logística executiva de estacas do tipo hélice contínua monitoradas

7/29/2019 Logstica executiva de Estacas do tipo Hlice Contnua Monitoradas

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RELATRIO FINAL DE INICIAO CIENTFICA

IDENTIFICAO

Ttulo do Plano de trabalho:Anlise da Logstica Executiva de Estacas do Tipo Hlice Contnua Monitoradas naRegio de Goinia

Nome do Bolsista:

Leonardo Freitas Pereira

Pontifcia Universidade Catlica de Gois, Goinia GO, Brasil,[email protected]

Nome do Orientador:

Arlam Carneiro Silva Junior

Pontifcia Universidade Catlica de Gois, Goinia GO, Brasil, [email protected]

Local de execuo:

Goinia GO

Vigncia do plano de trabalho:Agosto de 2012 a Julho de 2013

1 INTRODUO

A Engenharia de Fundaes est sempre em evoluo, sendo impulsionada pelas novascondies de mercado e porte das estruturas. A tendncia de verticalizao, um dospontos propulsores dessa evoluo, exigiu o melhoramento da interao estrutura-solo.Estruturas de alto porte exigem tcnicas mais arrojadas de execuo, assim, com novosequipamentos, tcnicas de desempenho melhorado, comparado h dcadas,proporcionaram a execuo desse tipo de estrutura e uma relao custo-benefcio audaz.

Dentro da proposio de mercado e prazos menores de construo, citadosanteriormente, surgiram as Estacas Hlice Contnua Monitoradas (EHCMs), um modelode estaca bastante utilizado nos dias de hoje, principalmente nos grandes centrosurbanos, onde se tem cada vez menos espaos para construir e mais variveis a seanalisar antes de empregar o projeto.

A difuso da EHCM, aps a produtividade elevada e sua reputao, nos maiores centros

urbanos do pas, proporciona a chegada dessa tcnica aos solos goiano. Na dcada de 90j se usava fundaes de estaca hlice contnua, no Brasil, porm, ainda era um mtodomuito caro e invivel.


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O solo com baixa resistncia compresso, argiloso ou arenoso, torna o uso da EHCMvivel e altamente produtivo; fundaes profundas atingem um solo de alta resistnciaque suporta a transferncia das cargas da estrutura.

A execuo desse tipo de fundao requer conhecimento, do operador, tornando o umprocedimento cauteloso, pois no h escolas de treinamento para essa tcnica. A relaocusto-benefcio-tempo intrinsicamente ligada, pois h um sobreconsumo que podelevar a no viabilidade dessa prtica sendo a varivel custo um fator determinante.

Portanto, prosseguindo com a tendncia de mercado, melhor relao custo-benefcio,essa pesquisa procura maximizar o rendimento e a eficincia dessa tcnica a fim de quese aplique em grandes propores com preciso e desempenho.

2 OBJETIVO

Analisar os dados obtidos em campo, relatrios de execuo, ficha de monitoramento deexecuo, caractersticas de projeto, observao de execuo, ensaios SPT comovarivel fornecedora e explicativa de condies para execuo, e compar-los a dados jobtidos em literaturas publicadas de vrios autores, relacionando-as ao uso da EstacaHlice Contnua Monitorada, para aprimorar o processo executivo e corrigir falhasdetectadas durante a observao in situ e anlise de dados.

3 METODOLOGIA

Foi analisado um diverso acervo de literaturas em conjunto com a observao in locopara se formular o conceito, atual, na capital goiana, sobre as EHCM o que incluiu,tambm, entrevista aos engenheiros, encarregados e operrios, responsveis pelosservios. A segunda etapa foi anlise dos dados coletados, relatrios do Sistema deMonitoramento Automtico, observaes em campo, informaes de capacitao dosoperrios, sondagens SPT (Standard Penetration Test). Os nveis de referncia, adotadosno trabalho desde sondagens SPT ao fim da execuo, foram associados a informaesdo projeto de fundaes e a qualidade dos mtodos executivos, dispostos dentro de uma

anlise lgica com a finalidade de se testar o desempenho e a logstica, atualmenteempregada, das EHCM tornando, assim, possvel concluir os conceitos dessa pesquisa.

4 DISCUSSO DO PROCESSO EXECUTIVO

As estacas hlice contnua propem uma dinmica de desempenho e versatilidade deexecuo desde sua criao. Pode-se acompanhar a evoluo dessa tcnica atravs deseu histrico e de seu processo executivo.


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Atualmente, em Goinia GO, a demanda por essa tcnica de fundao tem crescidobastante e as empresas tambm se multiplicam proporo. Hoje a capital conta com

duas empresas, que juntas possuem 30 mquinas. As empresas esto voltadas para

regies prximas capital e esto presentes em outros estados, atendendo a demanda de

servios. O nmero pequeno de mquinas, que atendem, no s ao estado de Gois,

explicvel, pois, a produo individual grande e tambm pela facilidade de acesso aoutras tcnicas.

4.1 Etapas Preliminares

O processo executivo das EHCM inteiramente minucioso. Suas etapas de

planejamento e execuo compreendem rigorosidade; a fase de projeto intrinsicamente

ligada ao ensaio SPT, anlise da resistncia caracterstica do solo. Os passos

subsequentes so caractersticas da perfuratriz, o operador e a preciso no mbito de

execuo. Todas as etapas so variveis para a equao de desempenho.A EHCM executada em trs etapas: perfurao, concretagem simultnea extrao do

trado e instalao da armadura (Figura 3.1).

Figura 4.1-Etapas de execuo: a penetrao do trado; b extrao e concretagem simultnea; c colocao da armadura; d estaca finalizada ou em etapa de arrasamento.

4.2 Perfurao

Esta etapa consiste na introduo, at a profundidade estabelecida em projeto, por

rotao da hlice contnua, sem a retirada do solo escavado.

Em Goinia GO o desconfinamento dos solos ocorre em camadas mais resistentes,onde o NSPT est em torno de 29 golpes provocando a necessidade de aplicao de um

torque maior ao equipamento, aliviando a perfurao.

A necessidade de alvio da perfurao, para quebrar o atrito, a fim de possibilitar o

avano do trado, provoca perda de atrito lateral e danos aos segmentos da hlice, em

solos com coeso baixa pode causar desconfinamento do solo e perca de seco do

fuste, segundo Magalhes (2005).


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4.2.1 Fornecimento de concretoO bom andamento da execuo fundamental para garantir a eficincia do tempo deexecuo da EHCM. O fornecimento de concreto fundamental para que isso ocorra.Atrasos por ausncia de comunicao entre equipe de execuo e o responsvel pelopedido de concreto geram significativas perdas de rendimento na produtividadecausando prejuzos construtora ou a empresa executora devido paralisao dosservios. A interrupo do servio de execuo para manuteno do equipamentoacarretar grande prejuzo ao servio reduzindo a relao custo-benefcio.

4.2.2 Sensor de presso de injeo do concretoDe extrema importncia o sensor de presso, na etapa de injeo do concreto, atravsdos dados emitidos por ele ao computador de bordo possvel garantir uma presso

constante para obter um fuste integro, sem estrangulamentos, garantindo a resistnciaaos esforos solicitantes.

4.3 Concretagem

Aps atingir a profundidade de projeto inicia-se a injeo de concreto atravs da hastecentral do trado, com a retirada simultnea da hlice, contendo o material escavado,como se fosse um saca-rolha, sem haver rotao na extrao. O concreto utilizado deveapresentar fck de 20 MPa, ser bombevel e composto de cimento, areia, pedrisco e

pedra 1, com consumo mnimo de cimento de 350 kgf/m, e aditivos opcionais (NBR6122, 2003).

O operador controla a presso e o volume em funo da profundidade do trado. desejvel que o trado seja extrado de forma lenta e contnua e sem rotao inversa ouexcessiva. Alcanada a profundidade necessria, o operador estabelece um fluxo deconcreto com mnimo de levantamento do trado, tipicamente 150 a 300 milmetros.Aps a expulso da tampa h o incio da injeo de concreto que permite a extrao dotrado e simultaneamente o controle de presso.

Simultaneamente extrao do trado realizada a limpeza manual, vez ou outramecnica, do trado que contem o solo confinado nas hlices, que, posteriormente transportado pelo bob-cat ou p-carregadeira para o local desejado.

H registros da utilizao de concreto com agregado fora das dimenses permitidas oucom elevado percentual de agregado para a execuo, conhecido como concretobritado, levando ao entupimento da mangueira condutora, causando atrasosincalculveis na etapa de projeo e desempenho do servio (Figura 4.2).


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Figura 4.2- Obstruo da Mangueira

O entupimento das mangueiras tambm pode ser ocasionado por ausncia de

manuteno nas mangueiras.

4.4 Armao

Aps a concretagem da estaca inicia-se o processo de posicionamento da armadura epara facilitar sua introduo. Segundo Penna et. al. (2009) a armao longitudinal deve

ser convenientemente projetada de modo a ter um peso e uma rigidez, compatveis com

o seu comprimento.

A instalao no canteiro vem sendo executada com auxlio de um cabo acoplado ao

brao da p-carregadeira, prendendo a armadura nele e mobilizando at o local deaplicao onde, em seguida posicionada pelos operrios dentro do fuste.

Existem solues de contraventamento para armadura longitudinal que no foram

aplicadas as obras visitadas, porm, podem ser utilizadas. Magalhes (2005) diz que

essa denominada ferragem de travamento possui grande importncia, apesar de nopossuir funo de resistir a esforos utilizada para garantir uma maior rigidez na

colocao da armadura, principalmente longa, maiores que 10 metros.

4.5 Velocidade de cravao

A velocidade de cravao deve ser baixa para evitar que ocorra um novo estado de

tenses no solo, e tambm evitar desconfinamento, principalmente se esse possuir

grandes desnveis ou escavaes.

4.6 Extrao do trado e injeo simultnea de concreto

Simultaneamente extrao se faz a injeo do concreto. Essa injeo controlada pelo

operador e deve seguir as caractersticas de projeto. Variaes nessa presso de injeo

pode causar estrangulamento ou expanso do fuste, fazendo ganhar seco transversal

ou perder. Perca de seco causa ineficincia capacidade portante do elemento estaca e

quanto expanso da seco o que se sabe que gera novas tenses no solo alterando o

estado de coeso.


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4.7 Relatrio de Monitoramento

O monitoramento deste tipo de estaca inclui a utilizao de medio gerada por

computador e equipamentos de gravao para confirmar os critrios de execuo

individual da estaca, que permitem garantir a confiabilidade, qualidade e desempenhoda estaca. Esse sistema de monitoramento garantido pelos ensaios posteriores feitos

estaca ps-execuo, avaliando os critrios estabelecidos de carga-deformao.

O sistema de monitorao automtica (SMA) constitudo por um computador de

bordo (Figura 4.3) e vrios sensores que so instalados na perfuratriz, atravs de cabos

eltricos. O sensor de presso do concreto pode ser por cabeamento ou porlinkde rdio,

eliminando a cabeao. O monitor, vista do operador, possu trs telas, um teclado, e

deve ser alimentado pela bateria da perfuratriz.

Figura 4.3 - Computador de bordo

O SMA emite uma folha de controle de monitorao, obtida aps a cravao,

demonstrado na Figura 4.4. Esse relatrio contm os dados obtidos atravs dos sensoresque fornecem profundidade, velocidade de rotao, torque, inclinao da torre e presso

do concreto.

Figura 4.4- Relatrio de monitoramento


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O monitoramento no o nico registro para controle de qualidade e desempenho dasEHCMs. Registro visual do topo da estaca, dirio de obra, descries de instalao daarmao, ficha diria de produo, etc., tambm compem dados para se garantir odesempenho das EHCMs (Brown et. al., 2007).

4.8 Produo por equipamento

A produo por perfuratriz baixa em funes de alguns vcios relativos aofornecimento de concreto, manuteno corretiva, associados falta de informao dasocorrncias de obra e a problemas de monitorao. Na contramo do que prope essetrabalho, a baixa produo demonstra ineficincia no mtodo de execuo, embora issoocorra, com frequncia, no uma deficincia da tcnica, mas, do corpo de execuo.

5 APRESENTAO E ANLISE DE RESULTADOS

A apresentao dos dados ser feita por etapas, cada uma citada e analisada contendo,em alguns casos, figuras, laudos, grficos, expondo os fatos observados durante omonitoramento de execuo.

5.1 Planejamento e execuo

Durante a execuo foi possvel observar divergncias das caractersticas, pr-determinadas em projeto, com as de execuo. As estacas de projeto possuem umadimenso L de 15 metros e durante a fase de execuo foi possvel penetrar o solo ata profundidade, aproximada, de 10 metros. Dispondo essa informao dentro daproposio do PDCA (P Plan, D Do, C Control, A Act.).

As caractersticas de projeto devem ser coerentes com as de execuo. Se o projeto nocondiz com a realidade de execuo o sistema se torna falho, a logstica insuficiente.Notoriamente a etapa Do 2 etapa do ciclo ir sofrer deficincias e oposio aoproposto.

O solo um material composto de vrios materiais e que possui certa inconstncia nasua composio, podendo se encontrar com diferentes caractersticas compressivas e decoeso em pequenas distncias lineares, com referencia em um plano cartesiano, e a fimde evitar essas surpresas, que tornam o processo de execuo incompatvel com oprojeto o SPT realizado em pontos estratgicos do solo pode se tornar um elementoimprescindvel para um desempenho maximizado, desde que o laudo de sondagem sejabem analisado e comparado com as caractersticas da estrutura a ser locada, sendopossvel evitar que o ciclo PDCA retorne fase de projeto.

Analisando o laudo de sondagem SPT-1, solo prximo estaca P-28F, que teve suaexecuo acompanhada in situ observou-se as seguintes condicionantes:


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a) Relao profundidade de solo do ensaio com a profundidade alcanada na estaca

Nota-se na sondagem SPT-1 ou SP-01, Figura 5.1 , que a profundidade atingida peloensaio de 14 metros. O laudo tambm aponta que o solo, encontrado nessa cota,

muito compacto, tornando esse nvel interessante para se apoiar a fundao. Foi tomada

como profundidade de projeto a cota de 15 metros, para a estaca P -28F. Observa-se ques foi possvel penetrar o trado at a cota 9,67 metros demonstrando uma divergnciaentre projeto e execuo. A medida, paliativa, tomada pelos engenheiros projetistas da

fundao foi reprojetar, verificando as condies atuais da estaca. Durante a verificao

de projeto no foi interrompido a execuo das outras estacas o que demonstra que a

produo das EHCMs possui uma margem de erros, permitindo continuar a execuo

enquanto se revisa o projeto.

Figura 5.1 Resultado do ensaio de sondagem, nmero 1


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Nota-se, tambm, que h falha na equipe auxiliadora da perfurao, pois, durante aextrao do trado necessrio que seja feita uma limpeza pela equipe auxiliadora,

composta por dois operrios (Figura 5.2 - Limpeza do trado). A limpeza do trado umaatividade que exige agilidade dos operrios, pois ela acontece simultaneamente

extrao do trado. So dois ngulos distintos de viso, pois os operrios se posicionam

em lados opostos frente ao trado, executando a limpeza, onde um da o incio limpezado segmento da hlice e o outro conclui, ao giro do trado, que contm solo alocado.

Figura 5.2 - Limpeza do trado

A ausncia de linearidade do fuste causa um acrscimo ou decrscimo de resistncia de

tenses do elemento estrutural, um problema defasador do desempenho de qualquer tipo

de fundao, inclusive as EHCM. O solo confinado no trado dificulta a penetrao do

solo, exigindo um torque acima do necessrio, comparando-se ao trado limpo, etornando assim a percepo do operador s condies do solo, previamente obtidas por

experincia de outras perfuraes, imprescindvel. O processo de perfurao

dependente, para obter xito e conservao do equipamento, das percepes dooperador. Ele a chave para o sucesso na execuo, propriamente dita. O trado com

solo confinado tambm pode exigir um sobregiro excessivo, devido resistncia

adicionada pelo solo confinado, e esse sobregiro pode causar desconfinamento do solo

lateral e descaracterizar o fuste. O caso agravante o ponto em que essa

descontinuidade causa perca de resistncia a EHCM.

O procedimento proposto para que o desempenho das EHCMs seja maximizado, quanto

sua execuo e projeto, explicado no fluxograma (Figura 5.3 - Fluxograma deexecuo). Os primeiros procedimentos referentes etapa de planejamento Plan, Paraque se obtenha uma coerncia do projeto sugere-se que seja feito ensaios SPT mais

prximos do local de execuo da estaca. Esse ensaio, aproximado da regio de

perfurao, possibilitar um maior conhecimento do solo de aplicao do elemento

estrutural evitando ocorrncias como as relacionadas neste captulo.


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Figura 5.3 - Fluxograma de execuo

6 CONCLUSES

Esta pesquisa abordou a aplicabilidade do controle de qualidade para o processo

executivo das EHCM comparando-as com as caractersticas de projeto adequando aoPDCA, buscando encontrar aspectos que influenciam no desempenho desse tipo de

fundao, metodicamente, correlacionando variveis: solo, manuteno do aparelho,

capacidade portante da perfuratriz, sistema de monitorao, experincia e capacitao

do operador, sistema de execuo, qualidade de projeto.

Embora a estaca analisada tenha sido executada com eficincia garantida notrio que a

logstica empregada possui falhas que descaracterizam um bom desempenho.

Procurando adequar o sistema de projeto-execuo a um padro rspido foramanalisadas as condicionantes empregadas pela empresa e adequadas ao ciclo PDCA,

prevenindo assim, menor eficcia ao controle de qualidade da fase de execuo.

Evitando que haja inconvenincia sugere-se que haja uma equipe de reposio imediata,com funcionrios reservas e que para esses mesmos no gerem custos excessivos

empresa o emprego dos mesmos pode ser demandado para vrias funes alm da

limpeza do trado, uma espcie de funcionrio multi-funo. Essa medida se encaixa na3 etapa do ciclo PDCA.


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AGRADECIMENTOS

Agradeo ao meu orientador Arlam Junior e as equipes de trabalho.

REFERNCIAS BIBLIOGRICAS

ABNT (2003). Projeto e execuo de fundaes: NBR-6122. Associao Brasileira de Normas Tcnicas,Rio de Janeiro, RJ, 12 p.

BROWN, D. A., DAPP, S. D., THOMPSOM, W. R., LAZARTE, C. A. (2007). Design and Construction ofContinuous Flight Auger (CFA) Piles. Geotechnical Engineering No. 8.

MAGALHES, P. H. L. (2005).Avaliao dos Mtodos de Capacidade de Carga e Recalque de EstacasHlice Contnua via Provas de Carga. Dissertao de Mestrado em Geotecnia. UnB, Braslia, DF.

PENNA, A.S.D., CAPUTO, A.N., MAIA, C.M., PALERMO, G., GOTLIEB, M., PARASO, S.C. &

ALONSO, U.R. (1999).Estaca Hlice-Contnua: Experincia Atual, ABMS/ABEF Editores, So Paulo.

AlunoLeonardo Freitas Pereira

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OrientadorArlam Carneiro Silva Jnior

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