CÁLCULO DE ESTAQUEAMENTO

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Em grande parte das situações reais de projeto, as estacas são dispostas em grupo e ligadas através de um bloco de coroamento no topo. Esse artifício é utilizado quando há um carregamento (vertical e momentos) considerável de pilares e/ou o solo apresenta limitações para absorver os esforços caso se execute uma fundação direta, por exemplo. Os blocos sobre estacas, responsáveis por distribuir a carga entre os elementos, seguem um modelo geométrico padrão para a quantidade de estacas ligadas a ele. São os formatos mais eficientes para a maior parte dos casos e amplamente expostos na literatura, apesar de não ser uma regra. Mas, como o carregamento é distribuído entre as estacas?

Existem inúmeros métodos que estimam o quanto cada estaca participa na distribuição de esforços em um estaqueamento (grupo de estacas unidas por um bloco de coroamento) e, a estes métodos, dá-se o nome de Cálculo de Estaqueamento. Alguns são mais simplistas em suas proposições, como o método de Schiel e o método de Nökkenteved, supondo as estacas como rotuladas no topo e na ponta, enquanto outros são sofisticados ao ponto de levarem em consideração a influência do solo na contenção lateral das estacas.

Apesar dos métodos menos sofisticados estarem sujeitos a críticas por suas hipóteses simplificadoras, a experiência mostra que o estaqueamento projetado dessa forma se comporta de maneira satisfatória e, de algum modo, a favor da segurança. Quando se analisa o mesmo estaqueamento projetado por um método simplista e outro método que considere a contenção lateral do solo e condição de engaste no bloco de coroamento, percebe-se que a diferença de carga axial entre as estacas é maior no primeiro caso, direcionando a um dimensionamento geotécnico mais conservador se comparado aos métodos sofisticados. Por outro lado, quando se considera a condição de engaste no bloco e a atuação de esforços transversais com contenção lateral do solo, obtém-se informações mais realistas sobre momentos fletores atuantes nas estacas para o dimensionamento a flexão.

Portanto, é possível utilizar o método da superposição para a concepção de estaqueamentos e se obter resultados satisfatórios através de um cálculo simples, sendo indicado para a familiarização dos projetistas iniciantes com a maneira que os esforços se distribuem em um grupo de estacas. Quanto a limitação do método para o dimensionamento a flexão, é possível avaliar, de forma isolada, o comportamento das estacas sob esforços transversais e momentos atuantes no topo com o método de Matlock e Reese ou o método de Hetenyi, por exemplo.

Influência do Espaçamento Entre as Estacas na Capacidade de Carga

Quando as estacas são colocadas em grupo, a capacidade de carga do conjunto é diferente se comparado ao elemento isolado multiplicado n (número de estacas) vezes. Existe uma interação entre as estacas e o solo confinado que pode causar um efeito benéfico ou o contrário.

De modo geral, o solo presente entre as estacas tende a se juntar a elas e se comportarem como um bloco, ou seja, o solo não contribui para o ganho de resistência por atrito lateral nas estacas internas. Por isso, para evitar esse efeito indesejável, é importante respeitar um espaçamento mínimo entre as estacas.

Estacas Cravadas em Solos Argilosos (Coesivos)

Estudos indicam que, para espaçamentos menores que 2D, estacas cravadas em solos argilosos sofrerão com o comportamento de bloco diminuindo a eficiência do grupo de estacas. A medida que o espaçamento se torna maior que 2D, a eficiência de grupo aumenta e atinge o valor 1 (capacidade de carga igual a de uma estaca isolada multiplicada n vezes) quando se tem um espaçamento entre eixos equivalente a 6 vezes o diâmetro da estaca. Vale lembrar que esse valor seria inviável pois o bloco de coroamento se torna muito robusto e antieconômico. A recomendação, nesse caso, é que o espaçamento seja maior ou igual a duas vezes o diâmetro (3D é um bom valor) e não inferior a 60cm.

Estacas Cravadas em Solos Arenosos (Não Coesivos)

Para estacas cravadas em areias fofas com espaçamento da ordem de 2D, a eficiência de grupo é superior a 1. Ou seja, as estacas terão, individualmente, maior capacidade de carga geotécnica do que se estimou. Isso ocorre devido a compactação das areias fofas durante o processo de cravação de estacas próximas, melhorando a condição da Resistência Lateral. A eficiência diminui conforme o espaçamento aumenta e atinge o valor 1(estacas trabalhando individualmente) quando a distância entre eixos é da ordem de 6D. Em areias compactas, no entanto, a cravação de estacas muito próximas pode resultar em danos físicos às estacas já executadas.

Estacas Escavadas

Para as estacas escavadas não existe o benefício da compactação do solo adjacente e a proximidade entre elas só contribui para efeito de bloco. Portanto, a recomendação é que seja adotado um espaçamento entre eixos maior ou igual a três vezes o diâmetro.

Eficiência de grupo

As estacas, quando em grupo, podem sofrer variações da sua capacidade de carga a depender do espaçamento entre elas, método executivo e do solo no qual estão inseridas. Existem inúmeros métodos de cálculo que permitem estimar o quão eficiente é um grupo de estacas. Feld, no entanto, define uma regra simples em sua proposição: para cada estaca adjacente (N), a estaca analisada sofre uma redução de sua capacidade em (1- 1/16). Apesar de não considerar o espaçamento entre estacas, informação utilizada na maioria dos modelos de cálculo para eficiência de grupo, o método de Feld se mostra eficiente em resultados comparativos quando se tem espaçamentos acima de 2,5D.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Fundações: Volume Completo

Fundações em Estacas

Elementos de Fundações em Concreto

Mecânica dos Solos – Obras de Terra e Fundações