Estacas Mega

                   1.Introdução

INTRODUÇÃO DAS ESTACAS MEGAS

As estacas megas também conhecidas como estaca de deslocamento, hidráulica e estaca de reação, de acordo com a NBR 6122/1996, é uma estaca pré-moldada cravada de forma segmentada com equipamento hidráulico. Uma estaca é formada por um ou mais seguimentos que são elementos pré-moldados com 50 cm de altura e diâmetro variável. Durante a execução após a cravação completa de um elemento outro elemento é colocado sobre o primeiro e assim consecutivamente até o término da estaca.

A energia de cravação, obtida da estrutura, é transferida para o solo na lateral da estaca (atrito lateral) e para a camada de solo imediatamente abaixo da ponta inferior da estaca (resistência de ponta), sendo a soma das duas forças a carga total. 

São usadas as vigas, paredes e lajes da estrutura do imóvel, nos locais de cravação, como ponto de apoio e reação para o avanço da cravação das estacas. Poderá, então, ocorrer o renivelamento ou erguimento da estrutura de forma parcial ou total, sendo esses, efeitos inerentes à cravação.

Os instrumentos utilizados para o emprego das estacas são de pequeno porte, pequena dimensão, pouco peso, para facilitar o trabalho em espaços confinados e de difícil acesso. Normalmente são cilindros hidráulicos, ligados a unidades elétricas hidráulicas de pequeno porte que necessitam de energia da ordem de 7 c.v. 220 V. A execução desta estaca não faz barulho, não utiliza água e nem refrigeração.

Sua produtividade está mais relacionada com instalações e acessos, do que com a cravação propriamente dita. Em condições favoráveis de trabalho, uma equipe pode cravar duas estacas por dia. Todas as estacas mega (concreto ou metálicas) após finalizadas, transferem a carga da estaca para a estrutura pelo que é denominado “carga de cunhamento”, já definida na norma técnica.

·    Definição

Estacas Mega de Concreto

São como todas as estacas mega cravadas com uso de cilindros hidráulicos, popularmente denominados macacos hidráulicos, num conjunto de equipamentos com bombas e manômetros. A estaca é constituída de segmentos pré-moldados de concreto com 50 cm de altura e diâmetro de 25 cm. Uma das técnicas de fabricação dos pré-moldados com centrifugação do concreto deixa um furo interno da ordem de oito centímetros.
As estacas mega de concreto têm sua carga de cravação limitada a 45 t. para estacas com comprimento inferior a 10 m. Quando este comprimento é maior ou encontra argilas muito moles, a carga de cravação deve ser diminuída devido aos efeitos de segunda ordem (flambagem). Um fato de extrema importância e com frequência desconhecido e/ou desprezado pelos projetistas, é que as estacas mega de concreto penetram no solo por sua própria expulsão, como as estacas pré-moldadas. Este aspecto provoca altíssimas pressões neutras abaixo da ponta da estaca, permitindo um relaxamento posterior da carga de cravação.
Com frequência, ao recravarmos uma estaca mega após alguns anos, encontraremos uma carga de ruptura inferior à anotada na sua execução. Também é constante, uma estaca mega de concreto cravada ao lado de uma estaca pré-moldada (ou outras) ficar com um comprimento menor do que a outra, prejudicando seu comportamento quando analisado sob o efeito do grupo. A decisiva vantagem da estaca mega de concreto é o seu custo. O custo de um reforço de fundação com esta estaca é da ordem da metade do custo de um reforço de fundações com mega metálica ou mega metálica injetada, melhores e mais sofisticadas.

Estacas MM (Mega Metálica)

O corpo de uma estaca MM é constituído de tubos metálicos; espessura de parede compatível com sua carga estrutural; segmentos de 75 cm cada, interligados com roscas e luvas feitas em tornos mecânicos de alta precisão. Na prática, relevando a fabricação e estocagem, encontram-se no mercado para uso imediato dois tipos de MM: as de 4,5’’ para carga de cravação de até 45 t e as de 6,5’’ para carga de cravação de até 75 t.
Após a cravação, antes do cunhamento, estas estacas são preenchidas com concreto armado com fibras, aumentando substancialmente o coeficiente de segurança estrutural desse reforço de fundação. Como todas as estacas mega, ela é cunhada e tem sua cabeça concretada preenchendo os vazios existentes entre cunha e blocos.

Ao contrário das estacas mega de concreto e de forma similar às estacas metálicas com trilhos ou perfis, a MM penetra no solo por cisalhamento. Algumas de suas características são:

·         Penetram bem mais fundo que uma estaca mega de concreto ou uma pré-moldada de concreto antiga e adjacente, colocando-se em novo horizonte de apoio e

·         permitindo somar a carga das fundações antigas com a carga da MM, algo que não ocorre nas estacas mega de concreto;

·         Com frequência uma MM penetra 30% mais do que uma pré-moldada de concreto adjacente;

·         Apresentam ganho na capacidade de carga com o tempo. O oposto ao relaxamento citado nas estacas mega de concreto. As pouquíssimas medições feitas nas MM após anos indicam uma capacidade também da ordem de 20% na carga de ruptura;

·         O gráfico de cravação, metro a metro, desde seu início é uma excelente sondagem, caracterizando com precisão o tipo de subsolo em cada estaca, permitindo corrigir e ajustar o projeto original.

Estacas MM (Mega Metálica Injetada)

Caracterizam-se por limpar a terra embuchada no interior dos tubos metálicos das estacas MM e posteriormente injetar nata de cimento com pressão de até 30 kg/cm², formando um novo bulbo na ponta da estaca e aumentando a adesão entre a estaca e o solo no fuste. Para a limpeza do solo que entrou no interior da MM utiliza-se lavagem d’água em circuito fechado e/ou equipamentos específicos desenvolvidos para este uso.
Inúmeros testes e medições feitos neste tipo de estaca MMI indicam um ganho de carga de trabalho da ordem de 50% comparada às MM tradicionais. Em alguns casos este ganho foi até maior.

É importante lembrar que não há ganho de carga de cravação somente para trabalho e ruptura. Além desta grande vantagem podemos citar outras:

·         Em casos em que a reação é limitada, a carga de cravação também fica, e é impossível garantir o coeficiente de segurança de 1,5 para a carga de trabalho. Exemplificando: num pilar com 30 t, ao cravarmos uma MM e a carga de cravação atingir estes 30 t, a estrutura começa a levantar e não é possível compatibilizar carga de cravação com carga de trabalho. Para este problema, temos na prática duas soluções: cravar duas estacas MM com 30 t cada ou cravar uma MMI com 30 t, limpá-la e injetar nata de cimento para que a carga de ruptura passe para ≈ 45 t e garanta a carga de trabalho de 30 t. Além do custo de uma estaca MMI ser menor que duas MM, existem os custos do bloco estrutural, reação excêntrica etc.;

·         As MMI podem ser aprofundadas ainda mais, mesmo após atingir a carga de cravação. Se o miolo de terra no meio das MM ultrapassando sua ponta for limpo, é possível recravar esta estaca atingindo horizontes mais profundos. Num dos casos de obras citados adiante (Santa Cecília), as MMI de 4,5’’ obrigatoriamente tinham que atingir um comprimento de 10 m, porém com ≈ 8 metros atingia a carga de cravação limite de 45 t. As limpezas possibilitaram aprofundá-las e posteriores injeções garantiram a carga de trabalho de 40 t/estaca ou pilar;

·         Outra vantagem é a possibilidade de se obter estacas com carga de ruptura e/ou de trabalho muito altas. Em alguns casos (Abismo XI – Oliveira, 2014) medições com strain gage e células de medição computadorizadas, as estacas MMI ultrapassaram a carga de 120 t, tendo sido cravadas com 80 t e cunhadas com 55 t cada;

·         Em obras emergenciais, com riscos inaceitáveis, as MMI configuram-se como não somente a melhor, mas a única solução;

·         Similar à estaca ômega e outras, a MMI tem patente requerida. No Brasil, cinco empresas estão aptas a utilizá-las.

·           Vantagens e desvantagens

VANTAGENS DAS ESTACAS MEGA:

•Possibilidade de substituição das fundações existentes simultâneas ao uso da edificação;

• Acréscimo da capacidade de suporte das fundações existentes;

• Modificação parcial de fundações existentes em virtude de uma eventual deficiência localizada (recalques diferenciais);

• Execução em locais pequenos e de difícil acesso a pessoas e equipamentos;

•Isenção de vibrações durante a cravação, reduzindo os riscos de uma eventual instabilidade que por ventura venha ocorrer, devido a precariedade de fundações existentes;

•Aumento imediato da segurança da obra após a cravação sucessiva de cada estaca MEGA;

•Limpeza da obra durante a execução, sem adição de água ou formação de lama.

DESVANTAGENS DAS ESTACAS MEGA:

•Tem alto custo e longo tempo de cravação.

·           QUANDO UTILIZAR AS ESTACAS MEGAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL

É muito comum em casos de obras que tem problemas de fundações devido ao colapso do solo ou problemas estruturais e essas obras tem como soluções o reforço com estacas mega que possibilitam a substituição ou o acréscimo das fundações existentes sem interferir o uso da edificação durante o decorrer da obra.

A estaca Mega vem ganhando espaço cada vez maior no mercado tendo a favor de sua utilização o fato de sua instalação não causar choques, vibrações, ruídos, poluição do ar, não requerer o uso de muito espaço e limpeza da obra durante a execução sem adição de água ou formação de lama.

Elas são constituídas de segmentos de concreto simples, armado ou metálico, de seção vazada ou maciça, quadrada ou circular, com encaixe ou sem. Esses elementos são cravadas através de um macaco hidráulico que reage contra a estrutura existente. A escolha do macaco hidráulico deve ser feita de acordo com o tipo de dimensão da estaca, característica do solo, carga específica do projeto e peculiaridade do local.

As estacas podem ser usadas para criar novos ambientes abaixo de pisos e paredes já existentes, depois de cravadas é usada a casa como reação. As estacas funcionam transmitindo o peso dos pavimentos superiores. Após a cravação é retirada a terra entre as estacas, formando o novo ambiente. As estacas também funcionam como arrimo contendo o solo.

Ela irá atuar também, principalmente na correção de alguma patologia ocasionada em uma obra qualquer.

                      2.Fundações

2.1INSTRUMENTOS:

Os equipamentos utilizados para o emprego das estacas mega são de pequeno porte, pequena dimensão (≈80 cm x ≈50 cm x ≈60 cm), pouco peso (≈ 60 kg), para trabalharem em espaços confinados e de difícil acesso. Normalmente são macacos hidráulicos acionados por uma bomba injetora de óleo ,com pressão até de 60 toneladas,além dos quadrados e cilindros de concreto.

              2.2 Etapas de execução

Escavação:As medidas das escavações foram de 1,0 metro de comprimento por 1,0 metro de largura e 1,10 metros de altura abaixo da viga baldrame ou sapata.

 Posicionamento dos cavaletes:Os cavaletes são uma adaptação realizada pela empresa, de modo que o pistão hidráulico trabalhe fixo e o mais justaposto possível da estrutura (viga baldrame ou bloco). Sobre a cabeça do pistão foi acoplada uma chapa metálica de 20 mm onde, nas suas laterais, foi soldado um tubo metálico que serve para fixar os cavaletes ao pistão hidráulico.

Posicionamento das estacas:Os elementos de estaca são posicionados abaixo da estrutura a ser reforçada. Para garantir a verticalidade dos elementos, verifica-se o prumo do elemento de estaca, garantindo assim, o perfeito alinhamento do sistema estrutura-pistão-estaca.

 Cravação:O pistão hidráulico é acionado até o limite de sua capacidade de alcance, que corresponde a um estágio. São necessários quatro estágios para se gravar um elemento de estaca. Para cada estágio existe um calço de madeira que é colocado entre a estaca e o pistão hidráulico. O processo de cravação é interrompido assim que o pistão hidráulico começa a sofrer resistência do solo.

 Preparação do cabeçote:Para receber o cabeçote,é colocado um pouco de areia sobre a estaca, para que se elimine qualquer vazio. O cabeçote também deve ser prumado.

Cunhagem: Para a cunhagem são utilizados os quadrados e as cunhas em concreto, colocados sobre o cabeçote. Em seguida, o pistão hidráulico manual é posicionado sobre o cabeçote e entre os quadrados e as cunhas. O pistão é acionado até o manômetro atingir a carga de cravação utilizada de 20 toneladas e então,e travado nesta posição. Posteriormente, as cunhas são também devidamente travadas para que o pistão manual possa ser liberado e a carga da estrutura repouse sobre a estaca.

 Acabamento da estaca:Utilizou-se o tijolo comum, assentado com argamassa de cimento, para preencher todo o espaço vazio entre as cunhas. Em seguida, foi realizou-se um reboco, finalizando a fase de acabamento.

 Reaterro: É realizado com o próprio material retirado do local. Foram realizadas compactações do solo, a cada 20 cm.