Introdução
Durante a fase de pré-projeto da fundação, as estimativas iniciais de capacidade de carga das estacas metálicas helicoidais são elaboradas com base nas informações recebidas.
Entre os documentos fundamentais para essa etapa estão as investigações geológico-geotécnicas, representado por meio de sondagens, comumente do tipo SPT (Standard Penetration Test). Fazendo um parêntese, é importante mencionar que nos últimos anos, a quantidade de sondagens realizadas em projetos de Linha de Transmissão de Energia tem aumentado significativamente, o que contribui para uma melhor compreensão das condições do solo e, consequentemente, para um projeto de fundação mais eficiente e seguro.
Além disso, o estudo de resistividade do solo é outro documento utilizado, já que identifica as características resistivas do solo, permitindo entender as condições de corrosividade ou condutividade, o que pode demandar soluções adicionais, como a adoção de estacas com revestimento especial ou proteção catódica para evitar a deterioração das fundações.
Outros documentos relevantes incluem as memórias de cálculo das torres, onde são apresentadas as cargas que a estrutura irá transferir para as fundações, e a silhueta da estrutura, que contempla a geometria básica da torre, suas terminações e os pontos de engaste ou conexão com a fundação.
No dimensionamento geotécnico das estacas helicoidais, a capacidade de carga da estaca pode ser determinada com base na contribuição de cada hélice ao longo da fundação – princípios estabelecidos na Teoria de Terzaghi.
Contudo, variações geotécnicas podem ocorrer não apenas devido às diferenças naturais no solo, mas também pela idoneidade das empresas que realizam a sondagem. Neste artigo, partiremos do princípio de que todos as sondagens são realizadas em conformidade com a NBR 6484, que estabelece os procedimentos para a execução de sondagens de simples reconhecimento dos solos, portanto, os resultados obtidos são de boa qualidade.
Ainda assim, diferenças entre os dados de sondagem e as condições reais no ponto de instalação são comuns no que tange Linha de Transmissão de Energia, especialmente percebidas nas estacas helicoidais através da medição do torque durante a instalação, que pode ser analisada em uma relação diretamente proporcional à resistência do solo, ou seja, quando o torque ainda se apresenta baixo pode-se admitir que as hélices ainda estão ancoradas em solos com baixa resistência.
Para minimizar essas incertezas e garantir a precisão do projeto, o ensaio de convalidação é realizado antes da emissão do projeto executivo, ajustando as estimativas iniciais de projeto com base em dados reais e mais representativos.
Ensaio de convalidação:
Esse tipo de ensaio envolve a aplicação de cargas progressivas a tração e compressão sobre as estacas, simulando as condições que serão encontradas durante sua vida útil na respectiva fundação.
No ensaio de convalidação, dependendo do projeto, suas particularidades e até mesmo do projetista são escolhidas normalmente entre 3 e 5 torres. Dentre essa quantidade, são selecionadas torres que apresentam condições de solo críticas ou que requerem um entendimento mais detalhado, como solos com baixa capacidade de resistência, com presença de nível d’água ou mesmo solos mais resistentes.
Normalmente são instaladas três estacas a 0º com a estaca central utilizada para o ensaio de compressão, enquanto as duas estacas nas extremidades atuam como estacas de reação. Após a conclusão do ensaio de compressão, é realizado o ensaio de tração em uma das estacas da extremidade, geralmente naquela que apresentar menor profundidade ou maior variação de torque durante a instalação.
Durante o ensaio, podendo variar por projetista, são adotados quatro relógios comparadores, permitindo uma amostragem mais detalhada dos deslocamentos obtidos ao longo do teste. Dependendo da localização da torre selecionada, especialmente em terrenos desnivelados ou colapsíveis, pode ser necessária a utilização de ao menos mais dois relógios comparadores, posicionados nas bases da viga de ensaio, para garantir medições ainda mais precisas dos deslocamentos sob carga, tanto na tração quanto na compressão, e assegurar que todas as variações de comportamento sejam registradas e analisadas.
Adicionalmente, dependendo das características e da complexidade do projeto, os projetistas, construtoras ou transmissoras de energia podem optar por aplicar carregamentos superiores a 100% da carga máxima prevista, contribuindo para uma análise geotécnica mais robusta, identificando limites de segurança adicionais e melhorando a confiança no desempenho da fundação. Em casos de maior complexidade ou para assegurar uma margem de segurança adicional, pode ser adotado ainda um terceiro ciclo de carregamento ou até mesmo a execução do ensaio até a ruptura geotécnica, permitindo uma avaliação mais profunda da capacidade de carga e das condições do solo.
É importante que todos os parâmetros descritos no último parágrafo sejam definidos e estabelecidos com antecedência, garantindo que a viga de reação, o conjunto hidráulico (bomba e cilindro) e as estacas sejam dimensionadas, mecânica e estruturalmente, às condições adicionais previstas. Essa preparação prévia assegura que todos os componentes utilizados no ensaio suportem os esforços requeridos, evitando falhas e permitindo a execução adequada dos procedimentos de teste, mesmo em situações de carregamento acima da carga máxima prevista ou com ciclos adicionais de verificação.
Ensaio de Rotina:
O ensaio de rotina é realizado durante o período de instalação das estacas metálicas helicoidais, seguindo procedimentos estabelecidos pelo projetista.
O objetivo principal do ensaio é verificar se as estacas instaladas estão em conformidade com os parâmetros definidos no projeto, garantindo que o desempenho da fundação atenda às expectativas de segurança e eficiência.
Diferentemente do ensaio de convalidação o ensaio de rotina utiliza, normalmente, apenas dois relógios comparadores para monitorar os deslocamentos das estacas quando submetidas a carregamentos. Quantidade essa que é geralmente suficiente para verificar se as estacas estão se comportando conforme o esperado durante o ensaio.
O procedimento envolve a aplicação de cargas progressivas em dois ciclos de incremento, conforme o carregamento projetado, e o monitoramento dos deslocamentos máximos admissíveis definidos no projeto. Durante o ensaio, qualquer variação significativa em relação a esses limites pode sinalizar problemas na execução, como instalação inadequada (falso torque por exemplo), falhas no equipamento (vazamento, perca de força, conversão de carga incorreta, etc..) ou inconsistências nas condições do solo.
No dimensionamento das fundações de linhas de transmissão de energia, os esforços de tração possuem maior influência, portanto, para o ensaio de rotina, mesmo em fundações que também estarão submetidas a esforços de compressão, como torres autoportantes e mastros centrais, adota-se o ensaio de tração, que é realizado em 100% das fundações. Em situações em que são utilizadas múltiplas estacas por fundação (blocos) o ensaio é realizado em apenas uma.
Vale ressaltar que a realização do ensaio apenas à tração, durante o ensaio de rotina, é um critério comumente adotado pelos projetistas para aumentar a produtividade em campo tornando-o mais prático. O ensaio de compressão, por sua vez, exige a utilização de mais duas estacas como reação, o que pode ser inviável em arranjos de blocos com múltiplas estacas devido à limitação de espaço, acentuado pela altura dos blocos, que podem variar entre 60 e 90 cm, dificultando o posicionamento da mesa de reação ou do tripé.
Em suma, o ensaio de rotina atua como um controle de qualidade durante a instalação, permitindo a correção imediata de eventuais problemas e garantindo que cada estaca atenda aos requisitos especificados de desempenho. É fundamental para assegurar que a fundação, ao ser submetida às cargas de trabalho, comporte-se de acordo com as previsões do projeto, evitando riscos estruturais e garantindo a longevidade da fundação.
Diferenças entre os ensaios:
Embora ambos os ensaios sejam essenciais para garantir a segurança e a eficácia das fundações com estacas metálicas helicoidais, diferem em seus objetivos e momentos de aplicação. O ensaio de convalidação é realizado antes da execução do projeto, com o foco em validar e ajustar as premissas de projeto, reduzindo incertezas sobre o comportamento do solo. Já o ensaio de rotina é um controle de qualidade realizado durante a instalação, assegurando que a execução atenda aos parâmetros estabelecidos.
