Estacas Escavadas e Barretes.

Estaca escavada, também chamada de estacão, é aquela com seção circular, executada por escavação mecânica com equipamento rotativo, utilizando lama  bentonítica  e concretada com uso de tremonha.

A estaca barrete possui seção retangular, executada por escavação com guindaste acoplado com "clamshell", também utilizando lama bentonítica e concretada com uso de tremonha.

Segundo a FUNDESP (1987), a lama  bentonítica é constituída de água e  bentonita, sendo esta última uma rocha vulcânica, onde o mineral predominante é  a montimorilonita. No Brasil, existem jazidas de  bentonita no Nordeste (Bahia e Rio Grande do Norte). Trata-se de um material  tixotrópico que em dispersão muda seu estado físico por efeito da agitação (em repouso é gelatinosa com ação  anti-infiltrante; agitada fluidifica-se). Seu efeito estabilizante é eficaz quando a pressão hidrostática da lama no interior da escavação é superior à exercida externamente pelo lençol e  a granulometria do terreno é tal que possa impedir a dispersão da lama.

A coluna de lama exerce sobre as paredes da vala uma pressão que impede  o desmoronamento, formando uma película impermeável denominada  "cake", a qual dispensa o uso de revestimentos.

A lama bentonítica é preparada em uma instalação especial denominada central de lama, onde se faz a mistura da bentonita (transportada em pó, normalmente embalada em sacos de 50 kg) com água pura, em misturadores de alta turbulência, com uma concentração variando de 25 a 70 kg de bentonita por metro cúbico de água, em função da viscosidade e da densidade que se pretende obter. Na central há um laboratório para controle de qualidade (parâmetros exigidos pela Norma Brasileira de Projeto e Execução de Fundações NBR 6122).

De acordo com a FUNDESP (1987), os processos de execução usuais das estacas escavadas e dos barretes podem ser divididos nas seguintes operações básicas: escavação do terreno com preenchimento da perfuração com lama  bentonítica, colocação da armadura (quando necessária) e concretagem submersa.

Para estaca escavada, o equipamento de escavação consta essencialmente de uma mesa rotativa que aciona uma haste telescópica  ("kelly-bar") que tem acoplada em sua extremidade inferior a ferramenta de perfuração, cujo tipo varia em função da natureza do terreno a perfurar: trado, caçamba ou coroa (Figura 3.16). À medida que penetra no solo por rotação, a ferramenta se enche gradualmente e, quando cheia, a haste  é levantada e a ferramenta automaticamente esvaziada por força centrífuga (trado) ou por abertura do fundo (caçamba).

Figura 3.16: Ferramentas de perfuração

A mesa rotativa ou perfuratriz, normalmente instalada em um guindaste de esteiras,  é acionada por um motor diesel e transmite, por meio de um redutor, o movimento rotatório à haste telescópica. A mesa também é dotada de uma central hidráulica que comanda o "pull down" da haste telescópica para dar maior penetração à ferramenta de perfuração. As manobras da mesa são controladas pelo operador do guindaste que aciona um cabo de aço para descida e subida da haste telescópica.

Como geralmente existe possibilidade de desmoronamento das paredes da vala e a escavação atinge horizontes abaixo do lençol freático, a perfuração é executada em presença de lama bentonítica (Figura 3.17).

Figura 3.17: Perfuração em presença de lama bentonítica

Terminada a perfuração inicia-se  a colocação da armadura, com guindaste auxiliar ou com o próprio guindaste utilizado na abertura da escavação. A armadura deve ser dotada de roletes distanciadores para garantir  o necessário cobrimento (aproximadamente 5 cm).

O sistema de concretagem é  o submerso (Figura 3.18), aquele executado de baixo para cima de modo uniforme. Tal processo consiste na aplicação de concreto por gravidade através de um tubo  ("tremie"), central ao furo, munido de uma tremonha de alimentação (funil) cuja extremidade, durante a concretagem, deve estar convenientemente imersa no concreto. A fim de evitar que a lama se misture com  o concreto lançado, coloca-se um obturador no interior do tubo, que funcionando como êmbolo, expulsa a lama pelo peso próprio da coluna de concreto. Prossegue-se  a concretagem em um fluxo constante e regular de baixo para cima (não é possível interromper a concretagem uma vez iniciada).

No caso da estaca barrete, geralmente utiliza-se um equipamento de escavação denominado  "clamshell" mecânico (Figura 3.19) ou hidráulico, com descida livre (cabo) ou com haste de guia ("kelly") que permite uma melhor condição de verticalidade da estaca. As demais técnicas executivas (uso de lama bentonítica, colocação da armadura e concretagem submersa) são substancialmente idênticas às das estacas escavadas.

Figura 3.18: Concretagem submersa

Figura 3.19: Clam-shell

As estacas escavadas e barretes possuem as seguintes características vantajosas:

– rápida execução; capacidade de suportar cargas elevadas;
– o solo fica livre de deformações,  inclusive nas vizinhanças da obra, visto que não há vibração; não é capaz de afetar estruturas vizinhas;
– o comprimento das estacas é grande e pode ser muito variável (até 45 m, com cargas até 10.000 kN usualmente), além de prontamente alterado conforme conveniência, de furo para furo do terreno;
– o solo, à medida que se escava, pode ser inspecionado e comparado com dados de investigação do local, fazendo um  feedback (realimentação) para o projeto de fundações;
– a armadura não depende do transporte ou das condições de cravação;
– importante quando há solo de grande dureza, que seria capaz de danificar estacas que fossem cravadas ou quando o volume de trabalho é menor e não compensa montagem de aparelhagem mais complexa (bate-estaca).

Para o barrete, pode-se acrescentar vantagens que sua seção não circular (escavada com "clamshell") pode representar no  "layout" do edifício. Os pilares que saem do barrete podem ser alargados em uma direção, se encaixando melhor nos pavimentos de garagem, quando o espaço é restrito.

Por outro lado, as estacas escavadas e barretes possuem as seguintes desvantagens:

– os métodos de escavação podem afofar solos arenosos ou pedregulhos, ou transformar
rochas moles em lama, como o calcário mole ou marga;
– necessidade de local nas proximidades para deposição de solo escavado;
– susceptíveis a estrangulamento da seção em caso de solos compressíveis;
– dificuldade na concretagem submersa, pois há impossibilidade de verificar e inspecionar posteriormente o concreto; falta de confiança que oferece o concreto fabricado  in situ (quando for o caso); depois de pronta a estaca, nunca se sabe como os materiais nela se encontram;
– entrada de água pode causar danos ao concreto, caso não tenha ainda ocorrido a pega; a água subterrânea pode lavar o concreto ou pode reduzir a capacidade de carga da estaca por alteração do solo circundante; quando a estaca fica abaixo do lençol freático e a vedação inferior da estaca depender apenas do concreto, este deve ser compacto e impermeável (concretos com baixa relação água/cimento); também deve-se tomar cuidado com possíveis ataques de agentes químicos da água e do solo sobre  o concreto.

CONTROLE DE EXECUÇÃO
– locação do centro da estaca;
– profundidade de escavação;
– velocidade de concretagem e ascenção da tremonha;
– colocação da armadura.