Em ambientes urbanos, os órgãos fiscalizadores estão cada vez mais exigentes em relação ao controle de ruído nos canteiros de obras, o que impõe desafios à execução das fundações, contenções de solos e escavação de túneis, entre outras atividades geradoras de poluição sonora. No que depender dos fabricantes de perfuratrizes, entretanto, os tremores ocasionados nas cravações de estacas tendem a se transformar em coisa do passado.

Vale observar que tais tremores correspondem a apenas um tipo de fundação muito usual, composta pela cravação de estacas pré-fabricadas – de aço ou concreto. A ele se somam outras modalidades de execução, como as estacas escavadas e do tipo hélice contínua, que mobilizam equipamentos bem menos ruidosos. Diante desse leque de opções, cabe às construtoras determinar qual a tecnologia mais adequada para cada projeto.

Os profissionais da ThyssenKrupp, que trabalham na implantação da Companhia Siderúrgica do Atlântico (CSA), conhecem o desafio de especificar o parque de máquinas para as fundações de um grande projeto de engenharia. Para instalar o maior complexo siderúrgico do Brasil nos últimos 10 anos, em Santa Cruz, na região metropolitana do Rio de Janeiro, eles precisaram mobilizar uma frota de 120 equipamentos de cravação de estacas, que no pico das obras operaram em regime de 24 horas por dia e 7 dias por semana.

Orçada em 3 bilhões de euros, a usina é um projeto conjunto da siderúrgica alemã ThyssenKrupp e da Vale do Rio Doce, que ficará responsável pelo seu abastecimento com minério de ferro. Ocupando uma área de 9 km², o complexo engloba um porto com dois terminais capazes de receber até 4 milhões t/ano de carvão e de escoar 5 milhões t/ano de placas de aço. Com essa magnitude, a siderúrgica precisava de bases sólidas para suportar suas operações. “Instalamos 24 mil estacas pré-moldadas de concreto em profundidades de 30 a 50 m”, diz Silvio Couri, diretor responsável pelas obras de fundação e terraplanagem da ThyssenKrupp.

Segundo ele, além de executar as fundações num terreno complicado, composto por argila mole, o trabalho representou um recorde mundial nessa área ao mobilizar 120 equipamentos simultaneamente, no pico das obras. Entre os modelos usados, o projeto contou com martelos a diesel, martelos de guinchos puxados por cabo e bate-estacas convencionais da finlandesa Junttan.

“Um deles foi o PM-20, um bate-estaca hidráulico com pilão de 5 t e altura máxima de queda de 1,20 metros, que atinge uma energia de impacto de 59 kN”, diz Fábio Damasio, diretor da Máquina Solo, que distribui os equipamentos da marca no Brasil. Na parte de martelos de cravação, ele destaca o modelo HHK-16A, locado pela Andrade Gutierrez, que atinge uma energia de cravação de 189 kN. “Trata-se de um dos maiores em operação no Brasil.”

Vantagens e desvantagens

Como as estacas foram especificadas com diâmetro acima do convencional, chegando a 80 cm, a obra se deparou com dificuldades de suprimento. Apesar de usar estacas metálicas tubulares em conjunto com as de concreto, o projeto continuou a ter problemas, diante da dificuldade dos fornecedores em entregar os volumes necessários. “A solução foi usar trilhos de trem como estacas”, diz Couri. Ele explica que, após algum tempo em operação nas ferrovias, esse material precisa ser substituído, sendo então reaproveitado na nova função.

De acordo com Damasio, da Máquina Solo, uma das vantagens da estaca pré-moldada é que a tecnologia evita escavações – como acontece nas moldadas in loco – e o solo não perde a sua resistência. “Além disso, elas não geram resíduos, eliminando custos com o transporte desse material para bota-fora e preservando o meio-ambiente.” A desvantagem fica por conta do ruído e dos tremores ocasionados durante a cravação, embora Damasio ressalte que os equipamentos mais modernos já executam esse serviços com menos transtornos para a população em torno da obra.

Ele explica que a maior parte da frota de equipamentos desse tipo em operação no Brasil tem mais de 20 anos de uso. Como possuem tecnologia obsoleta, eles trabalham em freqüência mais baixa, atingindo uma rotação máxima de 1.200 rpm, e transmitem maior vibração ao solo. “Acima dessa
rotação, a máquina reduz a vibração transmitida para o solo, motivo pelo qual os modelos mais recentes trabalham em até 1.600 rpm”, afirma Damasio.

Estaca escavada

Se a opção por estaca pré-moldada permitiu instalar uma siderúrgica em terreno com solo mole, as fundações moldadas in loco também se mostram versáteis para uso em situações pouco convencionais. Exemplo disso é o galpão construído pela Companhia Brasileira de Alumínio (CBA) para abrigar sua área de extrusão de alumínio. Isto porque a edificação foi alocada num terreno coberto por aterro. Segundo Carlos Alexandre Peão, superintendente comercial da Geosonda, empresa responsável pelo serviço de fundação, esse aterro atingia profundidades de até 50 m, configurando uma área imprópria para receber o galpão, principalmente considerando as cargas envolvidas.

Mesmo assim, ele destaca o sucesso obtido na execução das fundações. Equipamento executa estaca escavada “Usamos estacas com diâmetro entre 90 cm e 190 cm, escavadas a profundidades de até 60 m, para apoiar as cargas em solo firme.” Para alcançar essa profundidade, acima do convencional, os
equipamentos foram dotados de hastes telescópicas, do tipo Kelly, que estendem seu alcance. As máquinas utilizadas foram das marcas italianas Soilmec, Mait e Casagrande.

“Esses equipamentos também são dotados de mesas rotativas, que dão giro e transferem torque às hastes telescópicas”, diz Peão. De acordo com o especialista, as hastes são equipadas com baldes ou trados na ponta, para auxiliar a perfuração feita por rotação. “Essas ferramentas vão sendo preenchidas com o material escavado e, quando retiradas da perfuratriz, são automaticamente esvaziadas.”

O equipamento executa todo o serviço em etapas, das quais a primeira é a escavação de um poço com cerca de 2 m de profundidade, para a instalação do tubo-guia que protege o topo da escavação. Em seguida, ele escava o solo até a profundidade de projeto das estacas, preenchendo o furo com lama bentonítica, para estabilizar suas paredes internas. Depois disso é feita a limpeza do fundo da escavação, seguida pelo tratamento da bentonita, e a eliminação do solo em suspensão. “Na seqüência, instalamos as armaduras, lançamos o concreto pela tremonha e, após a retirada do tubo-guia, a estaca está pronta”, diz Peão.

Hélice contínua

Em situações convencionais, nas quais o terreno apresenta boa capacidade de suporte às cargas, os bateestacas e as perfuratrizes para a execução de estacas moldadas in loco podem ser substituidos por perfuratrizes de hélice contínua, que também operam com o princípio de escavação do furo. Os modelos da italiana CMV, por exemplo, realizam até 400 m/dia de estacas hélice contínua, considerando uma profundidade média de 20 m, conforme explica Orlando Beck, diretor da Obeck, que representa a empresa no Brasil. “Temos um modelo para perfurações de até 24 m e a outro que atinge 26 m, com diâmetros que chegam a 1,2 m.”

Apesar da versatilidade para aplicação em várias situações, essa técnica apresenta limitações de  profundidade quando comparada aos bate-estacas e martelos de cravação. “A hélice contínua mantém o terreno da obra quase intacto, trabalhando a seco e sem a necessidade de injeção de lama bentonítica, como acontece com as estacas escavadas”, pondera Marcelo de Araújo Bois, diretor técnico da
Biosondaga, empresa que loca e dá assistência técnica aos equipamentos.

Vale observar que esse tipo de tecnologia se popularizou no País somente após o incremento de ferramentas de medição e de registro nos equipamentos de perfuração. “O uso de computadores para medir a pressão de operação e o volume do concreto lançado pelas máquinas impulsionou sua aplicação nos canteiros de obra brasileiros”, intervém Orlando Beck. Ele destaca que esses computadores monitoram os equipamentos de perfuração, gerando gráficos com o perfil de cada estaca concretada.

A vantagem da tecnologia hélice contínua reside na maior qualidade do serviço em relação às estacas cravadas e moldadas in loco convencionais. “Os parâmetros fornecidos pelos computadores permitem mensurar o desempenho da estaca, principalmente porque a pressão que ela exerce sobre o solo é determinante para a quantidade de escora das paredes do poço e para a firmeza da fundação”, diz Beck. Ele ressalta a importância de medir todos os parâmetros de injeção de concreto pela perfuratriz, bem como o cuidado na hora de retirar a haste do terreno. “A hélice não pode virar, mesmo quando necessário um alívio de carga, nem se deve interromper o movimento de retirada, sob pena de seccionar a estaca.”

Marcelo Bois, da Biosondaga, explica que a execução de estacas por perfuratrizes de hélice contínua exige o uso de concreto com brita de baixa granulometria, especificada como do tipo zero. Além disso, o traço do material precisa contemplar um consumo entre 350 e 450 kg de cimento para cada metro cúbico misturado, de forma a se obter um concreto com resistência característica (fck) de 22 MPa. “Com isso, as bombas de concreto, que são ligadas aos equipamentos de perfuração por meio de mangueiras flexíveis, conseguem dar a vazão necessária para a massa, assegurando o correto preenchimento da estaca”, ele conclui.