduzindo-a no interior do tubo de revestimento até a cota de fundo da perfuração.

Quando a perfuração atingir matacão, rocha e/ou concreto, deverá ser usada sapata

ou coroa diamantada, acoplada ao barrilete amostrador, interno à composição de

tubos de revestimento, de maneira a retirar-se o testemunho da rocha (procedimento

igual ao da sondagem rotativa).

Alternativamente podem ser utilizados martelos pneumáticos ou hidráulicos, sendo

que todos os martelos perfuram por sistema roto-percussivo.

Sempre a perfuração deve prosseguir até a cota de fundo prevista em projeto.

Valores aproximados:

Diâmetro final da estaca (mm) 100 120 150 160 200 250 310 410

Diâmetro externo do tubo (mm) 89 102 127 141 168 220 273 356

Espessura da parede (mm) 8 8 9 9,5 11 13 13 13

Peso próprio por metro linear (kg/m) 15 19 28 31 43 65 81 107

Diâmetro do martelo de fundo (mm) - - 89 89 130 193 232 232

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5.3 - Armação

Montar a armadura da estaca em forma de gaiola, com os estribos helicoidais,

prevendo-se a armadura longitudinal com aço CA-50 podendo os estribos ser em

aço CA-25, ou tubo metálico Schedulle, obedecendo-se ao projeto.

Definir o diâmetro externo do estribo de forma a garantir um cobrimento mínimo de

20 mm entre a face interna do revestimento e o próprio estribo.

Executar a limpeza interna do tubo de revestimento, utilizando-se para tal, a

composição de lavagem, descendo até a cota inferior da estaca.

Descer a armadura à profundidade alcançada durante a perfuração até apoiar-se no

fundo do furo.

5.4 - Injeção da argamassa e extração do tubo de revestimento

Lançar a argamassa de cimento e areia por meio da bomba injetora, através da

composição de injeção, posicionando o tubo de injeção de argamassa no fundo do

furo.

Proceder à injeção de baixo para cima até a expulsão de toda água de circulação

contida no interior do tubo de revestimento.

Estando toda a perfuração preenchida com argamassa, coloca-se um tampão no

topo do revestimento precedendo-se a retirada do mesmo com o emprego de um

extrator hidráulico e, concomitantemente executa-se a injeção de ar comprimido que

é controlado para evitar deformações excessivas do terreno, garantindo a

integridade do fuste e também a perfeita aderência da estaca com terreno.

Complementa-se o volume da argamassa por gravidade, sempre que houver

abatimento da mesma no interior do tubo.

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6 – VANTAGENS

Não provoca vibrações, poluição sonora, nem qualquer tipo de descompressão do

terreno.

Reduzido tamanho do equipamento.

Altas cargas de trabalho, resistindo também a cargas de tração muito elevadas.

Pode ser utilizada em qualquer tipo de terreno, atravessar vários tipos de obstáculos

e ter diferentes inclinações.

Usa volumes pequenos de materiais.

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7 – DESVANTAGENS

Equipamento especial.

Custo elevado em comparação a outros tipos de estacas.

Não possui equipamentos de controle de execução, ficando a critério do operador o

controle da pressão e injeção da argamassa. Por exemplo: se houver pressão

inferior à necessária, pode haver estrangulamento da seção da estaca e se houver

pressão superior, pode haver alargamento. Assim, a execução da estaca raiz é

muito dependente do operador.

Baixa produtividade, apenas 30m diários.

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8 – INDICAÇÕES

8.1 - Fundações em locais próximos a construções em estado precário ou com

restrições de barulho.

Utilizando-se estacas raiz, a cravação será realizada praticamente sem barulho ou

vibração, tendo-se ainda a vantagem do furo estar sempre revestido, não causando

descompressão do terreno.

8.2 - Fundações em locais de difícil acesso

No caso de terrenos de encostas íngremes ou que não permitam o acesso de

veículos de grande porte, ou quando a instalação dos bate-estacas tradicionais

torna-se de difícil execução e de custo elevado.

8.3 - Fundações em locais de antigas fundações

Nesse tipo de solo o uso de estacas tradicionais exige operações custosas e de

sucesso duvidoso. O uso da estaca raiz, neste caso, é a solução mais correta, uma

vez que o processo executivo permite o atravessamento com relativa facilidade

destes obstáculos.

8.4 - Reforço de fundações

A estaca raiz é a solução mais indicada para o reforço de fundações, seja devido à

deficiência da fundação original, seja devido a acréscimo de carga, uma vez que

seus equipamentos possuem reduzidas dimensões, conseguindo trabalhar em áreas

restritas e com pé direito reduzido. Podendo perfurar os blocos ou sapatas

existentes, permite ser incorporada a estrutura sem a necessidade da construção,

na maioria dos casos, de novos blocos de fundação.

Além disto, como necessitam de pouca deformação para mobilizar a carga de

trabalho, as estacas raiz praticamente não provocam esforços adicionais na

estrutura durante a transferência de carga.

8.5 - Estabilização de encostas

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O reticulado de estacas raiz é utilizado nos problemas de reforço e contenção de

taludes. As estacas raiz, distribuídas no terreno com densidade conveniente, criam

uma espécie de costura, fazendo com que o maciço se comporte como uma parede

ciclópica. Essa solução tem a vantagem de evitar a construção de grandes muros de

concreto armado, muros estes que além de dispendiosos, afetam negativamente o

visual dos maciços a serem estabilizados.

8.6 - Estacas raiz em substituição a parede diafragma

Quando, em situações especiais, não é possível executar paredes diafragma, o

reticulado de estacas raiz pode ser utilizado como estrutura de contenção. Este

sistema além de resistir ao empuxo do terreno e proteger as construções vizinhas

durante as escavações, pode resistir a cargas verticais, funcionando também,

quando necessário, como submuração e reforço das construções vizinhas, ou como

fundações dos pilares da nova obra.

8.7 - Fundações de equipamentos industriais

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

situações:

Substituição ou acréscimo das instalações existentes por novos equipamentos de

maior potência com novos carregamentos. Geralmente estas substituições são

executadas nas proximidades ou no interior de estruturas existentes e não devem

interromper a produção fabril.

Estabilização de grandes máquinas com peças de movimento rápido que

apresentam vibrações elevadas. O uso de estacas raiz, executadas através do bloco

das fundações existentes, modifica a inércia das fundações e elimina as vibrações

danosas.

8.8 - Estacas raiz em rocha ou em terrenos com presença de matações e

enrocamentos

Em presença de camadas de solo de pouca resistência sobrejacentes ao topo

rochoso, onde é necessário o embutimento da estaca raiz em rocha, ou em terrenos

arenosos, constituídos de pedregulhos e matacões, com nível d'água elevado, a

perfuração é praticamente impossível pelos métodos tradicionais.

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Nesses casos, utiliza-se o sistema de perfuração a roto-percursão com martelo de

fundo (down-the-hole) e bits de vídia, internamente ao tubo de revestimento no

trecho em solo, que reveste o furo simultaneamente à perfuração.

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9 – CONCLUSÃO

O emprego da estaca raiz é indicado em todo tipo de fundação, em especial para

fundações de equipamentos industriais, reforços de fundações, locais com restrição

de pé direito ou dificuldade de acesso para equipamentos de grande porte, situações

nas quais a execução possa provocar vibrações e em casos onde é preciso

atravessar matacões ou fundações antigas.

REFERÊNCIAS

LAISTER, Eliezer et al. Utilização de Argamassa Industrializada para o

preenchimento de Estaca Raiz. Disponível em:

<http://www.fec.unicamp.br/~pjra/Arquivo24.pdf>. Março de 2011.

Título: Fundações – Raiz. Disponível em:

<http://www.sitengenharia.com.br/fundacaoraiz.htm>. Março de 2011.

Título: Estaca Raiz | Microestaca. Disponível em:

<http://www.rocafundacoes.com.br/estaca_raiz.asp>. Março de 2011.

Título: Fundações – Raiz. Disponível em:

<http://www.sitengenharia.com.br/fundacaoraiz.htm>. Março de 2011.

Título: estacas raiz. Disponível em:

<http://www.tecnotest.com.br/teste/estaca_raiz.asp>. Março de 2011.

Título: estaca raiz. Disponível em:

<http://geocities.ws/acompanhamentoobra/informacoes.htm>. Março de 2011.

Título: estacas raiz. Disponível em: <http://estacaraiz.com.br/estacas_raiz.html>.

Março de 2011.

Título: Estaqueamento - Tipos de Estacas. Subtítulo: Estacas Raiz. Disponível

em: <http://diarioconstrucivil.blogspot.com/2010/07/estaqueamento-estacas-pre-

moldadas-de.html>. Março de 2011.