As microestacas foram concebidas em Itália nos primeiros anos da década de 50 do século XX, como uma resposta inovadora para uma solução que pretendia reforçar as fundações dos edifícios e monumentos antigos, que suportaram vários danos ao longo dos tempos, e especialmente durante a II Guerra Mundial (Lizzi, 1982 citado por Bruce et al., 1995).
Assim sendo, era necessária a conceção de um sistema de reforço fiável, capaz de suportar as cargas estruturais, provocando movimentos mínimos e apto a ser instalado em ambientes de trabalho bastante restritivos em termos de acesso e espaços, bem como em vários tipos de solos. Para além disto, também era essencial que o método construtivo do sistema causasse o mínimo de distúrbios tanto nas estruturas a ser recalçadas, como nas estruturas contíguas existentes.
Posto isto, para fazer face à necessidade existente na época, a empresa italiana Fondedile, sob a direção técnica de Fernando Lizzi, desenvolveu então o sistema “pali radice” – em português estaca- raiz – para aplicações de reforço. Este sistema consistia numa estaca de pequeno diâmetro, moldada “in situ” e reforçada com armadura de aço e calda de cimento.
O seu reduzido diâmetro de cerca de 100 mm possibilitava a construção destas estacas com equipamentos de pequenas dimensões, compatíveis com os trabalhos a realizar em ambientes confinados e capazes de perfurar o solo, bem como através das estruturas existentes, causando perturbações mínimas. Para além disto, a injeção da calda de cimento promovia uma elevada ligação atrítica entre a estaca e o solo circundante (Ruiz, 2003; Bruce et al., 1995).
Apesar da escassez de aço existente na Europa do pós-guerra, a mão-de-obra disponível a custos reduzidos era abundante e frequentemente possuía grande perícia mecânica resultante da formação obtida durante o período de conflito. Ensaios de carga conduzidos neste inovador sistema de estacas mediram capacidades superiores a 400 kN, apesar da sugerida capacidade de carga de cálculo – baseada nas metodologias de dimensionamento convencionais da época – apontar para valores menores que 100 kN. Refere-se também que durante os ensaios não se registaram roturas quer do solo, quer das próprias estacas. Os resultados obtidos pelos ensaios de carga foram publicados e surpreenderam a comunidade científica (Armour et al., 2000).
Esta conjugação de condições encorajou o desenvolvimento da tecnologia, promovendo assim a sua rápida difusão e aplicação generalizada.
À década de 50 remonta também a primeira aplicação documentada das estacas-raiz, tendo sido utilizadas em Nápoles para reforçar as fundações da escola A. Angiulli. As estacas possuíam um diâmetro de 100 mm, um comprimento de 13 metros e foram reforçadas com um varão de aço de 12 mm de diâmetro (Ruiz, 2003).
A título de exemplo, apresenta-se na Figura 6.1 um dos esquemas clássicos utilizados no reforço de fundações através de estacas-raiz.
Fig.6.1 - Esquema clássico de reforço de fundações: a) corte; b) planta [4]
O uso das estacas-raiz cresceu então em Itália nos anos 50 e posteriormente, em 1962, a empresa Fondedile introduziu mesmo a tecnologia no Reino Unido durante a execução de diversos reforços de estruturas históricas. Em 1965, a técnica começou também a ser aplicada na Alemanha em obras relacionadas com a rede de transportes subterrâneos. Por motivos relacionados com questões de patente, nessa altura, o termo estaca-raiz foi então substituído pela atual denominação de microestacas. Inicialmente, as microestacas eram maioritariamente aplicadas em soluções de reforço de estruturas em ambiente urbano, mas devido a exigências adicionais de engenharia, em 1957, surgiu um novo sistema designado de “reticoli di pali radice” (estacas-raiz reticuladas) (Figura 6.2). Este sistema baseia-se num conjunto de múltiplas microestacas verticais e inclinadas, interligadas numa rede tridimensional, criando uma estrutura que permite o confinamento do solo de fundação. Entre outras aplicações, este novo sistema foi utilizado em soluções de estabilização de taludes, reforço de fundações, proteção de estruturas enterradas, etc. (Armour et al., 2000).
Fig.6.2 – Estrutura reforçada pelo sistema “reticuli di pali radice“: a) alçado; b) planta do reforço das colunas [adaptado de 4]
Na Alemanha, França e Suíça começaram também a ser desenvolvidas variantes das microestacas, pelas empresas locais, tendo a tecnologia sido, posteriormente, exportada para todo o mundo. No entanto, foi a empresa pioneira Fondedile que, em 1973, através de várias obras de reforço de fundações realizadas em Nova Iorque e Boston, introduziu a tecnologia das microestacas nos Estados Unidos da América. Salienta-se contudo, que até meados da década de 80 a tecnologia não obteve uma grande aceitação por parte das empresas americanas, essencialmente devido à descrença e às preocupações existentes no seio do mercado tradicional de estacas, que só foram superadas através da publicação de uma série de casos de obras bem-sucedidos e pela necessidade crescente de se trabalhar em densas zonas urbanas.
O contraste entre as velocidades de desenvolvimento e difusão da tecnologia na Europa e na América do Norte reflete em certa medida as distintas situações económico-financeiras vividas. Por um lado, a abundancia de mão-de-obra relativamente barata, a escassez de aço, e a necessidade de planos de reconstrução dos ambientes urbanos, foram fatores que contribuíram para promover um rápido crescimento no uso das microestacas na Europa. Contrariamente, a abundancia de aço barato, os custos de mão-de-obra relativamente altos e o crescimento das cidades para as suas periferias retardou a sua ampla aplicação nos Estados Unidos da América (Armour et al., 2000).
Nos dias de hoje, a tecnologia de microestacas está amplamente difundida no mundo, já que os custos da mão-de-obra, dos materiais e as exigências técnicas, são similares em qualquer obra de qualidade e devidamente executada.