1
DE
Civil
GE
ST
EC
1 1/47
/47
Processos de Construção
Licenciatura em Engenharia Civil
CAP. X
VCAP. X
VESTACAS
ESTACAS
CRAVADAS
CRAVADAS
DE
Civil
GE
ST
EC
2 2/47
/47
Processos de Construção
Licenciatura em Engenharia Civil
ESTACAS CRAVADAS
ESTACAS CRAVADAS
1. IN
TRODUÇÃO
2
DECivil
GESTEC
33/47/47
Proc
esso
s de
Con
stru
ção
Lice
ncia
tura
em
Eng
enha
ria C
ivil
Estacas cravadas
1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO
ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
Pré-fabricadas
Fundações indirectas (profundas)
Alternativa às estacas moldadas
DECivil
GESTEC
44/47/47
Proc
esso
s de
Con
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Lice
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tura
em
Eng
enha
ria C
ivil
Processo pouco utilizado em Portugal
Emissão de ruído Mais oneroso Emissão de vibração
Evolução das técnicas de cravação
Redução de ruído Diminuição de custos Redução de vibração
Tendência para maior utilização do processo
1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO
ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
3
DE
Civil
GE
ST
EC
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/47
Processos de Construção
Licenciatura em Engenharia Civil
ESTACAS CRAVADAS
ESTACAS CRAVADAS
DE
Civil
GE
ST
EC
6 6/47
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Processos de Construção
Licenciatura em Engenharia Civil
ESTACAS CRAVADAS
ESTACAS CRAVADAS
4
DECivil
GESTEC
77/47/47
Proc
esso
s de
Con
stru
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em
Eng
enha
ria C
ivil
ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
2. DIMENSIONAMENTO
DECivil
GESTEC
88/47/47
Proc
esso
s de
Con
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ção
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ncia
tura
em
Eng
enha
ria C
ivil
ESTACAS MOLDADASESTACAS MOLDADAS
• Fundações rígidas de 2ªordem - funcionamento deponta e atrito lateral.
• Fundações flutuantes - atritolateral:
• assentamentos não
desprezáveis;
• grande profundidade
(maximizar o atrito lateral).
Terreno sem capacidade resistente
Atrito
CargaEstrato de terreno sem capacidade resistente
Estrato de terreno firme de grande espessura
Estrato de terreno firme mas pouco espesso
Estrato de terreno sem capacidade resistente
Pressão sobre a ponta
Atrito
Carga
Comportamento e modo de funcionamentoComportamento e modo de funcionamento
2. 2. DIMENSIONAMENTO
5
DECivil
GESTEC
99/47/47
Proc
esso
s de
Con
stru
ção
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tura
em
Eng
enha
ria C
ivil
• compressão
Mecanismos de rotura Mecanismos de rotura
2. 2. DIMENSIONAMENTO
DECivil
GESTEC
1010/47/47
Proc
esso
s de
Con
stru
ção
Lice
ncia
tura
em
Eng
enha
ria C
ivil
ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
2. 2. DIMENSIONAMENTO
Considerações
A capacidade de carga do terreno para uma estaca isolada cravada em termos
de cargas verticais pode ser obtida por três vias:
ensaios de carga estáticos;
fórmulas estáticas com base nos parâmetros de resistência dos solos
atravessados, a partir de ensaios de resistência in-situ (CPT, SPT, ensaio de
corte rotativo e pressiómetro) e/ou ensaios laboratoriais de amostras intactas
(triaxial, compressão simples e corte directo);
fórmulas dinâmicas de cravação, em que se estabelecem correlações entre a
capacidade de carga e a energia necessária à cravação.
6
DECivil
GESTEC
1111/47/47
Proc
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s de
Con
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ção
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ncia
tura
em
Eng
enha
ria C
ivil • flexão
Mecanismos de rotura Mecanismos de rotura
2. 2. DIMENSIONAMENTO
DECivil
GESTEC
1212/47/47
Proc
esso
s de
Con
stru
ção
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ncia
tura
em
Eng
enha
ria C
ivil
ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
2. 2. DIMENSIONAMENTO
Considerações
Para as acções horizontais, as estacas são modeladas como peças lineares
caracterizadas por uma certa rigidez à flexão, dependente das suas dimensões e
materiais constituintes, sujeitas a uma carga concentrada no topo, sendo o solo
simulado por um conjunto de molas horizontais ao longo do comprimento da
estaca.
Em alternativa a estes modelos discretos, pode utilizar-se o método dos
elementos finitos, em que o solo é considerado como um meio contínuo e
elástico.
Outra alternativa é a utilização de tabelas de dimensionamento.
7
DE
Civil
GE
ST
EC
13
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Processos de Construção
Licenciatura em Engenharia Civil
ESTACAS CRAVADAS
ESTACAS CRAVADAS
3. T
IPOLOGIAS
DE
Civil
GE
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EC
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Processos de Construção
Licenciatura em Engenharia Civil
2. T
IPOLOGIAS
2. T
IPOLOGIAS
ESTACAS CRAVADAS
ESTACAS CRAVADAS
Qu
anto
ao tip
o d
e material
madeira
metá
licas
Esta
cas
betã
o a
rmado
mis
tas
8
DECivil
GESTEC
1515/47/47
Proc
esso
s de
Con
stru
ção
Lice
ncia
tura
em
Eng
enha
ria C
ivil
ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
4. PROCESSOSCONSTRUTIVOS
DECivil
GESTEC
1616/47/47
Proc
esso
s de
Con
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Lice
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tura
em
Eng
enha
ria C
ivil
a) Tipologias
Processos de cravação:
- percussão (mais utilizado);
- vibração;
- prensagem.
Materiais que constituem as estacas:
- madeira;
- aço;
- betão;
- mistas.
9
DE
Civil
GE
ST
EC
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/47
Processos de Construção
Licenciatura em Engenharia Civil
Pilã
o (p
orm
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Bate
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om
pilã
o d
e
queda liv
re
b) E
qu
ipam
ento
s -C
ravação
po
r percu
ssão
DE
Civil
GE
ST
EC
18
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Processos de Construção
Licenciatura em Engenharia Civil
b) E
qu
ipam
ento
s -C
ravação
po
r percu
ssão
Marte
lo
auto
mátic
o
(hid
ráulic
o)
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DECivil
GESTEC
1919/47/47
Proc
esso
s de
Con
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em
Eng
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ria C
ivil
Martelo
automático (diesel)
b) Equipamentos - Cravação por percussão
DECivil
GESTEC
2020/47/47
Proc
esso
s de
Con
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ção
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em
Eng
enha
ria C
ivil
Guia suspensa associada a martelo diesel Guia fixa em bate-estacas com pilão de queda livre
b) Equipamentos - Cravação por percussão
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DECivil
GESTEC
2121/47/47
Proc
esso
s de
Con
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em
Eng
enha
ria C
ivil
c) Equipamentos - Cravação por vibração
Martelos vibradores para cravação de estacas
DECivil
GESTEC
2222/47/47
Proc
esso
s de
Con
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em
Eng
enha
ria C
ivil
d) Equipamentos - Cravação por prensagem (cargas pequenas)
Macaco hidráulico para cravação por prensagem
Esta técnica recorre a equipamento de pequeno porte, apresentando
vantagens em termos de flexibilidade de utilização e por não
introduzir vibrações nem ruído.
Como desvantagem,
pode-se apontar a
necessidade de
fixação do equipamento
a um maciço ou à
estrutura existente.
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DECivil
GESTEC
2323/47/47
Proc
esso
s de
Con
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em
Eng
enha
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ivil
Macaco hidráulico para cravação por prensagem, com a possibilidade de dispensa
do maciço por utilização de outras estacas já cravadas
d) Equipamentos - Cravação por prensagem (cargas pequenas)
DECivil
GESTEC
2424/47/47
Proc
esso
s de
Con
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ção
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Eng
enha
ria C
ivil
Reforço na cabeça
e) Tecnologia de construção - Estacas de madeira
Protecção na fase de cravação
Pormenores construtivos
Emendas
(1) Samblagem;
(2) Talas de junção;
(3) Anel metálico.
Processos de cravaçãoPercussão - pilão de queda livre
Vibração
Reforço na ponta
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DECivil
GESTEC
2525/47/47
Proc
esso
s de
Con
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ção
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tura
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Eng
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ivil
Exemplo de cravação de estacas de
madeira por vibração
e) Tecnologia de construção - Estacas de madeira
DECivil
GESTEC
2626/47/47
Proc
esso
s de
Con
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ção
Lice
ncia
tura
em
Eng
enha
ria C
ivil
Sequência construtiva associada à regularização das margens de um rio
2ª FASE − CRAVAÇÃO DOS PRUMOS DE MADEIRA
e) Tecnologia de construção - Estacas de madeira
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DECivil
GESTEC
2727/47/47
Proc
esso
s de
Con
stru
ção
Lice
ncia
tura
em
Eng
enha
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ivil
f) Tecnologia de construção - Estacas metálicas
Secções das peças de aço laminado ou soldado:
Processos de cravaçãoPercussão - pilão de queda livre
Vibração
Prensagem
- perfis em I ou H;
- tubos ocos;
- perfis compósitos;
- estacas-prancha;
- carris reaproveitados das linhas férreas.
DECivil
GESTEC
2828/47/47
Proc
esso
s de
Con
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Eng
enha
ria C
ivil
f) Tecnologia de construção - Estacas metálicas
Percussão com martelo dieselPercussão com martelo hidráulico
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DECivil
GESTEC
2929/47/47
Proc
esso
s de
Con
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ção
Lice
ncia
tura
em
Eng
enha
ria C
ivil
f) Tecnologia de construção - Estacas metálicas
Exemplo de cravação por vibração
DECivil
GESTEC
3030/47/47
Proc
esso
s de
Con
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ção
Lice
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em
Eng
enha
ria C
ivil
f) Tecnologia de construção - Estacas metálicas
Elevação e posicionamento da estaca
Sequência de cravação
16
DECivil
GESTEC
3131/47/47
Proc
esso
s de
Con
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ncia
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em
Eng
enha
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ivil
f) Tecnologia de construção - Estacas metálicas
Cravação da estaca
Sequência de cravação
DECivil
GESTEC
3232/47/47
Proc
esso
s de
Con
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ncia
tura
em
Eng
enha
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ivil
f) Tecnologia de construção - Estacas metálicas
Corte de ponta de estaca danificada
Sequência de cravação
Ligação de troço de estaca por soldadura
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DECivil
GESTEC
3333/47/47
Proc
esso
s de
Con
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ncia
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Eng
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ria C
ivil
f) Tecnologia de construção - Estacas metálicas
Execução e ligação da estaca ao maciço de fundação
Sequência de cravação
CHAPA SOLDADA AO TOPO DO PERFIL
FERRAGEM SOLDADA ÀCHAPA
ESTACA (20 CM DENTRO DO MACIÇO) ENVOLVIDA POR CINTA HELICOIDAL E ANEL DE BETÃO COM 50 CM
DECivil
GESTEC
3434/47/47
Proc
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Con
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Eng
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g) Tecnologia de construção - Estacas de betão pré-fabricadas
Secções das peças de betão armado pré-fabricado:
Processo de cravação Percussão - pilão de queda livre
- cilíndricas vazadas;
- cilíndricas maciça;
- hexagonal;
- octogonal;
- quadrada.
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DECivil
GESTEC
3535/47/47
Proc
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s de
Con
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Eng
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ivil
Fabrico e constituição
Junta de ligação (alternativa: anéis
metálicos soldados)
Protecção metálica da ponta da estaca
Armadura longitudinal e cintas
Betonagem em moldes metálicos
g) Tecnologia de construção - Estacas de betão pré-fabricadas
DECivil
GESTEC
3636/47/47
Proc
esso
s de
Con
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ção
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Eng
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ivil
Transporte e armazenamento
A garantia da integridade da estaca passa pela adopção
de estratégias de transporte e armazenamento
adequadas
g) Tecnologia de construção - Estacas de betão pré-fabricadas
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DECivil
GESTEC
3737/47/47
Proc
esso
s de
Con
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Eng
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ivil
Disposições construtivas Junta de ligação (alternativa: anéis metálicos soldados)
Protecção metálica da
ponta da estaca
Capacete de transmissão do impacto
do pilão à estaca
g) Tecnologia de construção - Estacas de betão pré-fabricadas
DECivil
GESTEC
3838/47/47
Proc
esso
s de
Con
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Eng
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ivil
Sequência de cravação
1. Marcação
3. Elevação da estaca
2. Encaixe da estaca
no capacete
4. Verificação de aprumo (através
de guias laterais e/ou fio de prumo
NOTA: Eventual furação prévia com um trado num comprimento pequeno
g) Tecnologia de construção - Estacas de betão pré-fabricadas
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DECivil
GESTEC
3939/47/47
Proc
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s de
Con
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ncia
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Eng
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ria C
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Sequência de cravação
6. Ligação dos troços
5. Cravação
g) Tecnologia de construção - Estacas de betão pré-fabricadas
DECivil
GESTEC
4040/47/47
Proc
esso
s de
Con
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ncia
tura
em
Eng
enha
ria C
ivil
Sequência de cravação
7. Caso necessário, cravação da estaca em profundidade através de
prolongadores 8. Escavação para execução do maciço de
encabeçamento (eventualmente)
g) Tecnologia de construção - Estacas de betão pré-fabricadas
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DECivil
GESTEC
4141/47/47
Proc
esso
s de
Con
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ção
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ncia
tura
em
Eng
enha
ria C
ivil
Sequência de cravação
9. Demolição e saneamento do topo da estaca para assegurar empalmes de armaduras com maciço
g) Tecnologia de construção - Estacas de betão pré-fabricadas
DECivil
GESTEC
4242/47/47
Proc
esso
s de
Con
stru
ção
Lice
ncia
tura
em
Eng
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ria C
ivil
Sequência de cravação
10. Execução do maciço
g) Tecnologia de construção - Estacas de betão pré-fabricadas
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DECivil
GESTEC
4343/47/47
Proc
esso
s de
Con
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ção
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tura
em
Eng
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ria C
ivil
h) Resumo de processo construtivo
1. Preparação e posicionamento de equipamentos de elevação e de
cravação;
2. Elevação e posicionamento do primeiro troço da estaca e das restantes
disposições construtivas aplicáveis;
3. Cravação do troço de estaca;
4. Elevação, alinhamento e acoplamento dos troços seguintes (madeira -
assemblagem, tala de junção ou anel metálico; metálica - corte e
soldadura; betão - anel metálico e soldadura ou juntas de ligação);
5. Cravação de outra estaca enquanto se processam a operação 4;
6. Repetição do processo até se atingir a profundidade desejada;
7. Saneamento do topo de estaca;
8. Eventualmente, realização de maciço.
DECivil
GESTEC
4444/47/47
Proc
esso
s de
Con
stru
ção
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ncia
tura
em
Eng
enha
ria C
ivil
ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
5. CONTROLO DE QUALIDADE NA
EXECUÇÃO
23
DECivil
GESTEC
4545/47/47
Proc
esso
s de
Con
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ção
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tura
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Eng
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ria C
ivil
ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
5. CONTROLO DE QUALIDADE NA 5. CONTROLO DE QUALIDADE NA EXECUEXECUÇÇÃOÃO
Capacidade de carga à rotura de uma estaca => menor valor de:
• resistência estrutural dos materiais que a compõem;
• resistência do solo.
Controlo in-situ para:
� a análise da integridade e da continuidade estrutural dos seus elementos;
� verificação das profundidades atingidas;
� aferição da interacção estaca-solo;
� detecção da ocorrência de fenómenos de relaxação, etc..
Controlo por intermédio de :
• ensaio de carga estático;
• determinação da nega;
• medição do ricochete elástico;
• ensaio sónico;
• ensaio dinâmico de carga.
DECivil
GESTEC
4646/47/47
Proc
esso
s de
Con
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tura
em
Eng
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ivil
ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
5. CONTROLO DE QUALIDADE NA 5. CONTROLO DE QUALIDADE NA EXECUEXECUÇÇÃOÃO
Ensaio de carga estático
Método1. Carregar gradualmente a estaca com um
peso transmitido à cabeça através de um
macaco hidráulico (sem levar geralmente
a estaca à rotura);
2. A estaca é descarregada também de uma
forma gradual;
3. A partir dos resultados e nomeadamente
da relação carga / deformação, é possível
estabelecer correlações com a
capacidade de carga da estaca.
24
DECivil
GESTEC
4747/47/47
Proc
esso
s de
Con
stru
ção
Lice
ncia
tura
em
Eng
enha
ria C
ivil
ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
5. CONTROLO DE QUALIDADE NA 5. CONTROLO DE QUALIDADE NA EXECUEXECUÇÇÃOÃO
Ensaio sónico (estacas de betão)
• Baseado na teoria de propagação de ondas sónicas de tensão, permitindo avaliar a integridade estrutural das estacas;
• Detecção de descontinuidades ou anomalias na estaca tais como fracturas,
alargamentos e estreitamentos localizados, variação da qualidade do betão da estaca, irregularidades no diâmetro no corpo da estaca através da análise das características de propagação de ondas sónicas de tensão originadas na cabeça da própria estaca.
Método
1. Aplicação de um acelerómetro de alta sensibilidade no topo da estaca;
2. Aplicação de golpes com um martelo de mão;
3. Registo da evolução na aceleração da onda sónica.
DECivil
GESTEC
4848/47/47
Proc
esso
s de
Con
stru
ção
Lice
ncia
tura
em
Eng
enha
ria C
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ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
5. CONTROLO DE QUALIDADE NA 5. CONTROLO DE QUALIDADE NA EXECUEXECUÇÇÃOÃO
Ensaio dinâmico
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GESTEC
4949/47/47
Proc
esso
s de
Con
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ção
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ncia
tura
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Eng
enha
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ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
5.5. CONTROLO DE QUALIDADE NA CONTROLO DE QUALIDADE NA EXECUEXECUÇÇÃOÃO
Ensaio dinâmico