Introdução aos Estudos das Estacas

56 6 Introdução aos Estudos das Estacas João Crisóstomo dos Santos Neto Introdução As estacas são elementos estruturais esbeltos que colocados no solo por cravação ou perfuração têm a finalidade de transmitir cargas a ele através da sua base resistência de ponta por sua superfície lateral resistência lateral ou por uma combinação das duas As estacas recebem esforços axiais de compressão que são resistidos pela reação exercida pelo solo sobre a sua ponta e pelo atrito lateral entre a estaca e o terreno Objetivos Após a leitura dos conteúdos apresentados nesse capítulo espero que você seja capaz de Verificar a importância estrutural das estacas Identificar as principais características das estacas de madeira metálica prémoldadas e moldadas in loco Observar os critérios para a escolha do tipo de estaca Identificar os critérios para a determinação do número de estacas Perceber as possibilidades de distribuição das estacas Esquema 61 Estacas 611 Estacas de Madeira 6111 Vantagens e Desvantagens 612 Estacas Metálicas 6121 Vantagens e Desvantagens 613 Estacas PréMoldadas 6131 Vantagens e Desvantagens 614 Estacas Moldadas in Loco 62 Critérios para a escolha da estaca 63 Determinação do número de estacas 64 Distribuição das estacas 641 Critérios para a distribuição das estacas 65 Conclusão 57 61 Estacas As estacas são caracterizadas como um elemento de fundação profundo esbelto que são inseridos no solo por cravação ou perfuração e que tem como objetivo transferir a carga ao solo através da sua extremidade inferior resistência de ponta ou pela sua extremidade lateral resistência lateral ou ainda por uma combinação das duas ALONSO 2010 Figura 26 Estaca Fonte Autor 2017 De acordo com o seu material as estacas podem ser de Madeira Aço metálica Concreto 611 Estacas de Madeira A madeira foi o primeiro material a ser utilizado para a fabricação de estacas Nos dias atuais devido aos novos materiais disponíveis as estacas de madeiras não são muito utilizadas como na antiguidade As estacas de madeira são elementos feitos de troncos de árvores sendo o eucalipto o tipo de madeira mais utilizada no Brasil cravados no solo através de percussão ou seja dando golpes na estaca através de um bate estaca 58 6111 Vantagens e Desvantagens As estacas de madeira apresentam as seguintes vantagens para uma construção Podemos citar Baixo custo Facilidade de transporte devido ao seu baixo peso Possibilidade de fazer emendas com facilidade Grande período de vida útil quando submersas As estacas de madeira também possuem algumas desvantagens que podem tornar o seu uso inviável tais como Rápida deterioração quando há variação no nível da água Fragilidade durante a cravação Limitação de carga 612 Estacas Metálicas As estacas metálicas são utilizadas geralmente em casos em que o emprego da estaca de concreto não pode ser adotado As estacas de aço são indicadas para situações em que se deseja diminuir a vibração durante a cravação desse elemento de fundação ou quando o atrito para atravessar o solo impede a utilização da estaca de concreto As estacas de aço são feitas de peças de aço soldado eou laminado principalmente em perfis de seção I ou H assim como por trilhos Os perfis I e H possuem alta capacidade para suportar cargas horizontais verticais e momento fletor Conforme já falado anteriormente uma das principais características desse tipo se estaca é a sua fácil cravação além de apresentar uma grande capacidade de carga A facilidade em sua cravação se deve pelo fato de ao invés de provocar compressão lateral do terreno ela se limita a perfurar as camadas do terreno É natural a preocupação com a corrosão das estacas metálicas porém essa situação não ocorre quando o elemento de fundação permanece por toda a sua extensão enterrada abaixo solo Isso acontece pois a presença de oxigênio que existe abaixo do solo é praticamente nula assim não há a possibilidade de ocorrer uma reação química que promova a correção do aço 59 A NBR 6122 estabelece que seja desconsiderada a espessura de 15 mm em toda a sua superfície que esteja em contato com o solo o que resulta em uma área útil inferior a área real do perfil 6121 Vantagens e Desvantagens As estacas metálicas apresentam as seguintes vantagens para uma construção Podemos citar como exemplo Pode ser utilizadas em quase todos os tipos de solo Apresentam facilidade de emenda Grande capacidade de carga Podem ser reutilizadas quando utilizadas em serviços provisórios Inexistência de vibração durante a sua cravação As estacas de madeira também possuem algumas desvantagens que podem tornar o seu uso inviável tais como Custo elevado quando comparado às estacas de concreto Exigência de indústria específica para a sua fabricação 613 Estacas PréMoldadas As estacas prémoldadas são fabricadas em indústrias específicas sendo cravadas no terreno através de um equipamento conhecido como bate estacas As estacas prémoldadas podem ser feitas de concreto armado ou protendido e podem ser concretadas em formas horizontais ou verticais Esse tipo de estaca podem ser cravadas no terreno através de percussão e também podem ser denominadas como estacas de deslocamento Em virtude do terreno as estacas pré moldadas podem ser feitas por um único tipo de material ou por uma combinação de dois materiais Concreto e Madeira Concreto e Aço 60 6131 Vantagens e Desvantagens As estacas prémoldadas apresentam as seguintes vantagens para uma construção Podemos citar como exemplo Boa capacidade de carga Boa resistência aos esforços de flexão e cisalhamento Execução em alta qualidade As estacas prémoldadas também possuem algumas desvantagens que podem tornar o seu uso inviável tais como Alto peso próprio Limitação de comprimento 614 Estacas Moldadas in Loco As estacas moldadas in loco como o nome já diz são produzidas no local onde elas serão utilizadas Esse tipo de estaca é executado através do preenchimento com concreto das perfurações feitas no terreno Essas perfurações podem ser feitas através de escavações eou cravações As estacas moldadas in loco podem ser Brocas Estaca Tipo Raiz Estaca Escavada Estaca Strauss Estacas Franki Estaca Hélice Contínua Dentre outras 61 62 Critérios para a escolha da estaca É importante considerar alguns fatores no momento da escolha do tipo de estaca a ser utilizada Localização é necessário um conhecimento prévio do local onde a estaca ficará localizada para que seja possível verificar em quais condições ela estará sujeita durante a sua vida útil Tipo de estrutura para que seja possível proceder com o melhor tipo de estaca para o projeto é importante saber qual o tipo da estrutura e quais cargas estarão atuando na estaca Solo para qualquer projeto de fundação se faz necessário um amplo conhecimento sobre o solo onde a estrutura será projetada Durabilidade a partir do conhecimento da localização e do solo é possível fazer uma opção de estaca que tenha uma durabilidade considerável Custo além de todos os critérios acima relacionados não pode deixar o fator custo de lado É necessário verificar se a escolha feita é viável economicamente para o projeto que está sendo desenvolvido 63 Determinação do número de estacas Após a determinação do tipo de estaca a ser adotada no projeto devese determinar o número de elementos necessários O número de estacas pode ser cálculo através da seguinte expressão Nº de Estacas Carga do Pilar Carga Admissível da estaca 64 Distribuição das estacas Após a determinação do número de estacas necessárias para o projeto em questão se faz necessário determinar como elas serão distribuídas no bloco de fundação Para isso Alonso 2010 estabelece algumas formas de como as estacas devem ser distribuídas 62 Distribuição para duas estacas Figura 27 Distribuição de duas estacas Fonte Autor 2017 Distribuição para três estacas Figura 28 Distribuição de três estacas Fonte Autor 2017 Distribuição para quatro estacas Figura 29 Distribuição de quatro estacas Fonte Autor 2017 63 Distribuição para cinco estacas Figura 30 Distribuição de cinco estacas Fonte Autor 2017 64 Distribuição para seis estacas Figura 31 Distribuição de seis estacas Fonte Autor 2017 Distribuição para sete estacas Figura 32 Distribuição de sete estacas Fonte Autor 2017 65 Distribuição para oito estacas Figura 33 Distribuição de oito estacas Fonte Autor 2017 641 Critérios para a distribuição das estacas No momento de realizar a distribuição das estacas alguns critérios deverão ser levados em consideração tais como O espaçamento entre as estacas d deve ser respeitado entre as estacas do próprio bloco e também entre as estacas de blocos vizinhos A distribuição das estacas deve sempre que possível ser realizada no sentido da maior dimensão do pilar Em situações em que um bloco apresenta mais de um pilar o centro de carga deverá ser o mesmo do centro de gravidade das estacas Sempre que possível recomendase que seja evitado o uso de blocos contínuos de grandes dimensões Em situações de bloco com duas estacas para dois pilares é recomendável evitar a posicionamento da estaca embaixo dos pilares Em projetos de pequeno porte devese optar por não misturar estacas de diâmetros distintos em um mesmo bloco 66 Exemplificando Observando os pilares representados na figura a seguir dimensione uma fundação de estacas prémoldadas considerando as seguintes características Diâmetro da estaca 40 cm Distância entre o centro das estacas 100 cm Capacidade da estaca 700 kN Distância da divida 50 cm Determinação do número de estacas Nº de Estacas Carga dos Pilares Carga Admissível da estaca Nº de Estacas 2700 2400 700 Nº de Estacas 2700 2400 700 729 8 estacas 67 Determinação do centro de carga dos pilares Distribuição das estacas X 170 2400 2700 2400 X 80 cm y 170 2700 2700 2400 y 90 cm 68 65 Conclusão Em qualquer situação o tipo de estaca escolhido e o método de projeto utilizado serão influenciados pelos fatores que determinam a decisão de usar estacas em primeiro lugar A escolha do tipo de estaca de fundação a ser utilizada em um projeto deve respeitar quesitos de segurança sem deixar de levar em conta os fatores econômicos Outros critérios como a topografia e tipo do solo por exemplo também influenciam na escolha do melhor tipo de estaca a ser utilizada assim como a preocupação com as edificações vizinhas Resumo Neste sexto capítulo iniciamos o nosso estudo referente às estacas dando destaque aos estudos sobre as estacas às características das estacas de madeira metálica prémoldadas e moldadas in loco aos critérios para a escolha do tipo de estaca aos critérios para a determinação do número de estacas à distribuição das estacas Referências ALONSO Urbano Exercícios de Fundação 2 ed São Paulo Blucher 2010 206 p ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 6122 Projeto e Execução de Fundações Rio de Janeiro 1996 HACHICH Waldemar et al Fundações Teoria e prática 2 ed São Paulo Pini 1998 751 p MILITITSKY Jarbas CONSOLI Nilo SCHNAID Fernando Patologia das Fundações 1 ed São Paulo Oficina de Textos 2008244 p REBELLO Yopanan Fundações guia prático de projeto execução e dimensionamento São Paulo Zigurate 2008 240 p VELLOSO Dirceu LOPES Francisco Fundações 1 ed São Paulo Oficina de Textos 2010 583 p