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Montes Claros, março de 2011
lino@r7.com) Jonathan Azevedo (rodriguesjhon@hotmail.Engenharia Civil – 7° Período ESTACAS METÁLICAS Fundações
Engenharia civil 7º período – Noturno Professor: Edgar Antunes Pereira Filho
Adilson Lino (adilson.br)
Montes Claros.com) Josimar da Silva (josimardasilvarocha@yahoo. março de 2011
de um número maior de estacas por pilar.
 No que se refere a tubos de aço. por consequência. março de 2011
. perfis soldados). necessitando-se. A utilização no Brasil dos perfis metálicos como elementos de fundações profundas tem ganhado grandes avanços. por problemas econômicos. as estacas metálicas eram tidas apenas como soluções alternativas para casos especiais.Engenharia Civil – 7° Período ESTACAS METÁLICAS Fundações
1. que acaba resultando em pequenas cargas unitárias por estaca. em estruturas de contenções. para atravessar lentes de pedregulhos ou concreções ou quando se queriam reduzir as vibrações decorrentes da cravação de estacas de deslocamento.
Montes Claros. perfis laminados. é frequente a necessidade de composição de dois ou três trilhos soldados longitudinalmente para se formar uma estaca com capacidade estrutural maior. tubos metálicos. Até pouco tempo. se restringia à utilização de trilhos provenientes da substituição de linhas de trem ou tubulações velhas vendidas no mercado como sucata. No caso de trilhos usados.  Tanto os trilhos como os tubos são fornecidos sem garantias dimensionais e de linearidade devido à deterioração pelo uso anterior. sendo que até há pouco tempo. como exemplo: nos pilares de divisa. Introdução
A solução de fundações em estacas metálicas não é nova. porém com a desvantagem dos custos serem maiores. normalmente o mercado oferece bitolas pequenas (de 10 cm a 25 cm de diâmetro). Por este motivo. durante muito tempo houve falta de perfis adequados no mercado para a utilização em fundações (como alternativo utilizado: trilhos soldados. Com isso aumenta-se a inércia e a área de aço visando diminuir torções e flambagem durante a cravação. que apresentam as seguintes desvantagens:
Baixa carga estrutural que esses elementos possuem por serem materiais reutilizados. o que leva a necessidade de cortes e emendas de difícil estimativa no que se refere à quantidade e custos.
com mesma altura interna e dimensões externas praticamente iguais.00 kg/cm² (38% maior em comparação com o aço ASTM A 36). tendo como resultado a consequente diminuição de mão-de-obra e agilização dos serviços. devido a atrito lateral.
2. substituem-se com muita vantagem as gaiolas de armação por uma peça estrutural de aço. e hoje já há disponíveis perfis de um mesmo grupo. o que permite a criação de estacas metálicas de seção transversal decrescente com a profundidade. Nesse caso. da carga resultante na estaca. Isso é possível devido à redução. grau 50.
Montes Claros.500. com tensão de escoamento de ƒ = 3. Os perfis laminados fabricados no Brasil seguem as especificações da norma ASTM A6/6M e são produzidos em aço ASTM A 572.Engenharia Civil – 7° Período ESTACAS METÁLICAS Fundações
Este cenário tem mudado. Vantagens
 Inexistência de vibração quando se implantam os perfis por meio de percussão ou por técnicas modernas tais como a perfuração com equipamentos de hélice contínua. março de 2011
Bem cotada em obras marítimas (onde a estaca terá um trecho em concreto armado.  Possibilita o tratamento para reduzir o efeito do "atrito negativo".  Para fabricação exige maquinário específico. cravando-se pequenos pedaços de trilhos simples ou compostos. Desvantagens
 Alto custo quando comparada às estacas pré-moldadas.  Atacável por águas agressivas e solos corrosivos (pântanos. solos contaminados). sem o inconveniente do levantamento de estacas vizinhas já cravadas (como ocorre em estacas pré-moldadas de concreto e Franki) e sem perdas de estacas quebradas.
3. A solda precisa ter reforço de talas metálicas para enrijecer as juntas. Estacas mistas
São utilizadas também as estacas mistas. março de 2011
. além de trabalharem cargas horizontais e cargas combinadas.  Redução das perdas devido à inexistência de quebras (Maior limite de plasticidade do que estacas de concreto).  Provocam pequeno deslocamento do solo (perturbação do solo durante a cravação é pequena).  Facilidade de emenda (através da solda nos topos) e corte.  Podem ser reaproveitadas (possibilita utilização em estruturas temporárias). e de flexão. o perfil metálico facilita a cravação
Montes Claros.Engenharia Civil – 7° Período ESTACAS METÁLICAS Fundações
 Possibilidade de cravação em solos de difícil transposição. e um trecho metálico. Uma área na qual as estacas metálicas são muito utilizadas é nos reforços de fundações de estruturas existentes.  Maior facilidade de manuseio e armazenamento devido ao menor peso e volume das peças quando comparados com os elementos pré-moldados de concreto (Obs. na região de solo).
4. a distância entre fabricação e destino pode acarretar custos altos. unindo concreto armado e perfil metálico. pontos alcalinos. na mesma grandeza de cargas de compressão. emendados de topo por solda. que caracterizam um ponto fraco da estaca se não for bem executada. pois podem atingir profundidades elevadas.  Disponibilidade no mercado de grande número de bitolas possibilitando a otimização entre as cargas atuantes e as cargas resistentes.  Resistência a esforços elevados de tração. estacas Franki e estacas Strauss.: O peso específico do concreto é menor do que o do aço). na região em água.
Para que o processo tenha continuidade. É variável que influencia neste cálculo a "adesão média solo-estaca. Portanto.Engenharia Civil – 7° Período ESTACAS METÁLICAS Fundações
possibilitando que seja atingida a profundidade exigida no projeto. devido à corrosão. especialmente em solos muito agressivos ou contaminados por produtos químicos. resistividade elétrica. são valores máximos de cargas resistivas (tensão de escoamento). e por deformações diferenciais. mas há argumentos de que esta exigência seja superior a outras Normas e Códigos internacionais.
Há mais de 120 anos.
6.5 mm da superfície do perfil em contato com o solo. tais como. Flambagem e Capacidade de cargas
A NBR 6122/96 exige que seja verificada a flambagem apenas quando as estacas estiverem sua cota de arrasamento acima do nível do terreno (levada em conta a eventual corrosão) ou quando atravessarem solos moles. podemos ter perfis com seção/perímetro iguais e comprimentos diferentes (ou vice-versa) com capacidades de cargas distintas. em todo mundo. de 1. calculadas em função do material. são utilizadas estacas de aço. (Gerdau) Uma estaca recentemente cravada no solo consome todo este oxigênio disponível nas redondezas durante processo de corrosão. o que não pode acontecer com facilidade. A capacidade de carga de uma estaca metálica varia de acordo com a sua seção/perímetro e comprimento. A Capacidade de Carga Geotécnica é a soma da parcela de carga por atrito lateral ao longo do fuste da estaca com a parcela de carga devido à ponta da estaca. A NBR 6122/96 prevê um desconto. drenagem. na ruptura" e "resistência unitária (à
Montes Claros. Outras propriedades dos solos. impedindo que as tensões não uniformes provocadas no encontro de rochas e estacas fraturem o concreto. independentemente do tipo de solo ou de suas propriedades. excedendo todas as estimativas teóricas de durabilidade. Solos naturais são deficientes em oxigênio e por isto o aço não é apreciavelmente afetado pela corrosão. Não há caso relatado na literatura internacional de falha estrutural causada pela corrosão de estacas de aço. redistribui as tensões de contato mais uniformemente ao concreto. As cargas admissíveis estruturais. Normalmente não há flambagem em estacas comprimidas que permanecem totalmente enterradas. mais oxigênio deve chegar ao sítio de reação. março de 2011
. ou composição química não são de grande valia na determinação de sua corrosividade. Este é o motivo pelo qual os resultados experimentais disponíveis têm revelado a grande resistência do aço frente à corrosão. O aço é um material mais dúctil. Existem casos em que se utilizam o perfil metálico como ponta de estacas. exaurindo-o. fornecidas geralmente em tabelas.
aumentando a área de contato com o solo. nunca utilizar blocos de concreto. Para se aumentar a capacidade de carga de ponta de estaca.
Montes Claros. pode-se soldar dois segmentos de perfis. março de 2011
. uma vez que este provocará grandes deslocamentos transversais e consequentemente diminuição da resistência lateral.Engenharia Civil – 7° Período ESTACAS METÁLICAS Fundações
ruptura) do solo sob a ponta da estaca". uma vez que as outras grandezas influenciadoras são geométricas. Para este aumento de área.
Da boa escolha do martelo resultará um melhor desempenho do processo de cravação.  Elementos muito esbeltos podem desviar da verticalidade durante a cravação. A escolha de um ou outro martelo depende. em particular quanto às vibrações e ao barulho que. pelo ensaio de carregamento dinâmico. principalmente. casos em que a carga transmitida pela estaca é inferior à de projeto. causada pela aplicação de um golpe do pilão. em obras mais importantes. muito maiores do que os previstos. ou problemas de excentricidade do choque do martelo na estaca. Escolha do método de cravação
As estacas metálicas podem ser cravadas com a utilização de martelos de queda livre. deve ser sempre acompanhada do peso do pilão e da altura de queda ou da energia de cravação (martelos automáticos). martelos hidráulicos. Tal situação pode induzir falsa nega. especialmente tração ou momento. quebra não constatada da estaca ou limitação inadequada de comprimento. resultando resistência insuficiente para cravação ou solicitações de projeto. Qualquer que seja o martelo empregado. do tipo de martelo. o controle da cravação é feito.  Emenda de estacas cravadas com problemas de dimensionamento. provocando a quebra na cravação ou problema de transmissão de cargas à estaca abaixo da solda. março de 2011
1 . provocando danos estruturais no elemento de fundação sendo executado.Penetração permanente de uma estaca. que apresentam problemas de estabilidade e flambam em casos especiais. em algumas situações não atingindo a nega especificada.
8.  Presença de obstruções e/ou excesso de energia de cravação. hoje em dia em centros urbanos. tradicionalmente pela nega1. Ao ser fixada ou fornecida. das características do solo.
Montes Claros. pelo repique e. acabam sendo a condicionante para a escolha do tipo de estaca e. como uso de eletrodo inapropriado. martelos a diesel. Patologia das Fundações
Nas estacas metálicas os problemas que podem ocorrer são:  Problemas de soldagem entre elementos. quando cravada. cordão sem o comprimento necessário ou técnica de soldagem inadequada. resultando em comprimentos surpreendentes. martelos pneumáticos e martelos vibratórios.  Elementos esbeltos em solos moles. do comprimento da estaca e do nível de barulho e vibração.Engenharia Civil – 7° Período ESTACAS METÁLICAS Fundações
7. Em geral é medida por uma série de dez golpes.
Deve existir o controle completo da cravação de cada estaca. Conclusão
O uso de estacas metálicas tem ganhado cada vez mais espaço. Anormalidade de execução. Diagrama da cravação. Cota da cabeça da estaca. penetração. após o arrasamento na cota de projeto. Em alguns lugares. As vantagens na utilização e abrangência da possibilidade de seu uso (em função do solo) é grande.
10. por golpe. Nível d'água. Cota final da ponta da estaca cravada. Características do equipamento da cravação. Comprimento real da estaca. Dimensões da estaca. Repique elástico. Desaprumo e desvio de locação. antes do arrasamento. Nos registros devem constar:                 Número e a localização da estaca. março de 2011
. mas ainda há déficit em pesquisas direcionadas a este tipo de fundação. abaixo do arrasamento. devido a complexidade para se obter a matéria prima destas estacas. Suplemento utilizado. nos trinta últimos golpes. Nega. Duração de qualquer interrupção na cravação e hora em que ela ocorreu. em centímetros.Engenharia Civil – 7° Período ESTACAS METÁLICAS Fundações
9. Comprimento do pedaço cortado da estaca. Cota do terreno no local da cravação. mas devido a cultura de sua utilização apenas em "casos especiais" o seu uso sofre certo tabu. nos dez últimos golpes.
Montes Claros. o seu uso ainda não é comum.
 MANUAL DE ESPECIFICAÇÕES DE PRODUTOS E PROCEDIMENTOS ABEF. & Lopes. NBR 6122.A. Projeto e execução de fundações.Engenharia Civil – 7° Período ESTACAS METÁLICAS Fundações
11.  NBR 6122 / 1996 .
Montes Claros. F.  FUNDAÇÕES PROFUNDAS. Bibliografia
 COLETÂNIA DO USO DO AÇO – Gerdau – Aço Minas 1ª Edição. Nilo Cesar Consoli..ABNT–Associação Brasileira de Normas Técnicas  PATOLOGIA DAS FUNDAÇÕES / Jarbas Milititsky. Editora PINI. 2005. Rio de Janeiro: COPPE-UFRJ. – São Paulo: Oficina de textos. 3ª edição. 2002. Rio de Janeiro.  ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. março de 2011
. 2006. D. Fernando Schnaid.R. Velloso. 1996.
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