fundações profundas - cap iii

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  • Estruturas Beto Armado

    Fundaes Profundas / Tipos de Estacas Cap.III / 1

    3. TIPOS DE ESTACAS

    3.1. Introduo

    A estaca um elemento estrutural esbelto que, colocado no solo por cravao ou perfurao,

    tem a finalidade de transmitir cargas ao solo, seja pela sua resistncia de ponta, seja pela

    resistncia de atrito lateral ou pela combinao das duas.

    A carga admissvel das estacas deve ser verificada pelos mtodos de clculo de capacidade de

    carga, que consideram a interaco solo-estaca.

    As estacas tm a funo de transmitir as cargas da fundao para as camadas mais profundas

    do solo, podem ser de:

    Madeira;

    Ao;

    Beto armado;

    Beto armado pr - tensionado;

    Beto armado ps - tensionado

    Fig. III/1 - Exemplos de aplicaes das estacas.

  • Estruturas Beto Armado

    Fundaes Profundas / Tipos de Estacas Cap.III / 2

    3.2. Tipos de estacas

    As fundaes de estacas so, genericamente, de dois tipos: pr-moldadas e cravadas no

    terreno ou moldadas no mesmo no local.

    3.2.1. Estacas pr-moldadas e cravadas no solo

    recomendvel a sua utilizao em solos arenosos pouco compactos, porque aumentam

    substancialmente a densidade do solo.

    No devem ser utilizadas em condies de solo de estratos pouco espessos de seixos grossos.

    3.2.1.1. Estacas cravadas por vibrao

    So aquelas em que a prpria estaca ou molde introduzida no terreno atravs de

    equipamento vibratrio.

    3.2.1.2. Estacas cravadas por prensagem

    So aquelas em que a prpria estaca ou molde introduzida no terreno atravs de um macaco

    hidrulico. No vibram, e devido ao pequeno porte dos seus equipamentos so bastante

    utilizadas em obras de reforo de fundaes.

    3.2.1.3 - Estacas cravadas por percusso

    So aquelas em que a prpria estaca ou molde introduzida no terreno atravs de golpes de

    martelo de gravidade, de exploso, de vapor ou ar comprimido.

    A vibrao um factor existente neste tipo de estaca, e deve ser tido em linha de conta as

    condies de vizinhana e peculiaridades do local.

    Dentro deste tipo podem ser encontradas as que se seguem.

  • Estruturas Beto Armado

    Fundaes Profundas / Tipos de Estacas Cap.III / 3

    Fig. III/2 - Cravao de estacas.

    3.2.1.3.1. Estacas de madeira

    A estaca de madeira o tipo mais antigo de estaca que se usou e o mais simples.

    As estacas de madeira, devem ser obtidas a partir de rvores direitas e regulares para que as

    solicitaes sejam apenas de compresso simples.

    As madeiras mais utilizadas provm de rvores resinosas (pinheiro, lvice, pinheiro-alvar ou

    ainda carvalho, olmeiro, castanheiro entre outras), por serem mais resistentes e se

    conservarem melhor. So utilizadas como fundao e cimbramento.

    As estacas de madeira devem ser utilizadas para pequenas cargas, e respeitando as seguintes

    condies:

    dimetro mnimo de 15cm para a ponta e 25cm para o topo;

    alinhamento entre os centros das seces do topo e ponta devem estar dentro da estaca;

  • Estruturas Beto Armado

    Fundaes Profundas / Tipos de Estacas Cap.III / 4

    em terrenos muito resistentes deve ser feita a proteco do topo da estaca quanto a danos

    de cravao com ponteira de ao, a qual permitir evitar o seu rebentamento e

    simultaneamente facilitar a penetrao;

    arrasamento do topo da estaca que deve estar abaixo do nvel de gua, a no ser que

    recebam um tratamento com eficcia comprovada, de modo a que se conservem, pelo

    que a cabea deve ficar 50 a 60 cm abaixo do nvel de gua registado.

    as estacas so cravadas com bate-estacas de pequenas dimenses e martelos leves,

    devendo a relao entre o peso do martelo e o peso da estaca ser a maior possvel, e no

    mnimo em torno de 1.0.

    As suas emendas usualmente so em sambladura, anel metlico ou talas de juno

    (aparafusadas).

    O dimetro mdio das estacas de madeira varia entre 22cm a 30cm, sendo o seu comprimento

    mximo de 20m. Os seus dimetros extremos no devem ser muito diferentes, devendo o

    extremo na ponteira no ter seco inferior a 2/3 da seco na outra extremidade (cabea).

    3.2.1.3.1.1. Capacidade de carga das estacas de madeira

    A capacidade de carga depende do comprimento e da natureza dos terrenos atravessados,

    tendo em considerao problemas de encurvadura.

    Como ordem de grandeza, a ttulo indicativo, uma estaca com 3 a 10m de comprimento pode

    suportar de 15 a 25 tf (150 A 250 kN).

    Para dimetros mdios da ordem dos 30 cm a 40cm, poder suportar de 30 a 40tf, ou seja,

    tenses de trabalho da ordem da 30kgf/cm2 a 40 kgf/cm2 (0,3 a 0,4 MPa).

    3.2.1.3.2. Estacas de ao

    As estacas metlicas so correntemente utilizadas em obras de reforo de fundaes de

    edifcios, pontes ou cais, especialmente quando se deseja atingir profundidades muito

    elevadas. So formadas por troos de 2 a 4m, soldados entre si.

    Por serem de ao devem ser rectilneas e uma vez cravadas em terreno natural dispensam

  • Estruturas Beto Armado

    Fundaes Profundas / Tipos de Estacas Cap.III / 5

    tratamento especial, independentemente do nvel de gua. No caso de locais com materiais

    agressivos ao ao, devem se protegidas atravs de encamisamento de beto, pintura epoxy,

    proteco catdica, etc.

    Apresentam uma gama variada de perfis abertos em I, T, U ou Z. Exibem elevada esbelteza

    para ter bom aproveitamento da resistncia do ao, porque contm armadura reforada na

    cabea e na ponteira e protector na cabea durante a cravao. Podem ainda ter ou no reforo

    na sua altura.

    Podem ser de perfis laminados, perfis soldados, simples ou mltiplos, tubos de ao, de chapa

    dobrada e trilhos metlicos.

    As emendas podem ser soldadas, talas de juno ou talas aparafusadas.

    Geralmente, usual cortar o topo danificado aps o trmino da cravao. No caso de estacas

    submetidas a traco, deve-se soldar uma armadura de forma a transmitir os esforos estaca.

    Em casos de penetraes elevadas, dada a pequena seco das estacas metlicas, deve ser

    interrompida a cravao e aps alguns dias verificar o efeito de "recuperao elstica", ou se

    necessrio executar provas de carga.

    Estes perfis devem permitir desenvolver grande atrito, permitindo contudo a cravao.

    Os momentos de inrcia segundo os seus eixos devem ser sensivelmente iguais e

    suficientemente grandes para que a estaca possua a rigidez suficiente para resistir aos esforos

    de cravao.

    Para estacas de forma tubular, pode ser efectuada ou no a obturao da parte inferior com um

    rolho metlico ou em beto. Se no for efectuada a obturao da ponteira, o solo contido no

    tubo extrado atravs de um processo de sondagem entubada.

    As estacas de perfil em I so reforadas num determinado comprimento com peas soldadas

    (nervuras de rigidez contra a encurvadura).

    Este reforo absorve uma parte razovel da energia de cravao e so menores as

    possibilidades da estaca se deslocar da sua posio.

    A utilizao destes perfis em I, deve limitar-se a 2,50 m, excepto se forem previstos recursos

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    especiais.

    Em caso da utilizao de reforo, este deve ser previsto no clculo da estaca.

    As estacas de perfis em U, com cantos arredondados tm espessura uniforme de 10 mm e so

    obtidos por laminagem a quente

    3.2.1.3.2.1. Estacas com rosca, no batidas, penetrando no solo por rotao

    As estacas de parafuso e rosca so correntemente aplicadas nos pilares de pontes e estacadas

    dos cais (Fig. III/3).

    um processo de fundao simples e rpido.

    As estacas de parafuso so constitudas por barras ocas, em ao, formadas por troos ligados e

    terminados nas suas extremidades por parafusos.

    A sua cravao no solo feita por rotao, evitando o remeximento do solo e sem necessidade

    de extraco de terra ou esgotamento de gua.

    As estacas so prolongadas para alm do solo, constituindo os montantes da superestrutura.

    Devem ser construdos contraventamentos e diafragmas para aumentar a rigidez do conjunto.

    Os parafusos devem ter a forma apropriada natureza do terreno:

    terrenos muito compacto, o parafuso cnico com um dimetro reduzido;

    terrenos pouco compactos, utilizar um passo maior de modo a aumentar a velocidade de

    cravao;

    terreno muito brando, utilizam-se parafusos de filete largo, com dimetro uniforme,

    podendo os parafusos atingir o dimetro de 2m;

    a cravao de estaca feita utilizando uma roda montada numa barra e posta em

    movimento por uma correia que se enrola mecanicamente.

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    Fundaes Profundas / Tipos de Estacas Cap.III / 7

    Fig. III/3 Estacas perfuradas (rotao) em cortina descontnua ancorada.

    3.2.1.3.2.2. Vantagens da utilizao de estacas metlicas

    A utilizao de estacas metlicas permite:

    Eliminar vigas alavancas;

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    Fundaes Profundas / Tipos de Estacas Cap.III / 8

    Utilizar estacas como conteno, incorporada nos muros de arrimo.

    A utilizao como estrutura provisria;

    Produzir menos vibrao que as estacas pr-moldadas.

    3.2.1.3.3. Estacas em beto armado pr-fabricadas

    As estacas pr-moldadas ou pr fabricadas podem ser de beto armado ou no, com frma

    horizontal, vertical ou por sistema de centrifugao.

    A sua seco pode ser quadrada, circular, hexagonal, tipo estrela, macias ou ocas e sua

    armao deve atender aos esforos de manuseio como cravao, transporte, e utilizao.

    As dimenses das seces variam de 15 cm a 70 cm, com comprimentos das peas variando

    at 12.00m.

    As emendas podem ser feitas atravs de soldadura, luvas soldadas ou luvas de simples

    encaixe, desde que a emendada possa resistir a todas as solicitaes que a estaca estar

    submetida.

    Nas duas extremidades da estaca, deve haver reforo da armao transversal, devido aos

    esforos de cravao.

    O recobrimento nestas reas dever ser de 30 a 50mm, com resistncia caracterstica do beto

    de 25 a 35 MPa.

    Para estacas de beto, a relao entre o peso do martelo e o peso da estaca deve ser a maior

    possvel, e no mnimo em torno de 0.5.

    Quando a cota de arrasamento estiver abaixo do plano de cravao, pode-se utilizar um

    suplemento (prolonga, noiva, etc.), que funciona como "guia" o qual retirado aps a

    cravao.

    O suplemento absorve parte razovel da energia de cravao mas so maiores as

    possibilidades de a estaca ser deslocada de sua posio. O seu uso deve ser restrito at 2,50 m,

    caso no sejam previstos recursos especiais.

    No seu dimensionamento, tem de ser tido em linha de conta o facto de que durante a sua

    cravao atravs de camadas relativamente duras, at que seja atingida a camada resistente, a

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    Fundaes Profundas / Tipos de Estacas Cap.III / 9

    estaca sujeita a esforos importantes que podero provocar roturas, caso no sejam tomadas

    precaues especiais.

    Estudos efectuados com base em teorias matemticas de determinao de esforos, mostram

    que a solicitao nas estacas influenciada pela natureza do solo, condies de cravao e

    pela proteco da cabea.

    A teoria ondulatria da propagao dos esforos devidos percusso, permite concluir que a

    compresso produzida por cada golpe do martelo propaga-se de alto a baixo, partindo da

    cabea da estaca, sendo reflectida, a partir do p, sob a forma de compresso quando o terreno

    muito duro, ou sob a forma de traco quando o terreno pouco compacto.

    O esforo em qualquer ponto da estaca igual soma dos esforos correspondentes s ondas

    ascendente e descendente.

    Fig. III/4 - Pormenor de martelo a Diesel para cravao de estacas.

    Em cravaes difceis, as tenses de compresso produzidas na cabea da estaca podem

    ultrapassar 2 KN.cm2 As situaes mais difceis, verificam-se quando a totalidade da

    resistncia penetrao se localiza na ponteira, podendo o esforo de compresso atingir

    cerca de duas vezes o esforo mximo da cabea.

    O atrito registado sobre as paredes s tem uma pequena influncia sobre os esforos na

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    Fundaes Profundas / Tipos de Estacas Cap.III / 10

    cabea, podendo contudo ter grande influncia no que diz respeito reduo de esforos

    solicitando a estaca na parte mergulhada no solo.

    Para cravaes fceis, a resistncia de ponta muito pequena e a onda de choque reflectida

    sob a forma de traco. Esta onda combina-se com a onda de compresso obtendo-se em

    resultado esforos efectivos de traco variveis desde um valor nulo at um valor mximo

    que se verifica cerca da seco mdia da estaca.

    O colcho ou almofada colocado na cabea da estaca para amortecer os choques do martelo

    tem um importante papel na determinao dos esforos, de acordo com a relao: quanto mais

    deformvel mais reduzido o esforo.

    Deste modo, deve ser utilizada uma almofada na cabea que disponha de rigidez fraca e

    constante.

    As condies de cravao so conseguidas com o emprego de um martelo muito pesado,

    almofada o menos dura possvel e uma altura de queda relativamente fraca.

    Recomenda-se que a relao entre o peso do martelo e o peso corrente de comprimento de

    estaca seja de 10.

    As consideraes anteriores mostram que durante a cravao, as estacas esto sujeitas a

    esforos considerveis. Qualquer negligncia durante a execuo do beto e durante a

    cravao poder provocar roturas.

    A resistncia do beto ao choque deve ser to grande quanto possvel, devendo a relao entre

    as tenses produzidas e a resistncia ao esmagamento do beto a empregar, ser de pelo menos

    o dobro.

    As estacas so, em geral fabricadas horizontalmente utilizando cofragens que podem ser

    retiradas rapidamente, combinadas de modo a ocupar o mnimo de espao possvel.

    O beto deve ser vibrado de modo a que se consiga um bom envolvimento das armaduras.

    As estacas s podero ser utilizadas aps o beto ter atingido a resistncia suficiente, a qual

    dever ser controlada por ensaios.

    Colocam-se as armaduras longitudinais formadas por 4 ou 8 barras, com reforo eventual na

    regio mdia da estaca.

    Estas armaduras so calculadas de modo a que a estaca resista ao esforo de flexo mximo

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    durante o processo de transporte, calculado pela expresso: 8

    2PL, sendo P o peso da estaca e

    L o seu comprimento.

    De forma a garantir a resistncia ao impacto, sobretudo na ponteira e cabea da estaca, devem

    ser dispostas armaduras transversais ou estribos a todo o comprimento da estaca,

    nomeadamente, em estacas que vo suportar esforos de compresso muito elevados durante a

    cravao. O seu dimetro deve ser o maior entre 5cm a 421

    do dimetro da armadura

    longitudinal, com espaamentos entre 15 a 20 cm.

    Este afastamento deve ser reduzido nas extremidades, cabea e ponteira, para afastamentos da

    ordem de 5cm a 10cm.

    Devem ser colocados travamentos todos os 50 a 75 cm, destinados a manter as armaduras

    longitudinais no lugar durante a cravao

    Para estacas longas (15 a 30 m) deve ser verificada a resistncia encurvadura com a

    colocao de armadura para resistir a este tipo de solicitao, podendo ser considerado o

    travamento lateral do terreno sobre as estacas.

    Para estacas colocadas em terrenos muito compressveis com fortes presses horizontais, deve

    ser tido em linha de conta os esforos de flexo que estes produzem.

    3.2.1.4. Estacas-prancha

    Embora este assunto tenha sido abordado no captulo das Paredes Moldadas, faz-se aqui uma

    apresentao com uma abordagem mais prxima da temtica aqui discutida (estacas).

    3.2.1.4.1. Condies gerais

    As estacas-prancha so elementos estruturais laminares que se cravam verticalmente no solo.

    As estacas-prancha podem ser de beto armado quando devem ficar definitivamente no solo,

    de madeira quando se trata de obras provisrias e de ao (ao cupro-nquel) com tratamento

    especial para evitar a corroso, quando se destinam a ambientes agressivos.

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    As estacas-prancha de madeira, de ao ou pr-moldadas de beto armado constituem recursos

    importantes utilizados em obras de conteno, ensecadeiras etc..

    As de madeira e de beto armado so do tipo macho e fmea e as metlicas so fabricadas

    com vrios tipos de desenhos e encaixes, momentos de inrcia os mais variados para

    execuo de ensecadeiras ou valas de conteno.

    Dependendo da sua utilizao e caractersticas, podem ser estveis, sem escoramento interno

    ou exigir travamentos em um ou mais nveis.

    Para formar estacas cortinas, colocam-se estacasprancha uma junto da outra de modo a

    formar uma parede contnua.

    Estes elementos so cravados no solo por meio de um martinete que tem um martelo ou pilo

    destinado a golpear a cabea das estacas mediante a interposio de um chapu ou capacete de

    fincamento.

    3.2.1.4.2. Caractersticas dos diferentes tipos de estacas-prancha

    3.2.1.4.2.1. Estacas-prancha metlicas

    Em geral so feitas em ao laminado A500.

    Estes aos de alta resistncia possuem vantagens especiais na aplicao em alguns tipos de

    cortinas ancoradas.

    Se as pranchas de ao tiverem de resistir a impulsos exercidos pelo solo ou gua, trabalhando

    como vigas verticais apoiadas em longarinas e escoras, devero resistir flexo, governada

    pelo mdulo do perfil. corrente utilizarem-se perfis de alma grande, tipo PZ ou PDA.

    As juntas entre estacas - prancha deste tipo coincidem com a linha neutra da espessura da

    parede. Como os esforos cortantes mximos ocorrem na linha neutra, o tipo PDA em U no

    permite a utilizao total da espessura da parede e alma, semelhana das vigas rectangulares

    sobrepostas.

    Caso no seja evitado o escorregamento ao longo do plano de contacto de duas vigas, o

    mdulo resistente do conjunto ser igual soma dos mdulos das duas vigas, ou seja:

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    Fundaes Profundas / Tipos de Estacas Cap.III / 13

    b236

    22 hb

    h=

    rea Largura Peso Mdulo da seco

    Resistncia na junta

    Pol2 Cm2 pol cm lb/p2 kgf/m2 pol3/p cm3/m lb/pol kgf/cm

    PZ38 16.77 108.2 18 45.7 38.0 186 46.8 2.510 8.000 1.425

    PZ32 16.47 100.2 21 53.3 32.0 156 38.3 2.290 8.000 1.425

    PZ27 11.91 77.0 18 45.7 27.0 132 30.2 1.620 8.000 1.425

    PDA27 10.59 68.4 16 40.6 27.0 132 10.7 585 8.000 1.425

    PMA22 10.59 68.4 19 49.8 22.0 107 5.4 290 8.000 1.425

    PSA23 8.99 58.0 16 40.6 23.0 112 2.4 128 12.000 2.140

    PSA28 10.98 70.8 16 40.6 28.0 136 2.5 134 12.000 2.140

    PS28 10.29 66.4 15 38.1 28.0 136 2.4 128 16.000 2.850

    PS32 11.76 75.9 15 38.1 32.0 156 2.4 128 16.000 2.850

    PSX35 13.09 84.5 15 38.1 35.0 171 2.6 145 28.000 4.810

    Fig. III/5 - Propriedades dos perfis americanos.

    O perfil tipo E tem especial interesse por ser equipado com uma junta de ao especial,

    constituda de uma unidade totalmente separada do resto do perfil.

    Fig. III/6 - Exemplo de alguns perfis tpicos europeus.

    As estacasprancha tipo E podem ser combinadas com estacasprancha do tipo F.

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    Fundaes Profundas / Tipos de Estacas Cap.III / 14

    A combinao das estacasprancha Peine com Krupp apresenta melhores caractersticas

    quanto cravao. As estacas Peine podem suportar cargas verticais considerveis, para alm

    de cargas laterais.

    As estacas Krupp so utilizadas para preencher os vazios e no so consideradas no clculo

    dos mdulos de resistncia do perfil combinado.

    3.2.1.4.2.2. Estacas-prancha de madeira

    So raramente utilizadas nos dias de hoje.

    A espessura destas estacas de encaixe macho-fmea varia de 10 a 30 cm; a largura da estaca

    prancha de 25 cm aproximadamente e o seu comprimento menor ou igual a 12 m. Podem ser

    compostas por tbuas ligadas em forma de ranhura e de lingueta. A extremidade fincada no

    terreno provida de uma ponta metlica que facilita a penetrao.

    O fincamento feito por golpeamento, segurando as estacasprancha entre dois cepos

    dispostos horizontalmente e que servem de guia.

    Fig. III/7 a) Cravao de estacas de madeira - Alado.

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    Fig. III/7 b) Cravao de estacas de madeira. Cote.

    3.2.1.4.2.3. Estacas-prancha de beto

    3.2.1.4.2.3.1. Tipo A

    Possui uma lngua e ranhura, semelhante utilizada nas estacasprancha de madeira.

    Este tipo de estaca no recomendvel para utilizao como estrutura de arrimo para solos

    finos saturados sem coeso.

    3.2.1.4.2.3.2. Tipo B

    Possui ranhura nas duas extremidades, que cuidadosamente limpas com jactos de gua para

    remover os gros de areia so posteriormente cheias com calda de cimento. O beto a utilizar

    deve ser de alta qualidade, de 280 a 350 kgf/cm2, de resistncia a 28 dias.

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    A armadura longitudinal deve ser calculada para suportar esforos de flexo durante o

    transporte e impulsos laterais aps a estrutura estar pronta.

    Tm como principal dificuldade conseguir obter juntas estanques.

    Actuam como vigas verticais isoladas, com fraca capacidade de resistirem a esforos de

    traco.

    A sua principal vantagem reside no facto de que, em contacto com as guas do mar, as

    fissuras do beto deformado na zona de traces serem praticamente eliminadas, diminuindo

    o perigo da corroso das armaduras.

    3.2.2. Estacas moldadas no terreno in situ

    So em geral em beto, armado ou no.

    Quando a natureza dos terrenos o permite, podem realizar o apoio sobre o solo com boas

    caractersticas, escavando poos, que sero cheios com beto ou areia.

    No recomendvel a sua utilizao em situaes em que haja corrente de gua, onde a estaca

    tenha de permanecer. Nesta situao deve ento ser entubada essa parte. No igualmente

    recomendvel a sua utilizao no caso de solos muito moles.

    Considera-se vantajosa a sua utilizao, quando existem camadas pouco espessas com pouca

    capacidade de carga e com solos argilosos por baixo, atendendo a que atingem facilmente as

    camadas inferiores.

    Distinguem-se trs categorias de estacas moldadas no solo, que seguidamente se apresentam:

    3.2.2.1. Com molde perdido

    O molde constitudo por um tubo de chapa metlica de 1mm a 3mm de espessura cravado

    por bate-estacas, vibrao ou jacto de gua, ou troos de tubo em beto armado, sobrepostos

    uns aos outros progressivamente no solo.

    A extremidade dos tubos constituda por uma ponta em madeira rija, em metal ou em beto

    de alta resistncia. Aps a cravao do tubo, cheio com beto armado ou no.

    Este processo em geral caro, pelo que s utilizado em casos especiais.

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    3.2.2.2. Estacas sem revestimento

    So feitas com o auxlio de um pilo cnico que faz um furo por compresso mecnica do

    solo. Este tipo de estacas exige, contudo, que o terreno tenha coeso suficiente para permitir

    executar o furo.

    O furo posteriormente cheio com beto, devidamente compactado.

    Este sistema toma vulgarmente o nome de sistema Compressol.

    3.2.2.2.1. Estacas escavadas

    As estacas escavadas so executadas por escavao mecnica, com uso ou no de lama

    bentontica e de revestimento total ou parcial, e posterior betonagem. Podem ter forma

    circular ou qualquer outra. A vantagem da estaca escavada est na no produo de vibraes

    para sua execuo. Destacam-se trs tipos principais:

    Estacas Strauss

    Estacas de Lama

    Hlice Continua

    3.2.2.2.1.1. Estacas Strauss

    As estacas Strauss so estacas de dimetro 25 a 55 cm executadas por escavao mecnica,

    atravs de balde sonda ou piteira, com uso parcial ou total de revestimento recupervel, e

    posterior betonagem. um equipamento simples, constitudo por um trip, tubos, soquete

    (300kg), piteira e guincho com motor, e de fcil transporte.

    A perfurao feita atravs da queda livre da piteira com a utilizao de gua. O furo

    geralmente revestido e aps ser atingida a profundidade de projecto limpo e betonado.

    Durante a betonagem, o apiloamento do beto e a retirada cuidadosa do revestimento devem

    ser observados a fim de se evitar interrupo do fuste.

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    3.2.2.2.1.2. Estacas de lama

    As estacas escavadas com uso de lama podem ser circulares (estaco), ou alongadas (barrete

    ou paredes diafragmas), e so executadas com equipamentos de grande porte. O uso da lama

    permite a estabilidade da escavao abaixo do nvel de gua, podendo atingir profundidades

    da ordem dos 80 m. O nvel da lama deve ser mantido acima do nvel de gua duas vezes a

    dimenso maior da estaca.

    Fig. III/8 - Processo construtivo de estaca com recurso a lama

    As estacas circulares tem seces variando de 70 a 200cm. Os barretes variam de 40x250cm a

    120x250cm. Os diafragmas podem ter espessuras a partir de 30cm.

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    A escavao preenchida pela lama e, simultaneamente, retirado o solo escavado. No final

    da escavao, so feitos ensaios na lama, colocao da armadura e betonagem submersa, com

    a utilizao de um tubo tremonha que conduz o beto para o fundo da escavao. medida

    que o beto sobe, a lama bombeada para os silos de armazenamento. Recomenda-se que a

    betonagem ultrapasse a cota de arrasamento da estaca para que seja removida a eventual

    mistura beto - lama.

    3.2.2.2.1.3. Hlice contnua

    As estacas hlice contnuas so muito utilizadas actualmente. Trata-se da perfurao do

    terreno atravs de um trado helicoidal contnuo, que retira o solo sem desconfinamento.

    Uma vez atingida a profundidade de projecto, o beto bombeado para dentro do trado a

    partir da cota de ponta da estaca. O trado cuidadosamente retirado simultaneamente ao ser

    bombeamento do beto. A armadura pode ser simplesmente espetada no topo da estaca ou

    introduzida atravs de vibrador. O computador instalado na mquina regista todos os

    parmetros referentes ao perfil da estaca tais como: torque, velocidade de elevao do trado,

    volume terico e real do beto utilizado, presso de bombeamento utilizada, e tempo de

    execuo.

    Alm de no produzirem vibraes, as estacas hlice contnua tm uma produo elevada,

    podendo ser executadas abaixo do nvel de gua.

    As seces das estacas variam de 27 a 110 cm, com comprimento limitado a 24 m.

    Fig. III/10 Fases de execuo da estaca com trado contnuo

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    Fig. III/9 Mquina de estaca hlice contnua.

    3.2.2.3. Estacas com molde perdido

    As estacas com revestimento (molde) temporrio so executadas utilizando um tubo aberto ou

    no numa extremidade, cravado no solo, com ou sem a sua extraco, sendo preenchido o

    vazio com beto medida que se retira a tubagem.

    Existem vrios sistemas actualmente usados com sucesso diferenciando-se pelo mtodo de

    cravao do tubo e extraco do terreno.

    3.2.2.4. Estacas com revestimento temporrio

    Em certos terrenos, firmes sem desmoronamento, pode ser dispensada a existncia de

    revestimento, sendo somente necessrio um anel funil de proteco na boca do furo, para

    preservar o desmoronamento mais provvel nesta regio, pela continuidade das operaes de

    introduo e extraco do material de corte do solo.

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    Este tipo de revestimento constitudo por um tubo obturado numa extremidade, portanto

    sem extraco do terreno.

    Utilizam-se modernamente equipamentos de furao que recorrem bentonite, material que

    se adapta s paredes do furo, impedindo o seu desmoronamento, dispensando pois o

    revestimento metlico.

    Podem ser consideradas dentro deste tipo de estacas, as que a seguir se representam.

    3.2.2.4.1. Estacas Franki

    A estaca FRANKI tipo normal, uma estaca de beto armado ou beto simples, executada

    do seguinte modo:

    Cravao do tubo

    Utilizando um tubo ou vrios tubos, em ao, de grande dimetro, obturado na sua parte

    inferior. introduzida no seu interior uma certa quantidade beto quase seco, que se apiloa

    por meio de um pilo de elevado peso (2 a 5 ton.) que pode cair de vrios metros de altura.

    Sob a aco do choque do pilo, o beto forma na base do tubo uma rolha estanque que

    penetra ligeiramente no terreno, e cuja parte superior, fortemente comprimida contra as

    paredes do tubo, o vai arrastando por atrito.

    Durante a cravao, forma-se uma cavidade que posteriormente ser cheia com beto,

    compactado e vibrado medida que se retira o tubo.

    A penetrao do tubo no solo faz-se sem qualquer extraco do mesmo.

    Betonagem com execuo de base alargada

    Atingida a profundidade prevista controlada a resistncia dinmica, definida pela nega

    estabelecida, eleva-se o tubo ligeiramente, suspendendo-o a pequena altura com os cabos.

    Posteriormente liberta-se a ponteira do rolho dando pancadas com o pilo.

    Obtm-se assim uma estaca de maior dimetro, com o aspecto de uma coluna muito rugosa

    apoiando-se numa base alargada.

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    A base alargada obtida custa de adies repetidas de beto, fortemente apiloado.

    Execuo do fuste

    O fuste em seguida executado, at cota pretendida, apiloando-se o beto em camadas

    sucessivas, arrancando-se de cada vez o tubo de 20 a 50 cm.

    Deve sempre controlar-se por meio de marcas de referncia nos cabos, a manuteno no

    fundo do tubo de uma camada de beto suficiente para que as paredes junto estaca nunca

    fiquem a descoberto, evitando a entrada de gua ou terra.

    Os dimetros usuais so 300, 350, 400, 450, 500, 520, 600 e 700 mm. As profundidades

    podem atingir os 30 m.

    Os problemas bsicos desta estaca dizem respeito a encurtamento de ferragem (decorrente de

    betonagem inadequada ou deformao do fuste) e levantamento de estacas j executadas

    aquando da execuo de estacas prximas.

    Quando existem camadas muito moles de grande espessura, ou quando as condies locais

    no permitem a execuo de estaca Franki comum, (esforos de arrancamento para extrair a

    camisa) pode usar-se a estaca Franki tubada.

    Neste tipo de estaca crava-se um tubo com espessura de 8 a 10 mm e executa-se a base e a

    betonagem no sendo o tubo retirado. Pode ainda cravar-se o tubo normal e introduzir outro

    tubo mais fino para se betonar o fuste.

    3.2.2.4.2. Estacas injectadas

    Neste tipo de estaca normalmente injectado sob presso calda de cimento, de forma a

    aumentar a resistncia lateral e de ponta. No vibram e, devido ao pequeno porte de seus

    equipamentos, so bastante utilizadas em obras de reforo de fundaes. So utilizadas

    tambm para estabilizao de encostas, e prximas a instalaes industriais sensveis a

    vibrao. Os tipos mais comuns destas estacas so:

    Estacas injectadas de pequeno dimetro;

    Estacas Raiz;

    Jet-Grouting.

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    3.2.2.4.2.1. Estacas injectadas de pequeno dimetro

    Tm forma circular e dimetro at 20 cm, so conhecidas como estacasraiz,

    microestacas e presso-estacas.

    So utilizadas principalmente para reforo de fundaes, sendo escavadas com perfuractriz e

    injectadas. Podem ser verticais ou inclinadas. So executados com equipamento de rotao

    com uso ou no de lama bentontica, e revestimento total ou parcial do furo. Aps escavao

    at a cota de projecto, e feita a limpeza do furo, introduzida a armadura com o tubo para

    injeco. Seguidamente removido o revestimento e inicia-se a injeco.

    Estas estacas devem ser injectadas com calda de cimento ou argamassa com um consumo

    mnimo de 350 kg/ m3 de material injectado. As injeces podem ser feitas em vrias fases e

    de acordo com a distribuio das vlvulas ao longo do fuste.

    Nos casos em que as estacas atravessam espessas camadas de material orgnico ou argila

    mole, deve-se considerar o efeito de varejamento.

    3.2.2.4.2.2. Estacas raiz

    Tm forma circular e dimetro at 410 mm, verticais ou inclinadas.

    So escavadas com perfuratriz e injectadas, recorrendo a equipamento de rotao ou

    rectropercusso com circulao de gua, lama bentontica ou ar comprimido.

    Podem atravessar terrenos de qualquer natureza, com mato, rochas, concreto, etc... Concluda

    a perfurao com revestimento total do furo, introduz-se a armadura, e atravs de um tubo

    interno, injectada a argamassa de areia e cimento de baixo para cima, retirando-se o

    revestimento e aplicando-se presses em funo da natureza do terreno.

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    3.2.2.4.2.3. Jet-Grouting

    Jet-Grouting ou colunas de solo-cimento so normalmente utilizadas para obras de grande

    porte, como consolidao de terrenos para escavao de tneis, escavao de poos

    profundos, diafragmas para barragens, etc.

    A coluna de jet-grouting executada atravs da perfurao de uma haste at profundidade

    do projecto, aps o que se procede injeco de nata de cimento com bombas de altssima

    presso atravs de bicos injectores.

    prefixada a velocidade de subida e rotao.

    Fig. III/11 Estaca raiz. 3.2.3. Estacas mistas

    Representa um caso onde a soluo de estaca constituda pela combinao de dois ou mais

    materiais diferentes: madeira e ao, ao e beto, ou outras duas tcnicas diferentes: base

    Franki e fuste pr-moldado.

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    Destinam-se a aterros particularmente difceis ou fundaes com problemas especiais.

    A sua execuo poder ser feita por cravao, percusso, prensagem ou perfurao.

    As estacas devem atender aos requisitos de cada tipo utilizado, e a sua ligao e alinhamento

    devem suportar as cargas previstas.

    Fig. III/12 a) Jet-Grouting; b) A ponteira do jacto; c) Tubo triplo.

    3.3. Tipo de estacas quanto ao efeito no solo envolvente

    Uma forma de classificao das estacas quanto perturbao que estas causam no solo que

    as envolve.

    Segue-se um quadro ilustrativo das principais situaes.

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    Quanto ao efeito nos solos

    envolventes

    Quanto ao processo de execuo

    e forma da estaca Quanto ao material

    Pea slida

    Madeira

    Beto Pr-fabricada e

    cravada

    Pea tubular obturada na

    ponta

    Tubos metlicos

    Tubos em beto

    Com deslocamento

    Moldada in situ

    Diversos tipos

    Beto

    Perfis metlicos

    Seces H

    Tubos metlicos abertos na

    ponta Pequeno deslocamento

    Pr-fabricada e

    cravada

    Estacas helicoidais

    Elementos metlicos

    Permanentemente

    Beto com molde perdido

    Com suporte lateral

    dos solos

    Temporrio

    Beto com:

    Molde recupervel

    Lamas bentonticas

    Sem deslocamento

    Sem suporte lateral

    dos solos

    No entubadas com solos

    estveis

    Fig. III/13 - Tipo de estacas quanto ao efeito no solo envolvente.

    3.3.1. Com deslocamento do solo envolvente

    Utilizam-se estacas pr-moldadas, macias (em madeira ou beto pr-moldado) ou ocas com

    ponteira fechada. Podem ainda ser colocadas por vibrao, presso ou rotao.

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    feita a cravao de uma seco tubular com ponteira fechada para formar um vazio. Em

    seguida, preenche-se o vazio com beto medida que a seco tubular vais sendo retirada

    (moldes ou tubos de ao ou de beto.

    Fig. III/14 Tipos de estacas.

    3.3.2. Com pequeno deslocamento do solo envolvente

    Utilizam-se aqui:

    Perfis de ao, incluindo tipo H;

    Tubos de ponteira aberta;

    Estacas roscadas por troos;

    Estacas soldadas por troos

    3.3.3. Sem deslocamento do solo envolvente

    A colocao de uma estaca pr-fabricada sem deslocamento do solo envolvente pode ser

    realizada por perfurao ou escavao, colocando a estaca no seu interior.

    Formas da base

    Formas do fuste

    Perfil transversal

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    As paredes de escavao podem ficar escoradas:

    Permanentemente, utilizando moldes perdidos;

    Temporariamente.