Bloco pré-moldado como solução de fundação de torre em Linha de Transmissão de Energia

Introdução

Em torres de Linha de Transmissão de Energia as fundações devem ser projetadas visando garantir a segurança, estabilidade e durabilidade da estrutura. Além disso, o projetista deve sempre se atentar para as condições adversas que as torres poderão estar expostas durante sua vida útil como, por exemplo, rajadas de vento, tempestades, terrenos instáveis, variações climáticas sazonais, alteração da capacidade portante do solo e abalos sísmicos dependendo da região em que a linha atravessará.

Por se tratar de estruturas de grande porte, a fundação tem papel importante devendo suportar os esforços atuantes na mesma, sejam eles relacionados ao peso próprio da torre e de seus componentes (cabos, isoladores, braços de suporte, etc.), ou de situações eventuais, como chuva, vento e variação da maré, transmitindo estes esforços para o solo de maneira segura e eficiente.

Existem diferentes tipos de torres que variam em função das necessidades e condições de cada projeto, como por exemplo o distanciamento entre elas, tipo de terreno, características geográficas, etc.

Em projetos de fundação para torres de Linha de Transmissão de Energia, a escolha da melhor solução é definida por alguns parâmetros importantes que pode começar por um estudo geotécnico da região onde é possível verificar as características do solo e sua real capacidade de carga. A seguir, uma análise estrutural que visa determinar as cargas que serão aplicadas na estrutura garantindo assim que o dimensionamento seja adequadamente elaborado. Não menos importante, também precisa ser considerado o aspecto econômico, onde deve-se encontrar um equilíbrio entre a segurança estrutural, exigências do terreno e os custos envolvidos em sua construção.

As soluções para fundações de torres de transmissão de energia mais usuais são as microestacas, ancoragem em rocha, estacas helicoidais, sapatas, tubulão, estaca raiz e bloco pré-moldado, que é o tema deste artigo.

Bloco Pré-Moldado

O bloco pré-moldado, também conhecido como viga L ou popularmente “sofazinho”, é um tipo de solução de fundação bastante utilizada em torres de linha de transmissão de energia do tipo estaiada.

Neste tipo de torre, os quatros estais que dão sustentação a estrutura da torre são dimensionados para absorver os esforços na fundação e transmiti-los ao solo.

É constituído por um bloco de concreto pré-moldado que é fabricado ainda no canteiro de obras e sua geometria (comprimento, altura e largura) pode variar de acordo com as especificidades e carregamentos de cada projeto.

Através de um sistema de ancoragem, especificamente um conjunto contendo barra, luva de emenda, porca, contraporca, placa, centralizador e olhal é possível transmitir os esforços da torre até a fundação (neste caso o bloco pré-moldado) que está situada, em local de solo competente, o suficiente para tal finalidade.

Esse sistema pode ser divido em dois trechos:

• Trecho de ancoragem: função de garantir a ancoragem no bloco pré-moldado e para isto utiliza-se uma porca, uma contraporca uma placa e um trecho de barra. Este trecho de barra possui comprimento conforme projeto, com a função de permitir a ancoragem da mesma dentro do bloco, a conexão com sua extensão (a ser realizada em campo) e facilitar a logística do mesmo até o
  ponto de instalação.
• Trecho de transmissão: responsável por transmitir os esforços do estai até o bloco pré-moldado, utilizando um olhal, uma contraporca, centralizadores, luvae barra com comprimento tal que somado ao trecho ancorado atinja o especificado em projeto.

Sabendo que no mercado existem diferentes modelos de hastes de ancoragem para atender diversas faixas de carregamentos (escoamento e/ou ruptura), a carga de trabalho da fundação é quem vai determinar qual o melhor conjunto a ser utilizado. Normalmente essa análise é feita pela engenharia do proprietário da linha, construtora e/ou fornecedor do material.

Por se tratar de materiais que ficarão expostos a intempéries (chuva, sol e vento) ao longo de sua vida útil, é recomendado que todo o conjunto, exceto os centralizadores que são produzidos a partir de polipropileno, tenha proteção superficial anticorrosiva (galvanização ou pintura epóxi) garantindo assim maior resistência contra corrosão e maior durabilidade.

a. Produção do bloco

A primeira etapa produtiva da viga L é a armação do bloco que ocorre de acordo com as premissas indicadas em projeto, estabelecendo o formato, tipo de ferragem, bitola (diâmetro), perfil de dobra, comprimento e cobrimento da armadura a serem utilizados.

Em seguida, já com a geometria do bloco constituída pela armação, é feito a fôrma que visa garantir que o pré-moldado tenha a geometria definida em projeto. No momento da montagem da fôrma, devem ser posicionados também o trecho de ancoragem, garantindo assim seu correto posicionamento e recobrimento.

A próxima etapa, e também seguindo os parâmetros estabelecidos pelo projetista, é a concretagem do bloco. Nela devem ser observados fatores como a resistência do concreto (fck), fator água/cimento e utilização de aditivos (quando necessário). Nesta etapa é importante observar os procedimentos de execução para garantir um correto adensamento e preenchimento do concreto.

Neste momento, é necessário o período de cura do concreto que bem controlado evita fissuras e proporciona a resistência necessária. Quando atingido tal parâmetro, a forma será retirada e o material está liberado para transporte e aplicação em campo.

b. Instalação do bloco

O primeiro passo para instalação da viga L é a escavação do solo. Com o auxílio de uma retroescavadeira ou similar, escava-se um bloco vertical seguindo a altura, largura e comprimento solicitado em projeto. Após esta etapa, pode ser necessário preparação do fundo da cava com alguma melhoria de resistência, de maneira a absorver os esforços e estabilizar o bloco.

Na sequência, já com o bloco escavado, o pré-moldado é posicionado dentro da cava seguindo o alinhamento da fundação em relação ao cabo de estai da torre, garantindo assim que todo esforço atue de maneira axial ao longo da haste.

Neste momento, o conjunto de ancoragem já está conectado no pré-moldado, portanto, com a utilização de uma luva é feito a emenda da haste a fim de atingir o comprimento necessário da fundação.

A última etapa é a compactação do solo que consiste na aplicação de força mecânica sobre o solo, reduzindo os vazios e fazendo com que as partículas do solo se aproximem uma das outras.

Para as fundações de torres de transmissão de energia é importante que o solo seja o mais estável possível resultando assim em maior capacidade de suporte e menor compressibilidade, além de prevenir recalques ou erosões excessivas.

A compactação pode ser realizada utilizando do próprio solo escavado e é feita por meio de equipamentos como rolos compactadores, placas vibratórias, compactadores de percussão, etc.

Outra opção, quando deparado com solos de baixa qualidade, se dá utilizando camada de solo-cimento que permite melhor estabilização e resistência do solo.

Em ambos os casos o procedimento deve ser feito de acordo com as especificações e normas técnicas adequadas.

c. Conexão entre as partes

Uma etapa crucial na execução desse tipo de solução é a correta ligação da haste de ancoragem com seus acessórios. Somente ao assegurar essa condição, será possível obter confiabilidade no desempenho adequado, uma vez que os acessórios possuem comprimentos de rosca dimensionados para resistir e transferir os esforços aplicados na fundação. A falta de conexão integral dos acessórios pode resultar em perda de performance.

Para assegurar a conexão completa entre a haste de ancoragem e seus acessórios, a Incotep desenvolveu o procedimento “Instrução de Trabalho – Procedimento para instalação de hastes com elementos de conexão”,que foi criado com o propósito de auxiliar a adequada integração dos elementos e, consequentemente, a performance confiável da solução.

d. Ensaio em campo

Depois de finalizada, as fundações devem ser ensaiadas avaliando assim sua real capacidade de carga e resistência quando submetidas a esforços de tração.

O ensaio consiste em aplicar estágios de carregamentos, normalmente em até 100% da carga de trabalho da fundação e tem por objetivo verificar o deslocamento apresentado, garantindo assim o desempenho geotécnico desejado.

Para as fundações de torres de linha de transmissão de energia, especificamente na solução que tenha bloco pré-moldado, tem se adotado ensaio em cerca de 2% das fundações executadas.

e. Montagem

Obtido resultado satisfatório durante os ensaios a estrutura da torre está liberada para ser montada.

Vale lembrar que as torres estaiadas são compostas por uma estrutura vertical que possui cabos de aço, chamados de cabo de estai, que partem da torre na direção da fundação e são tensionadas para estabilizar e possibilitar suporte a estrutura.

A conexão entre o cabo de estai da torre com a fundação se dá por meio do sistema de ancoragem – conjunto da haste mais o varigrip, dimensionados para resistir e transmitir os esforços de tensão do cabo para a fundação.

Vantagens da solução

A utilização de bloco pré-moldado em fundações de torre do tipo estaiada é uma solução que tem sido empregada com bastante frequência no segmento de Linha de Transmissão de Energia.

Um dos principais motivos que levam os projetistas e construtoras a adotarem essa alternativa se dá pela possibilidade de iniciar sua produção antes mesmo de ser emitido a licença de instalação (LI) que é um documento emitido pelas autoridades competentes (órgãos reguladores ou agências governamentais responsáveis pelo setor elétrico) e que autoriza a construção da linha. Portanto, no próprio canteiro de obras o pré-moldado pode ser fabricado seguindo as diretrizes do projeto de fundação.

Elementos pré-fabricados ainda proporcionam melhor controle de qualidade já que são produzidos em condições controladas pelas usinas o que garante maior consistência e qualidade do concreto. Como são produzidos sob medida, ou seja, maior precisão dimensional é possível reduzir o desperdício de materiais resultando assim em uma obra mais sustentável.

Como qualquer tipo de solução requer cuidados e uma análise apurada para viabilizar sua utilização. Por se tratar de material volumoso e pesado pode apresentar dificuldade no manuseio e transporte. Neste caso pode ser necessário a utilização de equipamentos especializados significando assim em custo e complexidade logística maior quando comparados a outras soluções.

Outro ponto importante a ser analisado é que este tipo de solução depende da precisão e controle de qualidade do concreto durante o processo de fabricação, já que qualquer desvio pode comprometer a integridade e durabilidade da fundação.