Modulo 3 - Tipos de Fundacoes Profundas Parte 2

Prévia do material em texto

03/10/2016 
1 
 Engª. de Estruturas – OF1 – CorEu. 
 
 Disciplina: FUNDAÇÕES – Módulo 3. 
 
Professor: M.Sc. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo. 
 
Módulo 3 - Tipos de Fundações Profundas – Parte 2 
Evolução das estacas moldadas “ in loco” 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
03/10/2016 
2 
4.9) Estacas “cravadas” pré-moldadas (concreto ou metálicas) - Equipamentos 
Bate estacas de queda livre sobre rolo e com 
torre de cravação tipo “gaiola”. 
Bate estacas montado em grua com adaptação para 
martelo hidráulico, diesel, etc. 
Tipos de martelo de cravação 
Bate estacas Leonardo da Vinci (1.452 – 1.519) – “Bate estaca Romano”. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
03/10/2016 
3 
Tipos de martelo de cravação 
Bate estacas adaptados com sistemas de cravação com martelo a vapor e a diesel. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Equipamentos para cravação de estacas adaptados com martelos vibratório e hidráulico. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Tipos de martelo de cravação 
03/10/2016 
4 
Diferentes tipos de martelos hidráulicos. Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Tipos de martelo de cravação 
Cravação de estacas metálicas com martelo vibratório. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Tipos de martelo de cravação 
03/10/2016 
5 
Princípio de funcionamento do martelo vibratório. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Tipos de martelo de cravação 
Bate estaca de queda livre. 
Detalhe de operação de manobra do bate estaca 
caminhando sobre o rolo. 
Equipamentos – Bate estacas 
03/10/2016 
6 
Vista lateral de bate estaca de queda 
livre (torre de 16,5 metros e martelo 
de 4,0 tf – No fundo pode-se observar 
cravação de estacas inclinadas (7º). 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Equipamentos – Bate estacas 
Cravação de estacas metálicas nas proximidades de divisas / muros com utilização de bate estacas 
com diferentes tipos de torres (“perfil” e “gaiola”). 
Tipos de torres de bate estacas 
03/10/2016 
7 
Detalhe do guincho de fricção (tambores, 
engrenagem e cabos de aço). 
Detalhe do motor à diesel de acionamento das 
correias e engrenagens. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Equipamentos – Bate estacas 
Detalhes do capacete e martelo de cravação (3,5 tf) 
Detalhe da operação de posicionamento da estaca 
no capacete / torre para cravação. 
Equipamentos – Bate estacas 
03/10/2016 
8 
Detalhe do sistema de amortecimento 
para cravação de estacas. 
Engº. Sérgio Paulino M. de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Equipamentos – Bate estacas 
Conjunto de cilindros de gás (AGP) ou 
acetileno e oxigênio para realização de cortes 
nas estacas ou manutenção de equipamentos. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Equipamentos – Bate estacas 
03/10/2016 
9 
Equipamento para realização de soldas nas estacas 
(emendas) e manutenção de demais equipamentos. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Equipamentos – Bate estacas 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
TIPOS DE MARTELOS X PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS 
Caract. / Martelos Queda livre Martelo à diesel Hidráulico 
Nº. Golpes / min. 8 a 12 40 a 60 40 a 100 
Altura de queda Medida (?) H= 4400(bpm²)-0,09 (m) Medida 
Velocidade de impacto Não medida Não medida Medida 
Energia potencial Peso x Hq 
Ep= w/(bpm/66)² 
W em kN 
Peso x Hq 
Eficiência 20% a 45% 40% a 60% 60% a 90% 
Sistema operacional Guincho de fricção a cabo Explosão na câmara de combustão Hidráulico 
Manutenção Simples Complexa Complexa 
Locomoção Bate estacas sobre rolos – lenta Rolo ou esteira Rápida (esteiras) 
Vantagens Investimento baixo Produtividade média Elevada produtividade 
Desvantagens Baixa produtividade 
Poluição, custos e funcionamento 
dependente do solo 
Elevado investimento para 
custo de cravação igual. 
Equipamentos – Bate estacas 
03/10/2016 
10 
4.9.1) Estacas “cravadas” – Estacas prémoldadas de concreto 
• De todos materiais de construção, o concreto é aquele que melhor se presta à confecção de estacas, 
graças as seguintes características: 
 
– Resistência aos agentes agressivos; 
– Suporta muito bem as alternâncias de secagem e umidecimento; 
– Podem-se executar tanto estacas para pequena quanto para grande capacidade de carga. 
 
• Podem ser moldadas no canteiro ou em usina sendo classificadas quanto a forma de confecção em: 
 
– Concreto vibrado; 
– Concreto centrifugado; 
– Extrusão. 
 
• Quanto a armadura podem ser classificadas em: 
 
– Concreto armado; 
– Concreto protendido. 
 
• Podem apresentar diversas formas sendo as mais comuns as seções quadradas, circulares (vazadas ou 
maciças), etc.. 
 
 
 
 
 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Moldagem de estacas pré-fabricadas 
Estaca armada vazada com forma 
central recuperável. 
Estaca protendida hexagonal maciça – 
Concretagem: Utilzação de vibrador. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
03/10/2016 
11 
Estacas centrifugadas 
Engº. Sérgio Paulino M. de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
O processo consiste basicamente em preencher uma forma 
metálica com um determinado volume de concreto e, 
posteriormente submeter essa forma a um movimento 
rotacional a elevada velocidade (frequência aprox. 600 r.p.m.) 
Esse processo proporciona estacas: 
 
- Homogêneas quanto à seção transversal, em geral 
circular vazada e com espessura de paredes 
bastante uniforme; 
 
- Com elevada impermeabilidade; 
 
- Com alta resistência mecânica; 
 
- Com baixo fator água/cimento. 
Alguns fabricantes e tipos de estacas 
03/10/2016 
12 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Alguns fabricantes e tipos de estacas 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Alguns fabricantes e tipos de estacas 
03/10/2016 
13 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Alguns fabricantes e tipos de estacas 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Cálculo estrutural das estacas pré-moldadas 
O dimensionamento estrutural de estacas pré-moldadas deve levar em consideração a 
“provável” excentricidade da cravação conforme a equação apresentada acima. 
03/10/2016 
14 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Tolerâncias para estacas pré-moldadas 
Tolerâncias geométricas conforme a NBR-16.258/14. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Tolerâncias para estacas pré-moldadas 
Algumas tolerâncias conforme a NBR-16.258/14. 
03/10/2016 
15 
Vantagens e Desvantagens 
• As armações das estacas apresentam nas extremidades um reforço na armação transversal, necessário 
por conta das tensões que ali surgem em decorrência da cravação (tensões dinâmicas). 
 
Vantagens 
 
• Boa qualidade do concreto que se pode obter e no fato de que os agentes agressivos, eventualmente 
encontrados nos solos, não terão nenhuma ação na pega e cura do concreto. 
 
• Elevado controle tecnológico no processo de fabricação e permite inspeção prévia e total rastreabilidade 
quanto à qualidade de cada peça a ser utilizada. 
 
• Segurança que oferecem na passagem através de camadas muito moles, onde a concretagem “in loco” 
podem oferecer problemas. 
 
Desvantagens 
 
• Dificuldade de adaptação às variações do terreno. Se a camada resistente apresentar grandes variações 
na sua profundidade, e se a previsão de comprimento não for feita cuidadosamente, ter-se á de enfrentar 
o problema do corte ou emenda de estacas, com prejuízos para a economia da obra  Quebras e sobras; 
 
• Para seções maiores podem gerar vibrações (deslocamentos) significativas, gerando danos às 
vizinhanças. 
 
 
 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé deAraujo - M.Sc em Geotecnia 
• Para grandes cargas e grandes comprimentos tem-se utilizado com freqüência as estacas 
de concreto protendido. 
 
• As estacas precisam ser dimensionadas para resistir aos esforços que sofrerão por ação da 
estrutura (compressão, tração, forças horizontais e momentos) e aos esforços de 
manipulação e cravação. 
 
• Os esforços de manipulação são calculados a partir dos modos: 
 
• De levantamento (ou suspensão) para carga, descarga (manual ou com guindaste) e 
estocagem; 
 
• De içamento para cravação (realizado pelo próprio bate estaca com utilização de cabo de 
aço de manobra ou içamento). 
 
• Na operação de içamento da estaca deve-se “laçar” a estaca a ser cravada perto da sua 
extremidade. Consiste numa operação delicada devendo-se tomar um especial cuidado para 
evitar que a estaca sofra danos pelo choque com outras estacas ou objetos existentes em 
seu percurso ou com o próprio equipamento de cravação. 
 
 
 
 
 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Esforços de manipulação das estacas 
03/10/2016 
16 
Estocagem e Içamento 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Estocagem de estacas prémoldadas de 
concreto circulares maciças armadas 
com seção Ø 18 cm e Ø 23 cm. 
Estocagem de estacas prémoldadas de 
concreto circulares vazadas armadas 
com seção Ø 33 cm e Ø 38 cm. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Procedimentos executivos 
03/10/2016 
17 
Procedimentos executivos 
Detalhes das etapas do procedimento de 
içamento da estaca – Verificar a utilização de 
redução na “cabeça” da estaca. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Etapa final do içamento da 
estaca com a realização do 
encaixe do capacete na estaca. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Procedimentos executivos 
03/10/2016 
18 
Cravação 
 
• É uma questão que merece bastante atenção nas estacas prémoldadas de concreto, tendo vista que as tensões de cravação 
devem ser sempre inferiores à tensão característica do concreto (recomenda-se que sejam inferiores à 85% da resistência 
nominal do concreto, menos a protensão, se for o caso). 
 
• Como as tensões de cravação são diretamente proporcionais à altura de queda do martelo, para se evitar o esmagamento do 
concreto na cabeça da estaca deve-se trabalhar com alturas de queda pequenas (normalmente inferiores a 1 metro). 
 
• Assim quando estacas precisam ser cravadas a grandes profundidades ou penetrar camadas resistentes, devem-se adotar 
martelos mais pesados (40 kN ou mais). 
 
• A NBR-6122/2010 prescreve que o martelo tenha, no mínimo 75% do peso total da estaca e com peso mínimo de 20 kN. 
 
• Peso de martelo não inferior a 40 kN para estacas com carga de trabalho entre 0,7 MN e 1,3 MN. 
 
• Para estacas cuja a carga de trabalho seja superior a 1,3 MN a escolha do sistema de cravação deve ser previamente estudada. 
 
Emendas 
 
• Devem ser feitas de modo que as seções emendadas possam resistir a todas solicitações que nelas ocorram durante a cravação 
e a utilização da estaca. No Brasil, a maioria das emendas é feita soldando-se luvas ou anéis metálicos incorporados ao 
concreto. Estacas apenas com previsão de compressão em serviço e que não atravessam solos moles, podem ser emendadas 
por luvas de encaixe. 
 
 
 
 
 
 
 
Cravação e Emendas 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Cravação de estaca pré-moldada em solos moles – NBR 6122/10. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Cravação em solos moles 
03/10/2016 
19 
Cravação de estaca prémoldada de concreto circular 
vazada Ø 42 cm e Ø 50 cm em Teófilo Otoni/MG. – 
Detalhe da estocagem das estacas. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Procedimentos executivos 
Detalhe da etapa de cravação da estaca com a 
verificação do prumo da estaca (utilização de prumo 
de face) – Estaca circular centrifugada Ø 60 cm. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Procedimentos executivos 
03/10/2016 
20 
Diferentes tipos de junção de estacas: 
Normalmente são encontradas 
(fabricadas) estacas com junções para 
emendas através de luva ou soldada 
(anel de soldagem). 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Tipos de emendas 
Detalhes de anel de soldagem para 
emenda de estacas prémoldadas de 
concreto – Soldagem de anel de estaca 
circular vazada armada Ø 50 cm. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Emenda com anel de soldagem 
03/10/2016 
21 
Etapa de soldagem de estaca pré-
moldada – Detalhe de estaca circular 
vazada com soldagem concluída. 
 
Detalhe de emenda de estaca hexagonal 
maciça com redução de seção na 
emenda ou com seção plena. 
Engº. Sérgio Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Emenda com anel de soldagem 
Emendas por luva metálica ou de encaixe. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Outros tipos de emendas 
Emendas por anel de encaixe ou de pressão. 
03/10/2016 
22 
Outros tipos de emendas 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Emendas por pino de encaixe (“coladas”). 
Emendas “pinadas”. 
Detalhe de recuperação da cabeça de estaca 
pré-moldada circular vazada armada com 
utilização de resina Epoxi. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Recuperação do anel de soldagem 
03/10/2016 
23 
Detalhe de estaca circular vazada com danos na cabeça ocorridos durante a cravação. 
Recuperação da estaca com utilização de “forma” improvisada. 
Recuperação do anel de soldagem 
Detalhe de anel de soldagem para emenda de estaca pré-moldada de concreto circular vazada 
com falha de concretagem – Detecção de falha de concretagem (“brocas” internas). 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Estacas com problemas de fabricação 
03/10/2016 
24 
Detalhe de anel de soldagem para emenda de estaca pré-moldada de concreto circular vazada com falha 
de concretagem – Estaca danificada durante a cravação – Brocas detectadas por ensaio de auscultação – 
Reforço com bloco de estacas em substituição a estaca quebrada em profundidade. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Estacas com problemas de fabricação 
e na cravação – Reforço e substituição 
Detalhe do posicionamento de suplemento sobre estaca pré-moldada de concreto circular 
vazada Ø 42 cm – Etapa final de cravação da estaca com utilização de suplemento. – 
Comprimento máximo do suplemento é de 3,0 metros (NBR-6122/10). 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Uso de suplemento na cravação 
03/10/2016 
25 
Vista geral de obra com fundações em estacas pré-
moldadas de concreto com variação de profundidades de 
cravação – Relativo desperdício de estacas – 
Comprimento mínimo para aproveitamento = 2,0 m. 
Cravação de estacas pré-moldadas com 
utilização de martelo de queda livre com 
bate estacas sobre plataforma flutuante. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Perdas e Cravação com Flutuante 
Vista geral de obra com fundações em estacas pré-moldadas de concreto circulares vazadas (Ø 38 cm) em Nova 
Contagem/MG – Grande variação das profundidades das estacas para a base de uma mesma edificação fez com que novas 
sondagens fossem realizadas para análise das discrepâncias com as sondagens originais. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Problemas executivos 
03/10/2016 
26 
Controles de cravação: 
 
 
• Realização de repique elástico; 
 
• Determinação da “nega”; 
 
• Determinação de diagrama de cravação. 
 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Controles executivos (de cravação) 
Obtenção do repique elástico 
03/10/2016 
27 
Exemplo de boletim de controle de cravação de estaca prémoldada de concreto com obtenção do 
diagrama de cravação,negas e repiques elásticos. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Controle executivo (de cravação) 
Controles de desempenho das estacas: 
 
• Realização de PDA; 
 
• Realização de PIT. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Controles de desempenho 
03/10/2016 
28 
Arrasamento em estacas pré-moldadas 
de concreto (manual ou com 
equipamentos pneumáticos ou elétricos) 
Utilização de ponteira metálica (perfil) com objetivo de 
aumentar a resistência da ponta da estaca à cravação. 
Engº. Sérgio P M de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Arrasamento das estacas - Ponteira 
Utilização de ponteira metálica com segmento de 
perfil metálico em estacas pré-fabricadas circulares 
vazadas (estacas mistas). 
Engº. Sérgio P M de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Ponteira metálica em estacas pré-fabricadas 
03/10/2016 
29 
4.9.2) Estacas cravadas – Estacas metálicas (trilho, perfil e tubos) 
• As estacas metálicas ou de aço são encontradas em diversas formas, desde perfis 
(laminados ou soldados) a tubos (de chapa calandrada e soldada ou sem costura). 
 
• Entre os perfis laminados estão os trilhos, utilizados em geral, depois de retirados de 
ferrovias (trilhos usados). 
 
• Os perfis podem ser usados isolados ou associados (trilhos: duplos, triplos ou quádruplos). 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
4.9.2) Estacas cravadas – Estacas metálicas (trilho, perfil e tubos) - Histórico 
Engº. Sérgio P M de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
• O aço A 572 Grau 50 é 38% mais 
resistente que o aço A 36, portanto, 
pode-se projetar bitolas mais leves 
gerando uma economia de consumo 
de aço na fundação. 
 
• Recentemente a Gerdau introduziu o 
aço A 572 Grau 60 que apresenta 
uma resistência cerca de 20% 
superior em comparação ao Grau 50. 
03/10/2016 
30 
Vantagens 
 
• São fabricadas com seções transversais de várias formas e dimensões o que permite uma 
adaptação bem ajustada a cada caso; 
 
• Devido ao peso relativamente pequeno e à elevada resistência à compressão, tração e 
flexão, são fáceis de transportar e de manipular; 
 
• Pela elevada resistência do aço são mais fáceis de cravar do que as estacas de madeira ou 
pré-moldadas de concreto, podendo atravessar camadas compactas ou até mesmo permitir 
o embutimento nesses materiais; 
 
• Pela facilidade com que podem ser cortadas por maçarico ou emendadas por solda, não 
oferecem dificuldades ao ajuste de comprimento no canteiro. Além disso os pedaços 
cortados podem ser utilizados em outras estacas (comprimento mínimo de 2,0 metros) ou na 
confecção de talas ou chapas de emenda ou de coroamento, respectivamente; 
 
• Podem-se utilizar em alguns casos aços resistentes à corrosão, tipo SAC. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Vantagens das estacas metálicas 
• Apresentam custo elevado no Brasil. Entretanto, nos últimos anos, as estacas de aço, 
especialmente do tipo A572, têm mostrado condições de concorrência com as estacas de 
concreto. É evidente que nessa análise deve-se considerar o custo global da fundação: 
Estaca (material e cravação), equipamento (mobilização), tempo de execução e blocos de 
coroamento (volumes de escavação e concreto). 
 
• Corrosão: Modernamente os efeitos da corrosão sobre o tempo de vida útil das estacas de 
aço tem tido sua importância devidamente limitada. Verifica-se no geral que a escassez de 
oxigênio inibe consideravelmente a corrosão em estacas enterradas. 
 
• Estacas metálicas inteira e permanentemente enterradas, salvo em casos excepcionais, 
dispensam qualquer proteção contra corrosão. Em cálculos de capacidade de carga estrutural, 
admite-se que a corrosão inutilize apenas uma espessura de sacrifício, de acordo com a norma 
NBR-6122/10. 
 
• Estacas metálicas com trecho desenterrado, no ar ou água, exigem uma proteção. Por 
segurança, faz-se a proteção desde a cota de erosão até o bloco de coroamento. 
 
• Nesses casos, quando a estaca é constituída por perfis I, H ou trilhos, faz-se um encamisamento 
com concreto, preferencialmente armado. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Desvantagens das estacas metálicas 
03/10/2016 
31 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Estacas com trechos “desenterrados” - Encamisamento 
Norma Brasileira: 
 
• Em relação à corrosão a NBR-6122/2010 prescreve que estacas de aço total e permanentemente 
enterradas, independentemente da situação do lençol freático podem dispensar de tratamento 
especial desde que seja descontada uma espessura de sacrifício conforme a tabela a seguir: 
Classe do solo Espessura de sacrifício (mm) 
Solos naturais e aterros controlados 1,0 
Argila orgânica 1,5 
Solos turfosos 3,0 
Aterros não controlados 2,0 
Solos contaminados* 3,2 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Espessura de Sacrifício 
• Caso de solos agressivos devem ser estudados especificamente. 
 
• Alternativamente pode ser realizada a galvanização de perfis  Custo elevado. 
03/10/2016 
32 
Emendas: 
 
• As emendas das estacas devem ser realizadas por meio de talas soldadas ou parafusadas, devendo as mesmas 
resistir às solicitações que possam ocorrer durante o manuseio, à cravação e ao trabalho do componente 
estrutural. 
 
• O eletrodo a ser usado deve ser especificado em projeto, compatível com o material da estaca e de classe não 
inferior ao tipo AWS E-7018 (aços ASTM A36, A572 e aços-carbono comuns). 
 
• No caso dos trilhos, devem-se empregar elementos cuja composição química seja de aço carbono comum (baixo 
teor de carbono) evitando-se aços especiais, duros, devido à dificuldade de realização das emendas e ao risco de 
quebra da estaca durante seu manuseio e cravação. 
 
Cravação: 
 
• A NBR-6122/10 prescreve que não seja utilizado martelo com peso menor que 10 kN. 
 
• Peso do martelo não inferior a 30 kN para estacas com carga de trabalho de 0,7 MN a 1,3 MN. 
 
• Para estacas com carga de trabalho superior a 1,3 MN o sistema de cravação deve ser estudado previamente. 
 
• Entretanto, embora um peso de martelo elevado seja vantajoso para cravação de estacas, no caso de perfis 
metálicos, o uso de martelos ou de alturas de quedas muito elevadas, sem a observância de uma nega adequada, 
pode levar a cravação excessiva. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Emenda e cravação das estacas 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Trilho ferroviários 
03/10/2016 
33 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Estacas tipo Trilho 
Tipo Peso (kg/m) Carga estrutural (kN) 
Novo Usado 
TR25 25 250 200 
TR32 32 320 265 
TR37 37 370 296 
TR45 45 450 360 
TR50 50 500 400 
TR57 57 570 456 
TR68 68 680 544 
Cargas estruturais usualmente empregadas em Estacas tipo Trilho 
Tensão de escoamento = 240 MPa. 
Detalhe da solda para emenda de estacas tipo 
trilho (tala de emenda). 
Equipamento de cravação com martelo de queda livre 
preparando-se para cravação de estaca tipo trilho. Engº. Sérgio P M de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Estacas tipo Trilho 
03/10/2016 
34 
Preparo da solda: Colocação da tala de emenda no 
elemento a ser içado e soldado. 
Estaca metálica tipo trilho cravada. 
Solda realizada para emenda de 
trilho TR-68 simples. 
Engº. Sérgio P M de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Emenda nas estacas tipo Trilho 
Içamento de estaca trilho para realização de emenda – Obra bairro São Bento – BH/MG.. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Içamento da estaca tipo Trilho 
03/10/2016 
35 
Colocação do capacete na estaca trilho. Verificação do prumo da estaca antes da soldagem. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Posicionamento e verificação do prumo 
Escavação para 
realização de corte de 
arrasamento da estaca 
com maçarico 
 
– 
 
Estaca cortada na cota 
de arrasamento– 
 
Soldagem de chapa de 
coroamento para 
redução do 
puncionamento no 
bloco. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Arrasamento e coroamento 
03/10/2016 
36 
Detalhe e identificação de 
estaca metálica tipo trilho. 
Detalhe de estaca 
metálica tipo trilho 
TR-68 quebrada 
(elevado teor de 
carbono). 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Quebra de trilhos (TR-68) 
Detalhe de estacas trilho emendadas: Soldagens de estacas duplas, triplas e quádruplas – Observar a 
variação de “duplagem” de trilhos (mesa-mesa e boleto-mesa). 
Composição de perfis com trilhos 
03/10/2016 
37 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Perfis Soldados 
• Limite de escoamento de 250 MPa. 
 
• Disponíveis em várias seções: perfis série CS tipo H  Em geral são usados perfis isolados. 
Detalhe de estacas metálicas soldadas (dupladas) cravadas – 
Perfis I “duplados” (esquerda) e trilhos “duplados” (direita). 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Composição de estacas soldadas 
03/10/2016 
38 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Perfis Laminados 
• Limite de escoamento de 345 MPa. 
 
• Disponíveis em várias seções: perfis série H e W (I)  Em geral são usados perfis isolados. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Perfis Laminados 
• Limite de escoamento de 345 MPa. 
 
• Disponíveis em várias seções: perfis série H e W (I)  Em geral são usados perfis isolados. 
03/10/2016 
39 
Estaca tipo Perfil metálico 
Estaca perfil com acelerômetro e medidor de deformação 
específica para realização de ensaio PDA. 
Preparo de estacas perfil para instrumentação PDA 
Perfuração dos perfis para colocação de 
acelerômetro e medidor de deformação. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Preparo do topo da estaca (aplainando) para 
realização de emenda (corte com maçarico). 
Solda de emenda de estaca inclinada (Espessador 
de Lama – Gerdau – Miguel Burnieur/MG. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Estaca tipo Perfil 
03/10/2016 
40 
Colocação do perfil no bate estaca de queda livre. 
– 
Detalhe de colocação da estaca no capacete. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Posicionamento da estaca para cravação 
Cravação de estacas metálicas (perfil) HP 310 x 93 inclinadas de 7º. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Cravação de estacas inclinadas 
03/10/2016 
41 
Espessura de sacrifício 
(NBR-6122/96) 
Detalhe da emenda em 
perfil considerando que a 
solda tenha a mesma 
capacidade de carga do 
perfil (inclusive a tração) 
Emenda das estacas metálicas (perfil) 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Especificação das talas para emenda dos perfis. 
Emenda das estacas metálicas (perfil) 
03/10/2016 
42 
Detalhe de estacas metálicas cravadas 
(perfil) HP 310 x 93 inclinadas de 7º - 
Cavaletes. 
Detalhes de danos gerados durante a 
cravação em estacas metálicas. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Danos em perfis devido a cravação 
Estacas da Série 310 
Composição de perfis – Seção decrescente 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
03/10/2016 
43 
Composição de perfis da Série 310 com seção decrescente. 
Composição de perfis – Seção decrescente 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Cravação de estaca metálica inclinada com 
utilização de martelo hidráulico 
Utilização de perfis de seção decrescente. 
Composição de perfis – Seção decrescente 
03/10/2016 
44 
Detalhe de estacas metálicas cravadas – Tubos 
Mannesmann Ø 32 cm – Blocos de 3 e 4 estacas. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Estacas metálicas tubulares 
Cravação de estacas metálicas (tubulares) – Obra Mannesmann Barreiro – 
Detalhe das fases de levantamento e centralização da estaca no CG do pilar. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Içamento e posicionamento 
03/10/2016 
45 
Estacas metálicas (tubulares) – Obra Mannesmann Barreiro – Diferentes seções. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Estacas metálicas tubulares 
Detalhe das chapas de coroamento das estacas. 
Cravação de estacas metálicas (tubulares) 
Obra Mannesmann Barreiro – Detalhe de 
cravação de estacas para um bloco triplo. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Coroamento – Bloco de estacas 
03/10/2016 
46 
Localidade: Macau – China. 
 
Obra: 
 
• Construção de ilhas artificiais (ensecadeiras) com a utilização de estacas circulares 
metálicas (aço) com diâmetro de 22 metros e espessura de 25,4 mm, com sistemas de 
enrijecimento internos de aço. 
 
• Profundidade das estacas entre 42 e 49 metros. 
 
• Peso aproximado das estacas de 500 toneladas. 
 
 
Sistema de cravação: 
 
Utilização de 8 martelos vibratórios acoplados em série da APE. 
 
 
Total de estacas e produtividade: 
 
120 estacas com produtividade média de 2 estacas por dia. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
“Estacas” tubulares na China 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
“Estacas” tubulares na China 
Detalhe da estaca içada para 
posicionamento e cravação. 
Detalhe de montagem e dos enrijecedores da estaca 
03/10/2016 
47 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
“Estacas” tubulares na China 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
“Estacas” tubulares na China 
03/10/2016 
48 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
“Estacas” tubulares na China 
4.9.2.4) Estacas de madeira 
• São constituídas por troncos de árvores, razoavelmente retilíneos, que tem uma preparação das 
extremidades (topo e ponta) para cravação, limpeza da superfície lateral e, caso sejam utilizadas em 
obras permanentes, um tratamento com produtos preservativos. 
 
• No Brasil são utilizadas quase que exclusivamente em obras temporárias. 
 
• No passado eram utilizadas em obras permanentes (Teatro Municipal do Rio de Janeiro). 
 
• As estacas de madeira tem uma duração ilimitada quando mantidas permanentemente debaixo d´água. 
Quando sujeitas a alternância de secura e umidade, quase todas as madeiras são destruídas 
rapidamente. 
 
• Como principais vantagens pode-se citar a facilidade de manuseio, de corte e preparação para cravação 
e após a cravação. 
 
• A madeira para ser utilizada como estaca deve preservar o alburno, elemento que absorve bem o 
creosoto e outros preservativos, sendo que a casca deve ser removida. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
03/10/2016 
49 
• Da preocupação de se manter em bom estado as estacas de madeira decorre que elas devem ser 
arrasadas, nas regiões onde o nível do lençol freático está sujeito a variações, sempre abaixo do nível 
mínimo. 
 
• Deve-se chamar atenção para o fato de que o rebaixamento do lençol freático para a execução de 
fundações ou obras subterrâneas em terrenos vizinhos, ainda que temporário, pode comprometer a 
segurança de obras suportadas por estacas de madeira. 
 
• A deterioração das estacas de madeira é devida a três causas principais: 
 
– Apodrecimento produzido pela presença de vegetais, cogumelos ou fungos que vivem na madeira; 
 
– Ao ataque de térmitas ou cupins (menos freqüente); 
 
– Por brocas marinhas entre as quais se incluem vários crustáceos e moluscos. 
 
• As brocas marinhas perfuram as madeiras tanto para seu alimento quanto para deposição de larvas. Uma 
estaca de obra marinha atacada por brocas pode apresentar exteriormente, somente alguns furos do 
tamanho de alfinete e interiormente estar completamente perfuradas. 
 
• Os animais marinhos são mais destrutivos que os demais e atacam a madeira mesmo abaixo do nível de 
água. 
 
Estacas de madeiraEngº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Cravação de estacas de madeira - Detalhe de 
instrumentação em estacas de madeira (PDA). 
Engº. Sérgio P M de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Instrumentação em estaca de madeira 
03/10/2016 
50 
5) Tubulões escavados a céu aberto 
• “Elemento de fundação profunda, cilíndrico, em que em pelo menos na sua etapa final, há descida de 
operário” (ABNT). 
 
• Podem ter o fuste escavado manual ou mecanicamente; 
 
• Abertura de base (alargamento da base) é manual; 
 
• Podem ser encamisados ou não (camisas metálicas ou de concreto); 
 
• No caso de camisas metálicas podem ser recuperadas ou não; 
 
• É sempre uma solução atrativa no que se refere ao aspecto econômico; 
 
– Concreto com baixo consumo de cimento e mão de obra barata!! 
 
• Tecnicamente possibilita a verificação “in loco” do solo de apoio e das dimensões finais das escavações 
(fuste e base); 
 
• Problemas relacionados a desbarrancamentos, excesso de água, gases e matacões de grande porte 
podem inviabilizar a sua execução. 
 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Tubulões com utilização de revestimento metálico 
recuperável (Obra CNT – Niquelância/GO) – Detalhe 
da colocação do revestimento. 
Camisa metálica recuperável 
03/10/2016 
51 
• Escavação de tubulão a céu aberto com uso de revestimento de concreto não recuperável e 
esgotamento de água realizado por bombeamento (bomba de recalque ou submersa). 
 
• Não é recomendável a adoção desse procedimento em solos arenosos, devendo-se escavar 
a céu aberto em presença de água apenas em solos argilosos (baixa permeabilidade). 
 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Revestimento com anéis de concreto 
Escavação de fuste mecanizada (Ø 130 cm) 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
03/10/2016 
52 
Inspeção de piso para abertura de bases – Slump Test 
Detalhe de armação integral 
Obra: Novo Nordisk - Montes 
Claros/MG. 
Ensaio de abatimento 
“Slump” = 10 cm. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Detalhe de colocação de armação integral 
 Obra: Novo Nordisk - Montes Claros/MG. 
Reforço de fundações em estacas hélice 
contínua realizados com tubulões. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
03/10/2016 
53 
Inspeção da geometria de base 
Bombeamento de “ar” para a base. Verificação de “barrigas” / ângulo de disparo. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Desmonte a frio – Argamassa expansiva 
Bloco de calcário 
obstruindo cerca 
de 60% da seção 
do fuste. 
Aplicação de 
argamassa 
expansiva nos 
pré-furos 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
03/10/2016 
54 
Bloco de calcário após desmonte com utilização de 
argamassa expansiva – Detalhe “ in loco” das trincas 
geradas 24 horas após a aplicação da argamassa - 
Obra: Novo Nordisk - Montes Claros/MG. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Desmonte a frio – Argamassa expansiva 
Desmonte com explosivos plásticos 
Detalhe do estopim com espoleta. 
Detalhe do retardador no cordel. Explosivo plástico, cordel e estopim 
Início do aterro (tampão) 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
03/10/2016 
55 
Verificação das profundidades dos furos 
para colocação de explosivos. 
Término do tampão e cordel detonante na superfície “boca do tubulão”. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Desmonte com explosivos plásticos 
Detalhe dos grampos com barras Ø 12,5 mm. 
Execução do grampeamento das 
paredes do fuste com tela. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Grampeamento de material solto no fuste 
03/10/2016 
56 
Perfuração de bloco de rocha para colocação de 
explosivo plástico. 
Detalhes de blocos de rocha e pedras devidamente protegidos 
pelos grampos e telas. 
 
 Detalhe das telas “argamassadas”. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Ferramentas para desmonte de rocha 
Perfuratriz 
pneumática. 
Martelo pneumático - 11 kg e 45 kg. 
Mais um dia de 
trabalho... 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
03/10/2016 
57 
6) Tubulões a ar comprimido (pneumáticos) 
• É necessário quando se atinge o lençol freático, devendo-se revestir a escavação e utilizar ar comprimido; 
 
• Utiliza-se uma campânula que recebe ar comprimido com uma pressão que impede a entrada da água 
para o interior da escavação; 
 
• A campânula possui cachimbos para descarga de material escavado e para concretagem; 
 
• Muito utilizados para fundações de viadutos e pontes para rios, lagoas e para travessia do mar (Ponte Rio 
Niterói). 
 
• Podem ser executados: 
 
– Fuste escavado mecanicamente 
– Fuste escavado manualmente 
 
Fuste escavado mecanicamente: 
 
• Usualmente emprega-se um revestimento metálico que pode ou não ser recuperado. 
 
• A escavação do fuste é feita por equipamento, mantendo água no interior do tubulão. 
 
 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
• Atingida a profundidade prevista é instalada a campânula, aplicado o ar comprimido e os operários 
descem para fazer o alargamento da base. 
 
• Normalmente concreta-se a base e um trecho do fuste sob ar comprimido. Assim que esse concreto 
adquire alguma resistência, a campânula pode ser retirada e o restante do fuste é concretado a céu 
aberto. 
 
• O equipamento necessário para a execução desse tipo de tubulão consiste numa máquina que faz descer 
a camisa metálica (chamada tubuladora) e numa máquina de escavação (que escava internamente o 
tubo). Em alguns casos, o revestimento metálico pode ser cravado à percussão. 
 
• Conforme equipamento disponível pode-se recuperar o revestimento metálico, cuja extração é iniciada 
logo após a concretagem do fuste. 
 
Fuste escavado manualmente: 
 
• Emprega-se revestimento metálico ou de concreto. Quando o diâmetro tubulão excede a disponibilidade 
de revestimento metálico (150 cm) ou por razões de custo, lança-se mão de revestimento de concreto. O 
revestimento desce junto com o processo de escavação. 
 
• O 1º elemento tem forma especial e compreende a câmara de trabalho. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
03/10/2016 
58 
Esquema de montagem de tubulão a ar comprimido com 
revestimento de concreto. 
 
 Equipamento de escavação para revestimentos metálicos (“Benoto”) 
Esquema de trabalho na execução de 
tubulão a ar comprimido. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Campânula de ar comprimido 
03/10/2016 
59 
Detalhes dos cachimbos de material de escavação e de 
concretagem. 
 
Execução de tubulões pneumáticos para construção de 
ponte sobre rio. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Detalhes dos cachimbos de concretagem e da entrada da campânula. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Campânula de ar comprimido 
03/10/2016 
60 
Detalhe das válvulas de pressão, sistema elétrico, 
etc., dentro da campânula. 
Detalhe do guincho de 
içamento e descida de 
material e pessoal. 
Detalhe da entrada para o fuste do tubulão. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Interior da campânula de ar comprimido 
Detalhe das camisas de concreto pré-fabricadas – Detalhe 
de tubulão concluído – Operário entrando na campânula. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Camisas de concreto pré-fabricado 
03/10/2016 
61 
Execução de tubulões pneumáticos para construção de pontes para rodovias e para 
obra predial em centro urbano (pouco comum atualmente). 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Execução de tubulões a ar comprimido – Obra metro de Salvador (1999) – Tubulões concluídos. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
03/10/2016 
62Detalhe de operação de remoção de material escavado 
através dos cachimbos de escavação. 
 
Vista interna da base de tubulão pneumático com 
funcionários se preparando para içamento após a 
conferência da geometria da base. 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
Inspeção de base 
Retirada de material das escavações 
 6.1) Tubulões a ar comprimido – NR-15 
• O trabalhador não poderá sofrer mais que uma compressão num período de 24 horas; 
 
• Durante o transcorrer dos trabalhos sob ar comprimido, nenhuma pessoa poderá ser exposta à pressão 
superior a 3,4 kgf/cm² (34 m.c.a, 3,4 atm, 340 KPa), exceto em caso de emergência ou durante tratamento em 
câmara de recompressão, sob supervisão direta do médico responsável; 
 
• A duração do período de trabalho sob ar comprimido não poderá ser superior a 8 horas, em pressões de 
trabalho de 0 a 1,0 kgf/cm2; a 6 horas em pressões de trabalho de 1,1 a 2,5 kgf/cm2; e a 4 horas, em pressão 
de trabalho de 2,6 a 3,4 kgf/cm2; 
 
• Após a descompressão, os trabalhadores serão obrigados a permanecer, no mínimo, por 2 horas, no 
canteiro de obra, cumprindo um período de observação médica; 
 
• Os operários devem ter mais de 18 e menos de 45 anos de idade; 
 
• A compressão deve ser gradual, no primeiro minuto, após o início da compressão, a pressão não poderá ter 
incremento maior que 0,3 kgf/cm2. 
 
• Atingido este valor, o aumento da pressão deverá ser feito a uma velocidade não-superior a 0,7 kgf/cm2, por 
minuto, para que nenhum trabalhador seja acometido de mal-estar; 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia 
03/10/2016 
63 
Estágios de compressão e descompressão 
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia