Fundações

O emprego de fundações em estacas remonta à pré-história, com a construção de palafitas (Velloso e Lopes, 2010). No ambiente marinho, a construção das estruturas offshore para exploração de petróleo trouxe um desenvolvimento às fundações em estacas, obrigando um desenvolvimento paralelo dos bate-estacas e dos meios de controle de cravação.

Para Velloso e Lopes (2010), as estacas podem ser classificadas segundo o tipo de material e o processo executivo, como apresentado no Quadro 2.

Quadro 2 - Classificação das estacas

Classificação de acordo com Observação:

Material

Madeira Concreto Aço

Mistas

Classificação de acordo com Observação:

de substituição Estacas escavadas em geral

sem deslocamento Estacas escavadas onde praticamente não há remoção do solo

Fonte: Adaptado de Velloso e Lopes (2010, p. 227)

De acordo com a classificação do processo executivo apresenta-se, no Quadro 3, os tipos de estacas classificadas para cada tipo de execução.

Quadro 3 - Tipos de estacas

Tipo de execução Estacas

De deslocamento

Grande

(i) Madeira

(ii) Pré moldadas de concreto (iii) Tubos de aço de ponta fechada (iv) Tipo Franki

(v) Microestacas injetadas Pequeno

(i) Perfis de aço

(ii)Tubos de aço de ponta aberta (iii) Estacas hélice especiais

Sem deslocamento (i) Escavadas com revestimento metálico perdido

(ii) Estacas raiz

De substituição (i) Escavadas sem revestimento ou com uso de lama (ii) Estacas hélice contínua em geral

Fonte: Adaptado de Velloso e Lopes (2010, p. 228)

Para Velloso e Lopes (2010) nas estacas de deslocamento o processo executivo é caracterizado pela cravação, de forma que o espaço que a estaca irá ocupar é obtido mediante deslocamento horizontal do solo. Em estacas sem deslocamento não há praticamente remoção do solo, ou um revestimento metálico permite a retirada de material contendo o solo que faceia o lado externo do revestimento metálico. Os autores Velloso e Lopes (2010) citam que para as estacas de substituição o processo de execução consiste em remover o solo presente no local a ser ocupado pela estaca, onde este processo causa um nível de redução das tensões horizontais geostáticas.

No presente trabalho, serão abordados dois tipos: i) as estacas de deslocamento pequeno do tipo prancha; e ii) estacas escavadas sem deslocamento com uso de camisa metálica, que são elementos do projeto que será abordado neste trabalho.

2.4.2.1 Estacas prancha

As estacas pranchas, usualmente utilizadas em estruturas de contenção e cravadas ao solo, são comumente utilizadas em projetos portuários. Podem ser metálicas ou podem ser de PRFV (Plástico Reforçado com Fibra de Vidro), mais resistente à corrosão d'água do mar. As estacas prancha apresentam vantagens de baixo impacto ambiental (baixa produção de resíduos e sem utilização de lama bentonítica, agressiva ao meio ambiente), rapidez de execução, versatilidade e um custo competitivo (BASILE, 2017).

As estacas metálicas, como observado na Figura 22, podem ser encontradas em diversas formas e dimensões, desde perfis (laminados ou soldados) a tubos (de chapa calandrada e soldada ou sem costura).

Figura 22 - Cravação de estacas prancha

Fonte: Catálogo técnico Arcelor Mittal, 2019

Os perfis podem ser usados isolados ou associados (duplos ou triplos). O tipo de aço mais utilizado segue padrões ASTM A36 (tensão de escoamento 250 MPa) e A572 Grau 50 (tensão de escoamento 345 MPa), tendo possibilidade de adição de materiais de liga como o cobre para conferir resistência a corrosão (VELLOSO e LOPES, 2010).

De acordo com Pini (2011) as estacas-prancha são usualmente dimensionadas em metros quadrados. A execução do sistema é considerada rápida, podendo atingir profundidades

expressivas. Em contrapartida, a cravação provoca bastante ruído por conta do bate-estacas e é de difícil execução em solos competentes. Em meios urbanos, o transporte de perfis muito compridos exige logística apropriada.

Os tipos de estacas pranchas metálicas comercializadas podem ser:

a. Tipo U: apresentam boa relação entre o módulo de elasticidade e o peso/m². Há economia na quantidade de aço com bom desempenho de instalação.

b. Tipo Z: tem como principal característica a mudança de posição das ranhuras de intertravamento. Por conta disso, a tensão máxima não passa pelas ranhuras, o que contribui para aumentar sua capacidade de estrutura favorecendo seu uso em obras estruturais expostas a altas pressões e/ou executadas em solos de baixa resistência. c. Combinado HZ/Z: a combinação das estacas/vigas H com os perfis AZ possibilitam

atingir maiores profundidades de contenção.

d. De alma reta: essas estacas são planas e sua justaposição oferece pouca resistência à flexão. São projetadas para formar estruturas cilíndricas. Uma característica importante desse tipo de perfil é a capacidade de resistência à tração nos conectores.

e. Tubulares: estacas com perfil cilíndrico que permitem o seu uso como elemento de retenção de solo e água ou possibilidade de servir de elemento estrutural para absorver cargas verticais e horizontais.

O encaixe entre estacas pranchas é realizado pelo intertravamento entre as abas de conexão e pode ser verificado na Figura 23 juntamente com alguns tipos de perfis comercializados.

Figura 23 - Encaixe estacas prancha e perfis usualmente utilizados

Fonte: Adaptado de Pini, 2011

Em um projeto de contenção com estacas-prancha, recomenda-se combinar o menor peso/m² possível, a maior largura útil do perfil possível (para maior produtividade na execução) e o maior módulo de elasticidade possível, ou seja, capacidade de suportar determinada tensão até se deformar (PINI, 2011).

2.4.2.2 Camisa metálica tubular

Segundo Alonso e Golombek (1998), a cravação de camisas metálicas pode ser realizada utilizando martelos vibratórios, por percussão (analogamente à cravação de estacas) ou por sistema Benoto (sistema rotativo munido de escavadeira clam-shell acoplada a um guindaste).

Alonso e Golombek (1998) afirmam que no método de cravação de camisa metálica por percussão, posteriormente a escavação do solo, no interior da camisa metálica solos e/ou rocha alterada a sã podem ser retiradas através de perfuratriz hidráulica com sistema de limpeza por circulação reversa, também conhecido como perfuratriz Wirth. Tal metodologia permite atingir grandes profundidades e retirada de camada de rochas e solos competentes.

A sequência de cravação de camisa metálica tubular baseia-se nas quatro etapas verificadas na Figura 24. As etapas são:

a) Cravação de camisa metálica até o topo da rocha; b) Colocação de perfuratriz Wirth para realizar escavação; c) Colocação de armadura;

d) Concretagem submersa da estaca; e) Estaca pronta.

Figura 24 - Cravação de camisa metálica tubular

3 ESTUDO DE CASO E METODOLOGIA DE ESTUDO

Este capítulo descreve as informações e aspectos gerais referentes ao Porto Público de Itajaí – SC, local de estudo deste trabalho, e em seguida, apresenta-se a metodologia utilizada para a realização das análises.