25 DE OUTUBRO DE 2018 Bruno Andrade
As Estacas Prancha são um dos sistemas de contenção mais usados no mundo. Com registros de uso desde o ano de 1900, elas têm ampla utilização principalmente na Europa, Estados Unidos e Ásia. Nos últimos anos sua utilização tem se difundido também nos países da América Latina.
As estacas são perfis dimensionados em diferentes geometrias, calculados para suportar as pressões atuantes e sobrecargas do terreno. A contenção de estacas mais eficiente é a que tenha o menor coeficiente ‘Peso/m² de parede’ atendendo aos esforços necessários.
Na maioria das vezes as estacas são fabricadas em aço de alta resistência. Geralmente são cravadas no terreno antes da escavação, mas também podem ser cravadas após, e trabalham formando uma parede de contenção através da cravação de peças sucessivas na área a ser escorada. Os perfis são dotados de encaixes laterais tipo macho-fêmea, que podem ser encaixados uns aos outros ou apenas justapostos. Versátil, a parede de contenção com estaca- prancha pode ser de qualquer tamanho, podendo ainda ser feita em linha reta ou curvilínea, escorando um, dois, três ou mesmo os quatro lados da escavação, adaptando-se facilmente ao serviço pretendido. A ficha da estaca prancha é o trecho da peça que ficará cravado abaixo do fundo da escavação e que absorverá as forças horizontais.
As estacas pranchas apresentam um amplo campo de atuação. É uma solução segura, rápida e econômica na execução de obras como valas de redes de água, de esgoto, tubulações e galerias, contenções, subsolos de prédios, escavações, ensecadeiras, barragens, trincheiras, cais e ancoradouros, canalizações de córregos, arrimos e fundações de ponte, viadutos e edificações, canais a céu aberto, tapamentos, passagens urbanas rebaixadas, construção de tanques, entre várias outras obras enterradas.
Dentre as vantagens da utilização das estacas-prancha, destaca-se a versatilidade, o custo aliado à rapidez na execução, a segurança, a resistência e durabilidade, o elevado reaproveitamento, a obtenção de contenções impermeáveis ou semipermeáveis, a questão ambiental, visto que se torna uma obra limpa e sem rejeitos, a possibilidade de atingir grandes profundidades e a possibilidade de vão livres, evitando-se assim intervenções na escavação com contraventamentos e longarinas, comumente usados em outros tipos de escoramentos.
Além de todas essas vantagens, por serem cravadas antes da escavação, a execução de escoramento com estacas prancha ainda pode ser feita em terrenos instáveis e saturados de água, diferente dos outros métodos de escoramento, minimizando os elevados custos de escavação e bota-fora. A solução apresenta um baixo custo se comparado com outros tipos de escoramento e pode ser utilizada tanto para a contenção definitiva, hipótese em que as estacas ficam cravadas no terreno, ou então como contenção provisória, onde são cravadas e posteriormente extraídas após o trabalho para serem reaproveitadas. As estacas prancha podem ser cravadas de diferentes formas. Elencamos a seguir os principais métodos.
Cravação com Martelos de Impacto – também conhecidos como martelos de queda livre ou martelos hidráulicos. É o método mais efetivo para cravação em solos muito resistentes. Basicamente funcionam com golpes na cabeça das estacas. Os golpes podem ser por queda livre do martelo ou mesmo golpes de martelos acionados hidraulicamente, que são bem mais rápidos, porém bem mais caros do que queda livre. O problema é que esses martelos provocam muitos ruídos nas suas sucessivas batidas, provocando também grande vibração no entorno. Por esse motivo podem ser proibidos em algumas áreas mais sensíveis à vibração e barulho. Por causa do seu porte, são bem mais caros, lentos e de difícil manuseio.
Normalmente não conseguem fazer a extração de estacas, apenas a cravação. Podem causar deformação na cabeça dos perfis se o peso não for muito bem dimensionado.
CRAVAÇÃO POR PRESSÃO
É o método pelo qual aplica-se pressão na cabeça da estaca, perfil ou tubo, seja diretamente com a concha de uma escavadeira ou mesmo com algum capacete de proteção fabricado para tanto. São mais efetivos em estacas de até seis metros de comprimento, cravadas em solos menos rígidos. A desvantagem é que, se não utilizado um gabarito, dificilmente se conseguirá uma linearidade na cravação. No mercado internacional há alguns equipamentos desenvolvidos especialmente para a cravação de estacas de maior porte por pressão. São equipamentos bem mais robustos, bem mais caros e difíceis de se encontrar. A vantagem é que eles são silenciosos, não transmitem nenhum ruído ou vibração, mas podem ter bastante dificuldade para cravar em solos mais rijos.
CRAVAÇÃO POR VIBRAÇÃO
É o método mais rápido, seguro e econômico de cravar e/ou extrair as estacas prancha, bem como perfis metálicos I ou W, trilhos e tubos em geral, incluindo tubos para melhoramento de solos com colunas de britas ou estaca de britas. Atualmente é o método mais utilizado nos países com a engenharia mais desenvolvida, inclusive por ser uma solução mais barata do que a de impacto. Os martelos vibratórios podem ser suspensos por guindastes ou até mesmo adaptados em máquinas base de escavadeiras, o que dependendo de adaptação ainda fornecem a solução mista também de escavação com um único equipamento. Tem a capacidade de fazer tanto a cravação como uma eficiente extração das estacas, tubos e perfis.
O funcionamento dos martelos vibratórios baseia-se em gerar uma vibração de alta frequência, de forma que através dos mordentes do martelo ela seja devidamente transmitida, fazendo que rompa o atrito lateral da estaca com o solo, diminuindo a coesão e penetrando mais facilmente. Dessa forma, quanto maior a profundidade ou a resistência do solo, maior será a força centrífuga e amplitude necessárias do martelo para a cravação.
Apesar do nome, transmitem muito menos vibração do que os martelos de impacto, ou quase nada, dependendo da escolha correta do equipamento.
Há também no mercado equipamentos dotados de sistemas especiais chamados livres de ressonância, que minimizam ainda mais as vibrações.
Silenciosos e de fácil operação, podem ser usados em áreas residenciais ou que tenham restrição de ruídos. Devidamente operados, os martelos vibratórios ainda não causam deformação na cabeça dos perfis. Para situações de contenção temporária, ou seja, crava e extrai várias vezes, sugere-se apenas que se façam reforços na cabeça das estacas, evitando assim algum dano por excesso de solicitação naquela área. Em solos com maior presença de água a cravação é mais fácil, visto que a água funciona como um lubrificante entre a estaca e o solo, diminuindo a resistência. Equipamentos operando em alta amplitude também são mais efetivos em solos mais coesos. Pode haver dificuldade na cravação em solos mais duros, com SPT acima de 50 golpes.
Nesses casos indica-se usar a pré-perfuração ou jatos de pressão de água para diminuir a coesividade e facilitar a cravação, bem como também a troca do solo ou pré-escavação, se possíveis. O desenho – justos ou não – e a situação – empenados, sujos, etc. – dos encaixes laterais (macho-fêmea) também são importantes na hora da cravação.
Eles podem gerar uma resistência extra, chamada efeito de conexão, que se soma à resistência do terreno na hora da cravação. Estacas mais largas tem menor resistência na cravação, visto que tem menos encaixes por metro linear de parede, o que diminui esse efeito.
O pré-furo, também chamado de perfuração preparatória, pode ser feito com equipamentos de broca de fácil manuseio. Feito no centro da estaca (normalmente 1/3 da largura da estaca), ele ajuda a soltar o solo, permitindo a cravação com vibração nos solos coesos. A quantidade e posição dos furos são melhores ajustadas quando feitas em campo.
É necessário cuidado para não remover muito solo na retirada da broca, além de evitar que os furos atinjam a profundidade dos pés das estacas, onde ficará a ficha. Da mesma forma, quando houver dificuldade na extração das estacas, um furo próximo da estaca também pode ser feito para quebrar a ligação entre a estaca e o solo. Como o martelo vibratório tem maior capacidade de cravação do que de extração devido ao seu peso próprio, antes do pré-furo para a extração sugere-se que seja feita uma tentativa de cravação extra nas estacas, o que permitirá mais facilmente a quebra do atrito inicial para a posterior extração.
Os mordentes do martelo são as peças de ligação entre o martelo e as estacas e com isso os responsáveis por transmitir a vibração.
Eles devem ser dimensionados de forma que encaixam bem nos elementos a serem cravados. Os dentes do mordente devem ser vistoriados diariamente e trocados para que estejam sempre em boa condição, principalmente para facilitar a extração, hipótese onde eles são mais solicitados.
É difícil se determinar exatamente a cravabilidade de perfis nos solos por causa das diferentes camadas que encontradas em um mesmo perfil de terreno.
Como dito anteriormente, a condição varia em solos coesivos ou não-coesivos, com ou sem presença de água.
Dependendo do tamanho do projeto, um teste de campo com os equipamentos é necessário para se confirmar a efetividade do método a ser adotado.
O alinhamento e a verticalidade da cravação normalmente são necessários. Quando houver a cravação por martelo suspenso por guindaste, um gabarito de dois níveis é recomendado para manter esses parâmetros.
Na cravação com martelos adaptados em escavadeira ou em torres, como a verticalidade e alinhamento são controlados pelo operador, basta uma guia para o alinhamento e em alguns casos um nível de mão para o ajudante de cravação, quando o equipamento não for dotado de sensor de nível na cabine.
Com tanta versatilidade, há hipóteses de equipamentos que, trabalhando apenas com o operador isolado na cabine, pegam as estacas no chão e cravam na posição correta, sem a necessidade de nenhum outro ajudante manusear, o que diminui muito o custo e o risco de acidentes com trabalhadores. Ainda existem equipamentos dimensionados para o trabalho em espaços confinados, tais como dentro de edificações, embaixo de pontes, viadutos e redes de transmissão, etc.
Usando um equipamento de cravação de impacto, tipo queda livre ou hidráulico, uma estaca de 30 metros pode demorar cerca de 1 hora para ser cravada. Com um martelo vibratório, a mesma estaca, dependendo do solo, pode ser cravada em menos de 10 minutos.