As estacas metálicas, inicialmente, eram mais usadas como estruturas de contenção e pilares de divisa. Posteriormente, elas tornaram-se solução comum em fundações como estacas de deslocamento, quando o objetivo era reduzir as vibrações decorrentes da cravação (bate estaca) das estacas pré-fabricadas e de estacas tipo Franki e tubulares.

As estacas metálicas apresentam um processo executivo diferenciado em relação as moldadas in loco, uma vez que são cravadas, com o uso de equipamento do tipo bate estaca, no terreno sem a retirada do solo. Como elas estão cada vez mais presentes nos canteiros de obras, entender sua aplicação, vantagens e execução é muito importante. Continue a leitura e saiba mais sobre esses processos.

As estacas metálicas

As estacas metálicas são elementos estruturais produzidos industrialmente. Elas podem apresentar perfil laminado ou soldado, simples ou múltiplos. Os tubos da chapa podem ser dobrados ou canelados e apresentar ou não costura e trilhos.

As estacas metálicas são consideradas uma solução de alta eficiência, tanto para contenção quanto para fundações, uma vez que são capazes de atravessar lentes de pedregulhos ou concreções (laterita, limonita, etc).  A maioria das estacas moldadas in loco não conseguem atravessar esse tipo de material. Por isso, as estacas metálicas competem técnica e economicamente com os demais tipos de fundações.

Como adotamos uma espessura de sacrifício, a durabilidade das estacas metálicas são condizentes com os outros elementos de fundação. Essas estacas, quando totalmente enterradas — mesmo que na presença de lençol freático —, dispensam tratamento especial, desde que sejam descontadas as espessuras de compensação informadas na NBR 6.122 e explicitadas a seguir.

Classe Espessura de sacrifício (mm)
Aterros controlados e solos naturais 1,0
Solos porosos não saturados e argilas orgânicas 1,5
Turfa 3,0
Aterros não controlados 2,0
Solos contaminados 3,2

É importante destacar que, normalmente, não ocorre flambagem em estacas enterradas, uma vez que as seções atendem aos limites de esbeltez para a mesa e para a alma. Quando esses limites são atendidos, elas são consideradas estáveis localmente e apropriadas para o uso.

Os equipamentos

A forma mais comum de execução se dá pela cravação por percussão livre. Esse método utiliza o bate-estaca de queda livre — um equipamento composto por torre, plataforma, guincho mecânico e martelo.

A torre é montada sobre a plataforma, e o guincho mecânico ergue o martelo, que ao ser soltado bate no topo da estaca provocando o seu deslocamento vertical. O guincho mecânico é composto por dois tambores, sendo o segundo responsável pela movimentação e carregamento das estacas.

O equipamento pode se movimentar sobre pranchas, esteiras ou rolos e além dos guinchos mecânicos, podendo ser utilizados guindastes adaptados com torres para o martelo de queda livre — que pode ser automático ou vibratório.

A torre guia apresenta altura compatível com o comprimento da estaca metálica que será cravada, e os guinchos devem apresentar capacidade de carga adequada ao peso do martelo e da estaca que será erguida.

O processo executivo

Enquanto para a execução das estacas moldadas in loco é necessário retirar material do solo por meio de escavação, as estacas metálicas são do tipo pré-fabricadas. O seu processo executivo consiste em introdução no terreno por meio de cravação, deslocando o solo e deformando a circunvizinhança. Isso torna sua execução muito higiênica ao se dispensar  a remoção do material escavado e posterior concretagem.

Armazenamento e transporte das estacas metálicas

Tanto o armazenamento quanto o manejo das estacas metálicas devem seguir as prescrições indicadas pelo fabricante. A descarga dos elementos metálicos geralmente não é manual, pois eles apresentam elevado peso.

Locação das estacas

O local em que cada estaca será executada é marcado no solo com piquetes. Para evitar que a movimentação dos equipamentos no canteiro de obras os danifiquem ou alterem, após o furo da locação deve-se preencher o diâmetro da estaca com areia servindo como guia para a cravação.

Içamento e posicionamento

O içamento é feito por meio do cabo auxiliar do guincho. Quando a estaca é trazida para junto da torre e colocada na posição vertical, após o posicionamento ela poderá ser assentada no local de cravação.

Contudo, primeiramente, a torre do bate-estaca será aprumada, para que depois a estaca seja aprumada — aferindo tanto as faces frontais quanto laterais. A folga entre o martelo e o capacete não deve ser superior a 3 cm, e o capacete deve conter superfície plana possibilitando sua adequação à seção da estaca. Para isso, é essencial que ele contenha encaixes de folga inferiores a 2 cm.

Cravação

A estaca metálica é introduzida no solo por meio da deformação permanente em consequência da energia aplicada na estaca, que é provocada pela queda livre do martelo. Após cada golpe do martelo, a estaca alcança nova profundidade no terreno.

Durante a cravação, não é necessário verificar a estabilidade e a resistência da estaca nem realizar medidas corretivas de execução em relação ao projeto quando os desvios forem inferiores a 1/100.

Emendas

O dimensionamento das emendas deve proporcionar resistência a todas as solicitações que possam vir a ocorrer durante transporte, cravação e utilização das estacas metálicas. As emendas podem ser feitas com soldas de topo e talas soldadas, sendo a última mais recomendada. A redução do tempo empregado na execução de emendas é importante para garantir a produtividade do processo executivo.

Controle de cravação

Independentemente do tipo de martelo empregado na cravação das estacas metálicas, esse controle pode ser feito por nega, repique e ensaio de carregamento dinâmico, conforme especificado na NBR 13.208. A nega consiste na penetração permanente da estaca. Já o repique representa a parcela elástica do deslocamento máximo da estaca, e apresenta menor dispersão que a nega.

Prova de carga estática

Também é importante realizar a prova de carga estática, ou dinâmica dependo do numero de estacas a serem cravadas, pois esse ensaio permite avaliar a capacidade de carga das mesmas, medir o deslocamento com a carga de trabalho e avaliar o comportamento de deslocamento das estacas diante de diferentes cargas.

Preparo de cabeça e ligação com bloco de coroação

Após a cravação, a estaca metálica deverá ser ligada ao bloco de coroamento, de forma que as cargas resistidas por ele sejam transmitidas adequadamente e com continuidade apropriada.

As exigências normativas para estacas metálicas

Equipamentos

A NBR 6.122, de 2010, expõe que o peso do martelo do bate estaca não pode ser inferior a uma tonelada e, no caso de estacas que apresentam carga de trabalho entre 70 e 130 toneladas o peso do martelo não deve ser inferior a três toneladas. A norma também exige que os martelos automáticos e vibratórios sigam as orientações informadas pelos fabricantes.

Características das estacas

As estacas metálicas devem apresentar perfil retilíneo e flecha máxima de 0,2% de qualquer segmento nela contido. As variações máximas aceitas em relação às dimensões externas são de 5 mm em relação aos valores nominais de altura e largura. Já nas espessuras, a variação não pode ultrapassar 0,5 mm em relação aos valores previstos e informados pelo fabricante.

Execução

O sistema de cravação deve ser dimensionado de forma que as tensões durante a etapa de cravação sejam limitadas a 80% da tensão de escoamento do aço.

As estacas metálicas possibilitam a execução mesmo quando o solo apresenta difícil transposição, têm elevada resistência, reduzem as perdas em decorrência da inexistência de quebras, são de fácil emenda e podem ser reaproveitadas. Esses são apenas alguns dos principais benefícios proporcionados e que justificam a crescente utilização desse tipo de estaca.

Entretanto, devido ao alto custo, é sempre necessário realizar um estudo de viabilidade para identificar se as estacas metálicas são as mais indicadas para o empreendimento em questão. Não esqueça que é importante contar com o auxílio de uma empresa com profissionais capacitados e competentes para isso.

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