Os trilhos metálicos, empregados comumente na composição de malhas ferroviárias
atuantes no processo de escoamento em larga escala da produção de diversos
materiais no Brasil, conferem também uma alternativa notável como solução de
fundação profunda em obras de construção civil. De acordo com a ABNT (2022), que
aborda o projeto e a execução de fundações, estacas metálicas fabricadas a partir de
trilhos ferroviários representam uma alternativa viável como fundação e são capazes de
atender as demandas estabelecidas em projeto
Capacidade de carga
Para estabelecer a capacidade de carga em projetos de fundação com o emprego de
estacas metálicas, deve-se obedecer fatores previstos na ABNT (2022) e o
dimensionamento deve ocorrer conforme a ABNT (2008), que aborda o projeto de
estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios. O Quadro 1
mostra, segundo Velloso e Lopes (2010), a carga máxima de acordo com o tipo de perfil
metálico empregado.
Quadro 1 – Capacidade de Carga Admissível em Estacas Metálicas
Perfil Tipo / Dimensão Carga Máxima (kN)
Trilhos usados
σ ≅ 80 MPa
(verificar grau de desgaste
e alinhamento)
TR 25 200
TR 32 250
TR 37 300
TR 45 350
TR 50 400
2 TR 32 500
2 TR 37 600
3 TR 32 750
3 TR 37 900
Perfis I e H – Aço A36
Descontados 1,5 mm para
corrosão e aplicada σ = 120 MPa
I 8” (203 mm) 300
I 10” (254 mm) 400
I 12” (305 mm) 600
2 I 10” 800
2 I 12” 1200
H 6” (152 mm) 400
Perfis H – Aço A572
Descontados 1,5 mm e aplicada
σ = 175 MPa
H 200 mm 700
H 200 mm 1000
H 250 mm 1200
H 310 mm 1500
H 310 mm 2000
Para um adequado dimensionamento das estacas, deve-se considerar o desconto para
a área de sacrifício de corrosão na superfície que estará em contato com o solo,
conforme previsto no Quadro 2, sugerido pelo item 8.6.7 da ABNT (2022).
As estacas de aço que estiverem total e permanentemente enterradas,
independentemente da situação do lençol d’água, dispensam tratamento especial desde
que seja descontada a espessura indicada no Quadro 2. No entanto, a ABNT (2022)
não especifica qualquer recomendação referente à vida útil da fundação em relação aos
valores de espessura de sacrifício mencionados no Quadro 2.
Ainda nesse contexto, a ABNT (2013) preconiza diretrizes para a análise do
desempenho de sistemas estruturais, recomendando que os sistemas que compõem
edificações residenciais necessitam atingir os requisitos mínimos de desempenho.
Dentre os sistemas, o estrutural deve atender a uma vida útil de projeto (VUP) mínima
de 50 anos.
Quadro 2 – Espessura de Sacrifício devida à Corrosão
Classe Espessura mínima de
sacrifício (mm)
Solos em estado natural e aterros controlados 1,0
Argila orgânica; solos porosos não saturados 1,5
Turfa 3,0
Aterros não controlados 2,0
Solos contaminados 3,2
Para estacas em que o topo estiver acima do nível do solo, torna-se obrigatória a
proteção da parte sobrepujante com camisa de concreto ou outro recurso de proteção,
ou ainda aumentar a área de sacrifício.
A estaca submetida a prova de carga é classificada como 1TR37, suporta uma carga de
trabalho de 300 kN e foi cravada no solo em uma profundidade de 31,11 m. O solo no
local da cravação é composto de argila marinha e argila arenosa com fragmentos de
conchas, com consistência muito mole a 20 m de profundidade. Conforme as normas,
a base da estaca foi apoiada em um material impenetrável com presença de rocha
alterada.
3.2. Provas de Carga Dinâmica (PDA)
A norma ABNT (2007) que preconiza ensaios de carregmento dinâmico, orienta que os
procedimentos de análise a serem utilizados para a interpretação dos dados da prova
de carga dinâmica (PDA) devem ser aqueles reconhecidamente consagrados a nível
nacional e/ou internacional.
Particularmente, para avaliar a capacidade de carga, têm-se os seguintes métodos:
método simplificado, do tipo CASE e método numérico, do tipo CAPWAP. Ainda
segundo a ABNT (2007), os resultados obtidos nos ensaios pelo método simplificado,
devem ter pelo menos uma análise do tipo CAPWAP.
Os quadros a serem apresentados nesse estudo configuram um resumo de informações
geométricas para cada uma das estacas tipo trilho ferroviário, como: comprimentos
executados; registro com a sequência de golpes realizados nas estacas durante os
ensaios; e nega das estacas.
Os resultados da prova de carga dinâmica (PDA) foram obtidos utilizando a análise
CAPWAP dos golpes selecionados, assim como as tensões máximas atuantes nas
estacas e suas respectivas profundidades abaixo dos sensores.
Maiores detalhes sobre os resultados apresentados podem ser encontrados em
Belarmino (2017). Para a obtenção dos resultados utilizados no estudo, a seguir são
apresentados dados de três provas de carga dinâmica em estacas de trilhos do
a em estacas de trilhos do tipo
1TR68
As estacas trilho do tipo 1TR68 ensaiadas possuem comprimentos cravados entre 4,8
e 21,0 m, sendo a carga de trabalho máxima para as estacas simples de 605 kN e a
carga de trabalho máxima para estacas duplas soldadas (2TR68) igual à 895 kN, com
caracteristicas detalhadas no Quadro 3. A prova de carga foi executada sem registro de
rupturas do sistema solo-estaca com a utilização de pilão com peso de 20 kN. As cargas
mobilizadas nas estacas ensaiadas foram maiores que duas vezes a carga de projeto.
Durante o ensaio, para todas as estacas, não foram observadas nenhuma redução de
integridade estrutural que fosse capaz de comprometer sua utilização e viabilidade,
conforme os valores obtidos a seguir nos Quadros 4, 5 e 6 para cada uma das estacas.
Quadro 3 – Característica das Estacas Ensaiadas
Estaca Seção nominal
do trilho
Comprimento
no solo (m)
Comprimento
abaixo dos
sensores
Carga de
projeto (kN)
Sondagens
próximas
E – 01A 1 TR 68 21,0 21,9 500 SP 110
E – 06D 1 TR 68 7,1 7,5 290 SP 07
E – 07C 1 TR 68 17,6 18,1 605 SM 106
E – 15A 1 TR 68 17,6 18,1 315 SP 01
E – 18C 1 TR 68 11,3 11,4 525 SM 104
E – 21B 2 TR 68 4,8 5,1 895 SM
Para o quarto grupo de estacas analisado, foi executada uma prova de carga dinâmica
em 12 de janeiro de 2016, com localização na avenida Leitão da Silva, Gurigica, VitóriaES, realizada para a construção do Edifício Comercial – Pietra Hotéis. O Quadro 7
descreve o detalhamento característico das estacas ensaiadas.A prova de carga
ocorreu sem que houvesse a ruptura do sistema solo estaca com a utilização de um
pilão com 20 kN.
Quadro 7 – Característica das Estacas Ensaiadas – PDA
Estaca Seção nominal
do trilho
Comprimento
no solo (m)
Comprimento abaixo
dos sensores
Carga de
projeto
Sondagens
próximas
E – AP40 1 TR 68 9,50 10,10 62 SP 05
E – BP122 1 TR 68 10,20 10,75 47,5 SP 06
E – CP41 1 TR 68 9,85 10,45 62 SP 05
E – CP42 1 TR 68 6,80 7,40 56 SP 05
E – AP109 1 TR 68 13,30 13,50 60 SP 02
E – FP47 1 TR 68 11,20 11,85 62 SP 02
E – DP118 1 TR 68 9,20 9,85 60 SP 06
E – FP125 1 TR 68 9,30 10,45 60 SP 06
E – B136 1 TR 68 9,15 9,75 60 SP 06
E – B131 1 TR 68 8,70 10,30 60 SP 06
E – AP23 1 TR 68 13,10 13,50 60 S