SLIDES DE AULA - FUNDAÇÕES PROFUNDAS 2021-1 COMPLETO

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Universidade Paulista
Fundações Profundas
Aula 1
Curso de Engenharia Civil
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CONTEÚDO PROGRAMÁTICO:
- estacas cravadas
- estacas de madeira
- estacas de pré-moldadas de concreto
- estacas metálicas
- estacas escavadas
- estacas de franki
- estacas de Strauss
- estacas broca
- estacas raiz
- estacas hélice contínua
- fundações em tubulão
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PRINCIPAIS TIPOS DE ESTACAS:
Estacas de madeira
As estacas de madeira são troncos de árvores processados e tratados de modo que tenham o comprimento
desejado ou modulado conforme o projeto.
A utilização de estacas de madeira remonta à pré-história, com a construção de palafitas utilizando troncos de
árvores para dar sustentação sobre rios e lagos.
Elas são empregadas em terrenos permanentemente secos ou úmidos, uma vez que esse material não suporta
alternâncias cíclicas entre ambientes com elevados teores de umidade e secos, o que provoca a sua rápida
deterioração.
De acordo com a NBR 6122 (ABNT, 2010), a ponta e o topo da estaca devem ter diâmetros maiores que 15 e 25
cm, respectivamente.
No Brasil, a espécie de madeira mais utilizada é o eucalipto, principalmente para fundações de obras
provisórias, devido ao seu baixo custo.
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Vantagens do uso de estacas de madeira
• Custo relativamente pequeno em áreas de reflorestamento.
• Facilidade de manuseio, corte, preparação para cravação e após a cravação.
Desvantagens do uso de estacas de madeira
• Esse tipo de estaca também possui algumas desvantagens. No Brasil, quando são empregadas em obras
marítimas, ela sofrem destruição devido ao molusco Teredo navalis e ao crustáceo Cheluria, que se
alimentam da madeira.
• Durabilidade muito pequena quando fica exposta à flutuação do N.A. (nível d’água), com a ação de
cogumelos, cupim e brocas marinhas quando cravadas no mar.
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• Caso haja variações do nível d’água, essas estacas estarão propensas ao apodrecimento devido à ação de
fungos.
• Comprimento limitado a 12 m.
• Necessidade da colocação de um anel metálico na parte do contato com o martelo (pilão).
• Obtenção de licença dos órgãos responsáveis pela conservação do meio ambiente.
• Grande vibração durante a cravação.
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Para obras definitivas, são utilizadas madeiras de lei, que são madeiras mais nobres, tais como a peroba, a
aroeira, a maçaranduba, o ipê entre outras pois estas apresentam maior resistência mecânica e de preservação
aos agentes nocivos presentes no ambiente tais como umidade, fungos, insetos, etc.
Essas estacas podem receber, na sua extremidade inferior, uma ponteira de aço para facilitar a penetração no
solo e na parte superior pode ser utilizado um anel provisório, também de aço, para evitar que se esfacelem
mediante às pancadas do martelo (peso).
As estacas de madeira devem ser retas, tolerando-se uma ligeira curvatura de 1 a 2% do comprimento.
É difícil encontrá-las no comércio com o comprimento necessário, o que torna necessária a emenda, a qual se
faz de topo ou a meia madeira utilizando chapas metálicas e parafusos.
No entanto, sempre que possível, deve ser evitado tal procedimento, uma vez que essas emendas poderão
trazer problemas durante a cravação.
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Equipamentos, acessórios e ferramentas para execução de estacas de madeira:
Para cravação das estacas de madeira são utilizados equipamentos que possuem um pilão ou martelo que
golpeia a estaca por queda livre do martelo.
Esse processo, por sua vez, provoca grande vibração ao solo e necessita de um maior espaço no canteiro de
obras para seu posicionamento.
Também pode ser utilizado martelo pneumático, o qual, acoplado a um equipamento hidráulico, consegue
melhor velocidade no processo de cravação e por consequência menor vibração do terreno.
A ligação das estacas com os pilares se dá através dos blocos de fundação, podendo haver mais de uma
estaca para cada bloco.
A figura a seguir mostra o equipamento para cravação com martelo de queda livre.
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Equipamento para cravação com martelo de queda livre.
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Na tabela abaixo, são apresentados os valores dos diâmetros das estacas de madeira e suas respectivas cargas 
de admissíveis:
Destaca-se o fato de que os valores de cargas admissíveis dessa tabela referem-se às cargas máximas que
as estacas de madeira suportam sem que se rompam, não tendo portanto, relação com a capacidade de carga
das estacas em relação às cargas que são transferidas por estas estacas ao solo.
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Curso de Engenharia Civil
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Estacas pré-moldadas de concreto
Generalidades das estacas pré-moldadas de concreto:
Não é raro deparar-se com a nomenclatura estaca pré-fabricada, que tem a mesma denominação para estaca
pré-moldada, sendo que ambas se referem às estacas não moldadas in situ.
Esse tipo de estaca é uma excelente opção de escolha de fundação, pois o seu processo executivo possui
um severo controle de qualidade tanto na sua fabricação como na sua cravação, podendo o profissional
fazer amostras de seu material durante a confecção e obter resultados laboratoriais de sua capacidade de
carga.
As estacas armadas podem ter seção cheia, maciça ou vazada (com furo central). A geometria irá interferir
diretamente na capacidade de carga da estaca devido à área de atrito entre a estaca e o solo.
A armadura desse tipo de estacas é semelhante à dos pilares, sendo constituída por aços longitudinais
(estacas comuns) e por estribos convenientemente afastados por uma espiral metálica (estacas cintadas).
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No Brasil, atualmente, podemos contar com várias empresas que já fabricam as estacas com vários diâmetros e
formas.
Os custos dessas estacas (tanto de fabricação como de transporte) eram bem elevados, mas com a
abertura de novas empresas, têm diminuído consideravelmente, tornando atrativa a utilização desse
tipo de estaca.
Vantagens de estacas pré-moldadas em concreto:
• Permissão de uma boa fiscalização durante a concretagem. Como o processo, na maioria das vezes, é
realizado em pátio próprio, o controle dos materiais pode ser monitorado, bem como a vibração e o
controle de bolhas, evitando as bicheiras.
• Moldagem de corpos de prova para verificação da resistência à compressão, garantindo, dessa forma,
as resistências necessárias de projeto.
• Moldagem das estacas no local da obra dependendo da quantidade de estacas e do tamanho do
canteiro de obras, o que barateia mais os custos, pois elimina o transporte das peças.
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• Possibilidade de emenda de uma peça na outra.
• Confecção com diversas formas geométricas.
• Estacas passíveis de serem cravadas abaixo do nível do lençol freático.
• Ao final do serviço, obra limpa e sem resíduos de escavação e de movimentações de grandes
equipamentos.
• Velocidade de execução rápida se comparada às estacas Franki, raiz, Strauss e tubulões manuais.
• Preço global baixo se comparado às estacas hélice contínua, Franki, raiz, perfil metálico e trilho.
Desvantagens de estacas pré-moldadas em concreto:
• Tempo de cura normal do concreto de 21 dias.
• A estaca não ultrapassa camada de solo resistente (N/30 > 15), em que N é o SPT da camada.
• Não é utilizável em solos com matacões.
• A armadura pode ser determinada pelas exigências de içamento e transporte, e não pelas cargas
estruturais.
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• Difícil transporte dentro do canteiro de obra.
• Durante a cravação, se o contato do martelo com o concreto não for feito com um material elástico,
quebra a cabeça da estaca.
• Produz grande vibração no solo durante o processo de cravação.
Equipamentos, acessórios e ferramentas para execução de estacas pré-moldadas de concreto:
Os equipamentos utilizadospara cravação são muito semelhantes ao da estaca de madeira, podendo ser
utilizado o martelo de queda livre ilustrado na figura a seguir.
As estacas são moldadas horizontalmente, permanecendo por volta de 3 dias nas formas e de 4 a 6 semanas
ao ar livre antes do uso. Quando em terreno muito duro, podem receber uma ponteira de aço, dispensável nos
terrenos brandos, pois a simples ponta do concreto apresenta resistência suficiente.
A armadura longitudinal concentra-se em forma de feixe na ponta da estaca, onde é amarrada ou soldada. A
cabeça é protegida contra o esboroamento, proveniente da percussão, por meio de um chapéu metálico ou
mediante a interposição de uma tábua grossa.
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Utiliza-se a estaca sempre com comprimento maior que o necessário e depois da cravação corta-se o excesso,
deixando parte da armadura para ancorar no bloco, o qual tem a função de distribuir a carga do pilar às estacas.
Bate-estacas tradicional (sobre rolos) Bate-estacas tradicional (sobre rolos) com martelo automático
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Equipamento de cravação com uso de guindaste e martelo 
automático
Detalhe dos acessórios de cravação
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Uma das etapas mais importantes que necessita ser sempre realizada é a inspeção dos equipamentos de
cravação.
Para movimentar os bate-estacas, são utilizados rolos metálicos para os equipamentos mais simples e esteiras
para equipamento hidráulicos.
A inspeção concentra-se na verificação da verticalidade (prumo) da torre, (desvio máximo 1:100) e se a
altura está compatível com o comprimento das estacas. Também deve-se observar se o capacete, cepo e
suplemento estão em bom estado e compatíveis com a bitola da estaca (ilustrados na figura a seguir).
Por fim, é importante averiguar se o peso do martelo é compatível com o peso das estacas (relação
mínima 1:0,75 e peso mínimo de 2.000 kg).
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Sistema de amortecimento montado na cabeça das estacas para cravação
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A cravação se encerra apenas quando se atingem os critérios de parada previamente estabelecidos, tais como
nega para dez golpes, repique ou comprimento mínimo.
A nega é o comprimento médio, prefixado em projeto, obtido dos dez últimos golpes do martelo (ou pilão)
durante o processo de cravação de uma estaca.
Para a obtenção da nega, utiliza-se a técnica da colagem de uma folha de papel na estaca, sobre a qual um
lápis é movimentado horizontalmente durante o golpe do martelo (figura a seguir).
Esse procedimento permite não só a medição da nega, mas também do repique (deslocamento elástico),
também usado na estimativa de capacidade de carga.
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Medição de nega e repique
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Aula 3
Curso de Engenharia Civil
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Sobras de estacas cravadas após constatada a nega das mesmas
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Caso tenhamos sobra da estaca, a NBR 6122 (ABNT, 2010) orienta que pode haver o seu reaproveitamento
desde que seguidos alguns critérios:
• Corte: este deverá ser realizado de modo a manter a ortogonalidade da seção em relação ao seu eixo
longitudinal.
• Comprimento: exige-se um comprimento mínimo de 2 m.
• Quantidade: só poderá ser utilizado um segmento de sobra por estaca.
• Posicionamento: a sobra deve ser sempre o primeiro elemento a ser cravado, a fim de manter a
ortogonalidade da seção em relação ao seu eixo longitudinal.
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Quanto à manipulação das estacas, é necessário ter cuidados especiais em carregamentos e
descarregamentos das peças, para evitar a sua inutilização.
Esse tipo de estaca é especificamente dimensionado para resistir aos esforços que poderá sofrer devido à ação
da estrutura, sejam eles esforços de tração, compressão, momentos fletores e forças horizontais.
Içamento de estacas pré-moldadas de concreto
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Modo de estocagem das estacas pré-moldadas de concreto
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Caso haja necessidade de alcançar grandes profundidades, as estacas poderão ser emendadas, desde que
resistam às solicitações que possam ocorrer durante o seu manuseio, cravação e utilização.
As emendas devem ser realizadas através de solda, unindo os anéis de aço na ponta da estaca.
Admite-se também a utilização de outros dispositivos que permitam a transferência de esforços de compressão,
flexão e tração.
A NBR 6122 (ABNT, 2010) recomenda que a luva ou anel de emenda só seja usada caso haja uma única
emenda por estaca e que não exista tração ou flexão tanto na cravação quanto na utilização da estacas.
Restringe, além disso, à geometria das luvas, orientando que elas possuam a mesma forma dos segmentos das
estacas que serão unidos.
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Caso seja necessário o uso das luvas, estas devem possuir altura total de duas
vezes o diâmetro da estaca com altura mínima de 50 cm.
Em relação à espessura da chapa, ela deverá ser superior a 60 avos do diâmetro
da estaca e, no mínimo, ter 5 mm, sempre respeitando a espessura de corrosão.
Na figura ao lado, pode-se verificar o detalhe da emenda utilizando luvas de
encaixe.
Nas estacas de concreto, quando a sua armadura não tiver função resistente após
a cravação, não há necessidade de sua penetração no bloco de coroamento.
Caso contrário, a armadura deve penetrar suficientemente no bloco, a fim de
transmitir a solicitação correspondente.
Para a demolição das estacas, são usados ponteiros de aço com pouca inclinação
para cima em relação à horizontal da estaca.
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A inclinação do ponteiro para baixo cria uma situação preferencial à fissuração e comprometimento da estaca;
portanto, deve-se observar cuidadosamente a posição e a força empregada. A figura a seguir ilustra as
posições para demolição.
Posição do ponteiro para o arrasamento (demolição) da cabeça da estaca
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Informações técnicas das estacas pré-moldadas de concreto
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Aula 4 
Curso de Engenharia Civil
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Estacas metálicas
Generalidades das metálicas:
As estacas metálicas são elementos estruturais que são produzidos industrialmente, podendo ser formados por
perfis laminados ou soldados, simples ou múltiplos. Utilizam-se também tubos de chapa dobradas ou
caneladas, tubos com ou sem costura e trilhos.
Atualmente, essas estacas têm aplicação muito restrita no Brasil, sendo usadas nos países onde o aço tem
menor custo.
Elas são indicadas para terrenos arenosos e lodosos, bem como para aqueles alternadamente úmidos e
secos, onde o emprego de estacas de madeira a madeira não é aconselhável.
Também podem ser associadas a outros tipos diferentes de estacas, possibilitando uma solução
economicamente viável e eficaz.
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No Brasil, até 2002, as estacas metálicas eram utilizadas, principalmente, nas estruturas de contenção
tais como as cortinas de concreto (perfis metálicos associados a pranchas de madeira ou pré-fabricadas de
concreto) e nos pilares de divisa, com o objetivo de eliminar as vigas de equilíbrio (vigas alavanca).
As estacas metálicas sempre foram consideradas uma solução de alta eficiência nos casos em que se queria
reduzir as vibrações decorrentes da cravação de estacas de deslocamento.
Hoje, as estacas metálicas para fundações profundas já são uma realidade, concorrendo econômica e
tecnicamente com os demais tipos de fundação.
Sua utilização evoluiu, principalmente, ao ser aplicada junto às divisas do terreno quando ocorrem subsolos,
servindo, em primeira etapa, como contenção na fase de escavação e, posteriormente, como fundação de
pilares.
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Podem ser utilizados perfis metálicos isolados ou soldados em função da resistência que devem apresentar.
De acordo com aNBR 6122 (ABNT, 2010), para que os perfis sejam aceitos, as estacas de aço devem ser
retilíneas apresentando máxima de 0,2% do comprimento de qualquer segmento nela contido.
Uma das preocupações está voltada ao processo de corrosão, podendo este material enferrujar quando
exposto à umidade, no entanto, de acordo com Pannoni (2006), as estacas metálicas não precisam de
nenhum tratamento anticorrosivo na maioria das situações. O crescimento do nível de umidade do solo faz
com que a velocidade da corrosão seja controlada pela resistividade elétrica, acidez (pH) e teor de oxigênio.
No entanto, em situações em que o solo apresenta baixa resistividade elétrica e baixo pH, a proteção
torna-se obrigatória, podendo ser realizada uma pintura tipo epóxi, galvanização da estaca ou mesmo
aumento da espessura do material.
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Na figura a seguir estão ilustrados os diversos tipos de perfis de estacas metálicas: de chapas soldadas;
laminados associados (duplos); tipo cantoneira; tubo; trilhos associados (duplos); trilhos associados (triplos).
Tipos de estacas metálicas
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Vantagens das estacas metálicas
• O processo de cravação é fácil e rápido, e o transporte é favorável, pois as peças são leves e possuem
comprimento padrão.
• Alta eficiência de cravação em solos de difícil penetração.
• Menor peso em relação a outros tipos de estacas.
• Redução de perda comparada à estaca pré-moldada de concreto, que corre o risco de quebrar no momento
da cravação.
• Utilização em cortinas ou paredes de perfis pranchados de contenção em edifícios que contenham subsolos.
• Podem ser cravadas em profundidades inatingíveis por estacas de concreto pré-moldado.
• Podem ser cravadas sem risco de perda em solos de profundidade inconstante.
• Inexistência de vibração no momento da cravação quando feita por meio de percussão.
• Disponibilidade no mercado.
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Desvantagens das estacas metálicas
• Alto custo quando comparada às estacas pré-moldadas, estacas Franki e estacas Strauss.
• Atacável por águas agressivas e solos corrosivos (pântanos, pontos alcalinos, solos contaminados).
• A fabricação exige maquinário específico, a distância entre fabricação e destino pode acarretar custos altos.
• Pode ocorrer o encurvamento do eixo, mesmo quando tomados todos os cuidados necessários para
aprumá-las ao serem cravadas em solos de baixa resistência.
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Equipamentos, acessórios e ferramentas característicos às estacas metálicas
A cravação das estacas pode ser realizada por diversos métodos. O de prensagem pelo emprego de macacos
hidráulicos é utilizado em obras em que se faz necessário evitar vibrações.
As estacas cravadas por prensagem são aquelas em que a própria estaca é introduzida no terreno
através de um macaco hidráulico. Não vibram, e devido ao pequeno porte de seus equipamentos, são
bastante utilizadas em obras de reforço de fundações ou para menores profundidades.
Já o método de cravação por martelo vibratório de vibração é feito utilizando-se um martelo dotado de garra
para a fixação da estaca e, por fim, o método de percussão, que utiliza pilões de queda livre.
Para cravação por vibração são utilizados equipamentos que podem ser acoplados em escavadeiras
ou suspensos por guindaste.
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A figura a seguir ilustra o martelo vibratório acoplado a uma escavadeira com garras na lateral do perfil.
Martelo vibratório
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A forma mais usual de cravação é o método de percussão com o uso de bate-estaca queda livre.
O equipamento é bem simples, sendo composto por uma torre montada sobre uma plataforma na qual cabos de
aço acionados por um guincho mecânico erguem o martelo utilizado na cravação assim como se executa nas
cravações das estacas de madeira e de concreto pré-moldado.
Para a cravação utilizando o martelo de queda livre, a NBR 6122 (ABNT, 2010) recomenda que o procedimento
siga a seguinte ordem: primeiro, a torre do bate-estaca deve ser aprumada; em seguida, posiciona-se a estaca.
É preciso verificar os prumos das faces frontais e laterais.
A folga entre o martelo e o capacete (na cabeça da estaca) também não deve ser superior a 3 cm em relação
às guias do equipamento e o capacete a ser utilizado deve conter superfície plana e se adequar à seção da
estaca, contendo encaixes que possuam folga inferior a 2 cm.
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Na figura ao lado, podemos observar o posicionamento do capacete na
estaca metálica.
Caso seja necessária a utilização de elemento suplementar, chamado
de prolonga, este não seja maior do que 2,50 m.
Uma das grandes vantagens da estaca metálica é a sua facilidade
para alcançar grandes profundidades,
podendo ser facilmente emendada.
Essas emendas devem ser dimensionadas para resistir a todos os
esforços que possam ocorrer durante o processo de cravação e
utilização da estaca.
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Cravação de estacas metálicas tipo prancha
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Em seu manual, a Associação Brasileira de Empresas de Engenharia de Fundações e Geotécnica (Abef)
recomenda que essas emendas sejam realizadas utilizando talas soldadas, mas também podem ser feitas
com soldas de topo de penetração total.
A figura a seguir ilustra uma emenda produzida com talas.
Detalhe típico da emenda em estaca metálica com talas e soldas
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A NBR 6122 (ABNT, 2010) também recomenda que o comprimento mínimo para aproveitamento das
sobras de outras estacas na cravação por percussão ou vibração seja de, no mínimo, 2 m, devendo
assegurar a ortogonalidade da seção em relação ao eixo longitudinal.
Na tabela a seguir podemos verificar as informações técnicas sobre as estacas metálicas quanto a sua seção e
suas cargas de trabalho.
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Aula 5
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Estacas moldadas in situ
As estacas moldadas in situ, como a própria denominação diz, são estacas que são concretadas nos próprios
buracos, escavados desde trados manuais até equipamentos especiais.
Podem ser utilizadas camisas ou invólucros especiais que se recuperam posteriormente ou não.
Por ser uma estaca muito versátil, ou seja, pode ser construída em diversos diâmetros e comprimentos, ela se
adapta a quase todo tipo de solo, pois em seu processo de escavação pode-se utilizar fluido estabilizante, a fim
de fornecer ao solo adjacente certa estabilidade, dispensando qualquer tipo de camisa para sua execução.
Esses tipos de estacas permitem a escavação a grandes profundidades, com diâmetros variáveis e no
comprimento predeterminado no projeto de fundações.
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Existe uma grande variedade de tipos de estacas moldadas no local. Entre elas destacam-se as:
• Strauss;
• Franki;
• broca;
• raiz;
• hélice contínua.
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Estacas Strauss
Segundo a NBR 6122 (ABNT, 2010, p. 56), estacas Strauss são um “tipo de fundação profunda executada por
perfuração através de balde sonda (piteira), com uso parcial ou total de revestimento recuperável e posterior
concretagem”. Essas estacas foram criadas com a finalidade de substituir as estacas pré-moldadas, as quais
produzem forte vibração e ruído no processo de cravação.
Nos Estados Unidos e na Europa, a estaca Strauss foi largamente utilizada desde o início do século e se tornou
mais popular no Brasil apenas depois da Segunda Guerra Mundial. Hoje, há tipos semelhantes, de criação mais
recente, porém atendendo ao mesmo princípio.
Para a sua execução não é exigida nenhuma aparelhagem especial, apenas um pequeno bate-estacas.
O diâmetro da estaca pode variar entre 25 e 45 cm, o que limita a utilização para alguns tipos de obra, por não
possuir grande capacidade de carga.
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Estacas Strauss
De acordocom Abef (2016), os diâmetros nominais só serão atingidos com a utilização dos tubos de
revestimentos corretos e com os equipamentos equivalentes a cada um; ou seja, para uma estaca de diâmetro
nominal de 25 cm, deve-se utilizar um revestimento de diâmetro externo de 22 cm.
Isso se faz necessário, pois, ao retirar o revestimento, este acaba alargando o furo devido à resistência lateral
que agiu com o solo versus a parede do revestimento.
Para cada diâmetro de revestimento, existe a ferramenta correta de utilização, isto é, existe um diâmetro
correto da sonda e soquete. Essas determinações podem ser observadas na tabela a seguir, indicada pela Abef
(2016).
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Estacas Strauss
Diâmetro dos revestimentos e das ferramentas da estaca tipo Strauss
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Estacas Strauss
Como se pode verificar, existe uma folga entre as ferramentas e o tubo de revestimento, a qual é necessária
para que não haja atrito entre eles e também para facilitar as manobras de perfuração.
Por ser um processo muito simples, as estacas Strauss têm bom custo-benefício; além disso, podem ser
utilizadas em terrenos com difícil acesso ou mesmo acidentado.
Atualmente, têm se tornado uma solução viável para o reforço da fundação, pois a sua implantação é possível
até mesmo dentro das edificações.
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Estacas Strauss
Equipamentos, acessórios e ferramentas
Os equipamentos necessários para a execução são bem simples, sendo um tripé em aço ou uma torre,
guincho, que deverá ser montado sobre chassi reforçado com motor de potência mínima de 13 kW ou 18 CV
para cargas entre 1.000 kg e 2.000 kg, motor esse próprio para equipamento de cravação, tendo que possuir
um ou dois tambores que são acionados por meio de correias.
A tubulação de revestimento deverá ser segmentada de 2 m a 2,5 m de tubos metálicos, os quais deverão ser
emendados por rosca macho e fêmea.
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Aula 6
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A seguir, temos a coroa, que é o primeiro seguimento de tubo a ser posicionado na perfuração.
Ele tem a extremidade inferior recortada em formas de dentes que são abertos para fora, isso serve para que a
perfuração no solo fique com diâmetro maior que o do revestimento, auxiliando na penetração do tubo.
O tubo que tem uma sapata cortante com válvula articulada é chamado de sonda ou piteira.
Ele utiliza esta válvula para permitir somente a entrada do material a ser cortado.
A outra extremidade superior é maciça, a fim de lhe conferir peso suficiente para penetrar no solo. A sua fixação
no cabo se dá através de um olhal giratório que promove na piteira a movimentação circular livre.
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Para descarga do material escavado, utilizam-se as duas janelas longitudinais, abertas no trecho superior da
sonda.
Soquete, ou pilão, é uma peça maciça de aço, em forma cilíndrica, com diâmetro inferior ao tubo de
revestimento pesando aproximadamente 300 kg. Ela é utilizada ao iniciar a estaca, fazendo o pré-furo pelo qual
se inicia a colocação da coroa. Esse equipamento também é utilizado para apiloamento do concreto.
Seguindo as orientações do Manual de execução de fundações, alguns itens são importantes para realizar
inspeções periódicas. Elas são necessárias para garantir a segurança dos trabalhadores e a eficiência dos
equipamentos.
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Recomenda-se inspecionar a coroa observando que seus dentes devem estar inteiros e abertos para fora, a fim
de garantir a escavação do solo com diâmetro superior ao do tubo de revestimento. Recomenda-se essa
inspeção durante a execução da obra.
Para verificação das roscas, deve-se observar se elas apresentam folgas excessivas ou trincas, pois podem
ocasionar a quebra ou até mesmo o desacoplamento. Recomenda-se efetivar esta inspeção a cada término
de obra ou, pelo menos, a cada seis meses.
Já para sonda ou piteira, a sapata cortante deve ser verificada em relação ao desgaste, trincas, empenamento
e amassamento. Em relação à borda, é necessário verificar a válvula e a rosca. Tal inspeção deve ser realizada
ao final de cada obra ou, pelo menos, a cada três meses.
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O motor deverá ser verificado diariamente; se for elétrico, observa-se, em especial, o estado das ligações e do
isolamento das chaves de acionamento e proteção; caso seja motor a explosão, verifica-se a lubrificação, a
água do radiador e o estado das correias.
Por fim, deve-se fazer a inspeção do guincho, o qual deve ter seu funcionamento observado diariamente, bem
como a verificação do estado da embreagem cônica, do sistema de freios das travas de segurança e alavancas
de acionamento. Não se pode esquecer o estado dos cabos de aço, que devem ser inspecionados durante a
execução da obra.
Antes de iniciar o processo de cravação, o engenheiro deve certificar-se das condições do canteiro, se a
locação de cada estaca está concluída e se tem quantidade de material suficiente para confeccionar as
estacas.
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Esse cuidado especial vem ao atendimento da NBR 6122 (ABNT, 2010), que recomenda que, ao abrir o furo,
ele deverá ser concretado no mesmo dia.
Inicialmente, para o processo de execução da estaca, deve-se executar o pré-furo com utilização do soquete.
Após essa etapa, acopla-se a coroa e a sonda, iniciando a sua cravação, escavando-se por dentro
simultaneamente.
A seguir, coloca-se determinada quantidade de água dentro do tubo ao mesmo tempo em que se retira a lama
ali formada através de um peso-sonda.
Cravado o tubo, enrosca-se um novo tubo na extremidade do anterior, repetindo-se o processo.
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Atingida a profundidade desejada, ele é imobilizado, lançando-se concreto no seu interior. Soca-se com o maço
este concreto que se expande no solo, formando um bulbo.
Deve-se dar maior atenção à concretagem da estaca, sendo essa uma das etapas mais importantes da
operação.
O tubo de revestimento deve ser retirado lentamente e de forma contínua ao mesmo tempo em que o soquete
repousa sobre o concreto. Recomenda-se fazer movimentos repetidos do tubo de revestimento para
adensamento do concreto, evitando com isso que o concreto seja trazido para cima, o que causaria o seu
engaiolamento ou mesmo o seccionamento da estaca.
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Estacas Strauss
Deve-se elevar o tubo de 20 a 30 cm, lançando-se novas quantidades de concreto, que são apiloadas ao
mesmo tempo em que se efetua a retirada parcial do tubo, elevando-o.
Dessa maneira, formam-se diversas protuberâncias, dando origem a uma estaca com saliências em todo o seu
comprimento e, por consequência, um alto coeficiente de atrito.
A figura a seguir ilustra a sequência executiva.
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Sequência executiva da estaca Strauss
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Estacas Strauss
As estacas Strauss podem trabalhar à compressão e à tração. Quando submetidas apenas à
compressão, não é necessário o emprego de armadura; mesmo assim, a colocação de ferros de espera
para arranque são recomendados.
Na maioria dos casos, são constituídas de quatro barras de aço CA-50 com comprimento de 2 m, a fim de
proporcionar uma ancoragem entre a estaca e o pilar ou bloco de ancoragem.
Quando forem armadas, deve-se observar o espaçamento dos aços longitudinais e estribos, a fim de que sejam
suficientemente espaçados para permitir a expansão do concreto quando for adensado pelo vibrador.
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Estacas Strauss
Para preparo da cabeça das estacas para ancoragem no bloco ou no pilar, é preciso observar algumas
particularidades para a retirada do concreto, a fim de manter a integridade da estaca.
A figura a seguir mostra o arrasamento da estaca.
Posicionamento para arrasamentoda estaca
Pode-se observar que para o arrasamento da
estaca não se recomenda a posição da
ferramenta perpendicular à cabeça, e sim na
horizontal ou inclinada; isso se dá pela absorção
dos impactos pelo atrito lateral.
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Estacas Strauss
É recomendado ao engenheiro que faça o boletim de controle de execução, no qual devem constar todas as
informações e ocorrências relativas à execução. Esse documento deve ser preenchido diariamente para a
cravação de todas as estacas.
O Manual de execução de fundações geotécnicas orienta que sejam descritos os seguintes dados:
• identificação da obra e data;
• identificação da estaca;
• diâmetro da estaca e capacidade de carga nominal;
• cota do terreno local;
• profundidade perfurada;
• cota de arrasamento da estaca;
• alteração de locação;
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Estacas Strauss
• característica da armação da estaca;
• comprimento da armação;
• consumo de concreto;
• observações adicionais referente às ocorrências relevantes durante a execução do serviço;
• nome e assinatura do contratante;
• nome/assinatura do engenheiro supervisor da empresa de estaqueamento e dependendo de acordo
contratual, o ciente do projetista ou empresa de fundação (ABEF, 2012, p. 147).
Essas informações são necessárias para o acompanhamento e futuras fiscalizações das fundações da
edificação, ou seja, fica registrado todo o histórico da execução da obra de fundação.
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Estacas Strauss
Por recomendação da NBR 6122 (ABNT, 2010), pelo menos 1% das estacas e, no mínimo, uma por obra deve
ser exposta abaixo da cota de arrasamento e, se possível, até o nível da água para posterior verificação da sua
integridade e qualidade do fuste.
De acordo com Pereira (2013), que estudou as condições de solo favorável e desfavorável para implantação
das estacas Strauss, as situações e os tipos de solos adequados para execução de estaca Strauss são:
• Terrenos planos: facilidade para mover o equipamento;
• Solos colapsivos: são aqueles que sofrem significativa redução de volume quando umedecidos, com ou
sem aplicação de carga adicional, favorecendo a penetração com a piteira;
• Solos de baixa resistência: melhoram a produção diária e colabora com menos ciclos para cravação;
• Locais confinados: por apresentarem proteção contra as adversidades do tempo;
• Terrenos acidentados: pela facilidade de deslocar os equipamentos.
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Estacas Strauss
Os tipos de solos não adequados para execução da estaca Strauss, que são:
• Solos com lençol freático alto: não considerados adequados devido à contaminação da água no
concreto;
• Areia saturada e argila muito mole: esse tipo de solo tem a tendência de desmoronar ao retirar-se a
camisa de revestimento, fechando ou estrangulando o fuste da estaca;
• Solos de alta resistência: devido à utilização de um equipamento de baixa complexidade, a sua
capacidade de cravação é limitada, não atravessando solos com maior resistência;
• Matacão: são rochas ou pedras dispostas ao longo das camadas do solo, as quais apresentam
características de muita resistência, impedindo a progressão do equipamento;
• Rochas, argilas rijas entre outros solos com alta resistência (PEREIRA, 2013).
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Vantagens e desvantagens da estaca Strauss
As principais vantagens deste tipo de estaca são a baixíssima vibração, podendo ser utilizada em grandes
centros com concentração urbana, uma vez que sua vibração não causa abalos nas estruturas vizinhas.
A simplicidade e a rusticidade do equipamento torna-se uma vantagem, pois, além de não necessitar de mão de
obra especializada, utiliza número pequeno de trabalhadores, em média um operador e dois ajudantes.
Também apresenta fácil deslocamento e mobilidade do equipamento, não necessitando de guindastes, muncks
e outros equipamentos de grande porte para transportar e alocar esta ferramenta na obra.
Outro benefício é a garantia de um diâmetro mínimo, uma vez que se utiliza o revestimento (também conhecido
por “camisa”), tendo-se a certeza de que o diâmetro mínimo estará garantido.
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Vantagens e desvantagens da estaca Strauss
Deve-se ressaltar que o processo de concretagem evita a contaminação do concreto com solo; com isso,
tem-se uma resistência do concreto mais confiável comparada a outros tipos de estacas moldadas in loco, o
que se mostra uma grande utilidade desse tipo de estaca.
Pode-se considerar uma outra serventia em relação às estacas escavadas: o solo na base da perfuração,
apesar de sofrer alguma redução no confinamento (mais sensível nas areias), pode ter sua condição natural
recomposta, ou até melhorada, em função da compactação usada na formação da base.
Observação:
Antes de executar qualquer tipo de fundação, é muito importante conhecer o perfil do terreno. Para essas
informações, se faz necessário realizar ensaios de sondagens SPT, CPT ou outros.
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Vantagens e desvantagens da estaca Strauss
Como desvantagem, pode-se apontar a difícil execução abaixo do nível da água, pois, mesmo utilizando os
revestimentos, estes não impedem que a água entre em contato com o concreto ainda em seu estado fresco,
prejudicando de forma significativa a sua resistência. Lembre-se de que os revestimentos são retirados no
processo de concretagem.
Esse tipo de estaca apresenta capacidade de carga pequena, o que é uma inconveniência em relação aos
outros tipos de estacas. A difícil cravação em solo resistente é a principal desvantagem desse tipo de estaca,
podendo inviabilizar a sua utilização.
Por ser uma estaca que não exige muita mão de obra, a sua produção é relativamente baixa,
chegando, em média, a uma execução de 30 m por dia.
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Universidade Paulista
Fundações Profundas
Aula 7
Curso de Engenharia Civil
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Estacas Franki
Generalidades da estaca Franki
A estaca tipo Franki leva esse nome devido ao seu idealizador, Edgard Frankignoul, que a introduziu como fundação há
mais de 100 anos na Bélgica. Ele teve a ideia de cravar um tubo metálico no terreno utilizando golpes do pilão de queda
livre numa bucha (tampão) de concreto seco ou seixo rolado compactado, colocado dentro da extremidade inferior do
tubo. Seu processo teve sucesso, e esse método de execução espalhou-se pelo mundo, mostrando eficiência e produzindo
uma estaca de elevada carga de trabalho. Frankignoul constituiu uma empresa para explorar as patentes, as quais foram
registradas entre 1909 e 1925.
Esse tipo de estaca chegou pela primeira vez no Brasil em 1935, na execução da fundação da Casa Publicadora Baptista, no
Rio de Janeiro. Em São Paulo, em meados de 1936, foram executadas as estacas do portal de entrada do túnel Nove de
Julho. A partir de 1960, após ter expirado a licença da patente, o método Franki entrou para o domínio público.
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Estacas Franki
Para que a execução de uma estaca tipo Franki seja bem realizada, é preciso observar cuidadosamente os métodos
executivos, o uso de equipamentos adequados e a mão de obra especializada e experiente.
Esse tipo de fundação pode ser executado com diversos diâmetros; normalmente, podem ser de 30 a 70 cm, e ela é capaz
de alcançar uma profundidade de até 30 m.
As estacas Franki podem ser construídas em qualquer tipo de terreno, inclusive com a presença de lençol freático. Em
solos moles, é importante ter um cuidado especial; nesse caso, é possível adotar técnicas para estabilização das paredes
da escavação ou utilizar um tubo metálico perdido para auxílio na concretagem.
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Estacas Franki
Antes de iniciar o processo executivo, é de suma importância que seja realizado o boletim de controle da execução,
registrando-se, no mínimo, as informações básicas da obra, como:
• data;
• número da estaca;
• diâmetro da estaca;
• cotas de cravação e arrasamento;
•identificação do equipamento utilizado;
• comprimentos cravado, concretado e não concretado;
• nega para dez golpes caindo de altura 1 m;
• nega para um golpe caindo de altura 5 m;
• volume da base;
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Estacas Franki
• comprimento da armação;
• encurtamento da armação;
• consumo de cimento por m³ de concreto;
• controle de prumo.
Equipamentos, acessórios e ferramentas
Basicamente, os equipamentos utilizados para a execução da estaca são o bate-estacas, o pilão, o dumper motorizado e o
vibrador elétrico ou a combustão.
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Estacas Franki
O bate-estacas é constituído por uma torre metálica com altura compatível com a profundidade prevista para a execução
da estaca. Para a movimentação do tubo e dos equipamentos, se faz necessário um motor com potência mínima de 150
HP. O guincho do bate-estacas deve ser provido, no mínimo, de três tambores com capacidades determinadas em função
do diâmetro e do comprimento das estacas, conforme ilustra a tabela a seguir.
Capacidade dos tambores
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O pilão tem como finalidade a cravação do tubo, a abertura da base e o apiloamento do concreto do fuste. Ele deve
seguir as características dimensionais, geométricas e pesos recomendados conforme a figura a seguir.
Detalhes do pilão Franki
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A ponta do pilão não pode sofrer afilamento, pois pode causar danos à bucha e também prejudicar o adensamento do
concreto tanto da base como do fuste. Quando isso ocorrer, deve-se interromper a utilização do pilão e reencher a
ponta.
Bucha é o nome dado à massa constituída por brita e areia seca que é instalada na ponta da estaca com o objetivo de
promover a cravação do tubo e a estanqueidade.
De acordo com a NBR 6122 (ABNT, 2010), os pilões devem ter pesos e diâmetros mínimos, conforme indicados na tabela
a seguir.
Peso e diâmetro dos pilões
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O tubo Franki é um elemento metálico de grande resistência, que dará forma e medida ao diâmetro da estaca a
ser executada. Seu comprimento deve ser o suficiente para atender à profundidade prevista em projeto. Ele deve
ser retilíneo e com diâmetro constante.
O processo construtivo consiste em fazer atuar um pesado maço (peso) de um bate-estaca (1 a 4 toneladas)
sobre um tampão de concreto quase seco ou de cascalho e areia (bucha) colocados dentro de um tubo de aço
de grande altura. O atrito desenvolvido entre o tubo e o tampão é suficiente para que, sob a ação dos golpes do
maço, o tubo seja enterrado.
Nesse processo de cravação, por percussão, o solo é comprimido sob sua ponta, o que proporciona um excesso
de vibração nas edificações vizinhas. Atingida a profundidade desejada, imobiliza-se o tubo e lança-se o
concreto quase seco no seu interior e volta-se a percutir até a expulsão do tampão.
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Socando-se com o maço, o concreto espalha-se na zona não revestida pelo tubo, formando um bulbo.
Terminado o bulbo, passa-se à execução do fuste. Para isso, coloca-se previamente a armadura, sendo que o
maço trabalha por dentro dela.
Em seguida, lançam-se novas quantidades de concreto que se apiloam, ao mesmo tempo em que se efetua a
retirada parcial do tubo, elevando-o de 20 a 30 cm de cada vez. Dessa maneira, vão se formando diversas
saliências, dando origem a uma estaca com irregularidades em todo o seu comprimento, aumentando o seu
atrito com o terreno. A figura a seguir ilustra a sequência executiva.
Geralmente, o diâmetro do tubo varia entre 30 e 60 cm. Devido às saliências, o diâmetro do fuste da estaca
torna-se superior ao do tubo, podendo alcançar 50 a 80 cm, conforme a natureza das diversas camadas de
terreno atravessadas pela estaca.
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Alguns cuidados devem ser tomados durante a execução da estaca, como, por exemplo, a altura da bucha, pois
sua ela influi no resultado da cravação. Buchas com alturas excessivas aumentam a eficiência da cravação,
podendo causar penetração do tubo além do necessário; já buchas reduzidas têm o efeito contrário. É
recomendado utilizar a altura da bucha entre 1,5 e 2 vezes o diâmetro do tubo.
É possível confeccionar na obra o gráfico de cravação a partir da primeira estaca, sendo anotado o número de
golpes necessários para a penetração de cada 50 cm do tubo a uma altura constante de 6 m.
Unidade I
As negas do tubo no final da cravação são medidas para alturas de queda do pilão de 1 m (dez golpes) e 5 m
(um golpe), e devem ficar entre 5 mm e 20 mm.
Também na execução da primeira estaca, a base alargada é feita de maneira padronizada, com o pilão caindo
de uma altura de queda de 6 m, anotando-se o número de golpes necessários para compactar o concreto de
cada caçamba lançada.
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Sequência executiva da estaca Franki
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Vale ressaltar a importância do acompanhamento dos métodos executivos, pois podemos evitar acidentes de execução.
Podemos citar dois tipos principais de acidentes que danificam as estacas tipo Franki durante sua execução.
O primeiro é o estrangulamento do fuste na concretagem através de solos muito moles e o dano causado devido à
ruptura do fuste durante o apiloamento do concreto, causado pelo repentino encurtamento da armação.
O segundo é a ruptura por tração do concreto ainda sem cura ou a perda de contato da base com o solo de apoio devido
ao levantamento de estaca já cravada, causada pela cravação de estacas vizinhas.
Por isso, a NBR 6122 (ABNT, 2010) recomenda que, para a execução de uma estaca, todas as demais estacas
circunvizinhas em um círculo igual a cinco vezes o diâmetro da estaca já estejam cravadas e concretadas ao menos há 12
horas. Também sugere utilizar a metodologia do pré-furo a fim de eliminar o risco de levantamento das estaca
próximas ou ao menos minimizar os efeitos de vibração.
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A norma ainda recomenda que ao menos 1% das estacas ou, no mínimo, uma por obra seja exposta abaixo da cota de
arrasamento ou até o nível d’água, a fim da verificação da integridade da estaca e qualidade do fuste.
Por serem moldadas na ocasião de cravação com o comprimento desejado, economizam tempo e dinheiro. Com uma
capacidade de 10 a 30 toneladas, possuem melhor estabilidade devido a sua base alargada, boa verticalidade e
superfície do fuste bastante rugosa em contato com o terreno fortemente comprimido, as estacas Franki se tornam uma
boa solução.
A tabela a seguir apresenta as cargas de trabalho e os valores de carga máxima para as estacas em função do diâmetro.
Cargas usuais e máximas para estacas tipo Franki
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A sua execução é onerosa e depende de trabalho especializado (para evitar defeitos). Esse tipo de fundação somente deve
ser feito por empresas especializadas.
Vantagens e desvantagens da estaca Franki
Apesar de ser um tipo de estaca que foi utilizada por muito tempo, ela apresenta as seguintes desvantagens:
• Deve-se tomar cuidado com o tamanho da bucha que irá ser adotada, pois ela influenciará no resultado da
cravação de forma significativa.
• O processo executivo de cravação do tubo fechado pode causar danos e vibrações nas construções vizinhas,
devendo-se utilizar um método alternativo de cravação com o tubo aberto.
• Pode ocorrer o estrangulamento do fuste (invasão de água e/ou lama) na concretagem devido à presença de solos
muito moles.
• O apiloamento do concreto também pode causar redução no comprimento da armadura. Como solução, deve-se
aumentar o diâmetro das barras ou o número de barras a serem utilizadas.
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• O processo de cravação de uma estaca pode influenciar diretamente nas estacas vizinhas, causando danos como,
por exemplo, a ruptura por tração do concreto, ainda sem cura, e também a perda do contato da base da estaca
com o solo em que está apoiada, causando o levantamento da estaca já cravada. Esses danos ocasionados poderãoafetar a capacidade de carga da estaca já executada e, em alguns casos, há necessidade de substituir a estaca ou
até mesmo exigir a recravação do tubo sobre a estaca recém-acidentada.
• Na execução das estacas, deve-se seguir uma sequência que evite estacas presas (executar a estaca entre duas que
já foram cravadas).
• Não se recomenda a execução dessas estacas em terrenos com matacões.
A seguir, podemos citar também as vantagens obtidas com a utilização das estacas Franki:
• O concreto utilizado nas estacas tipo Franki é de baixo fator agua-cimento (slump zero);
• O concreto utilizado na base é praticamente seco, auxiliando no apiloamento para o alargamento da base da
estaca;
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• As cargas admissíveis das estacas poderão ser diminuídas ou aumentadas, variando de acordo com as condições
especiais de projeto. A redução pode alcançar cerca de 15% da carga admissível usual e o aumento poderá atingir
20%. As cargas podem ser aumentadas quando houver condições favoráveis do subsolo que permitam a previsão
de estacas com comprimentos grandes.
• Têm capacidade para desenvolver elevada carga de trabalho considerando pequenos recalques.
• A cravação do tubo de revestimento com a ponta fechada no solo isola o concreto da água do subsolo, sendo essa a
grande vantagem dessa estaca em relação as que são cravadas com a ponta aberta.
• A base alargada das estacas do tipo Franki oferece maior resistência de ponta quando comparada aos outros tipos
de estaca.
• O apiloamento do concreto para formação do fuste compacta o solo ao redor da estaca, aumentando o atrito
lateral;
• O comprimento da estaca pode ser ajustado durante a escavação.
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• O apiloamento da base alargada compacta os solos arenosos, aumentando o seu diâmetro e, consequentemente,
ampliando a resistência de ponta da estaca.
• Em solos argilosos, o apiloamento da base alargada expele água da argila, a qual é absorvida pelo concreto seco e
assim reforçando e estabilizando seu entorno.
• A execução das estacas do tipo Franki, quando bem aplicadas e executadas, não tem grandes restrições quanto ao
uso, salvo em casos de solos muito moles, em que irá interferir na sua execução devido à instabilidade do terreno e
possível entrada de água.
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Universidade Paulista
Fundações Profundas
Aula 8
Curso de Engenharia Civil
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Estaca broca
Generalidades da estaca broca
Esta estaca é considerada a mais simples a ser executada. Os equipamentos necessários são tão simples quanto a sua
execução. Atualmente, são denominadas estacas do tipo escavadas sem fluido estabilizante.
A NBR 6122 (ABNT, 2010) define a estaca escavada como sendo um tipo de fundação profunda que é moldada in loco,
executada por perfuração no solo através de um trado espiral, sem necessidade de revestimento ou de fluido
estabilizante, desde que o perfil do subsolo tenha características tais que o furo se mantenha estável.
Para a execução dessa estaca é utilizado um trado curto acoplado a uma haste.
A perfuração, quando atingida a profundidade de projeto, poderá ter o fundo apiloado, quando for especificado em
projeto.
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A figura a seguir ilustra as etapas de execução de uma broca manual.
Sequência executiva da estaca broca manual
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Também podem-se utilizar equipamentos
rotativos para execução da estaca tipo broca.
Tais equipamentos, em sua maioria, são
acoplados em caminhões e possuem um trado
helicoidal na extremidade do equipamento
rotativo, compondo o sistema de perfuração
mecânica.
A figura ao lado ilustra o equipamento acoplado
ao caminhão.
Posicionamento do caminhão para perfuração
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Para retirar o solo escavado, o trado helicoidal é sacado do furo
e rotacionado no sentido contrário ao da perfuração.
Pode-se observar na figura a seguir o momento da retirada do
solo preso ao trado.
Recomenda-se a limpeza da obra para que a terra retirada do
solo não caia dentro do fuste da estaca.
Caso seja possível, é interessante utilizar soquete manual para
compactar o fundo da estaca.
Retirada do solo preso ao trado
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A NBR 6122 (ABNT, 2010) ressalva que a profundidade máxima desse tipo de estaca é limitada ao nível do
lençol freático.
Quanto a sua concretagem, é indicado que seja realizada no mesmo dia da perfuração utilizando um funil de
comprimento superior a 1,5 m com a finalidade de orientar o fluxo de concreto e evitar a sua desagregação.
A referida norma recomenda que: (a) a resistência à compressão do concreto aos 28 dias seja igual ou maior
do que 20 MPa para um consumo de cimento superior a 300 kg/m³; (b) a consistência plástica esteja entre 8 e
12 cm para estacas não armadas e de 12 a 14 cm para estacas armadas; e (c) o agregado tenha diâmetro
máximo 19 mm (ABNT, 2010).
Conforme a orienta a norma NBR 6122 (ABNT, 2010), pelo menos 1% das estacas e no mínimo uma por obra
deve ser exposta abaixo de sua cota de arrasamento e, quando possível, até o nível d’água com o objetivo de
verificar a integridade e a qualidade do fuste.
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Em relação à resistência característica do concreto fck, a norma orienta que seja adotado um fator redutor de
0,85 para levar em conta a diferença entre os resultados de ensaios rápidos de laboratório e a resistência sob
a ação de cargas de longa duração.
Tratando-se de estacas escavadas, vale a pena ser observado o alívio de tensões e seus efeitos. Em seus
experimentos, O’Neill (2001) observou que o efeito deste alívio, a partir da face externa da fundação, é
aproximadamente igual a duas ou três vezes o raio do furo para a argila pre-adensada (beaumont clay).
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A partir de medidas de velocidade de onda (Spectral Analysis of Surface Waves – SASW), foi possível criar
uma hipótese de que, por efeito da escavação, a resistência não drenada poderia ser reduzida à metade do
seu valor inicial na interface fundação-solo em solo argiloso (O’NEILL, 2001). Reese e O’Neill (1970)
relatam que é razoável reconhecer que a magnitude das tensões cisalhantes que podem se desenvolver ao
longo do fuste de uma estaca escavada pode ser influenciado por vários parâmetros, incluindo o método de
construção (seco ou úmido), composição do solo, geometria base, relação água/cimento do concreto, tipo
de carregamento (curto ou longo prazo) e condições ambientais, resultando em contração ou expansão da
superfície do solo.
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Equipamentos, acessórios e ferramentas
Como citado anteriormente, os equipamentos utilizados para execução das estacas tipo broca são muito
simples. Quando o trabalho é executado manualmente, consiste em:
• Cavadeira manual: executa o pré-furo, podendo atingir até 1,5 m de profundidade. Em alguns tipos, pode
utilizar adaptadores, alcançando profundidades de até 2,5 m.
• Trado: pode ser executado com rosca helicoidal ou trado cilíndrico conforme a figura a seguir. Esse
equipamento é acoplado a uma haste, podendo atingir a profundidade exigida em projeto.
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Quando executado mecanicamente, é usado um trado helicoidal acoplado ao motor com o giro e o atrito
proporciona a escavação da estaca. A utilização deste equipamento facilita muito a execução das estacas,
podendo variar o diâmetro de 0,25 m até 0,90 m, promovendo uma boa produção diária.
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As principais vantagens são o baixo custo, não provocar vibrações durante a execução, evitando danos
em estruturas vizinhas, a concretagem no comprimento estritamente necessário e a eliminação da
necessidade de transporte de maquinário pesado.
As principais desvantagens são a baixa carga de trabalho, baixa qualidade executiva, não é executada
abaixo do nível de água do solo e comprimentos de, no máximo, 8 m.
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Estacas raiz
Generalidades da estaca tiporaiz
O surgimento da estaca raiz foi verificado na Itália a partir da década de 1950, onde o professor Fernando Lizzi
efetuou as primeiras patentes com a denominação pali radice. Essa estaca foi criada para ser usada em
contenção de encostas, sendo cravadas com formato reticulado. Com a evolução da engenharia e suas
tecnologias, passaram a ser utilizadas em reforços de fundações e, em seguida, como fundações
convencionais.
Várias empresas começaram a comercializar tipos parecidos com a estaca pali radice, recebendo a
nomenclatura de microestaca devido ao diâmetro utilizado ser de apenas 20 cm.
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Com a necessidade de atender maiores cargas, essa estaca foi sofrendo adaptações, chegando a diâmetros
cada vez maiores, atingindo, hoje, até 50 cm.
55
Devido ao aumento no diâmetro das estacas, e com isso maior capacidade de carga usual, a compressão, a
NBR 6122 substituiu a nomenclatura de “microestacas” ou “estacas escavadas com injeção” por estaca raiz.
Essa nomenclatura foi determinada devido ao seu processo executivo que sobre pressão “enraíza” a argamassa
ao solo.
Atualmente, a estaca raiz é moldada in loco utilizando-se argamassa, com diâmetro variando de 80 a 500 mm,
suporta elevada tensão de trabalho no fuste e é constituída de armação ao longo de todo o comprimento da
estaca.
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A NBR 6122 (ABNT, 2010) orienta que a perfuração da estaca raiz deve ser revestida integralmente ao longo do
seu fuste. Este cuidado deve ser tomado para que não haja desbarrancamento da parede do fuste.
Porém, há situações nas quais a perfuração alcança camadas densas de rochas, deixando de ser necessário o
revestimento, pois a própria camada atua como um revestimento natural.
Dessa forma, usa-se a nomenclatura de revestimento parcial (no solo com revestimento e parte em rocha, sem
revestimento).
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A estaca raiz é recomendada onde existe a necessidade de perfurar materiais mais duros, como terreno
com vários perfis diferentes, rochas, pedras abaixo do nível d´água e quando não se admitem
vibrações ou ruídos elevados na execução.
Equipamentos, acessórios e ferramentas utilizados na estaca raiz
O método executivo desse tipo de estaca consiste em perfuração com uso de rotação ou roto-percussão, que
pode ser executada na direção vertical ou inclinada, com circulação de água, lama ou ar comprimido e com
uso de ferramentas especiais que podem atravessar qualquer tipo de terreno (alvenarias, concreto armado,
rochas ou matacões). Este método é dividido em quatro etapas, sendo elas a perfuração, a implantação da
armadura, a concretagem (injeção da argamassa) e a aplicação de ar comprimido.
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Sequência executiva da estaca tipo raiz
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De acordo com a NBR 6122 (ABNT, 2010), a quantidade de cimento utilizado nas estacas prescreve um valor de consumo
não inferior a 600 kg/m³ e a argamassa utilizada deve apresentar uma resistência característica maior ou igual a 20 MPa.
Para a execução inicial da estaca raiz, era obrigatória a aplicação de ar comprimido utilizando pressões da ordem de 0,4
MPa; para isso, utilizava-se um tampão apropriado, rosqueado no topo do revestimento, no qual o ar comprimido era
aplicado.
O processo foi modernizado, a injeção de ar vem sendo trocada pela injeção da própria bomba de argamassa (tendo-se o
mesmo efeito), lembrando que a funcionalidade e a eficácia deste procedimento é maior quanto maior for a fluidez e
homogeneidade da argamassa.
A NBR 6122 (ABNT, 2010) também recomenda o preparo adequado da cabeça da estaca para ligação com o bloco de
coroamento em dois casos. Quando a estaca apresenta argamassa abaixo da cota de arrasamento, ou cujo topo fique
abaixo, recomenda-se a demolição do comprimento e recomposição até a cota prevista. O material a ser utilizado deve
apresentar resistência igual ou superior ao utilizado na estaca original.
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No caso de o topo da estaca estar superior à cota de arrasamento, recomenda-se fazer a demolição utilizando ponteiros
ou marteletes leves, restringindo o uso de martelete nas estacas com seção maior a 900 cm².
Vantagens e desvantagens da estaca tipo raiz
Por serem estacas muito versáteis, que utilizam equipamentos compactos e com excelentes cargas de trabalho, podem-se
citar, dentre suas principais utilizações:
• Podem ser executadas em locais de difícil acesso, tais como terrenos de encostas íngremes ou que não permitam
acesso de equipamentos de grande porte.
• São indicadas como fundação para torres de transmissão, visto que estas resistem bem aos esforços de tração.
• Atuam como reforço nas fundações, pois os equipamentos executam as estacas em locais restritos e com pé direito
reduzido.
• Podem substituir a parede diafragma, resistindo aos empuxos do terreno.
• São fundações de equipamentos industriais, devido às instalações de novos equipamentos ou acréscimo de
equipamentos novos, que exigem uma execução em lugares restritos.
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• Se executadas através do bloco das fundações, promovem a estabilização de grandes máquinas que apresentam
vibrações elevadas, modificando a inércia das fundações e eliminando as vibrações danosas. Quando se fizer
necessária a perfuração de rochas, são utilizados bits de vídia.
Podemos apresentar algumas desvantagens da utilização desse tipo de estaca:
• Há necessidade de, no mínimo, cinco operários no canteiro de obras para a execução de uma estaca, pois alguns
equipamentos ainda utilizam o método manual de rosqueamento dos tubos.
• Utiliza-se uma grande quantidade de água na perfuração de uma estaca (quando a escavação é feita com água).
• Devem existir tanques com reserva de água no canteiro de obras para que a execução não seja interrompida.
• O canteiro de obras deve ser uma área mais ampla para comportar os equipamentos, tubos, reservatório de água e,
possivelmente, um destino para o escoamento da lama que sai do furo na escavação.
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Sobre as vantagens da utilização das estaca raiz comparada a outros tipos de estacas, destacam-se:
• Apresentar menor relação custo/carga entre vários tipos de estacas.
• Permitir a realização de provas de carga para manter o controle de qualidade.
• Ter um processo de perfuração que não provoca vibrações nem descompressões no terreno capazes de prejudicar
as construções vizinhas.
• Ser indicada para terrenos onde existam rochas e matacões.
• A execução de estaca raiz possibilita o reforço de fundações de obras com vizinhanças sensíveis às vibrações ou
poluição sonora.
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Universidade Paulista
Fundações Profundas
Aula 9
Curso de Engenharia Civil
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Estacas de hélice contínua
Generalidades da estaca hélice continua
Historicamente, as estacas de hélice contínua surgiram na década
de 1950 no Estados Unidos e receberam o nome de CFA
(continuous flight auger).
Nessa época, foi utilizado um equipamento composto por uma
lança treliçada com uma mesa rotativa acoplada que possibilitava
a execução de estacas com diâmetro de 275, 300 e 400 mm,
conforme ilustra a figura a seguir.
Equipamento montado em guindaste com lança treliçada
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Na década de 1970, a estaca de hélice contínua foi utilizada na Alemanha, onde teve grande repercussão, e seu método
executivo foi utilizado em toda a Europa e Japão (PENNA et al., 1999).
Apenas em 1987 esse tipo de estaca chegou ao Brasil utilizando o equipamento montado em guindastes com as mesmas
características e desempenho do ilustrado na figura anterior.
Na metade da década de 90, essa estaca se consolidou no Brasil com a vinda de equipamentos construídos
especialmente para a sua execução, podendo atingir diâmetros de até 1.000 mm e capacidade de perfuração de até 24
m (ANTUNES; TAROZZO, 1996).
O procedimento para execução desse tipo de estaca foi introduzidona NBR 6122, no ano de 1996, na qual se
regulamenta a sua utilização.
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Equipamentos, acessórios e ferramentas utilizados na estaca hélice continua
Seu processo de execução ocorre mediante a introdução de um trado helicoidal contínuo no solo, em que a injeção de
concreto é realizada pela haste do trado simultaneamente a sua retirada.
A execução da estaca hélice contínua consiste de três fases: perfuração, concretagem e colocação da armação.
A fase de perfuração é feita por meio de um equipamento com mesa rotativa que aplica um torque na hélice espiral a
fim de vencer a resistência do solo a ser escavado.
A haste de perfuração é composta por uma hélice espiral com extremidade inferior dentada para facilitar a penetração
no terreno, sendo esta desenvolvida em torno de um tubo central por onde ocorrerá a injeção do concreto
simultaneamente à extração da hélice. Essa extremidade dentada pode ser substituída por pontas de vídia onde o solo
apresentar maiores resistências.
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O equipamento utilizado é bem simples e de certa forma bem compacto.
São perfuratrizes hidráulicas, mecânicas ou até mesmo a ar comprimido que são montadas sobre estruturas
metálicas na maioria das vezes dotadas de esteiras para deslocamento acionadas por motor.
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A perfuração é um processo contínuo, marcando a característica da hélice contínua, que é a de não permitir alívio de
tensões do terreno, tornando possível sua execução tanto em solos coesivos quanto em solos arenosos e na presença ou
não do lençol freático.
A entrada de solo no tubo central é impedida por uma tampa geralmente recuperável. A produtividade pode variar de
150 a 400 m por dia, dependendo do diâmetro das estacas, das condições do solo, do torque do equipamento e da
profundidade das estacas. Atingida a profundidade pretendida, tem início a fase de concretagem por bombeamento da
estaca, pela injeção do concreto através do tubo interno à hélice, sendo esta sacada conforme o preenchimento do
concreto.
O concreto normalmente utilizado apresenta resistência característica, fck = 20 MPa, constituído por areia, pedrisco ou
brita 1 e consumo de cimento não inferior a 400 kg/m3, sendo facultativa a utilização de aditivos. O abatimento ou
slump test é mantido entre 190 e 250 mm segundo a NBR 6122 (ABNT, 2010).
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A colocação da armadura é feita após a concretagem. Esta armação tem forma de gaiola, sendo introduzida na estaca
com auxílio de um pilão de pequena carga ou vibrador. Ela é constituída por barras grossas, estribo helicoidal soldado
nas barras longitudinais e a sua extremidade inferior é levemente afunilada, para facilitar e evitar sua deformação
durante a introdução do concreto.
No caso de as estacas serem submetidas a esforços de compressão, não se utiliza armação de acordo om a NBR 6122
(ABNT, 2010), ficando a critério do projetista a armação de ligação com o bloco.
Porém, no caso de as estacas estarem submetidas a esforços de tração ou transversais, faz-se necessário o uso de
gaiolas longas, utilizando espirais ao invés de estribos para evitar emendas por transpasse.
A armação é centralizada no furo por meio de espaçadores que garantam o recobrimento mínimo.
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Na figura a seguir é ilustrado o processo executivo das estacas, mostrando as três fases: perfuração, concretagem e
colocação da armadura.
Processo executivo de uma estaca hélice contínua
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Vantagens e desvantagens
Como vantagens dessa fundação, temos:
• Os equipamentos permitem atravessar camada de solo com SPT 50.
• Os equipamentos possibilitam a execução de estaca inclinada de 14° até profundidade de 15 m e de 11° até
profundidades entre 16 m e 25.
• Os equipamentos são dotados de instrumentos que monitoram continuamente toda a execução das estacas.
• Não há desconfinamento lateral do solo.
• Como o concreto é bombeado sob pressão, ele preenche continuamente o volume escavado, fornecendo uma
maior resistência por atrito lateral da estaca.
• Devido ao monitoramento eletrônico, é permitido um controle contínuo da qualidade de execução da estaca.
• Permite a execução de cerca de 200 a 300 m de estaca por dia em condições normais de terreno.
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Já dentre as desvantagens, podemos mencionar:
• Custo relativamente elevado.
• Número de equipamentos limitado no Brasil.
• Devido à alta produtividade das estacas, é exigida uma central de concreto bem próxima da obra.
• Em função do grande porte dos equipamentos, o terreno deve ser plano para facilitar a movimentação.
• Necessidade de haver uma pá-carregadeira na obra para a remoção de material retirado da escavação das
estacas.
• Do ponto de vista comercial, é necessária uma certa quantidade de estacas para “cobrir” o deslocamento dos
equipamentos.
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Universidade Paulista
Fundações Profundas
Aula 10
Curso de Engenharia Civil
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PROCEDIMENTOS PARA CALCULO DE CAPACIDADE DE CARGA NAS ESTACAS:
A capacidade de carga pode ser definida como a tensão mínima necessária transmitida pela fundação ao solo
para que se cause a ruptura do solo ou sua deformação excessiva (recalque).
É importante, no entanto, não confundir a capacidade de carga de um elemento de fundação com sua
resistência estrutural.
Quando submetida à um determinado carregamento vertical, uma estaca resistirá parcialmente à esta solicitação
pelo atrito lateral (resistência ao cisalhamento) gerada ao longo do fuste e parcialmente pela resistência de
ponta.
O carregamento que leva à ruptura desse conjunto é denominado capacidade de carga, referindo-se à
resistência estrutural da estaca, exclusivamente à carga que a estaca pode receber sem que se produza o
rompimento da mesma.
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PROCEDIMENTOS PARA CALCULO DE CAPACIDADE DE CARGA NAS ESTACAS:
Portanto, pode-se definir a capacidade de carga das estacas, como sendo a somatória das cargas máximas que
podem ser suportadas pelo solo através do atrito lateral entre a estaca e o solo R L e pela resistência de ponta
da estaca em contato com o solo RP.
Com isso, podemos calcular a capacidade de carga de uma fundação profunda tipo estaca conforme a equação:
𝑳 𝑷
A NBR 6122 (ABNT, 2010) esclarece que a capacidade de carga pode ser determinada através de diferentes
métodos tais como:
• Provas de Carga: São ensaios realizadas em campo e simulam a carga de um pilar, verificando-se a
distribuição dos esforços e as deformações sofridas no solo.
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PROCEDIMENTOS PARA CALCULO DE CAPACIDADE DE CARGA NAS ESTACAS:
• Métodos Teóricos: Utilizam-se modelos matemáticos para a determinação da capacidade de carga.
• Métodos Empíricos: Realiza-se a determinação da capacidade de carga através de tabelas básicas de
tensões correlacionadas com a descrição do solo.
• Métodos Semiempíricos: Obtêm-se a capacidade de carga através de correlações das teorias da
mecânica dos solos com modelos matemáticos.
Provas de carga:
A prova de carga é um ensaio que visa determinar, por meios diretos, as características de deslocamento ou 
resistência do terreno, ou de elementos estruturais da fundação.
Se aplica às provas de carga com cargas controladas que se subdividem em carregamentos denominados lento, 
rápido, misto (lento seguido de rápido) e cíclico (lento ou rápido).
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PROCEDIMENTOS PARA CALCULO DE CAPACIDADE DE CARGA NAS ESTACAS:
A realização desse ensaio se faz necessária diante das dificuldades em conhecer as propriedades do solo
onde as fundações serão construídas, as alterações das condições iniciais provocadas pela execução das
estacas e o comportamento complexo do conjunto estaca-solo, de difícil modelagem numérica ou analítica.
Os objetivos mais importantes das provas de carga são:
• Determinar a capacidade de carga vertical ou horizontal;• Definir de forma confiável o comprimento necessário das estacas de atrito;
• Experimentar os procedimentos construtivos projetados para a fabricação das estacas.
Para que os objetivos citados acima sejam atingidos, as provas de carga devem ser realizadas simulando-se as
mesmas condições climáticas e de carga sobre as quais a estaca trabalhará normalmente.
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A figura a seguir ilustra todos os equipamentos e o esquema para realização de uma prova de carga típica.
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PROCEDIMENTOS PARA CALCULO DE CAPACIDADE DE CARGA NAS ESTACAS:
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Métodos teóricos:
O método teórico é definido como sendo aquele que se origina exclusivamente do intelecto humano quando se
propõe a investigar um fenômeno observado e avaliar quais são variáveis a serem consideradas na sua
explicação.
São inúmeras as teorias clássicas existentes para a determinação da capacidade de carga de fundações
Terzaghi em 1943, Meyerhof em 1951, Berezantzev em 1961 e Vésic em 1972), e cada uma postula diferentes
mecanismos de transmissão de cargas ao solo e ruptura, conforme ilustra a figura a seguir.
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Métodos Semiempíricos:
Existem diversos métodos semiempíricos para se estimar a capacidade de carga de um sistema solo-estaca, no
entanto, os resultados obtidos ainda possuem incertezas devido à particularidade de cada tipo de solo.
Para realizar o cálculo da capacidade de carga de uma estaca, é necessário conhecer as diversas camadas do
solo onde a estaca será implantada, bem como os mecanismos de esforços e resistência nele transmitidos, além
da distribuição das tensões ao solo.
Método de Aoki-Velloso:
Este método foi desenvolvido a partir de correlações entre os ensaios de penetração estáticos (CPT) e
dinâmicos (SPT), em que apresentaram uma proposta para a determinação do atrito lateral unitário máximo
(fmáx) e da resistência de ponta (qp,r) na ruptura baseada em dados obtidos no ensaio de penetração contínua
(CPT).
Para situações em que não se disponha deste ensaio, os autores propuseram uma correlação que utiliza os
valores de resistência à penetração (N) em sondagens à percussão (SPT).
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Caso só se disponha de resultados de sondagens SPT, a resistência lateral média pode ser obtida pelo produto
do coeficiente α com o fator de conversão da resistência à penetração (N), da sondagem SPT,
A resistência de ponta é determinada pelo produto do fator K pelo valor de N na ponta da estaca.
Os termos α e K são coeficientes de valores tabelados que dependem do tipo de solo.
Utilizando-se os resultados obtidos no ensaio de sondagem SPT (Standard Penetration Test) e considerando
que o fuste da estaca atravessa várias camadas diferentes ao logo do solo, temos o sistema representado na
figura a seguir:
Onde:
PU: capacidade de carga da estaca.
RL: resistência lateral por atrito ao longo do fuste.
RP: resistência de ponta.
Assim, a capacidade de carga da estaca é uma somatória da resistência 
lateral com a resistência de ponta, produzindo a seguinte equação básica:
PU = RL + RP
RL
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De modo que a parcela da resistência de ponta (RP) seja a resistência da ponta da estaca
multiplicada pela área da ponta da estaca, conforme sugerem os autores.
RP = qp × Ap
Onde:
qp: Resistência de ponta da estaca.
Ap: Área da ponta da estaca.
(Se for uma estaca cilíndrica maciça, por exemplo, é a velha fórmula “ 𝟐”)
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Para o cálculo da resistência de ponta da estaca (qp), os autores partiram de correlações
estabelecidas para os solos do Brasil juntamente com o N obtido no ensaio SPT, obtendo a seguinte
equação em Kgf/cm2:
Onde:
qp : resistência de ponta da estaca.
K: fator característico do solo (conforme tabela a seguir) kN/m2.
Np = NSPT na cota da ponta da estaca.
F1: coeficiente de transformação que engloba o tipo de estaca e o efeito
escala entre a estaca (protótipo) e o cone do CPT (modelo) para o cálculo
da carga de ponta conforme veremos na tabela a seguir.
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Diante do exposto, temos que a parcela referente à ponta da estaca ou à carga resistida pela ponta
pode ser calculada pela a equação:
Os valores adotados de K foram obtidos por correlações entre o NSPT e qp nos ensaios SPT e CPT
em função dos solos, estão indicados na tabela a seguir.
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Para o cálculo da parcela referente ao atrito lateral, leva-se em conta o perímetro da estaca, a tensão média
de atrito lateral na camada e um parâmetro em função do solo, descrevendo a seguinte equação:
Onde:
RL: parcela de carga de ruptura resultante do atrito lateral ao longo do fuste;
α: correlação entre a resistência lateral e resistência de ponta em função do tipo do solo;
K: fator característico do solo (conforme a tabela Parâmetros K para tipo de solo) kN/m2;
N: valor obtido com a sondagem SPT e que corresponde ao número de golpes na camada;
AL: área lateral, perímetro da estaca.
F2: coeficiente de transformação que engloba o tipo de estaca e o efeito escala entre a estaca (protótipo) e o
cone do CPT (modelo) para o cálculo da resistência lateral.
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Pode-se observar que os valores de correlação α que foram obtidos de acordo com cada tipo de solo estão 
indicados em porcentagem na tabela a seguir:
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Os coeficientes F1 e F2 levam em consideração a diferença de comportamento entre a estaca (protótipo) e o
cone (modelo).
Seus valores foram determinados por comparações com resultados de provas de carga, inicialmente avaliados
para estacas Franki, Metálica, Pré-moldada de concreto e depois escavada sem distinção do diâmetro.
Posteriormente, esses valores foram reavaliados por outros pesquisadores, que sugeriram novos parâmetros
para outras estacas; contudo, esses valores não vêm sendo utilizados, ficando fixados os valores determinados
por Aoki-Velloso.
A tabela na sequência indica os valores adotados para F2.
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A partir das equações descritas anteriormente, pode-se então resumir a capacidade de ruptura ou a
capacidade de carga da estaca como sendo:
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Fundações Profundas
Aula 11
Curso de Engenharia Civil
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Exercício:
Dimensione a capacidade de carga e a quantidade de estacas escavadas de 30 cm de diâmetro necessárias 
para suportar um pilar com 1.000 kN, (considere o coeficiente de segurança igual a 2).
Dado que o ensaio de sondagem à percussão (SPT) foi realizado e apresentou o seguinte resultado:
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Método de Decourt-Quaresma
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Exercício:
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Exercícios
= 500 KN/m²UNIP 2021 all rights reserved
Exercícios
= 600 KN/m²