19) Execução de Estacas Franki

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Execução de Estaca Franki

HISTÓRICO :

O sistema de estacas de concreto armado moldados e cravados no solo para sustentar grandes construções foi aperfeiçoado por um engenheiro de Liège, Bélgica, Edgard Frankignoul (1882 - 1954) e patenteado como "estaca Franki". Para operar na construção pesada pelo mundo inteiro, fundou em 1910 com Armand Baar primeiro a Société des Pieux Armés Frankignoul, e o ano depois a Compagnie Internationale des Pieux Armés Frankignoul.



Em 1935 abriu uma filial brasileira no Rio de Janeiro e no dia 11 de setembro de 1935 criou as primeiras estacas na construção da Casa Publicadora Baptista. O diretor desta filial era o engenheiro francês Pierre Moreau e os conducteurs de travaux os belgas Gaston Ducot, Paul Lahaye e Ernest Van Mulders. Logo depois, a filial interveio na construção de grandes prédios, como o Hospital do Servidor Público, a Estação Dom Pedro II, o Aeroporto Santos Dumont , o Ministério da Educação e Saúde e o Edifício Brasília, na Avenida Rio Branco, na cidade de Rio de Janeiro, e de obras como o túnel 9 de Julho, o hipodromo Jockey Clube, em São Paulo, a Escola Militar em Rezende (RJ), a nova fábrica da Belgo-Mineira em Monlevade (MG), a Prefeitura de Santos, e os viadutos na Via Anchieta, a primeira rodovia entre São Paulo e Santos. Operou no Brasil inteiro e teve participação importante em obras na construção da nova capital em Brasília onde construiu as fundações do Palácio do Congresso, dos Ministérios, a Catedral e o Palácio dos Arcos. 

“O espetáculo era deslumbrante. Guindastes bracejavam, transportando material dos caminhões para os canteiros de obras. Polias giravam, fazendo andar as esteiras rolantes que levavam o cimento para as fôrmas de madeira. Homens corriam. Buzinas roncavam. O próprio chão estremecia, rasgado pelas Estacas Franki. Os edifícios iam surgindo da terra, perfurada em todas as direções. Cada obra ostentava uma tabuleta com os dizeres: ‘Iniciada no dia tal. Será concluída no dia tal.’ Além das tabuletas, havia a minha fiscalização pessoal. Conversava com os operários, lembrando-lhes a necessidade de que a cidade ficasse pronta no prazo prefixado”. (KUBITSCHEK de Oliveira, Juscelino. Por que construí Brasília. Rio de Janeiro: Bloch Editores, 1975, p. 81) .


Brasilia Catedral Franki

Desde 1938 contou com a colaboração de engenheiros brasileiros e em janeiro de 1940 se transformou em empresa brasileira, Estacas Franki, fundada no Rio de Janeiro. Logo depois abriu filiales em São Paulo e Belo Horizonte, como respetivamente o diretor Marius Carlier e Maurice Van Mulders. Criou em 1942 seu próprio Laboratório de Mecânica dos Solos. Dessa forma, constituiu um caso exemplar de empresa estrangeiro rapidamente integrada na tecnologia e na economia nacional.

O processo executivo da estaca tipo Franki tradicional consiste em cravar no terreno um tubo com a ponta fechada por uma "bucha" de brita e areia, socada com energia por um pilão de queda livre, que arrasta o tubo por atrito, obtendo-se ao final da cravação uma forma absolutamente estanque. Ao atingir a profundidade estimada, o tubo é levantado ligeiramente e mantido imóvel pelos cabos do bate-estacas, expulsando-se a bucha através de golpes de pilão, tomando-se o cuidado de deixar no tubo uma certa quantidade de bucha para garantir a estanqueidade. Nesta fase, introduz-se concreto seco sob golpes de pilão formando no terreno a base alargada. 

A armadura é constituída de barras longitudinais e estribo espiral soldado, mesmo que assolicitações a que a estaca venha a ser submetida não indiquem a sua necessidade, usa-se uma armadura mínima de ordem construtiva. Uma vez colocada a armadura, concreta-se o fuste da estaca apiloando-se concreto seco em pequenas quantidades ao mesmo tempo em que o tubo é retirado do terreno, mantendo-se uma altura de concreto dentro do tubo, suficiente para impedir a entrada de água e do solo. 

O patente de Frankignoul entrou no domínio público a partir de 1960.

O PROCESSO FRANKI

O processo executivo das estacas Franki® realizado por equipamentos específicos é muito versátil e permite uma variedade grande de possibilidades executivas que o torna extremamente atrativo para a execução de estacas moldadas no solo.



Metodologia Executiva

As principais características do processo são:

A base alargada:

A existência da base alargada aumenta consideravelmente a capacidade de carga da estaca ou, reciprocamente, permite obter uma mesma capacidade de carga com profundidades sensivelmente menores se comparadas com estacas sem base alargada. Este acréscimo de capacidade de carga não resulta simplesmente de um aumento da seção da base mas sobretudo, de uma melhoria das características mecânicas do solo fortemente compactado em torno da base.

Grande Energia de Cravação:

A elevada potência de cravação posta em jogo é obtida pela grande altura de queda do pilão pesado. A altura pode variar entre limites bastante afastados e é, assim, adaptada à resistência das camadas intermediarias a atravessar. Matações e outros obstáculos encontrados no solo podem ser atravessados ou afastados.

Concretagem a seco:

A concretagem do fuste da estaca é executada sem que a água ou o solo possam se misturar ao concreto.


Detalhe da Concretagem


Resistência do Concreto:

A dosagem do concreto utilizado varia de 300 kg a 450 kg de cimento por metro cúbico de concreto. O adesamento desse concreto, por apiloamento enérgico resulta em um concreto muito compacto e homogêneo de elevada resistência a compressão. O σc 28 está sempre acima de 200 kg/cm².


Bate Estacas Franki

As principais vantagens do processo são:

1) Versatilidade:

- O processo permite várias opções;
- Várias combinações para o tipo do fuste das estacas;
- As estacas podem ser executadas com inclinações de até 25°, sendo a inclinação máxima fixada em função do tipo da máquina e do comprimento a ser atingido;
- Um grande número de equipamentos permite atender rapidamente às solicitações dos clientes;
-Os materiais utilizados são simples e universais: pedra britada, ou seixo rolado, areia, cimento e barra de aço facilmente encontrados nos locais próximos às obras.

2) Economia:

Os problemas de fundações são solucionados com opções mais econômicas, tais como:
- Para as fundações são utilizados diversos diâmetros, resultando daí um coeficiente de utilização (relação entre a carga efetiva e a carga admissível) muito elevada;
- A estaca é executada com o comprimento estritamente necessário. A concretagem do fuste é interrompida no momento em que se alcança a cota de arrasamento. Assim sendo não há problemas de corte ou emenda do fuste da estaca.
- Devido a base alargada a estaca requer um comprimento menor que as estacas que não possuem a base alargada.
- A armadura utilizada é bem reduzida e só é utilizada a estritamente necessária para o trabalho estrutural da estaca.

3) Segurança:

As estacas oferecem um elevado coeficiente de segurança em decorrência das seguintes particularidades:
- Utiliza ao máximo a capacidade de carga do terreno melhorada pelo processo executivo;
- A taxa de trabalho do concreto é baixa e sensivelmente inferior à que permite sua dosagem e sua execução;
- Durante a cravação a estaca não pode quebrar como pode acontecer com as estacas premoldadas de concreto. O esforço durante a cravação é resistido pelo tubo Franki.
- A sua base alargada trabalha como uma sapata assente em profundidade e em solo fortemente compactado.



O que é estaca Franki?

A estaca Franki é um tipo de estaca cravada que é moldada no próprio local de sua execução. A estaca do tipo Franki se caracteriza pela utilização de uma base alargada ou bulbo preenchido com material granular (bucha seca) ou concreto. A bucha seca pode ser um tampão de brita com areia ou concreto magro.

As estacas Franki são fundações profundas dimensionadas para que a carga originada da superestrutura seja suportada pela resistência de ponta e pela resistência lateral.

 
Essas estacas são executadas com o auxílio de um bate estacas que realiza a cravação de seus elementos no solo por meio de golpes de um pilão. A armadura e o concreto são inseridos na estaca à medida que o tubo vai sendo retirado do solo.

O fuste pode ser executado com revestimento perdido ou não, ou ainda com elemento pré moldado.

Processo executivo da Estaca Franki
1. Locação das estacas
Primeiramente, deve-se realizar a locação das estacas no terreno e suas posições devem seguir rigorosamente o projeto de fundações realizado por engenheiro calculista responsável pelo dimensionamento.

2. Perfuração do solo
A estaca Franki é cravada no solo por meio de golpes de um pilão de um bate estacas. Esse processo de cravação gera muitas vibrações no solo, podendo causar danos as edificações vizinhas.

 
Para estacas de até 15 metros de profundidade, deve-se utilizar pilão com massa mínima de 1,0 a 3,0 toneladas com o diâmetro variando de 300 a 600 milímetros, conforme tabela abaixo (conforme NBR 6122/2010):

Diâmetro da estaca (mm) Massa mínima do pilão (t) Diâmetro mínimo do pilão (mm)



300 1,0 180
350 1,5 220
400 2,0 250
450 2,5 280
520 2,8 310
600 3,0 380

Para estacas de comprimento maior do que 15 metros, deve-se aumentar a massa mínima do pilão.

3. Execução da base alargada
A base alargada ou o bulbo da estaca Franki pode ser realizado com bucha seca de material granular ou com concreto magro. A bucha é socada pelo pilão até a formação do bulbo. A quantidade de material do bulbo será definida no projeto de fundações.

4. Colocação da armadura
De acordo com a NBR 6122/2010, as estacas Franki podem ser executadas sem o uso de armaduras em casos especiais. Porém, normalmente mesmo quando as solicitações de carga em que as estacas estarão submetidas não indiquem o uso de armadura, utiliza-se uma armadura mínima por motivos de ordem construtiva.

Geralmente, a armadura dessas estacas são longitudinais, ao longo de seu comprimento, e transversais, formadas pelos estribos que podem ser colocados de um a um ou realizados em espiral.

5. Concretagem dos furos
Depois de realizada a cravação dos furos e a devida colocação das armaduras, realiza-se o processo de concretagem das estacas.

O consumo mínimo de cimento deve ser de 350kg/m3 e o concreto deve ser lançado em pequenas quantidades com sucessivas compactações e retirada do tubo de revestimento.

Processo executivo da Estaca Franki
Processo executivo da Estaca Franki (Fonte: Infraestrutura Urbana)
Vantagens da Estaca Franki
Podem suportar grandes cargas.
Apresentam boa resistência lateral e de ponta, contribuindo para a dissipação das cargas no solo.
Atingem camadas profundas do solo.
Podem ser executadas abaixo do nível de água.
Desvantagens da Estaca Franki
Causa muita vibração no terreno. É recomendado realizar laudo pericial em todas as edificações vizinhas antes do início de sua execução e registrar as condições das estruturas no entorno da obra.
Durante o processo de cravação, deve ser constantemente supervisionada pois pode ocorrer levantamento das estacas já instaladas.
Demandam tempo na sua execução que podem ocasionar maiores custos com mão-de-obra e equipamentos.
É necessário espaço amplo no canteiro de obras para o manuseio de seus equipamentos
Confira no vídeo abaixo uma animação com um passo a passo de como é executada a estaca Franki:

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Quer citar este artigo em seu trabalho? Utilize o modelo abaixo:
PEREIRA, Caio. Estaca Franki: Processo Executivo, Vantagens e Desvantagens. Escola Engenharia, 2017. Disponível em: https://www.escolaengenharia.com.br/estaca-franki/. Acesso em: 29 de dezembro de 2018.


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