UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
Faculdade de Engenharia
Programa de apoio acadmico
Ttulo: Fundaes Profundas
rea de projeto: Desenvolvimento de material didtico
Departamento: Estruturas e Fundaes
Coordenador: Prof. Jos Martinho de Azevedo Rodrigues
NDICE
FUNDAO PROFUNDA 3-9
CLASSIF. DAS ESTACAS DE ACORDO COM A SUA CONSTITUIO E MODO DE EXEC. 10-13
CLASSIF. DAS ESTACAS DE ACORDO COM DESLOCAMENTO DO SOLO 14-16
CLASSIF. DAS ESTACAS QUANTO AO CARREGAMENTO E O MODO... 17-19
ESTACAS PR-MOLDADAS DE CONCRETO ARMADO 20-30
ND. DAS CARACTERSTICAS DOS PRINCIPAIS TIPOS DE ESTACAS PR-MOLDADAS... 31
CARACTERSTICAS DOS PRINCIPAIS TIPOS DE ESTACAS PR-MOLDADAS 32-46
EMENDAS DE ESTACAS MISTAS TIPO SOBRAF 47
ESTACAS DE MADEIRA 48-57
NDICE DAS CARACTERSTICAS DOS PRINCIPAIS TIPOS DE ESTACAS DE MADEIRA 58
CARACTERSTICAS DOS PRINCIPAIS TIPOS DE ESTACAS DE MADEIRA 59-62
ESTACAS METLICAS - AO 63-77
NDICE DAS CARACTERSITCAS DOS PRINCIPAIS TIPOS DE ESTACAS METLICAS 78
CARACTERSTICAS DOS PRINCIPAIS TIPOS DE ESTACAS METLICAS 79-86
ESTACAS CRAVADAS COM INJEO DGUA, COM APARAFUSAMENTO, COM VIBRAO 87-89
PROBLEMAS EXECUTIVOS GERADOS PELA CRAVAO DAS ESTACAS 90-94
ESTACAS MOLDADAS NO SOLO 95-117
PROBLEMAS EXECUTIVOS OU PRINCIPAIS DEFEITOS QUE POSSAM OCORRER... 118-121
DETERMINAO DO TRMINO DA CRAVAO DO TUBO FRANKI 122-124
LIMPEZA E PREPARO DA CABEA DA ESTACA 125-126
ESPECIFICAES PARA PREPARO DA CABEA DAS ESTACAS 127
FUNDAES ARTIFICIAIS OU CONSOLIDAO DAS CAVAS DE FUNDAO 128-133
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Prof. J. Martinho Fundaes Profundas
Caractersticas
Quando o solo prximo da superfcie do terreno no oferece caractersticas de suporte adequadas para receber uma fundao superficial, rasa ou direta, torna-se necessrio transmitir as cargas estruturais (provenientes da superestrutura ou infra-estrutura) a camadas de solo mais resistentes situadas a maiores profundidades.
Neste caso emprega-se uma fundao profunda, a qual arbitrariamente dividida em trs grupos principais:
Estacas 1 1
N.T.
Fuste
C.A.F.
.
.
.
.
.
..
.
.
.
B = F B = F ponta
camadaresistente
ponta
Tubules
N.T.
1 1
Fuste
B > FB = Fbase no alargada
basealargada
camadaresistente
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Prof. J. Martinho Caixes
Fuste
Base
camada resistenteB > F
N.A.
1
onde:
1 = bloco de coroamento ou capeamento
p = dimetro da ponta da estaca F = dimetro do fuste da estaca, tubulo ou caixo B = dimetro da base do tubulo/caixo que poder ser ou no alargada Obs.:
1) As estacas moldadas in situ do tipo Franki, embora admitamos a ponta alargada, pelo processo executivo, no consideramos no clculo de capacidade de carga P>F , ficando o alargamento a favor da segurana.
2) Quando da execuo da estaca Franki, poder-se- calcular o dimetro da ponta da estaca, associando-o em funo do volume de concreto utilizado na confeco da mesma ao volume de uma esfera, da pode-se determinar o dimetro da ponta alargada.
3) Em estacas metlicas podemos ter: p>F . Notar que o processo construtivo para se obter o acima exposto, far com que o atrito lateral ao longo do fuste seja eliminado.
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Prof. J. Martinho Estacas
As estacas so caracterizadas pelo grande comprimento, quando comparado com a dimenso da seo transversal, sendo implantadas no subsolo por equipamento situado superfcie do terreno.
Em geral as estacas so empregadas em grupos de duas ou mais estacas, solidarizadas por um bloco, rgido de concreto armado denominado bloco de coroamento ou capeamento.
Consideraes iniciais
A fundao em estacas a mais antiga e mais difundida das fundaes profundas. Coexistem no mercado muitos tipos de estacas, alguns patenteados, o que significa que todas elas tm seu campo de aplicao.
Esta variedade, no entanto, de certo modo torna difcil a escolha do tipo, tcnica e economicamente, mais conveniente para um caso especfico. Os autores, as firmas especializadas e as normas de fundaes procuram dar indicaes visando facilitar esta tarefa.
Apresentaremos aqui, de modo resumido, as caractersticas principais das estacas utilizadas entre ns.
Requisitos bsicos de uma fundao
As fundaes, sejam do tipo profundas ou superficiais, devero atender a dois requisitos bsicos, a saber:
Critrio de ruptura
A fundao deve apresentar um fator de segurana satisfatrio, tanto quanto ao material que constitui a fundao (capacidade de carga interna ou carga estrutural da fundao), bem como ao terreno no qual ela transmitir a carga ao terreno de fundao (capacidade de carga do terreno de fundao);
Critrio de recalque
A fundao dever apresentar deformaes que sejam compatveis com o tipo de estrutura a ser suportada pela fundao.
Definio do tipo de fundao
Embora a definio do tipo de fundao dependa de uma srie de fatores, tanto tcnicos quanto econmicos, relacionaremos a seguir alguns fatores que norteiam a escolha do tipo de fundao:
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Prof. J. Martinho a carga que deve suportar o tempo disponvel para execuo dos servios as caractersticas do solo que a estaca atravessar, bem como a dos estratos
onde ela se apoiar
as dimenses da obra a disponibilidade de equipamento e a facilidade de transport-lo obra a disponibilidade de material para a obra as condies das estruturas vizinhas tipos de vizinhos etc...
Noes fundamentais quanto aos esforos sobre as estacas
As estacas devem ser capazes de resistir, sem apresentar danos, aos seguintes esforos, quando for o caso:
carga vertical de projeto esforos provenientes de impacto durante a cravao esforos de flexo que ocorram durante seu manejo esforos de flexo devidos a excentricidade entre o ponto de aplicao das
cargas e o centro de gravidade do estaqueamento
esforos de trao esforos horizontais aplicados no topo da estaca e/ou bloco de coroamento esforos horizontais aplicados a uma determinada profundidade:
a) empuxo de terra
b) efeito de Tschebotarioff
etc... As cargas de trabalho das estacas geralmente so especificadas considerando a estaca como elemento estrutural, sendo o problema do engenheiro geotcnico a fixao do comprimento necessrio para que o solo contribua com resistncia igual ou maior que a carga de trabalho estrutural da estaca.
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Prof. J. Martinho A capacidade de carga da estaca pode ser determinada, atravs a utilizao de:
Frmulas Estticas de Capacidade de Carga Frmulas Dinmicas de Capacidade de Carga Aplicao da Equao da Onda Provas de Carga
O assunto acima ser abordado em captulo especial em apostila especfica de Capacidade de Carga.
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Prof. J. Martinho Definies
Sugiro tambm que se leia a NBR-6122/96 da A.B.N.T para complementao das mesmas.
Estacas pr-moldadas
So estacas fornecidas prontas em todo o seu comprimento ou em partes, a serem emendadas e que so implantadas no solo por meio de percusso, jato de gua, vibrao, prensagem, ou colocadas em perfuraes praticadas ou executadas no terreno.
Na prtica de fundaes, a denominao estaca pr-moldada normalmente atribuda s estacas de concreto armado (vibradas, centrifugadas, protendidas), sendo as estacas de ao e de madeira diferenciadas pelo prprio material constituinte da estaca.
Estacas moldadas in situ
So estacas que so executadas enchendo-se de concreto uma perfurao prvia praticada no terreno com ou sem emprego de um tubo de revestimento.
Estacas mistas
So estacas obtidas da combinao de estacas pr-moldadas ou de estacas pr-moldadas e moldadas in situ.
Obs.:
1. As estacas moldadas in situ tambm diferem entre si pelo efeito provocado no solo circundante, isto , conforme a estaca comprime (estacas de deslocamento) ou descomprime o solo. Assim, temos:
1.1. Estacas de descompresso
No empregam revestimento
Estacas de perfurao manual (brocas) ou perfurao mecnica.
1.2. Estacas de descompresso parcial
Estacas com tubo de revestimento instalado com ponta aberta mediante perfurao interna.
1.2.1. Estaca com revestimento recuperado
ex.: estaca Strauss
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Prof. J. Martinho
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1.2.2. Estaca com revestimento perdido
ex.: estaca tubular ou tubada, revestimento constitudo por tubo de ao de parede grossa.
1.3. Estacas de compresso
Estacas com tubo de revestimento instalado com ponta fechada mediante cravao dinmica.
1.3.1. Estacas com revestimento recuperado
ex.: estaca tipo Franki (armada)
estaca tipo simplex (no armada)
1.3.2. Estacas com revestimento perdido
ex.: estaca tipo Raymond:
revestimento de chapa de ao corrugada fina, cravada com auxlio de mandril de ao.
ex.: estaca tubular ou tubada:
revestimento constitudo por tubo de ao de parede grossa instalado com ponta fechada.
ex.: estaca west:
revestimento constitudo por anis pr-moldados de concreto armado, cravado com auxlio de mandril de ao.
Prof. J. Martinho
CLASSIFICAO DAS ESTACAS DE ACORDO COM A SUA CONSTITUIO E MODO DE EXECUO
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Prof. J. Martinho 1. Pr-moldadas
1.1. Concreto armado prism ticasc nicas
vibradascentrifugadasprotendidas
Vibradas: - Estacas de concreto armado de um modo geral: POE, CAVAN, MEGA, P.C.A., etc...
Centrifugadas: - Estaca tipo SCAC
Protendido: - Estaca tipo PRECON
1.2. Ao
1.2.1. Simples: perfis laminados: , , , ,
1.2.2. Compostas: perfis laminados associados: duplo
duplo
duplo
etc...
Obs.: Trilhos novos ou usados
- Simples: TR-25; TR-32; TR-37; TR-45; TR-50; TR-57; TR-68
Conveno: (um trilho)
- Associados: dois trilhos:
trs trilhos:
quatro trilhos:
1.3. Madeira
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Prof. J. Martinho 2. Moldadas in situ
2.1. Sem revestimento:
estacas perfuradas
estacas broca
estacas injetadas de pequeno dimetro:
micro estaca
presso-ancoragem
estaca raiz
2.2. Com revestimento
2.2.1. Recuperado:
estaca tipo Strauss
estaca simplex, duplex e triplex
estaca Franki Standard
estaca Franki com fuste vibrado
estacas escavadas com utilizao de lama bentontica:
estacas escavadas drilled piers
estacas diafragma ou barretes pieux barrettes
estacas injetadas de pequeno dimetro:
estaca raiz
presso-ancoragem
micro-estaca
2.2.2. Perdido:
estaca tubular ou tubada
estaca Raymond
estaca west
estaca Franki mista tubada
estaca Franki mista semi-tubada
estaca corrugada
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Prof. J. Martinho
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3. Mistas
Combinao dos tipos acima
Ex.: Madeira x Concreto (pr-moldada x moldada in situ ou pr-moldada).
Ao x Concreto (pr-moldada x moldada in situ ou pr-moldada)
etc...
Prof. J. Martinho
CLASSIFICAO DAS ESTACAS DE ACORDO COM O DESLOCAMENTO DO SOLO
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Prof. J. Martinho 1. Tipos de Estacas
1.1. Estacas que provocam grandes deslocamentos no solo
1.1.1. So as estacas pr-fabricadas, macias ou ocas, com extremidades inferior fechada ou oca/vazada, cravadas no terreno e deixadas em posio conforme projeto (verticais e/ou inclinadas).
Macias:
- estacas de madeira
- estacas pr-moldadas de concreto armado
- estacas prensadas ou mega
Ocas ou vazadas:
extremidade inferior fechada, cheia ou no aps a cravao com concreto ou material inerte:
- estacas tubadas e corrugadas
- caixo
- estacas tubulares de concreto
1.1.2. Estacas moldadas in situ aps cravao de um tubo de ponta fechada, que ser cheio de concreto enquanto o tubo retirado:
- estacas Strauss
- estacas simplex, duplex e triplex
- estacas Franki
1.2. Estacas que provocam pequenos deslocamentos no solo
Nesta classificao enquadram-se:
- perfis metlicos
- trilhos simples: TR-25; TR-32; TR-45; etc...
- trilhos associados
- estacas tubulares de ao com ponta aberta
- perfis metlicos duplo ou de seo quadrada
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Prof. J. Martinho
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1.3. Estacas que no provocam deslocamentos
feito um furo no terreno por perfurao ou escavao, sendo o furo cheio com concreto.
Quanto as paredes do furo, podem ser:
- suportadas ou revestidas
- no suportadas ou no revestidas:
Caso de terreno seco e solo coesivo.
Quanto ao suporte (revestimento) das paredes, podem ser:
- permanente: com revestimento
- temporrio: com revestimento recupervel ou lama bentontica
As estacas que se enquadram dentro dessa classificao so:
- estacas escavadas (drilled piers)
- estacas diafragma (pieux barrettes)
- tubules
Obs.:
1) Estacas injetadas de pequeno dimetro, seriam estacas perfuradas com ou sem revestimento e injetadas sob presso do produto aglutinante, normalmente calda de cimento/argamassa, provocando portanto grandes deslocamentos no solo (protenso do solo).
Prof. J. Martinho
CLASSIFICAO DAS ESTACAS QUANTO AO CARREGAMENTO E O MODO PELO QUAL AS ESTACAS
TRANSFEREM AS CARGAS AO SUBSOLO
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Prof. J. Martinho Classificao das estacas quanto ao carregamento e o modo pelo qual as estacas transferem as cargas ao subsolo
Podemos reconhecer os seguintes tipos
1a 1b 2 3
4 5 6
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Prof. J. Martinho
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Definies
Estaca de ponta (1a e 1b) So aquelas que transmitem as cargas ao subsolo principalmente pela ponta, sendo o atrito lateral no fuste praticamente desprezvel.
1a = ponta em rocha
1b = ponta em solo
Estaca de atrito (2) So aquelas que transferem as cargas principalmente por atrito ao longo do fuste.
Estaca de ao mista (3) So aquelas que transmitem as cargas ao subsolo atravs do fuste e da ponta da estaca.
Estacas de compactao (4) So estacas executadas com a finalidade de compactar o subsolo.
Exemplo: estacas de areia, brita, etc...
Estacas de trao (5) So aquelas que resistem a esforos de trao por meio de atrito lateral no fuste da estaca.
Estacas de ancoragem (6) So estacas que recebem esforos inclinados ou horizontais e que trabalham essencialmente flexo.
Ainda quanto transferncia das cargas ao subsolo frequente a denominao de estacas flutuantes, aquelas que no transferem as cargas a uma camada resistente e incompressvel, mas sim a camadas de solo de baixa resistncia e compressveis.
Na grande maioria dos casos, as estacas so executadas verticais, podendo no entanto serem inclinadas quando existirem esforos horizontais apreciveis que devam ser resistidos (casos de muros de cas, pontes ferrovirias, muros de arrimo com fundao esqueada, etc...).
Prof. J. Martinho
ESTACAS PR-MOLDADAS DE CONCRETO ARMADO
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Prof. J. Martinho Estacas Pr-moldadas de Concreto Armado
1. Generalidades
As estacas fabricadas em estaleiro so quase sempre macias, de seo transversal quadrada com os cantos truncados ou chanfrados, munidas de uma armadura longitudinal composta de 4 ou 8 barras, com o dimetro de 16mm 32mm, e de uma armadura transversal constituda por estribos afastados entre si de 8 30cm com dimetro muito varivel.
Sob o ponto de vista estrutural, as estacas pr-moldadas de concreto armado so dimensionadas:
1) como coluna (pilar), levando ou no em conta a flambagem, conforme tenham ou no parte livre.
2) como vigas para atender as solicitaes impostas pela manipulao e tambm pelo modo de estocar e apoiar umas sobre as outras.
2. Transporte das estacas de concreto
As barras longitudinais so geralmente escolhidas a partir das solicitaes a que a estaca submetida durante a sua suspenso e transporte.
Como as estacas so concretadas ao baixo e geralmente transportadas deitadas, devem ser calculadas para resistir, nessa posio, aos esforos de flexo ao seu peso prprio.
No clculo convm entrar com um carga uniformemente distribuda um pouco superior ao peso prprio, para ter em conta pequenas aes dinmicas.
vantajoso colocar a mesma armadura em todas as faces de estaca. Deste modo se evitam acidentes se a estaca for suspensa tendo para cima uma face diferente da prevista.
tambm de aconselhar o emprego de uma armadura com a mesma seo em todo o comprimento da estaca. Esta medida pode custar um pouco mais de ao, mas facilita muito a execuo e evita acidentes por erros na colocao das armaduras.
As estacas curtas suspendem-se geralmente apenas por um ponto, escolhido de modo que a ponteira fique encostada ao cho at a estaca ser colocada ao alto.
A partir do comprimento de 12m, embora isso represente uma complicao para o trabalho na obra, convm, para poupar armaduras longitudinais, suspender as estacas por dois pontos.
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Prof. J. Martinho Para estacas de grande comprimento, recorre-se por vezes o maior nmero de pontos de suspenso. Neste caso aconselhvel, assegurar por disposies especiais, a grandeza das reaes dos apoios, de modo a corresponderem disposio prevista dos momentos.
Para evitar acidentes ao manobrar a estaca, convm que a suspenso seja feita mecanicamente.
Ao arrumar estacas sobrepostas, indispensvel ter o cuidado de colocar entre elas rguas de madeira, nas posies que correspondem aos apoios que serviram de base ao clculo das armaduras.
Com o fim de evitar a flexo das estacas inferiores, essas rguas devem ser colocadas todas na mesma prumada.
l
0,71 l 0,29 l
l
0,207 l0,207 l 0,586 l
0,362 l0,362 l0,138 l 0,138 l
l
Condio para iamento de estacas/arrumao e disposio das estacas no canteiro
Os estribos devem ser escolhidos de acordo com a grandeza da carga que a estaca tenha a suportar.
Os seus dimetros e espaamentos so fixados justamente como para as colunas de concreto.
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Prof. J. Martinho Em vez de estribos isolados, constitudos por barras curtas, usual empregar uma armadura helicoidal envolvendo as barras longitudinais, com um passo igual ao afastamento desejado para os estribos.
da armadura transversal que depende, essencialmente, a aptido da estaca para resistir aos choques do pilo durante a cravao.
Embora muitos construtores dispensem a colocao de ponteiras de ao, de aconselhar o seu emprego mesmo para a cravao em areia, especialmente se misturada com esta, se encontrarem mataces.
prtica pssima, embora muito seguida, dobrar as extremidades das barras longitudinais junto cabea da estaca.
Para resistir aos esforos de cravao, convm, pelo contrrio, cort-los de topo e a uma distncia de cerca de 8cm da superfcie do concreto.
Com o mesmo fim, convm dispor os estribos mais juntos nas extremidades da estaca.
Alm da seo quadrada, tambm se adotam para estacas as sees transversais sextavadas, oitavadas e mesmo a circular.
3. Cargas estruturais admissveis em estacas pr-moldadas
A seguir, em anexo, apresentamos as caractersticas tcnicas das principais/usuais estacas pr-moldadas:
3.1. Estacas pr-moldadas de concreto armado
Seo do fuste quadrada Seo do fuste circular
.
..
. .
.
...
.
.
3.2. Estaca de concreto armado de forma anelar
dimenses comprimento mximo carga estrutural de trabalho (cm) (m) (kN)
25/17 8,0 200
25/11 12,0 300
40/28 12,0 c/ emendas 500
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Prof. J. Martinho Obs.:
1 - Utilizadas em qualquer solo, exceto argila muito mole
2 - Estudar agressividade da gua do subsolo
3.3. Estacas pr-moldadas de concreto armado centrifugado, denominadas SCAC
So estacas pr-moldadas de concreto armado, de forma cilndrica e ocas, que so obtidas atravs o processo de adensamento do concreto armado por centrifugao.
Este processo consiste na rotao alta velocidade, em torno de seu eixo longitudinal, de frmas metlicas de seo circular, com a qualidade calculada de concreto plstico a ser adensado pelo processo de centrifugao, obtendo-se estacas cilndricas e ocas de elevada resistncia mecnica.
A vantagem das estacas ocas em relao as macias a de que as ocas tem menor peso prprio, menor taxa de armadura (funo da rea da seo) e com isto podemos aumentar o seu comprimento. Equipamentos de menor porte, so utilizados na sua cravao devido ao seu menor peso prprio.
A seguir apresentamos as caractersticas tcnicas principais fornecidas pela SCAC.
3.4. Estacas em concreto armado protendido - PRECON
dimenses carga estrutural de trabalho (cm) (kN)
20 x 20 200
25 x 25 350
275 x 275 450
30 x 30 500
35 x 35 600
40 x 40 800
.
.. .
..
.
Obs.:
1 - Estacas trao e/ou esforos horizontais
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Prof. J. Martinho Estacas que venham trabalhar trao ou resistir a esforos horizontais recebero de acordo com o projeto armaduras especiais.
3.5. Estacas de concreto armado protendido, cilndrica, macia - BENATON
A seguir, em anexo, apresentamos as caractersticas tcnicas principais fornecidas pela BENATON.
3.6. Estacas de concreto armado - POE
A seguir, em anexo, apresentamos as caractersticas tcnicas principais fornecidas pela POE.
3.7. Estacas pr-moldadas de concreto armado - CEIET
A seguir, em anexo, apresentamos as caractersticas tcnicas principais fornecidas pela CEIET.
3.8. Estacas de concreto armado - CPM
A seguir, em anexo, apresentamos as caractersticas tcnicas principais fornecidas pela CPM.
3.9. Estacas de concreto armado - CAVAN
A seguir, em anexo, apresentamos as caractersticas tcnicas principais fornecidas pela CAVAN.
3.10. Estacas pr-moldadas - MEGA - CAVAN
A NBR-6122/86 define como estacas cravadas por prensagem, estacas metlicas, estacas de concreto armado macias de pequenos comprimentos (usualmente de 1,50 e 3,00m).
O nome estaca MEGA, est ligado intimamente a firma estacas Franki que detinha a patente deste tipo de estaca, por isso a NBR-6122/86 da A.B.N.T., a classifica como estaca cravada por prensagem.
Por esta razo da NBR-6122/86 da A.B.N.T., dizemos que as estacas cravadas por prensagem so constitudas por elementos de concreto armado pr-moldado ou perfis metlicos cravados por prensagem.
Constituem recursos para reforo de fundaes ou para fundaes em locais onde existe a necessidade de se evitar vibraes, choques, etc...
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Prof. J. Martinho A cravao destas estacas MEGA, se faz por meio de plataformas de sobrecargas, denominadas simplesmente de cargueiras ou atravs da prpria estrutura que age ento como estrutura ou carga de reao.
Como dissemos no incio , estacas MEGA, trata-se de uma estaca constituda de elementos pr-moldados justapostos, que so ligados uns aos outros, por meio de emendas especiais, e cravados, sucessivamente, com auxlio de macaco hidrulico.
A estaca MEGA foi inicialmente concebida como reforo de fundao, posteriormente devido as condies das estruturas vizinhas e devido a sua principal vantagem, que a ausncia de vibrao na sua cravao (execuo), passou a ser adotada como fundao.
No caso de reforo de fundaes, as estacas MEGA so cravadas, via de regra, buscando apoio total ou parcial nas construes existentes. O macaco hidrulico que crava as estacas MEGA poder buscar reao diretamente sob os elementos da construo em uma viga de distribuio ligada a estrutura ou ainda em blocos concretados em torno do pilar com os furos trondo-cnicos para passagem da estaca e chumbadores.
3.11. Estacas pr-moldada - MEGA (Franki)
A seguir, em anexo, apresentamos as caractersticas tcnicas principais fornecidas pela MEGA (Franki).
3.12. Emenda de estacas mistas - tipo SOBRAF
O detalhe de emenda de estacas mistas (madeira x concreto) uma estrutura pr-moldada de concreto armado.
No caso de fundaes para obras novas, as estacas MEGA podem ser cravadas por uma das duas seguintes maneiras:
1) Com reao em plataforma
Utiliza-se um sistema denominado de cargueira, normalmente consiste de uma estrutura metlica, cujo interior preenchido com barras de ferro gusa, de modo a permitir um maior peso estrutura de reao, denominada de plataforma.
O seu peso prprio, define o valor mximo da carga de reao, pois, qualquer valor acima deste, far com que a plataforma se desloque para cima.
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Prof. J. Martinho H cargueiras que permitem cravar 2 a 3 estacas simultaneamente, tal a
versatilidade do dispositivo de reao.
Exemplo: obras em torno da Lagoa Rodrigo de Freitas.
Estaca MEGA - Reao em plataforma
2) Com reao na estrutura
Nesse caso a construo levantada sobre sapatas/blocos em que so deixados furos para passagem da estaca e chumbadores, ou tambm, em certos casos a estrutura levantada sobre um radier/placa, e, a partir de um determinado n de pavimentos executados, iniciada a cravao de estacas de reao.
Na prpria estrutura, cujo o dimensionamento estrutural, levou em conta no seu clculo.
Quando a construo estiver em determinado estgio, capaz de fornecer a carga necessria, a reao, inicia-se, a cravao das estacas por reao na prpria estrutura.
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Prof. J. Martinho As estacas MEGA oferecem uma vantagem sobre os outros tipos de
estacas, pois cravada at atingir a reao igual a 1,5 vezes a carga de trabalho da estaca, ficando portanto submetida a uma prova de carga, estaca por estaca.
As estacas MEGA so normalmente projetadas para uma carga mxima de 70,0tf.
Como exemplo de obras novas, com reao na estrutura, so muito comuns na cidade do Rio de Janeiro, principalmente no centro da cidade, mormente na rua 7 de setembro, rua do Ouvidor, etc... e sempre em que os vizinhos apresentam construes antigas do sculo passado, em que a preocupao com terceiros de suma importncia.
Estacas MEGA - Cravao de estacas por prensagem com reao na estrutura
A seguir apresentamos uma srie de desenhos ilustrativos da firma estacas Franki Ltda, com o intuito de melhor ilustrar e transmitir aos nossos alunos um melhor aprendizado.
4. Especificaes para estacas pr-moldadas
1) Trata-se de estacas pr-moldadas de concreto armado tendo os cantos da seo transversal cortado de maneira a evitar arestas com ngulo inferior a 135, sendo aceitas sees poligonais ou circulares macias ou ocas.
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Prof. J. Martinho Cada estaca deve ser moldada em uma s pea.
2) No caso de martelos de queda livre, o peso dos mesmos no deve ser inferior ao peso da estaca.
No caso de martelos a vapor, pneumticos ou de combusto interna, a energia por golpes no deve ser inferior a 15tf.m.
Nota:
Alguns autores recomendam a aplicao de uma energia da ordem de 0,5 1,0 vez o peso da estaca, enquanto que outros recomendam de 1,0 1,5 vezes o peso da estaca (ver NBR-6122/86 da A.B.N.T.).
3) A armao das estacas atender aos valores fixados pela NBR-6122 da A.B.N.T. tendo em vista o trabalho da estaca flexo durante o levantamento e ao choque durante a cravao e compresso para a carga de trabalho, considerada, neste caso, como coluna curta (sem flambagem).
4) As estacas s podem ser retiradas das frmas aps adquirir uma consistncia/resistncia suficiente, devendo ser mantidas unidas pelo menos 7 dias.
S podem ser cravadas 21 dias aps a fundio.
5) Havendo ocorrncia de guas agressivas, as estacas devem ser pintadas com duas demos de tinta betuminosa, tipo BETVIA ou similar. Como variante poder-se- utilizar aditivos incorporadores de ar, no concreto das estacas, mantida a resistncia especificada.
5. Principais caractersticas das estacas pr-moldadas de concreto armado
5.1. Vantagens:
1) Grande durao, mesmo quando sujeitas a alternativas de secura e umidade.
2) No serem atacadas por seres vivos.
3) Poderem fabricar-se com quaisquer formas e dimenses.
4) Concreto de qualidade constante.
5) Aptido para, mediante armadura, resistirem a esforos de flexo.
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Prof. J. Martinho
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5.2. Inconvenientes:
1) Dimenses limitadas ao bate-estacas disponvel.
2) Necessidade, em geral, de demolir a cabea da estaca para a ligar ao resto da construo.
3) Perigo de fenderem (avariarem) durante o transporte e cravao.
4) Necessidade de aguardar cerca de 4 semanas antes da cravao das estacas.
5) Necessidade de espao para a estocagem no local da obra.
Caractersticas geotcnicas dos principais tipos de estacas pr-moldadas de concreto armado
3.1 Estacas pr-moldadas de concreto armado
Seo do fuste quadrada Seo do fuste circular
3.2 Estacas de concreto armado de forma anelar
3.3 Estacas pr-moldadas de concreto armado centrifugado - SCAC
3.4 Estacas em concreto armado protendido - PRECON
3.5 Estacas de concreto armado protendido, cilndrica, macia - BENATON
3.6 Estacas de concreto armado - POE
3.7 Estacas pr-moldadas de concreto armado - CEIET
3.8 Estacas de concreto armado - CPM
3.9 Estacas pr-moldadas - CAVAN
3.10 Estacas pr-moldadas - MEGA - CAVAN
3.11 Estacas pr-moldadas - MEGA, da firma FRANKI
3.12 Emendas de estacas mistas - tipo SOBRAF
31
Caractersticas tcnicas dos principais tipos de estacas pr-moldadas de concreto armado
3.1. Estacas pr-moldadas de concreto armado
Seo do fuste quadrada
Seo transversal (cm)
Carga (kN)
Distncia entre os eixos (m)
Distncia da linha de divisa (m)
Compr. normal (m) Permetro (m)
rea da ponta (m2)
15 x 15 150 60 30 3 a 8 0,60 0,02250
20 x 20 200 60 30 3 a 12 0,80 0,04000
25 x 25 300 65 35 3 a 12 1,00 0,06250
30 x 30 400 75 40 3 a 12 1,20 0,09000
35 x 35 500 90 40 3 a 12 1,40 0,12250
40 x 40 700 100 50 3 a 12 1,60 0,16000
Seo do fuste circular
Dimetro (cm)
Carga (kN)
Distncia entre os eixos (m)
Distncia da linha de divisa (m)
Compr. normal (m) Permetro (m)
rea da ponta (m2)
20 200 60 30 4 a 10 0,62832 0,03142
25 300 65 30 4 a 14 0,78540 0,04909
30 400 75 35 4 a 16 0,94248 0,07069
35 550 90 40 4 a 16 1,09956 0,09621
40 700 100 50 4 a 16 1,25664 0,12566
50 1000 130 50 4 a 16 1,57080 0,19635
60 1500 150 50 4 a 16 1,88496 0,28274
32
Notas:
1. Utilizadas em qualquer solo
2. Estudar agressividade da gua do subsolo
33
3.2. Estaca de concreto armado de forma anelar .
..
. .
.
...
.
.
dimenses comprimento mximo carga estrutural de trabalho
(cm)
(m) (kN)
25/17 8,0 200
25/11 12,0 300
40/28 12,0 c/ emendas 500
34
3.3. Pr-moldada de concreto armado centrifugado - SCAC
Dimetro carga mx. adm.
estrut.
Peso nominal
Espessura parede
Permetro da seo reta do fuste
rea de ponta Comprimento padro (m)
fechada aberta
(cm) (t) (kg/m) (cm) (m) (m2) (m2) (m) (m) (m) (m) (m)
20 30 66 6 0,6283 0,03 0,026 4,30 5,65 - 7,00 11,50
23 40 80 6 0,7226 0,04 0,032 4,30 5,65 - 7,00 11,50
26 50 94 6 0,8168 0,05 0,038 4,30 5,65 5,90 7,00 11,50/12,00
33 75 143 7 1,0367 0,09 0,057 4,30 5,65 5,90 7,00 11,50/12,00
38 90 200 7 1,1938 0,11 0,068 4,00/4,30 5,65/6,00 7,00/8,80 10,80 11,50
42 115 214 8 1,3195 0,14 0,085 4,00 6,00 8,80 10,80 12,00
50 170/180 290 9/10 1,5708 0,19 0,126 4,00 6,00 8,80 10,80 12,00
60 230/250 393 10/11 1,8850 0,28 0,169 4,00 6,00 8,80 10,80 12,00
70 300/330 510 11/12 2,1991 0,38 0,219 3,87 5,90 8,80 10,80 12,00
caractersticas dos materiais: concreto fck = 35 MPa ao fck = 500 MPa
Notas:
1. A carga mxima admissvel estrutural indicada, atende ao item 7.7.1.4.1.-C da NBR-6122/86 da ABNT
2. A SCAC garantir estas cargas, do ponto de vista do solo suporte, aps anlise dos dados geotcnicos.
35
Detalhe de ponta da estaca - SCAC
diam. nom.
EXTREMIDADES ESPECIAISEXTREMIDADE NORMAL
Ponta deConcreto
Cortante PontaMetlica
armaolongitudinal
espiral
36
3.4. Estacas em concreto armado protendido PRECON
.
.. .
..
.
dimenses carga estrutural de trabalho
(cm) (kN)
20 x 20 200
25 x 25 350
275 x 275 450
30 x 30 500
35 x 35 600
40 x 40 800
37
3.5. Pr-moldada de concreto armado protendida, cilndrica, macias - BENATON
Dimetro rea Permetro Peso/m. linear Res. compresso Taxa de trabalho Res. trao
(cm) (cm2) (cm) (kg) (ton) (kgf/cm2) (ton)
17 227,00 53,41 54 20 88,10 4,3
20 314,16 62,83 72 21 a 30 66,85 a 95,40 5,9 a 7,6
23 397,61 70,69 92 31 a 40 77,97 a 100,60 7,5 a 9,7
26 510,71 80,11 119 41 a 50 80,28 a 97,90 9,5 a 12,5
28 615,75 87,96 150 51 a 65 82,83 a 105,56 11,5 a 15,0
33 855,30 104,00 210 66 a 75 77,17 a 87,69 16,0 a 21,0
38 1.134,11 119,38 270 76 a 90 67,01 a 79,36 21,2 a 27,5
Notas:
1. A resistncia trao refere-se ao concreto utilizado.
2. As estacas fabricadas pela BENATON so executadas com anel metlico, que possibilita um melhor desempenho durante a cravao, permitindo que se alcancem comprimentos ilimitados, mantendo-se sempre as caractersticas tcnicas da estaca em perfeito estado.
3. Para uma unio perfeita e segura dos anis entre si, utiliza-se a solda eltrica com eletrodos tipo ok48 ( 3.25mm) 4. Um sistema de travamento de pistas desenvolvidos pela BENATON, permite que os anis permaneam rigorosamente no esquadro com a
cabea da estaca.
5. As caractersticas tcnicas das estacas referem-se ao elemento estrutural. As capacidades de cargas finais, dependem da interao estaca-solo e, para tanto, devem ser analisadas, em cada caso, as caractersticas geotcnicas de cada obra.
38
3.6. Estacas pr-moldadas de concreto armado - POE
Resistncia a esforos de Compresso simples (N) e Trao simples (T)
n (mm)
N (tf)
T (tf)
n (mm)
N (tf)
T (tf)
175 20 2,9 360 70 8,4
205 30 4,0 432 90 11,3
267/40 40 5,0 534 135 16,6
267/50 50 6,2 616 190 22,9
339 60 7,4 - - -
39
3.7. Estacas pr-moldadas de concreto armado - CEIET
armao longitudinalde barras de ao
espiral de aramede ao
dimetro carga
mxima
comprimento mximo
dos
elementos
distncia mnima
entre
eixos
(cm) (ton)
(m) (cm)
20 20 10 50
25
40 14 65
30 50 16 75
35 70 16 90
40 80 16 100
50 130 15 125
60 170 12 150
40
Carga
As das estacas a serem utilizadas no projeto de fundaes devero ser compatveis com a natureza do subsolo.
Emendas
Nas estacas CEIET so utilizadas dois tipos:
a) Emenda com luva metlica, em terrenos que fornecem adequado confinamento lateral e quando prev-se to somente esforos de compresso axial.
b) Emenda soldada (sob licena), quando h esforos de compresso, trao e flexo combinados ou no.
Esse tipo de emenda executado em estacas cravadas em terrenos sem adequado suporte lateral.
Extremidades
As extremidades das estacas CEIET so reforadas com anis de ao destinados a garantir sua integridade nos esforos dinmicos exigidos na cravao.
No entanto, podemos fabricar qualquer tipo de extremidade para utilizaes especficas.
41
3.8. Estacas pr-moldadas de concreto armado - CPM
(mm)
espessura da parede (mm)
carga til
(mm)
peso nominal (kg/m)
comprimento mximo
(m)
200 50 at 22 59 10
250 55 30 a 35 84 16
300 60 40 a 45 119 16
350 65 50 a 55 151 16
400 75 70 a 75 199 16
500 90 100 a 120 301 16
Nota:
Para comprimentos maiores utiliza-se emenda especial tipo CPM, que garante uma continuidade integral ao elemento de fundao.
42
3.9. Estacas pr-moldadas de concreto armado - Cavan
As nossas estacas pr-moldadas so de seo quadrada.
So fabricadas em elementos de 4,0/6,0/8,0/10,0 e 12,0m de comprimento, os quais durante a cravao so superpostos e ligados entre s por sonda eltrica.
As estacas CAVAN so fabricadas sob rigoroso controle de qualidade em concreto de alta resistncia, com tenso de ruptura maior que 350 kg/cm2.
Pesos (kg)
L Tipo (seo)
(m) 20 x 20 25 x 25 30 x 30
4,0 384 550 6406,0 576 750 9608,0 768 1000 1280
10,0 960 1250 160012,0 1150 1500 1920
Estacas (cm)
Furo (cm)
25 x 25 11.4
30 x 30 16.8
Obs.:
Dimenses das cantoneiras de emenda em milmetros
43
Nota:
As estacas com seo de 0,20 x 0,20m so macias no tendo sistema de emenda.
Obs.:
As emendas executadas sero por solda eltrica das cantoneiras.
44
3.10. Estacas pr-moldadas de concreto armado - Mega-Cavan
..
.
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..
..
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COMPRIMENTO
60 300
Tipo 80 - 175 TR 150 - 175 TR 300 - 175 TR 500 - 175 TR 600 - 175 TR
Comprimento (mm) 800 1.500 3.000 5.000 6.000
Peso (kg) 138 258 515 859 1.030
Carga de ruptura (ton) 175
45
46
3.11. Estacas pr-moldadas de concreto armado de seo cilndrica - Mega (FRANKI)
Dimetro Permetro rea da seo reta Carga estrutural adm.
Comprimento
(cm) (m) (m2) (kN) (m)
20 0,95 0,031 300 1,5
1,89 3,0
30 1,414 0,071 700 1,5
2,827 3,0
Prof. J. Martinho
3.12. Emenda de estacas mistas - tipo SOBRAF
N.A.
N.T.
Concreto
Encaixe
Madeira
5 515
20
28
.
..
..
..
.
.
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.
.
.
.
.
.
47
Prof. J. Martinho
ESTACAS DE MADEIRA
48
Prof. J. Martinho Estacas de Madeira
1. Generalidades
As estacas de madeira so geralmente fceis de obter em qualquer regio, o seu custo baixo, suportam muito bem a cravao e, em dadas condies, tm uma durao ilimitada.
No entanto, entre ns, o seu emprego encontra-se atualmente quase limitado a construes provisrias. Pode atribuir-se tal fato falta de madeira com as qualidades e dimenses.
Na Europa h vrios exemplos de construes fundadas h sculos sobre estacaria de madeira, que ainda hoje se mantm perfeitamente. Nomeadamente na Suia, existem, em servio, diversas pontes muito antigas fundadas sobre estacas de madeira.
Quando em 1902, se procedeu reconstruo do campanrio da Igreja de So Marcos em Veneza, verificou-se que as estacas aps 1000 anos de servio, ainda se encontravam capazes de voltar a suportar o grande peso do campanrio (Jacoby e Davis, 1941, pg. 81).
2. Madeiras para estacas
Ao escolher-se madeira para estacas deve atender-se, antes de mais, s qualidades de que depende a sua durao, isto muito especialmente, se as estacas forem destinadas a fundaes de obras definitivas.
Para que bem suporte a cravao convm ainda que a madeira da estaca possua boa resistncia ao choque.
Entre ns no devidamente cuidado o crescimento e o tratamento das madeiras destinadas construo. Da, alm de outros inconvenientes, a sua fraca durao.
Uma das razes por que se est empregando tantas estacas de concreto, onde estacas de madeira poderiam prestar o mesmo servio, seno melhor, reside justamente na dificuldade de conseguir, para obras de responsabilidade, madeira com as convenientes dimenses, resistncia e possibilidade de durao nas grandes cidades. Ao passo que, nos EUA se chegam a cravar estacas de madeira com dimetros da ordem de 50cm de comprimentos superiores a 40m, de timas madeiras, tais como cedro, abeto, etc..., entre ns j difcil conseguir estacas com comprimentos superiores a 15m e, apenas de pinho ou eucalipto, nas grandes cidades como: RJ, SP e BH.
49
Prof. J. Martinho claro que no norte do Brasil, comum se encontrar madeiras de qualidade em diferentes dimetros e comprimento, e usual a adoo deste tipo de soluo de estacas de madeira como: maaranduba, peroba-de-campos, peroba-rosa, ip, jequitib, etc...
As qualidades a que mais se deve atender, durabilidade e resistncia ao choque, so difceis de avaliar por simples observao da estaca. H sempre vantagem em proceder a um reconhecimento prvio das rvores destinadas a serem abatidas.
muito til o conhecimento que se possa obter sobre o comportamento de estacas de rvores de espcies semelhantes e empregadas em condies comparveis.
Para as estacas deve escolher-se madeira de rvores bem desempenadas, pois, de outro modo, as estacas podero fender durante a cravao.
A contagem do nmero de anis por centmetros um processo expedito e seguro de ajuizar da qualidade de um tronco de madeira, desde que experincias anteriores tenham permitido relacionar o nmero de anis com a resistncia da madeira.
A poca de corte tem uma influncia indireta na durao da madeira. Convm, em geral que o corte seja efetuado no princpio do inverno (Stoy 1941).
A secagem faz-se ento mais devagar, com menor perigo de aparecimento de fendas, o que muito interesse resistncia mecnica. Alm disso durante o inverno a madeira no est sujeita ao perigo de os insetos nela depositarem os seus ovos.
Entre as estacas que no fiquem permanentemente abaixo do lenol fretico a durao depende da umidade dos terrenos em que se encontrem enterradas.
Nos terrenos secos duram mais do que nos midos.
Nos terrenos compactos duram mais que nos fofos, por menos sujeitas a variao de umidade.
A composio qumica do terreno tambm influi na durao das estacas. A presena de matria orgnica indesejvel (Benito 1952).
A American Railway Engineering Association elaborou condies de recepo que foram parcialmente transcritas por Jacoby e Davis (1941, pg. 79). Dentre essas condies destacamos as seguintes:
1) No permitido, em dados tipos de obras, o emprego de estacas com ns agrupados nem com ns de dimetro superior a 10cm ou a 1/3 do dimetro mdio da estaca.
50
Prof. J. Martinho 2) Os buracos na madeira no podem ter dimetro superior a 4cm nem
profundidade que exceda 1/5 do dimetro da estaca.
3) E uma linha reta que una os centros das suas extremidades no deve sair fora do fuste da estaca.
A Am. Soc. of Civil Engineers dedicou o seu manual n 17 especificao das qualidades da madeira destinadas a estacas. Esse manual foi parcialmente transcrito por Chellis (1951 pg. 590).
A Am. Soc. for Testing Materials na sua publicao D 25-53 T tambm especificou as condies a que deve satisfazer a madeira das estacas (ver Chellis 1951, pg. 594).
Sobre madeira para estacas consultem-se ainda Agatz (1936); Am. Soc. Civil Eng. (1937); Brenneck e Lohmeyer (1937); Jacoby e Davis (1941); Noe e Troch (1920) e Stoy (1941).
Acerca de tratamento de madeiras consultem-se Hunt (1938); Cartneright (1946); Liese (1950); Jasquiot (1951) e Benito (1952).
3. Conservao das estacas de madeira debaixo de gua
A principal vantagem das estacas de madeira reside na sua durao, praticamente ilimitada, quando mantidas permanentemente debaixo dgua.
Sujeitas a alternativas de secura e umidade, quase todas as madeiras so destrudas rapidamente.
A necessidade de, em obras de responsabilidade, manter mergulhadas as estacas de madeira, uma sujeio que nunca deve ser esquecida, e que, por vezes, implica a adoo de dispositivos especiais.
Nos lugares sujeitos a mars, o movimento de subida e descida da gua, permite cortar as cabeas das estacas a uma cota suficientemente baixa para que mais tarde, depois de aterradas, em torno delas seja mantido ao menos por capilaridade o grau de saturao da ordem de 100% capaz de assegurar as estacas, uma durao ilimitada.
Acima dessa cota, o restante do trabalho pode ser efetuado mar.
Quando as estacas ficam livres, debaixo de gua, em parte do seu comprimento, como sucede em muitas obras martimas, convm proceder ao corte da cabea das estacas abaixo da cota do baixamar de guas vivas, para evitar que, mesmo durante pouco tempo, possam ficar a descoberto.
51
Prof. J. Martinho Para esse fim poder empregar-se uma serra circular ou uma serra de lmina montada numa armao especial, a qual por meio de dois casos se d um movimento de vai-vem. (Ver Jacoby e Davis 1941, pg. 120, Kirgis 1943, pg. 230; Forster 1930, vol. 11, pg. 2.492 e Dean 1935, pg. 15).
Por meio de explosivos tambm j se tem procedido ao corte das estacas debaixo de gua (Wright 1942).
4. Perigo do abaixamento do nvel do lenol aqufero
Um abaixamento do nvel do lenol aqufero pode ter origem geolgica ou ser imposto por outras razes, tais como a execuo, em terrenos vizinhos, de fundaes, subsolos ou captaes de guas.
Independentemente de qualquer outra ao sobre o terreno, um abaixamento desse lenol mesmo temporrio, pode comprometer a segurana de obras suportadas por estacas de madeira.
Os americanos que fazem largo emprego de estacas de madeira para obras de grande responsabilidade, tem lanado mo de variados expedientes para evitar os perigos do abaixamento do lenol aqufero.
No metr, do Rio de Janeiro, executou-se uma parede em torno do teatro Municipal com a finalidade de manter externamente ao teatro o nvel dgua rebaixado e internamente no, de modo a manter sempre as estacas de madeira submersas. As estacas eram de maaramduba e o dimetro era tal que necessitariam de dois a trs homens para abraar o fuste da estaca.
5. Ataques por animais inferiores
As estacas que se encontram em contato direto com a gua salgada so, em alguns portos, destrudas rapidamente por organismos vivos.
Dos moluscos o mais de temer o teredo, e dos crustceos os mais perigosos so a limnoria e a chelura.
O teredo ataca a madeira, por vezes sob a forma epidmica, quase sem deixar sinais superfcie da estaca. O fato de o ataque passar despercebido d com frequncia ocasio a graves desastres.
Tem sido muito estudada a defesa contra o teredo mas s recentemente com resultados satisfatrios.
Sobre este assunto veja-se um interessante artigo publicado por Roch (1926, pg. 89).
52
Prof. J. Martinho Acerca dos ltimos processos na defesa contra o ataque por animais inferiores, consultem-se Mc Lean (1950) e publicaes n 14 da Forest Products Research Laboratory Marine Borers and Methods of Preserving Timber Against their Attacks.
6. Estacas mistas
Um expediente a que se tem lanado mo, muitas vezes, para obras martimas, nos pases em que so tidas em grande conta as estacas de madeira, o emprego de estacas mistas.
Estas so constitudas por uma estaca de madeira prolongada superiormente por concreto armado.
Em princpio seria uma soluo ideal: debaixo de gua estaca de madeira e fora de gua estaca de concreto.
O emprego de estacas deste tipo , alm disso, muito econmico quando se trata de grande estacaria.
A ligao entre os dois elementos porm difcil de efetuar de um modo perfeito (Brennecke e Lohmeyer 1937 e Colberg 1936, pg. 176).
CC
DD
12 16estribos 7espiral
200
400
anel soldado
chapa de aode 3mm
Estacas mista - Armadura e dimenses da parte superior de concreto
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Prof. J. Martinho 7. Cravao das estacas de madeira
A cravao por sua prpria natureza, uma operao melindrosa; deve, por esse fato, ser sempre efetuada com cuidado dando-se particular ateno as indicaes fornecidas pelo terreno cravao do amostrador padro (SPT).
As estacas de madeira suportam razoavelmente os esforos provenientes da cravao.
Desde que o terreno seja homogneo e no muito rijo, a cravao pode ser efetuada com confiana.
Os acidentes verificados na cravao de estacas de madeira foram, a maior parte das vezes, motivados por corpos estranhos contra os quais chocou a ponta da estaca.
As zonas de uma estaca mais sujeitas a danificarem-se so as suas extremidades: a ponta e a cabea.
Para que a estaca resista, nas melhores condies, aos esforos provenientes da cravao, h grande vantagem em munir a cabea da estaca com um anel de ao.
3 a 4cm
2 a 3cm
10cm
Dispositivo para recuperao dos anis
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Prof. J. Martinho Com o mesmo fim de proteger a cabea das estacas durante a cravao, tambm se podem utilizar capacetes metlicos especiais.
Sempre que se verifique o amachucamento da cabea da estaca, conveniente serr-la antes de se prosseguir com a cravao. Deste modo, por se evitar o amortecimento do seu choque, se consegue um melhor aproveitamento da energia da queda do pilo. Reduz-se, alm disso, o perigo de a estaca fender longitudinalmente.
sempre recomendvel o emprego de uma ponteira metlica, o peso da ponteira deve ser proporcional a dificuldade de cravao.
Ponteiras para estacas de madeira
A ponteira, para que a cravao no provoque o encurvamento da estaca, ser fixada cuidadosamente segundo o eixo da estaca.
Desde que a cravao seja feita com cuidado, haja a certeza de no existirem corpos estranhos ou mataces discriminados no terreno e este no seja muito rijo, pode dispensar-se o emprego da ponteira metlica.
Segundo Krey (1936, pg. 150), o ngulo sob o qual se deve cortar a ponteira para obter o mnimo de resistncia penetrao no terreno :
= 4
2
= ngulo de atrito solo x material da estaca
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Prof. J. Martinho Acerca da forma mais conveniente para a ponteira h, no entanto, grande diversidade de opinies, o que se deve atribuir a grande variedade de condies de cravao estudadas pelos diversos autores. H mesmo quem aconselhe, em alguns casos, a cortar de topo as ponteiras das estacas, alegando que deste modo se reduz a probabilidade de a ponteira ser desviada por pequenos obstculos e de a estaca encurvar (Chellis, 1951 pg. 195).
Em quase todos os livros da especialidade se reproduzem fotografias com estacas danificadas devido a ter-se insistido na cravao, depois de a ponteira da estaca ter encontrado qualquer obstculo ou terreno resistente. A areia compacta e argila rija e dura devem geralmente ser como tal consideradas.
Se a penetrao da estaca por pancada aumentar repentinamente, isto indcio, quase seguro, de que a estaca partiu algures.
Se pelo contrrio, a penetrao da estaca do terreno baixou o valor, isso significa que a ponteira encontrou algum obstculo, e a cravao, no caso de ser levada por diante, deve passar a ser executada com especial cuidado, para se evitar que a estaca possa ser danificada.
A cravao de estacas em terrenos pedregulhosos, onde a cravao forosamente muito irregular, s pode ser entregue a mestres de bate-estacas com muita experincia e cujas informaes inspirem toda a confiana.
Quando se receiem dificuldades com a cravao das estacas de madeira, pode recorrer-se ao expediente de abrir previamente buracos no solo e neles enfiar depois as estacas.
Com os modernos bate-estacas, em que a altura de queda no exceda 1,2m; j no so tanto de recear os acidentes referidos.
8. Estacas cravadas com a parte grossa para baixo
Tem sido muitas vezes discutido se as estacas de madeira devem ser cravadas com a parte do tronco mais grossa para cima ou para baixo.
A este ltimo modo de cravar designam os ingleses por BUTT DOWN.
A parte mais grossa para cima tem a vantagem de facilitar a execuo e a de permitir um melhor comportamento sob as pancadas do pilo; vantagem esta a ter especialmente em conta com estacas delgadas. Ela a posio geralmente adotada.
A cravao nesta posio de aconselhar quando a estaca trabalhar no atrito lateral.
56
Prof. J. Martinho
57
Quando se queira, porm tirar todo o partido da resistncia penetrao da ponteira, convm cravar a estaca com a parte grossa para baixo. o que acontece quando, sob camadas de lodo ou argila mole se encontra areia compacta.
Nas estacas sujeitas a flexo, no caso de os momentos fletores crescerem com a profundidade, tambm convm cravar estacas com a parte mais grossa para baixo.
Quando se queira, por meio de cravao de estacas de madeira, impedir o escorregamento relativo das camadas inferiores de terrenos sobrepostos, convm igualmente crav-las com a parte grossa para baixo.
Em alguns terrenos acontece que, depois de terminada a cravao, a estaca tem tendncia a sair do terreno. A cravao das estacas com a parte mais grossa para baixo deve ser tentada como remdio para esse inconvenientes (Jacoby e Davis 1941, pg. 109).
Segundo referem vrios autores, a cravao com a parte grossa para baixo, em alguns terrenos, ser mais fcil do que na posio usual.
9. Principais caractersticas das estacas de madeira
9.1. - Vantagens:
1) Durao ilimitada quando completa e permanentemente debaixo dgua.
2) Grande resistncia a ataques qumicos dos terrenos e guas freticas.
3) Poderem ser prontamente cravadas e postas em servio, desde que existam em estoque.
4) Custo reduzido (na regio do norte do Brasil).
5) Resistirem bem as manobras de transporte e cravao.
9.2. - Inconvenientes:
1) Durao reduzida quando sujeitas a alternativas de secura e umidade ou ao ataque de seres vivos.
2) Dimenses limitadas, nos pases sem rvores de espcies adequadas.
3) Suscetveis de se danificarem durante a cravao, ao chocar com corpos estranhos.
Caractersticas geotcnicas dos principais tipos de estacas de madeira
1. Estacas de madeira (DIN 1963)
2. Caractersticas mecnicas das madeiras verdes
3. Emenda de estacas mistas - tipo SOBRAF
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Caractersticas tcnicas dos principais tipos de estacas de madeira
1. Estacas de madeira (DIN 1963)
Dimetro Carga estrut adm Compr. mximo Distncia entre os eixos Permetro rea de ponta
cm kN m cm m m2
15 100 10/15 60 0,47124 0,01767
20 150 10/15 60 0,62832 0,03142
30 300 10/15 75 0,94248 0,07069
35 380 - 90 1,09956 0,09621
40 450 - 120 1,25664 0,12566
Legenda
l = comprimento mximo
d = distncia entre os eixos
p = permetro
Ap = rea de ponta
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Notas:
1. As estacas de madeira so utilizadas em qualquer solo submerso.
2. As estacas de madeira se situadas acima do NA, utilizar um sistema de proteo como estaca mista - madeira/concreto armado do tipo pr-moldado (SOBRAF) ou madeira/concreto armado moldado in situ.
3. As espcies de madeira mais utilizadas em nosso pas, como elemento de fundao em estacas so: pinho; eucalipto; maaranduba. peroba do campo; ip e outras.
4. A NBR-6122/86 recomenda que para ser utilizada como estaca de madeira, a madeira deve atender s seguintes condies:
4.1. A ponta da estaca deve apresentar um dimetro maior do que 15 cm
4.2. A cabea (topo) da estaca deve apresentar um dimetro maior do que 25 cm
4.3. A reta (eixo) que une os centros das sees de ponta e cabea (topo) devem estar integralmente dentro da estaca, isto , definio da verticalidade da estaca.
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2. Caractersticas mecnicas das madeiras verdes
Nome vulgar Massa especfica c/
15% de umidade
Compresso paralela a fibras - limite de
resistncia fc
Flexo esttica limite de resistncia
fb
Mdulo de elasticidade -
flexo e compresso - E
Cisalhamento paralelo a fibras
- limite de resistncia
Tenso admissvel a compresso simples fc
g/cm3 kgf/cm2 kgf/cm2 kgf/cm2 kgf/cm2 kgf/cm2
Pinho do Paran
054 257 582 105225/f 63 51
Peroba-rosa 078 423 898 94250/f 121 85
Maaranduba 116 647 1491 183000/f
243000/c
166 110
Mat-mat 113 628 1419 174100/f
260600/c
175 116
Ip amarelo 103 618 1460 153800/f 134 124
Notas:
f = flexo
c = compresso
61
62
N.A.
N.T.
Concreto
Encaixe
Madeira
5 515
20
28
.
..
..
..
.
.
.
.
.
..
.
.
3. Emenda de estacas mistas - SOBRAF
Prof. J. Martinho
ESTACAS METLICAS - AO
63
Prof. J. Martinho Estacas metlicas
1. Introduo
Por razes didticas, iremos nos reportar aos principais tpicos deste captulo, a bibliografia do Fernando Vasco Costa - Estacas para Fundaes, com as notas/comentrios que se ficaram necessrios.
2. Generalidades
A principal vantagem das estacas metlicas reside no fato de, em quase todos os terrenos, aliarem a facilidade de cravao a uma grande capacidade de carga.
A cravao por virtude de consistir apenas no corte do terreno, e no obrigar a sua compresso ou deslocao lateral, bastante fcil.
A capacidade de carga das estacas metlicas, mesmo quando devido unicamente ao atrito lateral, , graas a grande superfcie em contacto com o terreno, muito elevada.
Por aliarem as duas qualidades, facilidade de cravao e grande capacidade de carga, as estacas metlicas podem ser cravadas at atingirem uma cota previamente fixada, sem necessidade de, como aconteceria com estacas de madeira ou de concreto, se fazer depender esta cota de indicaes a colher durante a prpria cravao.
Esta vantagem permite evitar o corte ou o acrescentamento das estacas e crav-las, quando em tal haja convenincia, j com furos abertos ou tendo fixadas peas destinadas ligao a outros elementos de construo. Sabe-se de antemo que esses furos ou peas de ligao podero ficar cota desejada, havendo carga larga margem de segurana no tocante a capacidade de carga.
Nota:
Cabe uma explicao muito importante, modernamente, todas as estacas pr-moldadas, incluindo-se as de concreto, ao e madeira, tem a sua capacidade de carga definida por frmulas estticas e dinmicas de capacidade de carga, portanto o seu comprimento definido antes da cravao, por frmulas estticas. Quando da cravao, por s agora se dispor de dados a serem obtidos na obra, ir se checar se quela cota definida pelas frmulas estticas, se obtm a capacidade de carga atravs de frmulas dinmicas.
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Prof. J. Martinho Em outras palavras, define uma C.A.F. por frmulas estticas, e, quando da cravao, verifica-se nesta C.A.F. a nega de campo com a de clculo, e em funo do resultado, se para ou continua com a cravao.
Notar que isto feito em todas as estacas pr-moldadas, num projeto bem elaborado.
O que o autor quis dizer no pargrafo acima de que nas estacas metlicas sempre possvel se cravar um pouco abaixo da C.A.F. prevista/calculada, desde que no haja riscos de danos estruturais estaca.
Em pilares de viadutos (pontes) para a travessia de grandes vales, com rios ainda no regularizados e nos quais sejam de recear fortes eroses, tem-se adotado estacas metlicas.
Levando a cravao das estacas a profundidades muito superiores as estritamente necessrias, do ponto de vista da capacidade de carga, que fcil de se atingir com estacas metlicas, mesmo que, por ocasio de cheias se venham a verificar escavaes, no perigar a estabilidade da obra.
O modo como as estacas metlicas resistem cravao, mesmo quando esta difcil, leva a preferir o seu emprego sempre que seja de recear a existncia no solo de restos de velhas construes, ou outros obstculos capazes de danificarem estacas de madeira e de concreto.
Nota:
importante ressaltar aqui:
1) Visita ao local do eng. projetista
2) Programao geotcnica bem elaborada
3) Acompanhamento desta programao geotcnica pelo eng. projetista
4) Acompanhamento durante a execuo da obra do eng. projetista
Como as estacas metlicas suportam perfeitamente a cravao e o arranque repetidos, sem se danificarem, elas prestam-se, apesar do seu custo elevado, a serem empregados com economia em construes provisrias.
H que se analisar cuidadosamente a afirmao de custo elevado, deve-se analisar uma srie de outros fatores, tais como: disponibilidade para utilizao, rapidez, colocao imediata em carga, etc...
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Prof. J. Martinho As estacas metlicas apresentam a vantagem de, desde que existam em estaleiro
(canteiro), poderem ser imediatamente cravadas e, logo em seguida, postas em servio, ao contrrio do que acontea em geral com as estacas de concreto.
Em andaimes que sirvam de caminho de rolamento a aparelhagem de construo civil (guindaste, bate-estacas, etc...), esta vantagem especialmente valiosa, pois permite que a mesma estaca, com pequenos intervalos de tempo, possa prestar servio em lugares diferentes. Deste modo possvel reduzir a um mnimo o nmero de estacas necessrias aos andaimes, mesmo em obras que se desenvolvam em grande extenso.
O diminuto peso das estacas metlicas pode representar uma notvel vantagem quando haja convenincia em reduzir a um mnimo o peso total de uma construo a fundar em maus terrenos.
Ainda o seu reduzido peso, aliado possibilidade de se poderem arrumar ocupando muito pouco espao, que tem permitido transport-las e empreg-las, com vantagem econmica, em regies longnquas, desprovidas de recursos tcnicos (ver perfis metlicos associados).
A facilidade com que as estacas metlicas podem ser cortadas ou acrescentadas por soldagem tambm uma vantagem notvel, especialmente se o terreno for mal conhecido e no se puder ajuizar, a priori, qual o comprimento necessrio a dar a cada estaca.
Quando se no disponha de bate-estacas com altura suficiente para a cravao de estacas compridas, a facilidade com que as estacas metlicas so acrescentadas permite que a cravao se faa por pedaos; crava-se o pedao inferior at ficar o seu topo superfcie do terreno, solda-se a parte restante e crava-se depois o conjunto.
H que se detalhar e especificar o tipo de solda e o eletrodo adequado ao perfil metlico, bem como utilizar-se normalmente talas na ligao entre as duas estacas.
O corte das estaca-pranchas debaixo de gua possvel. Utilizam-se para esse fim maaricos oxi-acetilenicos de modelos especiais, manobrados por mergulhador.
A estaca metlica, limitando-se a cortar o terreno causa nele um mnimo de perturbao.
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Prof. J. Martinho Em terrenos argilosos a estaca metlica normalmente mais indicada. A cravao de estacas de madeira ou concreto (que deslocam e amolgam o terreno) pode alterar a estrutura de uma argila, tornando-a pior, como terreno de fundao, do que era antes de cravadas as estacas.
Com relao a durao das estacas prancha tm-se suscitado certos receios. Como o seu emprego foi iniciado h poucas dezenas de anos, a experincia ainda no permite ajuizar, com segurana, do comportamento com o passar dos tempos.
Mediante o emprego de aos especiais, do tipo Cor Ten da C.S.N., com porcentagem de cobre em sua composio qumica, de admitir que, mesmo em obras martimas, elas venham a durar sculos.
Pode aumentar-se a durao das estacas empregadas em estaqueamentos protegendo-as na zona onde mais intensa a eroso, a compreendida entre as cotas do preamar e do baixa-mar, por tubos de concreto de boa qualidade nelas introduzidas in situ. (Ver processo denominado de grouteamento).
As estacas metlicas prestam-se a servir como estacas de trao, para o que podem ser providas/munidas com ponteiras especiais.
3. Tipos de estacas
grande a variedade de perfis empregados para estacas metlicas.
Sempre que as estacas sejam destinadas a um emprego provisrio h vantagem em escolher para elas um perfil que possa encontrar outra aplicao na obra.
Por esse fato, se empregam muitas vezes, como estacas, aos laminados de perfil I e tubos redondos (circulares).
Como estacas para fundaes recorre-se, com freqncia, ao emprego de estaca-pranchas soldadas entre si, de modo a formarem sees transversais prismticas.
Em terrenos arenosos tem sido prtica freqente o emprego de estacas metlicas tendo na ponta um disco ou uma hlice, conforme esquema da figura abaixo. As estacas com disco so descidas por injeo de gua; as de hlice por injeo de gua ou por rotao.
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Prof. J. Martinho
Ponteira de estaca metlica
H atualmente grande divergncia de opinies acerca da utilidade das pontas especiais para estacas metlicas. H quem lhes atribua interesse apenas histrico, dado que elas pouco aumentam a capacidade de carga e impedem que as estacas possam ser cravadas com facilidade. Por outro lado, h quem afirme que elas permitem um considervel aumento das cargas.
No caso de estacas que atravessam camadas fracas, portanto de pouco ou quase nenhum atrito lateral, e de repente se depara com uma camada de solo muito resistente, portanto, sem dvida, haver uma predominncia da parcela de resistncia de ponta, usual a utilizao de um alargamento da ponta da estaca, atravs de perfis soldados e placas de ao e/ou uma base de concreto armado.
Os perfis metlicos I ou H, simples, como sabemos, trabalham essencialmente por resistncia por atrito lateral. Quando se deseja aumentar sua resistncia de ponta utiliza-se, em alguns casos, na ponta do perfil uma base de concreto armado aumentando sua resistncia.
Em alguns casos tambm, dependendo da resistncia do terreno, recomenda-se um reforo na ponta do perfil para evitar que ele se rasgue durante a cravao.
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Prof. J. Martinho Em alguns casos pode-se, tambm, fazer uma perfurao com lama bentontica, utilizando-se equipamentos especiais. Aps esta perfurao coloca-se a estaca no interior do furo, cravando-se somente os ltimos metros.
Quando se utiliza jato de ar ou gua recomendado, no caso de perfis duplos, sold-los em todo o comprimento para evitar que a gua ou ar se percam pelas junes dos dois perfis, prejudicando a eficincia. H que tambm se tomar muito cuidado na execuo destes servios para no se descalar as fundaes vizinhas, atravs a utilizao do jato dgua e/ou ar.
Quando h necessidade de soldas de topo nos perfis, para se atingir a cota desejada, alm dessa solda, deve-se colocar na ligao dos dois elementos talas, tambm soldadas (ou aparafusadas no caso de trilhos) para aumentar a seo de solda.
As estacas metlicas devero resistir corroso (cujo risco constitui a sua desvantagem), seja pela sua prpria constituio, ao com pequeno teor de cobre, seja por tratamento adequado, como, por exemplo, uma pintura com tinta base de xido de chumbo.
Nos casos onde parte da estaca fica imersa em gua, a camada de ferrugem que se forma tende a se desprender com o tempo expondo novamente a superfcie do perfil oxidao.
Alm dos tratamentos acima indicados, poder-se- tambm utilizar os seguintes tipos de proteo:
1) O cobreamento dos perfis;
2) Pintura asfltica;
3) O envolvimento do perfil com uma camada de concreto de 8cm de espessura;
4) Pintura eletroltica base de resinas de epxi (o melhor tratamento);
5) Pintura simples base de resinas de epxi.
A NBR-6122/86, recomenda que:
As estacas metlicas quando inteiramente enterradas em terreno natural, independentemente da situao do lenol de gua, as estacas metlicas dispensam tratamento especial. Havendo, porm, trecho desenterrado ou imerso em aterro com materiais capazes de atacar o ao, obrigatria a proteo desse trecho com um encamisamento de concreto ou outro recurso equivalente.
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Prof. J. Martinho Quando a ponta das estacas assentam em rocha, recomenda-se o emprego de uma chapa de ao grossa na ponta do perfil, o que elevar bastante a sua capacidade de carga, e, nestes casos as estacas trabalharo s de carga de ponta.
Ainda no caso de estaca metlica apoiar-se sobre a rocha, preciso um cuidado especial quando a superfcie da rocha (mergulho) inclinada e nesses casos recomenda-se soldar um tubo metlico na ponta da estaca, o qual embutido na rocha, atravs um sistema de perfurao prvia com um equipamento de sondagem rotativa.
De acordo com os resultados de estudos realizados, por diversos especialistas, o problema basicamente pode ser resumido da seguinte forma:
1) Estacas de ao inteira e permanentemente enterradas, salvo casos excepcionais, dispensam qualquer proteo contra corroso. Para o seu dimensionamento estrutural ser admitindo que a corroso inutilize apenas uma espessura de 1,5mm (1/16) da sua seo transversal de ao em todo o comprimento da estaca.
2) Estacas com trecho desenterrado, exigem uma proteo especial, tal como um encamisamento com concreto armado, ao longo desse trecho. No caso de fundaes de pontes esse trecho vai da linha de eroso mxima at a base do bloco de coroamento das fundaes.
3) Em terrenos onde possam ocorrer fenmenos eletrolticos, principalmente na surgncia de correntes de fuga ou parasitas, o emprego de estacas metlicas deve ser precedido de um estudo por especialista no assunto.
4. Dimensionamento estrutural
O critrio geralmente adotado para levar em conta o efeito da corroso na resistncia da estaca, o de descontar uma parcela da seo transversal do perfil, correspondente a uma possvel corroso, parcela esta que no poderia contribuir na capacidade resistente da estaca.
Nos casos mais comuns, costuma-se descontar uma espessura de 1,5mm (1/16) da superfcie da estaca em contacto com o solo, podendo chegar 3,2mm (1/8), quando se trata de solos orgnicos muito agressivos.
H autores que adotam:
Perfis metlicos novos ................................. fyck = 120 MN/m2 Perfis metlicos usados .............................. fyck = 80 MN/m2 Trilhos usados .............................................. fyck = 60 MN/m2
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Prof. J. Martinho Portanto:
N A fk S ycd= onde:
AS = seo de ao com o desconto de 1,5mm em toda a periferia
f yck = resistncia caracterstica do ao compresso (valor caracterstico de f yc)
ff
ycdyck
S=
N A f NN
F SN
k S ycdk k= = =
. . 2
onde:
N = carga estrutural admissvel da estaca compresso
Nota:
1 MN/m2 = 10 kgf/cm2
1 kgf/cm2 = 100 kPa
5. Estacas tubulares
Para suportar grandes cargas cravam-se estacas de ao tubulares, que se enchem, muitas vezes, depois de cravadas, com concreto.
Claro que estas estacas so timas sob todos os pontos de vista:
Grande resistncia em pequena seo Facilidade de cravao Durao ilimitada
Elas tm muito de comum com as estacas de concreto armado moldadas no terreno sem recuperao do molde. A diferena reside apenas em que o tubo, que nas estacas moldadas in situ servia apenas de invlucro ao concreto, aqui o principal elemento resistente.
Nas fundaes de grandes edifcios, bem como na execuo de estruturas de cas e em plataformas de petrleo off-shore, vem sendo largamente utilizadas, com dimetros superiores a 1,00m.
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Prof. J. Martinho Tubos com parede espessa (at 22mm, sendo a espessura normal de 10mm) podem cravar-se em terrenos onde, por virtude da existncia de seixos, lentes de calcreo ou arenitos, ou restos de construes de madeira, estaria absolutamente impossibilitada a cravao de estacas menos resistentes.
Estas estacas podem ser munidas de ponteiras, o que pressupe um terreno que permita a cravao com certa facilidade, ou ser abertas na extremidade inferior (ponta). Neste ltimo caso, por jato de gua, ou com aparelhagem comum de sondagem, remove-se o terreno de dentro do tubo metlico, antes de proceder ao seu enchimento com concreto ou concreto armado.
Em qualquer dos casos convm, tal como para as estacas concretadas dentro do molde perdido, verificar, antes de se iniciar o enchimento com concreto se o tubo se encontra perfeitamente em ordem fazendo descer dentro dele uma lmpada eltrica.
Estacas tubulares metlicas tm sido largamente utilizadas na construo de Dolfins (duques de alba), especialmente na dos de tipo elstico.
6. Estacas - pranchas metlicas
H fortes razes para o ao ser quase o nico material empregado em estacas-pranchas.
A utilizao da madeira por vezes se recorre mas apenas para trabalhos de pouco vulto e para ensecadeiras de pequena altura.
O conceito armado muito pouco utilizado, j h firmas fabricando estacas-pranchas de concreto armado.
Tipos de estacas-pranchas
Madeira
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Prof. J. Martinho
Metlica
A cravao de estacas justapostas sempre difcil, especialmente a de estacas volumosas. As estacas metlicas, por apenas cortarem o terreno, sem necessidade de o deslocarem lateralmente, so as que melhor se prestam a ser cravadas em cortina.
Quer devido presso da gua ao empuxo das terras, so geralmente grandes os momentos fletores que se verificam nas cortinas de reteno. As estacas-pranchas metlicas, mais facilmente do que as de qualquer outro material, podem ser dadas sees que lhes permitam, sem necessidade de grande peso, resistir a esses momentos fletores.
Como os acidentes com estacas-pranchas se verificam sempre nas juntas, convm que sejam estas as zonas mais espessas das estacas-pranchas. Isto, tambm, s se pode obter com o ao.
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Prof. J. Martinho 7. Principais caractersticas das estacas metlicas
7.1. Vantagens:
1) Grande durabilidade, especialmente com a fabricao de aos especiais.
2) Possibilidade de cravao nos piores terrenos.
3) Possibilidade de atingir grandes profundidades.
4) Possibilidade de cravao sem provocar alterao da estrutura das argilas.
5) Possibilidade de utilizao da estaca logo aps o trmino de sua cravao.
6) Possibilidade de emprego repetido em obras provisrias.
7) Possibilidade de receber formas para melhor resistir aos esforos atuantes (flexo, toro, etc...)
8) Possibilidade de ser executada junto as divisas, eliminando-se as vigas de equilbrio.
9) Facilidade de transporte.
10) Emenda fcil
7.2. Inconvenientes:
1) Elevado custo, segundo determinados autores. Verificar e comparar.
2) No encontrarmos facilmente no mercado de ao de perfis metlicos, a menos de se prever com certa antecedncia as compras dos mencionados perfis.
3) Corroso. Utilizao de dispositivos especiais, aos especiais com percentagem de cobre e o 1,5mm da NBR-6122/86.
8. Especificaes para Estacas Metlicas
8.1. Como estacas metlicas podem ser utilizados:
perfis laminados perfis laminados perfis laminados perfis laminados compostos soldados
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Prof. J. Martinho trilhos: TR-25; TR-32; TR-45; etc... tubos metlicos perfis laminados: trilhos associados: 2 TR-25
3 TR-25
4 TR-25
etc...
estacas prancha simples ou associadas etc...
8.2. Os perfis devem apresentar-se perfeitamente retilneos, permitindo-se um desvio mximo do eixo de 1% em relao reta que une os centros das sees extremas, e descontados todos os efeitos da corroso na seo mais desfavorvel.
8.3. As emendas dos elementos constitutivos de cada estaca devem ser feitas por solda de topo com reforo de chapa (tala).
Essas emendas devero ser dimensionadas de tal sorte que, por si s, sejam capazes de resistir metade da carga da estaca, no caso desta ser solicitada, apenas, por carga axial de compresso. Quando a estaca for solicitada trao ou flexo, a emenda dever ser capaz de resistir, por si s, a essas solicitaes.
8.4. Se a cravao for feita com bate-estaca de queda livre, o peso do pilo dever ser igual, no mnimo, metade do peso da estaca.
8.5. A cravao ser levada at que se tenha uma Nega tal que a carga de trabalho Q seja obtida com aplicao da frmula dinamarquesa com coeficiente de segurana 2, isto ,
Q Q Qn H G
SS
= = +
12
12
20
sendo Sn H G L
A E02=
75
Prof. J. Martinho onde:
= fator de incidncia (= 0,7) n
H = altura de queda do pilo
G = peso do pilo
= comprimento da estaca L
= rea da seo transversal do perfil A
E = mdulo de elasticidade do ao
S = Nega
8.6. A estaca metlica dever penetrar no bloco de coroamento, pelo menos, 30cm e, no caso de trabalho trao, dever-se- prever uma ancoragem por meio de vergalhes soldados estaca. Taxa de trabalho da estaca 800 kgf/cm2.
8.7. A fim de proteger os perfis da possvel corroso quando fora do terreno e, portanto, expostos ao atmosfrica, ou na zona da variao dgua, os perfis devem ser revestidos por uma camisa de concreto ultrapassando 50cm para baixo e 50cm para cima a zona de variao e em todo o comprimento desenterrado.
9. Cargas estruturais de trabalho para diferentes tipos de estacas metlicas
A seguir, em anexo, apresentamos as caractersticas tcnicas dos principais perfis utilizados em estacas metlicas.
9.1. Estacas metlicas tubulares
Em anexo, apresentamos estacas tubulares cravadas, cujo interior do tubo cravado, ou no, preenchido com concreto, designado respectivamente por estaca metlicas tubular com enchimento e esta metlica tubular sem enchimento.
9.2. Estacas metlicas - Vigas tipo I
Extrado de catlogo da C.S.N.
9.3. Estacas metlicas - Vigas tipo H
Extrado de catlogo da C.S.N.
76
Prof. J. Martinho
77
9.4. Perfis laminados associados
9.5. Perfis soldados - Srie CS para colunas
Extrado de catlogo da C.S.N.
9.6. Caractersticas usuais das estacas de trilhos novos ou usados
Caractersticas geotcnicas dos principais tipos de estacas metlicas
9.1 Estacas metlicas tubulares
9.2 Estacas metlicas - Vigas tipo I
9.3 Estacas metlicas - Vigas tipo H
9.4 Perfis laminados associados
Duplo I Triplo I Qudruplo I
9.5 Perfis soldados - Srie CS para colunas
9.6 Trilhos ferrovirios
78
Caractersticas tcnicas dos principais tipos de estacas metlicas
9.1. Estacas metlicas tubulares
ncleo: sem enchimento/com enchimento de concreto
Dimetro Chapa de ao Volume de concreto do ncleo
Permetro rea daseo do
fuste
Carga estrutural adm da estaca (tf) Distncia entre eixos
espessura peso/metro
p/ml semenchimento
com enchimento de concreto de fck (MPa)
cm mm pol kg/m m3 m m2 13,5(*) 15(*) 18(*) cm
30 7,94 5/16 58 0,063 0,94248 0,07069 50 115 120 130 75
30 9,52 3/8 68 0,062 0,94248 0,07069 70 130 135 145 75
35 9,52 3/8 80 0,086 1,09956 0,09621 80 165 170 185 90
35 12,70 1/2 105 0,083 1,09956 0,09621 120 195 210 220 90
40 9,52 3/8 92 0,114 1,25664 0,12566 90 200 215 225 100
40 12,70 1/2 121 0,110 1,25664 0,12566 135 235 250 270 100
45 9,52 3/8 103 0,146 1,41372 0,15904 105 240 255 275 115
45 12,70 1/2 136 0,142 1,41372 0,15904 155 273 295 320 115
50 9,52 3/8 115 0,182 1,57080 0,35009 115 280 300 325 125
50 12,70 1/2 152 0,177 1,57080 0,35009 170 330 350 375 125
Notas:
1. (*) - Ponta fechada
2. rea da base (Ab) = rea da seo reta do fuste (Af)
79
9.2. Estacas metlicas - Vigas tipo I
Tamanho nominal Altura h Larg. da mesa b Espes. da alma d rea Peso d Carga adm estrut
mm pol mm mm mm cm2 kg/m cm kN
76,2 x 60,3 3 x 23/8 76,2 59,2 4,32 10,8 8,45 19 86
61,2 6,38 12,3 9,68 98
63,7 8,86 14,2 11,20 114
101,6 x 66,7 4 x 25/8 101,6 67,6 4,83 14,5 11,4 25 116
69,2 6,43 16,1 12,7 129
71,0 8,28 18,0 14,1 144
72,9 10,16 19,9 15,6 159
127,0 x 76,2 5 x 3 127,0 76,2 5,33 18,8 14,8 32 150
79,7 8,81 23,2 18,2 186
83,4 12,55 28,0 22,0 224
152,4 x 85,7 6 x 33/8 152,4 84,6 5,84 23,6 18,5 38 189
87,5 8,71 28,0 22,0 224
90,6 11,81 32,7 25,7 262
203,2 x 101,6 8 x 4 203,2 101,6 6,86 34,8 27,3 51 278
103,6 8,86 38,9 30,5 311
105,9 11,20 43,7 34,3 350
108,3 13,51 48,3 38,0 386
80
Tamanho nominal Altura h Larg. da mesa b Espes. da alma d rea Peso d Carga adm estrut
mm pol mm mm mm cm2 kg/m cm kN
254,0 x 117,5 10 x 45/8 254,0 118,4 7,90 48,1 37,7 64 385
121,8 11,4 56,9 44,7 455
125,6 15,1 66,4 52,1 531
129,3 18,8 75,9 59,6 607
3048 x 1334 12 x 5 304,8 133,4 11,7 77,3 60,6 76 618
136,0 14,4 85,4 67,0 683
139,1 17,4 94,8 74,4 758
142,2 20,6 104,3 81,9 834
381,0 x 139,7 15 x 5 381,0 139,7 10,4 80,6 63,3 95 645
140,8 11,5 84,7 66,5 678
143,3 14,0 94,2 73,9 754
145,7 16,5 103,6 81,4 829
457,2 x 152,4 18 x 6 457,2 152,4 11,7 103,7 81,4 114 830
154,6 13,9 113,8 89,3 910
156,7 16,0 123,3 96,8 986
158,8 18,1 132,8 104,3 1062
508,0 x 117,8 20 x 7 508,0 177,8 15,2 154,4 121,2 127 1235
179,1 16,6 161,3 126,6 1290
181,0 18,4 170,7 134,0 1366
182,9 20,3 180,3 141,5 1442
184,7 22,2 189,7 148,5 1518
81
9.3. Estacas metlicas - Vigas tipo H
Tamanho nominal Altura h Larg. da mesa b Espes. da alma d rea Peso d Carga adm estrut
mm pol mm mm mm cm2 kg/m cm kN
101,6 x 101,6 4 x 4 101,6 101,6 7,95 26,1 20,5 20 209
127,0 x 127,0 5 x 5 127,0 127,0 7,95 35,6 27,9 285
152,4 x 152,4 6 x 6 152,4 150,8 7,95 47,3 37,1 40 378
154,0 11,13 52,1 40,9 417
82
9.4. Perfis laminados associados
Duplo I
Tipo rea Peso Dist entre os eixos Carga estrut adm
mm pol cm2 kg/m mm kN
203,2 x 101,6 8 x 4 69,60 54,6 51 557
254,0 x 117,5 10 x 4 96,20 75,4 64 770
304,8 x 133,4 12 x 5 154,60 121,2 76 1234
381,0 x 139,7 15 x 5 161,20 126,6 95 1290
Triplo I
Tipo rea Peso Dist entre os eixos Carga estrut adm
mm pol cm2 kg/m m kN
203,2 x 101,6 8 x 4 104,4 81,9 152 835
254,0 x 117,5 10 x 4 144,3 113,1 191 1154
304,8 x 133,4 12 x 5 231,9 181,8 229 1855
381,0 x 139,7 15 x 5 241,8 189,9 286 1934
Qudruplo I
Tipo rea Peso Dist entre os eixos Carga estrut adm
mm pol cm2 kg/m m kN
203,2 x 101,6 8 x 4 139,2 109,2 203 1114
254,0 x 117,5 10 x 4 192,4 150,8 254 1539
304,8 x 133,4 12 x 5 309,2 242,8 305 2474
381,0 x 139,7 15 x 5 322,4 253,2 381 2579
83
Notas:
1. O espaamento entre os eixos de estacas d = 2,5 x a maior dimenso = espaamento mnimo
2. Carga estrutural admissvel = rea da seo x 800 kgf/cm2
84
9.5. Perfis soldados - Srie CS para colunas
Perfil CS Peso rea Altura H Alma Mesa rea til Carga estrut adm
kg/m cm2 mm ea (mm) h (mm) em (mm) b (mm) d (cm) cm2 kN
250 x 52 51,8 66,0 250 8,0 231 9,5 250 65 43,81 525
250 x 63 63,2 80,5 250 8,0 225 12,5 250 65 58,33 700
300 x 62 62,4 79,5 300 8,0 281 9,5 300 75 52,80 634
300 x 76 76,1 97,0 300 8,0 275 12,5 300 75 70,33 844
350 x 93 92,9 118,4 350 9,5 325 12,5 350 90 87,25 1047
350 x 112 111,6 142,2 350 9,5 318 16,0 350 90 111,09 1333
400 x 107 106,5 135,6 400 9,5 375 12,5 400 100 100,00 1200
400 x 128 127,9 162,9 400 9,5 368 16,0 400 100 127,34 1528
300 x 122 122,4 155,9 300 16,0 262 19,0 300 75 111,67 1340
y
H h
b
x
em
em
ea
Notas:
1. Ver dimenses e propriedades no catlogo n 8 da CSN - CS 250-400
2. rea til = rea nominal, descontada de 1,5mm de toda periferia
3. d = espaamento entre os eixos = 2,5 = 2,5.lado = espaamento mnimo 4. Carga estrutural admissvel = rea til x 1200 kgf/cm2
85
Tipo Dimenses Massap/ metro
rea A
Nacional (CSN)
Americano Ihmm
b mm
b' mm
t0 mm
kg/m cm2 x cm4
Ysup cm
Wxsup cm3
Yinf cm
Wxinf cm3
ix cm
Iy cm4
TR-25 A.S.C.E. 5040 98,4 98,4 54,0 11,1 25 31,5 413 5,07 81,5 4,77 86,6 3,62 110
TR-32 A.S.C.E. 6540 112,7 112,7 61,1 12,7 32 40,8 702 5,84 120,2 5,43 129,3 4,15 204
TR-37 A.S.C.E. 7540 122,2 122,2 62,7 13,5 37 47,3 951 6,38 149,1 5,84 162,8 4,48 269
TR-45 A.R.E.A. 90RA-A 142,9 130,2 65,1 14,3 45 56,9 1605 7,84 204,7 6,45 248,8 5,31 368
TR-50 A.R.E.A. 100RE 152,4 136,5 68,2 14,3 50 64,2 2037 8,26 146,6 6,98 291,8 5,63 456
TR-57 A.R.E.A. 115RE 168,3 139,7 69,0 15,9 57 72,5 2735 9,26 295,4 7,57 361,3 6,14 511
TR-68 A.R.E.A. 136RE 185,7 152,4 74,6 17,5 68 86,1 3950 10,08 391,7 8,52 463,8 6,77
86
9.6. Estacas metlicas - Trilhos ferrovirios
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ESTACAS CRAVADAS COM INJEO DGUA ESTACAS CRAVADAS COM APARAFUSAMENTO
ESTACAS CRAVADAS COM VIBRAO
87
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88
1. Estacas cravadas com injeo dgua
O processo de cravao consiste em injetar gua sob presso no terreno, na cota de ponta da estaca. Este processo s pode ser utilizado em terrenos sem coeso.
A injeo de gua se faz com a utilizao de um ou dois tubos, durante a injeo usual apoiar o martelo sobre a estaca a ser cravada com a finalidade de aumentar o peso e facilitar a sua penetrao no solo.
A estaca s penetra no solo enquanto a gua est sendo injetada sob presso no solo, uma vez cessada a injeo, a estaca volta ficar firmemente agarrada ao terreno.
Lenol aqufero
2. Estacas cravadas com aparafusamento
Este processo s empregado com estacas metlicas e exige aparelhagem bastante complexa para poder ser executado com rapidez e comodidade.
Na ponta da estaca adaptado uma ponteira especial e com movimento de rotao e de prensagem a estaca cravada no solo.
ponteira para estaca destinada a ser aparafusada
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89
3. Estacas cravadas com vibrao
Este processo utiliza para a cravao das estacas um martelo vibratrio rigidamente preso estaca. As vibraes no sentido longitudinal so produzidas pela rotao de massas excntricas.
MOTOR
MASSA EXENTRICA
GARRAS PARA PRENDER A ESTACA
ESQUEMA DE MARTELO VIBRATRIO
Durante a cravao a estaca est continuamente em movimento e, portanto, no precisa vencer cada vez o atrito esttico com o solo, mas somente o dinmico que notadamente menor, conseguindo-se desta maneira uma elevada velocidade de cravao.
Prof. J. Martinho
PROBLEMAS EXECUTIVOS GERADOS PELA CRAVAO DAS ESTACAS
90
Prof. J. Martinho Problemas executivos gerados pela cravao das estacas
Referir-nos-emos agora a alguns problemas que ocorrem durante a execuo de estacas cravadas, embora possam ocorrer tambm com as moldadas no solo, que estudaremos adiante.
1. Efeito da sequncia executiva
Em terrenos arenosos de boa prtica que a sequncia da execuo do estaqueamento de um bloco seja d
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