Cravador de estacas - Pile driver
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Um bate-estaca é um dispositivo usado para cravar estacas no solo para fornecer suporte de fundação para edifícios ou outras estruturas. O termo também é usado em referência aos membros da equipe de construção que trabalham com plataformas de cravação de estacas. Um tipo de bate-estaca usa um peso colocado entre as guias para que possa deslizar verticalmente. Ele é colocado acima de uma pilha. O peso é aumentado, o que pode envolver o uso de sistemas hidráulicos , vapor , diesel ou trabalho manual. Quando o peso atinge seu ponto mais alto, ele é liberado e atinge a pilha, cravando-a no solo.
História
Existem várias reivindicações sobre a invenção do bate-estaca. Um desenho mecanicamente sólido de um bate-estacas apareceu já em 1475 no tratado Trattato di Architectura de Francesco di Giorgio Martini . Além disso, vários outros inventores proeminentes - James Nasmyth (filho de Alexander Nasmyth ), que inventou um bate-estacas movido a vapor em 1845, o relojoeiro James Valoué , o conde Giovan Battista Gazzola e Leonardo da Vinci - foram todos creditados pela invenção do dispositivo. No entanto, há evidências de que um dispositivo comparável foi usado na construção de Crannogs em Oakbank e Loch Tay, na Escócia , já em 5000 anos atrás. Em 1801, John Rennie surgiu com um piledriver a vapor na Grã-Bretanha. Otis Tufts é considerado o inventor do bate-estacas a vapor nos Estados Unidos .
Tipos
Os antigos equipamentos de cravação de estacas usavam mão-de-obra humana ou animal para levantar pesos, geralmente por meio de roldanas e , em seguida, largando o peso na extremidade superior da pilha. O equipamento moderno de empilhamento usa vários métodos para aumentar o peso e guiar a pilha.
Martelo diesel
Um martelo de pilha a diesel moderno é um grande motor a diesel de dois tempos . O peso é o pistão e o aparelho que se conecta ao topo da pilha é o cilindro. Piledriving é iniciado aumentando o peso; geralmente um cabo do guindaste segurando o bate-estaca - Isso puxa o ar para o cilindro. O óleo diesel é injetado no cilindro. O peso é deixado cair, usando uma liberação rápida. O peso do pistão comprime a mistura ar / combustível, aquecendo-a até o ponto de ignição do óleo diesel. A mistura é inflamada, transferindo a energia do peso em queda para o topo da estaca e elevando o peso. O peso crescente atrai ar fresco e o ciclo continua até que o combustível se esgote ou seja interrompido pela tripulação.
De um manual do exército sobre martelos cravadores de estacas: O arranque inicial do martelo requer que o pistão (aríete) seja elevado a um ponto em que a trava libere automaticamente o pistão, permitindo que ele caia. À medida que o pistão cai, ele ativa a bomba de combustível, que descarrega uma quantidade medida de combustível na bandeja esférica do bloco de impacto. A queda do pistão bloqueia as portas de escape e começa a compressão do combustível preso no cilindro. O ar comprimido exerce uma força de pré-carga para segurar o bloco de impacto firmemente contra a tampa da unidade e a pilha. No final do curso de compressão, o pistão atinge o bloco de impacto, atomizando o combustível e iniciando a pilha em seu movimento descendente. No instante após o golpe do pistão, o combustível atomizado inflama, e a explosão resultante exerce uma força maior na pilha já em movimento, empurrando-a ainda mais para o solo. A reação da explosão repercutindo na resistência da pilha impulsiona o pistão para cima. Conforme o pistão sobe, as portas de exaustão se abrem, liberando os gases de exaustão para a atmosfera. Depois que o pistão pára seu movimento ascendente, ele cai novamente por gravidade para iniciar outro ciclo.
Sistemas de cabo de deslocamento vertical
Os cabos de deslocamento vertical vêm em duas formas principais: tipos de cabo de ancoragem e de caixa. As derivações de caixa são muito comuns no sul dos Estados Unidos e as derivações de inserção são comuns no norte dos Estados Unidos, Canadá e Europa.
Martelo hidráulico
Um martelo hidráulico é um tipo moderno de martelo de empilhamento usado em vez de martelos a diesel e pneumáticos para cravar tubos de aço, concreto pré - moldado e estacas de madeira. Os martelos hidráulicos são mais aceitáveis do ponto de vista ambiental do que os martelos mais antigos e menos eficientes, pois geram menos ruído e poluentes. Em muitos casos, o ruído dominante é causado pelo impacto do martelo na pilha, ou os impactos entre os componentes do martelo, de modo que o nível de ruído resultante pode ser semelhante ao de martelos a diesel.
Pressão hidráulica
O equipamento de pressão hidráulica instala estacas usando aríetes hidráulicos para prensar as estacas no solo. Este sistema é preferido onde a vibração é uma preocupação. Existem acessórios de prensa que podem se adaptar a plataformas de cravação de estacas convencionais para prensar 2 pares de estacas-prancha simultaneamente. Outros tipos de equipamentos de prensagem ficam sobre estacas-pranchas existentes e agarram estacas previamente cravadas. Este sistema permite que uma maior força de pressão e extração seja usada, uma vez que mais força de reação é desenvolvida. As máquinas baseadas em reação operam a apenas 69 dB a 23 pés, permitindo a instalação e extração de estacas nas proximidades de áreas sensíveis onde os métodos tradicionais podem ameaçar a estabilidade das estruturas existentes.
Esses equipamentos e métodos são especificados em partes do sistema de drenagem interna na área de Nova Orleans após o furacão Katrina , bem como em projetos onde ruído, vibração e acesso são uma preocupação.
Batedor de estacas vibratório / extrator
Os martelos de estaca vibratória contêm um sistema de pesos excêntricos em contra-rotação, movidos por motores hidráulicos e projetados de forma que as vibrações horizontais se cancelem, enquanto as vibrações verticais são transmitidas para a pilha. O cravador de estacas é posicionado sobre a estaca por meio de escavadeira ou guindaste, e é fixado à estaca por uma braçadeira e / ou parafusos. Os martelos vibratórios podem conduzir ou extrair uma pilha. A extração é comumente usada para recuperar estacas de aço "H" usadas no escoramento temporário da fundação. O fluido hidráulico é fornecido ao motorista por uma bomba movida a motor diesel montada em um trailer ou van e conectada à cabeça do motorista por meio de mangueiras. Quando o bate-estaca é conectado a uma escavadeira de dragline , ele é movido pelo motor diesel da escavadeira. Os bate-estacas vibratórias são muitas vezes escolhidos para mitigar o ruído, como quando a construção é perto de residências ou edifícios de escritórios, ou quando não há espaço vertical suficiente para permitir o uso de um martelo de estaca convencional (por exemplo, ao instalar estacas adicionais em uma coluna de ponte ou base de apoio ) Os martelos estão disponíveis com várias taxas de vibração diferentes, variando de 1200 vibrações por minuto a 2400 VPM. A taxa de vibração escolhida é influenciada pelas condições do solo e outros fatores, como requisitos de energia e custo do equipamento.
Plataforma de empilhamento
Uma plataforma de empilhamento é usada em projetos de fundação que requerem perfuração em solo arenoso, argila, argila siltosa e ambientes semelhantes. Essas sondas podem ser equipadas com um parafuso curto (para solo seco), caçamba rotativa (para solo úmido) ou perfuratriz (para rocha), entre outras opções. Vias expressas, pontes, edifícios industriais e civis, paredes de diafragma, projetos de conservação de água e proteção de taludes são todos projetos que podem exigir plataformas de empilhamento.
Efeitos ambientais (cravação de estacas offshore)
A pressão sonora subaquática causada pela cravação de estacas pode ser prejudicial para os peixes próximos. Agências regulatórias estaduais e locais gerenciam questões ambientais associadas à cravação de estacas. O limite de ruído é 160 dB SEL a 750 m (820,21 jardas). Os métodos de mitigação incluem cortinas de bolhas , balões, martelos de água de combustão interna, etc.