O que é fundação de estacas? Quando e onde a fundação da estaca é usada?
As fundações de estacas são cilindros longos que se estendem profundamente no solo para fornecer uma base estável para estruturas quando as fundações rasas são inadequadas para resistir a forças de tombamento, assentamento ou elevação. Fundações de estacas ou simplesmente estacas são normalmente feitas de aço e concreto armado hoje em dia.
A seguir estão alguns dos cenários mais comuns que exigem a aplicação de fundações de estacas:
Quando o solo subjacente é fraco
Outros tipos de fundação não são viáveis devido ao custo ou outros fatores
Quando o lençol freático está próximo à superfície do solo e a escavação profunda não é prática
O local tem problemas de liquidação devido à liquefação
A presença de canais próximos de águas profundas que podem causar infiltração maciça
Existem possibilidades de desgaste ou erosão
Fundações em massa e escavação profunda não são possíveis devido a restrições de espaço, como a presença de estruturas próximas
Quando é necessário combater as forças de elevação devido ao aumento do lençol freático ou outras causas
Quando são necessárias contramedidas para capotamento e forças laterais, como em áreas com alta frequência de atividades sísmicas..
Em casos de cargas pesadas e não uniformes que podem causar assentamento diferencial
Reclamações
Quando a estrutura é submetida a alto nível de vibrações, martelo ou outros impactos
Classificações da Fundação de Estacas
As fundações de estacas são classificadas de acordo com a função, material e processo de instalação.
I. De acordo com a função ou uso:
Pilhas de Parede. Nesta aplicação, muitas estacas individuais são interconectadas para formar uma parede que contraria a pressão lateral e as forças verticais mínimas. As estacas de parede ou estacas-prancha são usadas como retentores para solo solto e às vezes água em muitas aplicações temporárias e permanentes, como construção de ensecadeiras, cursos d'água, proteção da costa, trincheiras e muito mais.
Estacas portantes. Esses tipos de estacas são usados para transferir cargas verticais da superestrutura através de estratos com baixa capacidade de carga para uma camada forte de solo ou rocha. As estacas portantes têm dois tipos de acordo com a maneira como transmitem a carga:
1. Estacas com ponta – a extremidade inferior da estaca é apoiada ou ancorada em uma forte camada de solo ou rocha. Funciona exatamente como uma coluna.
2. Estacas de fricção – desenvolve estabilidade a partir do atrito criado entre toda a superfície da estaca contra o solo circundante. A pilha de fricção é ideal para terrenos como argila dura.
Estacas de melhoria do solo. Empilhados em intervalos projetados, eles aumentam a densidade e a capacidade de carga do solo por compressão ou compactação ao mesmo tempo em que atuam como um grupo de estacas de atrito.
II. De acordo com o material:
Estacas de concreto armado. Também chamadas de estacas de concreto, são produzidas por pré-moldagem ou moldagem no local. As estacas pré-moldadas são instaladas por cravação, enquanto as estacas moldadas no local são formadas pela perfuração de um furo seguido da colocação de concreto fresco. As estacas de concreto são usadas como elementos de fundação que suportam quase todos os tipos de estruturas, especialmente em áreas onde a corrosão é certa ou altamente antecipada. As estacas maciças de concreto são comumente circulares e retangulares na seção transversal. Pilhas de concreto ocas ou estacas fiadas tem a forma de um donut com paredes mais finas.
Estacas de aço. Os tubos de aço podem ser de aço em forma de I ou tubo oco e são instalados por acionamento com martelos de impacto ou vibração. As estacas tubulares de aço, que são as mais comuns, são fáceis de cravar e podem ser utilizadas como estacas permanentes em diâmetros menores e como caixão ou caixilho temporário para grandes diâmetros. As estacas de aço são preferidas como estacas de apoio devido à sua capacidade de serem cravadas em estratos profundos devido à pequena área de seção transversal, minimizando a resistência do solo. Outro fator é sua soldabilidade para fornecer extensões mais longas quando necessário. Os tubos de aço podem ser conduzidos em extremidades abertas ou fechadas.
Estacas de madeira. Embora projetadas para atender a cargas mínimas e vida útil mais curta, as estacas de madeira são benéficas devido à sua disponibilidade em áreas remotas e menor custo.
Estacas compostas. Esta é uma aplicação que combina diferentes materiais para obter a pilha mais eficiente e econômica que se adapta às condições ambientais existentes. Nesse sistema, são consideradas superioridades e inferioridades de diferentes materiais para utilizá-los estrategicamente com o máximo de vantagem. Abaixo segue um exemplo:
1. Uma estaca mista que consiste em aço de seção H ou tubo de aço na parte inferior e estaca de concreto na parte superior. Isso acontece em situações em que o comprimento de estaca necessário para a ancoragem adequada é maior do que a estaca mais longa possível moldada no local. Como solução, uma estaca de aço pode ser cravada primeiro nos estratos desejados e, em seguida, proceder com uma estaca perfurada moldada no local.
III. De acordo com o processo de instalação
Pilha Conduzida. As estacas cravadas também são chamadas de estacas de “deslocamento” porque o processo de instalação desloca uma quantidade de solo equivalente ao volume da estaca cravada. As estacas cravadas ganham capacidade geotécnica de forma eficiente, deslocando o solo ao redor do eixo e compactando os solos na ponta durante a instalação. A cravação de estacas geralmente é feita por martelos de impacto e vibratórios, mas em casos difíceis, é feito com o auxílio de algumas técnicas como segue:
1. Jateamento de água - envolve a instalação de um dispositivo de jato de água na ponta da estaca que fornece água contínua para reduzir o atrito durante toda a operação de cravação da estaca
2. Pré-perfuração – emprega um sem-fim contínuo que penetra no solo antecipadamente para facilitar a entrada da estaca cravada.
3. Gabaritos de cravação de estacas – também chamados de mandris, são usados como suporte e guia de estacas para manter o posicionamento vertical e axial correto em situações difíceis de cravação de estacas.
Pilha Furada. Esses tipos de estacas são instalados perfurando um buraco vertical no solo e preenchendo-o com concreto fresco. Por meio de perfuração, o solo é retirado para fornecer espaço para a estaca a ser instalada, que também é rotulada como estaca de “substituição”. As estacas perfuradas podem ser de concreto simples ou armado. A instalação de estacas perfuradas pode incluir a colocação de um tubo de aço temporário como caixilho para evitar erosão e entupimento do furo perfurado. Este permanece no lugar na parte superior do furo até que a concretagem seja feita. As estacas perfuradas são comumente usadas em sistemas de fundação que carregam cargas estruturais pesadas. Eles também são preferidos em condições de solo instáveis e difíceis, como solo coesivo e pesado, e em locais onde a folga vertical é limitada e a vibração excessiva é proibida.
Pilha de Parafuso. Estacas de parafuso são tipos de aço com uma hélice próxima ao pé como um mecanismo auto-penetrante. Uma pilha de parafusos pode ser equipada com mais hélices dependendo da condição do solo. Geralmente, quanto mais hélices forem fornecidas, maior será a resistência ao arrancamento. Este tipo de estaca é amplamente utilizado em ferrovias, obras rodoviárias e muitas outras indústrias onde a instalação rápida é necessária e a ancoragem não é necessariamente muito profunda.
Critérios para Selecionar o Tipo Apropriado de Fundação de Estacas
A seleção do tipo de pilha é um procedimento complicado que envolve formulação, validação do local e otimização do projeto. Requer estudo meticuloso e estreita colaboração de especialistas em engenharia geotécnica e estrutural. Existem muitos fatores influenciadores que devem ser considerados nesse processo, são eles:
Aspectos gerais
1. Orçamento
2. Equipamentos Disponíveis
3. Arredores ou ambiente (ou seja, cidade não residencial, urbana ou congestionada)
Aspectos tecnicos
1. Propriedades do Solo
2. Tipo e Magnitude de Cargas Sobrepostas
3. Tipo de exposição (ou seja, offshore, onshore, estrutura hidráulica)
4. Profundidade do Solo Portador de Carga
5. Profundidade do nível da água e intensidade do fluxo de água subterrânea
Enquanto os aspectos gerais podem ser abordados em uma breve discussão cliente-fornecedor, os aspectos técnicos requerem tempo e exame analítico e técnico para consolidá-lo. Esta parte crucial exige um extenso trabalho de investigação que envolve a construção e exploração de poços, coleta de amostras, séries de análises e testes laboratoriais, instalação de maquetes e cálculos múltiplos.
Grupo ESC: Fornecedor de Soluções de Empilhamento
O trabalho de fundação é um comércio altamente especializado. É um âmbito de trabalho que tem de ser feito bem à primeira, porque estão em jogo vidas humanas e um enorme investimento. Por esse motivo, é altamente recomendável procurar ajuda de especialistas neste campo.
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