ESTACA HÉLICE CONTÍNUA MONITORADA
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 01: Equipamento de fundação para estaca tipo Hélice Contínua Monitorada.
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ÍNDICE Introdução..........................................................................................................................3 Vantagens e Desvantagens...............................................................................................4 Aplicações..........................................................................................................................5 Boletim de Controle de Execução......................................................................................6 Equipamentos....................................................................................................................7 Máquina perfuratriz................................................................................................. 7 Trado contínuo........................................................................................................ 9 Bomba de injeção de concreto..............................................................................10 Mangueiras de acoplagem à bomba de injeção....................................................11 Instrumento de medida..........................................................................................12 Elemento de memória............................................................................................13 Sensores................................................................................................................14 Pá carregadeira.....................................................................................................15 Equipe..............................................................................................................................16 Locação da obra..............................................................................................................17 . Mobilização......................................................................................................................18 . Procedimento executivo...................................................................................................20 Perfuração............................................................................................................ 21 Concretagem.........................................................................................................25 Colocação da armação......................................................................................... 28 Relatório de controle das estacas....................................................................................31 Observações na execução...............................................................................................32 Outros serviços realizados pela TEC GEO......................................................................33 Bibliografia.......................................................................................................................34 .
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INTRODUÇÃO A estaca tipo Hélice Contínua é uma estaca de concreto moldada “in loco”, executada mediante a introdução no terreno, por rotação, de um trado helicoidal contínuo. 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. Todas as fases de execução da estaca são monitoradas eletronicamente a partir de sensores instalados na perfuratriz. Desenvolvida nos Estados Unidos da América e difundida em toda Europa e Japão na década de 80, foi executada pela primeira vez no Brasil em 1987 com equipamentos aqui desenvolvidos. A partir da metade da década de 90, o mercado brasileiro foi invadido por máquinas importadas da Europa, principalmente da Itália. Para essa modalidade de fundação, a TEC GEO possui equipamentos com a mais moderna tecnologia, compostos por chassi Caterpillar importado dos E.U.A. e o restante da máquina fabricado por empresa brasileira de referência no mercado mundial de perfuratrizes, podendo executar estacas de até 24 m de profundidade e com até 800 mm de diâmetro. Contamos com uma equipe de operadores competentes treinados na nossa própria Empresa e/ou certificados pelo fabricante dos equipamentos.
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 02: Equipamento em operação.
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VANTAGENS E DESVANTAGENS VANTAGENS A elevada produtividade reduz significativamente o cronograma da obra com apenas uma equipe de trabalho; Adaptabilidade na maioria dos tipos de terreno, exceto na presença de matacões e rochas; O processo executivo não produz os distúrbios e vibrações típicos dos equipamentos à percussão e não causa descompressão do terreno; A perfuração com hélice não produz detritos poluídos por lama bentonítica reduzindo os problemas ligados à disposição final de material resultante da escavação.
DESVANTAGENS Em função do porte do equipamento, as áreas de trabalho devem ser planas e de fácil movimentação; Devido a grande produtividade, exige a central de concreto nas proximidades do local de trabalho; Necessidade de uma pá carregadeira na obra para remoção e limpeza do material extraído da perfuração para fora da área de trabalho; Limitação nos comprimentos da estaca e da armação.
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APLICAÇÕES As estacas Hélice Contínua oferecem uma solução técnica e economicamente interessante nos seguintes casos: Centros urbanos, próximo a estruturas existentes, escolas, hospitais e edifícios históricos, por não produzir distúrbios ou vibrações e de não causar descompressão do terreno; Obras industriais e conjuntos habitacionais onde, em geral, há um grande número de estacas sem variações de diâmetros, pela produtividade alcançada; Como estrutura de contenção, associado ou não a tirantes protendidos, próximo à estruturas existentes, desde que os esforços transversais sejam compatíveis com os comprimentos de armação permitidos.
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagens 03 e 04: Execução de estacas tipo Hélice Contínua como estrutura de contenção: ampliação do canal do Ribeirão Arrudas - BH.
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BOLETIM DE CONTROLE DE EXECUÇÃO Ficha de controle que deve ser preenchida diariamente para todas as estacas, contendo dados da obra e da execução. O documento deve apresentar pelo menos as seguintes informações: identificação da obra e local, nome do contratante e executor; data da cravação e/ou recravação, quando houver; identificação ou número da estaca, com as datas e horário de início e término da cravação; cota do terreno; diâmetro da estaca; comprimento executado da estaca; desaprumo e desvio de locação; características do equipamento; especificação dos materiais e insumos utilizados; consumo de materiais por estaca; inclinação do trado; volume de concreto real e teórico; torque durante a perfuração; rotação do trado; velocidade de avanço do trado; pressão de injeção do concreto; velocidade de extração do trado; anormalidades de execução; observações pertinentes.
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 05: Boletins de Controle de Execução.
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EQUIPAMENTOS Máquina perfuratriz O equipamento normalmente empregado para cravar a hélice no terreno é constituído por uma torre metálica, de altura apropriada a profundidade da estaca, dotada de duas guias nas extremidades sendo que a guia inferior pode ser substituída pelo limpador de trado, mesa rotativa de acionamento hidráulico com torque apropriado ao diâmetro e profundidade da estaca a ser executada, e guincho compatível com os esforços de arrancamento necessários. ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS Modelo Perfuratriz hidráulica CZM EM800 (2008) Chassi Caterpillar 320C (esteiras estendidas) Potência instalada 140 hp Torque máximo 12.000 kgm Máxima passagem interna do cabeçote 800 mm Diâmetro máximo 800 mm Profunidade máxima 23 m Força de extração total do guincho 48 t Força de extração combinada na prolonga 58 t Curso do empuxe axial hidráulico 3m Peso de transporte 30 t
Modelo Perfuratriz hidráulica CZM EM800 (2010) Chassi Caterpillar 320C (esteiras estendidas) Potência instalada 140 hp Torque máximo 12.000 kgm Máxima passagem interna do cabeçote 800 mm Diâmetro máximo 800 mm Profunidade máxima 24 m Força de extração total do guincho 48 t Força de extração combinada na prolonga 58 t Curso do empuxe axial hidráulico 3m Peso de transporte 30 t
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TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 06: Dimensões gerais EM 800 - CAT 320.
Fonte: CZM - Foundation Equipment: www.czm.com.br
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Trado Contínuo Deve ser retilíneo, apresentar diâmetro constante e comprimento mínimo igual ao da estaca, admitindo-se prolongamento único metálico liso de até 8,00 m dependendo do terreno. O diâmetro interno da haste central deve ser de no mínimo 100 mm para estacas com diâmetro máximo de 700 mm, e 125 mm para estacas com maior diâmetro. A espessura da parede da parede da haste central deve ser compatível com o tipo de aço com a qual é confeccionada, devendo atender ao momento torsor máximo da mesa rotativa.
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagens 07, 08, 09 e 10: Trados de diferentes diâmetros e peças de acoplagem dos trados à mesa rotativa.
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Bomba de injeção de concreto Pode ser do tipo estacionária ou móvel, deve ser dotada de dois cilindros com capacidade de bombeamento mínimo de 20 m³/h para estacas com diâmetro máximo de 50 cm, e 40 m³/h para diâmetros maiores. Em ambos os casos a pressão aplicada pela bomba sobre o concreto deve ser superior a 6 Mpa.
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagens 11 e 12: Bomba de injeção de concreto.
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Mangueiras de acoplagem à bomba de injeção Devem ser flexíveis, com diâmetro interno igual ou maior do que o diâmetro interno da haste, como também resistentes à pressão aplicada pelo concreto.
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagens 13, 14 e 15: Conjunto de mangotes do equipamento e detalhe da acoplagem à tubulação da bomba de injeção de concreto.
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Computador de bordo Equipamento comercialmente desenvolvido para o controle deste tipo de estacas, acionado pela bateria da máquina perfuratriz. Esse é dotado de tela onde é possível visualizar todas as etapas da execução das estacas.
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagens 16 e 17: Tela digital do computador de controle das estacas instalado na cabine da máquina perfuratriz.
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Elemento de memória Compatível com o instrumento de medição e permite, de maneira direta, o transporte de seus arquivos para um PC comum, de modo a possibilitar a impressão das folhas de controle das estacas.
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 18: Elemento de memória.
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Sensores Por serem, juntamente com o computador, os elementos de controle da execução, são aferidos em períodos regulares, não superiores a um ano, sendo proibido executar estacas com funcionamento irregular ou faltante de qualquer um destes. Admite-se todavia, mediante autorização do engenheiro da obra, e com conhecimento do cliente, o término de alguma estaca durante falha dos sensores no decorrer da execução.
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 19: Detalhe do sensor de medição do comprimento da estaca.
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Pá carregadeira Pode ser de qualquer tipo, tradicional ou de lâmina ou do tipo pá carregadeira – dimensionada de acordo com a dinâmica de execução, desde que permita o carregamento da terra, depositada à frente da máquina perfuratriz diretamente em caminhões que a transportam para o bota-fora ou sua remoção para locais fora da área de influência do estaqueamento.
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 20: Pá carregadeira.
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EQUIPE A equipe mínima para operar o equipamento para a execução de estaca tipo Hélice Contínua Monitorada durante a execução deve ser constituída por um engenheiro supervisor, um encarregado de hélice, um operador de máquina perfuratriz e dois ajudantes práticos. Além disso, necessita-se de um operador de pá carregadeira e um operador de bomba de injeção, ambos serviços executados geralmente por terceiros.
QUADRO DE FUNÇÕES DA EQUIPE
Fonte: Manual de Especificações de Produtos e Procedimentos ABEF - Engenharia de Fundações e Geotecnia - 3ª edição; C11: Estacas, tipo Hélice Contínua, Monitoradas; p. 229 (adaptado).
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LOCAÇÃO DA OBRA Antes da chegada dos equipamentos à obra, o engenheiro deve certificar-se, por meio de visita ao local, dos seguintes aspectos: Condições do canteiro Segurança; barracão de obras ou local adequado para banho dos funcionários ao final do expediente, com água quente; energia elétrica; etc. Locação da obra concluída Piquetes devidamente locados, dentro de embocamento de 20 cm abaixo do nível do terreno, ficando o mesmo cheio de areia, para evitar seu deslocamento ou que seja arrancado.
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 21: Locação das estacas.
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MOBILIZAÇÃO Descarregamento da máquina perfuratriz da carreta Esse procedimento deve ocorrer de acordo com o fluxo de pessoas e veículos nas proximidades da obra. As dimensões da carreta impossibilitam, muitas vezes, sua entrada no canteiro de obras, havendo a necessidade do descarregamento em local plano próximo ao acesso. Em localidades com grande movimentação em determinado período do dia, o procedimento deve se dar em horário de menor influência para a região, de acordo com as condições impostas pelo órgão de trânsito do local.
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 22: Máquina perfuratriz sobre carreta.
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Descarregamento do restante dos equipamentos do caminhão munck
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 23: Descarregamento do restante dos equipamentos.
Movimentação da máquina, levantamento da torre e instalação do trado
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 24: Instalação dos trados no equipamento.
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PROCEDIMENTO EXECUTIVO PERFURAÇÃO A perfuração consiste em cravar a hélice no terreno, até a profundidade determinada em projeto, por meio de uma mesa rotativa colocada no seu topo, que aplica um torque apropriado para vencer a resistência do terreno. Caso a profundidade de projeto seja superior ao comprimento do trado, o torque é aplicado através da acoplagem da mesa rotativa à peça de prolongamento. A haste de perfuração é composta por uma hélice espiral desenvolvida em torno de um tubo central, equipada com dentes na extremidade inferior que possibilitam a sua penetração no terreno. Em terrenos mais resistentes esses dentes podem ser substituídos por pontas de vídia. A entrada de solo no tubo central durante a perfuração é impedida por uma tampa de proteção colocada na sua extremidade, geralmente recuperável, que é expulsa pelo concreto no início da concretagem. Na fase de perfuração, a única força vertical atuante é o peso próprio da hélice com o solo nela contido. O avanço é sempre inferior a um passo por volta e a relação entre o avanço e a rotação decresce ao aumentarem as características mecânicas do terreno. A perfuração é uma operação contínua, sem a retirada da hélice do terreno, para garantir a principal característica da estaca hélice contínua que é a de não permitir alívio significativo do terreno tornando possível a sua execução tanto em solos coesivos como arenosos, na presença ou não do lençol freático. A produtividade pode variar de 150 m a 400 m por dia dependendo do diâmetro da hélice, da profundidade da estaca, do tipo e resistência do terreno e do torque do equipamento utilizado.
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Fonte: Manual de Especificações de Produtos e Procedimentos ABEF Engenharia de Fundações e Geotecnia – 3ª edição C11: Estacas, tipo Hélice Contínua, Monitoradas; p. 230 (adaptado)
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PASSO A PASSO 1º - Deslocamento da máquina perfuratriz até o local da estaca
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagens 25 e 26: Deslocamento da máquina perfuratriz até o local da estaca.
2º - Aprumo da torre e posicionamento do trado sobre o piquete
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagens 27 e 28: Posicionamento do trado sobre o local da estaca.
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3º - Programação do computador
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 29: Programação do computador.
4º - Verificação e liberação da locação do cliente
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 30: Verificação e liberação da locação do cliente.
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5º - Colocação da tampa de proteção recuperável na extremidade do tubo central
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagens 31 e 32: Limpeza e colocação da tampa de proteção na extremidade do tubo central antes do início da perfuração; detalhe da tampa de proteção recuperável do equipamento.
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6º - Introdução do trado até a cota de projeto
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagens 33 e 34: Introdução do trado com a mesa rotativa acoplada à hélice e, posteriormente, ao prolongamento.
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CONCRETAGEM Alcançada a profundidade desejada, o concreto é bombeado através do tubo central, preenchendo simultaneamente a cavidade deixada pela hélice que é extraída do terreno sem girar ou, no caso de terrenos arenosos, girando-se lentamente no mesmo sentido da perfuração. Na fase de concretagem, a velocidade de extração da hélice está diretamente relacionada com a pressão e o sobreconsumo de concreto, de forma que não haja vazios entre a retirada da hélice do terreno e o seu preenchimento com concreto, evitandose possíveis estrangulamentos ou seccionamentos do fuste da estaca. Durante a extração da hélice, a limpeza do solo contido nas lâminas pode ser feita manualmente ou por limpador de acionamento hidráulico acoplado ao equipamento. O solo decorrente dessa limpeza é removido com auxílio de uma pá carregadeira. O preenchimento da estaca com concreto é normalmente executado até a superfície de trabalho, sendo possível o seu arrasamento abaixo da superfície do terreno, guardadas as precauções quanto a estabilidade do furo no trecho não concretado e a colocação da armação.
Fonte: Manual de Especificações de Produtos e Procedimentos ABEF Engenharia de Fundações e Geotecnia – 3ª edição C11: Estacas, tipo Hélice Contínua, Monitoradas; p. 231 (adaptado)
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PASSO A PASSO 1º - Conferência dos dados da bomba de injeção Antes da realização da primeira estaca, os dados da bomba de injeção de concreto devem ser conferidos pelo engenheiro supervisor de forma a serem inseridos corretamente no computador da máquina perfuratriz. Esse procedimento é realizado através da constatação do diâmetro da tubulação da bomba e pela medição do pulso nos mangotes por onde passa o concreto. Caso ocorra mudança da bomba de injeção de concreto durante a obra, a conferência deverá ser refeita e os dados corrigidos no computador.
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 35: Conferência dos dados da bomba de injeção.
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2º - Autorização para início da injeção de concreto A autorização para início da injeção de concreto, assim como o seu interrompimento, é geralmente realizada pelo acionamento da buzina da máquina perfuratriz, de acordo com combinação prévia com o operador da bomba injetora.
3º - Controle da subida do trado durante a concretagem, mantendo-se a pressão positiva Durante esse procedimento, a limpeza dos trados deve ser realizada manualmente com pás e/ou enxadas.
4º - Término da concretagem O preenchimento da estaca com concreto é normalmente executado até a superfície de trabalho.
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 36: Furo preenchido com concreto após a limpeza do local pela pá carregadeira.
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COLOCAÇÃO DA ARMAÇÃO Esse procedimento deve ser realizado de acordo com o projeto de fundação. Nos casos em que a armação possuir comprimento superior a 6,0 m, será necessário equipamento próprio ao içamento da armadura podendo, em determinados casos, ser realizado através do guincho auxiliar da máquina perfuratriz.
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 37: Armação da estaca.
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PASSO A PASSO 1º - Preparação da armação das estacas conforme projeto
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 38: Armação localizada próxima ao local da estaca logo após o final do procedimento de concretagem.
2º - Retirada do concreto até a cota de arrasamento Após finalizada a estaca e realizada a limpeza do local pela pá carregadeira, o concreto, ainda mole, deve ser retirado até a cota de arrasamento.
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 39: Retirada do concreto até a cota de arrasamento.
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3º - Colocação da armadura Esse procedimento deve ser realizado manualmente ou mecanicamente enquanto o concreto ainda estiver mole. Somente nos casos especiais acima mencionados, esse procedimento é realizado pelo próprio equipamento de fundação com o auxílio de nossos funcionários.
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagens 40, 41 e 42: Colocação da armadura manualmente (4,0 m) e mecanicamente através de auxílio de caminhão munck (12,0 m). À esquerda e abaixo, detalhe da estaca finalizada.
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RELATÓRIO DE CONTROLE DAS ESTACAS As estacas tipo hélice contínua são monitoradas através dos sensores instalados no equipamento. Os dados gerados podem ser visualizados através do computador instalado no interior da cabine da máquina perfuratriz, permitindo que o operador tenha um controle preciso durante as operações de perfuração e concretagem. Os processos de execução das estacas também são monitorados diretamente do escritório da empresa. Isso se dá através do acompanhamento das informações enviadas via internet pelos profissionais que compõem nosso corpo técnico . O conjunto de informações gera um relatório individual das estacas, contendo dados como seu comprimento, horário de início da perfuração e da concretagem, volume de concreto consumido e superconsumo, torque da máquina perfuratriz durante a realização da estaca, rotação, velocidade de perfuração, pressão do concreto, velocidade de extração, além de um perfil estimado da estaca.
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 43: Relatório final da estaca emitido no escritório de nossa empresa.
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OBSERVAÇÕES NA EXECUÇÃO Por ser equipamento pesado e bruto, sua operação deve ser cuidadosa. Atenção especial deve ser dada às cargas suspensas e à limpeza do local, evitando-se acúmulo de lama. O executor deve orientar o contratante para a remoção da lama proveniente das estacas, facilitando o deslocamento e a operação do equipamento e, especialmente, diminuindo o fator de risco representado pelas más condições do canteiro.
TEC GEO Técnicas em Geotecnia Ltda. Imagem 44: Equipamento “Pâmela”.
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OUTROS SERVIÇOS REALIZADOS PELA TEC GEO Estacas Metálicas do tipo ‘Trilho’, ‘Perfil’, ‘Tubo’, ‘Prancha’. Estacas ‘Pré-moldada de Concreto’. Estacas ‘Strauss’. Estacas ‘Trado Mecânico’. Estacas de ‘Madeira’. Sondagens a Percussão SPT. Sondagens SPT-T. Sondagens Rotativas. Tubulões escavados a céu aberto. Micro Estacas, Estacas Raiz. Contenções em Tirantes, Rip-rap. Estacas ‘Hollow Auger’. Laudos Geotécnicos. Projetos de drenagem superficial. Projetos de fundações. Projetos de contenções e terraplenagem. Assessoria Técnica de execução de fundações. Controle de recalques. Reforço de fundações. Poços de monitoramento do lençol freático. Medidores de nível d'água (Piezômetros). Ensaios de Permeabilidade. Ensaios de Perda d'água.
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BIBLIOGRAFIA Manual de Especificações de Produtos e Procedimentos ABEF Engenharia de Fundações e Geotecnia - 3ª edição Grupo C: Fundações Profundas C11: Estacas, Tipo Hélice Contínua, Monitoradas, p. 223- 241
Fundações - Teoria e Prática - ABMS/ABEF, ago/1998 2ª edição - Execução de Fundações Profundas 9.1.3 Estacas Tipo Hélice Contínua, p. 345 –348
Antunes, William Roberto Tarozzo, Hélvio
NBR-6122 - Projeto e Execução de Fundações
Acervo eletrônico TEC GEO Sondagens e Fundações Técnicas em Geotecnia Ltda.
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Sustentando seus projetos em bases sólidas.
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