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INDICE DO TEXTO 1 - INTRODUC;Ao 1.1 - Nota inicial 1.2 Algumas definiyoes. Forma das estacas 1.3 - Utilizayoes das estacas 2 - TIPOS DE ESTACAS E A SUA Ex£cU~Ao 2.1 - Classificayao das estacas. Metodos de construyao 2.1.1 - Introduyao 2.1.2 - Estacas instaladas com deslocamento do terreno 2.1.2.1 - Estacas cravadas pre-fabricadas 2.1.2.2 - Estacas cravadas moldadas " in situ" (moldadas sem extracyao do terreno) 2.1.3 - Estacas instaladas sem deslocamento do terreno 2.1.3.1 - Estacas moldadas com extracyao do terreno do tipo B1 2.1.3.2 - £stacas moldadas com extracyao do terreno do tipo B2 2.l.4 - Estacas em helice 2.1.5 - Alterac;oes do estado de tensao em func;ao do tipo de estacas 2.2 Equipamentos de crava9ao 2.2.1 - Introduyao 2.2.2 Martelos de crava9ao 2.2.3 - Vibradores 2.2.4 - Macacos hidraulicos 2.3.- Materiais utilizados em estacas 2.3.1 - Preambulo 2.3.2 - Madeira 2.3.3 - Ayo 2.3.4 - Betao 2.3.4.1 - Estacas de betao pre-fabricadas 2.3.4.2 - Estacas de betao moldadas IIin s i, tu II

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INDICE DO TEXTO

1 - INTRODUC;Ao

1.1 - Nota inicial

1.2 Algumas definiyoes. Forma das estacas

1.3 - Utilizayoes das estacas

2 - TIPOS DE ESTACAS E A SUA Ex£cU~Ao

2.1 - Classificayao das estacas. Metodos de construyao

2.1.1 - Introduyao

2.1.2 - Estacas instaladas com deslocamento do terreno2.1.2.1 - Estacas cravadas pre-fabricadas2.1.2.2 - Estacas cravadas moldadas " in situ"

(moldadas sem extracyao do terreno)

2.1.3 - Estacas instaladas sem deslocamento do terreno2.1.3.1 - Estacas moldadas com extracyao do terreno

do tipo B1

2.1.3.2 - £stacas moldadas com extracyao do terrenodo tipo B2

2.l.4 - Estacas em helice

2.1.5 - Alterac;oes do estado de tensao em func;ao do tipo deestacas

2.2 Equipamentos de crava9ao

2.2.1 - Introduyao

2.2.2 Martelos de crava9ao

2.2.3 - Vibradores

2.2.4 - Macacos hidraulicos

2.3.- Materiais utilizados em estacas

2.3.1 - Preambulo

2.3.2 - Madeira

2.3.3 - Ayo

2.3.4 - Betao2.3.4.1 - Estacas de betao pre-fabricadas2.3.4.2 - Estacas de betao moldadas IIin si,tu II

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1 - INTROOUCAO

1.1 - NOTA INICIAL

Vma estaca e urn elemento estrutural alongado, instalado no

terreno, em POSiy30 vertical ou ligeiramente inclinada, com 0

objectivo de Ihe transmitir as solicitayoes impostas pela Super-

estrutura. Esta definiy30, independente da composiyao da estaca

e do modo como e instalada no terreno, e extremamente ampla. Par

isso, ° comprimento, metoda de instalay30, composiy30 e modo como

actuam as estacas pode ser muito variavel. Esta grande variabili-

dade faz com que as estacas sejam meios de funday30 utilizaveis

em condiyoes muito diversas.

o emprego de estacas em fundayoes tern-se desenvolvido rapi-

damente de tal modo que, nos ultimos anos, s6 muito raramente se

usam outros tipos de funda90es profundas. Par exemplot os caixoes

ou tubuloes queha uns anos atras se usavam frequentemente na

fundayao de pontes estao actualmente praticamente post os de lado,

tendo sido substituidos por algum tipo de fundayao por estacas. A

este prop6sito e de referir que as barretas, construidas com

equipamentos usados na execuyao de paredes moldadas, sao simi-

lares as estacas embora tenham uma secyao transversal alongada

enquanto as dimensoes das secyoes das estacas sao geralmente da

mesma ordem de grandeza.

Urn outro motivo que tem contribuido para 0 aumento do uso de

estacas reside no facto de na constrUyaO de fundayoes profundas

se utilizarem processos mais industrializados (mecanizados) do

que os que se empregam na execuyao de fundayoes directas. Este

facto pode fazer diminuir 0tempo necessario para a execuy30 das

fundayoes de urna estrutura, acarretando beneficios economicos.

Este rnoderno e em desenvolvimento metodo de funday3a e, ao

mesma tempo, urn dos mais antigos. Nos vales dos rios e em locais

com fracas caracteristicas geotecnicas as estacas tern sido usadas

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desde os tempos pre-hist6ricos. Contudo, ate ao inicio do presen-

te seculo, as estacas eram de madeira, com diametros da ordem dos

JOcm e comprimentos que nao ultrapassavam os lO-lSm. Actualmente,

as estacas podem atingir diametros da ordem dos J a 4m e compri-

mentos da ordem dos 60 a 70m, sen~o constituidos por betao,

armado ou nao, ou por ayo e, menos frquentemente, por madeira.

Tambem os metodos de construyao tern experimentado uma rapida

evoluyao. Os equipamentos mais ou menos manuais de cravayao das

estacas de madeira do passado deram lugar a maquinas de cravayao

complicadas e sofisticadas com uma potencia muitissimo superior a

dos equipamentos antigos. Por outr~ lado, novos metodos de

execuyao de

construyao

fabricadas.

estacas foram desenvolvidos,

das estacas Hin-situ" em

os quais permitem a

alternativa a s pre-

1.2 - ALGUMAS DEFINI~6ES. FORMA DAS ESTACAS

A extremidade superior que se liga a superestrutura chama-se

cabeya da estaca e a extremidade oposta designa-se por ponta da

estaca. A parte intermedia denomina-se fuste.

o fuste pode ser cilindrico ou conico, com secyao transver-

sal circular, octogonal, hexagonal, quadrada, triangular, em

forma de H, etc. (ver Fig.I.I). A superficie do fuste pode ser

mais ou menos lisa ou rugosa.

A ponta das estacas pode ter uma secyao identica a do fuste

ou pode ser ponteaguda ou alargada. No caso de ser ponteaguda e

sendo a estaca constituida por madeira ou betao, a ponta e geral-

mente reforyada com ayo (ver Fig.I.I).

As estacas sao muitas vezes ligadas por elementos mais ou

menos rigidos formando grupos (ver Fig.l.2). Os elementos de

ligayao sao designados por maciyos de encabeyamento das estacas e

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padem se~ ~aci~os ou farmadas por uma grelha. Estes elementos

estruturais padem estar localizados abaixo au acima da superficie

do terrena (ver Fig.1.2).

Urn grupo de estacas ligadas pelo respectivo maciyo de enca-

beyamento constitui urnsistema estaticamente indeterminado pelo

que a distribuiyao das foryas pelas diversas estacas depende das

deformayoes e deslocamentos.

1.3 - UTILIZAyOES DAS ESTACAS

Geralmente usam-se estacas nas seguintes situayoes:

1) - Quando as camadas de terreno com capacidade portante

suficiente se encontram a grandes profundidades.

2) - Quando as camadas superficiais sao muito deformaveis embora

possam ter capacidade de carga suficiente ou quando as

deformayoes das camadas superficiais variam muito de ponto

para ponto.

3) - Quando as camadas imediatamente abaixo da estrutura passaro

vir a ser enfraquecidos per lavagem pcovocada por um gra-

diente hidraulico elevado OU por qualquer outra causa.

4) - Quando as camadas imediatamente abaixo da estrutura sao

susceptiveis de experimentar movimentos sazonais,

mentos e assentamentos ciclicos.

levanta-

5) - Quando as superestruturas sao particularmente sensiveis

aos deslocamentos diferenciais ..

6) - Quando as superestruturas transmitem cargas concentradas,

verticais e/ou horizontais, inusualmente elevadas. No casa

de serem transrnitidas ~ funda9Ao cargas horizontais eleva-

das pode ser necessaria usar estacas inclinadas.

7) - Nos casos em que as superestruturas transmitam tracyoes a

funda9§o au momentos que, ao ser insuficiente a carga

vertical, provoquern tracyoes. Tal pode ocorrer: a) em edi-

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ficios altos sujeitos a esforyo de ventos ou sismicos; b)

em construyoes que para 0 seu equilibrio necessitem de

elementos submetidos a tracyao, como e,de antenas recticuladas muito esbeltas

por exemplo,0

casocuja estabilidade

aos esforyos horizontais e garantida per cabos (geralmente

3); c) quando possa ocorrer 0levantamento do fundo de uma

escavayao por aCyao de pressoes hidroestaticas ascencio-

nais.

8) - Em estruturas maritimas para transmitir as cargas atraves

da agua ate ao terreno submerso. Nestes casos pod em levan-

tar-se problemas de encurvadura das estacas.

9) - Para compactar solo~ arenosos soltos. Nestes casos as

estacas podem ser retiradas pois nao servirao como elemento

de suporte.

10) - Para estabilizayao de encosta naturais instaveis. Nestes

casos as solicitayoes verticais podem ser pequenas estando

as estacas sujeitas sobretudo a solicitayoes laterais.

Na Fig.l.2 apresentam-se alguns exemplos de utilizayao de

estacas como elemento de fundayao.

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2 - TIPOS DE ESTACAS ~ ~ SUA CONSTRUCAO

2.1 - CLASSrFICA~AO DAS ESTACAS. METODOS DE CONSTRU~AO

2.1.1 - Introdugao

As estacas podern ser classificadas de diversos modos, par

exemplo, pelo material de que sao constituidas ou pelo modo como

sao lnstaladas no terreno. A classificayao que se val introduzir

ernseguida baseia-s8, par urn lado, no efeito que a construyao das

estacas produz no terreno envolvente e, por outro, no modo como

aquelas sao instalactas. Assim distinguem-se dois grandes grupos:

A) - 0 constituido pelas estacas instaladas sem extracyao de

terreno que, portanto, comprimem este de modo a criar a

espayo necessaria - estacas instaladas com deslocamento

do terreno;

B) - 0 que engloba as estacas construidas ap6s a furayao e

extracyao do terreno - estacas instaladas sem desloca-

mento do terreno.

2.1.2 - Estacas inst~ladas com deslocamento do terreno

As estacas deste tipo, ao comprimirem lateralmente 0 terre-

no, provocam urnaumento muito significativo da tensao horizontal

bern como alterayoes nas caracteristicas do solo envolvente (ver

2 .4) .

A instalayao das estacas no terreno pode ser feita par: a)

pancadas de urn martelo; b) vibrayao; c) pressao de macacos ou de

cargas; d) rotayao. A escolha do metodo de instalayao depende do

tipo de terreno.

Este grupo divide-se em dois sub-grupos:

Ai) - 0 das estacas solidas OU ocas (com base fechada e

solidarizada ao tubo aco) introduzidas no terreno ate

atingirem a posiCao especificada - estacas cravadas

p_::.~=_~_~~brcadas ;

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A2) - 0 das estacas construidas do seguinte modo: crava-S8

urn tubo fechado na base (com urn rolhao nao solidariza-

do ao tuba oco) ; em seguida retira-se a tubo, ficando

a base na posiyao especificada, e, ao mesmo tempo,

enche-se 0vazio criado com betao - estacas cravadas

moldadas Ifin-s itu II ou estacas mol dadas sem~~~=-~~~~ ..~ extracc;:ao., -.~.~. . . .

~- ...do terreno.

2.1.2.1 - Estacas cravadas pre-fabricadas

A principal caracteristica destas estacas e eonstituida pelo

facto de 0solo perturbado fiear em contaeto com a estaca pre-

fabricada.

Sao deste tipo as estacas de madeira, as estacas pre-fabri-

cadas de betao e as estaeas constituidas par perfis de a~o

(geralmente perf is H) bem como as estacas tubulares (de ayo ou de

betao) desde que a base esteja fechada de modo a impedir a

entrada do terreno. Geralmente as estacas tubulares sao

posteriormente cheias com betao.

alguns tipos de estacas tubulares.

A vantagem das estacas tubulares (de a90 ou de betao) bern

Na Fig.2.1 estao representados

como das estacas constituidas par perfis H reside no facto de 0

comprimento do tuba ou da estaca pader ser facilmente alterado,

adaptando-se as condiyoes locais. Embora se possam cortar e

emendar estacas de madeira ou de bet~o pre-fabricado tal 0 geral-

mente de evitar pais os procedimentos sao pouco praticos e podem

acarretar inconvenientes.

As estacas constituidas par perfis metAlicos sao uteis nas

situayoes em que as estacas cravadas pre-fabricadas constituem a

melhor soluyao mas em que 0 deslocamento do solo causado pela

crava9~0 deva ser 0menor possivel.

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2.1.2.2 - Estacas cravadas moldadas rrin s it.u " (moldadas sem

extracgao do terreno)

As estacas deste tipo sao construidas utilizando processos

que, em regra, estao patenteados. Na maioria dos processos e

primeiramente cravado urn tubo resistente, fechado na base com um

tampao temporario ou com urn rolhao mole de betao. 0 betaa e entao

colocado no tubo ao mesrno tempo que este vai sendo retirado,

ficando a base au rolhao im6veis, na posiyao especificada. Na

Fig.2.2 apresentam-se alguns tipos de estacas pertencentes a este

grupo.

Nestas estacas a betao e colocado !lin situ'! em contacto

directo com 0solo, estando sujeito a poder ficar misturado com

agua au mesmo com terreno se a retirada do tubo for feita de modo

imperfeito. Para evitar que tal ocorra e necessario que 0nivel

do betao dentro do tubo esteja sempre acima da base deste.

Quando 0tuba e retirado h a um certo -relaxamento da tensao

horizontal que toi originada durante a cravayao. Se 0betao for

vibrada ou comprimido a medida que vai sendo colocado a tensao

horizontal pode voltar a aumentar.

2.1.3 - Estacas instaladas sem deslocamento do terreno

As estacas deste grupo sao feitas extra indo 0 terreno e

colocando a estaca no vazio aberto. Na maior parte dos casos a

estaca e betonada "in situ" e, por isso, as estacas deste grupo

costumam ser designadas por estacas moldadas com extracgao--££ __~-

terreno. Contudo, tambem se pode constituir uma estaca

introduzindo no turo elementos pre-fabricados os quais sao poste-

riormente selados, geralmente com cimento, as paredes daquele.

Este grupo devide-se em dois sub-grupos:

81) - 0 das estacas executadas do seguinte modo: crava-se

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um tubo aberto na base ate a posiyao especificada; 0

solo que entra no tubo e retirado sendo substituido

por betao;0

tubo inicialmente cravado nao e retirado;82) - 0 constituido pelas estacas' construidas pelo

seguinte processo: abre-se urn [uro no terreno usando

um metodo apropriado para 0terreno em causa; 0betao

e colocado a rnedida que e retirado, se houver, 0

suporte temporario das paredes do furo.

Note-se que, no que respeita a altera~ao do estado de

tensao, estes dois grupos se distinguem pel0 facto de, no

primeiro caso, esse estado de tensao permanecer praticamente

inalterado OUt quando muito, aumentar ligeiramente (devido a

cravayao do tubo aberto) enguanto, no segundo, dependendo do tipo

de protecyao do furo que for utilizada, pode haver uma

descompressao do maciyo e,

horizontal.

portanto, uma diminuiyao da tensao

2.1.3.1 -Estacas moldadas com extracyao do terreno do tipo B1

o tubo sujeito a cravayao 8, geralmente, bastante

resistente, de ayo ou de betao armada, e costuma possuir a base

biselada de modo a facilitar a penetrayao.

o solo que entra no tuba e, em regra, retirado a medida que

a cravayao prossegue. Contudo, se tiver que se passar atrav8s de

uma camada muito solta ou mole a extracyao do solo pode causar urn

refluimento do terreno adjacente pelo que, nestas condi90es, a

extracyao so deve ser feita uma vez ultrapassada a camada com mas

caracteristicas.

o solo pode ser retirado do interior do tubo de diferentes

maneiras: a) com urn trado; b) com uma limpadeira; c) com ar

comprimido; d) corn injecyao de agua; etc ..

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Este tipo de estacas possui muitas das vantagens das estacas

cravadas pre-fabricadas, com 0 merito adicional de provocar pOUca

compressao ou deslocamento do solo. Esta caracteristica torna-

as uteis nos casos em que existam estruturas na vizinhanya, as

quais poderiam experimentar movimentos inconvenientes caso 0

deslocamento do terreno aquando da cravayao das novas estacas

fosse excessivo.

Apos a limpeza do furo este e cheio com betao. Note-se que

no caso de estacas de ponta a limpeza do furo e essencial.

de salientar que 0 tubo (nao retirado) contribui

geralmente muito significativamente para a resistencia estrutural

da estaca.

2.1.3.2 - Estacas moldadas com extracyao do terreno do tipo B2

Neste tipo de estacas 0betao e moldado frin situll em

contacto com 0 terreno. Os diferentes sistemas diferem principal-

mente no modo como se procede a escavayao do terreno. Em argilas

utilizam-se, entre outros, os seguintes processos:a) - turos ate O.6m de diametro podem ser realizados com

instrumentos de percussao suspensas de urn

usando-se tubagem de protecyao apenas quando necessario

para evitar a queda de blocos das paredes do turo (ver

Fig.2.3):

b) - com trados mecanicos (ver Fig.2.4) au com baldes. de

maxilas (ver Fig.2.5) podem abrir-se turos com l,5m de

diametro ou mesma superiores; este processo e parti-

cularmente adequado em argilas medias a duras que nao

necessitem de protecyao das paredes do furo.

Em argilas duras e possivel alargar a base das estacas tanto

por processos manuais como usando utensilios adequados (ver

Fig.2.4) .

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Em solos arenosos utilizam-se tambem os sistemas atras

indicados. Neste tipo de solos, particularmente abaixo do nivel

freatico, e em regra necessario utilizar urn processo de estabili-

~a9ao das_paredes do furo. Os diferentes metodos usam tubagem de

protecyao ou lamas bentoniticas densas ou uma combinayao destes

dois processos.

Em furos entubados ?iQ_e...rt_osm solos arenosos a~_Q_d_o_rU¥eJ-

freatico,- - - - - - - - a __t~£~D_Q_____gQjacentepode fluir para dentrC l _ _ do fura

devido a Qercolayao de agua. Para evitar que tal ocorra e

riecessa z - io que 0 n1vel de agua dentro dQ________f_ur_o____g_§_t_ej_a_ac,

agua.~

Note-se ainda que se deve evitar que a eSC3VayaO avance a

frente da base da tubagem de protecyao pois pode-se criar uma

cavidade de diametro maior que a do furo por colapso das paredes

(nao protegidas nesse tramo). Quando a tubagem e descida cria-se,

entao, urnvazio cheio de agua circundando 0furo. Este vazio pode

colapsar devido as vibrayoes causadas pelas operayoes de desmonte

do terreno mas se permanecer estavel pode causar problemas na

altura da betonagem. Com efeito, quando a tubagem e retirada para

que 0betao se adapte as paredes do turo, a agua que permaneceu

no referido vazio tanto pode percolar.para ° terreno, se este tor

suticientemente permeavel, como, no caso contrario, se pode

misturar com 0betao au mesmo criar urn vazio no corpo da estaca.

Enchendo 0 turo com uma lama densa as paredes pod em

permanecer estabilizadas ate que seja conveniente colocar a

tubagem de proteCyao. Nalguns casas nao se utiliza sequer esta

tubagem, mantendo-se 0 furo permanentemente cheio com lama.

Quando 0 furo termina em solos arenasos ou grosseiros e

necessario cuidar de evitar que 0terreno seja enfraquecido pela

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percolayao de agua, ja que se isto acontecer a capacidade de

carga da estaca fica diminuida.

Quando 0 furo esta cheio com agua ou com lamas de furayao, a

betonagem deve ser feita com tremonha (tubo com 0comprimento do

furo que permite colocar 0betao directamente no fundo daquele) .

2.1.4 - Estacas em helice

Usando uma lamina em helice a todo 0comprimento eu apenas

na base pode-se IIap az afusar" uma estaca ao terreno (ver Fig. 2.6) •

o fuste pode ser solido eu oco, fechado ou nao na base. Neste

ultimo caso procede-se a extracyao do terreno que entra no tubo.

Em alguns casas a helice pode separar-se do tubo, sendo este

recuperado.

As estacas em helice devem ser encaradas como urn metodo de

execuyao que permite obter estacas com base alargada. Com efeito,

usando este processo e possivel executar estacas dos tipos Al, A2

eEl, atras mencionados.

odiametro da helice pode ser

J

a5

vezes superior ao dofuste da estaca. 0 uso deste processo permite, portanto, obter

estacas com bases muito largas sem que 0 deslocamento do terrene

seja excessivo mesmo quando 0 tubo e solido ou fechado na base.

As estacas em helice sao muito ute is em obras maritimas pois

podem resistir tanto a foryas de compressao como de tracyao.

2.1.5 - Alterayoes do estado de tensao em fungao do tipo de

estacas

A instalayao de estacas nos maciyos terrosos provoca

alterayoes no estado de tensao destes, particularmente na tensao

horizontal. Essas alterayoes dependem do metodo de construyao.

Assim:

a) - a construcao de estacas com deslocamento do terreno

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(tipo Al ou A2) provoca urn irnportante aumento das~~ • . _ . _ • __ • _ _ ._ __ • ~ __ ~~ _ _ . __ • _~ . _ _"_ L~" ¥ ~c ~-----.---_. .-.

tens6 es h 0riz0ntaisat e urnace rta _ . 9 - . .i?_.t.,<iD"S:iq _ _ _ _ _ Q . . .8--:'2_IdP_~_(Ji-_ , , _ - - _ , . . , . - -. . . _ _ _ __ . . - - - - . - _ _ , ._ .- . - - . . . . . . _ , _ _ , . , -. . .~ - - - - - - - - - - T. . - - - - · - ~. .

logo 0 coeficiente de impulsoie lateral das estacas,

passa a ser superior ao coeficiente de impulso em

repouso; esse aumento da tensao horizontal depende da

area da sec9ao das estacas e tambem da sua forma (v e r

b)

Fig.2.7 a e b);

- a instala9ao de estacas do tipo 81 (e t.amb ern dO_! ..Po A~_- . . . . . . . . . ~-~~-~.-~ .._.--

constituidas p~r perfis metali-_c_Qs.)~i:~_~_po~~.c::_..§'ta-_

do de tensaoL_._pOd~mt9_J..quaJlgQ_ m.uitol__ c~nduzir ..._.ul)J'-'-""~--.--'-~~-~

ligeiro aumento da compressao horizontal;-- ~.-~----... .----~-.--- ..- ...~-~~'--_-----

c) - a ~Qn_~~c;:ao de estacas dQ__ti.P9_J?1_podeconduzir a uma

importante descompressao do maciyo,- - - - ~ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ~ . - - ~ - - - - - - -

sobretude em esta-

cas de grande diametro; essa descompressao podera ser

minimizada durante a fura9ao, entubando 0 furo ou usan-

do lamas densas, e durante a betonagem, particularmente

se 0betao for compactado por qualquer processo.

A questao das varia90es de estado de tensao induzidas pela~---~.----.- .--~ ..-.-..--~~---.- . . . . . - . - ~ . - . - . ---~""______,-, - _ . -

~nsta1._a9ao...as-_est9-_s:as importante perque, como se sabe , aqu~L9-s---..__,.,.__.- . . . . . .-.--~-~---... -.- . . . .~-~--------... - - . . . . , . . .._ - - - _ - - _ . . . . . . . _ . - - - - ,

vari.?_go~§_~podem provocar mcdiri.cacoes nas caracteristicas de------ --.______ ..--------~-~--~---------..'"~.-Y .,...,.._._.__~ .-.--~~-~~~............._---....

resistencia e de deformabilidade dos maciyos.

2.2 - EQUIPAMENTOS DE CRAVA~AO

2.2.i - Introduqao

Os equipamentos de cravayao utilizam-se para introduzir no

terrene tanto estacas pre-fabricadas (estacas do tipo Al) como

tubos fechados na base (estacas tipo A2) ou nao (estacas do tipo

81) . Nas estacas entubadas do tipo 82, por vezes, tarnbem tern que

se usar equipamentos para empurrar a tuba gem de protec9ao do

furo.

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Nos sistemas mais potentes e eficientes, o e~uipa~ento de

cravayao, bem como a estaca antes de se iniciarem as operayoes,

sao suspensos de colunas usualmente constituidas por Uma

estrutura reticulada de grande altura. Corn efeito, a altura da

coluna tern que ser superior a soma dos comprimentos da estaca e

do equipamento de cravayao. Ligadas a col una existem guias que

servem para alinhar a estaca no inicio da cravayao. A col una par

sua vez esta ligada a uma base mobil que transporta tambem todo 0

equipamento necessario a execuyao. Este conjunto mobil costUlna

ser designado por bate-estacas (ver Fig.2.8).

A crava9ao de estacas ou de outros elementos estruturais

alem de alterayoes no terreno que sao analisadas em 2.4,

provocar outros efeitos tais como ruidos e vibrayoes as

pode

quais

podem causar danos nos edificios vizinhos ou ern infraestruturas

enterradas. Em meios urbanos, sobretudo, tais efeitos sao de

evitar quer pelos incomodos que causam quer pelos riscos que

comportam.

Os diversos equipamentos disponiveis induzem niveis de ruido

e de vibrayao muito diversos, desde muito elevados ate

praticamente nulos.

seguinte modo:

as diversos equipamentos agrupam-se do

[

gravi ticos

Martelos aavapor OU

diesel[

dea ar comprirnido

de

aCyao simples

aCyao dupla

- Vibradores

Macacos·de cravayao

- Equipamentos de rotayao

Em seguida

equipamentos.

faz-se uma breve descriyao de alguns destes

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2.2.2 - Martelos de cravagao

Na Fig.2.8 a e b podem ver-se martelos de cravayao montados

ernbate-estacas.

Os martelos graviticos ainda se usam em trabalhos pequenos.

Um martelo gravitico e constituido por uma massa metAlica com um

gancho por onde passa 0cabo de suspensao e corn guias de alinha-

mento. 0 peso e puxado para cima, caindo em seguida livremente

sobre a cabeya (protegida) da estaca. A operayao repete-se ate a

completa cravayao da estaca.

constituem os principais inconvenientes destes martelos a

sua lentidao e a altura de que tern que disper para que a energia

da pancada seja elevada.

Nos martelos a vapor (ou a ar comprirnido) este e usado para

levantar 0peso, 0qual em seguida cai, livremente nos rnartelos

de aCyao simples (ver Fig.2.9a) ou ajudado pela pressao do vapor

(ou do ar comprimido) nos de dupla aCyao (ver Fig.2.9b), sobre a

cabeya protegida da estaca.

o ritmo das pancadas e a encrgia de cada uma delas e maior

nos martelos de dupla aCyao (sendo iguais os pesos dos mayos)

mas, em contrapartida, consomem mais vapor. 0 comprimento destes

martelos costuma ser inferior ao dos martelos de aCyao simples e

e da ordem dos 2 a 4.5m.

Nos martelos a vapor a razao entre os pesos do mayo e da

estaca deve ser da ordem dos 0,5 a 1.

Um martelo a diesel e constituido por um cilindro, um mayo,

uma bigorna e urn sistema simples de injecyao do carburante (ver

Fig.2.9c). No comeyo da operayao 0mayo e puxado para cima e 0

carburante e injectado. Quando 0mayo e libertado e cai 0ar e 0

carburante sao comprimidos e, em consequencia, aquecem; quando 0

mayo j a esta perto da bigorna 0 calor e suficiente para fazer

explodir a mistura ar-carburante. Em resultado dessa explosao a

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estaea penetra no terreno ao mesmo tempo que 0mayo e empurrado

para eima, reinieiando-se 0cicIo. Em solos poueo resistentes a

penetrayao da estaea e muito grande pelo que 0mayo pode nao ser

empurrado para eima 0 suficiente para adquirir a energia

potencial eapaz de provoear a igniyao da mistura explosiva, 0que

obriga a que seja iyado manualmente. E portanto evidente que

estes martelos funcionam mais eficientemente nos terrenos em que

seja pequena a penetrayao da estaca em cada cicIo.

Os martelos a diesel tern mais rnobilidade do que os outros

porque sao mais leves alem de que nao necessitarn de geradores devapor ou ar cornprimido. Em geral, o consumo de carbur.ante e

pequeno.

o comprimento dos martelos a diesel varia entre os 3.5 e os

8.2m (4,5 a 6m a maioria das vezes). A razao entre os pesos do

mayo e da estaca a cravar deve ser da ordem dos 0.25 a 1.

Para diminuir 0risco de danificayao das ·cabeyas das estacas

e conveniente protege-las com alrnofadas de madeira dura 0U plas-

tico. Na Fig.2.9 e mais em pormenor na Fig.2.10 pode ver-se 0

dispositivo geralmente utilizado. Aquelas almofadas devem ser

periodicamente substituidas poisl

com as pancadas sucessivas,

consolidam e perdem a capacidade de amortecimento para que estao

concebidas.

Quando uma estaca tern que passar atraves de uma camada de

areia ou de cascalheira ou quando urn dado cornprimento da estaca

tern que ticar embebido numa earnada daquele genero, 0 risco de

danificayao da estaca provocado por uma prolongada sequencia de

tortes pancadas pode ser reduzido injectando agua. A injecyao

taz-se directamente na ponta da estaca de modo a "amolecer" 0

terreno e facilitar a cravayao. A injecyao deve terminar a alguma

distancia da posiyao tinal da ponta da estaca para que nao

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di8inua a ca9acidade portante do terreno em que esta assenta.

A injecyao de agua tamnem se pode usar com outros metodos de

cravayao. A injecyao de agua nao e efectiva em argilas duras.

2.2.3 - Vibradores

Na Fig.2.8c pode ver-se um vibrador em operayao.

Os vibradores para cravayao de estacas foram introduzidos em

1949. Acoplados directamente na cabeya da estaca transmitem-lhe

uma vibrayao que, por sua vez, a comunica ao terreno ever

Fig.2.8c). Esta vibrayao provoca uma diminuiyao temporaria da

resistencia lateral na interface solo-estaca 0que permite que

esta penetre devido ao peso proprio e da unidade vibradora.

As principais vantagens da cravayao de estacas com

vibradores sao as seguintes:

a) - reduyao das vlbrayoes que se tornam praticamente nulas

a distancias em relayao a estaca superiores a 1m;

b) reduyao do ruido;

c) - elevadas velocidades de penetrayao; sao possiveisvelocidades de penetrayao superiores a 3m por minuto.

Este processo de cravayao da bons resultados em solos

arenosos e razoaveis em depositos siltosos ou de argilas pouco

duras. Em argilas duras ou em solos grosseiros com blocos 0

processo funciona mal.

2.2.4 - Macacos hidraulicos

Constitui urnprocesso absolutamente silencioso e nao provoca

qualquer vibrayao.

Este metodo e muito pratico para recalyar edificios antigos

e/ou defeituosos, com problemas de fundayoes. Pode ser utilizado

no interior dos edificios com pe direito pequeno. Nestas

a estaca e constituida por pequenos elementos pre-

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fabricados que sao posteriormente ligados entre si por qualquer

processo. A reacyao pode ser obtida no proprio edificio que se

esta a reca Lce r (ver Fig. 2.11) .

2.3 - MATERIAlS UTILIZADOS EM ESTACAS

2.3.1 - Preambulo

Como ja se referiu, antigamente as estacas eram de madeira.

Actualmente alem destas utilizam-se estacas de ayo e de betao,

podendo estas ser pre-frabricadas ou moldadas lIin situ".

2.3.2 - Madeira

As estacas

arvores com as

de madeira sao constituidas por

ramos cuidadosamente cortados e

troncos de

usualmente

tratados com produtos protectores da madeira.

Em geral os troncos de madeira duram muito tempo se se

mantiverem perrnanentemente molhados ou secos, mas se 'estiverem

sujeitos a sucessivos ciclos de secagem-molhagem a sua destruic;ao

e rapida (provavelmente em menos de um ana a estaca fica

apodrecida) a nao ser que estejam convenientemente protegidos. As

estacas parcialmente embebidas podem sofrer danos causados par

insectos perfuradores da madeira se esta nao for tratada com as

substancias adequadas. No mar a madeira pode ser atacada por

moluscos.

As madeiras mais utilizadas sao 0pinho e 0 eucalipto,

devido ao seu baixo custo. Contudo, em situac;oes em que seja

necessaria uma maior resistencia ao ataque das aguas marinhas au

a impactos, recorre-se a madeiras mais caras mas tambem mais

duras, tais como a faia, a teca, etc ..

Os troncos que se usam em estacas devem ter uma qualidade

minima no que respeita a defeitos, buracos, nos, etc., e devem

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estar desempenados. Assim, em regra exige-se q~e uma linha recta

que una os centros do tope e da ponta nao intersepte 0 tranco

conico. No que respeita a dimensoes e usual estipular que 0

diametro minimo (da ponta) seja superior a IScm e que 0 diametro

maximo (do topo) seja superior a 25cm au 30cm consoante 0eompri-

menta da estaca seja inferior ou superior a 7/5m, respectivamen-

teo Geralmente, a carga vertical a apliear a uma estaca de madei-

ra nao deve ultrapassar as 25t (250KN).

As estaeas de madeira, tronco-conicas, sao eravadas com a

sua extremidade menor servindo de ponta. Esta deve ser protegida

com uma ponteira metaliea easo os ·terrenos a ultrapassar sejam

eompaetos eu gresseiros. A eabeya da estaca fica geralmente

danifieada com as paneadas do marte10 usado na cravayao, pelo que

e costume protege-la de forma a diminuir esses danos.

crava9ao a parte danificada deve ser cortada.

Ap6s a

2.3.3 - Ayo

As estaeas de ayo sao, na grande maioria dos casos, consti-

tuidas por perfis H ou por tubes. Estes podern ser abertos au

fechados na ponta e podem ser eheios com betao apos a cravayao,

ainda que em alguns easos tal nao seja necessario de um ponto de

vista estrutural. Os perf is H e os tubos abertos provocam um

relativamente pequeno deslocamento do solo durante a cravayao.

As estacas de a90 sao faceis de emendar.sendo as 1igayoes

feitas do modo usual,

parafusos. Note-se

isto e, par soldadura, com rebites ou com

que quando uma estaca de ayo tern que ser

emendada esta operayao deve ser feita rapidarnente pois, no caso

contrario, 0 solo tern tendencia para se 1ffixar" a estaca 0 que

pode dificultar enormemente 0 reeomeyo da eravayao. Este fen6meno

e independente do tipo de material constituinte da estaea.

Tem-se verificado na pr~tica que h~ pouca diferenya entre a

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cravayao de urn tuba fechado com uma base plana ou a de urn tuba

que term ina numa ponteira conica. Do mesma modo a potencia neces-

saria para a cravayao de urn tubo aberto e semelhante a necessaria

se 0 tuba for fechado, pois, naquele caso, cria-se urn rolhao de

terreno que se comport a de modo similar a uma base fixa ao tuba.

Em terrenos em que nao haja contra-indicayoes podera facilitar-se

a cravayao desfazendo 0 referido rolhao a medida que otubo

aberto vai sendo cravado; para isso utilizarn-se utensilios que

funcionam no interior do tubo.

Tambem quando se cravam perfis H se pode formar urn rolhao de

solo entre as abas do perfil.

Os perf is H e os tubos abertos pod em necessitar de reforyos

na ponta para penetrar, sem sofrerem demasiados danos, solos

compactos ou cascalheiras. No caso da cravayao de tubos abertos

podem desfazer-se os blocos utilizando os utensilios convenientes

pelo interior do tubo.

As estacas de ayo estao sujeitas a corrosao. Esta depende

das condiyoes locais (sobretudo da oxigenayao da superficie das

estacas) pelo que, em cada caso, 0 risco potencial ternque ser

avaliado. Para fazer face a corrosao as estacas ou sao protegidas

com produtos adequados ~UI entao, se for possivel avaliar a

espessura sujeita a corrosao, tern que se preyer uma sobrespessura

cujo valore determinado por aquela avaliayao.

2.3.4 - Betao

As estacas de betao pod em ser pre-fabricadas au canstruidas

11in sit.u v • Em Portugal usam-se sobretudo estacas deste ultimo

tipo.

o cimento que compoe 0betao pode ser atacado pelos acidos

formados por determinados materiais que existem em alguns tipos

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de solos (geralmente organicos) A agua salgada pode ta~be~

reagir de modo adverso com 0cimento a menos que sejam tomadas

medidas especiais aquando da composiy~o do betao. Alem disso~ as

estacas de betao usadas em estruturas maritimas podem sofrer

abrasao causada pelo movimento das ~guas e pela aCy30 ~as areias

em suspensao.

2.3.4.1 - Estacas de betao pre-fabricadas

sao constituidas por betao armada ordinario, por betao pre-

esforyado ou por be tao armado com fibras (de vidro, pl~stico ou

arames finos de ayo). As estacas pre-esforyadas usam-se sobretudo

nos casos em que os esforyos sao de tracyao.

Para assegurar a continuidade 'das estacas com os maciyos de

encabeyamento e usual cortar a cabeya das estacas deixando a

armadura a vista. Por vezes, sobretudo em estacas pre-esforyadas,

tal operayao nao e (ou nao pode ser) realizada pelo que tern que

se garantir que a cabeya das estacas penetra urn comprimento

conveniente no maciyo de encabeyamento. Esse comprimento e defi-

nido de modo a que os esforyos sejam transmitidos par atrito

entre 0betao da estaca e 0betao,

maciyo.

As estacas pre-fabricadas por causa do seu peso e comprimen-

to (podem chegar a pesar 1St e a atingir comprimentos da ordem

colocado posteriorment~, do

dos 25m) podem ser dificeis de transportar.

2.3.4.2 - Estacas de betao moldado Hin situll

Estas estacas sao formadas vertendo, de modo adequado, betao

em furos previamente realizados. Este procedimento apresenta as

seguintes vantagens:

- nao se desaproveita material dado que as estacas nao tern

que ser cortadas como por vezes acontece com as pre-

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fabricadas se forem demasiado longas;

- nao apresenta problemas de tran5porte;

- pode-se alargar a ponta da estaca de modo a aumentar a sua

resistencia;

- a construyao e menos ruidosa de que a cravayao de estacas

pre-fabricadas;

- podem construir-se estacas de grande diametro (mais de

1m) ;

o atrito entre a estaca e 0terrene e maier do que no caso

das estacas cravadas mas, em compensayao, a tensao normal

confinante e geralmente menor;

e os seguintes inconvenientes:

- a qualidade do betao e inferior ao das estacas pre-

fabricadas pois pode misturar-se com aqua ou mesmo com

terra, caso a escava9ao nao seja feita do modo mais

adequado;

7

- e dificil controlar a posicionamento da armadura;

- 0 andamento dos trabalhos pode ser prejudicado pelo facto

de ter que 5e esperar que 0betao ganhe presa;

- em solos moles ou em solos arenosos debaixo do nivel

freatico a furayao tern que ser encamisada ou entao ternque

se usar lamas betoniticas para estabilizar as paredes

do turo.

2.4 - CONSEQUENCIAS DA INSTALAyAO DE ESTACAS

2.4.1 - Introduqao

Note-se, antes de mais, que sobre as consequencias da insta-

layao de estacas ja algo foi escrito tanto em 2.1 como em 2.2. No

primeiro ponto salienteu-se 0modo como os'diversos processos de

construyao de estacas alteram 0 estado de tensao, sobretudo a