O emprego de fundações em estacas remonta à Pré-História, com a construção de palafitas. No livro de Straub, publicado em 1964, sobre a história da Engenharia Civil, encontram-se algumas passagens que ilustram a utilização das estacas no passado.
Palafita em Salvador, Bahia (Fonte: Flickr)
Na construção de estradas, “em regiões pantanosas ou em regiões em que os materiais rochosos eram escassos, os romanos recorriam a passadiços de madeira apoiados em estacas“.
Nas fundações de pontes, conforme descrição de Vitruvius (De architecture libri decem): se o terreno firme não puder ser encontrado e o terreno for pantanoso ou fofo, o local deve ser escavado e limpo, e estacas de amieiro, oliveira ou carvalho, previamente chamuscadas, devem ser cravadas com uma máquina, tão próximas umas das outras quanto possível, e os vazios entre estacas cheios com cinzas. A fundação mais pesada pode ser assentada em uma tal base.
Na Idade Média, o dominicano Fra Giocondo (1433-1515) sugere, na reconstrução da Ponte della Pietra, em Verona, a proteção da fundação de um pilar no meio do rio por meio de uma cortina de estacas-prancha. Esse mesmo construtor utiliza estacas na fundação da ponte de Rialto, em Veneza.
Embora a famosa ponte, familiar a todos os visitantes de Veneza, não tenha dimensões extraordinárias (vão de 28,5 m e altura de 6,4 m), os detalhes técnicos são de interesse. Os encontros, formando camadas inclinadas de alvenaria, são adaptados à direção do empuxo do arco e o estaqueamento é adequadamente disposto. Durante a execução das fundações, o local foi mantido mais ou menos livre da água com o uso de muitas bombas (con uso di molte trombe).
Quando as fundações estavam completamente terminadas, sua estabilidade foi posta em dúvida pelos céticos. Em particular, o mestre responsável foi repreendido por ter usado estacas muito curtas ou estacas insuficientemente cravadas. Foi feita uma investigação durante a qual o mestre teve oportunidade de mostrar que as estacas estavam corretamente cravadas. Uma testemunha atestou que as estacas foram cravadas até uma penetração não maior que 2 dedos para 24 golpes.
Em 1485, o italiano Leon Bathista Alberti publica um tratado de construção, De re aedificatoria, com algumas especificações referentes às estacas: a largura do estaqueamento deve ser igual ao dobro da largura da parede a ser suportada; o comprimento das estacas não deve ser menor de 1/8 da altura da parede e o diâmetro não deve ser menor de 1/12 do comprimento das estacas.
No final do século XVIII, o engenheiro francês Jean Rodolphe Perronet, responsável pela construção das famosas pontes de Neuilly e da Concórdia sobre o Sena, publicou o ensaio “Sur les pieux et sur les pilots ou pilotis”, no qual se encontram, além de regras práticas sobre comprimento, seção transversal, espaçamento e qualidade das estacas, algumas indicações sobre a resistência à cravação:
As estacas devem ser cravadas até que a penetração para os últimos 25 a 30 golpes não seja maior que 1/12 a 1/6 de polegada ou 1/2 polegada no caso das estacas menos carregadas. A força de cravação do martelo é proporcional à altura de queda, porém não se ignora como é difícil estabelecer matematicamente alguma relação entre as forças mortas (forças estáticas) e as forças vivas.
Percebia já o ilustre engenheiro as dificuldades em estabelecer uma “fórmula dinâmica”.
Evolução dos bate-estacas
Robert Stephenson foi o primeiro a substituir o antigo martelo por um martelo a vapor, durante a execução das fundações da grande ponte ferroviária sobre o rio Tyne entre Newcastle e Grateshead em 1846. Com o auxílio do martelo a vapor ele conseguiu cravar estacas de 10 m de comprimento em quatro minutos, o que permitiu uma aceleração considerável nos trabalhos.
Em Costet e Sanglerat (1969), encontramos a notícia de que as primeiras estacas de concreto armado foram utilizadas por Hennebique, em 1897, nas fundações das usinas Babcok-Wilcox.
Atualmente, a construção das estruturas offshore para exploração de petróleo trouxe um espetacular desenvolvimento às fundações em estacas. Por exemplo, na plataforma Congnac, no Golfo do México, foram utilizadas estacas tubulares de aço com 2,13 m de diâmetro, pesando cerca de 500 tf. A necessidade de utilização de estacas com essas dimensões obrigou a um desenvolvimento paralelo dos bate-estacas, meios de controle etc.
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