Fundações Profundas - Estacas (NBR 6122:2010)

23/02/2019Amanda Sampaio

Resumo - Fundações - Estacas

I. Estava pré-moldada ou pré-fabricada de concreto

Definição da NBR 6122:2010 - Estaca construída de segmento de concreto pré-moldado ou pré-fabricado e introduzida no terreno por golpes de martelo de gravidade, de explosão, hidráulico ou martelo vibratório. Para fins exclusivamente geotécnicos não há distinção entre estaca pré-moldadas e pré-fabricadas, e para os efeitos desta Norma elas serão denominadas pré-moldadas.

  • Características:
  • Estaca cravada por percussão
  • A vibração é um fator existente neste tipo de estaca, e deve-se levar em conta condições de vizinhança e peculiaridades do local;
  • O tamanho da estaca geralmente varia de 3 a 12 m para facilitar o transporte;
  • Quanto à forma podem ser classificadas como:
  • Concreto vibrado (adensado convencionalmente)
  • Concreto centrifugado (adensado por rotação)
  • Quanto a armadura podem ser:
  • Concreto armado (uso amplo e generalizado);
  • Concreto protendido (uso muito restrito);
  • Utilização:
  • Obras urbanas, pela facilidade de transporte;
  • Locais com baixa densidade de obras antigas e de monumentos históricos, para evitar danos associados à vibração na cravação;
  • Principais vantagens:
  • Excelente qualidade obtida pelo concreto;
  • Segurança na passagem de camadas muito moles;
  • Principais desvantagens:
  • Vibração excessiva na concretagem;
  • Difícil adaptação às variações do terreno (solos resistentes imprevisto podem encarecer a obra);
  • Observações:
  • As estacas pré-moldadas são armadas apenas para resistir às tensões resultantes do transporte, manuseio e cravação.
    • Armadura longitudinal: solidarizada por círculos isolados ou espiral contínua. Combate os esforços do manuseio e transporte;
    • Estribos: duplicados nas extremidades (cabeça e ponta). Combate danos durante a cravação por golpe do martelo.
    • A redução da armadura é possibilitada sistematizando o levantamento da estaca por um ponto (a 1/3 da extremidade) ou por dois pontos (a 1/5 de cada extremidade). Isso faz com que os momentos fletores (positivo e negativo) a que a estaca é solicitada durante o transporte sejam iguais.
    • As pontas da estaca podem ter forma chata ou prismática.
    • A emenda das estacas pré-moldadas pode ser feita por soldagem ou encaixe (casos em que se garante a presença apenas de compressão).
    • As estacas pré-moldadas de concreto podem ser emendadas, desde que resistam a todas as solicitações que nelas ocorram durante o manuseio, a cravação e a utilização da estaca. O uso de luva de encaixe somente será aceito se forem obedecidas, entre outras características, as seguintes restrições: seja feita uma única emenda por estaca, não haja tração ou flexão tanto na cravação quanto na utilização da estaca, as luvas de encaixe não possuam geometria diferente da geometria dos segmentos de estaca que serão unidos e as folgas existentes entre a luva e os segmentos de estacas nunca sejam superiores a 10 mm.
  • Normalmente, não se recomendam essas estacas nos seguintes casos:
  • terrenos com presença de matacões ou camadas de pedregulhos;
  • terrenos em que a previsão da cota da ponta da estaca seja muito variável, de modo que não seja possível selecionar regiões de comprimento constante (a exemplo de solos residuais com a matriz próxima da região da ponta da estaca);
  • caso de construções vizinhas em estado precário.

 

 

II. Estaca Metálica ou de aço

Definição da NBR 6122:2010: Estaca cravada, constituída de elemento estrutural produzido industrialmente, podendo ser de perfis laminados ou soldados, simples ou múltiplos, tubos de chapa dobrada ou calandrada, tubos com ou sem costura e trilhos.

  • Assumem as seguintes formas:
    • Perfis I e H;
    • Tubos;
    • Trilhos (reaproveitamento de linhas férreas);
  • Vantagens
    • Suporta cargas elevadas;
    • Cravação com baixa vibração e fácil execução;
    • Facilidade de manipulação, transporte, corte e emenda;
    • Penetra em terrenos resistentes sem provocar levantamento de estacas vizinhas.
  • Desvantagens:
    • Elevado custo;
    • Podem apresentar encurvamento (solos moles) e desvios (rochas);
    • Corrosão (estacas enterradas não apresentam corrosão, pela baixa presença de oxigênio no solo).
  • Observações

 

  • Em cálculos de capacidade de carga estrutural admite-se que a corrosão inutilize apenas uma espessura de 1,5 mm de toda a superfície da estaca em contato com o solo.
  • As estacas metálicas exigem maior profundidade para alcançar a capacidade de carga prevista.
  • São indicadas para solos residuais, pois neles a profundidade das estacas não é constante.
  • São facilmente cortadas e emendadas, o que permite atingir grandes profundidades e também serem usadas em subsolos irregulares onde as estacas apresentam comprimentos muito diferentes.

 

III. Estaca de concreto moldadas in loco

Definição da NBR 6122:2010 - Estacas executadas preenchendo-se, com concreto ou argamassa, perfurações previamente executadas no terreno.

 

  • Estaca Strauss (escavação com sonda ou piteira);
  • Estaca Franki (cravação de um tubo);
  • Estaca Raiz (escavada - com injeção de argamassa);
  • Estaca Hélice Contínua (escavado com trado helicoidal);
  • Estaca Broca (escavada com trado manual).

 

IV.  Estaca Raiz

Definição da NBR 6122:2010 - Estaca armada e preenchida com argamassa de cimento e areia, moldada in loco executada através de perfuração rotativa ou rotopercussiva, revestida integralmente, no trecho em solo, por um conjunto de tubos metálicos recuperáveis.

São estacas injetadas em que se aplicam injeções de ar comprimido no topo imediatamente a moldagem do fuste com argamassa de cimento, simultaneamente com a remoção do revestimento a baixas pressões (< 0,5 Mpa).

  • Etapas construtivas:
    • Perfuração do tubo: pela rotação de uma coroa e com auxílio de circulação de água (a água passa por dentro da perfuratirz e retorna por entre a sua superfície interna do tubo) e a introdução de um tubo metálico;
    • Colocação da armadura: barras longitudinais e estribos;
    • Preenchimento com argamassa: feito por tubos de injeção de baixo para cima;
    • Aplicação de pressão: feita com ar comprimido e com simultânea extração do tubo metálico.
  • Vantagens:
    • Pode ser executada com grandes inclinações;
    • Provoca reduzida descompressão do terreno;
    • Atinge elevada profundidade e terrenos resistentes;
    • Pode ser executada abaixo do nível da água;
    • Apresenta considerável carga de trabalho;
    • Não provoca vibrações na execução;
  • Desvantagens:
    • Custo elevado;
    • Exige a execução de provas de carga;
  • Observações:
    • Utiliza equipamento rotativo ou rotopercussivo com auxílio de circulação de água;
    • Utilizam-se baixas pressões: inferiores a 0,5 MPa.
    • Não se deve executar estacas com espaçamento inferior a 5 diâmetros em intervalo inferior a 12 horas. Esta distância refere-se à estaca de maior diâmetro.
    • Originalmente concebidas para reforço de fundação e melhoramento do solo (solo armado);
    • No reforço, uma série de perfurações de pequeno diâmetro (aproximadamente 8cm) são realizadas em direções distintas que podem atravessar mesmo os blocos a serem reforçados. Para uso como fundações definidas o seu diâmetro varia de 12 a 41cm (15cm a 50cm).
  • De acordo com a NBR 6122:
    • Argamassa utilizada na estaca raiz:
      • Consumo de 600 kg/m³;
      • Pode-se utilizar areia ou pedrisco como agregado;
      • fck ≥ 20 mpa;
      • Relação a/c entre 0,5 e 0,6;

 

V. Estaca Hélice

Contínua monitorada: Definição da NBR 6122:2010 - Estaca de concreto moldada in loco, executada mediante a introdução, por rotação, de um trado helicoidal contínuo no terreno e injeção de concreto pela própria haste central do trado simultaneamente com a sua retirada, sendo que a armadura é introduzida após a concretagem da estaca.

  • Etapas construtivas:
    • Perfuração: com uma hélice espiral solidarizada a um tubo central mediante a aplicação de um torque;
    • Concretagem: depois de alcançada a profundidade desejada, indicada pela sondagem, o tubo é retirado sem girar a hélice e o concreto vai sendo bombeado simultaneamente de modo a ir preenchendo a cavidade que vai formando com a retirada do tubo;
    • Armação: feita após a concretagem, com armadura em forma de gaiola introduzida por gravidade ou com auxílio de um pilão.
  • Vantagens:
  • Elevada produtividade (12 a 15 estacas por dia);
  • Satisfatório para a maioria dos tipos de terreno, exceto na presença de matacões e rochas;
  • Ausência de distúrbios, vibrações e descompressões do terreno;
  • Baixa produção de detritos.
  • Desvantagens:
  • Necessita de áreas planas e de fácil movimentação;
  • Exigência de uma central de concreto para obra;
  • Necessidade de uma central de concreto para obra;
  • Limitação do número mínimo de estacas, que seja compatível com os custos de mobilização e pouca variação de diâmetros na obra.
  • Impossibilidade de controle de arrasamento da estaca
  • Perda excessiva de concreto, em torno de 20%
  • Observações:
  • O concreto utilizado deve apresentar resistência característica fck de 20 Mpa, ser bombeável, com abatimento de 22 ± 3 cm, e composto de cimento, areia e pedrisco, com consumo mínimo de cimento de 400 kg/m3, fator água/cimento ≤ 0,6, e % de argamassa em peso ≥ 55%.
  • Não se devem executar estacas com espaçamento inferior a 5 diâmetros em intervalo inferior a 12 horas. Esta distância refere-se à estaca de maior diâmetro.

 

De deslocamento monitorada: Definição da NBR 6122:2010 - Estaca de concreto moldada in loco que consiste na introdução de um trado apropriado no terreno, por rotação, sem que haja retirada de material, o que ocasiona um deslocamento do solo junto ao fuste e à ponta. A injeção de concreto é feita pelo interior do tubo central em torno do qual estão colocadas as aletas do trado simultaneamente à sua retirada por rotação.

 

VI. Estaca Strauss

Definição da NBR 6122:2010 - Estaca executada por perfuração do solo com uma sonda ou piteira e revestimento total com camisa metálica, realizando-se o lançamento do concreto e retirada gradativa do revestimento com simultâneo apiloamento do concreto.

  • Etapas construtivas:
    • Escavação de um furo com uma piteira e simultânea introdução de um tubo metálico até a profundidade de projeto;
    • Lançamento de concreto com auxílio de um funil até o preenchimento de 1m do furo;
    • Execução de um bulbo com apiloamento do concreto até a sua completa expulsão;
    • Descida da armadura (opcional);
    • Enchimento de 75 cm do tubo, apiloamento e retirada simultânea do tubo cm auxílio de um guincho;
    • Repetição da operação anterior até a completa execução.
  • Vantagens:
  • Equipamento simples;
  • Baixo custo;
  • Concretagem no comprimento estritamente necessário;
  • Ausência de vibrações em prédios vizinhos;
  • Permite a constatação das diversas camadas e natureza do solo pela retirada do material.
  • Desvantagens:
  • Baixa qualidade executiva;
  • Não é indicada para solos moles;
  • Baixo rendimento executivo (15m/turno);
  • Não é indicada para execução abaixo do nível da água;
  • Observações:
  • Faixa de carga da ordem de 200 a 800 kN.
  • No caso das estacas não sujeitas a tração ou a flexão, a armadura é apenas de arranque sem função estrutural e as barras de aço podem ser posicionadas no concreto, uma a uma, sem estribos, imediatamente pós a concretagem, deixando-se para fora a espera prevista em projeto.
  • Para estacas armadas, a gaiola de armadura deve ser introduzida no revestimento antes da concretagem. Neste caso o soquete deve ter diâmetro menor que o da armadura.
  • Pelo menos 1% das estacas, e no mínimo uma por obra, deverá ser exposta abaixo da cota de arrasamento e, se possível, até o nível d'água, para verificação da sua integridade e qualidade do fuste.

 

VII. Estaca Broca

Definição da NBR 6122:2010 - estaca escavada mecanicamente

estaca executada por perfuração do solo através de trado mecânico, sem emprego de revestimento ou fluido estabilizante. Um caso particular da estaca escavada mecanicamente é a estaca broca executada, usualmente, por perfuração com trado manual.

  • Características:
    • As estacas Brocas são executadas in loco sem molde, por perfuração no terreno com auxílio de um trado (diâmetro de 15 a 30 cm), sendo o furo posteriormente preenchido com o concreto apiloado.
    • É a estaca mais rudimentar que existe, executada com trado concha manual (apiloado ou não) e sem revestimento.
  • Utilização:
  • Pequenas obras (pouca responsabilidade);
  • Contensões de subsolos de edificação;
  • Principais vantagens:
  • Baixo custo;
  • Concretagem no comprimento estritamente necessário;
  • Desvantagens:
  • Baixa carga de trabalho da ordem de 50 a 100 kN;
  • Baixa qualidade executiva;
  • Não é executada abaixo do nível d’água;
  • Comprimento de no máximo 8m (6 a 8m);
  • Observações:
  • O fundo do furo deve ser limpo;
  • Diâmetros: mínimo 20cm. Máximo 50cm
  • O concreto deve ser lançado do topo com funil fck ≥ 15 Mpa, consumo de cimento > 300kg/m3 (acima de 340kg/m³) e consistência plástica;
  • Em geral não são armadas ou são apenas na ligação com o bloco.

 

VIII. Estaca Franki

Definição da NBR 6122:2010 - Estaca moldada in loco executada pela cravação, por meio de sucessivos golpes de um pilão, de tubo de ponta fechada por uma bucha seca constituída de pedra e areia, previamente firmada na extremidade inferior do tubo por atrito. Esta estaca possui base largada e é integralmente armada.

  • Etapas construtivas:
    • Cravação de um tubo metálico fechado por uma bucha (brita mais areia) por golpes de um pilão (1 a 3 tf);
    • Fixação do tubo à torre por cabos de aço e expulsão da bucha (base alargada);
    • Colocação da armadura (obrigatória) ao longo de toda a estaca;
    • Lançamento de concreto com auxílio de uma caçamba de concreto em pequenas quantidades, apiloamento por meio do pilão e retirada, simultânea, do tubo.
  • Vantagens:
    • Elevada carga de trabalho (devido principalmente à base alargada;
    • Concretagem no comprimento estritamente necessário;
  • Desvantagens:
  • Vibrações excessivas durante a cravação (pode causar danos nas vizinhanças;
  • Pode apresentar estrangulamento no fuste quando utilizada em camadas espessas de argila mole;
  • Não se recomendam essas estacas nos seguintes casos:
  • terrenos com matacões;
  • locais com construções vizinhas precárias;
  • terrenos com camadas de argila mole saturada (problema de estrangulamento de fuste).
  • Observações:
  • Elevada carga de trabalho;
  • Base alargada pela expulsão de uma bucha de areia e brita de um tubo metálico.
  • O consumo mínimo de cimento é de 350 kg/m3 e o fck do concreto deve ser ≥ 20 MPa.
  • A faixa de carga dessas estacas é de 550 a 1.700 kN.
  • Pelo menos 1% das estacas, e no mínimo uma por obra, deverá ser exposta abaixo da cota de arrasamento e, se possível, até o nível d'água, para verificação da sua integridade e qualidade do fuste.
  • Ao contrário das estacas pré-moldadas, essas estacas são recomendadas para o caso de a camada resistente encontrar-se a profundidades variáveis.
  • No caso de terrenos com pedregulhos ou pequenos matacões relativamente dispersos, pode-se utilizar esse tipo de estacas.

   

IX. Estaca de reação (Mega ou prensada)

Definição da NBR 6122:2010 - Estaca introduzida no terreno por meio de macaco hidráulico reagindo contra uma estrutura já existente ou criada especificamente para esta finalidade.

  • Características:
  • Estaca prensada, pré-moldada ou metálicas
  • cravadas por prensagem com auxílio de macacos hidráulicos.
  • Indicadas para recuperação de estruturas que sofrem algum tipo de recalque ou dano, ou para reforço de embasamento nos casos em que se deseja aumentar a carga sobre a fundação existente. Na sua execução é usado pessoal e equipamento especializados e utilizam módulos de estacas pré-moldadas, sendo sua cravação conseguida por reação da estrutura existente.
  • Vantagens:
  • Não causam vibrações;
  • Em toda estaca cravada se realiza uma prova de carga;

 

X. Microestaca (Estaca escavada com injeção)

Definição da NBR 6122:2010 - estaca escavada com injeção ou microestaca

estaca moldada in loco, armada, executada através de perfuração rotativa ou roto-percussiva e injetada com calda de cimento por meio de um tubo com válvulas (manchete).

  • Características:
  • A microestaca é uma estaca moldada in loco, executada através de perfuração rotativa com tubos metálicos (revestimento) ou rotopercussiva por dentro dos tubos, no caso de matacão ou rocha.
  • Esta estaca é armada e injetada, com calda de cimento ou argamassa, através de tubo “manchete”, visando aumentar a resistência do atrito lateral.
  • A argamassa a ser utilizada ter fck > 20 MPa e deve satisfazer as seguintes exigências:
  • consumo de cimento não inferior a 600 kg/m3;
  • fator água I cimento entre 0,5 e 0,6; e
  • agregado: areia e pedrisco.
  • Ao contrário da estaca raiz, usa-se altas pressões de injeção.

04439983375

 

XI. Estacas tipo Barrete

Definição da NBR 6122:2010 - estaca escavada com fluido estabilizante

estaca moldada in loco, sendo a estabilidade da parede da perfuração assegurada pelo uso de fluido estabilizante ou água quando tiver revestimento metálico. Recebe a denominação de estaca escavada quando a perfuração é feita por uma caçamba acoplada a uma perfuratriz, e estaca barrete quando a seção for retangular e escavada com utilização de clam-shell.

  • Características:
  • Elementos de seção retangular.
  • Utilização da técnica de execução de paredes diafragma.
  • Execução de painéis de concreto armado, ou não, de uma mistura de cimento, bentonita e água, de profundidade e espessura variáveis.

 

Questões de Concursos

FGV-ALERO-Engenharia Civil-2018

Leia o texto a seguir, elaborado a partir da NBR 6122 - Projeto e execução de fundações.

A estaca Strauss é uma estaca de concreto __________, executada através da escavação, mediante emprego de uma sonda também denominada __________, com a simultânea introdução de __________ até que se atinja a profundidade projetada.

Assinale a opção cujos termos completam corretamente as lacunas do texto acima.
a) pré-moldada – martelo – suplemento
b) moldada in loco – piteira – revestimento metálico
c) pré-moldada – trado espiral – bentonita
d) moldada in loco – trado helicoidal – haste central
e) apiloado – pilão – bucha

FGV-ALERO-Engenharia Civil-2018

Uma estrutura de concreto de pré-moldada é aquela que já vem pronta para a obra, não necessitando de concretagem in loco.

Assinale a opção que indica uma estrutura pré-moldada.
a) Estaca prancha.
b) Tubulão a céu aberto.
c) Tubulão a ar comprimido.
d) Estaca-franki.
e) Radier.

AOCP - SUSIPE-Engenharia Civil-2018

Qual é o tipo de fundação profunda que se caracteriza pelo processo de cravação estática através de macaco hidráulico de segmentos de concreto armado ou metálico, em que, em solos porosos, a cravação pode ser auxiliada através da saturação do solo e, em areias compactas, com jatos de água pelo interior do segmento?
a) Estaca raiz.
b) Estaca mega.
c) Estaca de hélice contínua monitorada.
d) Estaca trado vazado segmentado.
e) Estaca escavada com fluido estabilizante.

A estaca, um tubo de ponta fechada por meio de bucha, cravada no terreno e posterior execução de uma base alargada, base esta obtida pela introdução de material e compactação por meio de golpes de um pilão, é denominada:
a) Raiz.
b) Franki.
c) Strauss.
d) Tubulão.
e) Prancha.

IESES - IGP SC-Criminal-Engenharia-2017

Quando os solos superficiais não apresentam capacidade de carga elevada a fundação da edificação deve ser executada com utilização de estaca. Associe a lista superior, referente aos diferentes tipos de estaca, com a correspondente característica indicada na lista inferior.

1. Estaca Strauss.
2. Estaca Franki.
3. Estaca Hélice Contínua.

( _) Estaca que provoca maior vibração do terreno durante a sua execução.
(_ ) A concretagem da estaca é feita por bombeamento de concreto sob pressão.
( _) Pode ser executada no interior de construções com pé direito reduzido.
(_ ) Apresenta a maior produtividade de execução (m/dia.)
(_ ) Utiliza durante o processo de escavação um revestimento metálico recuperável de ponta aberta para permitir a escavação do solo.

A sequência, de cima para baixo, que responde de forma correta a questão é dada por:

a) 23131
b) 21121
c) 32212
d) 13232

Sobre Amanda Sampaio


Possui Graduação em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Ceará – UFC (2011 -2015). Mestrado em Engenharia Civil (Recursos Hídricos) pela Universidade Federal do Ceará – UFC (2016 - 2018). 



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