Fundações profundas: estacas

Fundações Profundas: Estacas

Filipe Marinho Geotecnia 1 Comentário

Nesse post você vai aprender mais sobre fundações profundas, mais especificamente sobre estacas!

Se você já acompanha nosso blog, deve saber a diferença entre fundações superficiais e fundações profundas.

Assim como também já aprendeu a dimensionar estacas pelos métodos de Aoki-Velloso e Décourt-Quaresma.

Inclusive, caso você queira ter acesso à nossa planilha de cálculo de capacidade de carga em estacas, basta preencher o formulário abaixo =)

Planilha Capacidade de Carga em Estacas

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Capacidade de Carga em Estacas

Nesse post você vai aprender sobre diversos tipos de estacas, quais as vantagens e desvantagens de cada tipo, para que assim você consiga escolher o tipo de fundação mais apropriada para sua obra.

Agora, vamos ao conteúdo!

O que são estacas e quando devemos utilizá-las?

Antes de estudarmos os principais tipos de estacas e quais são mais indicadas pra cada situação, devemos saber o que são estacas quando devemos utilizá-las.

Inicialmente, estacas elemento de fundação esbelto que pode ser executado a partir da perfuração ou cravação do solo e que transmite as cargas para o solo através da resistência lateral e/ou resistência de ponta.

E quando devemos utilizar estacas?

Bem, como estacas são fundações profundas, elas devem ser utilizadas quando as camadas mais superficiais do solo não apresentarem resistência compatível com a magnitude das cargas oriundas da superestrutura.

Ou seja, precisamos conhecer as características do solo, que podemos obter a partir de ensaios de sondagem, e também precisamos conhecer as cargas as quais esse solo vai ser submetido, esse dado geralmente é repassado pelo engenheiro calculista no projeto estrutural.

Lembrando que além da solução em estacas, podemos ter também a solução em tubulão para fundações profundas, mas nesse post vamos focar apenas nas soluções de estacas.

Então, entre os diversos tipos de estacas, destacam-se:

  • Franki;
  • Strauss;
  • Hélice contínua;
  • Estacas-raiz;
  • Pré-moldadas (concreto, aço ou madeira).

Estaca Franki

As estacas Franki são cravadas no solo a partir de um tubo fechado com uma bucha e possuem base alargada através do apiloamento dessa bucha e posterior colocação da armação e concretagem.

Você pode ter achado o conceito um pouco confuso, mas resumindo, essa é a estaca Franki.

A principal vantagem da estaca Franki é sua facilidade executiva, embora necessite de um bate-estacas e de mão de obra especializada.

As duas principais desvantagens desse tipo de estaca são:

  • Não perfuram rochas, o que torna também sua execução difícil em solo com muitos matacões;
  • Grande vibração devido seu processo construtivo, o que pode ocasionar problemas em edificações vizinhas.

O processo executivo desse tipo de estaca pode ser resumido como:

  1. Colocação do tubo de revestimento no solo e formação e compactação da bucha (geralmente de brita e areia) de forma que a mesma tenha forte aderência ao tubo de revestimento;
  2. Começar a apiloar a bucha no fundo do tubo. Como os dois estão aderidos, tubo e bucha “descem” junto perfurando o solo até a profundidade especificada no projeto;
  3. O tubo é fixo ao bate-estaca e, com o apiloamento da bucha, é realizado um alargamento da base, já que agora a bucha e tubo não descem mais juntos;
  4. É colocada a armadura;
  5. É feita a concretagem da estaca e posterior recuperação do tubo de revestimento.
Execução de estaca Franki

Execução de estaca Franki

Estaca Strauss

Estaca Strauss pode ser considerada uma estaca escavada e que necessita para sua execução basicamente de um tripé,  tubos rosqueáveis, uma sonda para retirada do solo e um soquete de aproximadamente 300 kg.

Então, como principais vantagens temos pouquíssima vibração no seu processo construtivo e fácil transporte dos equipamentos que serão utilizados na execução.

Como desvantagens temos:

  • Solo necessita ter alguma coesão para que possa ser escavado, ou seja, não é indicado para o caso de areias fofas;
  • Não indicado para argilas muito moles, pois pode haver o estrangulamento do fuste;
  • Geralmente sua execução ocasiona muita “lama” na obra, devido o processo construtivo, como você pode ver na figura abaixo.
Estaca Strauss

Estaca Strauss

Agora, resumindo o processo executivo da estaca Strauss:

  1. Inicialmente o solo é perfurado com um tubo.
  2. No interior desse tubo é inserida e acoplada uma sonda, que tem como finalidade retirar o solo de dentro do tubo.
  3. Esse conjunto é batido no solo até a profundidade desejada;
  4. Como geralmente os tubos possuem entre 2m e 3m de comprimento. Nessa profundidade, a sonda é desacoplada do tubo, é limpa e o tubo é rosqueado com outro tubo, para continuar a perfuração.
  5. Quando chegar na profundidade desejada, o concreto é lançado pelo interior do tubo e apiloado. O tubo é então removido;

É válido ressaltar que geralmente esse tipo de estaca é utilizado em casos de compressão da fundação, logo só é necessária a colocação de armadura na cabeça da estaca, para ligá-la ao elemento estrutural superior.

Entretanto, se a mesma for submetida à tração ou flexão, deve ter armadura por todo seu comprimento.

Estaca hélice contínua

A estaca hélice contínua tem se tornado o tipo de estaca mais utilizada no Brasil nos últimos anos, principalmente em obras de maior porte.

Ela também pode ser considerada uma estaca escavada, em que o solo é escavado através de um trado contínuo em formato de hélice e, ao ser retirada a hélice do solo, a estaca é concretada por meio da haste central do trado.

As principais vantagens desse tipo de estaca são:

  • Alta produtividade na execução das estacas;
  • Não produz vibrações no solo;
  • Controle na qualidade, visto que quase não há interferência humana na execução.

Já como desvantagens apresentamos que o equipamento para execução apresenta um maior curto para o seu transporte, além de necessitar de uma grande área livre para movimentação na obra.

Sobre o processo executivo, podemos resumi-lo da seguinte forma:

  1. O solo é escavado com o trado em hélice;
  2. Ao chegar na profundidade de projeto o trado é retirado e ao mesmo tempo, o concreto é injetado pelo meio da haste do trado.
  3. Assim que a hélice é completamente retirada, com o concreto ainda fresco, as armações são inseridas na estaca.
Estaca hélice contínua

Estaca hélice contínua

Estaca Raiz

A estaca raiz é considerada uma estaca injetada, pois a argamassa é injetada sob pressão na sua execução.

As principais vantagens da estaca raiz são:

  • Ausência de vibração;
  • Como é executada com uma perfuratriz, consegue perfurar rochas, logo pode ser utilizada em solos rochosos, com presença de matacões ou até mesmo para perfurar fundações já existentes e reforçá-las;
  • Podem ser executadas inclinadas.

Como desvantagens, temos:

  • Alto consumo de cimento, da ordem de 600 kg/m³, o que eleva o custo da fundação;
  • E obra alagada devido à utilização de água na perfuração do solo.

O seu processo executivo é visto à seguir:

  1. Perfuração do terreno com um tubo acoplado a uma perfuratriz. A perfuração é feita com circulação de água;
  2. Ao chegar na profundidade de projeto, a armação é instalada;
  3. Então, a argamassa, com resistência mínima de 20 MPa é injetada no interior do tubo até extravasar pelo topo do tubo;
  4. Então, a boca da tubo é vedada e ligada a um compressor de ar, que aplica golpes de ar comprimido na argamassa presente no interior do tubo com concomitante remoção do tubo;
  5. O nível de argamassa é corrigido e o processo é repetido até a completa retirada do tubo de revestimento.
Estaca raiz

Estaca raiz

Estacas pré-moldadas

Como o nome sugere, essas estacas são moldadas antes de chegarem à obra e são geralmente cravadas por percussão ou prensagem.

Como são estacas cravadas, são consideradas estacas de grande deslocamento e que ocasionam muita vibração (com exceção de estacas metálicas), o que é uma desvantagem.

Os principais materiais utilizados nas estacas pré-moldadas são concreto, madeira e aço.

Estacas de concreto

As estacas de concreto caracterizam-se principalmente por:

  • Podem possuir diversos formatos;
  • Necessário controle tecnológico na fabricação;
  • Cuidados no transporte para evitar esforços e manter a integridade da peça;
  • Sua cravação não é recomendada em solos com presença de matacões e muitos pedregulhos;
Estacas pré-moldadas de concreto

Estacas pré-moldadas de concreto

Estacas de madeira

As estacas de madeira caracterizam-se por:

  • Devem ser de madeiras duras e resistentes;
  • Durante o processo de cravação, ela deve ser protegida por um anel metálico, para evitar seu rompimento durante o processo construtivo;
  • É indicado para locais com alto lençol freático, pois as estacas de madeira apresentam enorme vida útil quando submersas;
  • A madeira deve sofrer tratamentos para evitar seu apodrecimento.

Estacas metálicas

As estacas metálicas caracterizam-se por:

  • Podem ser utilizados em solos com maior resistência, comparada com estacas de madeira e de concreto;
  • Sua execução geralmente é mais rápida e produz menos vibrações que as demais estacas pré-moldadas;
  • Deve-se ter um cuidado na soldagem de perfis quando for necessário.
Estaca metálica cravada

Estaca metálica cravada

 

Pronto! Então, você conhece os principais tipos de estacas, suas principais vantagens e desvantagens.

Espero que você tenha gostado desse post e que eu tenha te ajudado com sua dúvida ou engrandecer seu conhecimento de alguma forma =)

Mas caso tenha ficado alguma dúvida, deixa nos comentários que a gente te responde!

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Até mais!

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