AULA 05 ESTACAS PRÉ .. AÇO E MADEIRA

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FUNDAÇÕES PROFUNDAS
AULA 05
 ESTACAS CRAVADAS:
 AÇO E MADEIRA
ESTACAS DE MADEIRA
As estacas de madeira, empregadas desde os
primórdios da história da construção civil, nada mais
são do que troncos de árvores, os mais retos
possíveis, cravados no maciço de solo. No Brasil, a
madeira mais empregada é o eucalipto,
principalmente como fundação de obras
provisórias. Para obras definitivas tem-se usado
as denominadas “madeiras de lei”, como por
exemplo a peroba, a aroeira, a moçaranduba, o ipê
e outras.
A utilização da madeira para a construção de pontes
é uma solução natural em um pais tão
generosamente favorecido de reservas florestais e
com grande capacidade de reflorestamento.
A superestrutura de pondes de madeira de
pequeno e médio vão apresenta preço
competitivo quando comparada com a
superestrutura construída com outros materiais,
como o concreto e o aço.
A NBR 6122 – projeto e execução de fundações,
recomenda o cálculo da resistência estrutural de
estacas de madeira conforme a NBR 7190 – projeto
de estruturas de madeira. Esta última norma tem
como base ensaios realizados em corpos de
prova de pequenas dimensões e isentos de
defeitos.
No Brasil a instrumentação de estacas de madeira é
rara. Quase não existe resultado experimental
publicado sobre o comportamento desse tipo de
estaca, obtido por meio de estacas instrumentadas.
Assim como as estacas metálicas e as pré-moldadas
de concreto, 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
Nas estacas de madeira também deveriam ser
realizados ensaios, ECD, para determinação da
capacidade de carga, da determinação das parcelas
de resistência de ponta e resistência lateral, com
como de distribuição ao longo do fuste, e da
determinação da curva carga-recalque de cada
estaca, para comparação com resultados empíricos.
Em geral as estacas de madeira são cravadas por
percussão.
As estacas podem ser fabricadas antes de serem
instaladas ou no local de instalação. Assim podem
ser classificadas em:
• Pré-moldadas;
• Moldadas in situ.
Quanto ao uso podem ser usadas com:
• Seção transversal retangular;
• Peças roliças (natural).
A utilização de peças roliças representa um dos mais
eficientes usos da madeira pois a madeira é usada
na sua condição natural e apresenta baixo custo de
produção. Assim requer o mínimo de processamento
depois do corte.
Uma estaca de madeira é essencialmente um tronco
longo e reto de uma árvore que é cravado no solo
para suportar cargas e geralmente recebe um
tratamento preservativo para impedir sua
deterioração. Podem ser divididas em dois grandes
grupos, estacas de ponta e estacas de atrito,
conforme a maior parte das cargas seja resistida pela
ponta ou atrito lateral.
As estacas de madeira são cravadas, usualmente,
com a extremidade menor para baixo, mas
ocasionalmente, com o propósito de aumentar a
resistência da base, a exterminada maior pode ser
cravada para baixo.
São muito apropriadas para trabalharem como
estacas de atrito em solos granulares.
No Brasil uma referência é o TEATRO MUNICIPAL
DO RIO DE JANEIRO, INAUGURADO EM 1909.
Para ser utilizada a madeira deverá conservar o
alburno, elemento que absorve bem o “creosoto”
(preservativo). A casca deverá ser retirada.
 CREOSOTO: compostos de carbono derivados
da hulha (carvão mineral, material betuminoso).
A impregnação é feita com cerca de 30kg por
m3 de madeira, principalmente ambientes
marinhos.
• Deterioração: 03 causas principais.
 o Apodrecimento devido a fungos (presença de
ar, umidade e temperatura favorável) existentes,
 o Ataque de cupins,
 o Brocas marinhas ( moluscos e crustáceos)
 o Ciclos de molhagem e secagem.
• Tem diâmetro médio de 25 cm ( pode chegar a 35
cm) e comprimento em torno de 6,0 m.
• Ponta cortada em forma cônica, com altura em
torno de 1,2 x o diâmetro.
• Para execução a cabeça deverá ser protegida por
um capacete para minimizar danos;
A madeira em estado de degradação evidencia
mudanças físicas e químicas apresentando
amolecimento, mudança de coloração, variação de
densidade, com consequente redução de módulo de
elasticidade e resistência, redução significativa de
seção ou mesmo perda total de integridade.
• Se tiverem que atravessar camadas muito
resistentes as pontas deveram ser protegidas com
ponteiras de aço.
• Execução normalmente realizada com bate-
estaca.
• Verificar NEGA, REPIQUE E realizar o REGISTRO
DE EXECUÇÃO.
*** DIN – norma técnica alemã
 VANTAGENS:
• Durabilidade quase ilimitada quando trabalham
abaixo do nível do lençol freático;
• Baixo custo,
• Fácil obtenção;
• Suportam bem a cravação;
• Fáceis de manusear e transportar;
• Podem ser cortadas facilmente.
 DESVANTAGENS:
• Limitação de tamanho;
• Reduzida capacidade de carga;
• Deterioração quando submetidas a variação de
umidade.
EXERCÍCIOS
1) Estacas de madeiras têm sua duração
praticamente limitada quando submetida
permanentemente debaixo d´água.
( ) CERTO ( ) ERRADO
2) A norma brasileira prevê que se a estaca de
madeira tiver que passar lugares resistêntes ela pode
ser protegida por poteiras de aço.
( ) CERTO ( ) ERRADO
3) A NBR 7190 prevê que as ligações mecânicas
das peças de madeira podem ser feitas por pinos
metálicos ou conectores.
( ) CERTO ( ) ERRADO
4) A madeira é um material orgânico sujeito à
biodeterioração. No desenvolvimento do projeto de
uma estrutura de madeira, é preciso assegurar uma
durabilidade mínima compatível com sua finalidade
e com o investimento a ser realizado.
( ) CERTO ( ) ERRADO
ESTACAS DE AÇO
A utilização no Brasil dos perfis metálicos como
elementos de fundações profundas tem ganhado
grandes avanços. Até pouco tempo, as estacas
metálicas eram tidas apenas como soluções
alternativas para casos especiais, como exemplo: nos
pilares de divisa, em estruturas de contenções, para
atravessar lentes de pedregulhos ou concreções ou
quando se queriam reduzir as vibrações decorrentes
da cravação de estacas de deslocamento.
Este cenário tem mudado, e hoje já há disponíveis
perfis de um mesmo grupo, com mesma altura
interna e dimensões externas praticamente iguais; o
que permite a criação de estacas metálicas de seção
transversal decrescente com a profundidade. Isso é
possível devido à redução, devido a atrito lateral, da
carga resultante na estaca. Os perfis laminados
fabricados no Brasil seguem as especificações da
norma ASTM A6/6M e são produzidos em aço ASTM
A 572, grau 50, com tensão de escoamento de ƒ =
3.500,00 kg/cm².
Esta é uma solução técnica e econômica para as
fundações profundas executadas em nosso país,
principalmente nas regiões da costa litorânea,
onde o solo se apresenta com espessas camadas de
argilas moles intermediadas por camadas de areias
finas siltosas medianamente compactas a muito
compactas.
Como elementos de fundação, as estacas metálicas
têm aplicação destacada nas construções industriais,
em edifícios de andares múltiplos, pontes e viadutos,
portos e torres de transmissão. Nas estruturas de
contenção elas têm papel preponderante em função
da facilidadede cravação, de sua alta resistência e da
versatilidade de integração com elementos
construtivos complementares.
Consiste no fornecimento e cravação de perfis
metálicos de aço, simples ou conjugados, na
execução de fundações proflundas.
As estacas metálicas, embora ainda tenham um
custo relativamente elevado podem tornar-se
economicamente viáveis de vários modos, uma
vez que são fáceis de cravar, causam baixa
vibração, trabalham bem á flexão e não tem
dificuldades quanto a manipulação, transporte,
emendas e cortes. Podem ser cravadas através
de terrenos mais compactos, não provocando o
levantamento das estacas vizinhas.
• Formato: I, H ou Tubo. Podem ser usados isolados
ou associados. O que permite uma adaptação
bem ajustada a cada caso;
• Comprimento em torno de 6 a 12 m, emendas
através de talas soldadas ou aparafusadas;
alcançam grandes profundidades; e podem ser
facilmente ajustadas no próprio canteiro.
• Cravação: percussão, prensagem ou vibração; no
sistema por percussão optar por martelos mais
pesados e menores alturas de queda, evitar
danos. NBR 6122, peso do martelo, mínimo, de 10
kN.
• No caso de uso de capacete este deverá ser
adequado a seção da estaca;
Elas também podem ser uma solução interessante
quando ocorrem subsolos junto as divisas do terreno,
uma vez que, primeiramente servem como contenção
na fase de escavação e posteriormente como
fundação para os pilares.
A capacidade de carga de uma estaca metálica varia
de acordo com a sua seção/perímetro e comprimento.
As cargas admissíveis estruturais, fornecidas
geralmente em tabelas, são valores máximos de
cargas resistivas (tensão de escoamento), calculadas
em função do material. Portanto, podemos ter perfis
com seção/perímetro iguais e comprimentos
diferentes (ou vice-versa) com capacidades de cargas
distintas.
Segundo a NBR 6122:2010, as estacas metálicas
devem ser dimensionadas de acordo com a NBR
8800:2008, considerando-se uma seção reduzida da
estaca (descontando uma espessura de sacrifício em
todo o perímetro em contato com o solo).
As estacas metálicas que estiverem total e
permanentemente enterradas, independentemente da
situação do lençol d´água, dispensam tratamento
especial, desde que seja descontada a espessura
indicada na Tabela.
Em situações onde o solo possa favorecer o ataque
ao aço, a proteção torna-se obrigatória e pode ser
feita utilizando uma espessura adicional de material,
galvanização da estaca, pintura epóxi, proteção
catódica ou encamisamento em concreto. Entretanto,
a favor da segurança, a NBR 6122 exige, de forma
geral, que nas estacas metálicas enterradas seja
descontada uma espessura de 1,5 mm de toda a
superfície em contato com o solo, resultando uma
área útil menor que a teórica do perfil.
O primeiro metro de solo apresenta certa oxigenação;
abaixo disso, a concentração desta substância
decresce rapidamente com a profundidade, e sua
reposição é extremamente dificultada. A difusão de
gases em meios porosos contendo água é um
processo muito lento. Uma estaca recentemente
cravada no solo consome todo este oxigênio
disponível nas redondezas durante processo de
corrosão, exaurindo-o. Para que o processo tenha
continuidade, mais oxigênio deve chegar ao sítio de
reação, o que não pode acontecer com facilidade.
Este é motivo pelo qual os resultados experimentais
disponíveis têm revelado a grande resistência do aço
frente à corrosão, independentemente do tipo de solo
ou de suas propriedades.
Para fins de cálculo da transferência de carga das
estacas metálicas para o solo situado sob a base e
em volta do fuste, considera-se como área de ponta
aquela correspondente à seção envolvente, visto que
na região o solo entre a alma e as abas esta
fortemente aderido a estaca. E para a área lateral ao
longo do fuste admite-se aquela resultante do contato
das faces do perfil com o solo.
 LIGAÇÃO COM O BLOCO DE COROAMENTO:
A prova de carga estática é o método mais
confiável e indiscutível de se avaliar a capacidade
de carga de uma estaca isolada. Os ensaios de
carregamento dinâmico, embora sejam atrativos do
ponto de vista de custo, sempre necessitarão de
correlações. É por esta razão que alguns projetistas
de fundações questionam os resultados dos ensaios
PDA e sugerem que os mesmos sejam aferidos,
pelo menos, por uma prova de carga estática.
• Nega, repique e diagrama de cravação deverá ser
feito em 100% das estacas;
• Em terrenos que sofrem relaxação (aumento da
nega) ou cicatrização (diminuição da nega) refazer
a nega após alguns dias do término da cravação;
• O registro de execução é diário e para todas as
estacas.
• Todos os procedimentos deverão ser detalhados
no projeto.
VANTAGENS:
• Pouca perturbação do terreno (excepto secções
tubulares com ponta obturada);
• fácil cravação em quase todos os tipos de terrenos;
• prazos de entrega reduzidos (perfis de secção
comercial);
• facilidade de transporte e manuseamento;
• facilidade em executar emendas e cortes;
• possibilidade de comprimentos diferenciados;
• possibilidade de acoplagem de várias estacas;
• elevada resistência à compressão, flexão e corte;
• elevado controlo de qualidade;
• profundidades de cravação elevadas.
 DESVANTAGENS:
• Encurvatura;
• Custo;
• Corrosão.
 EXERCÍCIOS
1) O dimensionamento das estacas metálicas deve
ser realizado considerando-se a seção reduzida
da estaca. As estacas de aço que estiverem total
e permanentemente enterradas em aterros não
controlados, independente da situação do lençol
d’água, dispensam tratamento especial, desde
que seja descontado o valor da espessura mínima
de sacrifício (espessura de compensação de
corrosão), em mm, de
a) 2,0. b) 1,5. c) 1,0. d) 3,0. e) 3,2.
2)As estacas metálicas devem ser adotadas apenas 
para cargas inferiores a 1.000 Kn.
( ) CERTO ( ) ERRADO
3) As fundações são destinadas a transmitir ao terreno
as cargas da estrutura. As estacas pré-moldadas
podem ser de madeira, concreto ou metal. Faz(em)
parte do procedimento de execução das estacas
metálicas o(a)
a) escavação do fuste.
b) alargamento da base.
c) slump test.
d) nega e o repique.
e) encamisamento.
4) Durante o processo de cravação com estacas de 
concreto ou metálicas, verifica-se se sua base superior 
está protegida por cabeçote de aço ou madeira.
( ) CERTO ( ) ERRADO
5) Em uma obra com estacas metálicas cravadas por
percussão, houve sobra de estacas com os seguintes
comprimentos: 1,50 m, 1,80 m, 2,00 m e 2,20 m.
Pela NBR 6122:2010 quais segmentos podem ser
aproveitados para nova cravação?
a) Apenas os de 1,50 m e os de 1,80 m
b) Apenas os de 1,80 m e os de 2,00 m
c) Apenas os de 2,00 m e os de 2,20 m
d) Apenas os de 1,80 m, os de 2,00 m e os de 2,20 m
e) Todos os segmentos
6) As chapas de ferro fundido lisas e laminadas a frio
são largamente utilizadas na fabricação de estruturas
metálicas, principalmente na confecção de perfis
soldados para funcionarem como vigas e estacas.
( ) CERTO ( ) ERRADO
7) Além de desenvolver o projeto arquitetônico, o arquiteto
deverá conhecer os projetos complementares da edificação e
coordenar a compatibilização entre eles.
Estacas de madeira, metálicas, pré-moldadas de concreto,
estacas moldadas in loco e tubulões são fundações
classificadas como profundas que deverão estar assentadas
em profundidade superior ao dobro de sua menor dimensão em
planta e, no mínimo, a três metros.
( ) CERTO ( ) ERRADO
8) Elementos de fundação, geralmente de concreto,
utilizados originalmente como reforçode fundações.
Podem também ser utilizados como solução de
fundação nos casos em que há necessidade de
reduzir problemas de vibração, são cravados com
auxílio de macaco hidráulico que reagem contra uma
cargueira ou contra a própria estrutura e com faixa de
carga em torno de 700 kN. São características que
pertencem
a) às estacas pré-moldadas.
b) às estacas tipo Franki.
c) aos tubulões.
d) às estacas corrugadas.
e) às estacas tipo Mega.
9) Sobre estacas metálicas têm alta resistência, o
que possibilita a penetração em camadas compactas,
permitindo que a estaca suporte elevada carga de
arrancamento. Também permite que camadas
compactas sobrejacentes a camadas compressíveis
sejam ultrapassadas, indo a estaca se apoiar em
camadas mais profundas de maior resistência e sem
perigo de recalque.
( ) CERTO ( ) ERRADO
10) Pretende-se construir um depósito de materiais de 
construção civil onde os pilares terão cargas em torno de 700 
kN. A solução para as fundações, técnica e economicamente, 
mais recomendada é
a) sapatas apoiadas na cota 
– 2 m.
b) estacas escavadas com 
ponta na cota – 9 m.
c) estacas Strauss com 
ponta na cota – 8 m.
d) estacas pré-moldadas 
com ponta na cota de – 8 m 
a – 9 m.
e) fundação em tubulões a 
ar comprimido.
11) Considere o bloco de 3 estacas da figura abaixo.
Para a reformulação técnica e econômica mais adequada do
bloco de 3 estacas, onde foram cravadas duas estacas e
ocorreu a quebra da terceira estaca, deve-se
a) substituir a estaca quebrada por três novas sem
deslocamento do centro de gravidade.
b) substituir a estaca quebrada por uma nova sem
deslocamento do centro de gravidade e, portanto, sem a
necessidade de verificação de cargas.
c) substituir a estaca quebrada por duas novas ou substituir a
quebrada por uma nova com deslocamento do centro de
gravidade e verificar as cargas.
d) abandonar as estacas já cravadas e cravar três novas
estacas, mantendo o centro de gravidade do bloco.
e) abandonar as estacas já cravadas e cravar três novas
estacas, invertendo a posição do bloco e consequentemente
alterando seu centro de gravidade.
 Observações:
Cintra e Aoki – Fundações em estacas, 2010.
PATOLOGIAS
As patologias podem ser identificadas, tanto na fase
inicial construtiva, que garante o seu comportamento
adequado e seguro, quanto na fase pós-implantação
na qual os efeitos começam a surgir, incluindo sua
possível degradação.
Na ocorrência de patologias devem-se caracterizar
suas origens e possíveis mecanismos deflagradores,
que incluem a monitoração do aparecimento das
fissuras, trincas, desaprumo e/ou desalinhamento.
PATOLOGIAS
A causa mais frequente de problemas em
fundações é a falha durante a investigação do
subsolo. Sua identificação e a caracterização de
seu comportamento são essenciais à solução de
qualquer problema, devido o solo ser o meio que
suportará as cargas.
Segundo a NBR 6122 (ABNT, 2010), deve-se fazer
uma campanha de investigação geotécnica
preliminar para qualquer tipo de edificação,
realizando no mínimo, sondagens a percussão (com
SPT – Standard Penetration Test), tendo em vista a
posição do nível d’água, a determinação da
estratigrafia e classificação dos solos e a medida do
índice de resistência a penetração – Nspt.
A ausência de investigação do subsolo é típica
em obras de pequeno e médio porte, em geral por
motivos econômicos. Esta ausência de investigação
nestes casos é uma prática inaceitável. A
normalização vigente deverá nortear o tipo de
programa de investigação, o número mínimo de furos
de sondagem e a profundidade de exploração.
A NBR 8036 (ABNT, 1983) define que o tipo de
estrutura, as condições geotécnicas do subsolo e
suas características especiais definirão o número de
sondagens e a sua localização em planta. Em
quaisquer circunstâncias o número mínimo de
sondagens deverá ser de 2 para área da projeção em
planta do edifício até 200 m², e 3 para área entre 200
m² e 400m².
Os problemas encontrados nas fundações, de acordo com
Rebello (2008), podem ser provenientes de três fatores:
1) Fenômenos naturais: são imprevisíveis e podem ser
desconhecidos até o momento da execução da fundação, e
também podem ser originários de certa região ou período do
ano.
2) Erros de projeto: são erros no levantamento de cargas; erro
na concepção de projeto, oriundo da opção por um modelo
estrutural inadequado; adoção de solo superestimada, em
consequência de erro na interpretação da sondagem, entre
outros.
3) Erros de execução: são mais comuns e ocorrem devido ao
uso de materiais inadequados; a erros de locação; a erros no
arrasamento das estacas; à falha de concretagem das estacas
moldadas in loco, causando vazios ou estrangulamento no seu
corpo; à quebra ou desvio de estacas pré-moldadas durante a
cravação; e à adoção de nega insuficiente.
É ISSO!!!