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Estacas Pranchas RPS
Conceitos e Aplicações

As estacas-pranchas metálicas tem sido usadas nos últimos cem anos em obras de contenção ao redor do mundo. Aliando um custo competitivo a rapidez de execução, a parede de estacas metálicas tem se mostrado a solução mais econômica para um grande numero de obras.

Regulamentadas pelas normas europeias e com uma grande gama de alternativas, é possível adequar a solução aos mais variados tipos de obras, desde terminais portuários a passagens de nível rodoviárias.
1. Perfil Histórico

O uso de estacas-prancha em obras de contenção é bem mais antigo do que se imagina. No princípio do século passado, por volta de 1900, estacas-pranchas, construídas de madeira ou ferro fundido já eram utilizadas. A era das estacas -pranchas conhecidas no mundo de hoje se iniciou no início do século 20 com o desenvolvimento da tecnologia de laminação. O primeiro grande projeto envolvendo estacas-pranchas laminadas a quente foi feito nos Estados Porto Black Rock, construído em 1908 e consumindo 6.600 toneladas de estacas.

Em 1914 foram produzidas as primeiras estacas com conectores Larssen, sendo posteriormente desenvolvidas as estacas tipo Z, as estacas planas e as paredes combinadas.
A tecnologia de construção com estacas possuem mais de 100 anos sendo aprimorada com novas soluções de engenharia e um desenvolvimento e aprimoramento constante dos produtos.

O mercado mundial de estacas tem um consumo estimado em dois milhões de toneladas ano, sendo cerca de novecentas mil produzidas na Europa. Os maiores mercados consumidores de estaca estão localizados na Europa, Estados Unidos, Oriente Médio e sudeste da Ásia.
2. Estacas-Pranchas Me

Quando se está especificando uma estacas-pranchas, a característica do produto mais importante a ser observada é o Módulo Elástico (Wx) que combinado com o tipo de aço resultará na capacidade de suportar um determinado momento fletor da estaca. Na especificação de um projeto procura-se sempre a relação Módulo Elástico x Peso (kg/m2) mais econômica. O grande desafio de um projeto em estacas metálicas passa por combinar os seguintes itens:

Maior módulo elástico possível.
Menor peso/m2 possível.
Maior momento de inércia possível.
Qualidade de aço mais apropriada para a aplicação.
Maior largura útil da estaca possível (Maior produtividade de instalação)
Para atender de forma eficiente e econômica a uma grande diversidade de projetos, foi desenvolvida uma linha de produtos bastante diversificada:

Perfis tipo U.
Perfis tipo Z.
Estacas-pranchas planas
Paredes combinadas, quando se combina perfis H com estacas tipo Z.
Existem basicamente dois tipos de estacas-pranchas:

Estacas Laminadas a quente.
Estacas Conformadas a frio
Existem várias diferenças entre estes dois tipos de produto:

a) Processo de Produção: Nas estacas laminadas à quente, os conectores são laminados junto com as estacas o que possibilita um perfeito controle dimensional e uma ausência de concentração de tensões devido a trabalhos mecânicos.
b) Conectores: Os conectores das estacas laminadas possuem abas paralelas com grande resistência à tração e permeabilidade bastante reduzida.

c) Acabamento: As estacas laminadas a quente possuem acabamento similar a perfis laminados, passando por um rigoroso controle dimensional.

d) Tipos de aço: Nas estacas laminadas à quente é possível fazer inúmeras combinações de aços, chegando a elementos de grande resistência como aços ASTM A572 GR 65. Em muitos casos é possível adicionar ligas ao aço base como Cobre, Cromo e Níquel aumentando sua capacidade de resistência à corrosão.

e) Emprego: As estacas laminadas a quente são empregadas em grande escala de forma definitiva e com características estruturais incorporadas ao projeto, geralmente suportando inclusive cargas verticais.

f) Re-utilização: Por apresentarem conectores extremamente resistentes as estacas laminadas à quente possuem um índice de reaproveitamento muito superior.
3. Tipos de Estacas

3.1. Estacas-pranchas tipo AU/PU

A estaca-prancha tipo U, com larguras úteis que podem chegar a 750 mm são as que apresentam melhor relação Módulo Elástico x Peso (kg/m2). Este tipo de estaca combina economia na quantidade de aço com excelente performance de instalação, reduzindo assim os custos da obra, mesmo em condições de solos difíceis. A maior largura útil implica em um menor número de conectores por metro linear de parede, o que influencia diretamente na redução do consumo de aço e na permeabilidade do sistema.

As estacas Tipo U podem ser solicitadas aos pares, ou seja com larguras úteis de 1500 mm, contribuindo assim para uma melhor performance estática (os conectores podem ser solicitados prensados) e produtividade de instalação.

3.2. Estacas-pranchas tipo AZ

As estacas-pranchas Tipo Z podem ser consideradas uma evolução na linha de produtos, tendo como sua principal característica a mudança de posição dos conectores. Neste tipo de estacas, o plano de máxima tensão de cisalhamento não passa pelos conectores o que contribui para aumentar sua capacidade estrutura. Por esta razão, estacas Tipo Z são utilizadas em grande escala para obras estruturais expostas a altas pressões hidrostáticas ou executadas em solos de baixa resistência.

3.3. Estacas-pranchas tipo HZ/AZ

Devido à grande demanda do mercado da área portuária por estruturas que possam suportar profundidades de cais cada vez maiores, foram desenvolvidas as paredes combinadas HZ, com Módulo de Flexão que podem chegar a 30.000 cm3/m.

As paredes HZ são uma combinação de perfis H e Z com dupla função:

Estacas H:

suportar os carregamentos horizontais de terra e pressões hidrostáticas.
suportar cargas verticais.
As estacas intermediárias AZ trabalham como contenção de terra e transferência de carregamentos. Múltiplas combinações podem ser realizadas com estes elementos variando o número de H utilizados e o tipo de AZ para contenção, resultando em soluções economicamente viáveis de rápida execução.

3.4. Estacas-pranchas planas tipo AS

As estacas-pranchas planas constituem uma linha de estacas completamente diferente das demais pelo fato de não terem resistência à flexão. São estacas que trabalham exclusivamente à tração em estruturas circulares fechadas ou tipo diafragma conhecidas também como estruturas gravitacionais auto-estáveis. Nestas estruturas, o elemento utilizado como aterro confinado pela parede de estacas exerce uma pressão de dentro para fora da estrutura, como por exemplo um tambor cheio de água.

Numa estaca plana a característica de produto mais importante é sua capacidade de resistência à tração nos conectores.
4. Aplicações

As aplicações das estacas-pranchas são numerosas e podem ser de caráter provisório ou definitivo.

Exemplos de projetos em estacas-pranchas laminadas à quente:

Construção de passagens de nível
Construção de túneis
Obras de contenção dentro e fora d'água
Estacionamentos subterrâneos
Subsolos de edifícios residências / comerciais.
Construção de novos piers / cais. Expansão de piers / cais.
Aumento de calados de portos.
Recuperação de piers / cais com problemas de fuga de material de contenção
As principais vantagens da utilização de estacas-pranchas metálicas laminadas a quente são:

Ambiental: Baixo impacto ambiental desta solução. Não há remoção de material para possíveis bota foras, bem como a utilização de lama bentonitica altamente impactante ao meio ambiente.

Rapidez: Obras executadas em estacas-pranchas metálicas são muito rápidas, com baixa mobilização na instalação do canteiro de obras.
Versatilidade: Por se tratarem de uma estrutura metálica a versatilidade é muito grande possibilitando facilmente expansões, reparações ou mudanças no projeto.
5. Normatização

O emprego de estacas-pranchas laminadas a quente em obras de engenharia devem estar em conformidade com o Código Europeu, EAU 1996 (Última versão)
A norma européia EN 10248 aprovada em 19/05/1995 é utilizada em numerosos países. A norma é separada em duas partes:
Parte 1: Especificações técnicas
Parte 2: Tolerâncias em forma e dimensão
A primeira parte desta norma especifica os requerimentos para estacas laminadas a quente com respeito a características de composição química do aço, propriedades mecânicas e aspectos de entrega.

A norma européia EN 10248 parte 1 também inclui 6 graduações possíveis para aços com tensões de escoamento de 240N/mm2 à 430N/mm2 (S240GP, S270GP, S320GP, S360GP, S390GP E S430GP).

As tolerâncias em dimensão, espessura, massa, bem como os critérios técnicos para os conectores estão na segunda parte da norma.

Detalhes mais específicos de utilização podem ser encontrados na EN 12063 que trata da execução de trabalhos geotécnicos especiais com utilização de paredes de estacas metálicas laminadas. A finalidade deste documento é normatizar os procedimentos geotécnicos dos trabalhos, com recomendação dos equipamentos baseado nas propriedades do solo e condições do local de trabalho.
6. Conclusão

Devido às maiores exigências dos projetos de engenharia nos últimos tempos como:
Prazos cada vez menores.
Mobilizações de equipamentos mais econômicas.
Menores impactos ambientais.
A utilização de estacas-pranchas metálicas laminadas tem se expandido com aplicações em diferentes segmentos, sendo uma tecnologia de fácil acesso e grandes perspectivas.
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