Estacas Pré-Moldadas de Concreto - Aspectos de Projeto, Execução e Controle - 12-09-2004

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Estacas PréEstacas Pré--moldadas de moldadas de 
Concreto: Aspectos de Projeto, Concreto: Aspectos de Projeto, 
Execução e ControleExecução e Controle
Alexandre Duarte Gusmão, D.Sc.
POLI-UPE, CEFET-PE
Gusmão Engenheiros Associados
ApresentaçãoApresentação
z Introdução
z Características das estacas
z Fabricação das estacas
z Aspectos de projeto
z Aspectos de execução e controle
z Considerações finais
IntroduçãoIntrodução
Conceito de FundaçõesConceito de Fundações
z A fundação é responsável pela 
transferência das cargas ao terreno
EQUILÍBRIO
ANTES
?
=>
Requisitos de ProjetoRequisitos de Projeto
REQUISITOS
DE PROJETO
ESTABILIDADE
DEFORMAÇÕES
TOLERÁVEIS
DURABILIDADE
ELEMENTO
TERRENO
DANOS
ESTÉTICOS
DANOS
FUNCIONAIS
DANOS
ESTRUTURAIS
Classificação das EstacasClassificação das Estacas
z Pré-moldadas: elemento pré-
fabricado (madeira, metálica ou 
concreto) + introdução no terreno 
(percussão, prensagem, etc).
zMoldadas in loco: perfuração do 
terreno (tubo, sonda, rotativa, etc) + 
concretagem.
ObjetivosObjetivos
z Discutir os principais aspectos de 
projeto, execução e controle 
relacionados às estacas pré-
moldadas de concreto.
Características das EstacasCaracterísticas das Estacas
GeneralidadesGeneralidades
z Comprimento padrão: 4,2 a 12 m
z Uso em qualquer tipo de terreno: 
NSPT < 20 a 25 (quebra de estacas)
z Pré-furo rotativo: profundidades de 
até 15 m
UsosUsos
z Edificações
UsosUsos
z Obras industriais
UsosUsos
z Pontes
UsosUsos
z Obras portuárias
Armação das EstacasArmação das Estacas
z Transporte e manuseio
TRAÇÃO
+
- - -
FLEXÃO
Armação das EstacasArmação das Estacas
z Cravação: quebra 
de estacas em 
terrenos resis-
tentes (com-
pressão) e/ou
fracos (tração)
ARGILA
MOLE
ARGILA
MOLE
IMPENETRÁVEL
ONDA DE TRAÇÃO
ONDA DE COMPRESSÃO
ARGILA
MOLE
Armação das EstacasArmação das Estacas
VantagensVantagens
z Integridade e durabilidade do fuste
z Elevadas cargas: EC700 – 3100 kN
z Comprimento ilimitado: depende do 
equipamento de cravação
z Controle da capacidade de carga 
durante a cravação: nega, repique, etc
z Preço competitivo: R$ 1.200 a 1.500 
por m3 (ex: EC500 – R$ 150,00 / m)
DesvantagensDesvantagens
z Vibrações e ruídos: áreas urbanas
z Necessitam de emendas: custo + 
perda de produtividade
z Baixa resistência a tração: prédios 
altos, galpões, torres de telefonia, etc
Fabricação das EstacasFabricação das Estacas
Estacas Estacas ProtendidasProtendidas
z Seção hexagonal
Estacas Estacas ProtendidasProtendidas
z Armação
Estacas Estacas ProtendidasProtendidas
z Protensão
Estacas Estacas ProtendidasProtendidas
z Estocagem
Estacas CentrifugadasEstacas Centrifugadas
z Seção circular vazada
Estacas CentrifugadasEstacas Centrifugadas
z Armação
Estacas CentrifugadasEstacas Centrifugadas
z Anel da emenda
Estacas CentrifugadasEstacas Centrifugadas
z Forma
Estacas CentrifugadasEstacas Centrifugadas
z Centrifugação
Estacas CentrifugadasEstacas Centrifugadas
z Estocagem
Aspectos de ProjetoAspectos de Projeto
Elemento EstruturalElemento Estrutural
grandepequenoPorte da Obra
94 - 33270 – 130Cargas (kN)
2,52,5Tração (MPa)
550 – 3100300 – 650Cargas (kN)
15,011,5Compressão 
(MPa)
CentrifugadaProtendida
Estaca
Características
Flexão CompostaFlexão Composta
z Carregamento 
transversal
9Edifícios altos
9Pontes e viadutos
y
D
H
?
EFEITO DO VENTO NAS FUNDAÇÕES
Flexão CompostaFlexão Composta
Flexão CompostaFlexão Composta
Rl
Rp
Vrup = Rl + Rp
Rl
Rp
ESTACA PRÉ-MOLDADA ESTACA MOLDADA IN LOCO
Vrup = Rl + Rp
Transferência de CargaTransferência de Carga
Capacidade de Carga do TerrenoCapacidade de Carga do Terreno
zMétodos semi-empíricos: correlações 
entre as resistências de ponta e lateral 
com sondagens a percussão.
9Aoki-Velloso (1975, 1988)
9Décourt-Quaresma (1978, 1982)
Rp
Vrup
1
2
n
...
NSPT
PROF.
NRl L
Capacidade de Carga do TerrenoCapacidade de Carga do Terreno
( )
FS
RR
FS
V
V pLrupadm
+==
Capacidade de Carga do TerrenoCapacidade de Carga do Terreno
CONDIÇÃO DE
PROJETO
FATOR DE
SEGURANÇA MÍNIMO
• Capacidade de carga de fundações
superficiais 3,0
• Capacidade de carga de estacas ou tubulões
sem prova de carga 2,0
• Capacidade de carga de estacas ou
tubulões com prova de carga (ensaios
realizados a priori)
1,6
RetroanáliseRetroanálise de Provas de Cargade Provas de Carga
métodos são 
conservadores
0.00 4.00 8.00 12.00 16.00 20.00 24.00
NÚMERO DE PAVIMENTOS
0.00
50.00
100.00
150.00
200.00
C
U
S
T
O
 
D
A
 
F
U
N
D
A
Ç
Ã
O
 
(
x
 
1
0
0
0
 
R
E
A
I
S
)
TIPO DE FUNDAÇÃO
ARGAMASSA (L = 5 m)
PRÉ-MOLDADA (L = 6 m)
PRÉ-MOLDADA (L = 12 m)
PRÉ-MOLDADA (L = 18 m)
PRÉ-MOLDADA (L = 24 m)
Estacas x MelhoramentoEstacas x Melhoramento
Lâmina com 
225 m2
Aspectos de Execução e ControleAspectos de Execução e Controle
Tipos de ControleTipos de Controle
TIPOS DE CONTROLE
ANTES DA 
EXECUÇÃO
DURANTE A 
EXECUÇÃO
APÓS A
EXECUÇÃO
• Controle de fabricação
(concreto, aço).
• Inspeção da estaca
(defeitos, fissuras, etc).
• Verificação do equipa-
mento de cravação (pilão, 
capacete, coxim, cepo).
• Diagrama de cravação.
• Medição de nega e 
repique elástico.
• Controle das emendas
(tipo, tempo, etc).
• Prova de carga
dinâmica (PDA).
• Nega e repique
elástico de recuperação
(set-up).
• Prova de carga
estática.
• Prova de carga
dinâmica (PDA).
• Ensaio de integridade
do fuste (PIT).
Inspeção das EstacasInspeção das Estacas
z Fissuras transversais: depende da 
abertura
Inspeção das EstacasInspeção das Estacas
z Fissuras longitudinais: expurgar a 
estaca
Equipamento de CravaçãoEquipamento de Cravação
z Queda livre: peso do pilão da ordem 
do peso da estaca
Martelo / Pilão
Capacete
Cepo (madeira)
Equipamento de CravaçãoEquipamento de Cravação
z Diesel: 
eficiência do 
equipamento
Equipamento de CravaçãoEquipamento de Cravação
z Suplemento metálico: até 2 m
Diagrama de CravaçãoDiagrama de Cravação
z Objetivos: representatividade das 
sondagens e indícios de quebra
0,5 a 1 m
PILÃO
H N
SPT
Prof.
E
CRAV
Prof.
ESTACA
0.00
4.00
8.00
12.00
16.00
20.00
P
R
O
F
U
N
D
I
D
A
D
E
 
(
m
)
0.00 20.00 40.00
N-SPT
0.00
4.00
8.00
12.00
16.00
20.00
0.00 100.00 200.00
N-50
PASSARELA 2 - MEMORIAL ARCOVERDE
Quebra
K
S
PAPEL
LÁPIS
Nega e Repique ElásticoNega e Repique Elástico
Nega e Repique ElásticoNega e Repique Elástico
Nega e Repique ElásticoNega e Repique Elástico
H
K
S
K
S
RMXRMX
H
CAMADA
FRACA
CAMADA
RESISTENTE
Nega e Repique ElásticoNega e Repique Elástico
z Repique: 
ótimos 
resultados
EmendaEmenda
z Não pode representar um ponto de 
fraqueza
Prova de Carga EstáticaProva de Carga Estática
z Curva carga-recalque: custos da 
reação e tempo necessário
V
S1 S2
Sn
S
Vrup
SISTEMA DE
REAÇÃO
(TIRANTES)
VIGA 
METÁLICA
DE REAÇÃO
MACACO COM
MANÔMETRO
TRECHO
EXTRAPOLADO
Prova de Carga EstáticaProva de Carga Estática
Prova de Carga EstáticaProva de Carga Estática
Prova de Carga EstáticaProva de Carga Estática
CURVA CARGA-RECALQUE
-10
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
0 50 100 150 200 250
CARGA (tf)R
E
C
A
L
Q
U
E
 
(
m
m
)
Prova de Carga DinâmicaProva de Carga Dinâmica
z Resistência 
mobilizada
z Tensões de 
cravação
z Integridade 
da estaca
zMenor tempo 
e custo
Prova de Carga DinâmicaProva de Carga Dinâmica
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
D
M
X
 
/
 
D
 
(
%
)
0.00 400.00 800.00 1200.00 1600.00 2000.00
CARGA MOBILIZADA - RMX (kN)
ESTACAS DE DIÂMETRO 30 cm
P47/E328
P40/E269
Considerações FinaisConsiderações Finais
ConclusõesConclusões
z Trata-se de um produto com 
excelentes qualidades técnicas.
z Relação custo-benefício competitiva.
z A concepção da fundação deve 
envolver não apenas os projetistas, 
mas também as empresas executoras.
z A estaca pré-moldada não é “sonrisal” 
e tem limitações.
SugestõesSugestões
z Necessidade de uma maior interação
entre o setor produtivo (fabricantes, 
projetistas e executores) e as
universidades.
z Há muitos assuntos relevantes ainda 
não resolvidos (capacidade de carga, 
dimensionamento da cravação, efeito 
set-up das argilas moles, etc).
HomenagemHomenagem
z David Santini: 
fundador da 
Solos Santini
AgradecimentosAgradecimentos
Happy Hour - Dezembro de 1999
AgradecimentosAgradecimentos
z José de Almeida
z Vitor Almeida
z José Cláudio
z Breno Coutinho
z Tiara Calado
z Demais colegas
Muito obrigado pela atenção ...
gusmao.alex@ig.com.br