A
estaca
raiz é uma estaca concretada "in loco",
com diâmetro acabado variando de 80 a 410mm e de
elevada tensão de trabalho fuste, que é
constituido de argamassa de areia e cimento e é
inteiramente armado ao longo de todo o seu
comprimentoAs
estacas raiz foram desenvolvidas na Itália, no
final da década de 50 e tinham como função básica
o reforço de fundações. No entanto, os recentes
desenvolvimentos da técnica executiva e dos
conhecimentos da mecânica dos solos permitiram
aumentar, com segurança a capacidade de carga e a
produtividade deste tipo de estaca.
Método
executivo
A
estaca raiz é executada em direção vertical ou
inclinada, mediante uso de rotação ou
rotopercurssão com circulação de água, lama
bentonítica ou ar comprimido, e pode, por meio de
ferramentas especiais, atravessar terrenos de
qualquer natureza, inclusive alvenarias, concreto
armado, rochas ou matacões. Completada a perfuração
com revestimento total do furo, é colocada a
armadura necessária ao longo da estaca,
procedendo-se a concretagem do fuste com a
correspondente retirada do tubo de revestimento. A
concretagem é executada de baixo para cima,
aplicando-se regularmente uma pressão
rigorosamente controlada e variável em função
da natureza do terreno.
Com esse procedimento, além de se aumentar
substancialmente o valor do atrito lateral,
garante-se também a integridade do fuste,
permitindo que se considere a resistência da
argamassa no dimensionamento estrutural da estaca,
conseguindo-se, deste modo, uma sensível redução
na armadura e, conseqüentemente, no custo final
da estaca. Dentre os vários tipos de estaca
injetada, com e sem pressão mantida, podemos
afirmar que a estaca raiz apresenta a menor relação
custo/carga, além de facilmente permitir o
controle de qualidade realizado através de provas
de carga.
Controle
de execuxão
Devido
ao método executivo, as estacas raiz podem
suportar também elevadas cargas de tração. Este
fato permite que sejam executadas provas de carga
a compressão sem a necessidade do uso de tirantes
ou cargueiras, utilizando-se simplesmente as
estacas vizinhas como elemento de reação.
É importante ressalvar que o uso de provas de
carga a tração em estacas que irão trabalhar a
compressão, além de não refletir o verdadeiro
comportamento das estacas,pode até
triplicar a armadura do fuste, uma vez que não
mais poderemos contar com a resistência do
concreto, trazendo elevados custos adicionais.
Principais vantagens técnicas
O
processo de perfuração, não provocando vibrações,
nem qualquer tipo de descompressão do terreno em
conjunto com o reduzido tamanho do equipamento,
torna esse tipo de estaca particularmente indicado
em casos especiais como: reforço de fundações,
fundações de obras com vizinhanças sensíveis a
vibrações ou poluição sonora, ou em terrenos
com presença de matacões e para obras de contenção
de talude.
A existência de modernos equipamentos que
permitem a execução de estacas raiz com altas médias
de produtividade e o uso de cargas de trablaho de
até 1500 KN (150tf), aumentaram muito a
competitividade da estaca raiz em obras normais.
Além disso, esta estaca possui a vantagem de
resistir a cargas de tração muito elevadas,
sendo ideal para as fundações de várias obras
especiais, desde torres de linha de transmissão
até plataformas de petróleo. Atualmente podemos
afirmar que em vários casos da prática corrente
da engenharia de fundações, esse tipo de estaca
constitui a melhor opção técnico-comercial.
Principais utilizações-Fundações
em locais de difícil acesso
No
caso de terrenos de encostas íngremes ou que não
permitam o acesso de veículos de grande porte, a
instalação dos bate-estacas tradicionais
torna-se de difícil execução e de custo
elevado.
Neste caso, ressaltamos o uso das estacas raiz
como fundação de torres de linha de transmissão
pois, além de possuir uma capacidade de carga à
tração praticamente igual à de compressão,
permite um deslocamento rápido e econômico dos
equipamentos entre as diversas torres.
Fundações em locais de
antigas fundações
Neste
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.
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.
Fundações
em locais próximos a construçõesem
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.
Estabilização de
encostas
O
reticulado de estacas raiz é utilizado nos
problemas de reforço e contenção de taludes,
aplicação essa que varia conforme se trate de
terreno solto ou de talude em rocha alterada. No
caso de taludes em terrenos soltos, o emprego das
estacas raiz consiste na realização de uma ou
mais paredes de interceptação, destinadas a
fracionar e a conter a massa de solo em movimento
descendente. No caso de terrenos com rocha
alterada, 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. Esta 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.
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.
Fundações de
equipamentos indústriais
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.
Estacas raiz em rocha
Em
presença de camadas de solo de pouca resistência
sobrejacentes ao topo rochoso, onde é necessário
o embutimento da estaca raiz em rocha, utiliza-se
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, com diâmetro reduzido em rocha.
A Fundesp dispõe de equipamentos e ferramentas
que permitem perfurar em rocha com diâmetros de
76mm a 355mm
Estacas raiz em terrenos
com presença de matações e enrocamentos
Introdução
A
perfuração em terrenos arenosos, constituídos
de pedregulhos e matacões, com nível d'água
elevado, é praticamente impossível pelos métodos
de perfuração convencionais.
Para solucionar o problema, a Fundesp dispõe de
martelo Down-the-hole tipo Tubex que reveste o
furo simultaneamente à perfuração.
Metodologia
A) O método Tubex é baseado no princípio
da perfuração com bit associado à uma
ferramenta excêntrica. A ferramenta de
perfuração faz um furo com diâmetro
suficiente para encaixar o tubo de
revestimento que vem logo atrás da
ferramenta de perfuração. O material é
aspirado através do tubo de revestimento.
B) Quando a perfuração alcança a rocha
subjacente às camadas submersas de
pedregulhos e matacões, a ferramenta é
girada no sentido oposto ao da perfuração,
recolhendo sua parte excêntrica para o
elemento principal. Em seguida o martelo
é retirado pelo interior do tubo de
revestimento que é embutido alguns centímetros
na rocha.
C) Para prosseguir a perfuração em
rocha, é feita a troca de ferramenta pelo
martelo Down-the-hole convencional, que é
introduzido pelo tubo de revestimento.