Tipos de Estacas resumo

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Resumo de 
estudo 
Tipos de Estacas
Estacas são importantes e comuns elementos de fundação utilizados para
transmitir as cargas atuantes na superfície a uma certa profundidade do solo.
São utilizadas em obras tanto de pequeno porte (onde temos as chamadas
"brocas") como as de grande porte. Diversos tipos de estacas estão presentes
no sistema e dependem, basicamente, da metodologia de execução,
intensidade da carga, tipo de terreno onde se localiza etc. A transição da carga
do pilar às estacas é feita por blocos de fundação. Estes blocos, dependendo
de suas dimensões (altura especialmente), podem ser tratados como rígidos
e/ou flexíveis.
Algumas das características do módulo
de estacas são:
•As cargas que chegam no topo da
estaca são transmitidas ao solo através
do atrito lateral da estaca e resistência
de ponta;
•As estacas podem ter a forma circular
e/ou quadrada;
•Possibilidade de se definir blocos
Rígidos ou Flexíveis;
•Possibilidade de inserção de vigas
entre os blocos de fundação para
efeitos de travamento;
•Possibilidade de introdução de vigas de enrijecimento nos blocos flexíveis;
Interação Solo - Estrutura
Basicamente, as estacas transmitem os
esforços atuantes para o solo através de 2
formas:
1 - Pelo atrito lateral que acontece ao longo
do fuste que chamamos de resistência de
fuste.
2 - Pelo apoio da ponta no solo que
chamamos de resistência de ponta.
Quando o solo é muito fraco, a gente vai
aumentando o comprimento da estaca para
ganhar mais superfície de fuste. Em alguns
casos, a estaca pode atingir comprimentos
bem grandes.
Tipos de Estacas
Segundo Luciano Décourt, as estacas usuais no Brasil podem ser
classificas em duas categorias:
Estacas de deslocamento
Estacas escavadas
a) ESTACAS DE DESLOCAMENTO são aquelas introduzidas no terreno
através de algum processo que não provoca a retirada do solo são as:
- Estaca pré-moldada de concreto;
- Estaca metálica;
- Estaca de madeira;
- Estaca tipo Franki;
b) ESTACAS ESCAVADAS são aquelas executadas “in situ” através de
perfuração do terreno por um processo qualquer, com remoção de
material, com ou sem revestimento, com ou sem a utilização de fluido
estabilizante.
- Estaca tipo Strauss;
- Estaca trado rotativo;
- Estaca hélice contínua;
- Estacas-Raiz;
As estacas pré-fabricadas de concreto são peças similares a pilares e
cravadas no terreno por meio de bate-estaca. Fazem parte da categoria
estacas de deslocamento, pois não retiram solo ao serem instaladas e,
geralmente, chegam prontas ao canteiro. estacas pré-fabricadas de concreto
possuem características que variam conforme o fabricante, tais como: material
(traço do concreto e tipo do cimento), bitola (dimensão básica), método fabril
(concreto armado ou protendido), seção (formato e preenchimento) e
armadura.
De concreto simplesmente armado ou protendido, as estacas podem conter
aditivos e pinturas especiais. São comercializadas em comprimentos que
variam entre 4 m e 12 m. "Quando existe a necessidade de comprimentos
maiores, podem ser emendadas", orienta Maria Fernanda Zotto de Almeida,
engenheira civil parceira da Construtora Baggio.
Estaca Pré-moldada de concreto
Método Executivo: O estudo prévio do solo é fundamental para evitar
problemas durante a execução, rochas não detectadas durante a prospecção
e que impedem a penetração das estacas.
A cravação deve seguir as orientações contidas no projeto de fundações, que
deve contemplar a locação das estacas, as características geométricas de
cada seção, os comprimentos estimados, as cargas de projeto e as faixas de
peso dos martelos a serem utilizados. Os bate-estacas movimentam-se sobre
rolos metálicos ou esteiras e são constituídos, basicamente, por chassi
metálico reforçado ou por máquina hidráulica (semelhante à escavadeira), por
sistema de guinchos e cabos de aço, torre metálica rígida para acoplamento
de martelos hidráulicos a diesel ou do tipo queda livre e motor.
Nesse equipamento o engenheiro deve verificar se a torre está retilínea,
aprumada (desvio máx. 1:100) e com altura compatível com o comprimento
das estacas. Também deve observar se capacete, cepo e suplemento estão
em bom estado e compatíveis com a bitola da estaca. Por fim, se o peso do
martelo é compatível com o peso das estacas (relação mínima 1:0,75 e peso
mínimo de 2.000 kg).
A cravação cessa apenas quando atingidos os critérios de parada previamente
estabelecidos, tais como nega para dez golpes, repique ou comprimento
mínimo, conforme explica Neves.
Aplicações: Seu uso é mais comum
em terrenos cuja camada resistente
encontra-se em grande profundidade e
abaixo do nível d'água. Entretanto, é
preciso considerar as características da
vizinhança, pois, caso existam
edificações suscetíveis a vibração, a
técnica pode não ser viável.
As Estacas Metálicas são utilizadas obras de fundações profundas, consiste
no fornecimento e cravação, devidamente dimensionados para as seções das
estacas e profundidade a serem atingidas no projeto de fundações.
São constituídas por perfis laminados ou soldados, simples ou múltiplos,
devem resistir à corrosão pela própria natureza do aço ou por tratamento
adequado. Caso seja necessário, podem ser emendadas, mas as emendas
deve resistir a todas solicitações que possam ocorrer durante o manuseio, a
cravação e o trabalho da estaca.
Estaca Metálica
Método Executivo: O equipamento de cravação será dimensionado de forma
que consiga levar a estaca a encontrar uma resistência de ponta a sua
penetração, oferecida pelo solo, indicando a presença de camada resistente
para o seu apoio, mas sem acarretar danos ao perfil. O equipamento é o Bate
Estaca, sendo constituído por torre, base e martelo.
Aplicações: Sua principal vantagem está no fato de se prestar a cravação em
quase todos os tipos de solo, permitindo uma fácil cravação, com baixa
vibração e uma grande capacidade de carga, muito utilizada para contenções
com perfil pranchado, sendo esta, uma solução muito econômica e ideal para
execução de subsolos.
Estaca de Madeira
Método Executivo: As estacas
de madeira nada mais são do
que troncos de árvore (os mais
retos possíveis) cravados no solo
com bate-estacas de pequenas
dimensões e martelos leves. As
estacas de madeira enquadram-
se na categoria das estacas de
deslocamento, caracterizadas
por sua introdução no terreno
através de processo que não
promova a retirada de solo. A
cravação das estacas pode ser
feita por percussão, prensagem
ou vibração, e a escolha do
equipamento deve ser feita de
acordo com o tipo, dimensão da
estaca, características do solo,
condições de vizinhança,
características do projeto e
peculiaridades do local. A
cravação por percussão é o
processo mais utilizado,
utilizando-se para tanto pilões de
queda-livre ou automáticos.
Aplicações: Antes da difusão da
utilização do concreto, elas eram
empregadas quando a camada de apoio
às fundações se encontrava em
profundidades grandes.
Os tipos de madeira mais usados são eucalipto, aroeira, ipê e guarantã. A
madeira tem duração praticamente ilimitada quando mantida
permanentemente submersa. Entretanto, quando submetida à variação de
nível d’água apodrece por ação de fungos aeróbios que se desenvolvem no
ambiente água-ar.
Por isso, a durabilidade das estacas de madeira está condicionada a privá-la
de um desses fatores; como no solo é praticamente impossível obter um meio
completamente seco, o fator a eliminar é o ar. Entre as atuais obras brasileiras
com fundações em estacas de madeira pode-se citar o Teatro Municipal do Rio
de Janeiro, construído em 1905.
Estaca tipo Franki
Método Executivo: Executado noBrasil pelo menos desde os anos 1940,
esse método consiste na produção de estacas de concreto armado com base
alargada, e com tubo que pode ser posteriormente recuperado, obtida pela
introdução de material granular ou concreto por meio de golpes de um pilão.
Assim como as demais estacas moldadas no local, a Franki permite atingir o
comprimento desejado, podendo chegar a grandes profundidades. Além
disso, a existência da base alargada aumenta a capacidade de carga da
estaca.
Aplicações: A técnica é indicada quando a camada resistente está em
profundidades variáveis. Também pode ser aproveitada em terrenos com
pedregulhos ou pequenos matacões relativamente dispersos. Contudo, não é
recomendada para execução em terrenos com matacões quando as
construções vizinhas não podem suportar grandes vibrações, e em terrenos
com camadas de argila mole saturada.
As limitações dessa tecnologia dizem respeito à vibração do solo durante a
execução, podendo atrapalhar e até danificar construções vizinhas. A cravação
pode provocar o levantamento das estacas já instaladas devido ao
empolamento do solo circundante que se desloca lateral e verticalmente. Além
disso, a estaca danificada pode ter sua capacidade de carga prejudicada ou
perdida devido à ruptura do fuste ou pela perda de contato da base com o solo
de apoio. Por causa dos impactos gerados na vizinhança, essa tecnologia é
cada vez menos utilizada em grandes centros urbanos.
Quadro Resumo – Comparativo Estacas Pré-Fabricadas
Estaca tipo Strauss
Método Executivo: Elas são executadas por escavação mecânica por meio
de balde-sonda ou piteira, com uso parcial ou total de revestimento
recuperável, e posterior concretagem. O processo de execução inicia-se com a
abertura de um furo no terreno com um soquete para colocação do primeiro
tubo (coroa). Em seguida, aprofunda-se o furo com golpes de sonda de
percussão. À medida que o tubo desce, rosqueia-se o tubo seguinte até a
escavação atingir a profundidade determinada. O concreto é, então, lançado e
apiloado com o soquete. Após a concretagem, colocam-se barras de aço de
espira para ligação com blocos e baldrames na extremidade superior da
estaca.
Aplicações: Essa técnica é usada principalmente em locais confinados,
terrenos acidentados e interior de construções existentes com o pé-direito
reduzido. Pode ser utilizada também em locais com restrições a vibrações.
Esse tipo de tecnologia possui limitação quanto ao nível do lençol freático.
Também apresenta dificuldade para escavar solo mole de areia fofa por causa
do estrangulamento do fuste.
São moldadas in loco com 25 cm a 55 cm de diâmetro. Em comparação com
as estacas Franki, as Strauss têm capacidade de carga menor. Uma estaca
com 25 cm de diâmetro, por exemplo, pode suportar até 20 t. Já um elemento
de 38 cm chega a suportar 40 t. Por outro lado, o equipamento utilizado é leve
e de pequeno porte, facilitando a locomoção dentro da obra e possibilitando a
montagem do equipamento em terrenos de dimensões reduzidas.
Trado Helicoidal
Método Executivo: Uma vez instalado e nivelado o equipamento, posiciona-
se a ponta do trado sobre o piquete de locação e inicia-se a perfuração.
Quando a haste é totalmente helicoidal, a perfuração prossegue até a cota
projetada e inicia-se a retirada da haste sem girar. Aproximadamente a cada 2
m, a haste é girada no sentido contrário ao da perfuração e, com o auxílio de
uma pá, o solo é removido entre as lâminas. Quando somente um trecho da
haste é helicoidal, a operação é repetida várias vezes antes de se atingir a
cota prevista em projeto.
Quando a cota de projeto é atingida, podese iniciar a concretagem da estaca
após o apiloamento do fundo. No caso de estacas armadas, após o
apiloamento do fundo, a armação é posicionada no furo antes do lançamento
do concreto.
Aplicações: A escavação com trado sem lama bentonítica é indicada para
obras de pequeno porte e para solos com boa resistência, para garantir que a
escavação permaneça estável durante a inserção da armação e da
concretagem.
Trata-se de uma evolução da broca, mas em vez da escavação manual, é
utilizado um trado mecânico. Com isso, torna-se possível atingir profundidades
maiores, porém, ainda acima do nível da água. A vantagem dessa solução
reside na grande mobilidade e produção do equipamento e na ausência de
vibração. Além disso, permite a amostragem do solo escavado, possibilita
atingir a profundidade desejada e determinada em projeto e pode ser
executada bem próxima às divisas.
Estaca hélice contínua
Método Executivo: Uma vez atingida a profundidade de projeto, o concreto é
bombeado por dentro do trado a partir da cota de ponta da estaca. O trado é,
então, sacado simultaneamente ao bombeamento de concreto. O método
exige a colocação da armação após a concretagem. Para controlar a pressão
de bombeamento do concreto, o sistema possui instrumento medidor digital
que informa todos os dados de execução da estaca.
As principais desvantagens dessa técnica estão relacionadas ao porte do
equipamento, que necessita de áreas planas e de fácil movimentação. Além
disso, por causa de sua elevada produtividade, a execução exige central de
concreto no canteiro de obras. De forma geral, a solução é competitiva
financeiramente quando há um número mínimo de estacas a se executar para
compensar o custo com a mobilização do equipamento. Dependendo da
profundidade da estaca, do diâmetro da hélice, do tipo e resistência do terreno
e do torque do equipamento, é possível executar de 150 m a 400 m de estacas
por dia por esse método.
Aplicações: Indicada para obras que demandam rapidez, ausência de barulho
e de vibrações prejudiciais a prédios da vizinhança, a estaca tipo hélice
contínua pode ser executada em terrenos coesivos e arenosos, na presença
ou não do lençol freático. É uma solução técnica e economicamente
interessante para obras nas quais há um grande número de estacas sem
variações de diâmetros, em função da produtividade alcançada. As estacas
tipo hélice contínua também podem ser executadas abaixo do nível d'água.
Cada vez mais utilizadas em áreas urbanas, as estacas tipo hélice contínua
monitoradas são produzidas a partir da perfuração do terreno por meio de um
trado helicoidal contínuo, que retira o solo sem desconfinamento.
Método Executivo: A
perfuração se processa
com um tubo de
revestimento e o
material escavado é
eliminado continuamente
por uma corrente fluida
(água, lama bentonítica
ou ar) que, introduzida
por meio do tubo, reflui
pelo espaço entre o tubo
e o terreno.
Estaca Raiz
Aplicações: Por conta da ausência de vibrações e de descompressão do
terreno propiciadas pelo processo de perfuração, a estaca-raiz é indicada em
casos como reforço de fundações, fundações de obras com vizinhanças
sensíveis a vibrações ou poluição sonora, ou em terrenos com presença de
matacões, rocha ou até mesmo concreto.
São estacas escavadas com perfuratriz, executadas com equipamento de
rotação ou rotopercussão com circulação de água, lama bentonítica ou ar
comprimido. Dependendo do equipamento utilizado, as estacas podem ser
executadas em ângulos diferentes da vertical (0° a 90°). A estaca-raiz foi
desenvolvida na Itália, no final da década de 1950, tendo como função básica
o reforço de fundações. No entanto, os desenvolvimentos da técnica executiva
e dos conhecimentos da mecânica dos solos permitiram aumentar, com
segurança, a capacidade de carga e a produtividade desse tipo de estaca. A
NBR 6.122:2010 - Projeto e Execução de Fundações fixou a obrigatoriedade
de realizar um número mais alto de provas de carga quando se usam estacas-
raiz.
Na sequência, coloca-se a armadura e concreta-se à medida que o tubo de
perfuraçãoé retirado. A execução desse tipo de estaca compreende a
seguinte sequência: perfuração auxiliada por circulação de água, instalação
da armadura, preenchimento do furo com argamassa, e remoção do
revestimento e aplicação de golpes de ar comprimido.
Método Executivo: A diferença entre a estaca tipo hélice contínua e a Ômega
está, basicamente, na configuração da haste de perfuração. Na primeira, as
pás perfazem toda a haste, de modo que, com a rotação, a terra deslocada na
perfuração seja transportada pelos sulcos metálicos até a superfície do
terreno. Nas estacas Ômega, as pás se concentram apenas na região da
ponta da haste.
Estaca Ômega
Aplicações: Por não gerar ruídos nem vibrações, as estacas Ômega têm sido
opção para obras em bairros sujeitos a programas de restrição de ruídos. No
que se refere à profundidade, é possível executar por essa técnica estacas de
até 28 m de profundidade, dependendo do equipamento, torque e diâmetros a
serem utilizados. Tecnologia relativamente recente no mercado, poucas são as
empresas que oferecem esse sistema no Brasil.
Com a rotação do eixo, o volume de terra é transportado até um nível da haste
projetado para compactá-lo contra a parede do furo. Todo o processo é
monitorado por sensores ligados a um computador colocado na cabine do
operador.
De execução semelhante à hélice contínua monitorada, as estacas Ômega
permitem o deslocamento lateral do terreno sem o transporte de solo à
superfície, resultando numa melhora do atrito lateral. Os diâmetros disponíveis
iniciam com 270 mm, e depois de 320 mm a 620 mm.
São estacas executadas sem molde por perfuração no terreno, com auxílio de
um trado de pequeno diâmetro.
Método Executivo: A execução é manual, normalmente feita pelo próprio
pessoal da obra. O trado utilizado possui quatro facas, formando um recipiente
acoplado a tubos de aço galvanizado. À medida que prossegue a escavação,
os tubos vão sendo emendados. A perfuração é feita por rotação e
compressão do tubo, seguindose da retirada da terra que se armazena dentro
do trado. O furo é posteriormente preenchido com concreto apiloado.
Broca
Aplicações: As estacas-broca são indicadas para obras de pequenas
dimensões que exigem baixa capacidade de carga (até 5 tf). Além disso, só
podem ser executadas acima do lençol freático. Como limitações, essa
tecnologia resulta em estacas sem garantia de verticalidade. Também implica
risco de introdução de solo no concreto durante o enchimento. É importante
evitar a utilização desse sistema em argilas moles saturadas, a fim de evitar
possíveis estrangulamentos no fuste da estaca.
Mas as estacas tipo broca apresentam também algumas vantagens. A principal
delas é não provocar vibrações durante a sua execução, evitando, desta
forma, danos nas estruturas vizinhas. As brocas também podem servir de
cortinas de contenção para construção de subsolos quando executadas de
forma justaposta.
Método Executivo: A sequência executiva das estacas-barrete pode ser
dividida em quatro etapas principais. Primeiro, coloca-se a guia (que tem o
papel de guiar a ferramenta de escavação), completando com lama o volume
escavado. Uma vez atingida a profundidade prevista, coloca-se a armadura e a
bomba de submersão para a troca de lama usada por nova. Em seguida, é
realizada a concretagem submersa com concreto plástico. Terminada a
concretagem, procede-se ao aterro da parte superior e ao arrancamento da
guia. A produtividade varia em função do tipo de solo e condições do terreno,
mas como referência, é possível executar 50 m de estacas-barrete por dia com
uma espessura de 40 cm.
A lama bentonítica utilizada no processo é um fluido resultado da mistura de
água e bentonita que cumpre o papel de estabilização de paredes das
escavações. A bentonita é uma argila que, em presença de água, forma uma
película impermeável (cake) sobre uma superfície porosa, como é o caso do
solo, sem se misturar ao concreto.
Estaca Barrete
Aplicações: As estacas-barrete são
indicadas quando é necessário atravessar
camadas de grande resistência.x
Com seção retangular, as estacas-barrete são escavadas com uso de lama
bentonítica, executadas com equipamentos de grande porte, como o clam-shell
e hidrofresas. A técnica, de rápida execução, permite atingir profundidades de
até 70 m, bem como executar a estaca em praticamente todos os tipos de
terreno, com nível de água ou não, e atravessar matacões.
Método Executivo: A execução de uma estaca injetada moldada no solo
compreende as seguintes fases: 1) Escavação do furo com equipamentos
mecânicos apropriados de pequenas dimensões; 2) Colocação da armadura;
3) Moldagem do fuste. A injeção deve ser feita de maneira a garantir que a
estaca tenha a carga admissível prevista no projeto. O consumo de cimento da
calda ou argamassa injetada deve ser no mínimo de 350 kgf/m³. A resistência
estrutural do fuste deve ter um fator de segurança mínimo à ruptura de 2,
calculada em relação às resistências características dos materiais. Já a
capacidade de carga deve ser verificada experimentalmente, por meio de
provas de carga à compressão e ou tração. Quando utilizadas estacas
injetadas com diâmetros iguais ou menores que 20 cm atravessando espessas
camadas de argila mole, deve ser considerado o efeito de flambagem na
estaca.
Estaca Injetada
Aplicações: Dentre as suas aplicações,
destacam-se a estabilização de encostas, o
reforço de fundações, a execução de
fundações em terrenos com blocos de
rocha ou antigas fundações, e a execução
de fundações em obras offshore.
As estacas injetadas são aquelas produzidas a partir da injeção sob pressão
de produtos aglutinantes, normalmente calda de cimento. Elas podem ser
executadas com maiores inclinações (0º a 90º), apresentar resistência de fuste
superior, se comparada aos demais tipos de estaca com mesmos diâmetros, e
resistir a esforços de compressão e tração, desde que convenientemente
armadas.
Método Executivo: Nesse caso, a escavação mecânica e a concretagem
submersa são precedidas da cravação de camisa metálica por meio de martelo
vibratório na maior parte das vezes. Como limitações, esse tipo de fundação
requer um amplo canteiro de obras para equipamentos e tanques de
armazenamento de lama e depósito de solo escavado. O nível do lençol
freático muito alto ou lençol com artesianismo podem dificultar a execução,
principalmente quando em camadas de areias finas e fofas.
Nos últimos anos, a introdução de equipamentos mais modernos e compactos
permitiu ampliar o campo de aplicação desse tipo de estaca em substituição a
soluções como estacas cravadas pré-moldadas, metálicas e tubulões
pneumáticos. O método pode ser usado em qualquer tipo de terreno, para
executar estacas inclinadas e para a construção de cortina de contenção com
estacas espaçadas ou secantes.
Estacas escavadas de grande diâmetro (estacões)
Aplicações: Indicados para uso em obras sujeitas a cargas elevadas, os
estacões são escavados mecanicamente, normalmente com emprego de
lamas bentoníticas, e têm seção circular, normalmente com diâmetros entre
0,7 m e 2,5 m. O comprimento das estacas é bastante variável, atingindo até
70 m.
Essa tecnologia permite a inspeção do solo à medida que se escava, oferece
rápida execução e pouca vibração, podendo ser executada junto a construções
existentes. Além disso, as estacas escavadas de grande diâmetro podem ser
construídas em presença de lâmina d'água, o que ocorre em obras marítimas e
em construção de pontes.
Quadro Resumo – Comparativo Estacas Escavadas
http://construcaomercado.pini.com.br/negocios-incorporacao-
construcao/146/artigo299192-4.aspx
http://www.ufjf.br/nugeo/files/2009/11/GF05-Funda%C3%A7%C3%B5es-
Profundas-Estacas-Sem-Desloc.pdfhttp://blog.construir.arq.br/estaca-madeira/
http://construcaomercado.pini.com.br/negocios-incorporacao-
construcao/163/estacas-pre-fabricadas-execucao-deve-seguir-itens-previstos-
no-projeto-338061-1.aspx