Aula 7 - Cortinas e estaca pranchas

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Aula 7
Cortinas /Estacas Pranchas
• Concepção e características
• Dimensionamento
E-mail_alan.almeida@fmu.br
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Introdução
Ao contrário dos muros, as estruturas de contenção esbeltas, denominadas cortinas, 
estão sujeitas a deformações por flexão. As cortinas são recomendadas quando não se 
dispõe de área suficiente para abrigar a base do muro e/ou quando se trata de conter 
desníveis superiores a 5 m.
As cortinas são elementos de contenção muito utilizados em escavações para projetos 
de fundações e de obras subterrâneas (metrôs, galerias, tubulações enterradas, subsolos 
de edifícios etc.) e como estruturas portuárias.
Introdução
A Fig. ilustra exemplos de diferentes soluções com cortinas. Verifica-se que, em determinadas 
situações, o trecho enterrado, denominado ficha, não é suficiente para garantir a 
estabilidade. Nesses casos, faz-se uso de tirantes ou estroncas.
Exemplos de cortinas: (A) atirantada; (B) estroncada; (C) em balanço
Introdução
A construção da cortina pode envolver atividades de escavação, para o caso de obras 
subterrâneas, e/ou retroaterro. Como consequência da modificação do estado de tensões 
originais, a massa do solo adjacente sofrerá deslocamentos, os quais irão nortear o cálculo da 
distribuição das tensões horizontais nas estruturas enterradas. Como os deslocamentos a que 
as estruturas esbeltas são submetidas nem sempre atendem às hipóteses das teorias clássicas 
de Rankine e Coulomb, os métodos de cálculo, em algumas situações, foram concebidos com 
base em monitoramento de obras, estudo de modelos reduzidos e simulações numéricas.
Introdução
As rupturas possíveis de ocorrer nas obras de escavações podem ser graves, 
resultando, inclusive, na morte de trabalhadores e no comprometimento da
estabilidade das estruturas vizinhas. Evitar as rupturas é o problema principal.
Exemplo de solução em taludes
Introdução
Estas podem decorrer de vários fatores: tensões excessivas do sistema de suporte, 
aproximando-se da resistência dos materiais envolvidos, tais como esforços de flexão 
na cortina excedendo os valores resistentes, esforços nas
estroncas superando a carga-limite de flambagem, ficha insuficiente, Caso não houver
a presença de água no trecho da ficha, o peso específico submerso (γ') será
substituído pelo peso específico úmido do solo (γt) no trecho da ficha.
Introdução
➢ Elemento de contenção geralmente metálico;
➢ Recuperáveis ou não, caso tenha caráter provisório ou
definitivo;
➢ Elementos pouco rígidos no seu plano;
➢ Utilizadas em solos c/ níveis freáticos altos, garantindo boa 
estanqueidade;
➢ Em situações definitivas, são:
➢ usualmente escoradas / ancoradas no topo ou em 
vários níveis.
Para garantir uma boa instalação da estaca-prancha (EP), é
necessário:
◼avaliação das condições locais
(construções vizinhas, 
abastecimentos de energia, ...);
◼avaliações da condições
topográficas e geológicas;
◼avaliação das condições do solo;
◼escolha das características
e secção das EP.
Introdução
Características
◼ Aplicável em praticamente todo tipo de terreno;
◼ Dificuldade para “vencer” solos duros;
◼ Não aplicável em blocos rochosos;
◼ Trabalho dentro da água;
◼ Orçamento realizado por m²;
◼ Velocidade de cravação de até 600 m/dia;
Características
• Provoca bastante ruído, devido ao bate-estaca;
• Logística apropriada;
• Corrosão a longo prazo;
• Perfis recuperáveis;
• Maior estanqueidade nas juntas;
• Solução cara.
Tipos
◼ Cortina de Contenção;
◼ Podem ser:
Concreto, madeira ou aço.
Concreto
•Concreto: São estacas pré-
moldadas de seção variada e com
encaixes do tipo “macho- fêmea”.
Geralmente a justaposição das
estacas é precária, resultando em
juntas abertas que permitem a
passagem de água e de areia fina,
causando danos às construções
vizinhas.
Concreto
Vantagens
◼ Controle de qualidade do concreto;
◼ Agentes agressivos sem ação na pega
e cura do concreto;
◼ Segurança na passagem de camadas 
muito moles;
◼ Maior durabilidade;
◼ Alta resistência.
Desvantagens
◼ Difícil terreno adaptação às variações 
do terreno;
◼ Danos às edificações vizinhas
(vibração);
◼ A peça sofre danos durante a cravação;
◼ Estanqueidade prejudicada pelas 
juntas.
Madeira
Madeira: São pranchões de madeira de grande espessura, com a extremidade inferior cortada em forma
de cunha para facilitar a cravação, e com encaixes laterais para justaposição.
Estacas-prancha de madeira
▪ As pranchas são cravadas até um nível 
inferior ao fundo da escavação;
• Quando as pranchas não forem capazes de
suportar as paredes da escavação devido a
esforços de flexão, são dispostas as
longarinas e estroncas
Estacas- prancha 
Madeira
Vantagens
◼ Leveza.
Desvantagens
◼ Baixa durabilidade;
◼ Baixa resistência.
Metálicas
Metálicas
Estacasmetálicas: São perfis deaço laminadocom encaixeslongitudinaispara justaposição. Este 
tipo de estacaapresenta-se em diversos formatosdiferentes.
Estacas-pranchaTIPOU
Estacas-pranchaTIPOZ
Estacas-prancha H/Z
Execução
◼ Cravadas com bate-estacas ou martelos de vibração com auxílio de guindastes;
◼ Quando provisória, devem ser dotadas de um furo para facilitar o içamento.
Cravação com martelo de vibração
Cravação com bate-estaca
Cravação com martelo de vibração
Estacas Pranchas em balanço
◼ A estabilidade depende apenas dos empuxos passivos (viga em balanço);
◼ Maiores deslocamentos;
◼ Alturas limitadas.
Estacas Pranchas ancoradas
• A estabilidade depende, além dos empuxos passivos, de um ou mais sistemas de ancoragem instalados 
próximos ao topo da cortina;
• Menores deslocamentos;
• Estruturas mais profundas.
• As câmaras estanque temporárias 
normalmente usam pontaletes para 
escorar a parte interna da escavação;
As estacas-prancha devem ser cravadas por 
ordem inversa, para evitar empenamento.
“Panel Driving” (cravação por painéis)
1- Posicione, alinhe e 
coloque no prumo o 
1º par.
3- Garanta que o último
par esteja precisamente
posicionado e no prumo,
e crave o último par.
2- Crave o 1º par – posicione 
cuidadosamente e com 
precisão o restante do 
painel.
4- Crave o restante do painel , 
executando em ordem inversa , 
em direção ao 1º par.
5- Parte do 1º painel 
cravada.
6- Com a 2º painel 
posicionado, o último par do 
1º painel torna-se o 1º par do 
2º painel.
7- O 1º painel é cravado até 
o nível final em estágios. O 
último par do 2º painel é 
aprumado e cravado com 
precisão.
8- 1º painel completo;
Parte do 2º do painel cravado;
3º painel posicionado;
Último par do 2º painel torna-
se o 1º par do 3º painel.
“Staggered driving” (cravação escalonada)
Somente os elementos reforçados 1, 3, 5 são pré-cravados; os demais 2, 4... seguem.
as
vertical e
Os guias de condução servem para manter
estacas-prancha com alinhamentos 
horizontal corretos.
Métodos de vedação
◼ Produtos betuminosos;
◼ water-swelling (expansão com água);
◼ Soldagem;
◼ Reparação;
◼ Vedação horizontal combinada com vedação vertical.
Produtos
betuminosos
Soldagem
Reparação
water-swelling 
(expansão com água)
Vedação horizontal combinada com vedação vertical.
1) Estaca-prancha 
2)Chapa de aço
(fixada por soldagem) 
3)Concreto sub-base 
(abaixo do 5)
4) Parafusos 
5)Membrana de 
vedação fixado
mecanicamente 
ou com adesivo
6) Proteção de concreto
7) laje de concreto
Exemplo de vedação mal executada
Aplicações
◼ De caráter provisório ou definitivo;
◼ Construção de passagens de nível;
◼ Construção de túneis;
◼ Obras de contenção dentro e fora d’água;
◼ Estacionamentos subterrâneos;
Aplicações
◼ Subsolos de edifícios
residências/comerciais;
◼ Construção e expansão de cais;
◼ Recuperação de cais com problemas de fuga de 
material de contenção;
Estacas- prancha
Vantagens
◼ É um processo rápido
◼ Em geral, não utiliza-se lama
betonítica (paredes de confinamento 
ou separação em locais poluídos).Desvantagens
◼ Rochas, matacões ou qualquer interferência
impedem a penetração da estaca no solo.
◼ A cabeça das estacas é danificada durante
a cravação
Estacas –prancha 
Metálicas
Vantagens
◼ Manipulação e transporte;
◼ Capacidade de carga alta;
◼ Rapidez de execução;
◼ Torna-se econômica pela diversidade
dos produtos que se adequam ao caso;
◼ A versatilidade facilita o ajuste de
comprimento, reparações, expansões
ou mudanças no projeto.
Desvantagens
◼ Corrosão (neste caso, pode ser usado de
PRFV - Poliéster Reforçado com Fibra de
Vidro);
◼ O transporte, estoque e proteção de perfis
muito compridos exige logística.
◼ Custo.
◼ Estacas Prancha
Ficha curta –método do apoio livre
Quando se considera o método do apoio livre, já se conhece a distribuição do empuxo resultante, 
calculado na seção anterior, “Ficha longa – método do apoio fixo”. Nesse caso, o apoio fictício muda de 
posição, passando a ser considerado na posição do centro de gravidade do empuxo passivo disponível,
como mostra a Fig.
Posição do apoio fictício (ponto C) do método do apoio livre: (A) deslocamento; (B) 
empuxo; (C) diagrama de momentos
Cortina de Estacas Prancha sem Ancoragem
◼ Determinação da altura da ficha
 Para pequenas alturas, até 5 m, podem ser empregadas cortinas sem ancoragem. A rotação da 
cortina em torno de um ponto “O” e o sistema de forças atuantes são indicados abaixo. Para
simplificar os cálculos admite-se que a linha de ação de Ep2 coincide com o ponto “O” arbitrado.
Cortina de Estacas Prancha sem Ancoragem
◼ Determinação da altura da ficha
 Para solos não coesivos (areia), temos:
 Os momentos das forças em relação ao ponto de aplicação, ou seja, a Rótula é igual a:
1
ficha
E
3 3
P1 a
EP1 = empuxo passivo
Ea = empuxo ativo
f = ficha
h = alturado solo acima da
 f = E  (h + f ) ;
Cortina de Estacas Prancha sem Ancoragem
◼ Determinação da altura da ficha
 Dessa forma temos:
; 2
3
f 3 1 (h + f )31 
2 3 2
KP   = Ka  
ou ainda :
KP  f = Ka  (h + f ) ; 3
3 3
A equação 3, permite o cálculo do 
comprimento teórico da ficha. A favor da
segurança acrescentamos 20% ao 
encontrado.
valor
Cortina de estaca-prancha em solo homogêneo em balanço
O dimensionamento de cortinas em balanço tem como objetivo encontrar o comprimento
da ficha mínima para que a estrutura resista aos esforços existentes e comporte-se com a
maior estabilidade possível.
Estado Ativo
Em z = 0 – Pressões Laterais ativas
σh = Pla = Ka . γ . Z – 2 .C . 𝐾𝑎 + 𝑞 .𝐾𝑎
Estado Ativo
Em z = 5 – Pressões Laterais ativas
σh = Pla = Ka . γ . Z – 2 .C . 𝐾𝑎 + 𝑞 .𝐾𝑎
Em z = 6 – Pressões Laterais ativas
σh = Pla = Ka . γ . Z – 2 .C . 𝐾𝑎 + 𝑞 .𝐾𝑎
Estado Passivo
Em z´ = 0 – Pressões Laterais passivas
σh = Plp = Kp . γ . Z – 2 .C . 𝐾𝑝 + 𝑞 .𝐾𝑝
Estado Passivo
Adotando a altura de ficha de 1 metro temos:
Em z´ = 1 – Pressões Laterais passivas
σh = Plp = Kp . γ . Z – 2 .C . 𝐾𝑝 + 𝑞 .𝐾𝑝
+ -
O que aprendemos na aula de hoje
Conhecer sobre cortinas e a dimensionar.
BIBIOGRAFIA
DAS, B.M; SOBHAM, K; “FUNDAMENTOS DE ENGENHARIA GEOTÉCNICA“. 8º Edição. California:
Cengage Learning, 2010
GERCOVICH, D; DANZIGER, B.R; Saramago, R. “CONTENÇÕES: TEORIA E APLICAÇÕES EM OBRAS”.
São Paulo: Oficina de Textos, 2016
	Slide 1: Aula 7 Cortinas / Estacas Pranchas
	Slide 2: Introdução
	Slide 3: Introdução
	Slide 4: Introdução
	Slide 5: Introdução
	Slide 6: Introdução
	Slide 7: Introdução
	Slide 8: Introdução
	Slide 9: Características
	Slide 10: Características
	Slide 11: Tipos
	Slide 12: Concreto
	Slide 13: Concreto
	Slide 14: Madeira
	Slide 15: Estacas-prancha de madeira
	Slide 16: Estacas- prancha Madeira
	Slide 17: Metálicas
	Slide 18: Metálicas
	Slide 19
	Slide 20
	Slide 21: Execução
	Slide 22
	Slide 23: Cravação com martelo de vibração
	Slide 24: Estacas Pranchas em balanço
	Slide 25: Estacas Pranchas ancoradas
	Slide 26: As estacas-prancha devem ser cravadas por ordem inversa, para evitar empenamento.
	Slide 27: “Panel Driving” (cravação por painéis)
	Slide 28: “Staggered driving” (cravação escalonada)
	Slide 29
	Slide 30: Métodos de vedação
	Slide 31
	Slide 32: Vedação horizontal combinada com vedação vertical.
	Slide 33: Exemplo de vedação mal executada
	Slide 34: Aplicações
	Slide 35: Aplicações
	Slide 36: Desvantagens
	Slide 37: Estacas –prancha Metálicas
	Slide 38
	Slide 39: Ficha curta – método do apoio livre
	Slide 40: Cortina de Estacas Prancha sem Ancoragem
	Slide 41: Cortina de Estacas Prancha sem Ancoragem
	Slide 42: Cortina de Estacas Prancha sem Ancoragem
	Slide 43: Cortina de estaca-prancha em solo homogêneo em balanço
	Slide 44
	Slide 45
	Slide 46
	Slide 47
	Slide 48
	Slide 49: O que aprendemos na aula de hoje
	Slide 50