estacas metálicas

Prévia do material em texto

Introdução
As estacas metálicas podem ser perfis laminados, perfis soldados, estacas tubulares, bem como os trilhos, estes geralmente reaproveitados após sua remoção de linhas férreas, quando perdem sua utilização por desgaste. Podem ser cravadas em quase todos os tipos de terreno; possuem facilidade de corte e emenda; podem atingir grande capacidade de carga; trabalham bem à flexão; e, se utilizadas em serviços provisórios, podem ser reaproveitadas várias vezes. Seu emprego necessita com cuidados sobre a corrosão do material metálico. Sua maior desvantagem é o custo maior em relação às estacas pré-moldadas de concreto, Strauss e Franki.
Aplicações
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 facilidade de cravação, de sua alta resistência e da versatilidade de integração com elementos construtivos complementares
Vantagens:
São inúmeras as razões para sua utilização, quando comparadas com outros tipos, entre as quais ressaltamos:
• Baixo nível de vibração durante sua cravação, quer seja com martelos de queda livre de impacto ou os modernos martelos vibratórios;
• Possibilidade de cravação em solos de difícil transposição, como, por exemplo, argilas rijas a duras, pedregulhos e concreções (laterita, limonita, etc.) sem o inconveniente do “levantamento” de estacas vizinhas já cravadas (como ocorre, por exemplo, no caso das estacas pré-moldadas de concreto e Franki) e sem perdas de estacas “quebradas”, que oneram não só o estaqueamento como os blocos que deverão ser redimensionados (aspectos de custo e prazo);
• Resistência a esforços elevados de tração (da ordem de grandeza da carga de compressão, exceto quando as estacas se apóiam em rocha) e de flexão (o porque de seu emprego muito ligado às estruturas de contenção);
• Possibilidade de tratamento à base de betume especial (pintura), com a finalidade de reduzir o efeito do “atrito negativo”;
• Facilidade de corte e emenda, de modo a reduzir perdas decorrentes da variação da cota de apoio do estrato resistente, principalmente em solos residuais jovens.
Desvantagens	
- 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);
- Para fabricação exige maquinário específico, a distância entre fabricação e destino pode acarretar custos altos;
Execução:
1-Dimensionamento: as seções transversais e os comprimentos das estacas serão determinadas pelo engenheiro calculista e constarão no projeto de fundações.
2-Cravação: primeiramente, será feita a locação, sobre terreno, dos pontos de cravação das estacas. Através de gabarito de madeira serão marcados os eixos das estacas. Nos cruzamentos desses eixos estarão os pontos de locação.
Na cravação, serão utilizados bate-estacas devidamente dimensionados para as seções das estacas e as profundidades a serem atingidas.
Deverão ser obedecidas, rigorosamente, as definições de projeto quanto a:
Seções e quantidades de estacas por bloco;
Inclinações das estacas;
Condições de “nega”;
Profundidades de escavação.
(Nega é o comprimento médio, pré-fixado em projeto, obtido dos 10 últimos golpes do martelo (ou pilão) durante o processo de cravação de uma estaca)
3- emendas
Concluída a cravação de um perfil, caso necessário, outro será emendado, para que o serviço prossiga, até que seja encontrada a cota adequada de apoio
As emendas dos Perfis são feitas através de talas, confeccionadas a partir do próprio perfil. Os comprimentos do cordão de solda e sua espessura devem ser tais que garantam, na seção soldada, a mesma resistência do perfil. A prática normal é se usar talas extraídas da aba para serem soldadas também nas abas, e talas da alma para serem soldadas na alma.
As talas são previamente soldadas no elemento superior (quando o mesmo ainda não foi içado, ou seja, solda feita com o perfil no chão). Após esse procedimento, esse elemento dotado das talas é içado e posicionado sobre o topo do perfil já cravado. A seguir encaixa-se o topo do perfil no capacete e alinha-se o elemento superior com o inferior. Após essa operação apóia-se o pilão sobre o capacete, verifica-se o alinhamento, ou o prumo, no caso de estacas verticais e ajustamse as talas, se necessário, com auxílio de martelo ou marreta. Logo em seguida, realiza-se a solda conforme detalhe típico mostrado na Figura .
fotografia retirada do manual de estacas metálicas da GERDAU.
Equipamentos
O equipamento constará, essencialmente, de um bate- estaca (torre e base ) e um martelo.
O martelo poderá ser:
De queda livre- quando for alçado por um cabo e cair sobre a cabeça da estaca por ação da gravidade;
A vapor ou ar comprimido- quando um dispositivo que utiliza estes elementos para o levantamento do martelo for adaptado à cabeça da estaca.
A queda do martelo caracterizará o tipo de equipamento: martelo de ação simples, se cai pela ação da gravidade; ou martelo de dupla ação , quando o impacto da queda é ajudado pela injeção de vapor ou ar comprimido.
Patologia das Fundações
Nas estacas metálicas os problemas que podem ocorrer são:
- Problemas de soldagem entre elementos, como uso de eletrodo inapropriado, cordão sem o comprimento necessário ou técnica de soldagem inadequada, provocando a quebra na cravação ou problema de transmissão de cargas à estaca abaixo da solda.
- Emenda de estacas cravadas com problemas de dimensionamento, resultando resistência insuficiente para cravação ou solicitações de projeto, especialmente tração ou momento.
- Elementos muito esbeltos podem desviar da verticalidade durante a cravação, resultando em comprimentos surpreendentes, muito maiores do que os previstos, em algumas situações não atingindo a nega especificada.
- Elementos esbeltos em solos moles, que apresentam problemas de estabilidade e flambam em casos especiais.
- Presença de obstruções e/ou excesso de energia de cravação, ou problemas de excentricidade do choque do martelo na estaca, provocando danos estruturais no elemento de fundação sendo executado. Tal situação pode induzir falsa nega, quebra não constatada da estaca ou limitação inadequada de comprimento, casos em que a carga transmitida pela estaca é inferior à de projeto.
Corrosão
As estacas metálicas dispensam tratamento anticorrosivo na maioria das situações encontradas; é um fato bem estabelecido que a velocidade de corrosão de metais enterrados em solos secos é, de modo geral, desconsiderada. Entretanto , o crescimento do nível de umidade do solo faz com que a velocidade da corrosão seja controlada pela resistividade elétrica, acidez (ph), teor de oxigênio , concentração de íons agressivos e atividade biológica no solo. 
Em situações onde o solo possa favorecer o ataque ( solos de baixa resistividade elétrica e baixo ph) , a proteção torna-se obrigatória e pode ser feita utilizando-se de uma espessura adicional de material , galvanização da estaca, pintura epóxi, proteção catódica ou encamisamento em concreto. 
Estacas mistas
Quando usadas como complemento de outro tipo de estaca (por exemplo, pré-moldada de concreto com anel metálico), as denominadas estacas mistas podem resolver alguns problemas de fundação profunda, conforme se mostra nas fotografias 1 e 2.
No primeiro caso (fotografia 1), o segmento metálico tem por finalidade permitir a cravação de um comprimento significativo da estaca em solos compactos arenosos ou argilas rijas a duras, sem os inconvenientes de “levantamento” (como ocorre, por exemplo, no caso das estacas pré-moldadas de concreto e Franki), ou atravessar pedregulhos e concreções.
Sua aplicação mais significativa ocorre em obras marítimas (cais) onde é comum a existência destas camadas resistentes, mas a estaca é projetada com um comprimento préfixado (por exemplo, decorrente de futura dragagem) pararesistir a esforços elevados de tração. A cravação de estacas de concreto, neste caso, pode se tornar inviável em decorrência de quebra, para atingir a profundidade definida pelo projetista. Assim, a estaca mista, terá um trecho em concreto armado, na região em água, e um trecho metálico na região de solo, com comprimento tal que permita atravessar estas dificuldades de resistência do solo, atingindo o comprimento definido em projeto, e mantendo a integridade estrutural para resistir às cargas de compressão e tração a ela impostas.
No segundo caso (fotografia 2), o segmento metálico tem por finalidade permitir que a estaca mista possa ser cravada, até atingir um estrato rochoso, sem que haja risco de quebra da ponta da estaca de concreto, visto que, na quase totalidade dos casos em que ocorre rocha, esta se encontra inclinada, impondo, à ponta da estaca, tensões não uniformes, durante a cravação.
Estas tensões dinâmicas de cravação não podem ser resistidas pelo concreto, mas sim pela ponta metálica, pois o aço é um material mais dúctil e, por deformações diferenciais, redistribui estas tensões de contato e as transmite de modo mais uniforme para a seção de concreto.
Fotografia 1 - Estaca mista (concreto-perfil metálico) para atravessar solos resistentes sem
risco de levantamento de estacas já cravadas. Também se utilizam em obras marítimas conforme se mostra nas provas de carga números I.19 e I.41.
fotografia retirada do manual de estacas metálicas da GERDAU. 
Fotografia 2 - Estaca mista (concreto-perfil metálico) para apoio em rocha
fotografia retirada do manual de estacas metálicas da GERDAU.
Conclusão
O uso de estacas metálicas tem ganhado cada vez mais espaço, mas ainda há déficit em pesquisas direcionadas a este tipo de fundação.
Em alguns lugares, devido a complexidade para se obter a matéria prima destas estacas, o seu uso ainda não é comum. As vantagens na utilização e abrangência da possibilidade de seu uso (em função do solo) é grande, mas devido a cultura de sua utilização apenas em “casos especiais” o seu uso sofre certo tabu.
Apresentam enorme durabilidade devido à baixa concentração e difusividade do oxigênio nos solos naturais. Assim, o controle do processo de corrosão é dado pelo transporte de massa (do oxigênio)
até a superfície metálica, limitando o processo de redução catódica.