ESTACAS MOLDADAS IN LOCO: FRANKI E BARRETE
Amarildo Pedro Gonçalves Filho, amarildogfilho@hotmail.com Camila Bianquini, camilabianquini13@gmail.com
Iury da Matta Corrêa, iurydamatta@gmail.com Julia Calsolari, jucalsolari@hotmail.com
Larissa Lorrany Silva, larissalsilva@hotmail.com
Universidade Federal do Triângulo Mineiro, Institudo de Ciências Tecnológicas e Exatas
Resumo: Pretende-se, neste artigo, abordar aspectos teóricos que descrevem o métodos de fundação em obras
conhecidos como Franki e Barrete, além de mencionar como tais técnicas vem sendo utilizadas desde sua criação, no início do século XX, até os dias atuais. Ambas as fundações são capazes de atingir altas profundidaes independente do nível de água do solo e com resistência para grandes cargas.
Palavras-chave: Barrete, Estaca, Franki, Fundação, Profundidade.
1. INTRODUÇÃO
Edgar Frankignoul nasceu em Liège, na Bélgica em 1882. Foi um inventor industrial responsável pela criação do método Franki. No Brasil, a patente da estaca Franki chegou em 1935, no Rio de Janeiro. Ela foi fundamental no erguimento da capital brasileira, sendo utilizada na fundação do Palácio do Congresso, da Catedral e do Palácio dos Arcos em Brasília. A patente do modelo entrou para o domínio público em 1960 (STORMS, 2016).
Estaca Franki é um tipo de fundação profunda e moldada in loco, com grande capacidade de carga. Consiste em um sistema de golpes de um pilão de queda livre em uma bucha de concreto seco (ou de seixo rolado compactado) colocado dentro da extremidade inferior do tubo capaz de cravar um tubo em um terreno (MORRISON, 1984).
Trazida pela empresa FRANKI ao Brasil, a parede diafragma consiste em um muro vertical formado por painéis elementares, capazes de absorver as solicitações axiais, empuxos e momentos fletores (HILBER). Quando trabalhando individualmente, atuam como estacas de elevada resistência a cargas verticais, podendo ser denominadas barretes.
2. HISTÓRICO
Em 1908, Edgar Frankignoul, inventou um novo método de fundação no qual um tubo poderia adentrar o solo através do impacto de um equipamento que fornecesse pancadas (martelo), de tal forma que esse equipamento estivesse conectado ao material granular localizado no fundo do tubo (MORRISON, 1984). Já em 1910, a ideia foi patenteada e, então, a empresa Compagnie Internationale des Pieux Armés Frankignoul foi criada em sociedade com um rico aristocrata de Liége, Edmond Baar. (MORRISON, 1984; e FRANKI GRUNDBAU, 2014).
Em 1912, já havia concluído projetos na Europa, Egito, Rússia, China e Hong Kong. Por volta de 1930, 34 subsidiários já haviam comprado o direito de usar a patente. Pode-se observar o alvoroço causado por esse tipo de fundação analisando a Figura 3 do Anexo (FRANKI GRUNDBAU, 2014). No Brasil, tal elemento foi utilizado pela primeira em 1935, na construção da Casa Publicadora Baptista no Rio de Janeiro.
Referente à utilização de paredes-diafragma, a necessidade inicial se deu quando da escavação de poços petrolíferos. Em 1938, pelos italianos Veder e Marconi, foi construída a primeira parede-diafragma – essa com função impermeabilizante. A partir dos anos 1960, com o desenvolvimento de equipamentos – clamshells hidráulicos – é que se iniciou a implementação desse sistema para contenção e estabilização de solo. (FERREIRA, 2016).
No Brasil, foi primeiramente utilizado na construção do Edifício Pelletron, em São Paulo, em 1969. (FRANKI e FERREIRA, 2016). Posteriormente, seu uso foi disseminado – devido principalmente a obras de metrô e está diretamente ligado ao desenvolvimento de centros urbanos (FERREIRA, 2016).
3. ESTACAS FRANKI 3.1. Processo Executivo
1. Posiciona-se o tubo de revestimento, cuja ponta é fechada por uma bucha formada através do lançamento de concreto seco, pedra e areia no interior do tubo. A bucha é fortemente aderida à parede do mesmo por meio da compactação pelo impacto de um pilão;
2. Inicia-se a cravação do tubo no solo através da aplicação de sucessivos golpes do pilão na bucha formada na
etapa anterior. Sob os golpes do pilão o tubo penetra no solo e o comprime fortemente;
3. Atingida a profundidade desejada, procede-se à expulsão da bucha e execução de base alargada: o tubo é preso
à torre do bate estaca por meios de cabos de aço e em sequência, a bucha é expulsa sob os golpes do pilão e fortemente socada contra o terreno, tanto quanto o solo suporta, de modo a construir uma base alargada (ponta alargada da estaca);
4. Instala-se a armadura da estaca, tomando-se cuidado para garantir a sua ligação com a base alargada;
5. Inicia-se a concretagem e execução do fuste, com o lançamento de camadas sucessivas de pequenas alturas de
concreto, apiloado com a simultânea retirada do tubo de revestimento;
6. Finaliza-se o processo construtivo onde a concretagem do fuste ocorre até 30 cm acima da cota de arrasamento.
A Figura 4 em Anexo demonstra o processo executivo da estaca Franki. Para ter sucesso na execução da estaca tipo Franki é necessário um rigoroso monitoramento do método executivo, certificando-se que as etapas estão sendo executadas corretamente de acordo com a NBR 6122 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2010, p. 59), além do uso adequado de equipamentos apropriados e de mão de obra especializada e experiente.
3.2. Utilização
De acordo com Mello (2018), as estacas Franki são recomendadas quando a camada resistente localiza-se em profundidades variáveis. Também no caso de terrenos com pedregulhos ou pequenos matacões relativamente dispersos. Além disso, segundo Barros (2003), as estacas tipo Franki são usadas quando é necessário atingir grandes profundidades, não sendo limitadas pelo nível do lençol freático. Pelas características do processo executivo, conforme Souza e Xavier (s.d.), as estacas tipo Franki não são recomendadas onde há construções vizinhas que não possam suportar grandes vibrações com a perfuração destas camadas (como em centros urbanos), e terrenos com camadas de argila mole saturada, devido aos possíveis problemas de estrangulamento do fuste. Assim são recomendadas para obras mais afastadas. Além disso, Mello (2018) salienta que o processo demanda área para o bate-estaca. As Figuras 1 e 2 em Anexo mostram dois exemplos de obras brasileiras onde se utilizaram estacas Franki nas fundações.
3.3. Vantagens e Desvantagens
Mello (2018) cita as vantagens das estacas Franki: podem atingir grandes profundidades, possuem grandes resistências de ponta (alargamento da base), permite trabalhar na presença de lençol d’água e lateral, e por ser um tipo de estaca de deslocamento1, elas possuem baixa remoção de solo, aumento das tensões laterais, melhorando as
condições de atrito, dispensa máquinas auxiliares e, reduz o volume de concreto das estacas. Souza e Xavier (s.d.) mostram outras características importantes como a versatilidade (materiais são simples e fáceis de serem encontrados), economia, devido a base alargada a estaca requer um comprimento menor e, segurança, uma vez que durante a cravação a estaca não pode quebrar como pode acontecer com as estacas pré-moldadas de concreto (o esforço durante a cravação é resistido pelo tubo Franki). Entretanto, Mello (2018) ressalta que as estacas Franki causam grandes vibrações durante sua cravação, causando perturbações com barulhos na vizinhança. Além disso, conforme o autor, elas possuem grande tempo de execução devido à baixa produtividade, demandando maiores custos com equipamentos e mão de obra. Ainda neste sentido, Souza e Xavier (s.d.) afirmam que a cravação de estacas tipo Franki pode provocar o levantamento das estacas já instaladas devido ao empolamento (expansão) do solo circulante que se desloca lateral e verticalmente.
4. ESTACAS BARRETE 4.1. Processo Executivo
São denominadas Estacas Barrete os painéis da parede diafragma que trabalham individualmente, como estacas, porém com seções retangulares, tendo resistência a elevadas cargas verticais.
Segundo HILBER e NARESI (sem data) a metodologia executiva da parede diafragma segue os seguintes passos: 1. Com o equipamento Clam Shell, constroem-se muretas guias (paredes) que impedem o desmoronamento do terreno próximo à superfície.
2. Inicia-se a escavação do terreno com o clam shell, simultaneamente com o enchimento do furo com lama bentonítica, até a cota estabelecida em projeto. A ferramenta “Clam Shell” penetra no solo e, quando cheia, a haste é levantada e a ferramenta é automaticamente esvaziada por abertura. A lama estabilizante tem a função de manter em suspensão as partículas sólidas do solo escavado e garantir a estabilidade do furo. Posteriormente ela será trocada por meio de
substituição ou de circulação durante o processo.
1 São aquelas introduzidas no terreno por meio de algum processo que não provoca a retirada de material
3. Instala-se a armadura formada por barras longitudinais e estribos em forma de gaiolas com o auxilio de um guindaste. Deve-se lembrar que a concretagem é submersa, pela alta plasticidade do concreto, então os ferros longitudinais devem ter espaçamento mínimo de 10 cm e um recobrimento mínimo de 4 cm, garantindo total envolvimento do concreto. Ao centro da gaiola deve-se deixar um espaço de 30 cm a 60 cm para descida do tubo de concretagem.
4. Inicia-se imediatamente a concretagem submersa do furo, de baixo para cima, de modo contínuo e uniforme. O concreto lançado e a lama bentonítica existente não podem se misturar, para isso, mergulha-se um tubo chamado tremonha até o fundo da escavação com um êmbolo que expulsa a lama pelo próprio peso da coluna de concreto, que é lançado por um funil colocado na extremidade superior da tremonha. A Figura 5 exemplifica essa metodologia.
4.2. Utilização
De acordo com Barros (2003), as estacas Barrete são mais indicadas para obras de grande porte e construções com vizinhança, pois não causa vibração e os ruídos são reduzidos. Além disso, são apropriadas para regiões com possibilidade de existir camadas resistentes de solo e, também, em casos de grandes profundidades (MELLO, 2018).
4.3. Vantagens e Desvantagens
Com o uso das estacas barrete, a execução tem pouca vibração e ruídos, não causando deformações no solo das proximidades, além disso, por ser mecanizado, o processo executivo é mais rápido. (BARROS, 2003). Segundo Mello (2018), outras vantagens são: possibilidade de atingir grandes profundidades e atravessar camadas do solo de grande resistência, capacidade de resistir a grandes cargas. Ainda conforme o autor, devido à forma retangular, possui maior área lateral, podendo ser mais curta que a circular, além de facilitar a locação dos pilares. Além disso, o comprimento das estacas é muito variável (até 45 metros). Como ressalta Barros (2003), o método ainda possibilita a inspeção do solo durante a escavação. Mello (2018) cita limitações desse tipo de fundação: amplo canteiro de obras para equipamentos e tanques de armazenamento de lama e depósito de solo escavado; nível do lençol freático alto pode dificultar a execução.
5. CONCLUSÃO
As estacas Franki são vantajosas quando se trata de profundidade e altas cargas. Apesar disso, depender de mão de obra especializada e demandar um tempo elevado de execução são características que diminuem sua prioridade, principalmente nos dias atuais, onde as atividades tendem a ser tão rápidas e práticas quanto possível. A técnica de Barretes ou Paredes Diafragma é usada também em grandes profundidades, com ou sem influência de água no solo, mas não apresenta vibrações e é um método rápido e seguro. Entretanto, precisa de mais materiais, ou seja, tem maior custo.
Nesse sentido, a existência de métodos distintos de fundação permite a utilização dos mesmos em diferentes tipos de terreno, tornando o trabalho eficaz e duradouro. Dada a importância do assunto, faz-se necessário, no âmbito acadêmico e profissional, o estudo apresentado neste artigo para incentivar o desenvolvimento e utilização adequados do método Frank, a fim de otimizar seu processo e identificar seus benefícios em cada projeto futuro.
6. REFERÊNCIAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6122: Projeto e execução de fundações. Rio de Janeiro, p. 59. 2010.
BARROS, M. 2003. Fundações. Apostila da disciplina Tecnologia das Construções I do Departamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 2003.
FRANKI GRUNDBAU. Excavation Pits & Pile Foundations, (sem data). Disponível em
<http://www.franki.de/en/history-europe.phpAcesso: 12/05/2018.
FERREIRA, Marcelo. Contenções em Paredes Diafragma, Perfil Metálico e Tirantes. 31 Ago. 2016. 123 slides. Material apresentado para o 6º Curso de Engenharia Aplicada às Obras de Fundações e Contenções.
GEOFUND, Fundações Especiais. (sem data). Parede Diafragma e Estacas Barrete. Disponível em < http://www.geofund.com.br/parede-diafragma-e-estacas-barrete/> Acesso: 15/05/2018.
HILBER, F., NARESI, L. A. (sem data). Parede diafragma moldada “In Loco” com auxílio de Lama bentonítica. LAN – Especialista em Fundações Pesadas e Geotecnia.
MELLO, T. 2018. Fundações. Caderno de Conteúdo / Exercícios da disciplina de Fundações dos Cursos de Engenharia Civil da Universidade Católica Dom Bosco e da Facsul, 2018.
MORRISON, I. F.;. Pressure Injected Footings. Apresentação para Obtenção do título de Mestrado. Universidade de Alberta. 1984.
NAKAMURA, J. 2004, “Tecnologia - Fundações profundas II”, Revista Téchne, São Paulo.
O PÓRTICO, 2017. Estacas de concreto moldadas in loco: como diferenciá-las?. Disponível em < http://o-portico.blogspot.com.br/2017/02/estacas-de-concreto-moldadas-in-loco.html> Acesso: 15/05/2018.
STORMS, M. 2006. “Franki”. Patrimônio Belga no Brasil.
SOUZA, E. P.; XAVIER, L. C. s.d. Estacas Franki. Apresentação para disciplina de Tecnologia das Construções do Instituto Federal do Espírito Santo, sem data.
ANEXO
Figura 1. Fábrica da Mercedes Benz em Juíz de Fora (Minas Gerais), Souza e Xavier (s.d.)
Figura 2. Porto de Sepetiba Itaguaí (Rio de Janeiro), Souza e Xavier (s.d.)
Figura 4. Estaca tipo Franki, Geofund (s.d.)
