Trabalho Fundação - Ômega

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CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS – CCET
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
ESTACA ÔMEGA
	
BELÉM/PA
2019
LORENA FARIAS GOMES
MARCOS VINICIUS MENDES
MARCO COLAÇO
RAYLSON COELHO DE LIMA
RAMON LIMA DA SILVA
	 
Trabalho apresentado ao Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas (CCET), da Universidade da Amazônia, Curso de Engenharia Civil, como requisito parcial para obtenção de nota na disciplina de Fundações orientado pelo Prof. Stoessel Neto.
BELÉM/PA
2019
SUMÁRIO
HISTÓRICO	4
EQUIPAMENTOS	4
METODOLOGIA EXECUTIVA	7
VANTAGENS	10
DESVANTAGENS	10
APLICAÇÕES EM OBRA	11
CAPACIDADE DE CARGA	12
CUSTOS	14
CONSIDERAÇÕES FINAIS	19
REFERÊNCIAS	20
HISTÓRICO
As Estacas Hélice Contínua surgiram na década de 1950 nos Estados Unidos. Os equipamentos eram constituídos por guindastes de torre acoplada, dotados de mesa perfuradora que executavam estacas com diâmetros de 27,5 cm, 30 cm e 40 cm. Em 1970, se espalhou na Europa e Japão. No Brasil, houve um grande desenvolvimento do uso destas estacas a partir de 1993. Hoje em dia, com equipamentos específicos de maior força de arranque e com torques altos é possível executar estacas com 1.200mm de diâmetro e 33 metros de comprimento (ALBUQUERQUE et al, 2001).
As estacas de deslocamento (ômega) são recentes no mercado sendo consideradas estacas de tecnologia de ponta. 
ALBUQUERQUE et al. (2001), também frisa que as Estacas de Deslocamento (Ômega) são chamadas de screws piles screws piles porque são estacas em que a perfuração é feita por um trado de forma cônica, que perfura o solo como um parafuso, com deslocamento do solo para baixo e para os lados. Devido as suas características, provavelmente seu uso se disseminará pelo país e se tornará bem mais usada que hoje em dia, como a Hélice Contínua. Recentemente, a SoloSSantini adquiriu o equipamento onde executa estaca Hélice Contínua até 33m e estaca de deslocamento até 23m de profundidade com diâmetros de 40, 50 e 60 cm.
Comercialmente, as estacas ômega foram introduzidas no mercado europeu no ano de 1995, primeiramente na Bélgica pela empresa Socofonda. Em 1996, foram introduzidas na França pela Sols & Foundation. E no Brasil, estas estacas, surgiram em 1997.
EQUIPAMENTOS
BUSTAMANTE & GIANESELLI (1998), afirma que a primeira estaca aparafusada era de ferro fundido, surgindo no fim do século 18 para o 19, como é mostrada na Figura 1.1. Nos anos 60 surgiram as estacas Atlas e Fundex (Figura 2.1). A partir destas técnicas, considerada básica, surgiram as estacas aparafusadas mais recentes, com tecnologia já semelhante à que é empregada na estaca ômega.
No fim do ano de 1993, o professor Van impe desenvolveu pesquisas em estacas Atlas, com o intuito de melhorar a taxa de penetrabilidade, a energia utilizada e um melhor controle do deslocamento de solo durante a execução das estacas Atlas. Para atingir seus objetivos, Van Impe alterou o formato da ponta (“cabeça”) da estaca Atlas (Figura 1.2), criando aberturas de poucos centímetros na “flange” da hélice Atlas. Partindo dos resultados desta pesquisa e do formato desta estaca Atlas alterada, surgiram os princípios tecnológicos e formato hélice parafuso da pronta da estaca Ômega.
Computador de Bordo
Os controles realizados através do monitoramento eletrônico das estacas, registrando os dados necessários como profundidade, tempo, inclinação da torre, velocidade de penetração do trado, torque, velocidade de retirada (extração) da hélice, volume de concreto lançado, pressão do concreto e a seqüência executiva das estacas, são fatores que tem como objetivo a garantia da integridade do fuste e do diâmetro das estacas executadas.
Figura 3 – Computador de Bordo. Fonte: Google
Relatório do Saci
Após executada a estaca, o equipamento produz uma folha de controle com os referidos dados.
Figura 4 – Ficha de controle de uma estaca Ômega empregada nas obras. Fonte: Google
METODOLOGIA EXECUTIVA 
Perfuração
A perfuração consiste em fazer o trado penetrar no terreno por rotação, através de uma mesa rotativa hidráulica, como na Hélice contínua, deslocando e compactando lateralmente o solo, sem transportá-lo à superfície. O trado Omega foi projetado, conforme já mencionado, de forma a utilizar o mínimo de energia possível otimizando o aproveitamento do torque, entretanto, a quantidade de torque necessária varia de acordo com o diâmetro do trado e o tipo de solo. Em geral, é necessário um torque mínimo de 180 kN x m combinado à uma rotação de 8 a 10 rpm. Esse processo permite a utilização de uma força vertical adicional ( pull down ) para facilitar o avanço do trado em camadas mais resistentes, quando necessário
Concretagem
Alcançada a profundidade desejada, a perfuração é paralisada e o concreto é bombeado pelo núcleo do trado sob pressão de 0,5 a 4,0 kgf/cm² medida na parte alta do trado, o que permite um acréscimo de aderência concreto x solo.
Durante a concretagem, simultaneamente, o trado é retirado girando-o no sentido da perfuração, permitindo assim, que as aletas que compõem a parte superior deste empurrem o solo lateralmente. Assim como nas estacas hélice contínua, para a concretagem, é utilizada bomba de concreto ligada ao equipamento de perfuração através de mangote flexível de alta pressão.
A concretagem é executada até à superfície de trabalho, sendo possível o seu arrasamento abaixo da superfície do terreno, guardadas as precauções quanto à estabilidade do furo no trecho não concretado e a colocação da armação.
O concreto deve seguir a seguinte especificação;
· Resistência característica do concreto fck = 20 Mpa;
· Cimento CP III, Consumo de cimento ≥ 400Kg por m³, recomendável sem adição de escória e fator a/c entre 0,53 e 0,56;
· Agregados: Pedra nº. 0 (pedrisco) e areia, não empregar pó-de-pedra;
· Abatimento = 22 ± 2 cm;
· Exsudação ≤ 1%;
· Teor de ar incorporado = 4,5%;
· Início de pega = 3,0 horas.
Colocação da Armadura
A metodologia de instalação das armaduras é a mesma das estacas hélice contínua, porém, para as estacas ômega há a opção de também se colocar a armadura antes da concretagem, através do núcleo da cabeça de perfuração do trado.
Figura 5 – Armadura da estaca Ômega. Fonte: Google
Controle Executivo
Assim como nas estacas hélice contínua, o processo é monitorado podendo-se obter os dados de execução da estaca, tais como: inclinação da haste, profundidade da perfuração, torque e velocidade de rotação, pressão de injeção, perdas e consumo de concreto.
Todos os parâmetros indicados no mostrador digital são registrados e baixados em um computador, que com o auxilio de um software específico, imprime o relatório de cada estaca com as informações obtidas no campo.
 
Figura 6 – Método Executivo. Fonte: Google 
Aspectos Relevantes da Execução
As estacas ômega e hélice continua são estacas de alta tecnologia no processo de execução e possuem controle deste processo, por meio de monitoração eletrônica. Razão pela qual, induz-se a impressão de que a execução desta estaca é simples, não necessitando de acompanhamento técnico especializado. Este fato, têm sido prejudicial á execução destas estacas na medida que, abdica-se de acompanhamento de um engenheiro de fundações durante a execução destas estacas.
Empresas, principalmente de execução de estacas hélice continua, mais utilizadas e conhecidas no mercado, por vezes empregam em sua execução, equipe que não conhecem devidamente o controle relevantes da execução destas estacas. 
VANTAGENS 
· Ao se optar pela estaca ômega se tem uma rápida velocidade de execução
· baixo índice de ruídos nocivos à saúde
· é possível produzir diariamente mais estacas do que em outros métodos
· baixa perda de concreto devido à estabilidade das paredes do solo
· não existe material escavado e assim dispensa o uso de máquinas e caminhões de terraplenagem
· menores transtornos com relação a atrito negativo e é monitorado eletronicamente.
· Tensão de trabalho média no concreto de 6MPa, com uma menor relação carga X diâmetro,com consequente redução no volume de concreto.
· Maior agilidade na mudança de diâmetro, onde só o elemento com o trado é trocado.
OBS: Evidentemente, o sucesso da estaca ômega está diretamente ligado ao tipo de equipamento utilizado, sendo necessário o uso de máquinas de torque elevado.
 DESVANTAGENS
· Tem como desvantagem a limitação do pé direito.
· Dificuldade de colocação da armadura no concreto se houver um solo argiloso, pois o mesmo tende a retirar a água do concreto fazendo com que ele fique mais resistente, dificultando a colocação da armadura (GUIMARÃES, p19 200 3).
· Necessita de máquinas com elevado torque, dificultando ou impedindo sua execução em solos resistentes e para grandes diâmetros.
APLICAÇÕES EM OBRA
Como a aplicação da fundação profunda em estaca hélice ômega se assemelha aos outros tipos de fundações profundas, citaremos um exemplo que poderia ter sido executada em estaca ômega na grande Belém. 
O exemplo que escolhemos é o supermercado Assaí Atacadista, que foi inaugurado no final de 2016. A nova unidade foi construída na esquina da Av. Mario Covas, e tem uma área de 50 mil metros quadrados. A responsável pela construção foi a Construtora Métron. Foram cravadas cerca de 4.000 estacas.
Figura 7 – Cabeças fundação (2016). Fonte: Dynamis Techne.
Figura 8 – Assaí (2017). Fonte: Google Streetviewer.
CAPACIDADE DE CARGA
Capacidade de carga é a tensão que provoca a ruptura do maciço de solo em que a fundação está embutida.
Para a determinação da capacidade de carga de uma fundação, podem ser utilizados métodos teóricos, empíricos ou semi-empíricos.
Método Teórico: Podem ser empregados, métodos analíticos (teoria de capacidade de carga) nos domínios de validade de sua aplicação, que contemplem todas as particularidades do projeto, inclusive a natureza do carregamento (drenado ou não drenado). NBR 6122:2010.
Métodos Empíricos: São considerados meios empíricos aqueles pelos quais se chega a uma pressão admissível com base na descrição do terreno (classificação e compacidade ou consistência). Esses métodos apresentam-se usualmente sob a forma de tabelas de pressões admissíveis.
Métodos Semi Empíricos: São métodos que relacionam resultados de ensaios com tensões admissíveis ou tensões resistentes de projeto. Devem ser observados os domínios de validade de suas aplicações, bem como as dispersões dos dados e as limitações regionais associadas a cada um dos métodos.” NBR 6122:2010.
Para a aplicação dos métodos teóricos é necessário o conhecimento das propriedades geotécnicas do solo do local (coesão, ângulo de atrito, módulo de elasticidade, etc.). 
A capacidade de carga de um solo, σr, é a pressão que, aplicada ao solo através de uma fundação direta, causa a sua ruptura. Alcançada essa pressão, a ruptura é caracterizada por recalques incessantes, sem que haja aumento da pressão aplicada. A pressão admissível σadm de um solo, é obtida dividindo-se a capacidade de carga σr por um coeficiente de segurança, η, adequado a cada caso. η σ =σ r adm. A determinação da tensão admissível dos solos é feita através das seguintes formas:
· Pelo cálculo da capacidade de carga, através de fórmula teóricas; 
· Pela execução de provas de carga; 
· Pela adoção de taxas advindas da experiência acumulada em cada tipo de região razoavelmente homogênea.
Portanto, no geral: η ≥ 2 ➙provas de carga e η ≤ 3 ➙fórmula teóricas. A capacidade de carga dos solos varia em função dos seguintes parâmetros:
· Do tipo e do estado do solo (areias e argilas nos vários estados de compacidade e consistência).
· Da dimensão e da forma da sapata (sapatas corridas, retangulares, quadradas ou circulares).
· Da profundidade da fundação (sapata rasa ou profunda).
Figura 9 – Gráfico de cargas. Fonte: VAN IMPE et. al., 1998.
CUSTOS
Para entendermos melhor o custo de execução em estaca ômega, usaremos como exemplo o edifício multifamiliar contendo 5 pavimentos, situada no município de Campos dos Goytacazes (rio de janeiro) que segundo Paolla (2013) foi executado com 74 estacas tipo hélice contínua, com 24,00m de profundidade e 7 estacas com 14,00m de profundidade. E para a realização do orçamento de comparação, foram dimensionadas 70 estacas tipo hélice ômega com profundidade 24,00m e 4 estacas com 10,00m de profundidade nas extremidades.
Figura 10 – Edifício em obra (2011). Fonte: Google streetview.
Figura 11 – Edifício finalizado (2013). Fonte: Google streetview.
· Orçamentos
 Estaca Hélice Continua
 
Orçamento Estaca Hélice Ômega
 Análise de Custos
Devido aos recentes estudos quanto à utilização de fundação hélice ômega, a mobilização ainda é mais cara do que para fundações contínuas. Mesmo sendo estacas de alta tecnologia na execução e possuírem controle deste processo, por meio de monitoração eletrônica, elas ainda necessitam de acompanhamento técnico especializado no processo, o que acarreta mobilizações de execução mais caras no mercado. A fundação em hélice contínua foi orçada em R$ 136.874,61 (cento e trinta e seis mil reais, oitocentos e setenta e quatro reais e sessenta e um centavos), já a hélice ômega apresentou em R$ 144.398,63 (cento e quarenta e quatro mil reais, trezentos e noventa e oito reais e sessenta e três centavos). Apesar de possuir o valor de perfuração 25% mais caro que o mesmo serviço da hélice contínua, as estacas hélice ômega ganha também em prazo de execução de obra, fator determinante para escolha deste elemento de fundação.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Podemos concluir que o desempenho da estaca hélice ômega, devido à forma do parafuso ômega, neste trabalho estudado, em solos pouco resistentes e medianamente resistentes e de modo geral, compacta o solo em torno do fuste da estaca e na ponta. O processo de execução cria uma área altamente concentrará em torno da estaca. A alta concentração do solo em torno da estaca minimiza o sobre consumo de concreto. A combinação de perfuração de alta velocidade, o tempo de concretagem curto, e a redução, quase total, de solo escavado resultam em índices de desempenho diário que são superiores aos métodos convencionais de perfuração. A estaca hélice ômega tem seu destaque de pouco exploradas na região, apresentam custo viável de execução em relação às estacas hélice contínua, com diâmetros similares
REFERÊNCIAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE EMPRESAS DE ENGENHARIA DE FUNDAÇÕES E GEOTECNIA – ABEF (1999). Manual de especificações de produtos e procedimento ABEF. 2ª edição. São Paulo: Abef.
ALBUQUERQUE, P. J. R. (2001). Estacas Escavadas, Hélice Contínua e Ômega: Estudo do Comportamento à Compressão em Solo Residual de Diabásio, através de Provas de Carga Instrumentadas em Profundidade. Tese de Doutorado Em Engenharia Civil pela Escola Politécnica da Universidade Estadual de São Paulo, São Paulo, 263p. 
BUSTAMANTE, M.; GIANESELLI, L. (1998) installation parameters and capacity of screwed piles. In: INTERNATIONAL GEOTECHINICAL SEMINAR ON DEEP FOUNDATIONS ON BORED AND AUGER PILES, Ghent-Belgium. Proceedings. Rotterdam: A.A. Balkema. p95-108.
PAOLLA MORAES DE CARVALHO. PROJETO DE FUNDAÇÃO DE EDIFÍCIO RESIDENCIAL EM ESTACA HÉLICE ÔMEGA E COMPARAÇÃO DE CUSTOS COM ESTACA HÉLICE CONTÍNUA. Trabalho de conclusão de curso. Rio de janeiro-RJ. 2013.
ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA E ÔMEGA: ASPECTOS EXECUTIVOS: <https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3145/tde-27012003-180424/publico/dissertacao.pdf>. Acesso em 20 de abril de 2019.
www.geofund.com.br/novosite-br/index.php/estaca-omega
https://dynamistechne.com/servicos-executados/loja-grupo-pao-de-acucar-belem/
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