CONTENÇÃO DE ESTRUTURAS PORTUÁRIAS DE ACOSTAGEM COM A UTILIZAÇÃO DE CORTINA DE ESTACAS PRANCHAS METÁLICAS

UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ANTONIO CARLOS COSTA CRISTINO CONTENÇÃO DE ESTRUTURAS PORTUÁRIAS DE ACOSTAGEM COM A UTILIZAÇÃO DE CORTINA DE ESTACAS PRANCHAS METÁLICAS SÃO PAULO 2008

ii ANTONIO CARLOS COSTA CRISTINO CONTENÇÃO DE ESTRUTURAS PORTUÁRIAS DE ACOSTAGEM COM A UTILIZAÇÃO DE CORTINA DE ESTACAS PRANCHAS METÁLICAS Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para a obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi Orientador: Profª MSc. Elieni Guimarães Barbosa Strufaldi SÃO PAULO 2008

iii ANTONIO CARLOS COSTA CRISTINO CONTENÇÃO DE ESTRUTURAS PORTUÁRIAS DE ACOSTAGEM COM A UTILIZAÇÃO DE CORTINA DE ESTACAS PRANCHAS METÁLICAS Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para a obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi Trabalho em: de de 2008. Profª MSc. Elieni Guimarães Barbosa Strufaldi Prof. Dr. Wilson Shoji Iyomasa Comentários:

iv Aos meus pais Antonio e Tânia, pelo grande amor, carinho, dedicação e apoio desde o início deste árduo caminho que sigo até hoje, mostrando sempre a direção correta a seguir, de forma a transpor todas as dificuldades; Aos meus avós Vicente e Conceição, que sempre estiveram por perto nos momentos difíceis, atuando também como pais e como fiéis incentivadores em todos os desafios que a vida me impôs; À minha namorara Thaís, que nestes dois últimos anos atuou como grande fonte de inspiração, não deixando que eu esmorecesse e fazendo com que eu sempre buscasse a superação dia após dia.

v AGRADECIMENTOS Em primeiro lugar, agradeço a Deus pela saúde, capacidade e por ter colocado pessoas maravilhosas no meu caminho, que contribuíram para ser o que eu sou hoje e com certeza contribuirão com futuras conquistas. À minha orientadora Elieni Strufaldi, que com uma dedicação sem igual, auxiliou-me muito na elaboração do trabalho, compartilhando seus conhecimentos e mantendome sempre motivado e focado nos principais objetivos. À Universidade Anhembi Morumbi, pelo espaço e pelo incentivo às pesquisas de iniciação científica; A todos os professores que contribuíram para a minha formação superior na Faculdade de Tecnologia de São Paulo e na Universidade Anhembi Morumbi. À Constremac Construções Ltda., principalmente na pessoa do Engenheiro Alexandre Marujo, que contribuiu muito na busca de materiais para a revisão bibliográfica e na disponibilização de informações para elaboração do Estudo de Caso. Aos meus colegas de classe e amigos ex-fatecanos, que estão comigo há muito tempo, principalmente Silvio Tamaru e Elisete Takara, que me acompanham desde a época do Liceu de Artes e Ofícios há mais de dez anos. Ao meu irmão André Cristino e aos amigos de trabalho Elias Matos, João Mesquita, Domenico Di Prinzio, Milton Aros, Daniela Lourenço, Sandro Gheller e Thiago Lapa, que me auxiliaram na obtenção de materiais e na parte gráfica de várias etapas deste trabalho. A todas as pessoas que acabei não citando aqui, mas que tiveram alguma participação na minha formação e sempre acreditaram em mim.

vi RESUMO Este trabalho de conclusão de curso aborda, de maneira ampla, as contenções de estruturas portuárias de acostagem com a utilização de cortina de estacas pranchas metálicas, desde o projeto de concepção estrutural até o processo executivo. São relatadas em princípio as estruturas de contenção aplicadas em cais portuários, além da composição básica de um cais que se destina à movimentação de contêineres. Dentro do enfoque principal da pesquisa, são estudadas as características das estacas pranchas metálicas em diversos aspectos, dentre eles os de durabilidade, resistência mecânica, vantagens e desvantagens que condicionam a aplicação deste tipo de contenção, informações necessárias para elaboração do projeto de dimensionamento e as metodologias executivas aplicadas para a construção da cortina de contenção. O estudo de caso, realizado no Terminal de Contêineres do Vale do Itajaí, situado no estado de Santa Catarina, descreve como foi realizada na prática a concepção do projeto do cais de acostagem, com ênfase à estrutura de contenção, desde o projeto básico até o projeto executivo, além da metodologia construtiva aplicada durante a execução da cortina de contenção, descrevendo quais foram as soluções adotada para a obra em questão. Palavras-chave: Estacas pranchas metálicas, cortina de contenção, obras portuárias, terminal de contêineres, Porto de Itajaí, estruturas portuárias.

vii ABSTRACT This work deals with the port retaining structures using steel sheet pile walls, from the conception design to the executive process. First, the retaining methods applied in port quays are presented, along with the basic composition for containers handling dock. The main research focus are the steel sheet piles, which features are studied in several aspects, including durability, strength, advantages and disadvantages that allow the use of this type of retaining, necessary information for dimension design and executive methodologies applied in the retaining wall construction. The case study, developed in TECONVI (Container Terminal of Itajaí Valley), located in Santa Catarina state, describes how the conception design for the docking quay in practice was done, specially the retaining structure, from the basic design until the executive design, along with the construction methodologies applied during the retaining wall execution, describing the adopted solutions for the work in question. Keywords: Steel sheet piles, retaining wall, harbour works, container terminal, Itajaí Port, harbour structures.

viii LISTA DE FIGURAS Figura 5.1 Vista lateral do cais do TECON (FANTI, 2006)... 7 Figura 5.2 Portêiner descarregando navio no Porto de Paranaguá... 8 Figura 5.3 Detalhe de defensas no Porto de Paranaguá... 9 Figura 5.4 Movimentos do navio (ALFREDINI, 2006)... 10 Figura 5.5 Detalhe da amarração de um navio (ALFREDINI, 2006)... 10 Figura 5.6 Detalhe dos cabeços de amarração no Porto de Paranaguá... 11 Figura 5.7 Estruturas de paramento aberto com estrutura atirantada e com estrutura de estacas inclinadas (AGERSCHOU et al., 1983)... 12 Figura 5.8 Perfil de estrutura de contenção com muro de gravidade (ALFREDINI, 2006)... 13 Figura 5.9 Locação das células de contenção no Terminal Salineiro de Areia Branca-RN... 15 Figura 5.10 Parede de estaca prancha com uma linha de tirantes (Agerschou et al., 1983)... 16 Figura 5.11 - Parede de estaca prancha com duas linhas de tirantes (AGERSCHOU et al., 1983)... 17 Figura 5.12 Estrutura com plataforma de alívio (AGERSCHOU et al., 1983)... 18 Figura 5.13 Padrões para perfis tipo U (ARCELOR, 2005)... 22 Figura 5.14 Padrões para perfis tipo Z (ARCELOR, 2005)... 23 Figura 5.15 Padrões para perfis tipo HZ (ARCELOR, 2005)... 24 Figura 5.16 Padrões para perfis tipo AS (ARCELOR, 2005)... 25 Figura 5.17 Cortina de estacas pranchas convencional (AGERSCHOU et al., 1983)... 39 Figura 5.18 - Cortina de estacas pranchas fixa (AGERSCHOU et al., 1983)... 41 Figura 5.19 Cortina de estacas pranchas com estacas inclinadas (AGERSCHOU et al., 1983)... 43 Figura 5.20 Cortina de estacas pranchas ancorada em dois níveis (AGERSCHOU et al., 1983)... 44 Figura 5.21 Cortina de estacas pranchas em solo coesivo de baixa resistência (AGERSCHOU et al., 1983)... 44

ix Figura 5.22 Deslizamento em cortina de estacas pranchas (AGERSCHOU et al., 1983)... 45 Figura 5.23 Assentamento em cortina de estacas pranchas (AGERSCHOU et al., 1983)... 45 Figura 5.24 Cortina de estacas pranchas com plataforma de alívio (AGERSCHOU et al., 1983)... 48 Figura 5.25 Cortina de estacas pranchas com plataforma de alívio (AGERSCHOU et al., 1983)... 49 Figura 5.26 Martelo de cravação a diesel (ARCELOR, 2005 apud DELMAG, 1998)... 56 Figura 5.27 - Martelo de queda hidráulico (ARCELOR, 2005)... 57 Figura 5.28 Martelo de cravação rápida com ação dupla (ARCELOR, 2005)... 59 Figura 5.29 Cravador vibratório (TESPA, 2004)... 61 Figura 5.30 Prensa de estacas pranchas em operação (TESPA, 2004)... 63 Figura 5.31 Método posiciona e crava (TESPA, 1998)... 65 Figura 5.32 Cravação em painéis (TESPA, 1998)... 66 Figura 5.33 Cravação alternada (TESPA, 1998)... 67 Figura 5.34 Esquema comum para gabaritos (TESPA, 1998)... 69 Figura 5.35 Gabarito superior com guia fixo... 70 Figura 5.36 Gabarito com guia suspenso (TESPA, 1998)... 71 Figura 5.37 Gabarito superior com martelo suspenso por cabos (TESPA, 1998).. 71 Figura 5.38 Detalhe do suporte utilizado para cravação (TESPA, 1998)... 72 Figura 5.39 Bloco guia utilizado em estacas U e Z (TESPA, 1998)... 73 Figura 5.40 Gabarito de passagem móvel (TESPA, 1998)... 74 Figura 5.41 Posicionamento das manilhas (TESPA, 1998)... 75 Figura 5.42 Movimentação das estacas com manilhas e suportes (TESPA, 1998)75 Figura 5.43 Suporte para posicionamento (TESPA, 1998)... 77 Figura 5.44 Composição do suporte (TESPA, 1998)... 77 Figura 5.45 Detalhe do calço metálico (TESPA, 1998)... 78 Figura 5.46 Detalhe do capacete de cravação com cepo (TESPA, 1998)... 79 Figura 5.47 - Capacete de cravação com cepo (TESPA, 1998)... 79 Figura 5.48 Posicionamento da estaca com tubos jateando água (TESPA, 1998) 81 Figura 5.49 Realinhamento com cabos (TESPA, 1998)... 84 Figura 5.50 Realinhamento com placas soldadas (TESPA, 1998)... 85

x Figura 5.51 Dispositivo de fixação (TESPA, 1998)... 86 Figura 5.52 Deformações nas estacas (TESPA, 1998)... 87 Figura 5.53 Posicionamento das estacas pranchas submersas (TESPA, 1998)... 88 Figura 5.54 Terminal de contêineres de Havana (ARCELOR, 2007)... 90 Figura 5.55 Perfil do Terminal de contêineres de Havana (ARCELOR, 2007)... 91 Figura 5.56 - Perfil do Terminal de cargas de Aveiro (ARCELOR, 2007)... 92 Figura 5.57 Perfiz combinados HZ em Aveiro / Paramento pronto (ARCELOR, 2007)... 92 Figura 6.1 Localização geográfica do Porto de Itajaí (PORTO DE ITAJAÍ, 2008).. 94 Figura 6.2 Vista panorâmica do Porto de Itajaí... 95 Figura 6.3 Vista aérea do TECONVI... 97 Figura 6.4 Planta chave de distribuição dos módulos do TECONVI (R. PEOTTA, 2006)... 99 Figura 6.5 Planta do Módulo 1 da Opção 1 (R. PEOTTA, 2006)... 100 Figura 6.6 - Planta do Módulo 2 da Opção 1 (R. PEOTTA, 2006)... 101 Figura 6.7 Planta típica de disposição dos módulos 3, 4 e 5 da Opção 1 (R. PEOTTA, 2006)... 102 Figura 6.8 Execução de aterro de sobrecarga na opção 1... 102 Figura 6.9 Seção típica do cais para a Opção 1 (R. PEOTTA, 2006)... 103 Figura 6.10 Planta do Módulo 1 da Opção 2 (R. PEOTTA, 2006)... 104 Figura 6.11 Planta típica dos módulos 3, 5 e 5 da Opção 2 (R. PEOTTA, 2006). 105 Figura 6.12 Planta do Módulo 6 da Opção 2 (R. PEOTTA, 2006)... 105 Figura 6.13 Seção típica da Opção 2 (R. PEOTTA, 2006)... 106 Figura 6.14 Planta do Módulo 1 do reforço do cais existente (R. PEOTTA, 2006)... 107 Figura 6.15 Seção típica do cais existentes (R. PEOTTA, 2006)... 108 Figura 6.16 Locação de sondagens realizadas no TECONVI (SOLO, 2002)... 109 Figura 6.17 Relatório sondagem furo 02 parte 1 (SOLO, 2002)... 110 Figura 6.18 Relatório sondagem furo 02 parte 2 (SOLO, 2002)... 110 Figura 6.19 Locação dos pontos de sondagem (IN SITU, 2006)... 111 Figura 6.20 Gráfico de ensaio CPTu para EC-01 (IN SITU, 2006)... 112 Figura 6.21 Gráfico do ensaio de palheta para EC-03 (IN SITU, 2006)... 114 Figura 6.22 Levantamento batimétrico próximo ao cais (HIDROTOPO, 2006)... 115 Figura 6.23 Esforços atuantes sobre a cortina de contenção (PETCON, 2007).. 121

xi Figura 6.24 Diagrama de momentos fletores (PETCON, 2007)... 121 Figura 6.25 Diagrama de forças cortantes (PETCON, 2007)... 122 Figura 6.26 Diagrama de deformações na estaca tipo AU 20 sem corrosão (PETCON, 2007)... 122 Figura 6.27 Diagrama de deformações na estaca tipo AZ 25 sem corrosão (PETCON, 2007)... 123 Figura 6.28 Seção típica projeto executivo do novo cais (HIDROTOPO, 2007)... 124 Figura 6.29 Içamento das estacas pranchas de dentro do navio... 125 Figura 6.30 Carregamento da carreta posicionada sobre o cais... 126 Figura 6.31 Descarregamento das estacas no pátio para estocagem... 126 Figura 6.32 Desenvolvimento dos serviços do cais em julho/08... 127 Figura 6.33 Estaca prancha do tipo AZ 18 acompanhada por dispositivos para içamento... 128 Figura 6.34 Primeira estaca a ser cravada posicionada sobre gabarito... 129 Figura 6.35 Cravação da primeira linha de estacas por martelo à percussão... 129 Figura 6.36 Posicionamento das estacas pranchas cravadas em painéis alternados... 130 Figura 6.37 Içamento de estaca prancha a ser cravada por guindaste em mar... 131 Figura 6.38 Posicionamento de estaca prancha a ser cravada por guindaste em mar... 131 Figura 6.39 Operários posicionando a estaca prancha para cravação... 132 Figura 6.40 Cravação da primeira estaca prancha em mar... 133 Figura 6.41 Primeiro painel cravado amarrado por cabos de aço... 133 Figura 6.42 Ao fundo, primeiro painel de estacas pranchas cravado em mar... 134 Figura 6.43 Prosseguimento da cravação com auxílio de novo gabarito... 134 Figura 6.44 Fixação de gabarito e painel através de cabos de aço... 135 Figura 6.45 - Posicionamento das estacas com auxílio de suporte... 136 Figura 6.46 Prosseguimento da cravação da cortina de estacas pranchas no mar... 137 Figura 6.47 Avanço de painel de estacas pranchas do novo cais próximo ao cais existente... 137 Figura 6.48 Esquema para cravação da cortina de estacas pranchas do cais existente... 138

xii LISTA DE TABELAS Tabela 5.1 Perda de espessura (mm) devido à corrosão em estacas pranchas metálicas em solos, com ou sem lençol de água... 30 Tabela 5.2 - Perda de espessura (mm) devido à corrosão em estacas pranchas metálicas em água doce ou água do mar... 31 Tabela 5.3 - Relação entre ensaios realizados in situ e a densidade dos solos não coesivos... 38 Tabela 5.4 - Relação entre a consistência do solo e a tensão de cisalhamento não drenada... 38 Tabela 6.1- Profundidades máximas dos ensaios CPTu... 112 Tabela 6.2 Resistências não drenadas (Su)... 113 Tabela 6.3 Características do navio Post Panamax... 117 Tabela 6.4 Empuxos atuantes sobre a estrutura de contenção do cais... 120

xiii LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS CPT ELS ELU PORTONAVE SPT TECON TECONVI TESPA TEU Cone Penetration Test Estado Limite de Serviço Estado Limite Último Porto de Navegantes Standard Penetration Test Terminal de Contêineres Terminal de Contêineres do Vale do Itajaí Technical European Sheet Piling Association Twenty-foot Equivalent Unit

xiv LISTA DE SÍMBOLOS Ea Ep P W Wx Z Empuxo Ativo Empuxo Passivo Carregamento Pressão Hidrostática Módulo Elástico Ficha

xv SUMÁRIO p. 1. INTRODUÇÃO... 1 2. OBJETIVOS... 3 2.1 Objetivo Geral... 3 2.2 Objetivo Específico... 3 3. MÉTODO DE TRABALHO... 4 4 JUSTIFICATIVA... 5 5 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA... 6 5.1 Concepção de Obras de Acostagem... 6 5.1.1 Cais Destinado à Movimentação de Contêineres... 7 5.1.2 Estruturas com Paramentos Aberto e Fechado... 11 5.1.3 Tipos de Contenções Aplicadas em Obras de Acostagem... 13 5.2 Contenção Com a Utilização de Cortina de Estacas Pranchas Metálicas Simples... 16 5.2.1 Histórico... 18 5.2.2 Campos de Aplicação... 19 5.2.3 Tipologia... 20 5.2.4 Durabilidade... 25 I. Corrosão das Estacas em Diferentes Ambientes... 26 II. Corrosão Localizada... 29 III. A durabilidade Efetiva das Estacas Pranchas Metálicas... 30 IV. Proteção de Estruturas Novas e Existentes... 31 5.2.5 Vantagens e Desvantagens das Estacas Pranchas Metálicas... 32 5.3 Projeto de Contenções com Estacas Pranchas Metálicas... 34 5.3.1 Considerações Gerais... 35

xvi 5.3.2 Informações Necessárias Para Projeto... 36 5.3.3 Determinação das Propriedades do Solo... 36 5.3.4 Princípios e Forças... 39 5.3.5 Momentos Fletores em Estacas Pranchas Metálicas... 41 5.3.6 Ancoragens Para Estacas Pranchas Metálicas... 42 5.3.7 Solos Coesivos de Baixa Resistência na Parte Inferior... 44 5.3.8 Empuxo Diferencial de Água... 46 5.3.9 Cortinas de Estacas Pranchas Com Plataforma de Alívio... 47 5.3.10 Escolha da Seção a Ser Adotada... 50 5.3.11 Coeficientes de Segurança... 51 5.3.12 Utilização de Softwares... 51 5.4 A Execução da Cortina de Estacas Pranchas Metálicas... 53 5.4.1 Condições Locais e Características do Solo... 53 5.4.2 Metodologia de Cravação de Acordo Com o Tipo de Solo... 54 5.4.3 Sistemas de Cravação... 55 5.4.4 Métodos de Cravação... 64 5.4.5 Guias Utilizados Para Cravação... 69 5.4.6 Equipamentos Auxiliares... 73 5.4.7 Assistência à Cravação... 80 5.4.8 Correções da Cravação... 84 5.4.9 Condições Especiais de Cravação Submersa... 87 5.4.10 Ruídos e vibrações causados pela cravação... 88 5.5 Aplicação de Cortinas de Estacas Pranchas em Estruturas de Acostagem pelo Mundo... 90 6 ESTUDO DE CASO... 93 6.1 O Porto de Itajaí... 93 6.2 Caracterização do empreendimento... 96 6.3 O projeto básico do cais... 98 6.3.1 Novo Cais Opção 1... 99 6.3.2 Novo Cais Opção 2... 103

xvii 6.3.3 Opção Escolhida e Justificativa... 106 6.3.4 Reforço do Cais Existente... 107 6.4 Caracterização geológico-geotécnica do local... 109 6.5 O projeto executivo... 116 6.5.1 Critérios adotados para o projeto executivo... 117 6.5.2 Amostra de dimensionamento da contenção com estacas pranchas metálicas simples para o novo cais... 119 6.6 Processo executivo da cortina de contenção... 125 7 ANÁLISE DOS RESULTADOS... 139 8 CONCLUSÕES... 141 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 143

1. INTRODUÇÃO O transporte marítimo é considerado o mais competitivo para transportar grandes quantidades de cargas por longas distâncias, porém fica limitado às zonas costeiras, necessitando do apoio de outros modais, além de necessitar da construção de terminais de embarque e desembarque para cargas e pessoas. A construção de um porto inicia-se pela escolha do local adequado, onde não sejam necessárias muitas interferências na natureza, como demasiadas obras de terraplenagem, com grandes volumes de corte, aterro, dragagem ou trocas de solo. Portos precisam ter um posicionamento estratégico, com fácil acesso à malha rodoviária e ferroviária, obtendo assim a melhor logística possível para a distribuição de produtos entre os modais de transporte, até que cheguem ao seu destino final. Na maioria das vezes não são encontrados locais que atendam a todas as premissas ao mesmo tempo, sendo necessárias intervenções onerosas, como grandes dragagens para aprofundar calado, construção de estruturas off-shore, píeres ligados por pontes até atingir a profundidade de calado necessária, entre outras possíveis soluções. As obras portuárias de uma forma geral são bastante complexas e por essa razão, necessitam de um planejamento muito bem elaborado, além de investigações eficazes com relação ao local onde se deseja construir, modernizar ou ampliar um terminal portuário. Um dos principais fatores limitantes para a construção portuária é a disponibilidade de equipamentos adequados para atendê-la, principalmente com relação às estruturas ligadas ao cais, entre elas as contenções, onde são necessários grandes guindastes, bate-estacas e balsas capazes de suportá-los, cuja locação é demasiadamente onerosa, além da dificuldade de se encontrar no Brasil os equipamentos que tenham capacidade de atender os serviços com a rapidez e eficácia necessários. A contenção com a utilização de cortina de estacas pranchas metálicas vem sendo considerada a solução mais adequada para diversos portos pelo mundo, devido à

2 rapidez de execução e a leveza da estrutura, fator que acaba diminuindo consideravelmente os custos com equipamentos para içamento e cravação, além da grande possibilidade de controle durante o processo de fabricação das estacas e execução da cortina, contando também com um desempenho estrutural altamente satisfatório. Desta forma, a cortina de contenção com estacas pranchas metálicas já tem sido uma das soluções mais aplicadas em obras portuárias pelo Brasil, como será visto no caso do Terminal de Contêineres do Vale do Itajaí, o TECONVI, estudo de caso apresentado para compor a presente pesquisa desenvolvida.

3 2. OBJETIVOS O presente trabalho tem como objetivo principal o estudo das contenções utilizadas em estruturas portuárias, conforme descrevem os objetivos geral e específico a seguir. 2.1 Objetivo Geral O objetivo geral deste trabalho é estudar a concepção de um cais portuário, focando principalmente a construção da estrutura de contenção da área destinada à acostagem, que pode ser executada com a utilização de processos bem diversificados. O processo abordado é o de cravação de estacas pranchas metálicas, formando uma cortina ou parede, dando ênfase aos processos construtivos. 2.2 Objetivo Específico O objetivo específico é fazer um estudo aprofundado sobre contenções com a utilização de estacas pranchas metálicas, iniciando com um breve histórico de sua aplicabilidade pelo mundo, caracterização da sua fabricação, tipos existentes, projeto de dimensionamento, durabilidade da estrutura e definição do modelo a ser aplicado. Foi feita a caracterização da metodologia utilizada na instalação das estacas para formação da cortina de contenção. Para cumprir tal objetivo, foram estudados e descritos os processos necessários para a consolidação da estrutura, desde a chegada do material na obra até a movimentação e cravação das estacas. São ressaltados os métodos de cravação para estacas submersas utilizados atualmente, bem como as dificuldades encontradas para e execução deste tipo de serviço em um porto, que conta com empecilhos naturais sensivelmente maiores, quando comparados com obras mais corriqueiras realizadas em terra.

4 3. MÉTODO DE TRABALHO Para a elaboração do presente trabalho, foi empregado inicialmente um levantamento bibliográfico bastante aprofundado com o auxílio de livros, catálogos e materiais multimídia de fabricantes, sites da web e guias sobre estacas pranchas metálicas, além de acervos técnicos da empresa referentes a obras portuárias de uma forma geral, com o objetivo de se obter o máximo de informações para serem analisadas e aplicadas na elaboração do relatório de revisão bibliográfica. Terminada a primeira etapa, o foco foi a obtenção de dados relativos ao estudo de caso, através de consultas ao acervo técnico da empresa, onde foram levantados estudos geotécnicos referentes à região de execução da obra, projetos, proposta técnica enviada ao cliente e registros fotográficos. Aliadas a este levantamento, foram realizadas entrevistas com profissionais que compõem o corpo técnico da obra e foi feita também visita à obra para acompanhamento sucinto do processo executivo empregado, fundamental para a obtenção de detalhes práticos para descrição no relatório final de estudo de caso, que descreve o processo construtivo da contenção realizada com estacas pranchas metálicas.

5 4 JUSTIFICATIVA Existe certa carência no Brasil de acervo bibliográfico atualizado referente a obras portuárias, principalmente quando o assunto leva ao estudo de metodologias construtivas aplicadas. Com a globalização, a comercialização entre países relativamente distantes foi ampliada, despertando assim a necessidade de se investir em meios de transportes eficazes e seguros, com a capacidade de transportar grande quantidade de carga em uma única viagem. O transporte marítimo acaba sendo a alternativa que melhor atende as necessidades que foram expostas e desta forma, além da construção de navios com maior capacidade de carga, fez-se necessária a construção de novos portos, além da modernização dos portos existentes, de forma que pudessem atender a demanda de novos navios de maior capacidade e conseqüentemente com dimensões consideravelmente elevadas. A ampliação portuária passa pela necessidade de se utilizar novas técnicas construtivas, como a utilização de cortinas de contenção com utilização de estacas pranchas metálicas. Este método é bastante utilizado principalmente em obras onde se deseja efetuar dragagem, necessária para que o porto possa atender a navios de grande capacidade e conseqüentemente com o calado mais profundo. A utilização de cortina de estacas pranchas para contenção em obras portuárias acabou tornando-se um assunto de suma importância e bastante atual, gerando a necessidade de um estudo mais amplo a seu respeito, visto que é eminente a difusão de sua utilização pelos portos no Brasil e no mundo. O presente trabalho visa atender de forma sucinta aos pesquisadores e profissionais da construção civil que necessitem de uma fonte rápida de pesquisa sobre estacas pranchas metálicas, podendo servir como fonte para novas pesquisas para realização de estudos mais específicos e aprofundados a respeito desta técnica utilizada para contenção, cada vez mais difundida na área portuária.

6 5 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA O capítulo de revisão bibliográfica do presente trabalho é iniciado por uma breve descrição da concepção de obras de acostagem e tipos de contenções aplicadas, passando pelo histórico e caracterização das contenções com a utilização de estacas pranchas metálicas, além do projeto de dimensionamento deste tipo de contenção. Dando prosseguimento, enfatizou-se o processo construtivo, descrevendo-se as principais etapas necessárias para execução da cortina. Finalizando, são citadas e ilustradas obras ao redor do mundo que utilizam com sucesso as contenções com cortinas de estacas pranchas metálicas. 5.1 Concepção de Obras de Acostagem As obras portuárias de acostagem são constituídas de estruturas relativamente robustas, pois as cargas atuantes sobre as mesmas são bastante elevadas. Os esforços que atuam normalmente sobre uma estrutura de acostagem são cargas horizontais, devido ao impacto causado pelo navio durante a atracação e cabos de amarração, cargas verticais devido a equipamentos como portêineres, empuxos de terra e esforços causados pela água sobre a estrutura. A adoção da solução mais adequada para a construção de uma obra de acostagem, segundo Alfredini (2006), é vinculada às características topobatimétricas, condições gerais do solo, cálculo de empuxos de terra, capacidade de carga do leito da fundação, previsão e análise de possíveis recalques, metodologias e custos de dragagem, escavações e estaqueamento, níveis do mar, agitação ondulatória, condições climáticas e a corrosividade causada pelo solo e/ou água do mar. Verificando os fatores mencionados acima, pode-se afirmar com propriedade que as obras de acostagem são caracterizadas por serem obras complexas, que exigem altíssimo nível técnico no seu projeto e planejamento para que sua execução seja realizada da maneira mais adequada, reduzindo ao mínimo os imprevistos.

7 5.1.1 Cais Destinado à Movimentação de Contêineres Um navio destinado ao transporte de contêineres dificilmente opera com seus próprios recursos, necessitando de infra-estrutura com equipamentos de carga e descarga de contêineres para poder operar. Desta forma, diferentemente da situação de terminais graneleiros ou de veículos, o cais destinado à movimentação de contêineres parte de uma concepção estrutural consideravelmente robusta e onerosa, visto que nele atuam cargas com níveis muito elevados, causadas principalmente pelo impacto de navios de grandes dimensões e pelo suporte dos portêineres, que correm sobre de trilhos posicionados longitudinalmente ao cais, exigindo grandes vigas contínuas em seu trajeto e conseqüentemente uma fundação estaqueada com capacidade adequada. A Figura 5.1 apresenta uma vista lateral do cais do TECON, situado à margem esquerda do Porto de Santos. Figura 5.1 Vista lateral do cais do TECON (FANTI, 2006) Os portêineres são estruturas indispensáveis para a movimentação de contêineres e podem ser o fator limitante para o dimensionamento da largura do cais. Os portêineres são guindastes que variam geralmente entre 18 e 50m de largura e correm longitudinalmente ao cais com o suporte de trilhos ou pneus, podendo ser

8 apoiados diretamente sobre o cais (o que normalmente ocorre nos dias de hoje) ou sobre carretas. A Figura 5.2 mostra um portêiner em operação de carregamento de navio. Figura 5.2 Portêiner descarregando navio no Porto de Paranaguá Outros equipamentos que são imprescindíveis para a movimentação de um cais não somente de contêineres, mas em praticamente todas as obras de acostagem, são as defensas portuárias, os cabos e os cabeços de amarração de navios (ALFREDINI, 2006). As defensas são estruturas responsáveis pela absorção da energia cinética causada pelas embarcações quando atracadas ou em operação de atracação e desatracação sobre as estruturas de acostagem. Constitui-se como a interface entre a embarcação e a estrutura, protegendo ambas. Segundo Alfredini (2006), os requisitos para um sistema de defensas são: Capacidade de absorver a energia transmitida pelas embarcações, de modo a manter a força na estrutura dentro dos limites de suporte;

9 Não causar danos ao casco das embarcações; Impedir o contato direto do navio com a parte desprotegida da obra; Boa capacidade para absorver os esforços localizados, aplicados sobre um pequeno número de elementos protetores, principalmente em manobras de atracação. A Figura 5.3 mostra um exemplo de defensas portuárias fixas ao paramento de um cais. Figura 5.3 Detalhe de defensas no Porto de Paranaguá Os cabos de amarração têm a função de restringir os movimentos de translação e rotação a que uma embarcação está sujeita quando se encontra atracada, mantendo-a segura e dentro dos níveis de operação toleráveis. É costume internacional que os cabos de amarração sejam fornecidos pela embarcação, estando esta responsável pela sua manutenção. A Figura 5.4 e a Figura 5.5 apresentam respectivamente os movimentos fundamentais de uma embarcação atracada e o detalhe de cabos de amarração amarrados a cabrestantes.

10 Figura 5.4 Movimentos do navio (ALFREDINI, 2006) Figura 5.5 Detalhe da amarração de um navio (ALFREDINI, 2006) Os cabeços de amarração constituem-se de peças metálicas fundidas, fixadas ao cais ou tubos de concreto embutidos no cais, que têm a função de suportar as tensões exercidas pelas embarcações sobre os cabos a eles amarrados. Outra solução, utilizada principalmente em grandes terminais de contêineres devido à sua maior segurança, são os ganchos de desengate rápido, equipamento que proporciona a liberação dos cabos com o simples acionamento manual de uma alavanca. A Figura 5.6 mostra um exemplo de cabeços de amarração junto ao paramento de um cais.

11 Figura 5.6 Detalhe dos cabeços de amarração no Porto de Paranaguá 5.1.2 Estruturas com Paramentos Aberto e Fechado A estrutura vertical de um cais pode ser concebida por meio de paramentos abertos ou fechados. As estruturas com paramento aberto não possuem uma parede vertical na parte frontal do cais e as de paramento fechado possuem uma parede vertical no paramento, com a intenção de conter o terrapleno sob o cais, sujeito às ações das ondas, facilitando assim a operação de dragagem para aprofundamento do calado. É de suma importância a diferenciação destes dois tipos de estruturas, não só devido ao suporte dos empuxos de solo, mas também por causa da diferenciação das ações das ondas em cada caso. Nas estruturas de paramento aberto, pode existir apenas uma parede na retaguarda do cais. Para tal, o solo da parte inferior do cais deve favorecer a possibilidade da execução de um talude suave, de forma a respeitar a linha de dragagem e suportar a ação das ondas, sem que ocorra erosão (FANTI, 2007). A Figura 5.7 apresenta dois tipos de estruturas com paramento aberto, uma sem plataforma de alívio, contando com o auxílio de tirantes e a outra com plataforma de alívio, cuja estrutura suporte para as reações horizontais são as estacas inclinadas.

12 Figura 5.7 Estruturas de paramento aberto com estrutura atirantada e com estrutura de estacas inclinadas (AGERSCHOU et al., 1983) Este tipo de estrutura é bastante utilizado, pois se tratam de estruturas leves e com um equilíbrio estático satisfatório. Por não possuir paredes frontais, são eliminados os empuxos de solo, que devem ser contidos sob o cais e normalmente sobrecarregam a parede posterior, principalmente no caso de pátio de contêineres (AGERSCHOU et al., 1983). Para que o talude da parte inferior do cais não seja carregado pela ação das ondas, é amplamente necessária a construção de um enrocamento ou rip-rap geralmente executado com pedras britadas de granulometria elevada. A execução deste enrocamento deve ser logisticamente bem programada, visto que poderá prejudicar a cravação das estacas para a construção da plataforma de acostagem (THORESEN, 1988) Atualmente, existem grandes navios que possuem um motor lateral para auxiliar a atracação, denominado bow thruster, que provoca grandes ondas e transmite um grande efeito para o talude, fazendo com que as obras com paramento aberto necessitem de uma maior proteção contra a erosão (THORESEN, 1988). As estruturas com paramento fechado serão as mais estudadas ao longo da presente pesquisa, pois tratam do principal tema de enfoque, que é o de estruturas de contenção com a utilização de cortinas de estacas pranchas simples. As estruturas de paramento fechado, diferentemente das estruturas de paramento aberto, possuem uma parede de contenção na parte frontal do cais com o objetivo de conter o terrapleno e desta forma, sofrem diretamente a ação das ondas. Este paramento frontal pode ser executado com muros de gravidade e paredes celulares,

13 conforme será descrito de forma sucinta adiante, ou com a utilização de cortinas de estacas pranchas, método que será abordado durante todo o restante do presente trabalho. 5.1.3 Tipos de Contenções Aplicadas em Obras de Acostagem Conforme visto anteriormente, quanto ao tipo estrutural pode-se classificar as obras de acostagem como sendo de estruturas com paramento aberto ou fechado. Segundo Alfredini (2006), existem basicamente dois tipos de solução estrutural para modelos com paramento fechado, que são o cais de gravidade e o cais em cortinas de estacas pranchas. Os cais de gravidade têm como princípio para a conservação do equilíbrio estático a utilização de estruturas pesadas, que transferem as cargas para a fundação, proporcionando atrito na base da fundação (AGERSCHOU et al., 1983). Desta forma, no caso das obras de acostagem, os esforços horizontais são absorvidos pelo empuxo passivo do solo, com a colaboração do atrito na região da base. A Figura 5.8 mostra o perfil de uma estrutura de contenção com a utilização de muros de gravidade. Figura 5.8 Perfil de estrutura de contenção com muro de gravidade (ALFREDINI, 2006) Na maior parte dos casos, a utilização de soluções para contenção de cais com muros de gravidade deve-se à impossibilidade de cravação de estacas no local.

14 Devido ao fato de serem estruturas consideravelmente pesadas, são executadas apenas em locais onde o solo possui grande capacidade de carga, evitando assim grandes recalques diferenciais e a largura da sua base deve ter uma dimensão mínima, de forma a aumentar a área de contato da estrutura com o solo, diminuindo assim a tensão exercida sobre o terreno. Soluções com cais de gravidade não são indicadas para cais destinados à movimentação de contêineres, pois não suportam equipamentos pesados, como o portêiner, que necessita de uma fundação exclusiva, estando sujeitas a recalques diferenciais que inviabilizariam a operação do equipamento. Existem basicamente três variantes de cais que utilizam como solução para contenção os muros de gravidade. São elas: A muralha de blocos, que é uma solução bastante antiga e atualmente é considerada antieconômica. É formada por grandes blocos compostos por pedras naturais ou concreto e em contrapartida aos problemas econômicos, construções antigas que tiveram a sua utilização pelo mundo comprovam que este tipo de muro de gravidade possui como vantagem a durabilidade, sem a necessidade de grandes manutenções. Como praticamente todos os muros de gravidade, a muralha de blocos exige boas condições de fundação e recomenda-se a utilização de sobrecargas para acelerar a acomodação do solo antes de se moldar a peça de coroamento. É recomendado também o uso de enrocamento na parte posterior da muralha, reduzindo os empuxos hidrostáticos diferenciais, além de facilitar a drenagem (ALFREDINI, 2006); A muralha de caixões de concreto, que tem como diferença com relação à muralha de blocos a formação da seção transversal por uma única célula, preenchida normalmente com areia. São moldados totalmente em carreiras ou em docas secas e posteriormente transportadas para o local da obra, onde são preenchidos primeiramente com água para afundar e posteriormente com areia. Da mesma forma que a muralha de blocos, necessita de boas condições de fundação, visto que o rompimento pode causar a fuga de solo da parte posterior das células (ALFREDINI, 2006);

15 A muralha de elementos celulares (Figura 5.9) executada com estacas pranchas, já foi um dos modelos estruturais mais utilizados para a contenção de obras de acostagem. Consiste basicamente na cravação de pequenas estacas para se formar células em formato de arco ou semi-círculo, ligadas entre si e posteriormente preenchidas com material de baixo custo, fator decisivo para a escolha deste método. O diâmetro das células e a espessura da parede dependem da profundidade da lâmina d água e das cargas acidentais que atuarão sobre a estrutura, além do empuxo do solo (ALFREDINI, 2006). Figura 5.9 Locação das células de contenção no Terminal Salineiro de Areia Branca-RN Outro tipo de cais com paramento fechado é o executado com a utilização de cortinas de estacas pranchas simples. Este método pode utilizar como material principal desde a madeira, para estruturas de pequeno porte, até concreto ou aço para grandes estruturas. As estacas pranchas mais utilizadas atualmente para a contenção em obras de acostagem são as metálicas, tipologia que será estudada a seguir.

16 5.2 Contenção Com a Utilização de Cortina de Estacas Pranchas Metálicas Simples Ao contrário do que se observa nos cais de gravidade, este tipo de solução é constituído de estruturas relativamente leves e muitas vezes de menores custos. Pode ser composto por cortinas de estacas pranchas e tirantes ou no lugar dos tirantes, por estacas inclinadas denominadas cavaletes. Segundo Thoresen (1988), o tamanho econômico para este tipo de estrutura varia em torno de 7m a 10m de parede livre, excluindo-se o trecho de ficha. O mesmo autor também observa que para os tirantes, geralmente são utilizadas barras de 5 a 10cm de diâmetro, com fator de segurança entre 1,5 e 2, devido à dificuldade de se determinar com exatidão a força de tração exercida sobre os tirantes, além do fato de ser uma estrutura flexível, podendo ser aceita certa acomodação de solo. A cortina é dimensionada de forma a absorver momentos provenientes dos empuxos de solo, hidrostáticos e cargas acidentais. Em uma das soluções estruturais, a parede é sustentada no topo por uma linha de tirantes e pela ficha no trecho onde as estacas estão cravadas no solo resistente (AGERSCHOU et al., 1983). A Figura 5.10 mostra um exemplo de contenção com uma linha de tirantes. Figura 5.10 Parede de estaca prancha com uma linha de tirantes (Agerschou et al., 1983) A alternativa para se reduzir os esforços de momento e conseqüentemente o comprimento da ficha é a utilização de dois níveis de tirantes. O inconveniente deste tipo de solução é a restrição que pode ocorrer causada pela variação da maré, que

17 pode dificultar a execução do segundo nível de tirantes (AGERSHOU et al., 1983). A Figura 5.11 apresenta um esquema representativo da solução com utilização de dois níveis de tirantes. Figura 5.11 - Parede de estaca prancha com duas linhas de tirantes (AGERSCHOU et al., 1983) Existe outra solução, desenvolvido pela empresa Christiani & Nielsen (THORESEN, 1988 apud BRINCH HANSEN, 1946), denominada cais dinamarquês, que consiste em colocar uma plataforma de concreto apoiada sobre as estacas. Este método utiliza o princípio de redução do empuxo sobre a cortina, sendo que parte do carregamento do solo e toda a carga acidental são transmitidas ao estaqueamento pela plataforma. A diferença básica entre as estruturas com plataforma de alívio ou sem plataforma de alívio é que no primeiro caso, a carga acidental sobre a estrutura influencia no empuxo do solo, influenciando assim a cortina de contenção. Já no segundo, esta influência no empuxo não ocorre, de forma que os esforços são transmitidos diretamente para as estacas, juntamente com o peso próprio e parte da camada do solo que estiver acima da plataforma (AGERSCHOU et al., 1983). A Figura 5.12 apresenta um exemplo de estrutura com plataforma de alívio.

18 Figura 5.12 Estrutura com plataforma de alívio (AGERSCHOU et al., 1983) 5.2.1 Histórico O uso de estacas pranchas como estrutura de contenção é mais antigo do que se imagina. No início do século XX, as estacas pranchas construídas de madeira e ferro fundido já eram utilizadas e com o desenvolvimento da tecnologia de laminação utilizada recentemente, passaram a ser utilizados os perfis de estacas pranchas que são mais aplicados atualmente. Em 1908, o primeiro grande projeto que utilizou as estacas pranchas laminadas a quente foi o Porto Black Rock, nos Estados Unidos, que consumiu cerca de 6.600 toneladas de estacas (ARCELOR, 2005). No ano de 1914, foram produzidas as primeiras estacas com conectores, sendo em seguida desenvolvidas as estacas tipo Z, estacas planas e as paredes combinadas. Hoje, a tecnologia de construção de estacas pranchas possui cerca de 100 anos e com novas soluções de engenharia vem sendo aprimorada constantemente (ARCELOR, 2005). Atualmente, o mercado mundial de estacas pranchas tem um consumo anual de

19 cerca de dois milhões de toneladas, sendo que noventa mil são fabricadas na Europa. Os maiores mercados consumidores estão na Europa, Estados Unidos, Oriente Médio e Sudeste da Ásia (ARCELOR, 2005). 5.2.2 Campos de Aplicação As estacas pranchas metálicas têm se mostrado uma solução bastante versátil e econômica. Regulamentada por normas européias e com grande gama de alternativas, é uma solução que pode ser adequada aos mais variados tipos de obras, como na construção de terminais portuários. O campo de aplicação das estacas pranchas metálicas é bastante variável, partindo da execução de obras temporárias como valas para redes de água, esgoto e galerias, até obras definitivas como: Construção de túneis; Contenções em obras de ferrovias; Obras de contenção dentro ou fora d'água; Estacionamentos subterrâneos; Subsolos de edifícios residenciais e comerciais; Construção de novos píeres e cais; Expansão de píeres e cais existentes; Aumento do calado de portos; Recuperação de píeres e cais com problemas de fuga de material de contenção; Reforços de barragens em rios; Trabalhos de escavação de pilares de pontes, muros de arrimo e estruturas de fundação em geral. No Brasil, as estacas pranchas têm sido utilizadas principalmente na contenção de escavações para instalações de água, esgoto e drenagem, substituição de paredes de diafragma em subsolos de edifícios, além da aplicação recente em alguns portos, como o de Aratú-BA, Portonave-SC e Itaqui-MA.

20 5.2.3 Tipologia Quando se especifica uma estaca prancha, a característica mais importante a se observar é o Módulo Elástico (Wx) que combinado com o tipo de aço, resultará na capacidade de se suportar um determinado momento fletor. Ao se especificar um projeto, procura-se sempre a relação Módulo Elástico x Peso (kg/m 2 ) mais econômica (ARCELOR, 2005). O grande desafio de um projeto de estacas pranchas metálicas passa pela combinação dos seguintes itens: Maior módulo elástico possível; Maior peso/m 2 possível; Maior momento de inércia possível; Qualidade de aço mais apropriada; Maior largura útil da estaca possível, ajudando para uma melhor produtividade. Para se atender de forma mais eficiente e econômica uma grande diversidade de projetos, os fabricantes de estacas pranchas metálicas desenvolveram uma linha de produtos bastante diversificada, composta por: Perfis tipo U; Perfis tipo Z; Estacas pranchas planas; Paredes combinadas, quando há a combinação de perfis H com estacas tipo Z. Existem basicamente dois tipos de estacas pranchas, que são as estacas laminadas a quente e estacas conformadas a frio. Segundo a Arcelor (2005), as diferenças das laminadas a quente com relação às conformadas a frio são as seguintes: Processo de produção: Nas estacas laminadas a quente, os conectores são laminados juntamente com as estacas, permitindo perfeito controle

21 dimensional e ausência de combinação de tensões devido a trabalhos mecânicos; Conectores: Os conectores das estacas laminadas possuem abas paralelas com grande resistência à tração e permeabilidade bastante reduzida; Acabamento: Estacas laminadas a quente possuem acabamento similar a perfis laminados, passando por um rigoroso controle dimensional; Tipos de aço: Nas estacas laminadas a quente, pode-se fazer inúmeras combinações de aço, chegando a elementos de grande resistência. Em alguns casos, pode-se adicionar ligas ao aço base como cobre, cromo e níquel, aumentando a resistência à corrosão; Emprego: As estacas laminadas a quente podem ser empregadas em grande escala de forma definitiva e com características estruturais, inclusive às cargas verticais; Reutilização: Por apresentarem conectores extremamente resistentes, as estacas laminadas a quente possuem um nível de reaproveitamento muito superior. A seguir, serão apresentados os tipos de estacas pranchas mais utilizados, de acordo com a fabricante Arcelor. a) Estacas Pranchas Tipo U (AU/PU) As estacas pranchas tipo U possuem larguras úteis que podem chegar a 750 mm e são as que apresentam melhor relação Módulo Elástico x Peso (kg/m 2 ). Este tipo de estaca combina economia na quantidade de aço com excelente rapidez na instalação, reduzindo assim os custos da obra, mesmo em condições de solos difíceis. A maior largura útil implica um menor número conexões entre estacas por metro linear de parede, influenciando diretamente na redução do consumo de aço e

22 na permeabilidade do sistema. A Figura 5.13 apresenta os padrões de dimensões existentes para perfis tipo U. Figura 5.13 Padrões para perfis tipo U (ARCELOR, 2005) b) Estacas Pranchas Tipo Z (AZ) As estacas-pranchas Tipo Z têm como principal característica a mudança de posição dos conectores. Neste tipo de estacas, o plano de máxima tensão de cisalhamento não passa pelos conectores, contribuindo assim com o aumento da capacidade da 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, principalmente em obras portuárias. A Figura 5.14 apresenta os padrões de dimensões existentes para perfis tipo Z.

23 Figura 5.14 Padrões para perfis tipo Z (ARCELOR, 2005) c) 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 pode chegar a 30.000 cm 3 /m. As paredes HZ são uma combinação de perfis H e Z com dupla função. As estacas H suportam os carregamentos horizontais de solo, pressões hidrostáticas e as cargas verticais. As estacas intermediárias AZ trabalham como contenção de solo e transferência de carregamentos. Múltiplas combinações podem ser realizadas com estes elementos

24 variando o número de H utilizados e o tipo de AZ para contenção, resultando em soluções economicamente viáveis e de rápida execução. A Figura 5.15 apresenta os padrões de dimensões existentes para perfis tipo HZ. Figura 5.15 Padrões para perfis tipo HZ (ARCELOR, 2005) d) Estacas Pranchas 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

25 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. A Figura 5.16 apresenta os padrões de dimensões existentes para perfis tipo AS. Figura 5.16 Padrões para perfis tipo AS (ARCELOR, 2005) e) Sistema de Ancoragem A maioria das paredes de contenção de estacas-pranchas precisa de suporte complementar no topo, além de estarem embutidas no solo. As câmaras estanques temporárias normalmente usam contrafixas e pontaletes para escorar a parte interna da escavação. As paredes de contenção permanentes relativamente altas, contam muitas vezes com o auxílio de tirantes colocados a certa distância atrás da parede com o objetivo de auxiliar o suporte dos empuxos ativos (ARCELOR, 2005). 5.2.4 Durabilidade As estacas metálicas são muito utilizadas em estruturas de contenção e fundação, ficando muitas vezes expostas às ações do meio ambiente. O grau de corrosão e a proteção necessária dependem do local onde a estrutura será instalada, independentemente do tamanho da obra.

26 O ambiente marinho normalmente é o mais agressivo a este tipo de estrutura, onde ela fica exposta ao mesmo tempo às ações do subsolo, imersão à água do mar, variação de maré, ondas e da própria atmosfera marinha. Podem ocorrer diversos tipos de patologias generalizadas, normalmente determinadas pelo meio ambiente ou patologias localizadas, que exigem um maior estudo do solo onde a estrutura estiver instalada (ARCELOR, 2005). I. Corrosão das Estacas em Diferentes Ambientes Para determinar a durabilidade efetiva de estacas sem proteção, dimensionar corretamente sua seção e estabelecer a proteção a ser utilizada, é preciso verificar o grau de agressividade a que a estaca estará sujeita de acordo com o ambiente em que ela será instalada. A seguir, serão apresentados os ambientes de exposição e suas peculiaridades, mas vale ressaltar que na prática, as estacas pranchas normalmente estarão sujeitas a um tipo de ambiente em cada uma de suas faces, como por exemplo, em contenções de cais portuários, onde uma face estará sujeita às ações do ambiente marinho, enquanto a outra estará submetida às ações do solo (ARCELOR, 2005). a) Corrosão das Estacas Causada Pelo Subsolo Após cuidadosa revisão de publicações internacionais a respeito da corrosão causada pelo subsolo, chegou-se à conclusão de que em solos que são sofreram alteração, o valor desta corrosão pode ser considerado desprezível, independentemente do tipo e das características do solo, fato atribuído ao nível muito baixo de oxigênio presente em solos que não sofreram alteração (ARCELOR, 2005). Testes realizados no Reino Unido e até no Japão chegaram à mesma conclusão citada acima, mesmo em regiões próximas a portos ou a lagoas ácidas, chegaram ao valor máximo de perda de seção de 0,015mm de cada lado da estaca por ano, em um período de estudo de dez anos.