8. DECivil
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88/84/84
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MestradoIntegradoemEngenhariaCivil
2. TIPOLOGIAS2. TIPOLOGIAS
ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
CLASSIFICAÇÃO DAS ESTACAS
a) Quanto ao tipo de fundação
Fundações superficiais ou directas .................................. D/B < 4
(sapatas ou ensoleiramentos)
Fundações semi-profundas ou semi-directas ................... 4 ≤ D/B < 10
(pegões ou poços)
Fundações profundas ou indirectas..................................... D/B ≥ 10
(estacas)
(Nota: D = profundidade e B = largura ou diâmetro)
11. DECivil
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1111/84/84
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2. TIPOLOGIAS2. TIPOLOGIAS
ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
c) quanto ao comportamento e modo de funcionamento
(função dos estratos de solo que a estaca atravessa)
Estacas de ponta Mobilização de resistência na ponta da estaca,
por compressão do solo;
Terrenos atravessados pelo fuste da estaca
de qualidade medíocre e terreno onde a
estaca se apoia, resistente e espesso
Estacas flutuantes Mobilização de resistência ao longo do fuste, por
atrito ou adesão lateral;
Resistência do terreno no apoio muito pequena
relativamente ao terreno atravessado pelo fuste
da estaca (camada resistente a uma
profundidade demasiado elevada);
assentamentos não desprezáveis
Estacas mistas Mobilização de resistência ao longo do fuste e na
ponta da estaca;
Conjugação das duas situações anteriores
12. DECivil
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1212/84/84
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2. TIPOLOGIAS2. TIPOLOGIAS
ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
c) quanto ao comportamento e modo de funcionamento
• Fundação rígida de 1ª ordem - funcionamento de ponta.
Estrato de
terreno firme de
grande espessura
Pressão sobre a
ponta
Estrato de terreno
sem capacidade
resistente
Atrito
Carga
Nota: As estacas cravadas são geralmente dimensionadas como estacas de ponta pelo
facto de o processo de cravação fazer geralmente diminuir drasticamente a resistência
lateral mobilizável. Esta noção não é encarada de modo consensual por projectistas e
fabricantes.
13. DECivil
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1313/84/84
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2. TIPOLOGIAS2. TIPOLOGIAS
ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
c) quanto ao comportamento e modo de funcionamento
• Fundações rígidas de 2ª
ordem - funcionamento de
ponta e atrito lateral.
• Fundações flutuantes - atrito
lateral:
Terreno sem
capacidade
resistente
Atrito
Carga
Estrato de terreno sem
capacidade resistente
Estrato de terreno firme
de grande espessura
Estrato de terreno firme
mas pouco espesso
Estrato de terreno sem
capacidade resistente
Pressão sobre a ponta
Atrito
Carga
14. DECivil
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1414/84/84
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2. TIPOLOGIAS2. TIPOLOGIAS
ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
d) Quanto à perturbação do solo
Relativamente a estacas cravadas, tem-se:
com grande perturbação pré-fabricadas maciças (betão e
(sem extracção de solo) madeira)
pré-fabricadas tubulares (metálicas)
com ponta obturada durante a cravação;
com pequena perturbação pré-fabricadas tubulares (metálicas)
(sem extracção de solo) sem ponta obturada durante a cravação;
perfis metálicos (I, H);
Nota: Em geral, as estacas moldadas não causam perturbação no solo
(única excepção: utilização de tubo moldador obturado na ponta)
19. DECivil
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1919/84/84
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2. TIPOLOGIAS2. TIPOLOGIAS
Factores na escolha:
- Características da estrutura e valores das cargas a suportar
- Qualidade e durabilidade necessárias (importância da obra)
- Tipo de solos atravessados (coerência, blocos rochosos)
- Existência de água no terreno (nível freático, percolação,
“dentro de água”)
- Profundidade de um estrato resistente
- Zona de implantação (meio urbano, meio rural,…)
- Possibilidade de transporte e manuseamento das estacas
- Tipo e estado de degradação das estruturas adjacentes
- Tipo de equipamento disponível
- Número de estacas a executar
- Custo
ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
21. DECivil
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2121/84/84
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3. VANTAGENS E DESVANTAGENS3. VANTAGENS E DESVANTAGENS
ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
Vantagens das estacas cravadas:
rapidez de execução;
limpeza da obra;
podem ser cravadas até à nega prevista;
o terreno na ponta fica compactado e em contacto com esta;
estáveis em terrenos sem auto-sustentação (argilas moles, lodos);
possibilidade de serem recravadas quando sujeitas a levantamento do solo;
possibilidade de inspeccionar a estaca antes da cravação;
controlo da qualidade na execução da estaca;
resistência a ataques químicos;
o nível freático não afecta processo construtivo;
possibilidade de cravar grandes comprimentos;
possibilidade de execução através da água em estruturas marítimas;
podem ser instaladas a uma cota superior à do terreno;
podem aumentar a compacidade relativa da camada granular da fundação;
técnica de cravação e equipamento pouco dependentes das condições “in situ”.
22. DECivil
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2222/84/84
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3. VANTAGENS E DESVANTAGENS3. VANTAGENS E DESVANTAGENS
ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
Desvantagens das estacas cravadas:
mais onerosas;
dificuldade na variação e ajuste do comprimento;
poderem ser danificadas por excessiva energia de cravação;
inadequadas em solos contendo elementos ou blocos duros;
espaço em estaleiro antes da cravação;
não poderem ser cravadas com grande diâmetro ou em condições de limitação
do pé-direito;
provocam ruído e vibrações e deformação do terreno;
perturbação do terreno que pode levar a reconsolidação e desenvolvimento de
atrito negativo nas estacas;
subida (expulsão) de estacas anteriormente cravadas, quando a penetração da
ponteira destas estacas, na camada de apoio, não foi suficiente para mobilizar a
necessária resistência às forças de levantamento;
levantamento e perturbação do terreno envolvente pode causar dificuldades e
ter repercussões nas estruturas vizinhas.
25. DECivil
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2525/84/84
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4. ESTACAS DE MADEIRA4. ESTACAS DE MADEIRA
ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
Generalidades
processo mais antigo e simples de fundações indirectas;
Baixa Pombalina assente sobre estacas cravadas de madeira;
utilização actual reduzida má qualidade do material;
incremento das cargas nas estruturas;
comprimentos dos troços - troncos de árvores (dificilmente > 12 m);
posicionamento do tronco influencia a capacidade de carga da estaca:
resistência lateral => estaca cravada com a parte mais grossa para cima;
resistência de ponta => estaca cravada com a parte mais grossa para baixo;
boa durabilidade e resistência ao choque;
durabilidade influenciada pelo nível freático e humidade (fungos, insectos xilófagos
- térmitas e carunchos -, moluscos, crustáceos);
tratamentos: produtos oleosos (creosote), sais à base de zinco, mercúrio e cobre
(tóxicos e dissolvem-se com o tempo).
29. DECivil
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2929/84/84
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ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
Vantagens
5. ESTACAS MET5. ESTACAS METÁÁLICASLICAS
Pouca perturbação do terreno (excepto secções tubulares com ponta obturada);
fácil cravação em quase todos os tipos de terrenos;
prazos de entrega reduzidos (perfis de secção comercial);
facilidade de transporte e manuseamento;
facilidade em executar emendas e cortes;
possibilidade de comprimentos diferenciados;
possibilidade de acoplagem de várias estacas;
elevada resistência à compressão, flexão e corte;
elevado controlo de qualidade;
profundidades de cravação elevadas.
32. DECivil
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3232/84/84
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ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
6. ESTACAS PR6. ESTACAS PRÉÉ--FABRICADAS DEFABRICADAS DE
BETÃOBETÃO
Generalidades
estacas em betão armado ou pré-esforçado;
executadas em fábrica, sendo depois transportadas para o estaleiro;
elevado consumo de cimento (460 a 550 kg/m3 de betão) e baixas relações a/c;
betões de alta resistência (tipicamente, acima de B45, sendo normal B60);
em fábrica, processo de compactação do betão por vibração (em geral) ou por
centrifugação (estacas circulares vazadas);
dimensões das estacas de secção quadrada - de 200 mm a 400 mm.
33. DECivil
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3333/84/84
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ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
6. ESTACAS PR6. ESTACAS PRÉÉ--FABRICADAS DEFABRICADAS DE
BETÃOBETÃO
permitem comprimentos totais na ordem dos 50 m;
armazenamento feito em fábrica, sendo expedidas de acordo com as
necessidades da obra;
possibilidade de controlo da qualidade na fase de fabrico, incluindo a colocação
de armaduras e respectivos recobrimentos;
elevada resistência a ataques químicos - durabilidade em geral;
capacidades de carga desde 200 kN a 1500 kN;
boa resistência tanto à compressão como à flexão (devido à armadura
longitudinal);
boa resistência ao corte (devido à armadura transversal, geralmente helicoidal);
solução apropriada quando importantes camadas de solos de fraca consistência
se sobrepõem aos estratos escolhidos para fundação.
Vantagens
34. DECivil
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3434/84/84
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ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
6. ESTACAS PR6. ESTACAS PRÉÉ--FABRICADAS DEFABRICADAS DE
BETÃOBETÃO
Troços limitados a 12 m de comprimento (transporte);
tempo de cura do betão elevado (excepção: cura acelerada por vapor);
terrenos com seixo grosso / blocos rochosos;
terrenos com camadas alternadas de maior e menor resistência (punçoamento);
condicionadas pelas secções correntes;
secções não correntes => tempo de entrega mais elevado;
=> comprimentos condicionados;
cuidados especiais para o transporte e manuseamento (armadura condicionada
pelo transporte e não apenas pelas solicitações de cravação e de serviço da
estrutura).
Desvantagens
38. DECivil
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3838/84/84
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ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
1. Cravação por percussão
Martelo automático
Martelos diesel
Delmag D12 / D22
7. PROCESSO DE EXECU7. PROCESSO DE EXECUÇÇÃOÃO
7.1 PROCESSOS7.1 PROCESSOS
DE CRAVADE CRAVAÇÇÃOÃO
• Pistão levantado pelo
cabo do bate estacas e
deixado cair, accionando
o mecanismo da bomba
de combustível:
(i) Ao descer, o pistão
comprime o ar no interior
do cilindro juntamente
com o óleo diesel;
(ii) O impacto provoca a
ignição do combustível e
a explosão é transmitida
à estaca pela bigorna;
(iii) O pistão é então
impulsionado para cima
no momento do impacto.
41. DECivil
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4141/84/84
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ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
2. Cravação por vibração
7. PROCESSO DE EXECU7. PROCESSO DE EXECUÇÇÃOÃO
7.1 PROCESSOS7.1 PROCESSOS
DE CRAVADE CRAVAÇÇÃOÃO
Devido às vibrações transmitidas ao solo e a obras
próximas, hoje em dia a sua utilização é restrita.
Martelo vibrador
PE 2330 VM
(Variable moment)
Areias: auxílio de
injecção de água
(simples ou com
bentonite) a alta pressão
junto à ponta da estaca.
Argilas: pré-escavação
com trados para
minimizar vibrações e
evitar levantamento do
terreno.
42. DECivil
GESTEC
4242/84/84
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ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
3. Cravação por prensagem
• Sem vibração;
• sem ruído;
• pequeno porte - maior flexibilidade de utilização;
• necessita de se fixar a um maciço ou a uma estrutura existente.
7. PROCESSO DE EXECU7. PROCESSO DE EXECUÇÇÃOÃO
7.1 PROCESSOS7.1 PROCESSOS
DE CRAVADE CRAVAÇÇÃOÃO
NOTA: Solução inicialmente idealizada para reforço de fundações onde não
havia pé-direito disponível para instalar o bate-estacas.
Introdução de uma pressão na cabeça da estaca por macacos hidráulicos que
reagem contra uma plataforma com sobrecargas ou contra a própria estrutura.
49. DECivil
GESTEC
4949/84/84
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ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
Sequência de cravação
1. Eleva-se o primeiro troço da estaca e é colocado dentro de um tubo
de protecção;
2. Coloca-se o conjunto, atrás referido, em posição de cravação da
estaca;
3. Crava-se a estaca;
4. No fim da cravação do primeiro troço, o segundo troço, já preparado
para a soldadura, é elevado e alinhado com o troço já cravado;
5. Executa-se a soldadura de topo;
6. Crava-se outra estaca enquanto a soldadura se processa;
7. Repete-se o processo até se atingir a profundidade desejada;
8. Verifica-se o local de cravação 24 horas depois, para verificar se
houve ou não relaxação (levantamento da estaca);
9. Finalmente, apara-se o topo da estaca até ao nível pretendido.
7. PROCESSO DE EXECU7. PROCESSO DE EXECUÇÇÃOÃO
7.3 MET7.3 METÁÁLICASLICAS
54. DECivil
GESTEC
5454/84/84
TecnologiadaConstruçãodeEdifícios
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ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
Ligação ao maciço de fundação
Detalhe de ligação entre estaca metálica e maciço de fundação
(solução da esquerda - difícil garantir regularidade e
planeza da superfície; solução da direita - mais eficiente)
7. PROCESSO DE EXECU7. PROCESSO DE EXECUÇÇÃOÃO
7.3 MET7.3 METÁÁLICASLICAS
CHAPA SOLDADA AO TOPO DO PERFIL
ARMADURA SOLDADA À CHAPA ESTACA (20 CM DENTRO DO MACIÇO)
ENVOLVIDA POR CINTA HELICOIDAL E
ANEL DE BETÃO COM 50 CM
64. DECivil
GESTEC
6464/84/84
TecnologiadaConstruçãodeEdifícios
MestradoIntegradoemEngenhariaCivil
ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
7. Cravação - bate-estacas com
pilão de queda livre
7. PROCESSO DE EXECU7. PROCESSO DE EXECUÇÇÃOÃO
7.4 BETÃO (PR7.4 BETÃO (PRÉÉ--FABRICADAS)FABRICADAS)
Processo de cravação
Estacas de secção quadrada
Verticalidade da estaca garantida através de
guias laterais e verificada com fios de prumo.
NOTA 1: Em areias, a cravação pode ser
auxiliada pela injecção de água (simples ou
com bentonite) a alta pressão junto à ponta
da estaca (jetting), aplicada através de um
tubo no seu interior ou dois tubos exteriores,
de modo a desagregar o terreno e reduzir
temporariamente o atrito ao longo do fuste.
NOTA 2: Em argilas, pode ser necessário
pré-escavar o furo das estacas (com trados)
para reduzir as vibrações e evitar o
levantamento do terreno.
75. DECivil
GESTEC
7575/84/84
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ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
8. CONTROLO DE QUALIDADE NO8. CONTROLO DE QUALIDADE NO
FABRICOFABRICO
O controlo de qualidade no fabrico constitui uma das principais
vantagens deste tipo de estacas.
Estacas metálicas - executadas em siderurgias (maior rigor na execução);
Estacas pré-fabricadas em betão - controlo de qualidade incide sobre:
• composição do betão;
• dimensão da secção transversal;
• posicionamento da armadura.
• compactação;
• cura.
77. DECivil
GESTEC
7777/84/84
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ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
9. CONTROLO DE QUALIDADE NA9. CONTROLO DE QUALIDADE NA
EXECUEXECUÇÇÃOÃO
Controlo in-situ para:
verticalidade;
verificação das profundidades atingidas;
análise da integridade e da continuidade estrutural dos seus elementos;
aferição da interacção estaca - solo;
detecção da ocorrência de fenómenos de relaxação, etc.
Controlo por intermédio de :
• nível;
• determinação da nega;
• medição do ricochete elástico (repique);
• ensaio de carga estático;
• ensaio de carga dinâmico;
• ensaio sónico.
78. DECivil
GESTEC
7878/84/84
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ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
9. CONTROLO DE QUALIDADE NA9. CONTROLO DE QUALIDADE NA
EXECUEXECUÇÇÃOÃO
• Baseado na teoria de propagação de ondas sónicas de tensão,
permitindo avaliar a integridade estrutural das estacas;
• análise das características de propagação de ondas sónicas de
tensão originadas na cabeça da própria estaca.
• detecção de descontinuidades ou anomalias na estaca tais como
fracturas, alargamentos e estreitamentos localizados, variação da
qualidade do betão da estaca, irregularidades no diâmetro no
corpo da estaca.
Ensaio sónico do eco (stress-wave)
79. DECivil
GESTEC
7979/84/84
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ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
9. CONTROLO DE QUALIDADE NA9. CONTROLO DE QUALIDADE NA
EXECUEXECUÇÇÃOÃO
• O ensaio menos oneroso;
• um martelo é percutido contra a
cabeça da estaca, produzindo uma onda
de tensão que se propaga, sendo
detectada por um acelerómetro
colocado também na cabeça da estaca;
• defeitos (descontinuidades / fracturas)
provocam reflexão das ondas, que serão
detectadas antes da que corresponde à
base da estaca.
Ensaio sónico do eco (stress-wave)
80. DECivil
GESTEC
8080/84/84
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ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
9. CONTROLO DE QUALIDADE NA9. CONTROLO DE QUALIDADE NA
EXECUEXECUÇÇÃOÃO
Ensaio de carga estático
1. Carregar gradualmente a estaca com um
peso transmitido à cabeça através de um
macaco hidráulico (sem levar geralmente
a estaca à rotura), medindo-se os
deslocamentos correspondentes;
2. A estaca é descarregada também de
uma forma gradual;
3. A partir dos resultados e nomeadamente
da relação carga / deformação, é
possível estabelecer correlações com a
capacidade de carga da estaca.
81. DECivil
GESTEC
8181/84/84
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MestradoIntegradoemEngenhariaCivil
ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS
9. CONTROLO DE QUALIDADE9. CONTROLO DE QUALIDADE
Ensaios dinâmicos
(resistência solo - estaca)
São ensaios demorados e de elevado custo,
sendo utilizados apenas nas obras
importantes e num n.º reduzido de estacas.
Medem força e velocidade de propagação
da onda de tensão gerada pelo impacto de
uma carga gravítica no topo da estaca.
• Detectam localização e extensão de danos;
• permitem obter comportamento do solo e
diagrama força - deslocamento do conjunto
solo - estaca;
• parâmetros obtidos estão relacionados
com a deformabilidade e a resistência do
terreno (patente EUA).
83. DECivil
GESTEC
8383/84/84
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10.10. REFERÊNCIASREFERÊNCIAS
COELHO, Silvério - Tecnologia de Fundações - Edições E.P.G.E., Lisboa 1996.
BRITO, Jorge de - Estacas Cravadas - Folhas da disciplina de Tecnologia de
Contenções e Fundações do Mestrado de Construção 2002/2003, I.S.T.,
Novembro de 1999.
CORREIA, António Gomes - Mecânica dos Solos e Fundações II. Elementos
Teóricos, I.S.T., Lisboa, 1996.
BRITO, Jorge de. SIMÕES, Teresa Nogueira - Execução de Estacas - CURSO,
I.S.T., Lisboa, Janeiro de 2000.
Monografias das disciplinas de Processos de Construção e Tecnologia de
Contenções e Fundações
SOPECATE - Normas, procedimentos e levantamento fotográfico
SETH - Normas, procedimentos e levantamento fotográfico
Catálogos de fabricantes de material de cravação
ESTACAS CRAVADASESTACAS CRAVADAS