Entre os métodos existentes para avaliar a capacidade de carga de uma estaca, a prova de carga de estática é, sem dúvida, o mais eficiente; entretanto, a avaliação de todo o estaqueamento
por meio de provas de cargas estáticas ou até mesmo dinâmicas é morosa e inviável economicamente.
Nos estaqueamentos cravados, geralmente, é feita a uniformização dos estaqueamentos pelo controle de energia, no caso, representado pela nega ou o repique. Aoki (1986) afirma que o controle de cravação é feito tradicionalmente pela nega, ou seja, pelo deslocamento plástico do solo medido no topo da estaca. Segundo Aoki & Cintra (1996), a capacidade de carga de uma estaca de uma fundação corresponde à carga que provoca a ruptura do elo mais fraco do sistema solo-estaca, geralmente o maciço de solo.
A nega, o repique elástico e os perfis estratigráficos do solo devem ser considerados no controle das estacas cravadas, e é indispensável o controle do estaqueamento por meio de formulações dinâmica e estáticas, possibilitando, assim, comparar os resultados obtidos em campo com os de projeto e até com os resultados das provas de cargas, caso existam.
Velloso & Lopes (2002) afirmam que o controle à cravação da estaca pode ser feito de diferentes maneiras. A mais tradicional é a nega, que consiste em riscar uma linha horizontal na estaca tendo como referência a torre do bate-estaca. Aplicam-se 10 golpes e mede-se a distância entre o risco e a linha de referência na torre do bate-estaca; divide-se a distância por 10 (dez), obtendo-se a penetração média por golpe ou nega. Pode-se afirmar que essa penetração está diretamente ligada à energia de cravação ou de queda do martelo, relação que as fórmulas dinâmicas tentam correlacionar através da nega, utilizando o princípio da conservação de energia. Deduzindo-se com base na lei de Newton, de impacto entre dois corpos rígidos, iguala-se a energia de queda do martelo com a resistência dinâmica à cravação ou iguala-se a energia potencial do martelo ao trabalho realizado na cravação da estaca. Os autores ainda descrevem outra forma de controlar o estaqueamento, o repique. Segundo eles, para obter-se o repique, prende-se uma folha de papel na estaca, estabelece-se uma referência na torre do bate-estaca e, com o auxílio de um lápis, registra-se o movimento da estaca ao receber o golpe do martelo, o que indicará a nega e o repique da estaca. O repique, descontado o encurtamento elástico, indica o quanto a estaca está sendo solicitada axialmente. Segundo Vieira (2006), à medida que a estaca atinge uma profundidade próxima daquela necessária para sua capacidade de carga, a nega diminui e o repique aumenta.
Apesar das limitações, o controle dos estaqueamentos pré-moldados, por meio do controle da energia, através de formulações dinâmicas, tende a garantir qualidade e uniformidade aos
estaqueamentos, ou seja, procura-se manter, durante a cravação, negas ou repiques semelhantes que, geralmente, estão relacionados com uma capacidade de carga. As fórmulas dinâmicas devem ser empregadas para o cálculo da nega ou do repique elástico da estaca, devendo sua capacidade de carga ser determinada por formulações teóricas ou semiempíricas, que consideram as diferentes características geomecânicas do solo atravessado, ou seja, após determinar a capacidade de carga admissível da estaca, calcula-se a nega que estará relacionada com a resistência admissível (Santos Filho & Sadalla Neto, 2003).
Para Vieira (2006), as principais perdas de energia em martelos de queda livre são: atrito do martelo nas guias; atrito dos cabos na roldana; perda de energia associada às deformações elásticas da estaca, do solo e do sistema de amortecimento (cepo e coxim); operação do bate- estaca decorrente da atuação precoce do guincho ao final da queda do martelo.
Nas estacas tipo Franki, o controle da cravação é feito com auxílio de métodos dinâmicos por meio do emprego de fórmulas dinâmicas, garantindo qualidade e homogeneidade ao estaqueamento. Também é adotado, no alargamento de base deste tipo de fundação, o critério de energia mínima necessária, ou seja, os últimos litros de concreto introduzidos na base exigem uma determinada energia que é pré-estabelecida em projeto.
A prova de carga estática certamente é a metodologia mais confiável para determinar a capacidade de carga de uma estaca. Ela é normalizada pela NBR 12131 (ABNT, 2006). Segundo Vargas (1990) a padronização da metodologia para as provas de carga estáticas no Brasil aconteceu a partir do trabalho de Costa Nunes (1943) que definiu este ensaio como um indicador da carga de ruptura de um sistema solo-estaca, sugerindo a adoção de um fator de segurança entre 1,5 e 2,0.
Segundo Foá (2001) o ensaio dinâmico surgiu a partir de pesquisas que procuravam correlacionar a cravação de estacas ao fenômeno de propagação de ondas. Segundo Niyama (1983), as primeiras medições dinâmicas na cravação de estacas reportam a Granville et al. (1938), que utilizaram transdutores piezoelétricos em estacas de concreto, registrando os sinais em um osciloscópio. Porém, apenas com a publicação de Smith (1960), houve um progresso tecnologicamente significativo na compreensão do fenômeno da cravação. Ele propõe um modelo baseado na Teoria de Propagação de Ondas e simula o efeito de propagação da onda de impacto do martelo ao longo da estaca, em vez de associar a cravação à Teoria do Choque entre Corpos. O uso da energia de impacto na determinação da capacidade de carga última
começou com a fórmula dinâmica de Weisbach (1820) (Foá, 2001). Desde então, inúmeras outras formulações surgiram e, em 1955, a Revista Engineering News Record havia cadastrado 452 fórmulas, com o único objetivo de determinar a capacidade de carga última em estacas. No final do século XX, o uso da teoria da equação da onda substituiu essas fórmulas, com medidas em campo pelo sistema PDA (Pile Driving Analyser).
Segundo Holeyman (1984), as diferenças entre o comportamento das provas de cargas estáticas e dinâmicas devem-se ao modelo e podem ser superadas com uma adequada modelagem geométrica do maciço, com a adoção de modelos reológicos representativos do maciço.
O ensaio de carregamento dinâmico é uma metodologia em que, com a aplicação de um carregamento dinâmico axial, obtém-se a estimativa da capacidade de carga estática do sistema estaca-solo; as análises são feitas a partir dos fundamentos da teoria da equação da onda.
Ainda segundo Foá (2001), o ensaio de carregamento dinâmico tradicional consiste na aplicação de um ciclo de impactos com energia constante, ou seja, com um peso caindo de uma mesma altura sobre um conjunto de amortecimento colocado sobre o sistema estaca-solo. Neste ensaio, registram-se os sinais de força e velocidade para cada golpe com o equipamento PDA. A análise é feita para um carregamento, ou seja, um impacto que seja considerado representativo do ensaio cíclico.
Mais tarde, com Aoki (1989), iniciou-se uma nova metodologia denominada de ensaio de carregamento dinâmico de energia crescente. Este ensaio é realizado com a aplicação de impactos do martelo de alturas crescentes de queda e registros em campo com o equipamento PDA. A partir desses dados, são obtidos a resistência estática mobilizada em cada golpe (RMX) e o deslocamento máximo descendente (DMX), na seção em que foram instalados os transdutores. Dessa forma, determina-se uma curva de RMX versus DMX similar à curva carga-recalque obtida em uma prova de carga estática.
Uma grande vantagem do ensaio de carregamento dinâmico é permitir a verificação da integridade estrutural da estaca, garantindo fisicamente a estaca e avaliando se ocorreram trincas, estrangulamentos ou seccionamentos, o que é fundamental para seu bom desempenho. Entretanto, segundo Foá (2001), não é operacional e nem economicamente viável ensaiar todo
um estaqueamento com o PDA. Uma alternativa usada é o ensaio de integridade de baixa deformação ou, simplesmente, ensaio de integridade de estacas, PIT (Pile Integrity Test). O PIT tem a vantagem de ser um ensaio não destrutivo, ganhando larga utilização na engenharia, permitindo a realização de vários ensaios no mesmo local ou em locais próximos, de modo a analisar imperfeições nas determinações das características das fundações ou variações destas com o tempo. Desta forma, pode-se avaliar a condição estrutural em qualquer estágio de sua vida útil. Em virtude da facilidade de movimentação em campo, o PIT surge como uma alternativa para a análise da integridade física de toda fundação, como comprovado em Cunha & Costa (1998), em ensaios da integridade de fundações escavadas assentes na argila porosa do Distrito Federal.
Para a avaliação das estacas helicoidais, algumas metodologias empíricas sobre o controle de qualidade por meio do torque para verificação do desempenho podem ser encontradas. Estas ancoragens possuem técnica de instalação que se assemelham a de uma estaca hélice contínua. Segundo Perko (2000), a capacidade de carga das estacas helicoidais à tração ou compressão pode ser determinada por três métodos: método da ruptura cilíndrica, método da capacidade de carga individual e torque de instalação, todos descritos em Tsuha (2007).
Tsuha (2006, 2007), por meio dos resultados dos ensaios de modelagem física em centrífuga, verificou a relação teórica entre torque de instalação durante a cravação e a capacidade de carga à tração das estacas hélices cravadas em solos arenosos, sinalizando que pode existir uma relação entre o torque acumulado dispendido no helicoide, a energia dissipada ou o trabalho realizado durante a escavação de uma estaca hélice e sua capacidade de carga.
Segundo Brons & Kool (1988), a partir da década de 80, as estacas hélices passaram a ser popularizadas e difundidas na Europa, devido, principalmente às suas vantagens técnicas. Outro fator que impulsionou a utilização das estacas hélices foi a possibilidade do monitoramento eletrônico das estacas durante a sua execução, aumentando o controle durante a execução da estaca, controle que foi estendido para as estacas de deslocamento. Os equipamentos de monitoramento eletrônico das estacas tipo hélice permitem a obtenção da profundidade, tempo, inclinação da torre, velocidade de penetração do trado, velocidade de extração do trado, torque, pressão de concreto e volume de concreto. Esses dados podem ser acompanhados em tempo real na cabine do equipamento ou no escritório através da transmissão dos dados por telemonitoramento. Os dados são sintetizados em gráficos em um
boletim de controle e, para Velloso (2000), são equivalentes às valiosas e tradicionais folhas de controle das estacas pré-moldadas.
Entretanto, Almeida Neto (2002) alertou, que apesar de o monitoramento das estacas hélices fornecer o valor do sobreconsumo de concreto e a variação da seção ao longo da profundidade, a precisão e a confiabilidade desses pode ser discutida. Imprecisões e erros nos dados fornecidos pela monitoração podem ocorrer, por diversos motivos, destacando-se o sistema de monitoração não calibrado, os danos nos sensores, bomba de concreto não calibrada, entre outros.