Nenhum dos dois tipos de martelo é ideal para todos os projetos de cravação de estacas. A escolha correta depende do tipo de estaca, da resistência do solo, da profundidade alvo, dos limites de tensão da estaca, da capacidade do guindaste, do sistema de guia, das normas do canteiro de obras, do cronograma e do custo total.
Ambas as máquinas são martelos de impacto. Elas utilizam um êmbolo móvel para transmitir energia de impacto a um pilar. No entanto, produzem e controlam essa energia de maneiras diferentes.
Um martelo hidráulico de impacto geralmente oferece ao operador maior controle sobre o curso e a energia. Um martelo a diesel para cravação de estacas é mais autônomo e possui um longo histórico em projetos terrestres e marítimos.
O melhor martelo nem sempre é aquele com a maior energia nominal. É o sistema de cravação completo que permite instalar a estaca:
- Até a profundidade ou resistência desejada
- Dentro dos limites de tensão permitidos para o pilar
- Com o guindaste e o sistema de guia disponíveis
- Dentro do cronograma de construção
- De acordo com as normas do local relativas ao ruído e às emissões
- A um custo total de instalação aceitável
Qual é a principal diferença entre martelos hidráulicos e martelos a diesel para cravação de estacas?
Um martelo hidráulico oferece um controle mais direto da energia, enquanto um martelo a diesel oferece um sistema operacional mais simples e autônomo. Esta tabela é útil para uma triagem inicial. Ela não permite confirmar um modelo para um projeto real.
| fator de comparação | Martelo de impacto hidráulico | Martelo de estaca a diesel | Por que isso é importante |
|---|---|---|---|
| Energia de impacto | A amplitude ou a energia geralmente podem ser ajustadas e monitoradas | O curso real é influenciado pela resistência de acionamento e pelas condições do martelo | Afeta a tensão e o controle do estaca |
| Equipamentos auxiliares | Precisa de uma fonte de alimentação, mangueiras e controles | A combustão ocorre dentro do martelo | Afeta o transporte e o layout do local |
| Dirigir com facilidade | É possível começar com uma energia mais baixa e controlada | Pode não funcionar bem quando a resistência do solo for muito baixa | Condições em solo superficial solto |
| Troca do solo | A energia pode ser ajustada à medida que a resistência muda | O deslocamento responde, em parte, à resistência dos estacas e do solo | Afeta o controle da direção |
| Planejamento de guindastes | Incluir martelo, capacete, manga, mangueiras e equipamento de içamento | Incluir martelo, peças de chumbo, combustível e equipamento de içamento | Garantia de um levantamento seguro |
| Exaustão | Não há combustão no martelo | Gera exaustão no martelo | Questões relativas a locais de acesso restrito |
| Ruído | Ainda produz ruído de impacto | Produz ruídos de impacto e de combustão | Nenhum dos dois tipos é silencioso |
| Manutenção | Requer manutenção hidráulica e cuidados com as mangueiras | Requer cuidados com o combustível, a lubrificação e o sistema de combustão | Depende do apoio local |
| Compatibilidade comum do projeto | Frequentemente considerado quando é necessário controlar o consumo de energia e realizar o monitoramento | Frequentemente levado em consideração quando se prefere uma operação autônoma | Apenas um guia inicial |
Utilize esta tabela para selecionar um tipo de martelo para análise mais aprofundada. Não a utilize para aprovar o modelo final.
A JUWEI fornece ambos martelos hidráulicos de impacto e Martelos tubulares a diesel para estacas da série D. Isso permite que a seleção comece com os dados do projeto, em vez de um tipo product fixo.
Precisa de uma comparação inicial? Envie à JUWEI as dimensões e o peso do pilar, o resumo das características do solo e a profundidade alvo. Assim, poderemos verificar primeiro qual tipo de martelo deve passar para a próxima etapa.
Como os martelos hidráulicos e a diesel para estacas geram energia de impacto?
Ambas as máquinas cravam estacas por meio de impactos repetidos, mas levantam e retraem o êmbolo de maneiras diferentes. Isso afeta o controle de energia, os equipamentos auxiliares, o comportamento na partida e o trabalho em solos variáveis.
Como funciona um martelo hidráulico de impacto?
Um martelo hidráulico de impacto utiliza fluido hidráulico pressurizado para elevar e controlar seu êmbolo. O ciclo exato depende do projeto do martelo.
O sistema hidráulico eleva o pistão até uma altura definida. Em seguida, o pistão é liberado. Ele pode cair por gravidade ou receber uma força hidráulica adicional. O pistão atinge a bigorna ou o bloco de impacto. A energia passa pelo capacete, pelo amortecedor e pela ponta do pilar.
Muitas vezes, o operador pode selecionar um curso menor ou maior. Isso ajuda durante a condução em solo macio, a cravação de estacas e em caso de variações na resistência. Também pode ajudar a controlar a tensão na estaca.
A unidade de alimentação, as mangueiras, os controles, o capacete e a manga fazem parte do sistema operacional. Eles devem ser incluídos no planejamento de operações no convés, de içamento e de manutenção.
“Leia o processo completo em Como funciona um martelo hidráulico de impacto?.”
Como funciona um martelo de estacas a diesel?
Um martelo de estacas a diesel utiliza o movimento de percussão, a compressão de ar, a injeção de combustível e a combustão para manter seu ciclo de impacto.
O êmbolo desce dentro do cilindro e comprime o ar. O combustível é injetado. O êmbolo atinge o bloco de impacto e transfere energia para a pilha. A pressão de combustão ajuda a impulsionar o êmbolo para cima, preparando-o para o próximo curso.
O curso de operação está relacionado, em parte, à resistência e ao rebote do pilar. Um martelo a diesel pode funcionar bem quando o pilar oferece resistência suficiente. Ele pode funcionar de forma menos estável durante uma cravação muito fácil.
O estado do martelo, o fornecimento de combustível, a lubrificação, o alinhamento, a resposta do pilar e a resistência do solo podem afetar o desempenho em campo.
Veja Como funciona um martelo para estacas a diesel da Série D? durante todo o ciclo.
Quais diferenças afetam o desempenho da cravação de estacas?
As principais diferenças estão na transferência de energia, na tensão do estaca, na facilidade de perfuração, na compatibilidade dos equipamentos, na production, nos controles ambientais e no custo total. Esses fatores devem ser analisados em conjunto.
A energia nominal é igual à energia fornecida à pilha?
Não. A energia nominal do martelo não é a mesma que a energia que atinge o cravo.
A energia passa por várias partes:
- O martelo causa um impacto.
- O êmbolo atinge o bloco de impacto ou a bigorna.
- A energia atravessa o capacete e a almofada.
- A cabeça do pilar recebe parte dessa energia.
- As ondas de tensão propagam-se ao longo do pilar.
O estado do martelo, o curso efetivo, as propriedades da almofada, o ajuste do capacete, o alinhamento e a resposta da estaca influenciam esse processo. Dois martelos com energia nominal semelhante podem não produzir o mesmo resultado na mesma estaca.
A energia nominal é útil para criar uma lista de candidatos pré-selecionados. A análise final deve estimar o número de golpes, a penetração por golpe e as tensões na estaca. O Guia de fundações com estacas cravadas da FHWA, Volume I apresenta informações técnicas sobre o projeto e a construção de estacas cravadas.
Não escolha um martelo apenas com base no valor em kJ ou kN·m.
É necessário verificar conjuntamente a estaca, o solo e a tensão na estaca?
Sim. A seleção do martelo só é confiável quando a estaca, a resistência do solo e as tensões permitidas na estaca são analisadas como um único sistema.
O diâmetro da estaca é apenas um dos parâmetros. A análise também deve incluir:
- Material de empilhamento
- Espessura da parede ou dimensão da seção
- Comprimento e peso da pilha
- Ponta da pilha aberta ou fechada
- Tipo de aço ou resistência do concreto
- Posição vertical ou inclinada
- Emendas e sapatas de estaca
- Tensões de compressão e tração permitidas
A resistência do solo pode variar várias vezes durante uma única cravação. Um estaca pode avançar rapidamente por solo solto e, em seguida, encontrar areia densa ou argila dura. Uma estaca de tubo de aço com extremidade aberta também pode formar um tampão de solo. Isso pode alterar sua resistência à cravação.
Um martelo pequeno pode gerar um número elevado de golpes ou não atingir o alvo. Um martelo grande, ou o uso de energia excessiva, pode causar tensão excessiva na estaca.
É por isso que “pilha grande equivale a martelo grande” não é uma regra confiável.
Por que o controle de energia é importante em solos macios ou instáveis?
O controle de energia ajuda a equipe a começar com baixa intensidade e aumentar o impacto somente quando a estaca precisar.
Um estaca pode avançar rapidamente em solo de aterro solto, argila macia ou camada superficial frágil. Talvez não seja necessário aplicar a potência máxima nesta fase. Uma configuração mais baixa pode proporcionar à equipe maior controle e reduzir a tensão desnecessária na cabeça do estaca.
A resistência pode aumentar quando o estaca penetra em areia densa, argila rígida ou uma camada de suporte. O martelo deve, então, fornecer energia suficiente sem ultrapassar o limite de tensão do estaca.
Um martelo hidráulico de impacto geralmente permite ajustes diretos no curso ou na energia. Um martelo a diesel responde mais à resistência da estaca e ao rebote. Isso não significa que o martelo a diesel seja inadequado. Significa que a resistência esperada deve ser verificada antes da escolha.
Como o martelo deve se encaixar no guia e no guindaste?
O guindaste e o guia devem ser verificados em relação ao conjunto suspenso completo, e não apenas ao corpo do martelo.
A carga suspensa pode incluir:
- Corpo do martelo
- Capacete ou boné de motorista
- Manga de estaca
- Peças da almofada
- Elos e manilhas de elevação
- Conjunto de mangueiras ou linhas de serviço
- Peças de conexão para cabos condutores
- Outros acessórios de içamento
O guindaste deve suportar essa carga no raio de trabalho exigido. Sua capacidade máxima em um raio curto não é suficiente.
A tabela de carga do guindaste deve permanecer à disposição do operador, de acordo com o Requisitos da OSHA para a operação de guindastes. A equipe do projeto ainda deve seguir as normas locais, o manual do guindaste, o plano de içamento e os requisitos de segurança marítima.
As estacas batidas exigem verificações adicionais. O sistema de guia deve manter o ângulo exigido e conduzir o martelo sem desalinhamento.
Saiba mais sobre sistemas de condução de estacas e equipamentos de elevação em trabalhos de cravação de estacas.
Uma taxa de sopro mais alta significa maior produção diária?
Não. O número de golpes por minuto é apenas uma parte do processo de cravação de estacas production.
A produção diária também depende de:
- Levantar e inclinar cada pilha
- Colocação da pilha na posição correta
- Alinhamento do martelo e do guia
- Emenda de estacas longas
- Substituição das almofadas
- Deslocamento do guindaste, da embarcação ou da plataforma
- Ligar e desligar o martelo
- Trabalho com combustível ou com fonte de alimentação
- Tempo de inspeção e reparo
- Condições meteorológicas e marítimas
Um martelo com alta taxa de golpes ainda pode apresentar baixa produção diária se a configuração demorar muito ou se o suporte técnico for insuficiente.
A empreiteira deve comparar o tempo total do ciclo por estaca, e não apenas a velocidade do martelo.
Um martelo de impacto hidráulico é mais silencioso e mais limpo?
Um martelo hidráulico de impacto elimina a combustão do corpo do martelo, mas ainda assim gera ruído de impacto e requer controles ambientais.
Os martelos a diesel emitem gases de escape na própria cabeça do martelo. Eles também produzem ruídos de impacto e de combustão.
Os martelos hidráulicos não queimam combustível dentro do próprio martelo. No entanto, um grupo hidráulico movido a diesel ainda produz gases de escapamento em outro local. As mangueiras e conexões hidráulicas também devem ser verificadas quanto a vazamentos de óleo.
Ambos os tipos de martelo produzem ruído de impacto. Nenhum deles deve ser considerado silencioso.
O Manual de Ruído em Obras da FHWA inclui os martelos de cravação na lista de fontes de ruído da construção civil. Projetos offshore também podem exigir uma avaliação do ruído marinho. A NOAA fornece orientações técnicas para a avaliação de ruídos de origem humana e da audição dos mamíferos marinhos.
É necessário definir limites de ruído e medidas de controle específicas para o projeto em questão. Não se deve aplicar o mesmo valor de 1 dB a todos os locais.
Os compradores devem comparar o preço de arremate ou o custo total de instalação?
Os compradores devem comparar o custo total da instalação dos estacas, e não apenas o preço de compra do martelo.
O custo total pode incluir:
- Martelo e principais acessórios
- Capacete, manga e almofada
- Sistema de guia ou orientação
- Unidade hidráulica e mangueiras
- Combustíveis e lubrificantes
- Tamanho do guindaste e raio de ação
- Transporte marítimo ou terrestre
- Mobilização e preparação
- Operadores e equipe de atendimento
- Peças de reposição
- Tempo de manutenção
- Taxa de produção
- Risco de atraso
Os preços de martelo não podem ser comparados até que o escopo do fornecimento, as condições de entrega, os acessórios e os equipamentos de apoio sejam definidos.
Um preço de arremate mais baixo pode não reduzir o custo do projeto se for necessário utilizar um guindaste maior, se a instalação for muito lenta ou se houver falta de peças de reposição. Compare o custo por estaca instalada e o risco para o cronograma.
Como escolher um martelo de estacas em seis etapas de engenharia?
Comece pela estaca e pelo resultado desejado; em seguida, verifique o solo, o equipamento, os limites do canteiro de obras e a análise de penetração.
Etapa 1: Quais dados de pilha você deve definir?
Comece com uma descrição completa do pilar, pois o diâmetro do pilar, por si só, não é suficiente para determinar o tamanho do martelo.
Forneça:
- Tipo e material do pilar
- Diâmetro externo ou tamanho da seção
- Espessura da parede
- Comprimento e peso
- Com biqueira aberta ou fechada
- Tipo de aço ou resistência do concreto
- Posição vertical ou inclinada
- Ângulo da massa
- Método de emenda
- Detalhes da base da estaca
- Profundidade da água, se em alto mar
Os desenhos das estacas ajudam o fornecedor a verificar o capacete, a manga, o sistema de içamento e a folga da guia.
Etapa 2: Qual deve ser o resultado da instalação do martelo?
Defina o resultado esperado antes de comparar os modelos de martelo.
O público-alvo pode incluir:
- Nível de base de estaca fixa
- Capacidade axial necessária
- Resistência à penetração exigida
- Intervalo da contagem final de sopros
- Penetração máxima por golpe
- Regra de recusa de projetos
- Limite de tensão do estaca
- Cronograma de construção
A mesma estaca tubular pode exigir um martelo diferente caso a profundidade alvo, a capacidade ou a regra de aceitação sejam alteradas.
Etapa 3: Quais riscos relacionados ao solo e à condução devem ser analisados?
Utilize o laudo geotécnico para identificar onde a cravação pode se tornar muito fácil, muito difícil ou prejudicial à estaca.
Entre os dados úteis estão:
- Registros de poços
- Profundidades das camadas do solo
- Resultados do SPT ou do CPT
- Pesos unitários do solo
- Valores de resistência
- Nível de água subterrânea
- Registros de rochas ou obstruções
- Compactação ou relaxamento previsto do solo
As estacas tubulares de extremidade aberta também precisam ser verificadas quanto à possibilidade de obstrução pelo solo. Expressões como “solo macio” ou “solo duro” não são suficientes para a seleção final.
O Guia de fundações com estacas cravadas da FHWA, Volume II fornece orientações adicionais sobre construção e fundações.
Etapa 4: O que deve ser incluído no sistema de acionamento completo?
Escolha o martelo adequado para cada peça que transmita energia, guie o martelo ou apoie a peça de trabalho.
O sistema pode incluir:
- Martelo
- Capacete ou boné de motorista
- Manga de estaca
- Almofada
- Líder
- Acessórios de elevação
- Guindaste
- Unidade de alimentação e mangueiras
- Equipamentos de combustível e lubrificação
- Equipamentos de monitoramento
Para trabalhos em alto mar, verifique também o espaço no convés, o traçado das mangueiras, a altura de elevação, o movimento da embarcação e o acesso da equipe de manutenção.
Etapa 5: Quais locais e restrições comerciais influenciam a escolha?
Um martelo capaz de cravar a estaca também deve ser adequado ao local da obra, à cadeia de suprimentos e ao plano de licitação.
Resenha:
- Normas relativas ao ruído e às emissões
- Operação em terra, em barcaça ou em alto mar
- Guindaste e líder disponíveis
- Raio de trabalho
- Espaço no convés ou no solo
- Abastecimento local de combustível e energia elétrica
- Competências em atendimento
- Experiência do operador
- Acesso a peças de reposição
- Prazo de entrega
- Custo de mobilização
- Orçamento da licitação
- Data de conclusão obrigatória
Esses limites podem influenciar a escolha final, mesmo quando ambos os tipos de martelo são capazes de cravar a estaca.
Etapa 6: Como deve-se verificar a escolha do martelo?
Verifique a lista de candidatos pré-selecionados por meio da análise da equação das ondas e de medições de campo antes da aprovação final.
Software de equações de ondas GRLWEAP pode ser utilizada para modelar as condições de cravação de estacas. A análise pode estimar:
- Contagem de sopros
- Penetração por golpe
- Transferência de energia
- Tensão de compressão
- Tensão mecânica
- Comportamento da almofada
O modelo deve verificar várias camadas de solo e configurações de energia.
Quando necessário, a equipe pode utilizar uma estaca de teste, Testes de alta deformação com o Pile Driving Analyzer, e a correspondência de sinais CAPWAP. Esses resultados ajudam a comparar a resposta prevista e a medida da estaca.
O modelo do martelo, a configuração do curso, o amortecedor ou os critérios de acionamento podem sofrer alterações após os testes. Uma recomendação preliminar do fornecedor não constitui aprovação técnica definitiva.
Solicite a ficha técnica de seleção do martelo para estacas JUWEI: Preencha um formulário com os dados relativos à estaca, ao solo, ao guindaste, ao responsável, ao local e ao cronograma necessários para uma análise técnica inicial.
O que podemos aprender com três investigações reais do caso “Hammer”?
Essas consultas iniciais mostram por que o nome de um modelo ou o diâmetro de um estaca não são suficientes para elaborar uma proposta confiável.
| Consulta | O que o comprador forneceu | O que ainda era necessário | Conclusão inicial |
| D80 em um líder suspenso | Modelo “Hammer”, uso offshore, conceito “Leader” | Dados completos sobre estacas, solo, guia, guindaste e raio | O diâmetro do tubo, por si só, não é suficiente para confirmar a adequação |
| D138 para um terminal | Modelo e tipo de projeto preferidos | Desenhos de estacas, dados do solo, resultado alvo e dados do equipamento | A preferência do comprador não equivale à aprovação do modelo |
| Martelo hidráulico para cerca de 500 estacas tubulares | Geometria, quantidade, ângulo de inclinação e conceito de guindaste dos estacas principais | Análise do solo, montagem do martelo, verificação do raio de ação do guindaste e estudo de condução | O suficiente para a triagem, mas não para a seleção final |
Uma máquina D80 pode cravar estacas tubulares em um guia suspenso no mar?
Não é possível confirmar a resposta apenas com base no modelo D80 e no diâmetro do tubo.
Os dados publicados do D80 incluem:
- Peso do carneiro: 8 toneladas
- Energia nominal: cerca de 171–267 kN·m
- Peso do corpo do martelo: cerca de 16,4 toneladas
- Frequência de sopro: cerca de 36–45 sopros por minuto
Esses valores servem de base para uma avaliação preliminar. Eles não comprovam que o martelo seja capaz de cravar o pilar do projeto.
O comprador também deve fornecer a espessura da parede, o comprimento da estaca, o peso da estaca, os dados do solo, a profundidade alvo, as dimensões do guia, o raio do guindaste e o limite de carga suspensa.
A cotação deve incluir o guia correspondente e o sistema de elevação, e não apenas o Martelo a diesel D80.
O modelo D138 solicitado é adequado para um terminal marítimo?
Um modelo solicitado pelo comprador é apenas um ponto de partida, e não uma garantia de que ele se encaixa na pilha.
Os dados publicados do D138 incluem:
- Peso do carneiro: 13,8 toneladas
- Energia nominal: cerca de 295–461 kN·m
- Peso do corpo do martelo: cerca de 25,9 toneladas
- Frequência de sopro: cerca de 36–45 sopros por minuto
Sem dados sobre estacas e solo, o D138 poderia ser adequado, pequeno demais ou maior do que o necessário.
O próximo passo é coletar os dados relativos ao desenho do estaca, peso, material, profundidade alvo, registros do solo, tipo de guia, dados do guindaste e limites do canteiro de obras. Essas informações permitem que o fornecedor verifique a capacidade de cravação e a viabilidade do içamento antes de apresentar uma cotação Martelo de estacas a diesel D138.
Como se deve selecionar um martelo hidráulico para cerca de 500 estacas tubulares em ambiente offshore?
Um grande pacote de estacas offshore requer uma análise completa do sistema e um estudo de cravação antes que um modelo de martelo seja aprovado.
Um projeto de terminal de contêineres no Norte da África envolveu cerca de 500 estacas tubulares de aço com extremidades abertas:
- Diâmetro externo: 1.000 mm
- Espessura da parede: 25 mm
- Comprimento: cerca de 51 m
- Peso: cerca de 33 toneladas por estaca
- Posição: vertical e com uma inclinação de cerca de 11 graus
- Método de trabalho: navio de cravação de estacas com guindaste sobre esteiras
Isso é o suficiente para iniciar a triagem. Não é o suficiente para aprovar um martelo.
A análise deve abranger a resistência do solo, as tensões nas estacas, o número de golpes, o projeto do capacete e da manga, o peso total do conjunto do martelo, a capacidade do guindaste no raio de trabalho, a localização do conjunto de alimentação, o traçado das mangueiras e o guiamento da estaca inclinada.
O fornecedor pode apresentar uma proposta orçamentária com os pressupostos especificados. A seleção final deve ocorrer após a análise, os testes e a aprovação do projeto.
O que deve constar em uma recomendação preliminar sobre o martelo?
Uma recomendação útil deve definir o sistema completo, o desempenho esperado, os pressupostos, o escopo do fornecimento e a próxima etapa de aprovação.
Peça ao fornecedor para incluir:
- Modelo recomendado e motivo da escolha
- Dados técnicos do martelo
- Entradas de estacas e solo utilizadas
- Detalhes do capacete, da manga e da almofada
- Peso do corpo do martelo
- Peso total de elevação do conjunto
- Requisitos relativos ao guincho e ao guindaste
- Necessidades relacionadas à fonte de alimentação, mangueira, combustível ou sistema elétrico
- Estimativa inicial de condução
- Necessidades de pessoal e equipamentos de apoio
- Estimativa de combustível ou potência
- Cronograma de entrega e mobilização
- Itens incluídos e exclusões
- Responsabilidades do cliente e do local
- Análises e testes de campo obrigatórios
Uma cotação orçamentária pode se basear em premissas preliminares. Essas premissas devem ser listadas.
Perguntas frequentes
P1: Um martelo de impacto hidráulico é sempre melhor?
Não. Um martelo hidráulico de impacto nem sempre é a melhor opção. Muitas vezes, ele oferece um controle e monitoramento mais diretos da energia. Além disso, requer uma fonte de alimentação, mangueiras e suporte hidráulico. Um martelo a diesel pode ser a opção ideal para um projeto que valorize a operação autônoma e a facilidade de manutenção em campo.
P2: Qual martelo é mais adequado para estacas tubulares de aço em obras offshore?
Nenhum dos dois tipos pode ser identificado apenas a partir da expressão “estaca tubular de aço offshore”. Verifique o tipo de estaca, o solo, o resultado exigido, o layout da embarcação, o raio de ação do guindaste, o líder, as normas ambientais e a quantidade de estacas.
P3: Os dois tipos de martelo podem funcionar com cabos suspensos?
Muitos modelos hidráulicos e a diesel podem funcionar com um cabo suspenso adequado, mas cada combinação deve ser verificada. Analise as dimensões do guia, a resistência do cabo, o peso total suspenso, a disposição das linhas de serviço, a capacidade do guindaste, o raio de trabalho e os requisitos de inclinação.
Conclusão
Escolha o martelo que seja adequado ao sistema de acionamento completo e aos requisitos de acionamento comprovados, e não simplesmente o modelo com a maior energia nominal.
Fábrica JUWEI pode, então, preparar uma seleção preliminar de martelos hidráulicos ou a diesel, uma proposta do escopo de fornecimento, o peso total da montagem e uma lista dos itens que ainda precisam de aprovação da equipe de engenharia.
