CENTRO UNIVERSITÁRIO DO NORTE-UNINORTE

CENTRO UNIVERSITÁRIO DO NORTE-UNINORTE

ESTACAS MISTAS E ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE

CONCRETO

APRESENTANDO: ENG: AMAURI CARVALHO ENG: ANTONIO DANDI ENG: ADRIANA FARIAS ENG: DANIEL COSTA ENG: DANIELE MAIA ENG: FERNANDA SOARES ENG: WIERIALVES BOTELHO ENG: WARLHYSON FEITOSA

ORIENTADORA: CRISTIANE AIUBCVN06S1

CONCEITO

Fundação é o elemento estrutural que tem por função transmitir a carga da estrutura ao solo sem provocar ruptura do terreno de fundação ou do próprio elemento de ligação e cujos recalques possam ser satisfatoriamente absorvidos pelo conjunto estrutural.

ESTACAS MISTAS

INTRODUÇÃO

Casos onde a solução de estaca é constituída pela combinação de dois ou mais materiais diferentes: madeira e aço, aço e concreto, ou duas técnicas diferentes podem ser usadas: base Franki e fuste pré-moldado. As estacas devem atender aos requisitos de cada tipo utilizado, e sua ligação e alinhamento devem suportar as cargas previstas.

DEFINIÇÃO

Elemento estrutural esbelto que, colocado no solo por cravação ou perfuração, tem a finalidade de transmitir cargas ao solo, seja pela resistência de ponta, seja pela resistência de atrito lateral ou pela combinação das duas. A carga admissível das estacas deve ser verificada pelos métodos de cálculo de capacidade de carga, que consideram a interação solo-estaca.

Tipos de Estacas

Em definição as estacas podemos ser: ESTCAS BROCAS ESTACAS CRAVADAS ESTACAS MEGA ESTACAS CRAVADAS POR PERCUSSÃO

ESTACA DE AÇO ESTACA DE MADEIRA ESTACA PRÉ-MOLDADAS

ESTACAS CRAVADAS POR VIBRAÇÃO

ESTACAS ESCAVADAS ESTACAS DE LAMA ESTACAS ESTACAS HÉLICE CONTINUA

ESTACAS INJETADAS ESTACAS INJETADAS DE PEQUENO DIÂMETRO

ESTACAS RAIZ JET-GROUTING ESTACAS MISTAS

ESTACAS PRANCHAS ESTACAS TIPO FRANKI TUBULÃO

ESTACAS MISTAS É comumente usado uma estaca superposta a um

segmento metálico que tem por finalidade permitir a cravação da estaca em argilas médias a duras sem provocar o fenômeno de levantamento do solo, decorrente da proximidade das estacas. Entretanto, quando a estaca for cravada até a superfície de uma rocha, e esta é muito íngrime, essa solução não é mais indicada, pois a ponta metálica poderá escorregar, quebrando a estaca por flexão. Para resolver esse problema, usa-se cravar uma estaca vazada de concreto até a cota desejada, e por dentro do furo dispor de uma outra estaca que fique embutida na rocha. Outro exemplo de estaca mista é a associação da madeira ao concreto por meio de encaixe chamado sambladura.

Caracterizam-se por serem cravadas por percussão, prensagem ou vibração e por fazerem parte do grupo denominado “estacas de deslocamento”. Podem ser constituídas por:madeira, aço, concreto armado ou pretendido, ou pela associação de dois dessesElementos (estaca mista).

Estaca de Madeira

Empregadas desde os primórdios da história.Atualmente diante da dificuldade de obter madeiras de boa qualidade e do incremento das cargas nas estruturas sua utilização é bemmais reduzida.São troncos de árvores cravados por percussão. Tem duração praticamente ilimitada quando mantida permanentemente submersa.

A estaca de madeira é o tipo mais antigo de estaca que se usou e o mais simples. Geralmente é utilizado no Brasil o eucalipto como estaca de madeira. Além de fundação, também é usada para cimbramento. As estacas são cravadas com bate-estacas de pequenas dimensões e martelos leves, e a relação entre o peso do martelo e o peso da estaca deve ser a maior possível, e no mínimo em torno de 1.0. Suas emendas usualmente são em sambladura, anel metálico ou talas de junção (aparafusadas). As estacas de madeira devem ser utilizadas para pequenas cargas.

Como no solo e praticamente impossível obter um meio completamente seco, o fator e eliminar o ar.  Para se garantir a durabilidade da estaca quando ocorre a variação do nível de água costuma-se fazer o tratamento das madeira com sais tóxicos a base de zinco, cobre , mercúrio etc..

Entretanto, tem se observado que esses sais se dissolvem na água com o decorrer do tempo. Pôr isso tem se tentado o tratamento com o creosoto, substancia proveniente da destilação do carvão ou do asfalto, que se tem mostrado mais eficiente. Neste tipo de tratamento o consumo recomendado pela literatura brasileira e de aproximadamente 30 Kg de creosoto pôr m3 de madeira tratada quando as estacas forem cravadas no mar, e cerca da metade desse consumo quando as estacas forem cravadas em terra.  

Para evitar danos a estaca durante a cravação, a cabeça desta deve ser munida de um anel de aço, destinado a evitar que ela se rompa pôr fendilhamento. Alem do mais, quando a estaca tiver que penetrar ou atravessar camadas resistentes, as pontas devem ser protegidas pôr ponteira de aço.

Quanto as emendas, podem ser feitas pôr sambladura, pôr talas de junção ou pôr anel metálico.  A carga admissível das estacas de madeira , do ponto de vista estrutural, depende do diâmetro da seção media da estaca, bem como do tipo de madeira empregada. Entretanto, costuma-se adotar como ordem de grandeza os valores apresentados na seguinte tabela. Cargas admissíveis normalmente usadas em estacas de madeira.

ESTACAS METÁLICAS As estacas metálicas são constituídas pôr peças de

aço laminado ou soldado tais como perfis de seção I e H, chapas dobradas de seção circular ( tubos) , quadrada e retangular bem como os trilhos, estes geralmente reaproveitados após sua remoção de linhas férreas, quando perdem a sua utilização pôr desgaste.  Tanto os perfis quanto os trilhos podem ser empregados como estacas em sua forma simples, ou como composição paralela de vários elementos.

Embora entre nos ainda seja relativamente elevado o custo das estacas metálicas comparada com outro tipo de estaca ( não só pelo custo do próprio material como pela diferença de comprimentos necessários para transferir a carga ao solo).

Em varias situações a utilização das mesmas se torna economicamente viável, pois podem atender a varias fases de construção da obra alem de permitir uma cravação fácil, provida de baixa vibração, trabalhando bem a flexão e não tendo maiores problemas quanto a manipulação, transporte, emendas ou cortes.

Alem disso, podem ser cravadas através de terrenos resistentes sem o risco de provocar levantamento de estacas vizinhas, mesmo com grande densidade de estacas, nem risco de quebra.

Sua associação com estacas pré-moldados em diversas situações e uma solução bastante econômica e eficiente.  Hoje em dia já não mais se questiona o problema de corrosão das estacas metálicas quando permanecem inteira e totalmente enterradas em solo natural, isto porque a quantidade de oxigênio que ocorre nos solos naturais e tão pequena que a reação química tão logo começa já esgota pela falta de oxigênio.

No caso de trilhos velhos os mesmos só deverão ser utilizados como estacas quando a redução de peso não ultrapassar 20% do teórico e nenhuma seção tenha área inferior a 40% da área do trilho novo.  

As emendas das estacas metálicas são feitas pôr solda com utilização de telas, também soldadas. Os eletrodos normalmente utilizados são do tipo OK 46 E OK 48.  

Um assunto bastante polêmico refere-se a ligação da estaca metálica com o bloco de coroamento quando só existem cargas de compressão.

A ligação mais eficiente consiste em se embutir 20 cm da estaca no bloco, fazendo-se eventualmente uma fretagem através de espiral posicionada pôr cima da armadura de flexão. Quando o perfil metálico tem dimensões transversais, significativas em relação ao espaçamento da armadura principal do bloco, esta deve ser complementada com outra secundaria para combater a fissuração.  Um problema que ocorre com freqüência durante a cravação, pôr percussão, de estacas metálicas através de solos de baixa resistência e o encurvamento de seu eixo mesmo quando se tomam todos os cuidados para aprumá-las, fenômeno decorrente da instabilidade dinâmica direcional, também denominado drapejamento que se manifesta durante a cravação.  

ESTACAS DE CONCRETO É um dos melhores que se presta à confecção de

estacas em particular das pré-moldadas pelo controle de qualidade que pode se exercer tanto na confecção quanto na cravação.Podem ser de concreto armado ou pretendido adensado por vibração ou centrifugação. As secções transversais mais comumente empregadas são: circular (maciça ou vazada) quadrada, hexagonal e a octogonal.

Suas dimensões são limitadas para as quadradas de 0,30 x 0,30m e para as circulares de 0,40m de diâmetro. Secções maiores são vazadas. Cuidados devem ser tomados no seulevantamento. A carga máxima estrutural é especificada pelo fabricante.

As estacas de concreto também podem ser: ESTACAS ESTRELAS: As Fundações em Estacas

Pré-fabricadas de Concreto, de larga utilização na Construção Civil, são, no entanto, sub-aproveitadas, devido às limitações na interação estaca-solo, fruto da difícil cravabilidade. Tem prevalecido a reação do terreno sem atingir-se o limite de carga do elemento estrutural, não obstante o desenvolvimento de tecnologias de preparo do concreto que permitem alcançar-se resistências, cada vez mais, significativamente maiores.

ESTACAS T: Pré-fabricadas em concreto armado, atendem as fundações onde as cargas horizontais são predominantes, principalmente em Obras de Arte, Muros de Arrimo e Canais, tendo significativa resistência a esforços a flexo-compressão, possibilitando inclusive a justaposição de placas entre as mesas dos elementos cravados, dando continuidade à estrutura de contenção.

Ampliando a linha de estacas específicas para solicitações de flexão composta, iniciada com as estacas T em concreto armado, utilizadas em Obras de Arte, Muros de Arrimo e Canais, o Perfil ICP 360 pré-fabricado em concreto pretendido busca atender às cortinas de contenção, como alternativa aos Perfis Metálicos. O que chamamos de Perfil de Concreto I.

ESTACAS MEGA: Elementos de concreto pré-moldado, com comprimentos da ordem de 0,5m, que são cravados por prensagem através de macaco hidráulico. São utilizados como reforço defundações ou substituição de fundações já existentes, usando como reação à própria estrutura. Sua desvantagem é o alto custo e o longo tempo para cravação.

Essas estacas funcionam como uma técnica de sucesso, para corrigir patologias, aumentar a capacidade de carga, realizar fundações especiais, entre outros.

ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO

INTRODUÇÃO Nem sempre a característica básica a ser objetivada

é a resistência à compressão, ou seja, um concreto que apresente uma resistência maior pode apresentar mais problemas que um outro com resistência ligeiramente inferior, principalmente na fase de instalação da estaca no subsolo. No caso especifico das estacas pré-fabricadas, é mais importante se analisar as condições ideais do módulo de elasticidade e resistência à tração do concreto utilizado, do que a resistência à compressão propriamente dita...

CONCEITO

Fundação é o elemento estrutural que tem por função transmitir a carga da estrutura ao solo sem provocar ruptura do terreno de fundação ou do próprio elemento de ligação e cujos recalques possam ser satisfatoriamente absorvidos pelo conjunto estrutural.

No Brasil não se tem notícia de estacas fabricadas pelo processo de extrusão, embora esse assunto esteja sendo bastante pesquisado. Sabe-se que a fabricação de estacas pode ser feita através da utilização de equipamentos semelhantes a esse processo e normalmente confundidos com o mesmo, porém não denominados por extrusão, pois ocorre a movimentação do maquinário que gera o produto, em relação ao produto propriamente dito.

Emendas de Estacas Pré-Fabricadas de Concreto

O tipo de emendas mais utilizado no Brasil é o soldado, embora se tenha notícia de utilização de alguns dos outros tipos de emendas (luva de encaixe, anel de conexão e pino de encaixe), os quais acabaram, no decorrer do tempo, sendo abolidos, por questões de ordem prática ou econômica.

Manuseio de Estacas Pré-Fabricadas de Concreto

No caso de estacas de concreto, devem ser sempre observadas duas condições distintas de manuseio: aquela correspondente à desforma e levantamento das pistas, estocagem, carregamento e descarregamento na obra, que sempre considera que as peças serão manuseadas por dois pontos distintos, e aquela que corresponde ao posicionamento das estacas na torre do bate estacas, que sempre é feito por um único ponto. Em ambos os casos, o princípio a ser observado.

Esse equilíbrio deve ser avaliado de tal modo que em nenhuma outra seção da estaca ocorra flexão superior àquela ocorrida no ponto de manuseio.

É o do equilíbrio de momentos fletores oriundos dos esforços a que as estacas serão submetidas na fase de manuseio, quer seja por dois pontos, quer seja por um único ponto.

Arrasamento, Corte e Aproveitamento de Estacas

Por maior que seja o controle executivo em determinada obra, espera-se que ocorra variações quanto aos comprimentos a serem cravados, variações essas que são função direta da característica geotécnica de cada obra. O controle de cravação através da coleta dos sinais de repiques elásticos no final da cravação de cada estaca obriga, de forma implícita, que ocorram sobras de estacas acima da superfície do terreno (cota de trabalho do bate estacas) em torno de 1 (um) metro.

Essa medida é razoável, para que se possa operacionalizar a coleta desses sinais, sem que haja risco de acidente aos operários que o fazem em campo, pois ao contrário estariam posicionados muito próximos ao curso do martelo do bate estacas.

Sistema de Cravação Obviamente que, quando se fala em sistema de

cravação, não se faz referência apenas ao tipo de martelo utilizado. Faz-se referência, ao conjunto formado pelo martelo, capacete, cepo, coxim, polias, roldanas, cabos de aço e, enfim, todo o sistema que direta ou indiretamente envolve o processo de cravação de tal modo a levar a estaca até a cota necessária sem danificá-la nessa operação e com a melhor eficiência possível...

Sistema de Amortecimento Um detalhe técnico muito interessante e que, reduz

consideravelmente a ruptura de cabeças das estacas durante o processo de cravação, consiste em introduzir uma chapa metálica maciça abaulada (calota de fusca), no interior do capacete. Essa chapa abaulada maciça, com curvatura previamente calculada, tem por função básica, direcionar as tensões decorrentes do processo de cravação sempre para o centro das estacas, mesmo que eventualmente possam ocorrer golpes excêntricos.

Pré-Furação e Suplementação de Estacas

Tais pré-furações são efetuadas com diâmetros inferiores aos diâmetros das estacas, de tal modo a permitir o perfeito ajuste dos fustes das estacas em relação ao solo que os confina, durante o processo de cravação, auxiliando a não ocorrência de folgas excessivas entre o solo perfurado e a superfície lateral do fuste das estacas. Havendo essas folgas, ocorre durante o processo de cravação, a oscilação lateral do fuste, à medida que os golpes do martelo vão sendo desferidos, colocando as estacas em risco de ruptura durante o processo de cravação.

REPRESENTAÇÃO EM PROJETO DE ESTACAS

Segundo a NBR-6118 (2003), recomenda-se a aplicação de um coeficiente de minoração aos esforços máximos de vento, por julgar-se que estes acontecem apenas algumas poucas vezes durante a vida útil da estrutura e por curtos períodos de tempo. A NBR-6122 (1996) permite que a resistência das fundações tenha seu valor aumentado em até 30% quando da aplicação de esforços característicos oriundos da ação do vento. Uma vez que a NBR-6118 (2003) já minora os esforços de vento devido ao fator estatístico.

Seria imprudente que o projetista de fundações majorasse a capacidade de carga do sistema solo-estrutura das fundações, pois isso faria com que o coeficiente global das fundações fosse menor que o valor de 2 estabelecido pela NBR-6122 (1996), estando assim contra a segurança.

PROCESSO DE EXECUÇÃO

É um processo demorado conforme for o tipo de estaca e a locação da obra. Veja:

Sistema de cravação de percussão:• Pistão levantado pelo cabo do bate estacas e deixado cair, acionando o mecanismo da bomba de combustível:

• Sem vibração;• Sem ruído;• Pequeno porte - maior flexibilidade de utilização;• Necessita de se fixar a um maciço ou a uma estrutura existente.

uma pressão na cabeça da estaca por macacos hidráulicos quereagem contra uma plataforma com sobrecargas ou contra a própria estrutura.

(i) Ao descer, o pistão comprime o ar no interiordo cilindro juntamente com o óleo diesel;(ii) O impacto provoca a ignição do combustível ea explosão é transmitida à estaca pela bigorna;(iii) O pistão é então impulsionado para cimano momento do impacto.

NOTA: Solução inicialmente idealizada para reforço de fundações onde não havia pé-direito disponível para instalar o bate-estacas.

Com este equipamento, o processo de cravação de uma estaca baseia-se na reação contra 3 estacas já cravadas. O processo de remoção é o inverso. Como é o caso da escavação por prensagem nas estacas pranchas. Veja abaixo a seqüência de cravação.

1. Eleva-se o primeiro troço da estaca e é colocado dentro de um tubo de proteção;

2. Coloca-se o conjunto, atrás referido, em posição de cravação da estaca;

3. Crava-se a estaca; 4. No fim da cravação do primeiro troço, o segundo troço, já

preparado para a soldadura, é elevado e alinhado com o troço já cravado;

5. Executa-se a soldadura de topo; 6. Crava-se outra estaca enquanto a soldadura se processa; 7. Repete-se o processo até se atingir a profundidade desejada; 8. Verifica-se o local de cravação 24 horas depois, para verificar

se houve ou não relaxação (levantamento da estaca); 9. Finalmente, apara-se o topo da estaca até ao nível pretendido.

ITENS PARA AVALIAÇÃO E FISCALIZAÇÃO

Como qualquer atividade de engenharia, a execução de fundações requer acompanhamento, fiscalização e controle executivo. No caso específico de fundações em estacas pré-fabricadas de concreto, isso não é diferente, pois o acompanhamento diário das obras torna possível a diagnose imediata de quaisquer problemas e, por conseqüência, a adoção imediata de medidas que permita a garantia da qualidade do produto como elemento de fundação.

ITENS:•Documentos • Referentes a dados e especificações do projeto; • Referentes ao controle de execução do serviço;• Relatórios para avaliação do desempenho. Equipamentos • Bate-estacas para estacas pré-moldadas de concreto; • Capacete para estaca; • Cepos; • Coxins; • Guinchos; Equipe • 1 engenheiro supervisor; • 1 operador; • 1 soldador; e • 1 frente de máquina. Materiais • Estacas pré-moldadas de concreto / mista.

NORMAS NBR 6118:2003 - Projeto de estruturas de concreto armado -

Procedimento NBR 6122: 1996 - Projeto e execução de fundações -

Procedimento NBR 6484:2001 - Execução de sondagens de simples

reconhecimento dos solos - Método de Ensaio NBR 8681:2003 - Ações e segurança nas estruturas -

Procedimento NBR 9062:1985 - Projeto e execução de estruturas de concreto

pré-moldado - Procedimento NBR 12131:1991- Estacas - Prova de carga estática - Método

de ensaio NBR 13208:1994 - Estacas - Ensaio de carregamento dinâmico

- Método de ensaio.

MAQUINAS, FERRAMENTAS E EQUIPAMENTOS

São os seguintes: a) Bate-estacas para estacas pré-moldadas de

concreto, o qual movimenta sobre rolos, pranchas ou esteiras, constituído de chassis reforçado e torre rígida, ou guindastes com torres adaptadas para uso de martelo do tipo “queda livre”, automático ou vibratório;

b) Torre guia com altura mínima compatível com os maiores elementos de estacas a serem cravados;

c) Guinchos5 movimentados por motores diesel ou elétricos, providos de, no mínimo, dois tambores com capacidades determinadas em função do peso do martelo e dos elementos de estacas a serem cravados;

d) Martelos; que podem ser de queda livre, automáticos (diesel ou hidráulicos) ou vibratórios;

e) Máquina de solda; f) Capacete6 para estaca; g) Coxins; h) Cepos; e i) Suplementos (quando necessários).

RECOMENDAÇÕES DE SEGURANÇA

CONTROLO DE QUALIDADE NA EXECUÇÃO

Baseado na teoria de propagação de ondas sônicas de tensão, permitindo avaliar a integridade estrutural das estacas;

• análise das características de propagação de ondas sônicas de tensão originadas na cabeça da própria estaca.

• detecção de descontinuidades ou anomalias na estaca tais como fraturas, alargamentos e estreitamentos localizados, variação da

qualidade do betão da estaca, irregularidades no diâmetro no corpo da estaca.

RISCOS Ruído Atropelamento / abalroamento Tombamento do bate estacas Queda de materiais Cabos-de-aço defeituosos / rompimento Queda de operador  Esforço físico excessivo Esmagamento de membros / Traumatismo Quebra da estaca / queda do material

Esmagamento de membros / Traumatismo Quebra da estaca / queda do material Incêndio no equipamento Partículas sólidas arremessadas Vibrações no equipamento (Distúrbio de equilíbrios) Choque elétrico por contato com equipamento.

SEGURANÇA Trabalhadores que batem estacas devem usar luvas

de raspa e, preferencialmente, camisas de manga comprida;

Isolar a área abaixo da zona de montagem. Caso não seja possível isolar, colocar placas de sinalização indicando o risco;

Treinar pessoais para relatar casos de ferramentas, fios, cabos elétricos e equipamentos danificados;

Fazer manutenção periódica; Óculos de segurança devem ser usados pelo

operador de corte e por pessoas nas proximidades da área da concretagem;

Treinar pessoal para adotar posturas ergonomicamente corretas; períodos de descanso;

É recomendável adotar um rodízio na operação do martelete O operador deve ter experiência ou treinamento prático alocar funcionários em boa forma física para a tarefa;

Uso de extintores de incêndio, por pessoas treinadas no uso adequado;

Isolar com fita a área ao redor da estaca. Verificar comprimento da parte cortada para estimar

o raio de isolamento necessário; puxar com uma corda a estaca para o lado oposto do operador;

Uso obrigatório do protetor auricular; O operador deve usar cinto de segurança com trava-

quedas, fixo a estrutura do bate estacas; É obrigatório verificar o estado de conservação dos

cabos antes do início da atividade. Observar terreno e adequá-lo as necessidades, com

nivelamento ou arrasamento; As vias de circulação devem estar limpas e

niveladas; A central deve estar isolada por fita ou guarda-corpos, impedindo acesso de pessoas estranhas ao serviço;

Manter o pilão no solo quando este não estiver em operação;

Tornar obrigatório o uso do cinturão de segurança, tipo pára-quedista, preso ao trava queda em cabo independente, ao posicionar a estaca no capacete do pilão;

Isolar a área de operação durante o posicionamento da estaca no capacete;

Utilizar protetor auditivo, luvas de raspa, bota de borracha ou de couro, vestimenta e na operação de soldagem dos anéis, usar máscara de solda, avental, luva e mangote de couro.

RECOMENDAÇÕES DE USO DA FUNDAÇÃO NA CONSTRUÇÃO

Escolha do tipo de fundação em função da geologia Pesquisa de subsolo adequada (geofísica e

sondagem) Fundação inadequada ao tipo de solo e suas

conseqüências (cálculo das cargas e recalques) Equipamentos e mão-de-obra disponíveis Custo de execução

CONCLUSÃO

O melhor tipo de fundação é aquela que suporta as cargas da estrutura com segurança e se adequa aos fatores topográficos, maciço de solos, aspectos técnicos e econômicos, sem afetar a integridade das construções vizinhas.

É importante a união entre os projetos estrutural e o projeto de fundações num grande e único projeto, uma vez que mudanças em um provocam reações imediatas no outro, resultando obras mais seguras e otimizadas.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS

LIVRO DE FUNDAÇÕES

DIRCEU DE ALENCAR VELLOSO FRANCISCO DE REZENDE LOPES

“Todas as estruturas de engenharia têm de ser

suportadas, de alguma maneira, pelos

materiais que formam a parte superior da

crosta terrestre. Existe, portanto, uma conexão

inevitável entre as condições geológicas e o

projeto de fundações”

Lagget,

1962