Torque x capacidade de carga

Torque x capacidade de carga

Estacas do tipo hélice continua monitorada são basicamente estacas de concreto moldada in loco, executada mediante a introdução no terreno, por rotação, de um trado helicoidal continuo. A injeção de concreto é feita pela haste central do trado simultaneamente à sua retirada. A armadura é sempre colocada após a concretagem da estaca. No anexo N da ABNT NBR 6122/2019 (Páginas 89 a 93) tem o seguinte:

PROCEDIMENTOS EXECUTIVOS: Item N5 (Pág. 90): ...A pressão do concreto deve ser sempre positiva para evitar a interrupção do fuste e é controlada pelo operador durante toda a concretagem. Na etapa de concretagem a monitoração eletrônica deve registrar ao menos a velocidade de subida do trado, a pressão de injeção do concreto e o volume bombeado. A concretagem é executada até a superfície do terreno. Se a concretagem for feita com o trado girando, este deve girar no sentido da perfuração. Item N7 (Pág. 90): Não se devem executar estacas com espaçamento inferior a cinco diâmetros em intervalo inferior a 12 h. Essa distância refere-se a estacas de maior diâmetro. Item N9 (Pág. 91): O concreto deve atender ao disposto na tabela 4 quanto à classe de agressividade I, II, III e IV e observar as seguintes características:

Para o C30 e C40, abatimento entre 220mm e 260mm S 220, diâmetro de agregados de 4,75mm a 12,5mm e teor de exsudação inferior a 4%, consumo de cimento mínimo de 400kg/m3 e fator a/c ≤ 0,6 para o C30 e fator a/c ≤ 0,45 para o C40

Instrumento de Medida e Elemento de Memória: Sistema eletrônico instalado na cabine da perfuratriz, no qual se encontram acoplados os sensores que estão instalados na perfuratriz. É dotado de mostrador com tela, onde aparecem os dados relevantes ao processo de execução das estacas. Possui um dispositivo que permite arquivar todos os dados referentes à execução das estacas, para posterior processamento em um microcomputador comum, fornecendo assim as fichas de controle executivo das estacas.

Sensores:

São dispositivos instalados em posições estratégicas da perfuratriz, os quais se encontram acoplados ao instrumento de medição, permitindo medir e registrar os seguintes dados sobre a execução das estacas:

1. Profundidade da perfuração à medida que a mesma é processada.
2. Velocidade de rotação do trado durante a introdução do mesmo no solo.
3. Torque aplicado ao trado durante a fase de introdução do mesmo no solo.
4. Inclinação da torre em relação aos dois eixos horizontais e perpendiculares (X e Y) que se cruzam no eixo vertical da torre da perfuratriz.
5. Pressão do concreto à medida que se processa a concretagem das estacas.
6. Volume aproximado do concreto introduzido durante a concretagem das estacas. Mede não só o volume acumulado (CT ou consumo total), mas também aquele correspondente aos últimos 50 cm ao longo de toda a concretagem (CP ou Consumo Parcial).

Profundidade (1): Instalado na cabeça de perfuração, este sensor se desloca em relação a um cabo fixo instalado ao longo da torre e permite leituras com precisão de 1 cm. Constitui-se de um sensor de rotação e um conjunto de roldanas que giram sobre o cabo, permitindo assim obter o deslocamento da cabeça do trado e, consequentemente conhecer a posição da ponta do mesmo em relação ao nível do terreno. Esse conjunto com dispositivo interno do computador fornece também as velocidades de avanço, na perfuração, e de subida, na concretagem, em cada profundidade em que a ponta do trado se encontra.

Inclinação da torre (2): Instalado, geralmente atrás da torre este sensor constitui-se de dois inclinômetros que fornecem a inclinação da torre em relação aos eixos “x” e “y”, com precisão de 0,1º. Velocidade de rotação (3): Instalado na cabeça de perfuração, trata-se de um sensor de profundidade, que conta o número de pinos colocados em um anel que gira solidário ao trado. Conhecido o número de pinos de cada volta do anel obtém-se a velocidade de rotação em R.P.M.

Torque (4): Trata-se de um sensor de pressão (do tipo "strain gage”), instalado diretamente na linha de óleo hidráulico do motor que faz girar a cabeça de rotação (geralmente junto à caixa de conexão ou cabeçote). Como o que se mede nesse sensor, na realidade é a pressão do óleo hidráulico do sistema da perfuratriz (bar), a transformação e/ou associação dessa pressão hidráulica (bar) em momento torsor (kgf x m, tf x m ou kN x m) NÃO É AUTOMÁTICA e, faz referência apenas e tão somente à dificuldade que o sistema hidráulico da perfuratriz apresenta em determinada situação de escavação. A conversão dessa pressão hidráulica em momento torsor deveria ser feita com base em gráficos de correlação que deveriam ser fornecidos pelo fabricante do equipamento, o que na realidade não ocorre, pois tal correlação (entre o torque e a pressão hidráulica do sistema da perfuratriz) não é tão simples estando condicionada a uma série de variáveis, algumas até alheias ao sistema (variação de temperatura, etc.). Assim sendo, associar uma determinada dificuldade de escavação à capacidade de carga das estacas como elementos de fundação é um erro.

Pressão de concreto (5) e Volume de concreto (6): É um sensor idêntico ao mencionado em (4), inserido na linha de bombeamento do concreto, próximo à base da curva por onde o concreto flui. A pressão do concreto é medida em função da pressão exercida sobre um tubo de borracha que por sua vez, comprime um líquido (água ou óleo). O fluxo de concreto é calculado de forma indireta, em função do número de picos de pressão e das características da bomba de injeção (volume de cada pico e frequência dos picos). Esse volume deve ser ajustado em cada obra em função do tipo de bomba, seu estado de conservação, etc. Como se pode observar, algumas situações podem explicar de maneira bastante simples que, a dificuldade de escavação de determinado tipo de solo e sob determinadas circunstâncias não justifica a correlação que se faz de que a essa dificuldade se associe automaticamente uma determinada capacidade de carga da estaca como elemento de fundação. Assim por exemplo, poderíamos observar as seguintes situações que ocorrem cotidianamente e que erroneamente são associadas a determinada capacidade de carga de estacas tipo hélice continua como elemento de fundação:

Troca regular do óleo hidráulico: A manutenção regular das condições mecânicas das perfuratrizes é muito importante e, o aquecimento do óleo hidráulico à medida que o equipamento trabalha faz com que sua viscosidade sofra variações. À medida que o sistema hidráulico se aquece devido ao esforço, o óleo tende a ficar mais fluido, fazendo com que a viscosidade diminua e isso influência no funcionamento do sistema hidráulico da perfuratriz, pois o calor excessivo do óleo pode causar o desgaste prematuro dos componentes do sistema hidráulico. A troca regular do óleo hidráulico deve ser observada em conformidade com as especificações do fabricante do equipamento. Em síntese, as condições do óleo hidráulico do sistema influenciam na performance de perfuração.

Escavação em argila: Em geral, a perfuração de estacas em solos argilosos exige muito mais dos equipamentos se comparado à perfuração em solos granulares (areis e siltes arenosos). Isso ocorre porque o material granular é transportado facilmente para cima à medida que o trado o escava, enquanto o material plástico (argiloso) não apresenta o mesmo comportamento e, em geral, vai se transformando em uma verdadeira “rolha aderida ao trado” à medida que ele avança solo adentro. Essa característica obviamente exige muito mais da perfuratriz e, em geral, solos predominantemente argilosos apresentam menor capacidade de carga geotécnica se comparados a solos arenosos.

Afiação das ferramentas de corte: Os trados na verdade exercem a função de transportar o material escavado para cima, enquanto a ponteira existente na parte inferior dos trados, exerce a função de escavação propriamente dita. Essa ponteira possui em sua extremidade alguns “dispositivos de corte” que, dependendo do estado de afiação, apresentam maior ou menor dificuldade de escavação. Em outras palavras, a performance de escavação depende diretamente desses dispositivos de corte estarem mais ou menos amolados (aflados). Assim sendo, a dificuldade de escavação em determinada obra e em determinado material, também depende do estado de conservação e manutenção desses dispositivos de corte o que, se mal afiados, proporciona maior pressão hidráulica no sistema.

Qualidade do aço e design dos trados: A qualidade do aço utilizado para confecção dos trados, assim como o seu design em relação aos passos das hélices também é importante. Observar que, quanto pior a qualidade do aço adotado para a confecção dos trados espirais, menor será sua longevidade e, maior será a necessidade de manutenção dos mesmos. Quanto ao design, se não houver um projeto mecânico adequado dos passos das hélices dos trados, certamente haverá interferência na performance de transporte do material escavado para a superfície à medida que o trado gira e, assim sendo, também haverá interferência na performance da perfuração à medida que o trado avança solo adentro.

Como se pode observar, existem inúmeros fatores que possibilitam a ocorrência de dificuldades quanto à perfuração de estacas tipo hélice continua monitorada sem que qualquer um desses fatores estejam associados à resistência do elemento de fundação profunda (estaca) no que tange à sua interação com o solo onde foi executada. No caso deste trabalho, apresentamos alguns desses fatores para justificar tal afirmativa, embora existam outros tantos. Isto posto, atribuir uma determinada dificuldade de perfuração a uma medida de pressão hidráulica do sistema da perfuratriz, a qual é apresentada em bar (unidade de pressão equivale a exatamente 100.000 Pascais (105 Pa)) e não em uma unidade de torque (kN x m; kgf x m; tf x m) é, no mínimo um equívoco muito grande.

O fato de determinada perfuratriz apresentar dificuldade de perfuração em determinado local, nada tem a ver em relação ao seu desempenho como elemento de fundação profunda. Associar as duas coisas é um erro e deve ser repensado por quem se utiliza de tal artificio para elaboração de projetos e controle desse tipo de fundação profunda. Na figura ao lado, observam-se os parâmetros gráficos de controle de qualidade de uma estaca concluída, gerados pelo Instrumento de Medida e Elemento de Memória da perfuratriz. Verificam-se nesse exemplo:

• MT↓ = medida de Torque (expressa em bar???);
• VR↓ = velocidade de rotação (expressa em RPM);
• VA ↓ = velocidade de avanço (expressa em m/s);
• PC ↑ = pressão de concretagem (expressa em bar);
• VS ↑ = velocidade de subida (expressa em m/s).

Pela simples analise desses gráficos, observa-se incoerência entre a unidade de Torque (MT↓) expressa em bar, sendo facilmente concluída tal incoerência se observarmos a medida de Pressão de Concretagem (PC↑), também expressa em bar, neste caso corretamente expressa, por se tratar aqui realmente de uma unidade de pressão. CUIDADO. FICA A DICA!!!